रेडियोधर्मी समस्थानिक चिकित्सकों को जीवित शरीर के अंदर "देखने" की अनूठी क्षमता प्रदान करते हैं और नरम ऊतकों और अंगों को उसी तरह से देखते हैं जैसे एक्स-रे एक रोगी की हड्डियों की छवि प्रदान करते हैं। परमाणु तकनीशियन अक्सर कुछ रेडियो आइसोटोप को रक्तप्रवाह में इंजेक्ट करते हैं ताकि चिकित्सक बंद धमनियों का पता लगा सकें और रोगी के संचार प्रणाली के समग्र प्रदर्शन की निगरानी कर सकें। उदाहरण के लिए, चिकित्सक अक्सर रोगी के हृदय के उन क्षेत्रों की पहचान करने के लिए चिकित्सा रेडियोआइसोटोप थैलियम-201 (आधा जीवन, 73.5 घंटे) का उपयोग करते हैं, जिन्हें पर्याप्त रक्त नहीं मिल रहा है। चिकित्सा पेशा व्यायाम थैलियम हार्ट स्कैन के दौरान इस महत्वपूर्ण प्रक्रिया को बुलाता है - क्योंकि वे किसी व्यक्ति के हृदय की मांसपेशियों की जांच करने के लिए व्यायाम परीक्षण के साथ रेडियोआइसोटोप ट्रेसर का उपयोग करते हैं। प्रक्रिया के दौरान, एक परमाणु चिकित्सा तकनीशियन एक ट्रेडमिल पर चलते समय रोगी की नस में रेडियोधर्मी थैलियम-201 की एक छोटी मात्रा को इंजेक्ट करता है। उदाहरण के लिए, चिकित्सक अक्सर रोगी के हृदय के उन क्षेत्रों की पहचान करने के लिए चिकित्सा रेडियोआइसोटोप थैलियम-201 (आधा जीवन, 73.5 घंटे) का उपयोग करते हैं, जिन्हें पर्याप्त रक्त नहीं मिल रहा है। चिकित्सा पेशा व्यायाम थैलियम हार्ट स्कैन के दौरान इस महत्वपूर्ण प्रक्रिया को बुलाता है - क्योंकि वे किसी व्यक्ति के हृदय की मांसपेशियों की जांच करने के लिए व्यायाम परीक्षण के साथ रेडियोआइसोटोप ट्रेसर का उपयोग करते हैं। प्रक्रिया के दौरान, एक परमाणु चिकित्सा तकनीशियन एक ट्रेडमिल पर चलते समय रोगी की नस में रेडियोधर्मी थैलियम-201 की एक छोटी मात्रा को इंजेक्ट करता है। थैलियम खुद को रोगी की लाल रक्त कोशिकाओं से जोड़ लेता है और फिर पूरे शरीर में फैल जाता है। यहाँ विशेष रुचि की बात यह है कि गामा किरण-उत्सर्जक थैलियम ट्रेसर अंततः कोरोनरी धमनियों के माध्यम से हृदय की मांसपेशी में प्रवेश करता है और फिर हृदय की मांसपेशियों की कोशिकाओं में एकत्रित होता है जो बहते रक्त के संपर्क में आते हैं। गामा कैमरा रोगी के शरीर में थैलियम-201 के क्षय के रूप में उत्सर्जित होने वाली गामा किरणों के स्थानों को सावधानीपूर्वक रिकॉर्ड करता है। चूंकि थैलियम-201 रक्त के साथ-साथ यात्रा करता है, हृदय की मांसपेशियों के वे क्षेत्र जिनमें सामान्य संचार कार्य होते हैं, उनमें आसानी से पता लगाने योग्य गामा किरण संकेत होते हैं।
हृदय की मांसपेशियों के जिन क्षेत्रों में अवरुद्ध या बंद धमनियों के कारण रक्त की अपर्याप्त आपूर्ति होती है, उनमें गामा किरण के कम या नगण्य संकेत होंगे। आमतौर पर परमाणु चिकित्सा में उपयोग किए जाने वाले चिकित्सा रेडियोआइसोटोप (रेडियोफार्मास्युटिकल्स) विशेषता गामा किरणों का उत्सर्जन करते हैं जिन्हें गामा कैमरों द्वारा शरीर के बाहर आसानी से पहचाना जाता है। ये विशेष कैमरे संवेदनशील विकिरण का पता लगाने वाले उपकरण हैं जो जांच के तहत शरीर के क्षेत्र के बारे में महत्वपूर्ण नैदानिक जानकारी वाले चित्र बनाने के लिए कंप्यूटर के साथ मिलकर काम करते हैं। विशेष मेडिकल ट्रेसर से टेलटेल गामा विकिरण की उपस्थिति या अनुपस्थिति चिकित्सक को अध्ययन के तहत अंग के बारे में नैदानिक डेटा का एक बड़ा सौदा प्रदान करती है। चिकित्सक कभी-कभी अलग-अलग समय पर ली गई गामा कैमरा छवियों के दो सेट का उपयोग करते हैं- उदाहरण के लिए, जब कोई रोगी व्यायाम कर रहा हो और फिर आराम कर रहा हो। इन छवियों में गामा किरण पैटर्न की एक विभेदक तुलना से हृदय रोग विशेषज्ञ को पता चलता है कि रोगी के हृदय के किन क्षेत्रों में रक्त प्रवाह में अस्थायी कमी का अनुभव हुआ है और कौन से क्षेत्र स्थायी रूप से अवरुद्ध या क्षतिग्रस्त हैं - संभवतः पिछले, मूक (अज्ञात) के कारण दिल का दौरा। थैलियम-201 जैसे रेडियोधर्मी समस्थानिक परमाणु कार्डियोलॉजी के अभ्यास में बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। एक विशिष्ट परमाणु चिकित्सा प्रक्रिया से रोगी को प्राप्त होने वाली आयनकारी विकिरण खुराक की मात्रा उस खुराक के बराबर होती है जो रोगी को नैदानिक एक्स-रे से प्राप्त होगी।
