核子醫學分子影像，包括PET(正子斷層掃描)和SPECT(單光子斷層掃描)，可以透過標記藥物(radionuclide)在活體內的分佈情形，提供人體中生理與代謝功能之訊息，成為現代醫療診斷的利器。最近幾年，高解析度的小動物核子醫學電腦斷層掃瞄儀，例如，小動物正子斷層掃描(MicroPET)與小動物單光子斷層掃描(MicroSPECT)，因為具有高解析度，高敏感度，可定量的斷層影像功能，以及未來可將小動物生醫研究模型應用到人體上，所以已經成為分子影像的研究利器。
    核子醫學分子影像主要是將追蹤劑(tracer)注射生物體內，透過影像重建法去重建在體內的密度分佈，然後提供定量與分析。然而，為了達到正確有效的定量前，除了有效的影像重建方法，仍有許多問題需要解決。首先是影響影像品質的各種物理現象，例如衰減效應，正子漂移，散射，掃瞄系統的模糊效應等等，這些都會影響到影像的最後解析度與定量結果，都需要加以處理。另外經過處理之後的影像資料，可以用來做各項定量分析，以提供所需的診斷與定量參數。例如，利用影像資料可以用來獲得藥物動力模型(kinetic model)的各種參數。因此，核子醫學分子影像處理與分析的主要目標是利用工程與物理的相關知識，透過電腦軟影體來增加影像品質，以及幫助影像資料定量與分析。

    放射治療過程通常會給于病患體內的腫瘤體積非常高的劑量。因此在實際治療前會施行複雜的治療計畫及劑量驗證以確保腫瘤有適當的劑量包覆並儘量減少正常組織的劑量。過去的研究者已發展出許多劑量模擬的技術，而蒙地卡羅方法被公認為是這其中最準確的工具，尤其對複雜的病患組織組成而言更是如此。BEAMnrc計算程式被認為是最受歡迎的蒙地卡羅模擬研究工具在於其使用簡單並能完整的模擬追蹤輻射在加速器及病患體內的傳播。我們實驗室認為掌握BEAMnrc這項計算程式工具及其在臨床上的可能應用是一個非常重要的研究方向。另一個本實驗室主要的研究工作是在發展不同的劑量驗證技術。最近一個例子是使用EPID這個測量工具發展IMRT的劑量驗證技術來做為臨床品質保證的一環。而現在我們更在進行凝膠劑量劑的發展以進行真正三度空間等劑量分佈的測量。這個技術最終將用在小動物照射系統的劑量驗證之用。這個照射系統所使用的小照野特別需要高的測量空間解析度。