Badania SPECT – tomografia emisyjna pojedynczych fotonów – single photon emission computed tomography – oparte są na najnowszych metodach obrazowania mózgu i wykrywania dysfunkcji. Jest to stosunkowo nowa i mało rozpowszechniona metoda diagnozowania zaburzeń mózgowia, znacznie różniąca się od encefalografii i rezonansu magnetycznego.

Jest to złożona metoda badawcza z dziedziny medycyny nuklearnej, umożliwiająca wizualizację przepływu mózgowego krwi i jego metabolizmu. W metodzie tej radioaktywny izotop przyłączony jest do nośnika mającego równocześnie powinowactwo do komórek w mózgu, możliwość pokonywania bariery krew-mózg oraz gromadzenia się w ilości proporcjonalnej do metabolizmu danej okolicy. Emitowane promieniowanie gamma rejestrują czujniki umieszczone w specjalnej kamerze połączonej z komputerem. Badanie trwa około 15 minut. W trakcie typowego badania do czujników dociera w przybliżeniu dziesięć milionów impulsów gamma, a superkomputer przetwarza te informacje i prezentuje w postaci złożonych map przepływu/metabolizmu mózgowego i udostępnia na trójwymiarowych obrazach. Lekarze oraz badacze wykorzystują te mapy zestawiając je z obrazami prawidłowej czynności zdrowego mózgu oraz obrazami mózgu osób chorych psychicznie lub cierpiących na zaburzenia neurologiczne.

Obraz przestrzenny możliwy jest do uzyskania albo z systemu wielogłowicowego (wiele czujników rozmieszczonych wokół głowy), albo dzięki systemowi mechanicznemu, zapewniającemu ruch głowicy wokół głowy pacjenta. Systemy SPECT zbierają dane obrazowe po ustawieniu się głowicy w kolejnych położeniach, różniących się od siebie o kilka stopni, aż do uzyskania pełnego obrotu wokół pacjenta, zwykle powtarzanego kilkakrotnie. Czas zbierania danych może być skrócony o połowę dzięki zastosowaniu gammakamery dwugłowicowej. Dobre jakościowo obrazy uzyskuje się za pomocą gamma-kamer przynajmniej dwugłowicowych, na matrycy 128 x 128 elementów obrazu, z analizą ilościową lub półilościową badanego parametru. Gamma-kamery zaprojektowane specjalnie dla celów neurodiagnostyki wyposażone są w układy wielodetektorowe i głowice pierścieniowate (ang. ring-SPECT) lub w kształcie litery L. Gamma-kamery wyspecjalizowane dla potrzeb neuroobrazowania cechują się wyższą zdolnością rozdzielczą, ale jest ich niewiele, gdyż nie można na nich wykonywać badań innych narządów. Cyfrowa obróbka danych uzyskanych z kolejnych położeń głowicy lub głowic umożliwia uzyskiwanie obrazów przestrzennych lub przekrojów ciała. Oprogramowanie systemu umożliwia operatorowi cyfrową obróbkę uzyskanego obrazu. Metoda SPECT pozwala na badanie przepływu mózgowego, rozmieszczenia receptorów mózgowych a przy pomocy tzw. znaczników onkofilnych umożliwia diagnostykę nowotworów mózgu.

W diagnostyce ognisk niedokrwiennych pochodzenia zatorowego, w neuroonkologii i do różnicowania zespołów otępiennych można wykorzystywać standardowe gamma-kamery (nawet jednogłowicowe z matrycą 64 x 64 elementy obrazu). Natomiast ocena subtelnych zmian perfuzji w encefalopatiach o różnej etiologii, w chorobach psychicznych oraz do oceny zaburzeń perfuzji w jądrach podkorowych wymaga sprzętu o wyższych parametrach technicznych.