核医学影像与X线、CT、MRI和超声成像的基本原理与方法不同，但最终都是以图像分析达到诊断和鉴别诊断疾病的目的。因此，了解各种其他影像技术的优势，对于综合应用影像学技术对疾病最终诊断具有非常现实的临床意义。

核医学成像是一种通过放射性核素进行特异性靶分子标记（分子探针），并利用所标记放射性核素释放出来的γ射线进行成像的一种分子影像技术。因此，核医学显像是一种特异性的显像技术。核医学影像可以显示放射性药物流经或选择性聚集在靶器官内的动态和（或）静态分布状况，显示器官或组织的功能和生理生化方面的变化并提供有关脏器和病灶的功能、血流和代谢情况，因此，核医学影像又是一种功能性显像技术。另外，核医学影像能够通过动态采集技术和定量分析技术，获得定量或半定量诊断参数，这些数值能客观的评价病灶部位的放射性变化，更为精确的分析病变性质。因此，核医学显像又是一种定量显像技术。核医学影像所使用的 ¹¹C、 ¹³N、 ¹⁵O及 ¹⁸F等放射性药物，多为生物体组成的基本元素。可以反映组织细胞内分子水平的化学及代谢改变，从分子水平的角度解释图像和诊断病变。因此，核医学影像是一种分子水平的显像技术。目前，分子影像、精准影像、定量影像已经成为医学影像发展的重要方向。

X-CT显像技术是以不同组织密度对X线的衰减为基础。其基本原理是通过高压电流冲击球管产生一束高度准直的X线穿透人体的靶器官进行采集。因此，X-CT显像是一种透射型显像技术。由于人体靶器官的各个组织的密度不同，对透过的X线的能量的吸收亦不相同，通过计算机处理后可以计算出靶器官内不同部位和深度的各个点的X线吸收系数值，形成靶器官的横断层解剖结构图像，其分辨力较核医学影像明显要高。因此，X-CT显像也是一种结构性成像技术。

MRI是利用原子核固有的自旋特性，在射频场的作用下产生磁共振。各种器官组织及病变组织均具有一定纵向弛豫时间（T ₁）、横向弛豫时间（T ₂）和质子密度（P）的差别，可获得多参数成像和多方向切层成像。磁共振在分子影像中的优势在于高空间和时间分辨率，可同时获得三维解剖结构及生理、病理、代谢、血流灌注等信息。MRI不仅可以组织的多种物理、生理特性作为成像对比的依据，而且，MRI可以在MRI图像上可显像的特殊分子作为成像标记物，对这些分子在体内进行定位，从而达到分子水平的诊断。而与核医学影像相比，其分辨率较高，但受到灵敏度的限制。

MR分子成像主要为临床前研究，少数试用于临床。包括凋亡显像、肿瘤血管生成、神经递质递送和干细胞移植检测等。MR显微成像技术利用小型高场或超高场磁共振设备成像，可显示活体代谢过程。MRS能提供组织及病变内生化代谢信息的无创性检测方法，可测量细胞内外一系列重要生物物质的浓度，未来可能用于区分良恶性脑肿瘤，鉴别肿瘤类型，了解恶性肿瘤的分级和预后，观测肿瘤的治疗反应等。PET/MRI融合设备的问世，将MRI、MRS和放射性核素成像结合为一体，能更特异性地精确显示疾病的病理生理过程，未来将可能成为最具发展前景的分子影像设备。

超声影像是应用超声波在组织中传播时，与机体不同形态、结构作用后的声学信息，经计算机处理后获得的声像图。各种器官组织及病理组织都有其特定的声阻抗和衰减特性，可获得不同类型和特点的声像图，为诊断提供信息。超声影像应用相对简单，分辨率高，在小器官的诊断以及筛查方面具有优势。近年来靶向性微泡造影剂及纳米级微粒造影剂已成为该领域的热点，并试用于心血管、肿瘤等的靶向诊断，血栓、动脉粥样硬化斑块等的治疗和药物基因的输送等。

光学分子成像具有无创伤、无辐射、高敏感、可实时成像等优点，对浅表软组织分辨高，可凭借软组织对光波的不同吸收与散射识别不同成分，获得功能影像信息。主要包括弥散光学断层成像、共聚焦成像、表面聚焦成像、表面加权成像、近红外线光学断层成像及双光子成像等。但因组织穿透能力较低，目前主要用于小动物的分子影像研究，评价抗原和抗体结合、转基因以及基因表达等。