Wilhelm Conrad Röntgen legte mit seiner Entdeckung den Grundstein für die moderne Radiologie. Nur ein Jahr später entdeckte Henri Becquerel die Radioaktivität und ermöglichte damit die Entwicklung eines wichtigen Teilbereichs der bildgebenden Diagnostik: die Nuklearmedizin. Doch erst der Chemiker George de Hevesy fand in den 1920er Jahren Verfahren, mit denen radioaktive Substanzen durch bildgebende Verfahren nachverfolgt werden konnten.

Antoine Henri Becquerel (li.) und George de HevesyDie Nuklearmedizin ist heute eine eigenständige Disziplin, die sich beispielsweise bei der Diagnostik mit hybriden Verfahren wie der PET-CT und der PET-MRT auch mit der Radiologie überschneidet. Sie nutzt radioaktive Substanzen (Radiopharmaka), um Krankheiten sichtbar zu machen. In der Therapie werden radioaktive Substanzen auch gezielt dazu eingesetzt, Tumorzellen zu vernichten oder deren Wachstum zu hemmen. Als Beispiel sei die Nutzung radioaktiver Jodmoleküle für die Therapie von Schilddrüsentumoren genannt. Für diagnostische Zwecke werden bevorzugt Substanzen verwendet, deren Strahlen das Körpergewebe weitgehend ungestört verlassen–ohne gravierende Schädigung desselben. Die häufigsten nuklearmedizinischen Untersuchungsverfahren sind die Schilddrüsen-, Skelett-, Myokard-, Nierenfunktions- und Lungenszintigrafie sowie die onkologische PET. Mithilfe der nuklearmedizinischen Bildgebung lassen sich zum einen Tumore lokalisieren, zum anderen können Informationen über Organfunktionen, z. B. von Schilddrüse und Herz, gewonnen werden.

In der Strahlentherapie bzw. Radioonkologie wird ionisierende Strahlung zur Bekämpfung von Tumoren eingesetzt. Zusammen mit Operationen, minimal-invasiven Behandlungsstrategien (u. a. radiologisch geführt) und medikamentöser Tumortherapie ist sie eine der zentralen Säulen der Krebsbehandlung. Die Strahlen wirken auf den Tumor wie eine „Wachstumsbremse“: Sie verändern das Erbgut der Krebszellen, sodass diese sich nicht mehr teilen können und sterben. Dabei wird der Tumor ganz gezielt bestrahlt und das umliegende Gewebe weitgehend geschont. In vielen Fällen kann eine Strahlentherapie die Krebserkrankung nicht nur heilen, sondern auch das betroffene Organ und seine Funktion erhalten. Beispiel Kehlkopfkrebs: Durch die operative Entfernung des Kehlkopfes geht auch die Stimme verloren. Mit einer Strahlentherapie ist oft eine Heilung möglich, ohne dass die Stimme wesentlich beeinträchtigt wird. Die Strahlentherapie kommt zwar meistens bei Krebserkrankungen zum Einsatz, sie kann jedoch auch bei einigen gutartigen Erkrankungen helfen. Dies betrifft vor allem entzündliche Weichteil-, degenerative Gelenk- sowie Bindegewebserkrankungen.