Les scanners ne produisent pas d'images toutes faites. Ils collectent une multitude d'« ombres » — des projections de l'intérieur du corps, prises sous différents angles ou à l'aide de différents signaux — puis reconstruisent mathématiquement une image volumique. Cette idée vient d'un domaine inattendu : Joseph Fourier a créé sa méthode pour calculer les flux de chaleur, et aujourd'hui elle est à la base de toute l'imagerie médicale. Les médecins voient les tumeurs grâce à des formules qui, à l'origine, décrivaient le refroidissement du métal.
Chaque appareil collecte des « ombres » différentes. Le scanner mesure l'atténuation des rayons X — c'est comparable à la détermination de la densité par l'ombre portée. L'IRM capte les signaux radio émis par les atomes d'hydrogène des molécules d'eau, comme si elle « écoutait » la réponse des tissus au champ magnétique, à la manière de la spectroscopie. Le TEP et la TEMP suivent des marqueurs radioactifs. Malgré des physiques différentes, tous reposent sur un modèle standard mathématique commun et des méthodes de calcul similaires.
Les algorithmes modernes et les processeurs puissants assemblent ces « ombres » en quelques secondes, réduisant la dose d'irradiation et la durée de l'examen. La fusion de la physique, des mathématiques et de l'informatique transforme le diagnostic en une routine précise et sûre.
En 1971, le premier scanner à rayons X mettait près d'une heure à examiner une tête ; aujourd'hui, les appareils le font en une fraction de seconde, avec une dose d'irradiation plus faible.
Le tricordeur médical de « Star Trek » n'est pas si fantastique : il résoudrait probablement, lui aussi, des problèmes inverses en collectant des projections du corps humain.