Există o legătură puternică între imagistica medicală și fizică, deoarece majoritatea tehnicilor de imagistică necesită cunoștințe științifice avansate. Aparatele cu ultrasunete, de exemplu, nu ar fi putut fi inventate fără o înțelegere detaliată a proprietăților sunetului de înaltă frecvență. Imagistica nucleară și imagistica prin rezonanță magnetică (RMN) necesită, de asemenea, o cunoaștere profundă a modului în care diferitele materiale reacționează în diferite situații, cum ar fi sub influența unui câmp magnetic puternic.
Multe tehnici de imagistică medicală ar fi putut fi dezvoltate doar odată ce o anumită tehnologie a fost bine înțeleasă, motiv pentru care imagistica medicală și fizica sunt atât de strâns legate. Cercetările științifice au condus la o mai bună cunoaștere a undelor electromagnetice de înaltă energie, a câmpurilor magnetice puternice și a ultrasunetelor. Această cercetare de bază a permis fizicienilor să cerceteze și să dezvolte aplicații medicale pentru aceste fenomene naturale. De asemenea, din motive de siguranță, este esențial să se cunoască multe despre un anumit tip de tehnologie, cum ar fi câmpurile magnetice puternice pentru scanările RMN, înainte de a fi utilizate în situații medicale.
Ecografia este un exemplu al modului în care imagistica medicală și fizica sunt strâns legate. Pentru a efectua o scanare cu ultrasunete, se folosește o mașină pentru a crea sunet de înaltă frecvență. Acest sunet este prea înalt pentru ca un om să îl audă, dar, datorită cercetării științifice, se cunosc multe despre modul în care reacționează la diferite materiale. Avantajul ultrasunetelor este că poate pătrunde și reflecta materialul, ceea ce permite crearea unei imagini interne a corpului. Există multe alte aplicații medicale pentru aparatele cu ultrasunete, inclusiv distrugerea pietrelor la rinichi și tratarea leziunilor sportive.
Medicina nucleară este unul dintre cele mai bune exemple ale legăturii dintre imagistica medicală și fizică. În ultimul secol, s-au efectuat o cantitate imensă de cercetări asupra substanțelor radioactive. Aceasta înseamnă că oamenii de știință au o cantitate mare de cunoștințe despre modul în care diferitele substanțe radioactive reacționează în diferite situații. Scanările de medicină nucleară folosesc rata de descompunere bine stabilită a materialelor radioactive, care poate fi prezisă foarte precis atâta timp cât substanța este găsită în cantități rezonabile, pentru a forma o imagine detaliată a corpului. Cunoștințele științifice despre cum se descompun materialele radioactive stabilesc, de asemenea, limite pentru cantitatea care este sigură pentru expunerea umană.
Scanările RMN demonstrează, de asemenea, legătura dintre imagistica medicală și fizică. Un scaner RMN utilizează câmpuri magnetice care sunt de până la 30,000 de ori mai mari decât câmpul magnetic al Pământului pentru a afecta rotația atomică a atomilor din organism. Acest tip de scanare combină cunoștințele științifice despre câmpurile magnetice, undele electromagnetice și mecanica cuantică pentru a crea o imagine foarte detaliată. Scanări ca aceasta nu ar fi posibile fără o cantitate imensă de cercetări în multe domenii ale fizicii.