L'attività di studio e ricerca della Medicina nucleare è rivolta ai settori oncologico, cardiovascolare e neurologico; crocevia di tutte le attività è lo sviluppo dell'imaging molecolare sia in campo clinico sia nella caratterizzazione di molecole in campo preclinico.

Un forte impulso di innovazione e sperimentazione riguarda anche il settore organizzativo-gestionale di health service e health promotion.

Tutti i professionisti del reparto (medico, tecnico di radiologia, infermiere) sono coinvolti nei progetti di innovazione per gli ambiti di propria competenza.

In campo clinico sono attivi studi osservazionali SPECT e PET che riguardano la patologia cardiaca (con particolare attenzione all'area dello scompenso cardiaco), la patologia oncologica polmonare, il tumore della prostata e le malattie neurodegenerative.

Nel corso del 2010 è stato avviato il progetto clinico/riorganizzativo "Radioterapia a guida metabolica"  che, in fase di pianificazione, utilizza le immagini PET per l'identificazione del volume biologico bersaglio (BTV) da irradiare e, in fase post trattamento, per la valutazione della risposta al trattamento stesso.

Gli studi sperimentali riguardano soprattutto il settore cardiologico e neurologico con il progetto biennale "Clinical Effectiveness della tomografia a emissione di positroni (PET) in campo cardiovascolare e neurologico in pazienti con patologia ad alto rischio evolutivo" finanziato dalla Regione Emilia-Romagna nell'ambito del Programma di Ricerca Regione-Università 2007-2009, area 2-Ricerca per il governo clinico.

In campo preclinico le principali aree di interesse riguardano la marcatura di molecole SPECT e/o PET e l'imaging correlato, sia come filone di ricerca autonomo, sia come servizio in collaborazione ad altre unità di ricerca aziendali, universitarie, industriali.

Particolare attenzione è rivolta anche a modalità innovative e sofisticate di analisi e fusione delle immagini mediante lo studio e l'utilizzo di software dedicati sia in campo clinico (SPM5 per la neurologia, PMOD per la cardiologia) sia preclinico, in collaborazione con il servizio di Fisica sanitaria dell'Azienda Ospedaliero-Universitaria di Parma.

Le ricerche oggetto di studio della SC Medicina nucleare sono state selezionate come comunicazioni orali ai congressi annuali delle più importanti associazioni scientifiche americane ed europee Radiological Society of North America (RSNA), European Association of Nuclear Medicine (EANM), International Network of Health Promoting Hospitals & Health Services