Bereits kurz nach der Entdeckung der Röntgenstrahlen wurde der Wunsch nach dreidimensionaler Bildgebung geäußert. Klassische tomografische Verfahren wurden gegen Ende der 1920er Jahre entwickelt. Die neuen Ideen basieren auf einfachen Prinzipien der projektiven Geometrie: Röntgenröhre und Film, die miteinander verbunden sind, werden synchron und gegenläufig zueinander bewegt. Das Bild, das von den Punkten auf der Fokusebene erzeugt wird, erscheint schärfer, während sich die Bilder der Punkte in anderen Schichten als Rauschen auflösen. Die Objekte, die sich außerhalb der Ebene befinden, werden unscharf abgebildet, solche in Höhe des Drehpunkts scharf. Der französische Arzt André Edmond Marie Bocage (1924-1984) patentierte das erste Konzept für eine klinische Anwendung bereits 1921. Nachdem Massiot wesentliche Ergänzungen vornehmen konnte, kam das Gerät 1937 zum klinischen Einsatz. Der Genueser Radiologe Alessandro Vallebona (1899-1987) stellte 1930 sein Verfahren zur Röntgen-Stratigraphie vor. Aufgrund der ursprünglichen Bogenbewegung konnte man hier allerdings noch nicht von "Tomographie" sprechen, da nur eine Mittellinie und keine Ebene in den Fokus kam. Erst 1947 konnte Vallabona dann ein Gerät zur „transverse axial tomography“ vorstellen. Der niederländische Radiologe Bernhard Ziedses des Plantes (1902-1993) veröffentlichte 1931 die umfangreichste und gründlichste Studie zur klassischen Röntgentomographie. Mitte der 1940er Jahre wurden weiterführend die Grundprinzipien der klassischen axialen Tomographie entwickelt.

Transversal-Planigraph , Sanitas, Berlin, 1935. Archiv Deutsches Röntgen-Museum Isolierte Darstellung der linken Oberkieferhöhle, Keilbein im Schnitt, Sanitas, Berlin 1935. Archiv Deutsches Röntgen-Museum Anfang der 1970er Jahre wurde das Konzept weiterentwickelt. Da konventionelle tomographische Untersuchungstechniken zehn bis zwanzig Röntgenbelichtungszyklen bei Untersuchungszeiten die oft eine halbe Stunde überschreiten, wurde bei Philips ein neues Verfahren entwickelt. Die Synthese von Tomogrammen, auch "Tomosynthese" genannt, zielt darauf ab, die Patientenexposition auf einen Belichtungszyklus und die Untersuchungszeit auf einige Minuten zu reduzieren, indem eine beliebige Anzahl von Tomogrammen unter Verwendung der in einem Röntgenbelichtungszyklus für ein Tomogramm enthaltenen Informationen synthetisiert wird. Dazu wird in einem ersten Schritt das dreidimensionale Objekt von einer Reihe von gleichzeitig betriebenen Röntgenröhren abgebildet. Das dabei entstehende kodierte Bild wird dann im zweiten Schritt verarbeitet, um daraus beliebige Schichten des Objekts zu rekonstruieren. Ursprünglich wurde die Dekodierung mit Hilfe der Holographie durchgeführt, später aber durch ein optisches System aus Linsen ersetzt. Interessanterweise werden die Vorteile dieser Technik mit gleichzeitiger Aufnahme mehrerer Schichten bei kurzer Untersuchungsdauer und geringer Strahlenexposition heute in der Mammographie die CT und die Tomosynthese auch neben einander genutzt werden.

Anordnung der Röntgenstrahler bei der Flashing Tomosynthesis, Philips 1980. Archiv Deutsches Röntgen-Museum Flashing Tomosynthesis Aufnahmegerät, Philips 1980. Archiv Deutsches Röntgen-Museum Frontale Tomosynthese bei multiblen Neurofibromen der linken Augenhöhle. Archiv Deutsches Röntgen-Museum