山本研究室では，主に分子イメージング機器の開発を行っています。分子イメージングとは，生体内での分子に関する情報を画像化する手法のことで，創薬や病態の解明などに応用できることから期待が集まっています。分子イメージング機器の代表的な装置としては， PET，SPECT，MRI，光計測などがありますが，山本研究室では，これらの機器の開発はもちろんのこと，これらを組み合わせた複合装置の開発も行っています。
　また最近、放射線照射により水が発光する現象を世界で初めて発見し、その計測手法を応用し、粒子線治療装置の深度分布測定や線量分布測定に関する研究も行っています。世の中に存在しない、新しい放射線画像化装置を実現し、それを世の中に広めることを目標に研究を続けています。