Nguyên lý chung

Nói chung, chụp cắt lớp bắt buộc phải dùng loại sóng có khả năng phản xạ lại hoặc loại sóng có khả năng xuyên thấu mạnh.

• Trong trường hợp dùng loại sóng có khả năng phản xạ lại (như sóng âm, sóng vô tuyến) thì cần có thiết bị phát sóng gọi là đầu phát (transmitter) và thiết bị thu nhận sóng phản xạ lại từ vật cần nghiên cứu gọi là đầu thu (receiver) hoặc đầu dò (detector). Dựa trên tốc độ phản xạ lại của các chùm sóng, qua hàng loạt tính toán do máy tính thực hiện sẽ xác định mỗi "điểm" phản xạ lại cách đầu phát bao xa, từ đó xây dựng được hình ảnh của đối tượng cần nghiên cứu và có thể hiển thị trên màn hình, lên phim hoặc ảnh thích hợp với loại sóng đó. Chẳng hạn, bằng cách sử dụng sóng siêu âm theo nguyên lý này (gọi là dùng sonar) người ta đã có được bản đồ độ sâu ở một vùng biển Atlantic, trong quá trình tìm kiếm "lục địa bị mất tích" (hình 2).
• Trong trường hợp dùng loại sóng có khả năng xuyên thấu mạnh (thường dùng nhất là sóng Rơnghen tức là tia X), thì phức tạp hơn.
  • Nếu chỉ dùng phương pháp cổ điển (chụp X quang một lần), thì tia X sẽ xuyên qua vùng cần chụp theo cách: vật cản càng cứng thì sóng đâm xuyên càng kém, nên sẽ tạo ra vùng trắng trên phim; còn vật cản càng mềm thì đâm xuyên càng nhiều, nên tạo ra vùng tối hơn hoặc đen sẫm. Từ đó, thu được ảnh có các vật đè lên nhau (hình 3).
  • Nếu dùng chụp cắt lớp, người ta phải phát sóng từ đầu thu đồng thời với một thiết bị làm "mờ" sóng ở vùng không cần chiếu/chụp cùng lúc với di chuyển phim/băng ghi hình chuyển động theo hướng ngược lại. Nhờ chiếu xạ nhiều lần ở các góc độ khác nhau (gọi là quét, tức scan), đầu thu nhận được nhiều hình của vật ở các góc độ đã chiếu tại "lớp" đã "cắt".[7] Sau khi xử lý, có thể thu được ảnh 3D của mẫu vật cần nghiên cứu (hình 4). Ngoài ra, người ta còn dùng chất cản quang trong trường hợp muốn nghiên cứu chi tiết hơn về nội quan cơ thể, kết hợp với xử lý hình bằng máy vi tính, sẽ thu được hình ảnh 3D sinh động (hình 5). Nhiều cải tiến trong kỹ thuật đã dẫn đến các kết quả ngày càng tốt, giúp nghiên cứu thuận lợi (hình 6).

• Hình 3: Kết quả chụp phổi người bằng phương pháp thông thường (chụp X quang đơn thuần) chỉ cho hình ảnh 2D.
• Hình 4: Kết quả chụp phổi người bằng chụp cắt lớp đã cho cấu trúc 3D, dù vẫn ghi trên phim X quang thông thường.
• Hình 5: Ảnh chụp cắt lớp động mạch vành tim và tim người kết hợp dùng chất cản quang.
• Hình 6: Răng mọc đè dây thần kinh hô hấp (xanh lam) ở người bệnh bị đau răng kèm theo rối loạn hô hấp. Ảnh đã xử lí photoshop

Nói chung, trong các phương pháp chụp cắt lớp, thì thiết bị chính được sử dụng gọi là máy chụp cắt lớp (tomograph), hình thu được gọi là ảnh cắt lớp (tomogram), còn chụp cắt lớp là cả một tiến trình (process).[8]