En un país industrializado, uno de cada tres pacientes que va a un hospital recibe algún tipo de tratamiento de medicina nuclear. Según la naturaleza del paciente, las radiaciones se aplican para hacer un radiodiagnóstico o una radioterapia.
El radiodiagnóstico consiste en obtener imágenes radiológicas del organismo mediante rayos X que atraviesan el campo exploratorio que se desea estudiar. En los últimos años se han incorporado otras técnicas de imagen que no usan radiaciones, como la ecografía, la resonancia magnética nuclear, o la tomografía axial computarizada (TAC), que permite obtener la imagen de los órganos en tres dimensiones, o la tomografía por emisión de positrones (TEC), técnica que se utiliza para medir la actividad metabólica de los diferentes tejidos del cuerpo humano, especialmente del sistema nervioso.
La radioterapia utiliza radiaciones ionizantes para destruir tejidos malignos o tumores. Se utilizan rayos X de baja energía para tratamientos superficiales, o radiaciones más energéticas producidas por aceleradores lineales para tumores más profundos.
La medicina nuclear se aplica para hacer diagnósticos, terapia e investigación médica. Con finalidades diagnósticas o terapéuticas se introduce en el organismo del paciente una pequeña cantidad de sustancia radioactiva, llamada radiofármaco, que emite una radiación que posteriormente se capta con una cámara. Este radiofármaco tiene un periodo de semidesintegración muy corto y se elimina rápidamente.
Las principales aplicaciones diagnósticas de los isótopos son en endocrinología, cardiología, estudios pulmonares, exploraciones del aparato digestivo, exploraciones del sistema nervioso o en oncología.