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自1895年德国物理学家伦琴发现X射线，100多年来，X线为人类健康作出了巨大贡献。目前医学影像学检查中，X线摄影仍占70%的比例，因此是临床医学不可缺少的常规影像诊断手段。普通X线摄影采用屏/片组合方式，在胶片上记录显示所成的模拟图像，这种影像一旦产生，图像质量不能改善，且不便计算机处理，也不便图像储存与传输，因此已难以适应现代医学发展需要。医学影像的数字化、信息化在当前已成为现代医院的必然发展趋势。随着微电子和计算机技术的发展，计算机X线摄影（computed radiography，CR）得以问世。CR的出现，是传统X线成像技术向数字化成像技术方向发展迈出的重要一步。它是传统放射技术与现代计算机技术相结合的一种数字化影像新技术，并将普通X线摄影的模拟图像转化为可被计算机量化处理的数字化图像，使传统X线拍片技术及图像质量发生了质的飞跃［1］。
1 CR系统成像的基本原理及过程
CR系统由成像板（imaging plate，IP）、影像阅读器、图像处理工作站、激光照相机等器件组成。CR系统本身无X线发生装置，它通过使用可记录并由激光读出X线成像信息的IP作为载体，经X线曝光及信息读出处理，形成数字式平片影像，所以引进CR系统并不淘汰现有普通X线设备，而使传统X线成像技术升级为数字化成像。
1.1 影像信息的采集 CR系统的影像是通过IP代替传统胶片来完成影像信息采集的。IP表面涂有一层特殊荧光物质（掺有铕离子的氟卤化钡晶体），CR系统中入射到IP的X线量子被IP成像层内的荧光颗粒吸收，释放出电子，其中一部分电子散布在成像层内呈半稳定状态，形成潜影，即为影像信息的采集。
1.2 影像信息的读取 即CR激光扫描仪对已携带X线信息的IP进行特定扫描的过程。当用激光照射形成的潜影时，半稳定状态的电子转变成光量子，发生光激发发光（photo stimutated luminescence，PSL）现象，光量子随即由光电倍增管检测到，并被转化为电信号，然后进一步放大并经模/数转换器转换成数字信号，即完成了信息的读取。
1.3 影像信息的处理 CR影像信息被转换成数字信号后，成为数字图像，可根据不同诊断要求对图像进行处理，具有很强的图像处理功能，并可在较大范围内自由改变影像特征，如对比度增强，图像平滑、锐化，局部放大测量及剪影等，大大提高影像质量，显示出未经处理影像中所观察不到的特殊信息。
1.4 影像信息的显示与存储 数字化图像可于荧光屏上显示出人眼可见的灰阶图像。荧光屏上的图像可供观察分析，还可用多帧光学照相机摄于胶片上，以方便患者携带就诊。数字化图像信息还可用磁带、磁盘或光盘作长期保存。
2 CR系统成像的优点
CR系统实现了常规X线摄影信息的数字化，使用了数字成像技术，提高了放射科的诊断水平。CR优点体现在以下几方面：（1）CR影像的动态范围大，即CR系统的曝光宽容度较常规系统大，其密度分辨率远高于常规屏/片系统，避免了辐射不足或过度时造成的影像不清晰，即使曝光技术错误也可避免重复检查，潜在地降低射线辐射［2］,避免产生废片，减少了患者及放射技师的辐射剂量。（2）CR系统大大降低了X线剂量，大大缩短了曝光时间，减少了动态模糊，提高了照片质量。有证实，CR系统成像X线剂量在胸部投照时为常规X线摄影的1/10～1/7，在腹部、盆腔检查时为1/8～1/2，在四肢检查时为1/2［3］。资料显示，如果CR系统将X线剂量平均降至传统X线检查的20%，这样具有遗传学意义的X线剂量仅为天然辐射剂量的2%～3%，诱发某些疾病的剂量将降到天然辐射剂量的10%［3］。因此，CR为减少医患双方受线剂量做出了不可磨灭的贡献。