Sachverhalt: A. Dr. med. A._, Facharzt für Orthopädische Chirurgie und Traumatologie des Bewegungsapparates, führte am Zentrum X._ mit einem FONAR Upright Gerät spezialisierte diagnostische MRI-Aufnahmen durch. Mit Schreiben vom 27. Juli 2007 stellten sich die Sanitas Grundversicherungen AG (Sanitas) und die Wincare Versicherungen AG (Wincare) auf den Standpunkt, die Abrechnung dieser Untersuchungen erfolge nicht tarifkonform; sie ersuchten Dr. med. A._ um die Rückerstattung zu viel erbrachter Vergütungen in der Höhe von Fr. 35'667.15. Dr. med. A._ seinerseits stellte am 30. August 2007 bei der Kantonalen Paritätischen Kommission (Ärztegesellschaft und santésuisse; KPK) ein Schlichtungsbegehren. Mit Beschluss vom 22. Januar 2008 unterbreitete die KPK den Parteien einen Schlichtungsvorschlag (Vergleich mit Widerrufsvorbehalt). Diesen lehnten die Parteien ab. B. Am 28. April 2008 erhoben Sanitas und Wincare beim Schiedsgericht in Sozialversicherungsstreitigkeiten des Kantons Zürich Klage mit dem Rechtsbegehren, Dr. med. A._ sei zu verpflichten, der Sanitas den Betrag von Fr. 57'046.95 (eventualiter Fr. 11'963.77) und der Wincare einen solchen von Fr. 55'917.10 (eventualiter Fr. 14'029.76) zuzüglich Verzugszins ab 29. Oktober 2007 zu bezahlen. Dr. med. A._ beantragte in der vorläufigen Stellungnahme vom 7. Juli 2008 und der Klageantwort vom 24. November 2008 die Abweisung der Klage. Am 4. Dezember 2008 wurde der Schriftenwechsel geschlossen. Anlässlich der Bestellung des Schiedsgerichts im Juli 2010 ersuchte Dr. med. A._ erfolglos um die Durchführung einer mündlichen Verhandlung. In teilweiser Gutheissung der Klage verpflichtete das Schiedsgericht Dr. med. A._ mit Entscheid vom 4. Februar 2011, den Klägerinnen Fr. 25'993.55 zuzüglich Zins zu 5 % seit 29. Oktober 2007 zurückzuerstatten. Im Mehrbetrag wies es die Klage ab. C. Dr. med. A._ erhebt Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten. Er beantragt die Aufhebung des vorinstanzlichen Entscheides soweit, als er verpflichtet wird, einen Betrag von Fr. 25'993.55 zurückzuerstatten; eventualiter sei die Sache zur ergänzenden Abklärung und zum erneuten Entscheid sowie zur Durchführung einer öffentlichen Verhandlung an die Vorinstanz zurückzuweisen. Vorinstanz, Sanitas, Wincare und Bundesamt für Gesundheit verzichten auf Vernehmlassung.