Перфузиониые ПЭТ РФП можно разделить на два типа: (1) свободно диффундирующие, которые накапливаются в миокарде и вымываются из него в качестве функции кровоснабжения; (2) недиффундирующие РФП, характеризующиеся стойким захватом, пропорциональным миокардиальному кровотоку. Быстрое физиологическое вымывание свободно диффундирующих РФП, таких как [15О]вода, делает возможным частое повторение исследований. Изображения распределения таких РФП обычно визуально не столь значимы, а математическое моделирование позволяет получить значения кровотока в каждом пикселе.

Преимуществом свободно диффундируемых РФП является их независимость от механизмов метаболического захвата, который может меняться как функция изменения метаболической среды. Недиффундирующие РФП кровотока легче визуализировать, поскольку они остаются в миокарде на значительное время. Рубидий-82 и [13N]аммиак попадают во вторую категорию РФП — они более похожи на РФП на основе микросфер. Рубидий-82 — катион, биологические свойства которого сходны с калием и таллием, и прохождение мембраны сарколеммы отражает активный транспорт через Nа+/К+-АТФазный насос.

В экспериментальных исследованиях фракция экстракции рубидия-82 значительно не изменяется при широком спектре метаболических состояний. Однако очень короткий период полураспада, равный 75 сек, говорит о том, что рубидий-82, попав в миокард, быстро исчезает вследствие физического распада. Несмотря на короткий период полураспада, рубидий-82 вполне доступен, т.к. получается из генератора, и может использоваться в клинических условиях при отсутствии циклотрона. [13N]Аммиак — это экстрагируемый перфузионный РФП с физическим периодом полураспада 10 мин. Его транспорт через клеточные мембраны может осуществляться за счет пассивной диффузии или активного Na+/K+ транспортного механизма. Задержка [13N]аммиака обусловлена метаболическим захватом. Как и в случае рубидия-82, миокардиальный захват аммиака отражает абсолютные значения кровотока до 2-3 мл/г/мин и плато накопления при более интенсивном кровоснабжении. Использование этого РФП для оценки миокардиального кровотока изучали в крупномасштабных экспериментах и в клинических условиях.