Les scanners ne produisent pas de clichés prêts à l'emploi. Ils collectent une multitude d'« ombres » — des projections de l'intérieur du corps, obtenues sous différents angles ou à l'aide de différents signaux — puis reconstruisent mathématiquement une image volumétrique. 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.
Les différents appareils collectent différentes « ombres ». 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 des atomes d'hydrogène dans les 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 ces appareils reposent sur un modèle standard mathématique commun et des techniques 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 pour examiner une tête ; aujourd'hui, les scanners le font en une fraction de seconde et 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.