La fusion d'images de tomographie par émission de positons (TEP) au ¹⁸fluorodésoxyglucose ([18F]-FDG) et d'images transverses de simulation virtuelle de radiothérapie par tomodensitométrie, acquises dans la même position que celle du traitement, est la principale technique de fusion d'images utilisée en routine clinique pour améliorer la définition des volumes cibles tumoraux et optimiser la technique d'irradiation afin de n'irradier que les territoires anatomiques de zones tumorales métaboliques actives (volume cible métabolique). Cette technique a essentiellement été étudiée pour la radiothérapie conformationnelle tridimensionnelle à visée curative des cancers bronchiques non à petites cellules. Malgré les difficultés techniques, les imprécisions liées aux mouvements internes de la cible tumorale, la spécificité et la sensibilité de la TEP au [18F] -FDG inférieures à 100 %, ces techniques de fusion d'images ont un impact sur la détermination des volumes à traiter, soit par réduction du volume cible (exclusion de zones d'atélectasie non fixantes ou extension ganglionnaire médiastinale suspectée en tomodensitométrie et surestimée), soit par augmentation du volume cible médiastinal (mise en évidence d'une extension ganglionnaire médiastinale non suspectée en tomodensitométrie). La fusion d'images réduit les variations interobservateur de définition du volume cible tumoral. De plus, elle peut avoir un impact stratégique en cas de progression tumorale locorégionale ou systémique après une chimiothérapie première avant une radiothérapie à visée curative initialement programmée. D'autres types de tumeurs sont à l'étude, comme les carcinomes épidermoïdes des voies aérodigestives supérieures, de l'œsophage, du col utérin, du vagin, du canal anal, et les lymphomes non Hodgkiniens et Hodgkiniens. L'impact de ces techniques sur le contrôle tumoral locorégional reste à démontrer.