Während bei der Computertomografie besser knöcherne Regionen und bei der Kernspintomografie Weichteile untersucht und abgebildet werden, verfolgt die Positronenemissionstomografie (PET) Zuckerstoffwechselprozesse zur Erkennung veränderter Gewebestrukturen. Dieses relativ neue und sehr aufwändige bildgebende Verfahren macht sich die Tatsache zu Nutze, dass die verschiedenen Gewebe im Körper einen unterschiedlich hohen Energiebedarf haben und daher radioaktiv-markierte Glukose aus ihrer Umgebung nicht gleich schnell aufnehmen. Dadurch lässt sich zum Beispiel entzündetes Gewebe mit einem erhöhten Energiebedarf von gesundem oder aktive Hirnbereiche von inaktiven unterscheiden.

Der Patient befindet sich während der Messung ähnlich wie bei der Computer- oder Kernspintomografie auf einer Liege innerhalb des Tomografen. Da nur schwach strahlende Substanzen als Tracer verwendet werden, klingt die Strahlung nach wenigen Stunden ab und belastet den Patienten nicht.

Die PET wird häufig in der Krebsmedizin angewendet: Tumorgewebe hat beispielsweise aufgrund des schnellen Wachstums einen erhöhten Energiebedarf und reichert vermehrt Tracer an. Metastasen, Krebs-Tochtergeschwülste, lassen sich durch dieses Verfahren ebenfalls gut erkennen. Auch bei der Suche nach einer geeigneten Chemotherapie kann die PET nützlich sein. Dafür koppelt man das gewünschte Krebsmedikament an den Tracer und prüft, ob es sich im Tumorgewebe anreichert.