Imagerie par résonance magnétique
après greffe de neurones dans un cerveau malade.
Les sites d'implantation des greffes sont indiqués
par les flèches (photo:CEA/CNRS/INSERM)

 - Les techniques qui n'utilisent pas de traceur : ce sont les propriétés intrinsèques de l'objet à visualiser qui sont ici exploitées. C'est le cas des rayons X (absorption de la matière), de l'IRM (résonance, sous l'effet d'un champ magnétique intense, des noyaux d'hydrogène très abondants dans l'eau, l'hémoglobine et les graisses des tissus), etc. Ces techniques permettent en général de réaliser une image anatomique. Toutefois, avec l'IRM, on peut également faire de l'imagerie fonctionnelle (IRMf), en visualisant par exemple la variation du débit sanguin local, via les propriétés magnétiques de l'hémoglobine.

Visualisation par TEP de la répartition de brins d'ADN marqués dans l'organisme (photo : CEA/INSERM)

- Les techniques qui nécessitent un traceur (élément radioactif ou isotope stable): la molécule marquée est intégrée à la molécule que l'on souhaite suivre, cette dernière étant administrée dans le corps (en général par voie intra-veineuse). Un équipement adapté (caméra  en tomographie par émission de positons ou par émission de simples photons) permet de visualiser le trajet de ce traceur.

• La TEP utilise comme traceurs des isotopes artificiels de l'oxygène, du carbone ou du fluor, émetteurs de positons. Ces éléments radioactifs peuvent être fixés sur une molécule d'eau (pour l'observation du débit sanguin), sur une molécule proche du glucose (pour la mesure de consommation de glucose dans le coeur ou le cerveau), sur des protéines d'acide gras (pour la synthèse protéique), ou encore sur des molécules à usage thérapeutique. Dans ce dernier cas, la TEP permet de visualiser in vivo le trajet et la localisation du médicament dans le corps humain.
• La tomographie par émission de simples photons (TEMP ou encore SPECT), quant à elle, utilise des isotopes radioactifs de l'iode, du technetium, du thallium ou de l'indium, qui émettent des rayons gamma. Cette technique permet de visualiser la distribution tridimensionnelle du radiotraceur et également de le quantifier.
• La spectroscopie RMN, qui utilise le même principe de résonance magnétique nucléaire que l'IRM, permet, en outre, si l'on utilise des isotopes stables, d'obtenir des informations sur le métabolisme des molécules marquées que l'on injecte au patient : cette technique permet de déterminer la concentration et la forme biochimique des molécules marquées que l'on retrouve dans un volume défini d'un tissu biologique. Ceci peut être notamment particulièrement utile pour l'étude du métabolisme de certains médicaments.