放射性核素检查是通过口服或静脉注射给人体以放射性元素或其标记物，经扫描仪扫描后再经计算机处理转化为图象，用以诊断人体器官或某部位疾病，神经科应用的有以下几种：
（一）放射性核素脑显影：正常情况下，包括放射性物质在内的某些物制质不能通过血脑屏障进入脑组织。当脑部病变时，血脑屏障破坏，这些物质（最常用的99锝）可以进入脑组织，使病变区放射物质造成倍乃至成十倍地增加，使用扫描仪或γ照像机即可扫描到放射物质浓集的图象。根据其部位与形状，对脑部占位性病变、脑血管病、颅内损伤的鉴别诊断和定位等提供帮助。
（二）放射性核素脑脊液显影：将示踪放射性药物注入蛛网膜下腔或脑室，随同脑脊液进行循环，在不同的时间用γ照像机或扫描仪扫描显影。根据核素在蛛网膜下腔和脑室的滞留情况，对脑脊液漏、蛛网膜囊肿和脑室占位性病变等提供诊断依据。对脊髓压迫症也可明确有无椎管梗阻以及病变的部位。
（三）正电子发射断层扫描：（PET）：是近年来发展起来的一种核医学方面的新技术，它的作用与CT或MRI不同，后者是反映脑的结构改变，PET则着重于脑部生理或病理活动的变化，故可以对脑局部血流量、氧代谢和葡萄糖代谢进行研究。其方法是给被检者静脉注射18氟脱氧葡萄糖等能发射正电子的放射性制剂，由于18氟脱氧葡萄糖参与脑的代谢，产生一系列变化，经扫描仪扫描和计算机处理后，即可算出葡萄糖代谢、血流量和氧耗量，并以彩色图显示。PET可应用于癫痫、脑瘤、脱髓鞘病、脑血管病以及精神病的诊断研究，为精神病、抗肿瘤药物、抗痉剂和镇静剂的研究开辟了一条新途径，因为这些病和药物都与葡萄糖代谢有关。由于设备昂贵，实验室庞大复杂，国内刚开始引进。
（四）单光子发射断层扫描：（SPECT）SPECT的基本原理是把能够放出纯粹γ光子的放射性核素或药物注入或吸入人体，该物质在脑内的分布与局部血流量成正比，即核素浓集于血流丰富的脑组织中，发出γ射线，由显像仪接受，经计算机处理，以三维显象技术显示出清晰图象。由于SPECT主要是利用示踪剂进行显影，以测定脑血流量与脑血溶量，而脑部多种疾病与此有关，故对脑卒中、脑动脉瘤、动静脉畸形、脑瘤、癫痫、脑外伤、脑梗塞、痴呆、多发性硬化等都可获得满意的辅助诊断效果，对脑梗塞发现率早于CT，对阗痫的定位优于CT，对后颅凹病变可弥补CT的不足，还可对各类痴呆进行鉴别，对于脑卒也有一定参考价值。与PET相比，获得图象相似，但价格要低廉的多。
（五）脑血流量（γCBF）测定：脑血流量测定是通过对全脑或脑局部血流量的测定，用以反映脑循环的生理或病理状态的一种检查方法。对脑局部血量的研究，不仅对脑血管病诊断有帮助，而且对治疗和予后判断亦具有重要意义。常用的方法有：
1．133氙吸入法：
是在一定单位时间内吸入133氙与空气的混合气体，在两侧大脑表面用28个校准的碘化钠探测器，测出133氙清除曲线，输入计算机处理，即可得出不同部位的脑局部血量及图象，正常人脑灰质平均血流量为64.74± 5.49ml/100g/min。脑血流量随年龄增长而降低，40岁以后影响较大，其计算公式为：某年龄血流量＝73.4-0.202×年龄±11。左右两侧，男女之间，脑体劳动之间无显著差异。由于检查方法具有无创伤性，无痛和安全等优点，且能分别显示大脑灰．白质的血流量，为脑循环生理研究及闭塞性脑血管病的定位．诊断和治疗提供了客观的依据。
2．氙CT法：
先给患者做头颅CT扫描，平均5层，每层扫两次，取平均值（即所谓基础片），尔后给患者吸入一定时间的氙．氧．空气三者混合气体，再扫描一次（即所谓增强片），将基础片与增强片做数字减影处理及计算，便可获得血流量图。简言之，即是在氙吸入前后各做CT扫描，比较前后CT值的不同，通过电脑可计算出各部的血流量。其不足之处是扫描次数多，吸收X线剂量较大．检查期间头部固定不动，对神志不清的患者有一定困难。