Bei der Positronen-Emissionstomografiem wird eine Substanz, die für die Herzzellfunktion erforderlich ist, wie Sauerstoff oder Zucker, mit einer radioaktiven Substanz (Radionuklid) markiert, die Positronen (Elektronen mit positiver Ladung) abgibt. Der radioaktiv markierte Nährstoff wird in eine Vene injiziert und erreicht innerhalb weniger Minuten das Herz. Ein Sensor nimmt die Positronen wahr und erstellt mithilfe der Positronen ein Bild des untersuchten Körperteils.
Dieses Verfahren zeigt, wie viel Blut die verschiedenen Bereiche des Herzmuskels versorgt und wie die einzelnen Muskelbereiche unterschiedliche Substanzen verstoffwechseln (metabolisieren). Wird beispielsweise markierter Zucker injiziert, kann der Arzt die schlecht durchbluteten Teile des Herzmuskels daran erkennen, dass diese mehr Zucker benötigen als die gesunden.
Das PET-Verfahren liefert klarere Bilder als andere nuklearmedizinische Verfahren und kann für Belastungstests verwendet werden. Dieses Verfahren ist jedoch teuer und wird nicht so breitflächig angeboten wie eine Einzelphotonen-Emissionscomputertomografie. Es wird in der Forschung angewendet und in Fällen, in denen andere Verfahren keine eindeutige Diagnose ermöglichen.