核子醫學是將微量的放射性物質，以靜脈注射、口服或吸入等方式進入人體，來觀察評估各器官之功能及形態，從而幫助疾病之診斷及治療。對於許多病變，可提供極具價值而獨一的資訊，來決定治療的方法、療效的評估以及預測疾病的預後。

核子醫學檢查的範圍幾乎含括全身各器官，應用各種不同的腫瘤掃描來偵測腫瘤位置也是核子醫學主要用途之一。核子醫學檢查的步驟不具侵襲性：先將微量的放射性藥物經由靜脈注射或口服的方式進入生物體內，藥物經血液循環進入器官，經過一段時間的生理生化反應後，再由閃爍攝影機從體外追蹤它的去處，探討內臟在生病後，形態上或功能上所產生的變化。核子醫學在癌症診斷之應用，主要應用在治療前腫瘤位置的偵測、區別良性或惡性腫瘤、診斷腫瘤是否復發以及遠處轉移的可能性。

以骨骼掃描(Bone scan)為例，骨骼掃描在診斷追蹤癌症骨轉移上，是最常見的偵測利器。方法是將會發射伽傌射線的鎝-99m甲基雙磷酸（Tc-99m MDP），由靜脈注射進入人體後，吸附於骨骼內的礦物質，再藉伽傌攝影機偵測人體所發射出的射線影像。病灶的骨質變化能敏感地測出，可及早診斷癌細胞有否產生骨骼轉移。

鎵-67為目前最常被使用的腫瘤及發炎掃描之放射製劑之一﹐其應用的範圍包括惡性淋巴瘤、肝臟腫瘤、黑色素瘤、肺癌、其他惡性腫瘤等。鎵（Gallium）離子與二價鐵（Ferric）離子相似，所以鎵進入人體後的運輸、攝取、儲存、代謝與二價鐵離子相似。鎵-67進入人體後會與血液中的運鐵蛋白（Transferrin）結合成為鎵-運鐵蛋白（Ga-Transferrin）複合體。鎵-67被腫瘤攝取的作用機轉仍不清楚，但多數的學者認為鎵-67與腫瘤細胞膜上的運鐵蛋白元(transferrin-specific receptor) 受體作用後進入細胞內，再與細胞內的溶解體（lysozomes）結合，而停留於細胞內。除了與腫瘤細胞細胞膜上的運鐵蛋白接受器有關之外，血流灌注增加、微血管通透性擴張、組織間液增加、白血球聚積等紅腫熱痛的病生理反應，也會造成Ga-67放射活性增強現象。

甲狀腺細胞利用碘合成甲狀腺素，所以可以應用碘-131（I-131）進行甲狀腺攝影、甲狀腺癌轉移的診斷、治療。分化良好甲狀腺癌手術後I-131治療，是以高劑量的I-131來殺死殘留的或轉移部位的癌細胞。若是分化不良的甲狀腺癌，細胞不攝取碘，則可利用Tl-201來進行追蹤。Tl-201類似鉀元素，會經由鈉離子幫浦進入細胞內，癌細胞膜上的鈉離子幫浦活性高，因此Tl-201聚集就多。Tl-201也可以用作其他癌症的全身檢查。

Tc-99m-MIBI和Tl-201已廣泛運用在心臟血流灌注攝影；Tc-99m-MIBI會隨血流分佈再進入到細胞的粒線體(mitochondria)中。癌細胞代謝速率快，粒線體密度高，因此會比正常組織攝取更高的Tc-99m-MIBI。我們也利用Tc-99m-MIBI全身掃描來偵測腫瘤的可能病灶。

單株抗體掃描主要是以標幟同位素之特殊腫瘤抗體打入體內，由於抗體會尋找到目標腫瘤以及轉移病變，利用全身掃描即可發現腫瘤的蹤跡。目前已上市的單株抗體有針對大腸癌(anti-CEA)、肝癌anti-AFP)、攝護腺癌anti-PSA)等。另外核子醫學應用於測量癌細胞受體多寡、癌細胞抗藥性評估等方面，近來亦有顯著的進展，並已有相當好的臨床應用結果。

正子掃描
核子醫學對癌症的另一項新貢獻，即是目前國內外正如火如荼展開的正子掃描。一般而言，人體正常細胞會吸收、利用葡萄糖，來維持細胞的功能。癌細胞會比正常細胞吸收、消耗更多的葡萄糖。如果我們用一種氟-18標記的去氧葡萄糖注射到人體之後，由「正子掃描儀」（PET），檢查體內細胞吸收該製劑的多寡，來追蹤人體內葡萄糖的新陳代謝過程，便可以有效的將腫瘤組織與正常組織區分開來，以達到在有效治療腫瘤組織的同時，減少對正常組織破壞的目的。

在癌症的最早期，正子檢查可發現其他潛在的癌症病變。相對的，有些懷疑是轉移的癌症轉移病變，並不會吸收過量的氟-18標記的去氧葡萄糖，比較像是非癌症的組織。因此，在癌症診斷及分期，PET除了可判定原發性病灶是否為惡性外，更能早期發現是否已產生轉移，做出正確的分期、並據以對治療方針的擬定產生決定性的影響，國外的研究指出約35％~ 64％各種癌症的患者，因為做了正子造影掃描而改變其醫療計劃，而其中又以肺癌、乳癌、大腸癌、皮膚黑色素癌及其他難以辨識癌蹤的癌症最為顯著。

治療後亦可利用PET所顯示的腫瘤代謝情況來判定治療是否有效。經過治療的癌症病患，最想要知道的便是治療有沒有效，以及癌症是否復發。可以利用「葡萄糖正子掃描」檢查區分治療後殘餘的癌細胞，還是癌細胞死亡後的疤痕組織。追蹤血液中的腫瘤標記發現逐漸升高，但無法查知病變到底在那裡時，也可以利用「葡萄糖正子掃描」做定期追蹤，可早期發現是否有局部復發或遠端轉移。

腫瘤標幟
除了核醫影像檢查外，利用放射性核種標記之免疫試管檢查 (放射免疫分析)， 可以測定血中各種荷爾蒙濃度，病毒及細菌抗原及抗體，酵素及腫瘤標幟(如AFP, CEA, PSA, CA 15-3, CA 125等) 等。與其它免疫分析方法相比較，核醫之放射免疫分析，為目前公認最靈敏的方法。對於各種癌症的腫瘤標幟測定，可幫助癌症診斷與治療後復發之追蹤。