핵의학과는 원자력병원 전신인 방사선의학연구소의 출범과 함께 시작되었으며, 1960년대 초반부터 방사성동위원소의 의학적 이용이 시도되어, 갑상선 질환의 진단 및 치료에 핵의학적인 진단 및 치료방법이 이루어져 현재에도 핵의학과에서는 연간 380 예 정도의 방사성 옥소 치료가 활발히 이루어지고 있고, P-32, Sr-89, Ho-166 등의 여러 핵종을 이용한 종양환자를 치료하고 있습니다.
또한 암환자의 진단과 치료를 위해 체내검사 및 체외검사가 연간 10,000 여건과 50,000여건 이상씩 시행되고 있으며, PET 검사는 연간 2,500건 이상 시행되고 있습니다.
특히 사이클로트론이 도입된 후 사이클로트론응용연구실과 같은 여러 분야의 기초연구실과 협동연구가 가능해지면서 방사선의학 및 암 전문 연구기관으로서 선도적 위치를 확보하게 되었고, 1992년부터는 원자력연구개발사업에 원자력병원이 주도적으로 참여하면서 방사성동위원소를 이용한 종양연구에서 핵의학과가 중추적인 역할을 담당하고 있습니다.
지금까지 널리 이용되고 있는 I-131, P-32, Sr-89 등의 동위원소 이외에도, Ho-166, Re-188, 등을 이용한 다양한 종양치료 방법들이 연구되고 있습니다.
최근 방사성 핵종을 이용한 간암 유전자 진단법의 개발 성공에서도 알 수 있듯이 21세기에는 방사성 핵종을 이용한 고식적 치료 외에도 유전자 단계의 진단 및 치료에 많은 성과가 기대되고 있고 이에 방사성동위원소를 이용한 방법이 중요한 역할을 할 것으로 기대하고 있습니다.