放射线检查是利用X线穿透人体时，由于人体组织有厚度和密度之差，故被吸收的程度不同，从而使人体内部结构在荧光屏或X光片上显示影象，以了解人体各结构的解剖与病理变化，达到诊断的目的。其在神经科的应用有下列几种：
（一）头颅平片：可观察颅骨的大小、形状、厚度、密度以及各种结构变化，如骨缝分离、脑回压迹、颅骨骨折、缺损和破坏，骨质疏松和骨质增生等，这些都有助于颅脑疾病的诊断。除常规拍摄正位（前后位）和侧位外。还可根据临床特殊需要拍摄特殊位置。如：①颏顶位：即颅底位，可观察颅底尤其颅中凹如卵园孔、棘孔、破裂孔等结构。②额枕位：即汤氏（Towne）位，观察后颅凹、内听道、岩骨锥部、枕大孔和枕骨等处。③眼眶位：即柯氏（Caldwe）位，观察眼眶、蝶骨大小翼和眶上裂。④53°后前斜位：即视神经孔位，观察视神经孔、前床突、眶顶和后组筛窦。⑤45°后前斜位：即斯氏(Stenvers)位，观察内听道、岩骨锥部、乳突和内耳。⑥蝶骨局部位：观察蝶鞍情况。
（二）脊椎平片：脊髓和椎骨的病变，常能反映在脊椎骨质结构上，因此脊椎平片是基本检查方法之一。常规检查摄取正侧位片，以了解脊椎生理曲度，椎体有无畸形破坏、骨折脱位、压缩变形和骨质增生，椎间隙有无变窄，椎弓根有无变化等。如要了解椎间孔是否扩大或破坏、狭窄、须摄左、右斜位片。
（三）脑室造影：颅骨钻孔后，用穿刺针向侧脑室注入过滤空气或碘苯脂、康锐（Couray）等对比剂，再行摄片，观察脑室系统有无扩大、变形、移位、充盈缺损等，以明确有无占性病变，目前多为CT和MRI所取代，已很少应用。
（四）脊髓造影：脊髓造影是经腰穿或小脑延髓池穿刺将水溶性或油性含碘造影剂注入蛛网膜下腔，在荧光屏上观察造影剂的形态和充盈活动情况，可有助判断椎管内占位病变，蛛网膜粘连以及脊髓血客畸形等；对占位性病变尚呆根据阻塞端的部位及其形态，了解病变在给行方向上以及在髓内餐或硬膜内外的确切位置。油剂造影剂在椎管内吸收缓慢，有发生粘连性蛛网膜炎的可能，造影后应尽量将造影剂抽出。水溶性碘吸收较快，无上述弊病，但不能从容观察病变情况。对颈段和腰段病变，也可将氧气或堵塞滤空气注入蛛网膜下腔摄片，称为脊髓气造影，但显影效果较差。CT和MRI向世后已取代了大部分脊髓造影的适应症。
（五）脑血管造影：将泛影葡胺、泛影钠等含碘显影剂直接由动脉穿刺注入颈或椎动脉内，或经肱、股动脉插管选择性地注入颈或（和）椎动脉内后，立即摄影。可发现脑血管有无狭窄闭塞、充盈缺损、移位或其他结构改变。以判断颅内外血管有无血栓、动脉瘤、动静脉畸形等病变，或间接了解附近有无占位性病变。根据临床需要，如选择不同的摄象时间，也可显示微血管和静脉图象。术前须做碘过敏试验，术后须注意穿刺局部有出血、血肿。如将显影图象经电脑技术处理使骨质部不再显影，可使血管影象更为清晰，并能发现被骨质结构所掩盖的微小病变，称为数字减影血管造影。图象还可随时贮存，必要时重新加以显现。
（六）电子计算机X线断层扫描（CT）：是将高敏的探测器在X线对人体组织不同层面扫描过程中获得的对X线不同吸收值的信号，经计算机处理后，重建人体断面图象的X线诊断方法。本法解决了传统X线断层摄影分辨率不高的缺点。CT机在设计上将水的吸收能量定为0，空气定为-1000，骨骼定为+1000，称为CT值，并根据所要观察组织的CT值范围高速仪器的“窗宽”。凡密度大于或小于窗宽者，分别称为高密度（白色）或低密度（黑色）图象。由于其分辨率高，图象清晰，形象直观，诊断准确性高，又无创伤和危险性，是放射诊断领域中一个重大突破，例如，它解决了小量脑出血、腔隙梗塞、多发性脑部小脓肿以及脑囊虫等为过去无法直接确诊病例的诊断问题，并基本上取代了气脑和脑室造影。此外，对CT值与正常脑组织相近的病变，还可静脉注射造影剂，使病变组织密度增强，提高了诊断率，称为增强扫描。也可将空气、氧气注入蛛网膜下腔进行CT扫描，称为脑池造影，以显示小脑桥脑角等处较小的肿瘤。
