I det radioaktive vannet er vannmolekylenes vanlige oksygen (16O) byttet ut med den radioaktive oksygen-isotopen 15O. 15-oksygen-vann er derfor et sporbart molekyl samtidig som det har alle vannets egenskaper, og etter i.v. tilførsel vil det meget raskt fordeles i væskefasen i alle celler og vev. Intravenøs tilførsel av 15-oksygen-vann og registrering med PET-skanner er en ideell metode for kvantitering av blodgjennomstrømming.
15-oksygen er en radioaktiv isotop med fysisk halveringstid 2 minutter. Dette medfører at det radioaktive vannet må syntetiseres kontinuerlig mens PET-undersøkelsen pågår, og syklotronen må samtidig være bemannet og i drift. Gjennom blyskjermet rørforbindelse fra syklotronen sendes 15-oksygen-gass fram til undersøkelsesrommet. I en synteseenhet plassert ved siden av PET-skanneren koples 15-oksygen til to hydrogenatomer, og det dannes radioaktivt vann (H215O) som sendes direkte videre til pasienten som ligger klar på PET-skanneren. Skanneren startes samtidig med at det radioaktive vannet overføres intravenøst til pasienten. Samtidig startes også kontinuerlig registrering av radioaktivitetsnivået i arterieblod som tappes fra a. radialis, hvilket gir den arterielle input-funksjon som er nødvendig ved kvantitering av blodflow i ml/min/gram hjernevev. Ved beregning av coronar blodflow er arteriepunksjon unødvendig ved at data for beregning av input-funksjonen kan hentes fra scintigrammets opptaksintensitet i venstre ventrikkel.
Denne metoden regnes som «gullstandard» for kvantitering av blodgjennomstrømmingen i hjertet og i hjernen.
