본 발명은 방사성분자체 및 양전자방출단층촬영기를 이용한 내부 장기의 움직임 계측 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 소동물의 내부 장기에 방사성분자체를 삽입하고, 양전자방출단층촬영기를 이용하여 방사성분자체에 대한 PET 영상을 획득하고, 이를 위상별로 분리한 분할 PET 영상 데이터를 이용하여 내부 장기의 움직임을 상세하게 계측하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, PET 영상 데이터를 이용하여 내부 장기의 움직임을 정밀하고 효과적으로 계측할 수 있다.