第二章　X射线影像信息的形成及影像质量分析

第一节　X射线影像信息的形成与传递

一、摄影的基本概念

（一）摄影

摄影是指用光或其他能量表现被照体信息状态，并以可见光影像加以记录的一种技术。

（二）影像

影像是用能量或物性量，把被照体信息以图像的形式表现出来。在此把能量或物性量称作信息载体。

（三）信息信号

由载体表现出来的单位信息量。

（四）成像系统

将载体表现出来的信息信号转换成可见光信号，就形成了表现信息的影像。此转换过程称为成像系统。X射线摄影是利用X射线的穿透作用将人体的三维解剖密度结构投影为二维平面影像的一种成像技术。X射线摄影信号转换过程为：X射线光子→信号→检测→影像形成。在这里，X射线光子是信息载体，射线对比度是信息信号。

二、影像信息的形成与传递

X射线在到达被照体之前不具有任何医学信号，只有当X射线透过被照体（三维空间分布）时，受被照体各组织的吸收和散射而衰减，使透过后的X射线强度分布呈现差异，在到达影像接受介质（屏-片系统、影像增强器、成像板、平板探测器）后转换成可见光强度影像信息信号的二维影像。

如果把被照体作为信息源，X射线作为信息载体，X射线诊断过程理解为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射线对三维空间的被照体进行照射，透过射线可见载有被照体信息的不均匀的X射线强度分布。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）。

第二阶段：将不均匀的X射线强度分布，通过接受介质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，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。数字X射线摄影系统是以成像板、影像探测器等为接受介质，信息信号显示于医用显示器上或打印在医用干式胶片上。无论使用哪种接受介质，最终都是形成可被人眼直接观察的可见光影像。

第三阶段：借助医用显示器或医用观片灯，将密度分布转换成可见光的空间分布，投影于人的视网膜。此阶段信息观察的质与量取决于医用显示器或医用观片灯的亮度、色光、观察环境以及视力等。

第四阶段：视网膜接受透过影像的光线刺激，并将其转化为神经信号传送至大脑皮质视觉中枢，形成视觉影像。此阶段信息观察的质与量受观察者视觉、心理因素影响。

第五阶段：通过识别、判断做出评价或诊断。此阶段信息传递取决于观察者的学历、知识、经验、记忆和鉴别能力等。

X射线摄影的目的就是掌握和控制X射线影像形成条件，准确大量地从被照体中得到有用信息，并真实地转换为可见影像。或者说，在允许的辐射剂量内，最有效地获得影像信息，其中有两个关键，一是当X射线通过被照体时，究竟以多大程度把客观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可见影像。前者取决于X射线性能、X射线特性以及被照体状况、摄影条件的选择；后者取决于接受介质的转换功能以及影像重建、影像后处理和影像显示技术。

三、X射线照片影像的形成

X射线影像是以影像接收器（荧光屏、影像增强器、增感屏-胶片、平板探测器）为信息接受介质，形成反映被照体信息的影像。当X射线透过被照体时，由于被照体的吸收、散射而减弱，透过的X射线仍按原方向行进（散射线不形成影像），并作用于影像接受介质，经一系列影像处理形成了密度不等的X射线照片影像（图1-2-2）。

X射线影像的形成：利用X射线的穿透作用、荧光作用、电离作用、感光作用等特性，以及被照体对X射线的衰减特性，X射线影像可以看作是X射线对通过被照体内部所产生的吸收现象的记录。

X射线影像是X射线诊断的依据，通过影像观察，对构成影像的点、线赋予一定的内容，并理解其中的含义，据此做出诊断。对此重要的是，什么样的点和线可以在X射线上显示出来，并能为人眼所识别。影像细节的微小变化与疾病早期诊断征象有关。因此，X射线影像质量实质上就是微小细节的信息传递问题，即影像的清晰度。

影像细节的表现主要取决于构成影像的五大要素：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。