La qualité des radiothérapies conformationnelles que l'on peut réaliser aujourd'hui ne peut être atteinte que si l'on dispose d'une imagerie en trois dimensions permettant une détermination volumique précise des organes à risque et du volume cible anatomoclinique. Pour cela, on dispose des systèmes d'imagerie anatomique que sont la scanographie et l'IRM, et des systèmes d'imagerie fonctionnelle et métabolique que sont l'IRM fonctionnelle et la TESP (tomographie par émission monophotonique) ou la TEP (tomographie par émission de positons). L'imagerie scanographique apporte la densité électronique des tissus, essentielle pour assurer un calcul très précis des distributions de dose. Son insuffisance dans la visualisation de la lésion et des structures anatomiques, autres que l'os ou le poumon, rend nécessaire le recalage de ces images avec une IRM qui présente des distorsions suffisamment faibles pour être utilisable en radiothérapie. Le recalage lui-même n'est utilisable que si les images, de chaque modalité, sont réalisées avec le patient en position de traitement, sauf pour le crâne, où seule l'imagerie scanographique qui sert de base au recalage doit être faite en position de traitement. Le recalage d'images est parfois appelé fusion d'images par certains auteurs, d'autres considèrent la fusion d'images comme un mode de représentation à l'écran des images recalées, notamment entre scanographie et TEP et IRM et TESP. Pourtant, la fusion d'images entre images scanographiques et IRM est une fonctionnalité offerte par certains logiciels. Elle permet d'obtenir un seul volume de voxels à partir de ceux des imageries recalées. Ce volume n'est pas utilisable en radiothérapie car il ne conserve que partiellement les apports de la scanographie et de l'IRM. Enfin, si l'on veut visualiser les parties actives d'une tumeur ou faire la différence entre fibrose et masse résiduelle ou récidive après une radiothérapie ou une chimiothérapie, il faut disposer d'une TEP ou d'une TESP. Pour définir correctement le volume cible anatomoclinique à partir de ces images, on doit préciser la localisation anatomique des anomalies métaboliques qu'elles mettent en évidence grâce à un recalage avec des images scanographiques ou par résonance magnétique. Les difficultés liées au recalage de ces images ont amené les industriels à proposer des machines mixtes permettant de réaliser, dans le même temps, une imagerie scanographique et une TEP ou une TESP avec le patient en position de traitement.