単一光子放射断層撮影
3次元構造から2次元画像を得るX線撮影と同様の原理で、ガンマ線検出器を用いて平面画像を得る。SPECT画像処理は複数の角度から撮影された、複数の2次元画像(投影画像)を元に行われる。コンピュータによりトモグラフィー再構成アルゴリズムに従って、投影画像を処理して3次元のデータセットを構築する。このデータセットを操作することで任意の角度で被験者の体をスライスした画像を表示する。この手法はMRI、X線CT、PETその他の断層撮影法と同様である。
SPECTは、放射性トレーサを用いガンマ線を検出する点でPETと同様である。しかし、PETでは放射性同位体のベータ崩壊から生じた陽電子と、数ミリメータの距離にある近傍の電子との対消滅により反対方向に放出される1対の光子(ガンマ線)を検出するのに対して、SPECTでは放射性同位体から生成したガンマ線を直接計測する違いがある。PETスキャナーは同時計数によってより多くのガンマ線発生の位置情報を得るため、SPECT(1cm)よりも分解能が高い。一方、SPECT検査は長寿命で入手しやすい放射性同位体を使用するため、PET検査よりも明らかに安価である。