（3）CR系统在一次曝光条件下所获得的数据，通过采用不同后处理参数可得到不同的密度值，得到不同的信息量，这是CR设备的优势，传统模拟成像无可比拟［4］。CR系统摄片不受部位厚薄限制，曝光剂量稍高或稍低，均可由强大的后处理功能（谐调处理，密度频率处理，影像边缘处理，窗宽/窗位水平调整等）在一定范围内改变图像特征，增加显示信息的层次，得到影像清晰的X线平片，满足诊断之需。还可将病灶局部放大，测量病灶大小、面积，以及作影像对比度转换和黑白翻转等，在诊断中进行细节观察，前后对比，定量分析［5，6］,提高了显示病灶的能力和诊断的准确率。（4）CR系统中IP可多次使用，数字化图像可存储于光盘中，并且采用全数字方式诊断环境，降低诊断成本，并可迅速、可靠归档，节约图像存档成本。CR系统为PACS系统的应用创造了条件，为远程医学的发展奠定了基础，还可通过多媒体技术应用于医学计算机辅助教学（CAI）。
3 CR系统的临床应用价值
CR系统的临床应用范围与普通X线摄影一样，但图像质量和检测量子效应等都大大优于屏/片系统，因此在临床影像诊断中应用范围十分广泛。
3.1 头颈部 此部位结构复杂并相互重叠，且摄影位置繁多，并有对射线较敏感的中枢神经系统、腺体和晶体，因此降低曝光量非常重要，CR对其摄影有明显优势。普通X线摄影一次性成像若曝光条件过低，显示软组织像却看不到骨结构，若曝光条件适中骨结构显示清晰却又不能分辨软组织。而CR系统的后处理功能使头颈部通过一次曝光摄影经过窗宽窗位的调节同时得到多种不同诊断要求的照片，这在一定程度上减少了患者的辐射，避免了球管的老化。
如正常鼻骨上部厚而窄，下部薄而宽，常规X线摄影中薄骨质处往往因骨质密度太低，显示欠清。而上部较厚骨质部分外伤时常规X线检查仅能显示鼻骨线性骨折、塌陷、移位，但此类外伤常伴复合性损伤和软组织肿胀，摄影条件稍有偏差，病变即显示不清。而CR一次成像后能清晰显示骨折片变形、移位及周围组织情况，能发现常规X线片较难发现的下部薄骨质处的骨折，尤其能够判断软组织肿胀的程度，这样就更能全面、有效地评价鼻外伤。
眼外伤的异物定位对及时治疗起着至关重要的作用，而常规X线片对异物的显示取决于异物的性质、大小及摄影条件，其间如果达不到最佳匹配，则对异物显示较困难，极易造成漏诊。而CR可通过影像的后处理，一次曝光后任意调试，使异物以最佳的视觉效果显示。
3.2 胸部 CR影像对肺纹理的数量及细微肺纹理、心影后肺纹理的显示均优于传统X线片。White等［7］报告CR胸片较普通X线片更容易发现5～20 mm直径的结节性病灶。CR可提高肺部细小钙化灶的检出率，可分辨1 mm大小的钙化点。对膈下部分的肋骨、肋骨上骨折线、胸椎、气管及主动脉壁钙化等都可得到很好显示。运用协调处理与空间分辨处理功能改善软组织结构，可发现不明显胸壁血肿，指导寻找不明显肋骨骨折。并且CR系统对青少年减少X线辐射量，避免诱发白血病，减少敏感器官组织的射线损害具有非常重要的意义。
3.3 乳腺 近年来CR已逐渐成为常用的乳腺钼靶检查的新方法［8～13］。CR具有高密度分辨率，能清晰显示乳腺皮肤、皮下组织、乳腺内部管道结构，以及肿块的近年来部位、大小、边缘及其内部细微钙化［14］等结构，结构紊乱的致密影，癌周围透明水肿带亦可见到。CR的后处理功能使微小病变清晰显示［12,13］；调整影像亮度，使原本较暗的乳腺外周组织、皮肤及淡薄实质组织亮度增加，以显示乳腺外周小病变；调整对比度使原本较模糊的乳腺实质对比增加，使乳腺实质中的异常影像得以显示，所以CR可帮助医师更清楚地观察图像的细微结构从而迅速确诊。
由于乳腺摄影局部受线量很大，特别其成为定期普查手段后很多健康女性就面临放射线损害健康的可能，而CR系统极高的检测敏感性与各种优越的后处理技术的合理运用，可使患者受线剂量减少50%或更多，并获得极高质量的X线片。
