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18 F-FDG反映细胞葡萄糖代谢水平，是临床应用最广泛的PET显像剂。由于葡萄糖转运蛋白表达增加或己糖激酶Ⅱ活性增强，大部分恶性肿瘤细胞的葡萄糖代谢活跃，高于正常组织（Warburg效应）。基于此， 18 F-FDG可用于多种类型肿瘤的PET成像。
葡萄糖转运蛋白1在部分前列腺癌的表达高于良性前列腺增生，并与Gleason评分呈正相关。同时，葡萄糖转运蛋白1的表达水平在不同分化程度的前列腺癌细胞中存在差异，分化差的激素非依赖性前列腺癌细胞株的葡萄糖转运蛋白1表达水平高于分化良好的激素敏感性细胞株。因此，部分前列腺癌细胞葡萄糖代谢可表现为增高，有些却并不明显。部分糖代谢并不旺盛的前列腺癌细胞，其产能可能依赖于其他途径，如脂肪酸氧化。此外，激素敏感性前列腺癌细胞的糖代谢水平受雄激素调节，激素非依赖性前列腺癌则较少受其影响。
18 F-FDG PET/CT在转移性前列腺癌分期、再分期、疗效评估与预后预测中具有良好的价值，可辅助少见病理类型前列腺癌（如神经内分泌癌或神经内分泌分化、肉瘤和淋巴瘤）的诊断，但是对前列腺腺癌早期定性、定位诊断和检测生化复发病灶方面能力较为有限。
18 F-FDG PET/CT显像可探测前列腺癌淋巴结、骨及内脏转移，对患者诊疗计划的制订具有良好的指导意义。基于美国肿瘤PET登记数据库的一项大样本研究（5309例）显示， 18 F-FDG PET/CT显像对35.1%前列腺癌患者的临床管理（包括初分期、再分期和复发检测）产生了影响，其中2042例患者的检查目的为初分期，PET显像改变了32%患者的临床决策；其他1477例患者行再分期PET显像，对其中34%患者的临床决策产生了影响。图4-1及图4-2为两例前列腺癌高危组患者的术前 18 F-FDG PET/CT影像，可准确显示淋巴结及骨转移。
图4-1 1例前列腺癌伴淋巴结转移患者PET显像结果
患者，男性，55岁，t-PSA：35.08ng/ml↑，前列腺左叶 FDG 摄取增高，SUV max ：7.1（图B，箭头），病理 Gleason评分：4+4=8分；盆腔双侧髂外及腹膜后主动脉左旁转移淋巴结FDG摄取增高，SUV max ：7.8（图A、C、D，箭头）。
图4-2 1例前列腺癌伴骨转移、淋巴结转移患者PET显像结果
患者，男性，72岁，t-PSA：74.03ng/ml↑，前列腺右叶局部FDG摄取增高，SUV max ：5.5（图B，箭头），病理Gleason评分：4+4=8分；右侧髂骨转移及盆腔转移淋巴结FDG摄取增高，SUV max 分别为7.9、4.1（图A、C、D，箭头，右侧髂骨CT未见形态异常）。
激素非依赖性前列腺癌细胞对 18 F-FDG的摄取程度往往高于激素敏感性癌细胞，去势抵抗性前列腺癌（castration-resistant prostate cancer，CRPC）转移灶（淋巴结、骨及内脏）对 18 F-FDG也多表现为高摄取。经过一段时间的有效治疗后，病灶对 18 F-FDG的摄取程度可降低，与血清PSA下降一致。因此， 18 F-FDG PET/CT尤适用于转移性CRPC患者的再分期、疗效评估与预后预测。肿瘤糖酵解活性可作为患者的预后分子标志物，最大标准摄取值（maximum standard uptake value，SUV max ）较高的前列腺癌患者较SUV值低的患者预后差，SUV max 值可以作为患者生存期的独立预测因子。此外，其他半定量参数，如肿瘤代谢体积（metabolic tumor volume，MTV）和病灶糖酵解总量（Total lesion glycolysis，TLG）都对CRPC患者预后预测具有良好的价值。
