正电子发射断层成像(PositronEmissionTomography)系统是利用正电子同位素衰变产生出的正电子与人体内负电子发生湮灭效应这一现象，通过向人体内注射带有正电子同位素标记的化合物，采用符合探测的方法，探测湮灭效应所产生的γ光子，得到人体内同位素的分布信息，由计算机进行重建组合运算，从而得到人体内标记化合物分布的三维断层图像。

PET是直接对脑功能造影的技术，其基本原理是:给被试注射含放射性同位素的示踪物，同位素放出的正电子，与脑内的负电子发生湮灭而释放出γ-射线。通过记录γ-射线在大脑中的位置分布，可以测量区域脑代谢率(rCMR)和区域脑血流(rCBF)的改变，以此反映大脑的功能活动变化。

PET可用于精神分裂症、抑郁症、毒品成瘾症等的鉴别诊断、了解患者脑代谢情况及功能状态，如精神分裂症患者额叶、颞叶、海马基底神经节功能异常等。应用PET显像，可以测定脑内多巴胺等多种受体，从分子的水平上揭示了疾病的本质。这是其他方法所不能比拟的。

PET的局限性:成像时间较长(至少要几十秒)，只能采用区组设计(Blockdesign)的实验模式;成像时受放射性同位素的限制，不适用于单个被试的重复研究。同一被试不宜频繁参加实验，不利于那些需要被试多次参加实验的研究;系统造价很高，除PET扫描机外，一般还需配备一台加速器，用以制备半衰期只有123s的15O等同位素。