Anders als bei Verfahren der Radiologie wie z.B. Röntgen, Computertomographie und Kernspintomographie zeigt die Nuklearmedizin weniger den Gewebsaufbau, sondern stellt die Funktion von Organen und Geweben dar. Häufig ist nämlich die Organfunktion (der Stoffwechsel) früher krankheitsbedingt gestört, als dass sich Strukturveränderungen nachweisen lassen. Obwohl der Begriff „Nuklearmedizin“ oft bedrohlich klingt, ist die Strahlenexposition der Untersuchungen meist geringer als bei anderen, häufiger eingesetzten Verfahren wie z.B. der Computertomographie.
Allen Untersuchungsverfahren der Nuklearmedizin liegt das Tracer-Prinzip zugrunde. Hierbei wird eine Substanz, die der Körper als „Nährstoff“ verstoffwechselt, mit einem schwachen radioaktiven Strahler markiert und in die Vene gespritzt. Dieses „Radiopharmakon“ lässt sich nun mit einem speziellen Gerät (der Gammakamera) im Körper verfolgen und dessen Anreicherung/Speicherung in den Zellen (durch die Szintigraphie) bildlich sichtbar machen. Mit diesem Prinzip lassen sich die verschiedensten Körperfunktionen überprüfen, so dass die Nuklearmedizin ein facettenreiches Spektrum an Untersuchungsmöglichkeiten bietet.
Zum Beispiel verwendet man in der Knochenszintigraphie ein Radiopharmakon, das von knochenbildenden Zellen aufgenommen wird. Gesundes Knochengewebe zeigt im resultierenden Bild („Szintigramm“) niedrige Aufnahme der Substanz, die von normalen Umbauprozessen herrührt. Zeigt sich dagegen ein verstärkter Knochenumbau, lässt dies auf krankhafte Vorgänge schließen. Dabei kann es sich um Prellungen, heilende Knochenbrüche, Krebs, gutartige Knochentumore, Arthrosen oder Entzündungen handeln. Unklare Befunde im Szintigramm können ggf. durch Röntgen (Radiologie) weiter untersucht werden.
In ähnlicher Weise kann die Nuklearmedizin mit der Nierenszintigraphie die Anreicherung und die Ausscheidung eines Radiopharmakons durch die Niere in vielen Einzelbildern „dynamisch“ darstellen, wodurch sich eine Einschränkung der Nierenfunktion und Probleme beim Abfluss des Urins in die Blase beurteilen lassen.
