Z uwagi na krótki czas życia β⁺-emiterów stosowanych w technice PET cały proces - od produkcji radioizotopu, poprzez syntezę związku znakowanego, jego oczyszczenie i sterylizację oraz podanie pacjentowi, a także rejestrację i obróbkę otrzymanych wyników - powinien się odbywać w jednym miejscu. W skrajnym przypadku miejsce ostatniego etapu, tj. pomieszczenie szpitalne, w którym dokonuje się iniekcji pacjentowi radiofarmaceutyku i przeprowadza skanowanie PET, może znajdować się w możliwie najbliższym sąsiedztwie miejsca, gdzie ulokowany jest cyklotron i automat produkujący związek znakowany. Ten ostatni wariant jest dopuszczalny w przypadku stosowania preparatów znakowanych ¹⁸F, mającego najdłuższy okres półzaniku.

Ze zrozumiałych względów technika PET jest przedsięwzięciem interdyscyplinarnym - efektem wspólnej pracy fizyków, chemików i informatyków - dzięki której lekarze otrzymują dane niezbędne do podjęcia właściwej diagnozy i wyboru odpowiedniej terapii. W skład integrowanego systemu stosowanego w technice PET, który musi spełniać odpowiednie wymagania, wchodzą:

1. zdalnie sterowany cyklotron lekkich jonów (protony, deuterony) przyśpieszający jony do energii 8-20 MeV. Współczesny aparat to przyrząd o niedużych rozmiarach, wyposażony w system do wymiany naświetlanych tarcz używanych do produkcji żądanego β-emitera (¹¹C, ¹⁵O, ¹³N, ¹⁸F) i niewymagający specjalnego ekranowania;
2. moduły do przekształcenia wyprodukowanych radionuklidów w postać przydatną do dalszej syntezy chemicznej;
3. zautomatyzowane wymienne moduły do syntezy, oczyszczania, sterylizacji i przygotowania próbki w formie gotowej do natychmiastowej iniekcji;
4. pomieszczenie szpitalne, w którym dokonuje się końcowy etap procesu, tj. wstrzyknięcie radiofarmaceutyku i skanowanie pacjenta na aparacie PET oraz obróbka wyników.

Jest to układ idealny, lecz w praktyce obserwuje się liczne od niego odstępstwa.

Technika PET służy do diagnostyki głównie w onkologii, neurologii i kardiologii. Najszersze zastosowanie znalazła w obszarach medycyny związanych ze zwalczaniem chorób nowotworowych. W onkologii metoda PET pozwala na:

1. określenie stopnia zaawansowania choroby,
2. kontrolę procesu leczenia,
3. ocenę wznowienia procesu nowotworowego,
4. ocenę skuteczności podjętej terapii.

Jednym z ważnych czynników diagnostycznych decydujących o prawidłowym rozpoznaniu charakteru zmiany nowotworowej jest rodzaj zakłóceń metabolizmu. Badanie PET pozwala na wyodrębnienie trzech zasadniczych zmian tego typu obserwowanych w chorobach onkologicznych:

1. Zwiększone użycie glukozy. Biomarkerem jest znakowana ¹⁸F fluorodezoksyglukoza (¹⁸F-FDG), która gromadzi się w organizmie w miejscach, gdzie jej metabolizm jest najbardziej intensywny. Komórki nowotworu przyswajają glukozę 10-krotnie szybciej niż komórki zdrowe.
2. Zwiększona synteza białka. Jako biomarker stosuje się ¹¹C-metioninę
3. Zwiększona synteza DNA. W tym wypadku biomarkerem jest ¹¹C-tymidyna.

Po podaniu pacjentowi odpowiedniego biomarkera komórki nowotworu ujawniają się w badaniu PET jako jasne, wyraźne plamki.