成像检查，即拍摄身体内部的照片，对癌症患者的诊断和管理至关重要。诊断成像的使用是癌症临床管理的早期步骤之一。诊断放射学和核医学的研究在筛查、分期（查明癌症发展的程度，如肿瘤大小及其是否已扩散到原发部位之外）、随访、制定治疗计划、评价治疗反应和对患者的长期监测方面起到重要作用。

需要可靠的诊断来确定原发肿瘤的部位，并评估其大小及其向周围组织和身体其他器官和结构的扩散情况。适当的诊断在确定治疗方案和建立预后方面至关重要。

诊断成像可以分为两大类：非常精确地确定解剖细节的方法与产生功能或分子图像的方法。

第一种方法（使用计算机断层扫描和磁共振成像）可以提供关于病变位置、大小、形态和周围组织的结构变化的精致细节，但仅能提供有关肿瘤功能的有限信息。

第二种方法（使用正电子发射断层扫描和单光子发射计算机断层扫描）可以对肿瘤生理学的了解达到分子水平，但不能提供解剖细节。

将这两种方法相结合，可以将解剖和功能整合到一个方案中。这种“混合”成像的引入使得对各阶段的肿瘤进行表征成为可能。