由于前列腺癌细胞对 18 F-FDG的摄取受雄激素调节， 18 F-FDG PET/CT可预测前列腺癌对雄激素阻断治疗的反应， 18 F-FDG在转移病灶中的高度浓聚提示激素治疗的失败率可能提高。 18 F-FDG PET/CT显像可准确评估接受化疗的转移性去势敏感性前列腺癌患者是否存在疾病进展，标准为超过5处病灶的平均SUV max 值增加＞33%或出现新病灶。
18 F-FDG PET/CT显像检测生化复发前列腺癌病灶的总体阳性率约为30%，其中包括局部复发、区域及远处转移，且阳性率与血清PSA水平密切相关。 18 F-FDG PET/CT阳性患者血清PSA水平普遍高于阴性患者，对区域及远处转移灶的诊断灵敏度可达100%。但是由于 18 F-FDG经泌尿系统排泄，膀胱及尿道的高放射性背景可能影响邻近病灶的观察，对前列腺癌局部复发的诊断造成困难，故 18 F-FDG PET/CT检测早期局部复发的灵敏度较低（不足20%），并且需要专科医师谨慎判断。
18 F-FDG在前列腺癌早期诊断和复发探测中的灵敏度和特异度欠佳，价值较为有限。 18 F-FDG PET影像中，正常前列腺组织 18 F-FDG的SUV max 范围介于1.1～3.7之间。一般而言，SUV值越高，前列腺癌可能性越大，但与良恶性病变的SUV max 值范围存在交叉，鉴别诊断不能仅依赖于SUV max 值。例如，一些体积较小、生长缓慢或分化程度良好的前列腺腺癌，对 18 F-FDG可能表现为无或轻度摄取，与正常或增生前列腺组织类似。一般认为，对 18 F-FDG PET/CT意外探测到的前列腺高代谢病灶，当SUV max ＞6时，应积极行进一步专科评估以除外前列腺癌。
胆碱是细胞膜的重要成分，在细胞增殖过程中合成活跃。肿瘤细胞中胆碱转运体及胆碱激酶上调，胆碱代谢异常增高。正电子核素标记的胆碱在肿瘤细胞中被磷酸化后滞留，以磷脂酰胆碱（卵磷脂）的形式参与肿瘤细胞胆碱代谢，通过PET显像可探测细胞膜胆碱合成情况，从而评估肿瘤细胞增殖、代谢状态。
11 C的半衰期较短（约20min），只能在有回旋加速器的中心开展。 11 C-胆碱的正常生理分布显示其在胰腺、肝脏、肾脏和唾液腺及肠道中有不同程度的放射性分布，尿液中往往无放射性。作为非特异性的肿瘤代谢显像剂，胆碱显像同样难以完全区分前列腺良恶性病变。但是 11 C-胆碱不经尿道排泄，膀胱及尿道本底值低是其应用于前列腺癌的一个优势。
11 C-胆碱PET/CT显像主要用于生化复发前列腺癌，对分期和疗效评估也具有良好的临床价值。
2012年9月，FDA批准 11 C-胆碱注射液用于复发性前列腺癌检测。在复发病灶检测中， 11 C-胆碱PET/CT对病灶的灵敏度与血清PSA水平相关，对PSA倍增时间≤6个月和PSA速率＞1ng/ml的患者价值更高。既往研究显示：在PSA＜1ng/ml时， 11 C-胆碱PET/CT对前列腺癌复发的灵敏度为36%；1＜PSA≤2ng/ml时为43%；2＜PSA≤3ng/ml时为62%；PSA≥3ng/ml时， 11 C-胆碱PET/CT的阳性率升高至73%，提示 11 C-胆碱在生化复发的诊断价值明显高于 18 F-FDG。
