全世界每年新增癌症病例和癌症患者死亡率以1%的速度递增，我国每年新增癌症患者200万人，每年因癌症死亡140万人。肿瘤的发生、发展过程十分复杂，从基因突变开始，随后出现病理代谢改变形成病灶。
当患者出现临床症状就医时，大多数已是癌症中晚期，丧失了治疗的最佳时机。分子影像学揭示的是疾病早期发生过程中的基因分子水平的异常，可以在肿瘤细胞的分子发生改变时就发现病情，做到“早早期”诊断。肿瘤分子影像学已经从人体解剖成像进入分子影像、功能成像新时代，为提高肿瘤患者的治愈率创造了机会。
分子影像的出现，对肿瘤影像学的发展产生了巨大冲击。传统的影像诊断基础，是人体解剖学和病理学，常常不能早期直接回答肿瘤的良恶性，以及有效治疗的精确性等问题，往往还得依靠离体细胞学或病理学的最后确认。分子影像学将带来新曙光，是21世纪影像学研究和癌症治疗的新热点，包括以下研究热点：
1.分子探针：新的医学影像借助神奇的探针――即分子探针，深入到组织的分子、原子中去，产生人体组织的分子图像、代谢图像、基因转变图像。
2.基因表达的影像学：目前可以用病毒性的、非病毒性的、或新的非毒性病毒载体等，产生表达特定的MRNA分子，了解基因活性的上升或降低，以判断肿瘤治疗的疗效的图像。还有的研究用MRI使信息核糖酸成像，然后绘出人体组织蛋白分布图。
日前，在哈医大四院召开的东北三省放射学年会上，据申宝忠教授介绍：分子影像新技术有着巨大的潜力，新技术将提供早期疾病检测，新技术对疾病的诊断更加具有合理性，在分子水平上，新技术可评估被治疗靶目标的效果。例如就癌症而言，当前检测疾病的参数只能了解肿瘤体积大小和解剖定位，分子影像新技术可发展到获得许多新的检测参数，如肿瘤生长动力学评估、恶变前的分子异常检测、血管发生生长因子、肿瘤细胞标记物、基因改变等。活体分子成像可允许无损生物体微环境的状况下进行发病机制的研究，可帮助破译复杂的分子运动轨迹。
此外，分子影像有可能通过活体实时分子靶目标评估来促进药物发展。分子成像与影像导引治疗系统结合，使我们有可能在识别疾病的同时即进行直接治疗。这不仅是分子生物学和医学影像学划时代意义的进步，更将对整个生命科学的研究起到革命性的作用。
