Es besteht eine enge Verbindung zwischen medizinischer Bildgebung und Physik, da die meisten bildgebenden Verfahren fortgeschrittene wissenschaftliche Kenntnisse erfordern. Ultraschallgeräte zum Beispiel wären ohne ein detailliertes Verständnis der Eigenschaften von hochfrequentem Schall nicht erfunden worden. Nukleare Bildgebung und Magnetresonanztomographie (MRT) erfordern auch ein tiefes Wissen darüber, wie verschiedene Materialien in verschiedenen Situationen reagieren, beispielsweise unter dem Einfluss eines starken Magnetfelds.
Viele medizinische Bildgebungsverfahren hätten erst entwickelt werden können, wenn eine bestimmte Technologie gut verstanden war, weshalb medizinische Bildgebung und Physik so eng miteinander verbunden sind. Wissenschaftliche Forschung hat zu einem besseren Wissen über hochenergetische elektromagnetische Wellen, starke Magnetfelder und Ultraschall geführt. Diese Grundlagenforschung hat es Medizinphysikern ermöglicht, medizinische Anwendungen für diese Naturphänomene zu erforschen und zu entwickeln. Auch aus Sicherheitsgründen ist es unabdingbar, dass über eine bestimmte Technologie, wie beispielsweise starke Magnetfelder für MRT-Untersuchungen, viel bekannt ist, bevor sie in medizinischen Situationen eingesetzt werden.
Ultraschall ist ein Beispiel dafür, wie die medizinische Bildgebung und Physik eng miteinander verbunden sind. Um eine Ultraschalluntersuchung durchzuführen, wird eine Maschine verwendet, um hochfrequenten Schall zu erzeugen. Dieser Klang ist für den Menschen zu hoch, aber dank wissenschaftlicher Forschung ist viel darüber bekannt, wie er auf verschiedene Materialien reagiert. Der Vorteil von Ultraschall besteht darin, dass er Material durchdringen und reflektieren kann, wodurch ein inneres Bild des Körpers erstellt werden kann. Es gibt viele andere medizinische Anwendungen für Ultraschallgeräte, darunter das Aufbrechen von Nierensteinen und die Behandlung von Sportverletzungen.
Die Nuklearmedizin ist eines der besten Beispiele für die Verbindung zwischen medizinischer Bildgebung und Physik. Im letzten Jahrhundert wurde eine enorme Menge an Forschung zu radioaktiven Stoffen durchgeführt. Damit verfügen die Wissenschaftler über ein großes Wissen darüber, wie verschiedene radioaktive Stoffe in unterschiedlichen Situationen reagieren. Nuklearmedizinische Scans nutzen die etablierte Zerfallsrate radioaktiver Stoffe, die sich sehr genau vorhersagen lässt, solange die Substanz in vertretbaren Mengen gefunden wird, um ein detailliertes Abbild des Körpers zu erstellen. Wissenschaftliche Erkenntnisse über den Zerfall radioaktiver Stoffe setzen auch Grenzen für die Menge, die für die menschliche Exposition unbedenklich ist.
MRT-Scans zeigen auch die Verbindung zwischen medizinischer Bildgebung und Physik. Ein MRT-Scanner verwendet Magnetfelder, die bis zu 30,000 Mal stärker sind als das Erdmagnetfeld, um den Atomspin von Atomen im Körper zu beeinflussen. Diese Art von Scan kombiniert wissenschaftliche Erkenntnisse über Magnetfelder, elektromagnetische Wellen und Quantenmechanik zu einem hochdetaillierten Bild. Solche Scans wären ohne einen enormen Forschungsaufwand in vielen Bereichen der Physik nicht möglich.