Pro další výklad je důležité pochopit a znát rozdíly mezi zobrazovacími principy používanými v radiodiagnostice a nukleární medicíně. V radiodiagnostice je zdroj záření vždy vnější, zatímco v nukleární medicíně je zdrojem sám pacient s aplikovanou aktivitou radiofarmaka (vnitřní zdroj). Logicky z toho vyplývá, a je to zohledněno i v právních předpisech a požadavcích na jednotlivé přístroje po celém světě, že požadavky na technické vlastnosti a kontrolu jsou vyšší v radiodiagnostice než v nukleární medicíně. Rentgenový přístroj může při své poruše způsobit ozáření jiné než plánované oblasti nebo ozáření se zvýšenou dávkou. V nukleární medicíně se pracuje s detekčními systémy, které informace pouze sbírají. Porucha jejich funkce tedy neohrozí pacienta tak závažným způsobem – může sice dojít ke zkreslení výsledku vyšetření, ne však k přímému ohrožení zdraví pacienta v důsledku deterministických účinků ionizujícího záření.

Mezi radiodiagnostikou a nukleární medicínou není rozdíl pouze v tom, jaké přístroje se používají a co nebo kdo je v dané chvíli zdrojem záření. Další velmi podstatný rozdíl je v tom, k čemu které vyšetření slouží. Zatímco vyšetření s rentgenovými přístroji dovolují popsat anatomii pacienta a všechny odchylky od normálního stavu, vyšetření v nukleární medicíně toto díky nízkému rozlišení získaných obrazů dokáží jen nedostatečně. Není to však ani jejich účel. Vyšetření v nukleární medicíně jsou vyšetření funkční, která jsou schopna zobrazit a kvantitativně  hodnotit funkci jednotlivých tkání a orgánů. Díky této možnosti umožňují zobrazit i počáteční stádia onemocnění, které ještě nemusí mít viditelnou anatomickou korelaci na rentgenu, CT, MR či US. 

K lepšímu pochopení rozdílu mezi radiodiagnostickým (klasickým rentgenovým či CT vyšetřením) a nukleární medicínou (diagnostikou či terapií) poslouží následující obrázek.

Při radiodiagnostických vyšetřeních je zdroj ionizujícího záření, kterým je rentgenka, umístěn mimo tělo pacienta, záření dopadá na rentgenový film, digitální kazetu, digitální panel či zesilovač obrazu a výsledkem je zobrazení tkání s rozdílnou hustotou (např. kosti a měkké tkáně nebo oblasti bez kontrastní látky a s touto látkou). Při vyšetření v nukleární medicíně je zdroj záření – radiofarmakum – uvnitř těla pacienta, záření gama prochází vrstvou tkáně mezi vyšetřovaným okrskem tkáně a povrchem těla a je registrováno detektorem scintilační kamery. Dostáváme zobrazení (mapu) distribuce radiofarmaka ve vyšetřované oblasti.

Přístroje pro zobrazování v nukleární medicíně se rozdělují do tří skupin:

• tomografické systémy pro jednofotonovou emisní tomografii (SPECT) využívající běžné zářiče gama (^99mTc, ⁶⁷Ga, ¹²³I aj.) mohou pracovat ve dvou režimech:
  • planárním - detektor je nad vyšetřovanou oblastí statický
  • tomografickém - detektory se otáčejí kolem těla pacienta
• tomografické systémy pro dvoufotonovou pozitronovou emisní tomografii (PET) s použitím pozitronových zářičů (nejčastěji ¹⁸F) mohou pracovat jen v tomografickém režimu; detektory jsou uspořádány do prstenců kolem těla pacienta;
• hybridní tomografické systémy SPECT/CT a PET/CT představují kombinaci zobrazovacích přístrojů používaných v nukleární medicíně a radiodiagnostice (CT) a umožňují tak funkční a morfologické zobrazování.

Ilustrace rozdílu mezi anatomickým vyšetřením CT (vlevo) a funkčním vyšetřením PET (vpravo). Uprostřed fúze obrazů PET a CT.

Tato animace znázorňuje možnosti fúze obrazů a různého nastavení váhy jednotlivých zobrazovacích modalit - od 100 % PET přes zřejmě diagnosticky nejvýhodnější 50 % PET a 50 % CT až po 100 % CT.