A
medicina nuclear permite observar o estado fisiológico dos tecidos de forma não invasiva, através da marcação de moléculas participantes nesses processos fisiológicos com isótopos radioactivos. Estes, denunciam sua localização por emitirem radiação nuclear (onda eletromagnética de comprimento de 0,01nm a 1nm = espectro dos raios gama). A detecção localizada de muitos
fótons gama com uma
câmara gama permite formar imagens ou filmes que informem acerca do estado funcional dos órgãos. A maioria das técnicas usa ligações
covalentes ou iónicas entre os elementos radioactivos e as substâncias alvo, mas hoje já existem marcadores mais sofisticados, como o uso de
anticorpos específicos para determinada
proteína, marcados radioactivamente. A emissão de partículas beta ou alfa, que possuem alta energia, pode ser útil do ponto de vista terapêutico, para destruir células ou estruturas indesejáveis mas não formam imagem.