Embora mais de 75% de todas as imagens médicas ainda sejam de placas de raio X (radiografia), com o advento da Tomografia Computadorizada em 1972, o uso de computadores na medicina tem se desenvolvido bastante, mas precisa ainda progredir muito. Os computadores são utilizados principalmente na aquisição das imagens, mas o passo atual e do futuro é o uso da computação gráfica para auxiliar na quantização da imagem e tratamento para a melhor extração da informação possível. Nosso objetivo é oferecer os princípios físicos e matemáticos deste processo, bem como das ferramentas computacionais para a reconstrução da imagem.
keV, onde 
é a constante de Planck,
e 
a velocidade da luz.
Muitos órgãos e estruturas musculares e esqueletais não são visíveis pelas técnicas radiográficas normais. Estas estruturas tornam-se visíveis pela ingestão, injeção, ou inalação, de substâncias chamadas de contrastes, que são opacos à radiação. Por exemplo, elementos pesados como o iodo e o bário podem ser injetados ou ingeridos e absorvem o raio-X, aumentando o contraste da imagem.
O nascimento do imageamento nuclear se deve à descoberta da radioatividade natural pelo francês Antoine Henri Becquerel (1852-1908) em 1896, e a descoberta do polônio pelo francês Pierre Curie (1859-1906) e sua esposa, a polonesa naturalizada francesa Marie Curie (Marja Sklodowska-Curie) (1867-1934), em 1898, pelos quais os três cientistas receberam o prêmio Nobel em física em 1903.
data da publicação
do artigo de G.E. More no jornal Science em 1947. Neste artigo ele
descreve o uso de I-131 para determinar a presença de tumores
cerebrais.
A ultra-sonografia, baseada nos sonares usados na Segunda Guerra Mundial, entrou em uso rotineiro em 1966, e
O desenvolvimento da câmara de cintilação por Hal Anger em 1952, conhecida como a câmara Anger, é a base da medicina nuclear e do desenvolvimento da tomografia axial computadorizada (CAT ou CT).
Outras formas de imagear e identificar atividade bioquímica, são a SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography - Tomografia Computada de Emissão de Fóton Único), demonstrada em 1963 por Kuhl e Edwards,
Em 1945, a descoberta do momento nuclear magnético foi feita independentemente pelo suiço naturalizado americano Felix Bloch (1905-1983) e pelo americano Edward Mills Purcell (1912-). Esta descoberta lhes deu o prêmio Nobel em física de 1952. Em 1966, os trabalhos do suiço Richard R. Ernst (1933-) com a aplicação da modulação com sinais de rádio e o uso da transformada de Fourier no sinal da NMR (ressonância nuclear magnética) lhe garantiu o prêmio Nobel em química em 1991. Este desenvolvimento pode finalmente ser utilizado em 1973 por Damadian e Lauterbur na geração das primeiras imagens por MRI (Magnetic Resonance Imaging - Ressonância Nuclear Magnética).
As vantagens da MRI são principalmente seu enorme contraste entre os vários órgãos, como veias, artérias, nervos e tumores, que não geram sombra nas radiografias. Durante uma MRI, eletromagnetos poderosos criam um campo magnético da ordem de 30 000 vezes o terrestre, que causam o alinhamento dos prótons nos átomos de hidrogênio no corpo. Ondas de rádio, emitidas 25 vezes ou mais por segundo, desalinham temporariamente estes prótons. Quando o pulso de rádio é desligado, os prótons se re-alinham com o campo em alguns segundos, emitindo radiação hiperfina característica, que são detectadas, produzindo as imagens. Por volta de 1983 os primeiros aparelhos hospitalares foram instalados. Comparação de CT com MRI do abdome:
CT do fígado:
Mais recente ainda, e ainda em fase de desenvolvimento, é a utilização de SQUID (superconducting quantum interference device - chave de interferência quântica supercondutora), que permite medir pequenas variações (10-15 Tesla) de campo magnético, medindo a atividade neuronal no cérebro, e eventualmente reconstruir a atividade tri-dimensionalmente. A unidade de campo magnético do Sistema Internacional de Unidades é o Tesla (1 Tesla = 10 000 Gauss), em honra do físico iugoslavo naturalizado americano Nikola Tesla (1856-1943).
Infelizmente a quantização das imagens ainda está em sua infância, e o discernimento numérico de tecidos ainda não é factível na maioria dos casos.
Para obter a informação contida em uma imagem, precisamos conhecer adequadamente as propriedades físicas da interação da matéria com as ondas eletromagnéticas, ou sonoras. Se observamos uma imagem usando um sensor sensível a determinadas frequências, a informação obtida dependerá tanto da resposta espectral do sensor quanto do meio. Já que a resposta dos sensores é muito limita em comparação com o total do espectro eletromagnético, o problema é identificar a substância a partir do conjunto de valores espectrais aos quais os sensores são sensíveis. Para sanar parcialmente este problema, é necessário fazer o uso de informação complementar da estrutura extraída da própria imagem, como a geometria ou forma, mas principalmente de informação experimental prévia.
Embora a urgência clínica na maioria das vezes não permita um tratamento gráfico detalhado, o uso deste tratamento deve ser extensivo ao menos para calibrar o instrumento e verificar as condições de resolução e de ruído, mas principalmente na escolha de um novo aparelho.
