§6.1 X线成像
X线成像用于临床疾病诊断已有百余年历史，已从模拟成像技术发展到数字成像技术，至今依然是医学影像学的重要组成部分，在医学影像诊断中发挥着重要作用。
基本原理
X线使人体正常组织结构和病理组织结构成像，是因为具有穿透能力的X线穿过具有密度和厚度差异的物质后，剩余X线可使荧光屏显示荧光图像（传统透视），或在X线感光载体（胶片、影像板、平板探测器）上形成模拟信息或数字信息，经显影、定影或经计算机处理后，即可形成人体组织的灰阶图像或数字图像，此即为摄像。
基本条件
X线成像需具备以下基本条件。
（一）具有一定穿透力的X线
X线在高压电的作用下由X线管产生，X线具有穿透效应、荧光效应和感光效应，能穿透人体的组织结构使胶片感光（图6-3、图6-4）。
图6-3 X线的产生（X线管）
图6-4 X线的基本性质
（二）人体组织存在密度和厚度差异
由于存在这种差异，X线在穿透过程中被吸收的量也存在差异，致使剩余下来的X线量也有差别。
1.组织密度差异：当强度均匀的X线穿透厚度相等、密度不同的组织结构时，X线被吸收的程度也不同。X线穿透低密度组织时，吸收少，剩余X线多，最终在X线片上呈黑影；高密度组织则形成白影。（图6-5、表6-1）
图6-5 不同密度组织（厚度相同）与X线成像的关系
表6-1 人体组织密度与X线成像的关系
2.组织厚度差异：人体组织结构和器官形态不同，厚度也不一样。厚的部分吸收X线多，透过的X线少，薄的部分则相反，从而在X线片上显示出不同的黑白灰度。也就是说，X线成像与组织结构的厚度也有关（图6-6、图6-7）。
图6-6 不同厚度骨组织对X线成像的影像
图6-7 组织厚度与X线成像的关系
3.组织病理改变：病变可使人体组织密度发生改变。例如，气胸、肺结核空洞病变表现为密度降低，肺结核钙化灶和肺癌等则表现为影像密度增高。（图6-8）
图6-8 病理X线图片
（三）X线成像载体
1.普通X线成像载体：普通X线摄片的感光载体是胶片，普通X线透视的感光载体是荧光屏（图6-9）。
图6-9 X线感光胶片
2.数字X线成像载体：计算机X线成像（CR）的载体是影像板（IP）（图6-10），直接数字X线成像（DR）的载体是平板探测器（FPD）（图6-11）。
图6-10 影像板（IP）
图6-11 平板探测器（FPD）
（四）计算机系统
计算机系统是数字X线成像必备的条件，包括模数转换器（图6-12）、计算机存储和处理、图像显示等设备。
图6-12 模数转换示意图
X线成像设备
X线成像设备包括普通X线成像设备和数字化X线成像设备系统两大类。
（一）普通X线成像设备
普通X线成像设备又可称为传统X线设备，是以胶片或荧光屏为载体的成像设备，包括通用型X线机和多种不同用途的X线机如床旁机、造影机、牙科机，以及荧光屏透视设备等（图6-13）。目前我国传统X线成像设备已基本上被数字X线成像设备所取代。
图6-13 传统X线成像
（二）数字化X线成像设备系统
数字X线成像设备是由X线源、感光载体、模/数（A/D）与数/模（D/A）转换器、计算机处理系统和图像显示设备构成的设备系统。按照感光载体的不同，数字化X线成像设备系统可分为计算机X线成像设备系统（CR）和数字X线成像设备系统（DR）两大类（图6-14）。
图6-14 数字X线成像系统（CR与DR）示意图
数字X线成像技术
数字X线成像技术分为计算机X线成像和数字X线成像。
（一）计算机X线成像（CR）
计算机X线成像（computed radiography, CR）属于间接X线成像，其成像方式与传统胶片暗盒的屏/片系统相似，不同的是CR以影像板（imaging plant, IP）代替感光胶片作为记录影像信息的载体。IP经X线曝光后送入激光读取装置，将模拟信息转换为数字信息，再由计算机处理后保存和显示图像。IP板可重复使用1000次以上，影像资料保存在计算机中并可进行传输。由于CR空间和时间分辨力较差，最终将会被直接数字X线成像（DR）所取代。（图6-15～图6-17）
