上述分子影像技术各有优势，但也存在相应的局限性，而彼此优势的融合已成为当今分子影像设备发展的潮流。最成功的应用是SPECT/CT和PET/CT一体机，有效解决了PET及SPECT对代谢与功能异常部位的精确解剖定位不足；同时通过CT的衰减校正，明显提高了PET及SPECT图像质量与定位精确性，使之成为新世纪当之无愧的革命性技术，在临床肿瘤、心血管以及神经系统和精神疾病等领域的诊断和治疗指导中产生了不可替代的作用。

但是，PET/CT仍有其明确的缺陷：即难以实时采集两种图像及CT的大剂量辐射等，而MRI比CT具有更好的软组织对比度及功能和代谢显像能力，并具有进行全身同步显像的技术潜力，可以说，PET/CT是真正的双模式显像，而PET/MR则可能成为最具潜力的多模式显像技术，因为它将结合PET的功能、代谢、分子显像以及MR的功能解剖显像，如血氧饱和度（BOLD）MRI成像，MRI功能成像，MR弥散成像，MR灌注成像，MR弥散张量成像以及活体磁共振能谱（或称MR波谱成像）等。并且临床同步全身扫描PET/MR显像技术将全面开发解剖性MRI技术在软组织高分辨率方面的潜能。随着它在探测仪器、分辨率、灵敏度上的不断改进，相信在不久的将来，不断改进与完善的临床型PET/MR将应用于临床。

此外，核医学SPECT，PET作为分子影像中最重要的设备，将可能与CT，MRI，超声（US），光学显微图像（OI），荧光显像和生物发光显像等显像技术顺序或同步的互补信息和影像融合，为在体研究提供更多更重要的实时立体化信息。如：SPECT和PET，PET和OI或MRI，或三种及四种设备融为一体，实现真正意义上的多模式实时分子显像设备。