Xạ hình không chỉ thể hiện hình thái mà còn cho thấy chức năng của cơ quan, thăm khám chẩn đoán. Ứng dụng đồng vị phóng xạ trong chẩn đoán được chỉ định cho những trường hợp sau:

• Xạ hình tuyến giáp: Xạ hình tuyến giáp nhằm xác định vị trí, hình dạng và kích thước của tuyến giáp; đánh giá chức năng của nhân tuyến giáp; đánh giá tr­ước và sau khi phẫu thuật điều trị ung thư tuyến giáp; chẩn đoán phân biệt với các khối u ở vùng cổ và trung thất.
• Xạ hình tưới máu cơ tim: Các dược chất phóng xạ khi vào cơ thể theo đường máu sẽ l­ưu tại đó và phát ra bức xạ gamma. Máy xạ hình sẽ thu được hình ảnh phân bố đồng vị phóng xạ trong cơ tim, những vùng không tưới máu hoặc tưới máu kém là những vùng khuyết phóng xạ. Xạ hình tưới máu cơ tim được thực hiện ở trạng thái nghỉ và gắng sức để đánh giá chính xác tình trạng cấp máu cũng như hoạt động và khả năng sống theo từng vùng của cơ tim.
• Xạ hình thận: Xạ hình thận sử dụng các dược chất phóng xạ phát ra tia gamma. Thận là cơ quan hấp thu nhanh các đồng vị phóng xạ phát tia gamma. Khi đi vào cơ thể, chúng lưu tại đó và phát bức xạ để máy xạ hình thu được bằng cách đo sự phân bố hoạt tính phóng xạ. Sau đó, chúng được lọc, chế tiết và bài xuất.
• Xạ hình não: Khi hàng rào máu não bị tổn thương (do chấn thương hoặc mắc các bệnh lý như ung thư não, thiếu máu não, áp xe não, …) sẽ tạo điều kiện để các chất trong máu, trong đó có các đồng vị phóng xạ được gắn vào để chẩn đoán, đi vào vùng não bị tổn th­ương. Kỹ thuật xạ hình sẽ thu được hình ảnh dược chất phóng xạ tập trung ở hàng rào máu não khi bị tổn thương, là vùng có hoạt tính phóng xạ cao hơn so với những tổ chức xung quanh. Hoặc chúng sẽ phân bố trong tổ chức não, khi đó, vùng bị tổn th­ương là những vùng khuyết hoặc giảm xạ.
• Xạ hình xương: Ứng dụng đồng vị phóng xạ trong xạ hình xương để chẩn đoán phát hiện các trường hợp gãy xương, ung thư xương, đặc biệt có giá trị cao trong tìm kiếm ung thư di căn xương. Những vùng tổn thương sẽ xuất hiện tình trạng tăng chuyển hóa, tăng t­ưới máu, tăng sản sinh tế bào, vì vậy khi các dược chất phóng xạ thâm nhập vào đó sẽ vùng có hoạt tính phóng xạ cao hơn.

2.2 Ứng dụng đồng vị phóng xạ trong điều trị

So với chẩn đoán, đồng vị phóng xạ được dùng với mục đích điều trị (xạ trị chiếu trong) phải sử dụng liều lớn hơn, vì vậy làm tăng khả năng tác động đến các mô lành nhiều hơn. Đó cũng là nhược điểm của phương pháp xạ trị. Tuy nhiên, đây vẫn là phương pháp điều trị mang lại hiệu quả cao và an toàn.

Xạ trị bao gồm các phương thức sau:

• Xạ trị chuyển hóa: Xạ trị chuyển hóa sử dụng đồng vị phóng xạ dưới dạng dược chất phóng xạ. Dược chất phóng xạ được đưa đến cơ quan cần thăm khám, điều trị theo đường uống hoặc đường tiêm. Xạ trị chuyển hóa chỉ sử dụng đồng vị phóng xạ phát ra tia beta, tia này chỉ tác động đến các mô đích là chủ yếu mà rất ít ảnh hưởng đến các mô lành của các tổ chức xung quanh. Những cơ quan nào có thể hấp thu đồng vị phóng xạ phát ra tia beta có thể sử dụng đồng vị phóng xạ đó trong điều trị.
• Xạ trị áp sát: Xạ trị áp sát hay còn gọi là liệu pháp Curie, xạ trị tiếp cận, xạ trị trong. Phương thức này đưa nguồn phóng xạ vào sát vùng tổn thương để tăng sự hấp thụ chiếu xạ đối với khu vực khối u và làm giảm chiếu xạ ở những mô lành xung quanh.
• Xạ trị chiếu ngoài: Xạ trị chiếu ngoài hay còn gọi là xạ trị từ xa hoặc liệu pháp Cobalt, là phương thức sử dụng máy chiếu xạ.