图6-15 计算机X线成像系统（CR）的构成与工作原理
图6-16 CR成像系统示意图
图6-17 模数转换器工作原理示意图
（二）数字X线成像（DR）
数字X线成像是最新发展的直接X线数字成像技术，是用平板探测器（FPD）直接将X线信息转换成电信号，再进行数字化处理，整个转换过程在平板探测器内完成。平板探测器具有X线信息损失小、噪声小、图像质量好、成像快的特点，而且扩大了X线检查的范围，是目前最先进的X线成像技术。（图6-18）
图6-18 数字X线成像系统（DR）构成与工作原理
（三）数字X线成像的优越性
数字化X线成像和传统模拟X线成像相比较，具有以下特点。
1.密度分辨力高：普通X线摄片的模拟图像，其密度分辨力只能达到26灰阶；而数字图像的密度分辨力可达到210灰阶，可以获得图像更清晰、层次更丰富的X线图片（图6-19、表6-2）。
图6-19 模拟图像与数字图像的比较
表6-2 普通X线成像与数字X线成像比较
2.可进行图像后处理：可以根据诊断需要，有针对性地对图像进行处理，如调整亮度、对比度等，以达到改善图像质量、增加诊断信息、提高诊断准确性的目的。
3.图像信息可以高保真地存储、调阅或拷贝，并可随时进行调图、传输、复制；通过PACS系统（影像归档和通信系统）传输图像，可进行资源共享和远程会诊。此外，也可通过激光扫描打印机打印成胶片提供给病人保存。
4.X线剂量减少：较普通X线成像减少1/3～1/5的X线剂量。
X线检查技术
（一）X线普通检查
1.X线摄影：简称拍片，广泛用于人体各部位检查。目前，传统的胶片摄影已被数字X线成像取代。数字X线成像可在电视屏幕上直接观看，也可通过激光扫描打印成胶片供阅读。（图6-20）
图6-20 X线摄影
2.X线透视：目前主要采用数字X线成像技术，通过DR设备或影像增强器进行透视检查，可在电视屏幕上观看。透视适用于人体天然对比较好的部位，其图像密度显示与摄片相反，密度越高显示的灰度越白。透视主要用于胸透、腹透（肠梗阻）、胃肠道钡剂造影检查、介入治疗、骨折复位等。（图6-21）
图6-21 数字X线透视原理（DR）
（二）X线特殊检查
1.软X线摄影：是应用钼靶或铑靶X线管的摄影技术，专门用于乳腺X线检查（图6-22）。
图6-22 软X线乳腺检查
2.X线减影技术：应用数字X线成像技术（CR或DR）的减影功能，可获取单纯软组织或骨组织图像，提高了对疾病的诊断能力。例如，减影后的胸部单纯软组织图像可提高非钙化性肺小结节的检出率。（图6-23）
图6-23 X线能量减影（骨肉分离）
3.体层容积成像：应用DR检查技术，能够获取任意深度、厚度的多层面图像，从而提供更为丰富的诊断信息。例如，在脊柱检查时，通过连续观察各个层面椎体和椎弓结构的表现，就有可能发现常规X线平片上难以显示的骨质破坏。
（三）数字减影血管造影（DSA）检查
1.DSA设备：广义上说，DSA设备属数字化成像设备，是专用于心血管造影和介入治疗的数字化X线设备。目前，DSA设备采用平板探测器（FPD）进行图像采集。DSA设备的机架呈“C”形，故称为C臂数字减影血管造影机。C臂机分固定式和移动式，以适应介入治疗等不同需要。（图6-24、图6-25）
图6-24 C臂数字减影血管造影机
图6-25 DSA设备系统
2.DSA成像原理：DSA的成像过程是将不含对比剂的图像（蒙片）和含对比剂的血管造影图像（造影片），分别经影像增强器增强和摄像机扫描而矩阵化，再经模/数转换（A/D）成数字化信息，两者相减而获得数字化减影图像，其结果是消除了造影血管以外的结构，突出了被造影器官的血管影像，最后经数/模转换（D/A）成模拟图像（减影片）。目前DSA仍然是诊断心血管疾病的金标准，也是介入诊疗不可缺少的成像手段。（图6-26、图6-27）
图6-26 数字减影原理示意图
图6-27 脑血管畸形普通血管造影与DSA比较
（四）X线造影检查
X线造影检查是将对比剂引入器官内或周围，人为造成密度差，形成造影图像。造影检查明显扩大了X线检查范围。
