Tc99m-Sestamibi wird von einer überfunktionierten Nebenschilddrüse schneller absorbiert als von einer normalen Nebenschilddrüse. Dies hängt von verschiedenen histologischen Merkmalen innerhalb der abnormen Nebenschilddrüse selbst ab. Die Bildgebung mit Sestamibi korreliert mit der Anzahl und Aktivität der Mitochondrien in den Nebenschilddrüsenzellen, so dass oxyphile Nebenschilddrüsenadenome eine sehr hohe Avidität für Sestamibi aufweisen, während Nebenschilddrüsenadenome mit Hauptzellen fast überhaupt keine Bildqualität mit Sestamibi haben. Einige Forscher haben auch versucht, die Bildgebungsfähigkeit der Nebenschilddrüsen anhand der MDR-Genexpression zu quantifizieren oder zu charakterisieren. Etwa 60 Prozent der Nebenschilddrüsenadenome können durch Sestamibi-Scanning abgebildet werden. Die natürliche Verteilung der Ursachen für primären Hyperparathyreoidismus ist etwa 85 % solitäre Adenome, 10-15 % diffuse Hyperplasie und 1 % Krebs.
Bei Patienten mit multiglandulären Nebenschilddrüsenerkrankungen ist die Bildgebung nicht so zuverlässig. Darüber hinaus kann die Größe der abnormen Drüse die Erkennung durch Radionuklid-Scanning einschränken. Die (dreidimensionale) SPECT-Bildgebung als Ergänzung zu planaren Methoden kann die Empfindlichkeit und Genauigkeit erhöhen, insbesondere bei kleinen parathymischen Adenomen. Durch den Einsatz einer Gammakamera in der Nuklearmedizin kann der Radiologe feststellen, ob eine der vier Nebenschilddrüsen überfunktioniert ist, wenn dies die Ursache für den Hyperparathyreoidismus ist. Theoretisch nimmt die überfunktionierte Nebenschilddrüse mehr Tc99m-Sestamibi auf und erscheint auf den Bildern der Gammakamera „heller“ als die anderen normalen Nebenschilddrüsen, vor allem wegen der internen Biofeedback-Schleife im Körper, bei der Kalzium auf die Kalziumrezeptoren zurückwirkt und die Nebenschilddrüsenhormonproduktion in den normalen Nebenschilddrüsen hemmt. Manchmal muss diese Bestimmung drei oder vier Stunden später erfolgen, wenn die von der Schilddrüse und den normalen Nebenschilddrüsen aufgenommene Aktivität nachlässt; die abnorme Nebenschilddrüse behält ihre Aktivität bei, während das Radiopharmakon aus der normalen Schilddrüse eluiert wird. Bei Patienten mit Knotenstruma oder funktionellen Schilddrüsentumoren ist eine erhöhte Aufnahme des Sestamibi-Wirkstoffs möglich, was die Lokalisierung der Nebenschilddrüsen erschwert oder verwirrt.
Neuere Verfahren, bei denen derselbe Sestamibi-Tracer in moderneren Scannern wie SPECT/CT-Geräten verwendet wird, haben die Lokalisierung von Nebenschilddrüsenadenomen verbessert, insbesondere bei ektopischen Lokalisationen.