3.4 胃肠道 在胃肠道气钡双对比检查中，由于使用阴性与阳性两类对比剂，影像密度范围差别大，常规摄影的胶片动度范围不能兼顾如此大的密度跨度，影像中高密度部分的结构不能清晰可辨。CR系统在气钡双对比检查中对高密度区实施动态范围压缩，从而既提高高密度区（如充钡较多的部分）的分辨率，也可使低密度区（如充气丰富的部分）的结构清晰显示，影像层次丰富，利于诊断。因此CR可在降低曝光条件的情况下获得具有良好诊断质量的照片，使胃肠壁边缘及其中的小病变和黏膜皱襞及胃小区、结肠无名沟等微细结构的轮廓显示更清晰，产生较强对比效果，使废片或乙级片大大减少［15］。
3.5 骨骼肌肉 CR系统用于骨骼肌肉系统摄片时经过空间频率处理，曝光剂量仅为屏片系统的50%，而影像数据无任何丢失，同时一次曝光，可得到传统与低对比边缘增强处理的两幅照片。这些特点使脊柱长骨和关节病灶边缘更加清晰，因此临床应用价值很大，且对骨皮质、骨小梁、关节间隙、肌腱、韧带、关节囊、皮下脂肪及皮肤等结构的显示明显优于传统屏片系统，并且CR影像可通过对窗宽和窗位的调整在一张胶片上能较好地显示骨组织与软组织的影像。对一些较薄的部位如手、足等部位可进行低对比度处理和强空间频率处理结合使用，特别是足趾骨和跗骨厚薄、密度差异很大，调整图像时可尽力使用低对比度和低黑化度处理。对于骨结核、骨髓炎、骨囊肿、内外生骨软骨瘤等骨质内的病变除进行高对比和弱空间频率处理外，可适当使用边缘增强技术及黑白翻转技术，达到减低软组织影像，突出骨组织影像的目的，使病灶边缘及病灶内骨组织如死骨等的影像更加清晰。CR系统还可对病变的范围如大小、直径等进行测量，对于一些微小或病变不明显的病灶，可在病变处加以标识，进行放大处理以利于临床诊断。CR还可进行角度测量，如对长骨力线，长骨骨折后成角，肘、膝关节内（外）翻，股骨颈颈干角，腕关节前倾角的测量及双下肢等长测量等。
4 存在的不足
CR系统对X线机没有特殊的要求，目前科室内的各种普通X线机均可与它配套使用，因此在临床中的应用日益广泛，但CR系统仍存在不足之处。（1）CR虽然具有较大的宽容度，但后处理功能并不能完全代替摄影条件的选择，当摄影条件不适当时，颗粒较明显。并且CR系统存在许多噪声源，如成像板结构噪声、转换和检测X线束光子中引入的波动、激光功纺漂移、激光束激发成像板发出的几率波动及电子链中噪声等，因此摄影条件选择不恰当，也很难获得满意的CR片。（2）IP板在摄影过程中颗粒度比增感屏的颗粒度大，同样条件下照片的量子斑点出现几率大，并且IP板受X线照射时，其内的磷粒子使X线发生散射，引起潜影模糊。潜影读出过程中，激光在穿过IP深部时产生散射，使图像模糊，降低了图像的分辨率。（3）CR系统的伪影，如成像板伪影、系统硬件造成的伪影、后处理造成的伪影、记忆伪影及滤线栅伪影，对诊断有一些影响。（4）CR系统时间分辨率较差，不能满足动态器官和结构的显示。
尽管如此，由于CR系统扩大了传统X片的涵盖范围，改善了X线图像质量，提高了工作效率，降低了成本，减少了浪费，减少了辐射，方便图像存储与远程传输，为临床诊断提供了满意的影像资料，相比之下，CR系统比传统的增感屏/胶片系统有着更为广阔的前景。
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15 许菲凡，乔文龙.数字成像边缘增强在胃肠道双对比造影中的应用.中国医学计算机成像杂志,1995,1（3）:200-201.
作者单位： 1 271000 山东泰安，泰山医学院（研究生）
2 200031 上海，上海交通大学医学院附属瑞金医院放射科
3 271000 山东泰安，泰山医学院放射学院
（编辑：李建伟）