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가장 기본적인 원리는 '어떤 물체의 내부구조를 여러 방향으로 투영(projection)한 후 재구성하여 알 수 있다'는 것이다. 좁게 만든 X선으로 신체의 가는 단면을 주사하고, 민감한 방사선 검출기를 가지고 투과된 방사선을 측정함으로써 X선에 의한 투영을 구성할 수 있다.

검출기가 바로 화상을 구성하는 것은 아니며 단지 투과된 양자의 에너지를 더하는 기능만을 한다. 이렇게 얻어진 수치 자료를 가지고 전산화처리과정을 거쳐서 영상을 재구성하게 되는 것이다.

1917년 오스트리아의 수학자인 J. 라돈에 의해서 증명된 '2차원 또는 3차원 물체는 그것의 투영들을 모두 모아놓은 무한집합으로부터 재구성될 수 있다'는 정리가 CT의 수학적인 근거가 되었다.

그후 여러 사람들에 의해서 연구가 계속되다가 1968년에 이르러 쿨과 에드워즈가 핵의 영상을 찍기 위한 기계주사기(mechanical scanner)를 성공적으로 만들었다. 그러나 CT에 관한 본격적인 연구는 1969년부터 영국 EMI사의 하운스필드에 의해 시작되어 1972년에 개발되었으며, 앰브로즈에 의해 비로소 임상에 응용되기 시작했다. 많이 쓰이는 이름 중 대표적인 것으로 CT와 CAT(computerized axial tomography)의 2가지가 있다.