CT的缺点是，当脑和脊髓与病变为等密度时（如24小时内的脑梗塞或3-4周时的脑血肿），则无从显影；对后颅凹病突，由于骨质重叠分辨率较差；此外，也不易显示动脉瘤或动静脉畸形等。
又称核磁共振，是近十年来开展起来的一种生物磁学核自旋成像技术。它是利用高强的外加磁场和附加脉冲磁场，改变体内原子核运动的方向，再用特定频率的射频脉冲激发原子核产生磁共振现象，在停止射频脉冲发射后，被激发的原子恢复到原来的平衡状态，并将吸收的能量释放出来，这些能量信号由MRI机的探测仪所接受，经计算机处理后，获得完整、清晰的共振图象。与CT相比，MRI优点在于：①无放射性、对人体无害，适用于年老体弱或过敏性体质不能做CT增强扫描者，并能在不改变体位的情况下，获得不同位置的断层图象；②分辨度高，解剖显示清晰，不仅能清楚地区别脑和脊髓的白质和灰质组织，并能发现直径1mm的病灶（CT仅辨别5mm以上的病灶），且能诊断CT难于分辨的血管组织、后颅凹肿瘤、脑干病变、脊髓空洞症、蛛网膜肿瘤和多发性硬化等疾患，以及显示由于等密度而在CT上无法显示的组织，大大提高了诊断率。③能清楚显示肌肉病理结构，为神经源性疾病与肌源性疾病的鉴别提供了依据。MRI的缺点是对肿瘤内部结构的显示，有时不及CT增强扫描；对钙化灶和骨密度的辩认，也不如CT敏感；此外对体内有起搏器等金属异物者，禁忌检查。
超声检查由于准确率较高，无损伤性，应用日广。其原理是应用超声诊断仪向人体发射频率在2000Hz以上、人耳听不到的声波，由于人体各种组织器官密度的不同，引起其反射量也不相同，再经仪器接受显示，成为不同的图象，据此进行分析诊断根据回声显示的方法不同，超声诊断仪一般分为M、B、D、A4型，各具特点，在诊断上也各有长处和不足。A型超声现已淘汰；M型超声用于观察心肘动态结构，故又称为超声心动图；B型超声主要用于腹部脏器和大脑半球占位性病变和脑室扩大等现变的检查，自CT问世后，脑部检查已为CT所取代，但有时亦用床边观察脑中线有无移位等；D型超声亦称多普勒（Doppler）超声，是利用多普勒效应的原理，对心脏及血管的血流进行检查的方法。所谓多普勒效应，就是当声源与声接受器之间有相对运动时，接收器收到的声波频率就会改变，根据这一原理可以检测心脏和大血客内血流方向，血流状态并可计算血流量，矿可用以测定颅外段颈动脉和椎动脉有无阻塞、狭窄以及供血情况，对防治缺血性脑血管病有很大价值。近年来，经颅多普勒超声仪（TCD）也开始应用于临床，是通过枕大孔、眶上裂和颞骨鳞部，直接测定颅内各主要动脉的血流速度，用于判断血管有无痉挛、狭窄、动脉瘤和动静脉畸形等。
放射性核素检查是通过口服或静脉注射给人体以放射性元素或其标记物，经扫描仪扫描后再经计算机处理转化为图象，用以诊断人体器官或某部位疾病，神经科应用的有以下几种：
