腫瘤的放射性核素檢查分為腫瘤顯像和腫瘤標誌物測定兩大類，前者是將親腫瘤的放射性藥物引入體內使腫瘤顯像，後者是用放射性競爭結合分析法測定腫瘤細胞特異產物或相關產物的血濃度，均可達到診斷腫瘤或進行定位的目的。
放射性核素腫瘤顯像 主要有以下幾類。
①腫瘤特異顯像。原發性腫瘤或一部分轉移瘤一般均可由超聲檢查、X射線CT和MRI探測到，但但在良、惡性鑒別和細胞學定性方面尚不十分滿意，特異性較高的放射性核素顯像有助於解決這些問題。 例如利用99mTc、111In或131I標記的腫瘤特異性抗本可以使具有這種特異性抗原的腫瘤顯像，特異性很高。這種顯像稱為放射免疫顯像(RII)。當靜脈註射放射性核素標記的抗甲胎蛋白(AFP)的抗體後，若某處濃聚顯影，則可診斷該處為分泌AFP的腫瘤，如肝細胞癌和畸胎瘤。當註射標記的抗癌胚抗原(CEA)的抗體後，某局部顯影，即可診斷該處為分泌CEA的惡性腫瘤。早期腫瘤復發，有時其他檢查結果陰性或難以與局部瘢痕等鑒別，而本法對明確診斷甚有幫助。目前已可制備幾十種較AFP和CEA特異性更高的抗腫瘤抗原抗體，使腫瘤顯像的細胞學診斷特異性更高。但由於特異性抗原和抗體的制備尚不能達到商業化程度，故應用還不廣泛。Na131I、131I-MIBG(131碘－間位碘化芐胍)、99mTC-PMT(99m锝-5-甲基色氨酸)和99mTC(V)-DMSA〔99m锝(V)-二巰丁二酸〕顯像分別對功能性甲狀腺癌轉移灶、嗜鉻細胞瘤和神經母細胞瘤及其轉移灶、肝細胞癌和甲狀腺髓樣細胞癌有相當的靈敏度和很高的特異性。
②腫瘤非特異顯像。67Ga-枸櫞酸鎵對多種腫瘤具有較高的親和力，但一些炎癥灶也能聚集顯影，故陽性結果的意義尚需結合臨床情況考慮。201TlCl和99mTC-葡庚糖等也是一種廣譜腫瘤顯像劑。腫瘤組織的葡萄糖和蛋白質代謝增高，對18F-FDG（18F－氟-α-脫氧-D-葡萄糖）和11C-蛋氨酸等吸收增多，用PET可以使之顯影。吸收增多的程度與細胞分化的程度呈一定關系，故可用於腫瘤分級和對復發與瘢痕和鑒別。
③骨轉移顯像。很多腫瘤可發生骨轉移，特別是乳腺癌和前列腺癌發生率很高，術前和術後探測有無骨轉移灶，對制訂治療方案和預後有重要意義。99mTc-MDP(99m锝-亞甲基二磷酸鹽)骨顯像對骨血流和成骨活性十分靈敏。骨轉移初期，病灶局部血流和成骨活性一有增加，該部位即可吸收較多的99mTc-MDP而出現異常濃集影像。
經驗表明，骨顯像可以較X射線檢查提前3～6個月發現骨轉移灶，故在有條件的地方已成為一些腫瘤術前和術後定期的常規檢查項目。但異常濃集影像並無特異性，凡局部血流和成骨活性增加的病變皆可得到類似的結果，故需結合臨床情況和其他檢查結果考慮其意義。當軀幹骨出現多發性放射性濃聚區，與X射線檢查所見不一致時，應高度考慮為骨轉移灶；必要時短期內復查，如果濃聚有所發展則更可肯定為骨轉移。
④淋巴顯像。將放射性標記的微粒註射在特定的淋巴引流區，微粒被吞噬細胞吞噬並搬運至淋巴管內，然後被引流至局部淋巴結，部分滯留於此，部分繼續向前引流，可依次顯示淋巴管和各淋巴結群的影像。當腫瘤發生淋巴轉移時，由於淋巴結被腫瘤細胞浸潤，淋巴引流受阻，淋巴鏈影像將出現中斷（局部不顯影）或局部放射性淤積濃聚。這種表現可以提示淋巴轉移。內乳淋巴鏈顯像不僅有助於診斷乳癌有無內乳淋巴轉移，並有助於乳癌放射治療的正確佈野，提高療效。在局部淋巴結清掃術後進行淋巴顯像，可以評估是否已達到清掃的目的。本法可靠性稍差，但方法簡便無創，運用得當有一定的臨床價值。
腫瘤標志物測定 主要有三類。
①胚胎性抗原。如甲胎蛋白 (AFP)測定對原發性肝細胞癌的陽性檢出率達80％左右，癌胚胎性抗原(CEA)測定對消化道、肺和卵巢癌有相當高的檢出率，能較為有效地觀察療效和監測復發。隨著雜交瘤技術的日益發展，已可應用癌細胞株來制備特異性更高的單克隆抗體，現制成試劑藥盒供應的已有 Ca19-9、Ca12-5和Ca-50等。Ca19-9對胰腺癌的診斷有較好的特異性，並可與胰腺炎相鑒別。Ca12-5是診斷非粘液性卵巢癌的特異性指標，Ca-50對診斷結直腸癌和胃癌的陽性率較Ca19-9和CEA為優，並在80％的AFP陰性的肝細胞癌患者呈陽性結果。
②腫瘤相關抗原。這類抗原不是腫瘤細胞的特異產物，但在腫瘤患者血液內常有明顯的增高。如β2微球蛋白、鐵蛋白、精胺等具有廣譜腫瘤診斷的參考價值。前列腺酸性磷酸酶對早期診斷前列腺癌有一定價值，但必須註意少數前列腺增生等疾患時也可增高。
③激素。內分泌腺體腫瘤較為少見，但有關激素測定對這些腫瘤的確診有重要意義。如甲狀腺球蛋白(TG)增高對診斷甲狀腺分化癌和監測有無復發，降鈣素增高對診斷甲狀腺髓樣癌，胃泌素和胰島素分別對診斷胃泌素瘤和胰島B細胞瘤，生長激素和泌乳素分別對診斷垂體前葉瘤和垂體微小瘤，ACTH對診斷多種異位ACTH瘤，HCG 對診斷滋養細胞腫瘤等都很有價值。