核医学，又称原子（核）医学，是研究同位素及核辐射的医学应用及理论基础的科学，是核技术和医学相结合的一门新兴学科，也是人类和平利用原子能的一个重要方面。
核医学的任务是用核技术诊断、治疗和研究疾病。核医学诊断技术包括脏器显像、功能测定和体外放射免疫分析。在进行脏器显像和/或功能测定时，医生根据检查目的，给病人口服或静脉注射某种放射性示踪剂，使之进入人体后参与体内特定器官组织的循环和代谢，并不断地放出射线。这样我们就可在体外用各种专用探测仪器追踪探查，以数字、图像、曲线或照片的形式显示出病人体内脏器的形态和功能。核医学显像方法简单、灵敏、特异、无创伤性、安全（病人所受辐射剂量低于一次X摄片所受剂量）、易于重复、结果准确、可靠，并能反映脏器的功能和代谢，因此在临床和基础研究中的应用日益广泛。
核医学仪器
核医学显像所用的仪器主要是γ照相机和ECT。
γ相机是现代核医学的重要诊断设备，γ相机可同时记录脏器内各个部份的射线，以快速形成一帧器官的静态平面图像，同时因其成像速度快，亦可用于获取反映脏器内放射性分布变化的连续照片，经过数据处理后，可观察脏器的动态功能及其变化，因此γ相机既是显像仪又是功能仪。
ECT包括SPECT和PET。
我们通常所说的ECT指的是单光子发射型计算机断层显像仪，即SPECT。它实际上就是一个探头可以围绕病人某一脏器进行360°旋转的γ相机，在旋转时每隔一定角度（3°或6°）采集一帧图片，然后经电子计算机自动处理，将图像叠加，并重建为该脏器的横断面、冠状面、矢状面或任何需要的不同方位的断层，切面图像，从而极大地提高了诊断的灵敏度和正确性。SPECT同时也具有一般γ相机的功能，可以进行脏器的平面和动态（功能）显像。
PET，即正电子发射计算机断层显像（Positron Emission Computed Tomography）是目前国际上最尖端的医学影像诊断设备，也是目前在分子水平上进行人体功能显像的最先进的医学影像技术。PET的基本原理是利用加速器生产的超短半衰期同位素如18F、13N、150、11C等作为示踪剂注入人体参与体内的生理生化代谢过程。这些超短半衰期同位素是组成人体的主要元素，利用它们发射的正电子与体内的负电子结合释放出一对伽玛光子被探头的晶体所探测得到高分辨率、高清晰度的活体断层图像，以显示人脑、心、全身其它器官及肿瘤组织的生理和病理的功能及代谢情况。作为一种无创伤检查手段PET可以从体外对人体内的代谢物或药物的变化进行定量、动态检测成为诊断和指导治疗各类肿瘤疾病、冠心病和脑部疾病的最佳方法。PET的发展及其成功的临床应用是当代高科技医疗诊断技术的主要标志之一。PET在临床医学的应用主要集中于神经系统、心血管系统、肿瘤三大领域。但PET价格昂贵，需配置小型医用回旋加速器，日常管理费用高，难以普遍推广。目前国内仅有10台PET。
在临床应用方面：PET是非常灵敏与特异的诊断心脏病的工具；PET对恼肿瘤、癫痫、痴呆、帕金森病、抑郁症、脑血管疾病及神经退行性疾病等的诊断、疗效观察具有独特的作用；PET在肿瘤的诊断和指导治疗发挥着独特的作用，具体应用有：良、恶性的鉴别；评定恶性程度；临床分期；寻找原发灶和转移灶、评价疗效和确定是否复发。