Um sistema de imagem multimodal é um sistema de imagem médica que combina propriedades ópticas, radioativas e magnéticas. Este método de imagem é composto de tomografia por emissão de pósitrons, fluorescência óptica e bioluminescência, bem como espectroscopia de ressonância magnética e tomografia por emissão de fóton único. Basicamente, a imagem multimodal combina elementos de exames de MRI e PET, bem como testes de imagem com elementos radioativos que iluminam imagens dentro do corpo. Usar diferentes métodos para estudar tecido humano ao mesmo tempo permite que médicos vejam múltiplos aspectos da mesma área.
O objetivo da imagem multimodal é fornecer uma imagem completa de um tecido específico no corpo humano. A imagem deve permitir que médicos vejam qualquer coisa presente naquele tecido específico: seu tamanho, sua localização exata e sua atividade metabólica. Também deve permitir que médicos analisem a atividade metabólica de tecidos circundantes. Assim, médicos podem avaliar quaisquer anormalidades ou mudanças na função daqueles tecidos como resultado de uma condição ou tumor ou qualquer outra complicação médica.
Segundo Michael Moseley da Universidade de Stanford e Geoffrey Donnan da Universidade de Melbourne, em fins de 2004, exames PET e MRI multimodais são usados para analisar cânceres e metástases de cânceres ao redor do corpo humano, especialmente um tipo de câncer cerebral conhecido como glioma. Estes exames multimodais também são usados para analisar funções cerebrais tanto em indivíduos aparentemente saudáveis quanto em indivíduos que sofreram acidentes vasculares cerebrais (AVC).
Cientistas da Universidade da Califórnia em Davis usaram imagem multimodal para estudar o ciclo de vida do HIV. Técnicas de imagem multimodal permitem que cientistas vejam imagens de alta definição do vírus a partir do ponto de infecção e continuando através do processo pelo qual o vírus usa um corpo humano para se replicar e destruir células imunes. Trabalhando com cientistas da Escola de Medicina Mount Sinai de Nova York, pesquisadores isolaram o processo de transmissão célula a célula do vírus.
Segundo o Instituto de Câncer da Universidade de Stanford, médicos são esperançosos de que a imagem multimodal possa detectar doenças no tecido humano antes que se desenvolvam demais. Detectar câncer por este método, esperam, será possível através do estudo de apenas um pequeno número de células anormais, em vez dos milhões requeridos por outros métodos. Como este modo de imagem também é usado para estudar função neural, poderia teoricamente ser usado para detectar os estágios mais iniciais da Doença de Alzheimer também.