（一）放射性核素脑显影：正常情况下，包括放射性物质在内的某些物制质不能通过血脑屏障进入脑组织。当脑部病变时，血脑屏障破坏，这些物质（最常用的99锝）可以进入脑组织，使病变区放射物质造成倍乃至成十倍地增加，使用扫描仪或γ照像机即可扫描到放射物质浓集的图象。根据其部位与形状，对脑部占位性病变、脑血管病、颅内损伤的鉴别诊断和定位等提供帮助。
（二）放射性核素脑脊液显影：将示踪放射性药物注入蛛网膜下腔或脑室，随同脑脊液进行循环，在不同的时间用γ照像机或扫描仪扫描显影。根据核素在蛛网膜下腔和脑室的滞留情况，对脑脊液漏、蛛网膜囊肿和脑室占位性病变等提供诊断依据。对脊髓压迫症也可明确有无椎管梗阻以及病变的部位。
（三）正电子发射断层扫描：（PET）：是近年来发展起来的一种核医学方面的新技术，它的作用与CT或MRI不同，后者是反映脑的结构改变，PET则着重于脑部生理或病理活动的变化，故可以对脑局部血流量、氧代谢和葡萄糖代谢进行研究。其方法是给被检者静脉注射18氟脱氧葡萄糖等能发射正电子的放射性制剂，由于18氟脱氧葡萄糖参与脑的代谢，产生一系列变化，经扫描仪扫描和计算机处理后，即可算出葡萄糖代谢、血流量和氧耗量，并以彩色图显示。PET可应用于癫痫、脑瘤、脱髓鞘病、脑血管病以及精神病的诊断研究，为精神病、抗肿瘤药物、抗痉剂和镇静剂的研究开辟了一条新途径，因为这些病和药物都与葡萄糖代谢有关。由于设备昂贵，实验室庞大复杂，国内刚开始引进。
（四）单光子发射断层扫描：（SPECT）SPECT的基本原理是把能够放出纯粹γ光子的放射性核素或药物注入或吸入人体，该物质在脑内的分布与局部血流量成正比，即核素浓集于血流丰富的脑组织中，发出γ射线，由显像仪接受，经计算机处理，以三维显象技术显示出清晰图象。由于SPECT主要是利用示踪剂进行显影，以测定脑血流量与脑血溶量，而脑部多种疾病与此有关，故对脑卒中、脑动脉瘤、动静脉畸形、脑瘤、癫痫、脑外伤、脑梗塞、痴呆、多发性硬化等都可获得满意的辅助诊断效果，对脑梗塞发现率早于CT，对阗痫的定位优于CT，对后颅凹病变可弥补CT的不足，还可对各类痴呆进行鉴别，对于脑卒也有一定参考价值。与PET相比，获得图象相似，但价格要低廉的多。
（五）脑血流量（γCBF）测定：脑血流量测定是通过对全脑或脑局部血流量的测定，用以反映脑循环的生理或病理状态的一种检查方法。对脑局部血量的研究，不仅对脑血管病诊断有帮助，而且对治疗和予后判断亦具有重要意义。常用的方法有：
1．133氙吸入法：
是在一定单位时间内吸入133氙与空气的混合气体，在两侧大脑表面用28个校准的碘化钠探测器，测出133氙清除曲线，输入计算机处理，即可得出不同部位的脑局部血量及图象，正常人脑灰质平均血流量为64.74± 5.49ml/100g/min。脑血流量随年龄增长而降低，40岁以后影响较大，其计算公式为：某年龄血流量＝73.4-0.202×年龄±11。左右两侧，男女之间，脑体劳动之间无显著差异。由于检查方法具有无创伤性，无痛和安全等优点，且能分别显示大脑灰．白质的血流量，为脑循环生理研究及闭塞性脑血管病的定位．诊断和治疗提供了客观的依据。
2．氙CT法：
先给患者做头颅CT扫描，平均5层，每层扫两次，取平均值（即所谓基础片），尔后给患者吸入一定时间的氙．氧．空气三者混合气体，再扫描一次（即所谓增强片），将基础片与增强片做数字减影处理及计算，便可获得血流量图。简言之，即是在氙吸入前后各做CT扫描，比较前后CT值的不同，通过电脑可计算出各部的血流量。其不足之处是扫描次数多，吸收X线剂量较大．检查期间头部固定不动，对神志不清的患者有一定困难。