Bei der Radionuklidangiografie oder Szintigrafie werden winzige Mengen einer radioaktiv markierten Substanz (Radionuklid), die „Tracer“ genannt wird, in eine Vene gespritzt. Die Strahlenmenge, der Betroffene durch das Radionuklid ausgesetzt sind, ist winzig. Der Tracer sendet Gammastrahlen aus, die von einer Kamera aufgenommen werden. Mittels Computeranalyse wird ein Bild erstellt, das die verschiedenen Mengen des Tracers, die von den unterschiedlichen Gewebearten aufgenommen wurden, darstellt.
Eine Radionuklidangiografie des Herzens ist besonders hilfreich, um Brustschmerzen unbekannter Ursache zu diagnostizieren. Bei verengten Koronararterien kann geprüft werden, inwieweit die Verengung die Blutzufuhr zum Herzen und die Herztätigkeit beeinträchtigt. Ebenso kann mit der Radionuklidangiografie festgestellt werden, ob sich nach einer Bypassoperation und ähnlichen Eingriffen die Blutversorgung des Herzmuskels gebessert hat; außerdem dient sie dazu, die Prognose eines Patienten nach einem Herzinfarkt einzuschätzen.
Die injizierte Substanz, der Tracer, richtet sich nach der vermuteten Erkrankung. Um die Blutversorgung des Herzmuskels zu untersuchen, verwendet man zumeist Technetium-99m-Sestamibi oder Thallium-201. Vor der bildgebenden Untersuchung wird ein Belastungstest durchgeführt. Wie viel radioaktive Substanz (Tracer) die Herzmuskelzellen aufnehmen, hängt von der Blutzufuhr ab. Bei maximaler Anstrengung nimmt ein schlecht durchbluteter (ischämischer) Bereich des Herzmuskels wesentlich weniger Tracer-Substanz auf und erzeugt dadurch ein schwächeres Bild als ein benachbarter Muskelbereich mit normaler Blutversorgung. Patienten, die sich nicht ausreichend bewegen können, bekommen intravenös Dipyridamol oder Adenosin verabreicht, mit denen die Auswirkung von körperlicher Aktivität auf die Blutversorgung simuliert wird.
Nachdem der Patient sich ein paar Stunden ausgeruht hat, wird eine zweite Aufnahme gemacht und mit jener verglichen, die während des Belastungstests aufgenommen wurde. Der Arzt kann dann erkennen, ob in mangelhaft durchbluteten Bereichen des Herzmuskels die normale Durchblutung wiederhergestellt werden kann (meist rührt die Mangeldurchblutung von verengten Koronararterien her) oder ob es sich um einen Zustand handelt, der nicht rückgängig zu machen ist (wenn etwa nach einem Herzinfarkt das Gewebe narbig verdickt ist).
Eine besondere Form der Radionuklidangiografie stellt die Einzelphotonen-Emissionscomputertomografie (Single-Photon Emission Computed Tomography, SPECT) dar. Mithilfe dieses Verfahrens werden eine Reihe von computergestützten Querschnitten erstellt. Mit ihr lassen sich rechnergestützte Querschnittsbilder und dreidimensionale Aufnahmen anfertigen. Eine SPECT liefert mehr Informationen als die herkömmliche Szintigrafie über Herzfunktion, Blutzufuhr und weitere Auffälligkeiten. Der Patient wird dabei jedoch mehr Strahlung ausgesetzt als bei einer herkömmlichen Szintigrafie.
Eine besondere Form der Radionuklidangiografie stellt die quantitative Sequenzszintigrafie (multiple gated data acquisition, MUGA) dar, die Informationen über die Pumpleistung des Herzens zur Verfügung stellt. Dieses Verfahren wird nicht oft durchgeführt, da ähnliche Informationen mithilfe einer Echokardiografie erhalten werden können, bei der der Patient keiner Strahlung ausgesetzt ist.
Die bei der Szintigrafie verwendete radioaktive Substanz verbleibt ein paar Tage im Körper der Person. Sie kann daher ein paar Tage lang nach der Untersuchung einen Strahlungsalarm in Flughäfen auslösen. Die Patienten sollten sich die Durchführung einer Radionuklidangiografie vom Arzt bescheinigen lassen, wenn sie mit dem Flugzeug verreisen oder internationale Grenzen mit dem Fahrzeug, Zug oder Schiff überqueren, da die Sicherheitskräfte sehr wahrscheinlich danach fragen.