通过化学反应将半衰期较短的放射性示踪剂(如11C,18F,123I等)置换到生物体容易代谢的分子里,然后把它注射入生物体内(通常进入血液循环),使其进入生物体的代谢系统中,并根据分子自身特性集中于相应器官。当放射性核素经历正电子放射衰变时,它释放出一个正电子,正电子将会与生物体中的一个电子相遇并湮灭,产生一对湮灭光子射向几乎背对背的两个方向,并同时被影像扫描检测器捕获。此方法可以直接检测核素标记的神经递质含量,但由于检测灵敏度的限制,目前仅应用于脑内谷氨酸神经递质及谷氨酸/谷氨酰胺循环等研究。
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