Van Holmium wordt in de geneeskunde vooral het isotoop 166Ho gebruikt voor bestralingen. Deze bestralingen gebeuren van binnenuit. Het isotoop wordt ingespoten en hoopt zich op op de plaats van de tumor. Als Holmium-166 zonder verdere bewerkingen wordt ingespoten, hoopt het zich vooral op in botten. Omdat er bij tumoren sprake is van versnelde groei zal het zich vooral in en rond de (bot)tumor verzamelen en daar ter plekke de weefsels bestralen.
Holmium-166 heeft een korte halfwaardetijd (26,8 uur, dus 1,12 dag), waardoor het ook heel geschikt is om als tracer te gebruiken: inspuiten op de plaats waar de tumor zit, een uurtje wachten en een opname maken van het gebied. De patiënt is na een dag het grootste gedeelte van de radioactieve stof alweer kwijt.
Om Holmium-166 voor bestralingen ook in andere weefsels te kunnen gebruiken, zijn er de zogenaamde microsferen waaraan de Holmium gebonden wordt. Dat zijn chemische verbindingen als bijvoorbeeld melkzuur of een glucoseverbinding waarvan één of enkele atomen vervangen zijn door een Holmium-166-atoom. Deze microsferen hopen zich op in andere weefsels dan in bot (bijvoorbeeld in de lever of in de lymfeklieren), waardoor juist op die plaatsen het grootste gedeelte van de straling zijn werk kan doen.
Holmium-166 wordt onder andere gefabriceerd in Petten in de HFR, de Hoge Flux Reactor. In de reactor wordt Holmium-165 "gebombardeerd" met neutronen. Door de kernen van Holmium-165 wordt er een neutron opgenomen. De Holmiumkern verandert dan in de isotoop Holmium-166. Deze kern is niet stabiel, hij vervalt en er ontstaat:
- Erbium-166: één neutron valt uiteen tot een proton en een elektron. Het ontstane elektron wordt onmiddellijk uitgezonden als een [beta]-deeltje. Het proton blijft in de kern.
- Erbium-166: daarbij wordt een [gamma]-foton uitgezonden, er blijft een proton achter in de kern.
De bètastraling ([beta]-deeltje) en de gammastraling ([gamma]-foton) zijn in dit proces de straling waarmee in de nucleaire geneeskunde gewerkt wordt.
De weg van grondstof tot gebruik in de nucleaire geneeskunde
