ポジトロン断層法
陽電子反β崩壊する核種で標識された化合物を放射性トレーサーとして用いる。そのような核種の半減期は一般に短い(O:2分、N:10分、C:20分、F:110分など)。そのため、投与直前に加速器(サイクロトロンなど)を用いて製造される。一般的に放射性同位元素を作成するには原子炉等で中性子を照射するが、陽電子放出核種は原子核内の陽子数が過多であることによりβ+壊変するため、加速器で陽子や重陽子を照射して作成する。放射性トレーサは、病院内に設置した加速器で生成するか、一部、比較的長半減期のものにおいては放射性医薬品会社から供給を受けることも可能である。
人体に投与されたトレーサー中の陽電子放出核種は、体内で崩壊して凡そ96.7〜99.9%の確率で1個の陽電子を放出する。放出された陽電子は近傍の原子(生体の70%は水で構成されているのでおそらくは水分子)の電子と対消滅し、電子の静止質量に等しいエネルギー(511keV)の光子(ガンマ線)が2個放出される(消滅放射線)。
この時、おのおのの光子は元の電子と陽電子の運動量を保存する為に、正反対の運動量をもつ。すなわち、反対方向へ対で放出される。
PET装置は、人体の周囲を取り巻くように配列された多数のガンマ線検出器と、2個の光子の信号を組み合わせる同時計数回路からなる。検出器のうちいずれか2つが同時にガンマ線を検出したとき、その2つの検出器を結ぶ直線上のどこかで対消滅が起きたと考えられる。そこで、この情報を集めてCTと同様のコンピューター画像処理を施すことにより、トレーサーの分布を示す三次元画像を作成する。SPECTとは異なり、放射線の入射方向を限定する鉛コリメータを用いなくても、同時計数により原理的に飛来方向が判明するため、検出器の前に遮蔽体を置く必要がない。したがって、一般的にPETはSPECTよりも感度が高く定量性にも勝れている。ただし、長半減期のトレーサが少ないなどの問題があり、PETの潜在能力を十分に引き出すためには、更なるトレーサーの開発が必要不可欠である。