Na fase tardia do acidente vascular cerebral de médio ou grande tamanho, o SPECT cerebral pode ser mais sensível que a tomografia computadorizada ou ressonância nuclear magnética para detectar áreas de isquemia cerebral.

Na doença de Alzheimer, o SPECT cerebral revela, geralmente, um padrão de hipoperfusão cerebral nas regiões: temporal mesial, temporal superior e parietal. Pode-se observar também hipoperfusão na região do cíngulo anterior e gânglios da base, antes de afetar o córtex frontal nos estágios mais avançados.

Na Demência por Corpos de Lewy (DCL), o SPECT cerebral geralmente revela um padrão de hiperperfusão similar ao da doença de Alzheimer.

No início da doença de Alzheimer, a hipoperfusão cerebral observada pelo exame de SPECT é frequentemente assimétrica e algumas vezes unilateral.