Bei der Radiosynoviorthese wird das Radionuklid mit seinen radioaktiven Partikeln in kolloidaler Form als Radiokolloid oder als Silikat in das Gelenk injiziert und legt sich auf die entzündlich gewucherte Gelenkinnenhaut (Synovialis). Durch die Betastrahlung kommt es zu einem gezielten Abtöten des verdickten Synovialgewebes, das von körpereigenen Freßzellen (Makrophagen) abgeräumt wird. Die Gelenkinnenhaut vernarbt und geht wieder auf ihre ursprüngliche Dicke zurück. Die örtliche Bestrahlung erfolgt aber nicht nur vom Gelenkbinnenraum aus, sondern wird wesentlich durch einen zweiten Mechanismus verstärkt. Dabei werden die radioaktiven Partikel, die an eine Trägersubstanz gebunden sind (z.B. sogenannte Kolloide), aktiv von Makrophagen, die in hoher Zahl in der entzündlich veränderten Gelenkinnenhaut vorhanden sind, aufgenommen und in das Synovialgewebe transportiert, wo sie in der Folge die Gelenkinnenhaut auch vom Gewebe selber aus bestrahlen (siehe Abb. unten).
Dieses Wirkprinzip der Radiosynoviorthese konnte durch sogenannte autoradiographische Untersuchungen bewiesen werden. Dabei konnte man zeigen, dass beispielsweise das Radionuklid [90Y] Yttrium zunächst in der oberflächlichen Schichten der Synovialmembran zu finden ist, bald danach aber auch in der tieferen Schichten (Webb et al. 1969, Isomäki et al. 1972). Praktisch ausgespart bleibt der Knorpelbereich, so dass es tatsächlich wie gewünscht zu einer selektiven Bestrahlung der krankhaft veränderten Gelenkinnenhaut kommt.
Der Rückgang der Entzündung und eine Rückbildung der Gelenkinnenhautwucherungen lässt sich auch bei einer Gelenkspiegelung (Arthroskopie) beobachten. Dabei sieht man eine Verkleinerung der Synovialzotten und insgesamt eine Abnahme bei der Zahl der Zotten.
In feingeweblichen Untersuchungen lässt sich beobachten, dass einige Monate nach einer Radiosynoviorthese die entzündlichen Zellverbände in der Synovialmembran nicht mehr nachweisbar sind und es zu einer bindegewebigen Vernarbung gekommen ist. Dieser Befund lässt erwarten, dass damit das aggressive Potential der Gelenkinnenhaut vermindert worden ist und die entzündliche Gelenkzerstörung gestoppt wurde.
