Существует три основных типа распределения радионуклидов в организме – скелетный, ретикулоэндотелиальный и диффузный.

1) Скелетный тип характерен для нуклидов щелочно–земельной группы элементов – Ca, Sr, Ba, Ra, накапливающихся в минеральной части скелета, а также некоторых соединений плутония и тория, задерживающихся в костной ткани.

2) Ретикулоэндотелиальное распределение присуще нуклидам редкоземельных элементов – Ce, Pr, Pm, а также Zn, Th, Am и трансурановым элементам.

3) По диффузному типу распределяются щелочные элементы – K, Na, Cs, Rb, а также нуклиды H, N, C, Po и некоторых других элементов.

Известны отдельные случаи высокой избирательности распределения.

Очевидно, что «органотропные» радионуклиды опаснее «диффузных», так как их концентрация в тканях, а, следовательно, и тканевые дозы при прочих равных условиях всегда имеют большую величину.

В процессе транспорта радионуклиды задерживаются в тех тканях, в составе которых имеются стабильные элементы, аналогичные им по химическим свойствам. Так как химический состав важнейших органов и тканей человека в настоящее время изучен достаточно хорошо, с определённой вероятностью можно предсказать, в какие ткани или органы попадает тот ил иной радионуклид.

Процесс перехода радионуклидов из межклеточной жидкости в органы завершается в течение определённого отрезка времени, истинное значение которого пока не известно, но, тем не менее, экспериментальные данные свидетельствуют о том, что оно невелико. Так, плазма крови очищается от переходящих в скелет стронция и кальция за 4-10 ч.Йод обнаруживается в щитовидной железе уже чрез несколько минут после внутривенного введения, а полный переход его из крови в щитовидную железу заканчивается в течение 10-15 ч. Уран выводится из тока крови за 12 ч.

Кроме описанного макрораспределения радионуклидов в организме необходимо учитывать их микрораспределение в различных органах и тканях человека и животных. Методом авторадиографии было показано, что остеотропные элементы, такие, как Sr и Ra, накапливаются преимущественно в растущих участках трубчатых костей – метафизах и эпифизах, распределяясь там неравномерно и образуя так называемые горячие пятна.Аналогичные локальные неоднородности распределения отмечаются и для других радионуклидов, например для Pu и Th – в лёгких, скелете, печени; I – в щитовидной железе.

Неоднородность распределения излучателя в ткани влияет на характер распределения, величину и мощность тканевой дозы, что особенно существенно, если тканевые микроструктуры с повышенной концентрацией излучателя имеют высокую радиочувствительность, а пробеги испускаемых им частиц сравнимы с линейными размерами этих микроструктур.

Значительные неоднородности распределения тканевых доз наблюдаются вокруг радиоактивных частиц в органах дыхания, в этом случае D_max / D_min оказывается порядка нескольких сотен.

Следствием больших неоднородностей микрораспределения радионуклидов в ткани являются специфически формирующиеся патологические процессы, например цирроз печени, очаги склероза в лёгких и изменения в костной ткани, в том числе образование остеосарком.