Existe un fuerte vínculo entre las imágenes médicas y la física, porque la mayoría de las técnicas de imágenes requieren conocimientos científicos avanzados. Las máquinas de ultrasonido, por ejemplo, no podrían haberse inventado sin una comprensión detallada de las propiedades del sonido de alta frecuencia. Las imágenes nucleares y las imágenes por resonancia magnética (IRM) también requieren un conocimiento profundo de cómo reaccionan los diferentes materiales en diversas situaciones, como bajo la influencia de un fuerte campo magnético.
Muchas técnicas de imágenes médicas solo podrían haberse desarrollado una vez que se comprendiera bien una tecnología en particular, razón por la cual las imágenes médicas y la física están tan estrechamente relacionadas. La investigación científica ha dado como resultado un mayor conocimiento de las ondas electromagnéticas de alta energía, los campos magnéticos fuertes y los ultrasonidos. Esta investigación básica ha permitido a los físicos médicos investigar y desarrollar aplicaciones médicas para estos fenómenos naturales. También es esencial, por razones de seguridad, que se sepa mucho sobre un tipo particular de tecnología, como los campos magnéticos intensos para las imágenes por resonancia magnética, antes de que se utilicen en situaciones médicas.
El ultrasonido es un ejemplo de cómo las imágenes médicas y la física están estrechamente vinculadas. Para realizar una ecografía, se utiliza una máquina para crear sonido de alta frecuencia. Este sonido es demasiado alto para que lo escuche un humano pero, gracias a la investigación científica, se sabe mucho sobre cómo reacciona a diferentes materiales. El beneficio del ultrasonido es que puede penetrar y reflejarse en el material, lo que permite crear una imagen interna del cuerpo. Existen muchas otras aplicaciones médicas para las máquinas de ultrasonido, incluida la descomposición de cálculos renales y el tratamiento de lesiones deportivas.
La medicina nuclear es uno de los mejores ejemplos del vínculo entre la imagen médica y la física. Durante el siglo pasado, se ha realizado una gran cantidad de investigación sobre sustancias radiactivas. Esto significa que los científicos tienen una gran cantidad de conocimientos sobre cómo reaccionan varias sustancias radiactivas en diferentes situaciones. Las exploraciones de medicina nuclear utilizan la tasa de desintegración bien establecida de los materiales radiactivos, que se puede predecir con mucha precisión siempre que la sustancia se encuentre en cantidades razonables, para formar una imagen detallada del cuerpo. El conocimiento científico de cómo se descomponen los materiales radiactivos también establece límites en la cantidad que es segura para la exposición humana.
Las imágenes por resonancia magnética también demuestran el vínculo entre las imágenes médicas y la física. Un escáner de resonancia magnética utiliza campos magnéticos que son hasta 30,000 veces la fuerza del campo magnético de la Tierra para afectar el giro atómico de los átomos en el cuerpo. Este tipo de exploración combina el conocimiento científico de los campos magnéticos, las ondas electromagnéticas y la mecánica cuántica para crear una imagen muy detallada. Exploraciones como esta no serían posibles sin una gran cantidad de investigación en muchas áreas de la física.