1.X线造影对比剂类型及应用：常用的对比剂包括钡剂、碘剂和气体（表6-3）。
表6-3 常用的X线造影对比剂
（1）医用硫酸钡：仅用于食管和胃肠道造影检查。
（2）水溶性溶剂碘：主要用于血管造影、血管内介入治疗、尿路造影、子宫输卵管造影及T型管造影等。
2.X线对比剂引入途径：包括直接引入和间接引入两种途径（图6-28）。
图6-28 X线造影对比剂引入途径
（1）直接引入法：包括口服（如上消化道钡餐检查）、灌注（如碘油支气管造影、逆行尿路造影、钡灌肠检查等）和穿刺注入（如心血管造影、经皮经肝胆管造影、冠状动脉造影等）等方法（图6-29）。
图6-29 直接引入法X线造影
（2）间接引入法：经静脉注入对比剂进行排泄性尿路造影、经口服造影剂进行胆囊造影等属于间接引入法（图6-30）。
图6-30 间接引入法X线造影
X线检查安全性
X线照射具有电离效应，超剂量照射可引发放射性损伤，故应注意选择适应证，避免不必要的照射；孕妇、小儿禁忌X线检查。X线防护应遵循屏蔽防护、距离防护和时间防护三原则。（表6-4）
表6-4 X线防护照射剂量限值
（一）屏蔽防护
X线检查区域与外界人员之间应设有加铅的隔离墙、铅玻璃隔离窗、隔离屏障等，检查区域内的工作人员需佩戴加铅的防护装具（图6-31、图6-32）。
图6-31 X线屏蔽防护
图6-32 X线防护装具
（二）距离防护
人体距离放射源越近，放射影响越大；反之影响减小。
（三）时间防护
人体接触放射源的时间越短，放射影响越小。
X线图像特点
（一）X线图像是数字图像
图像可以存储、传输和打印，图像的亮度和对比度可以调节。
（二）X线图像是黑白灰阶图像
不同密度的组织器官和病变组织会形成不同灰度的图像，从而对病变的位置、密度、大小进行判断，最终达到诊断的目的（表6-5）。
表6-5 不同组织密度的影像表现
（三）X线图像是组织重叠图像
由于图像组织重叠，会不同程度地遮挡病变影像，影响观察效果。图6-33显示脊柱与心影相重叠，影响观察。
图6-33 X线图像是组织重叠图像
临床应用
虽然现代影像技术如CT和MRI等对疾病诊断显示出很大的优越性，但并不能取代X线检查。例如骨科疾病检查、胸部疾病检查以及消化道造影等仍多应用X线检查。脑与脊髓、肝、胆、胰等的检查则主要靠CT、MRI、US等检查，而X线检查作用小。由于X线具有成像清晰、经济、简便等优点，因此，X线诊断仍是影像诊断中使用最多的方法，但目前普通X线成像技术已渐被数字X线成像所取代。
X线阅片技巧与图像示例
（一）X线阅片原则
X线阅片原则是明辨正常、分析异常和综合分析。
1.明辨正常：熟悉掌握各部位组织结构的正常X线图像，这是辨认病理图像的基础。以下为正常X线平片、造影片和DSA片图片示例。
（1）X线（平片）正常图像：主要包括胸部、头颅、脊柱和四肢X线片（图6-34）。
图6-34 骨骼正常X线平片
（2）X线造影正常图像：包括直接与间接X线造影正常图片（图6-35）。
图6-35 正常X线造影片
2.分析异常：着重分析病变的部位、边缘及形态、数目及大小、密度和结构、周围情况、功能变化及发展变化。
以下为X线病理图片示例。
（1）X线病理平片：包括胸部、腹部、骨关节等的病理X线片（图6-36）。
图6-36 病理X线平片
（2）X线造影及DSA病理图片：见图6-37。
图6-37 X线造影及DSA病理图片
3.结合临床综合分析：应结合病人性别、年龄、患病时间、临床表现及其他实验室检查结果，对X线图像进行全面综合分析。必要时，需通过多种影像学检查方可做出正确处理诊断（图6-38、图6-39）。
图6-38 结合年龄分析X线片
图6-39 转移性骨肿瘤综合影像分析
（二）阅片注意事项
1.全面系统观察：如观察骨骼，应按骨髓腔、骨皮质、骨膜、软组织顺序观察（图6-40）。
图6-40 骨骼（全面系统观察）
2.对比观察：如观察胸部应从左到右、从上到下、两侧对比依序观察（图6-41、图6-42）。
图6-41 右侧气胸（左右对比观察）
图6-42 周围性肺癌（时间对比观察，两图相隔11个月）