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第二章 X线信息影像的形成及影像质量分析
第一节 X线信息影像的形成与传递
一、摄影的基本概念
摄影：是应用光或其他能量来表现被照体信息状态，并以可见光学影像加以记录的一种技术。
像：是用能量或物性量，把被照体信息表现出来的图案。在此把能量或物性量，称作信息载体。
信息信号：由载体表现出来的单位信息量。
成像系统：将载体表现出来的信息信号加以配列，就形成了表现信息的影像。此配列称为成像系统。
摄影程序：光或能量→信号→检测→图像形成。
二、X线信息影像的形成与传递
X线在到达被照体之前不具有任何的医学信号，只有当X线透过被照体（三维空间分布）时，受到被照体各组织的吸收和散射而衰减，使透过后的X线强度分布呈现差异，从而形成X线的信息影像。X线随之到达影像接收器（如屏/片系统）的受光面，转换成可见光强度的分布，并传递给胶片，形成银颗粒的空间分布，再经显影处理成为二维光学密度分布，形成光密度X线照片影像。
如果把被照体作为信息源，X线作为信息载体，那么X线诊断的过程就是一个信息传递与转换的过程。此过程分为五个阶段（图1-2-1）：
第一阶段：X线对三维空间的被照体进行照射，取得载有被照体信息成分的强度不均匀分布。此阶段信息形成的质与量，取决于被照体因素（原子序数、密度、厚度）和射线因素（线质、线量、散射线）等。
第二阶段：将不均匀的X线强度分布，通过接受介质（屏/片系统、CR、DR系统等等）转换为二维的光强度分布。若以屏/片系统作为接受介质，那么这个荧光强度分布传递给胶片形成银颗粒的分布（潜影形成），再经显影加工处理成为二维光学密度的分布。此阶段的信息传递转换功能取决于荧光体特性、胶片特性及显影加工条件。此阶段是把不可见的X线信息影像转换成可见密度影像的中心环节。
图1-2-1 X线信息影像的形成与传递
第三阶段：借助看片灯（或显示器），将密度分布转换成可见光的空间分布，然后投影到人的视网膜。此阶段信息的质量取决于看片灯（或显示器）亮度、色光、观察环境以及视力。
第四阶段：通过视网膜上明暗相间的图案，形成视觉的影像。
第五阶段：最后通过识别、判断做出评价或诊断。此阶段信息传递取决于医师的知识、经验、记忆和鉴别能力。
我们之所以介绍“X线影像信息的形成与传递”的目的，是要了解X线影像形成中每一个阶段的要素以及建立一个“影像链”的概念。
X线摄影目的，就是掌握和控制X线影像形成的条件，准确大量地从被照体中取得有用的信息。并真实地转换成可见影像。或者说，在允许的辐射剂量内，获得最有效的影像信息，其中有两个关键，一是当X线通过被照体时，究竟以多大程度把客观的信息准确地传递出来；二是从信息接受介质来讲，又以何种程度把信息真实地再现成可见影像。前者取决于X线机的性能、X线的特性及摄影条件的选择；后者取决于接受介质的转换功能及显影加工技术。这些也正是推行影像质量保证（QA）与质量控制（QC）的目的。
三、X线照片影像的形成
作为放射诊断影像的主体—X线照片影像，仍占影像检查总数的70%。1995年美国放射学院（ACR）一项调研表明，120家被调研的临床机构中，有48%认为常规X线摄影是最适宜首选的诊断方法。
所谓X线照片影像，就是以增感异/胶片体系作为信息的接受介质，而形成的X线影像。X线透过被照体时，由于被照体的吸收、散射而衰减，透射线仍按原方向直地（散射线不形成影像），作用于屏/片体系，经显影加工后，则形成了密度不等的X线照片影像（图1-2-2）。
X线照片影像的形成，一是利用了X线具有的穿透、荧光、感光等特性，以及被照体对X线吸收差异的存在。所以，X线照片影像可以看作是X线通过被照体内部所产生的吸收现象的记录。
X线照片影像是X线诊断的依据，医生通过对照片的观察，对构成这幅影像的点、线赋予一定的内容，并理解其中的含义，这就是诊断。对此重要的是，什么样的点和线可以在X线照片上显示出来，并能为人眼所识别，这也就是医生最关心的影像细节的微小变化。因为，它是疾病早期诊断的征象。X线照片影像的质量实质上指的就是微小细节的信息传递问题，即影像的清晰度。
图1-2-2 X线照片影像的形成
从摄影部位的曝光开始要经历许多步骤：a.股骨远端的横断切片显示出股骨下端组织的吸收效应；b.股骨远端内部结构引起空间影像形成中的X线强度分布的改变。此影像以潜影的方式记录在X线胶片中。X线穿透股骨时，由于骨骼比周围软组织吸收了更多的X线，故透过骨骼后的X线强度低于透过软组织的强度；c.用来显示透过股骨后，X线强度的分布图。透过软组织后的射线强度超过骨组织的三倍，故两者的透射X线的对比度为3；d.横断切片在前后位照片上的显示
概括地讲，影像细节的表现主要取决于构成照片影像的五大要素：密度、对比度、锐利度、颗粒度及失真度。前四者为构成照片影像的物理因素，后者为构成照片影像的几何因素。