오늘날 의학영상은 괄목할 만한 발전을 이루었다.
단층촬영술은 ①X-선 전산화 단층촬영술(X-ray computed tomography : X-ray CT), ②자기공명영상(magnetic resonance imaging: MRI), ③단일 광자 방출 전산화 단층촬영술(single photon emission computed tomography : SPECT), 그리고 양전자 방출 단층 촬영술(positron emission tomography:PET)이 그 주도적 역할을 하였다. 그 결과, 크기가 1mm 이하인 병소까지 찾아낼 수 있게 되었다.
영상은 크게 해부학적 영상과 생화학적 영상으로 나뉘는데, X-ray CT나 MRI가 해부학적 영상을 제공한다. 그러나 조직의 기능에 관한 정보를 직접적으로 제공하지는 않는다. PET과 SPECT는 형태학적 소견 외에 분자수준의 생화학적 정보를 얻을 수 있게 한다.
PET과 SPECT는 필요한 화합물에 동위원소를 표지(labeling)하고 그 표지된 화합물을 인체에 주사하여 그 화합물이 생체내에서 분포되는 것을 영상화시킨다는 점에서 비슷하다.
그러나 병이 발전되는 정도를 진단하기 위해서는 생화학적 변화를 정량화하는 것이 매우 중요한데 SPECT의 경우에는 상대적인 농도차이밖에 측정할 수 없는 반면 PET은 절대적인 농도 및 농도변화의 값을 측정할 수 있다.
PET의 원리
전자와 무게는 같으나 양전자를 띄고 있는 입자를 양전자(positron)라고 한다. 양전자는 원자번호가 작은 원소중 중성자 숫자가 방사성을 띄고 있지 않은 동위원소보다 작은 원자 즉 양성자/중성자 비가 높은 원자에서 붕괴되면서 나온다.
양전자를 방출하는 방사성동위원소가 표지된 방사성의약품을 인체에 투여하면 인체조직내에서 붕괴되어 양전자를 생성하는데 이들 양전자는 핵을 떠나 산란하게 되어 약 
초 정도의 시간안에 부근의 전자와 결합하여 소멸하게 되며 이때 발생하는 소멸광자(annihilation photon:양전자와 음전자가 결합한 후 소멸되면서 나오는 광자)는 두갈래로서 서로 정반대 방향으로 진행한다. 이때 인체의 둘레에 작은 검출기들을 빙 둘러서 설치해 놓으면 두갈래의 소멸광자는 서로 180도의 위치에 있는 검출기에서 동시에 검출될 것이다. 동시에 검출된다는 것은 검출시간의 차이가 150억분의 1초 이내일 경우를 말하며 이 2개의 검출점을 연결하는 선상에 소멸 감마선 광자를 낸 방사성동위원소가 있을 것이며 이를 영상화하는 것이 PET의 기본 원리이다. 스캐너의 해상력은 종축과 횡축 방향의 해상력이 균일하기 때문에 원래의 횡단면상(transaxial image)으로부터 관상단면상(coronal image), 시상단면상(sagittal image)은 물론 사용자가 원하는 여러각도로 재구성할 수 있다.
단일광자를 이용하는 기존의 영상(감마카메라, SPECT)과의 주된 차이점은 한방향으로 방출되는 방사선을 검출하는 것이 아니라 양방향으로 나오는 방사선을 동시에 검출한다는 것과 실제 우리 몸에서 생화학적 대사과정에 직접 참여하는 탄소, 질소, 산소 등의 방사성동위원소를 이용한다는 점이다.
[참고]
◇ 감마선을 이용하는 SPEC, PET 장비=엑스-선 검사와 CT 검사가 몸 밖에서 엑스-선을 쬐어 질병을 검사하는 방법이라면 SPEC와 PET은 이와는 반대로 몸 속에서 밖으로 방출되는 방사선의 일종인 감마선을 모아서 질병을 검사하는 방법입니다. SPEC와 PET를 이용해 촬영하기 위해서는 방사선을 내놓는 방사성 의약품을 몸 속에 주사해야 하는데요. 이 때 사용되는 방사능은 아주 적은 양으로 금새 없어지기 때문에 인체에 해롭지 않으니 크게 걱정하지 않아도 됩니다.
SPEC와 PET 역시 CT와 마찬가지로 촬영된 사진을 컴퓨터를 이용해 3차원으로 보여줍니다. SPEC와 PET를 이용하면 아주 많은 질병을 찾아낼 수 있는데요. 대표적으로 갑상선 질환 외에도 뇌질환, 심장질환, 혈액의 흐름 등을 검사하는데 SPEC와 PET를 씁니다.
SPEC와 PET로 찍은 사진은 CT 사진에 비해 덜 선명하지만 사용하는 사람들이 계속해서 늘어나고 있습니다. CT 사진은 암이 상당히 진행된 뒤에야 관찰되는 반면 SPEC와 PET 사진은 암이 막 생겨나는 초기 단계에서도 나타나기 때문입니다.