11 C-胆碱PET/CT显像还可应用于前列腺癌分期和疗效评估。通过回顾性研究比较 11 C-胆碱PET/CT和全身MRI对前列腺癌分期的价值， 11 C-胆碱PET/CT的灵敏度和特异度分别为97%和77%，全身MRI为79%和94%，两种成像方式可互相补充。在淋巴结分期方面， 11 C-胆碱PET/CT显像诊断前列腺癌盆腔转移性淋巴结的灵敏度为62%，特异度为92%，可能改变41%患者的治疗方案。在雄激素抵抗性前列腺癌进行雄激素剥夺治疗（androgendeprivation therapy，ADT）的疗效评估方面， 11 C-胆碱PET/CT的灵敏度优于PSA变化，可用于ADT疗效监测。此外， 11 C-胆碱PET/CT还可较好地评估放疗对前列腺癌的治疗效果。
氨基酸是细胞代谢和生长所必需的物质，癌细胞对营养的需求远高于正常组织。前列腺癌细胞表面氨基酸转运体过度表达，包括L型氨基酸转运体（L-type amino acid transporter，LAT）系统中的LAT1、LAT3和LAT4，丙氨酸-丝氨酸-半胱氨酸转运体（alanine-serinecysteine transporter，ASCT）系统中的ASCT1和ASCT2。 18 F-fluciclovine是 18 F标记的人工合成氨基酸，它与钠离子依赖氨基酸转运蛋白亚型（ASCT2）及非依赖亚型（LAT1）均有高度亲和性，具有摄取快、显影快、代谢快的药物动力学特性和前列腺癌摄取值高、周围区域（肌肉、膀胱等）干扰显影少等优点，对前列腺癌复发和转移灶探测具有良好的临床价值。但 18 F-fluciclovine特异度仍不够高，前列腺癌和良性组织对 18 F-fluciclovine的摄取值范围存在重叠，炎性病变对 18 F-fluciclovine也有不同程度的摄取。
2016年5月，FDA批准 18 F-fluciclovine用于生化复发前列腺癌患者的评估。在检测前列腺癌生化复发方面， 18 F-fluciclovine略优于 11 C-胆碱，其检测率也与PSA值紧密相关。 18 F-fluciclovine PET显像也可为生化复发患者（PSA＞1.0ng/ml）治疗计划的制订提供良好的指导，可能改变59%患者的治疗计划。值得注意的是，在低PSA水平（≤2.0ng/ml）的生化复发前列腺癌中， 18 F-fluciclovine的表现不及 68 Ga-PSMA-11。
在骨转移灶检测方面，溶骨和成骨病变均可不同程度地摄取 18 F-fluciclovine，溶骨性病变通常表现为高摄取，混合性病变呈中度摄取，成骨性病变可表现为轻度或无摄取，但尚不建议使用 18 F-fluciclovine PET替代传统全身骨显像。在淋巴结转移灶检测方面， 18 F-fluciclovine在术前区域淋巴结转移检测中可检出直径4～9mm的淋巴结，但须注意良性淋巴结亦可显影。
部分前列腺癌细胞的产能主要依赖于脂肪酸氧化，表现出脂肪酸代谢增高。乙酸盐参与体内脂肪酸代谢等多种生化代谢，正电子核素（ 11 C或 18 F）标记的乙酸盐PET显像在前列腺癌诊疗中具有一定的临床价值，主要可用于肿瘤复发的检测。类似于 11 C-胆碱， 11 C-乙酸盐较少经尿道排泄，膀胱及尿道放射性本底低是其应用于复发性前列腺癌的一个优势。原发性前列腺良恶性病变对 11 C/ 18 F-乙酸盐的摄取值范围也存在重叠，鉴别诊断困难。
11 C-乙酸盐PET显像在前列腺癌复发探测方面灵敏度较 18 F-FDG PET高，与 11 C-胆碱PET相当，检测率也与血清PSA水平相关。血清PSA＞3ng/ml时，阳性率为59%，PSA水平≤3ng/ml时阳性率下降至4%。