在x线被发现后不久，德国医生J．Robinson和R．Wemdorff在1905年首次应用氧气注入膝关节造影；在1910年C．Banchem和H．Gunther采用硫酸钡做胃肠造影，由此产生了一类在现代医学影像学中广泛使用的药物——造影剂(又称对比剂，contrast media)。造影剂主要是在血管、体腔的显影中运用，它通过直接引入或者间接引入机体，使造影区的器官或者组织与其周围结构或组织产生反差，提高软组织对比度而达到显影效果。
根据对x线吸收程度的不同，可以将造影剂分为阴性造影剂和阳性造影剂两大类。
阴性造影剂可以使造影区密度降低，是一种低密度、低原子序数、吸收X线较少的物质，一般用于气腹造影、关节造影，现在胃肠道造影中仍广泛使用。阴性造影剂多为气体，如空气、二氧化碳等。二氧化碳溶解度大，吸收快，检查须快速完成，近年来常应用于超声造影和数字减影血管造影技术(Digital Subtraction Angiography)。
相反地，阳性造影剂可以使造影区密度升高，是一种高密度、高原子序数、吸收x射线较多的物质，用于普通食管、胃肠造影和双对比造影。阳性造影剂包括广泛用于胃肠道X线造影的硫酸钡以及碘造影剂。
阳性造影剂的造影原理，是由于造影剂本身对X线的吸收作用造成的。而碘原子的分子量，原子半径均较大，对X线的吸收作用强，在机体内比较稳定。因此在x线造影剂中的水溶性碘造影剂在影像医学中最为常用。
（1）碘造影剂的理想性质
在机体内，造影剂往往会产生各种各样的过敏反应及毒副作用。因此理想的造影剂应具有高密度(对x线有较高的吸收)、低毒性、低黏稠度、在体内外高度稳定、无生物活性、能迅速从体内排泄等特点，从而降低过敏反应以及毒副作用发生的概率。而碘造影剂也应具备上述特性。
（2）水溶性碘造影剂的结构
为了尽可能满足造影剂的上述理想条件，从而提高造影剂造影性能及降低毒副作用。根据对造影剂多年的临床实验得出以下结论：①碘若直接与直链结构相连接，则化合物的结构不稳定或毒性太大；而碘与苯环连接相对比较稳定；为了进一步地提高化合物吸收X线的能力，保证水溶性碘造影剂具有高密度，大多数的碘造影剂以1，3，5-三碘苯环作为基本母核；②为了减少造影剂的亲脂性基团与机体蛋白、生物膜发生相互作用，往往在苯环上引入亲水性的取代基团将碘苯结构包裹。因此，水溶性碘造影剂的基本结构为带有亲水性基团的三碘苯。
（3）水溶性碘造影剂的分类
根据其是否可解离，水溶性碘造影剂可以分为二大类：离子型造影剂和非离子型造影剂，二者又可分为单体造影剂和二聚体造影剂。就结构特点而言，离子型造影剂往往在苯环上连接一个羧基或羧酸盐的结构。代表药物为：泛影钠(Sodium diatrizoate，1-1)，甲基泛影酸(Metrizoic acid，1-2)，碘卡明酸(Iocarmic acid，1-3)等。
非离子型造影剂最初是由瑞典放射学家Torsten Almerl于1969年提出的。他把离子型造影剂可能发生的副作用归因于造影剂的高渗性及所带的离子电荷，于是提出了非离子低渗造影剂理论：①一个没有包含任何可以成盐的结构的非离子造影剂，可能可以同时降低造影剂的渗透压和黏度，非离子造影剂具有比离子型聚合体造影剂更低的渗透压；②非离子聚合体造影剂的黏度是最低的。离子型单体造影剂含有三个碘原子，溶于水中会产生阴阳两个粒子，而碘原子数和粒子数的比值可以反映造影剂的渗透压大小，一般而言，该比值越高，表明渗透压越小。所以通过改变造影剂结构，将离子造影剂的羧酸或者羧酸盐片断用多羟基的脂肪链取代基代替，既能保持或增加造影剂的水溶性，还能保证造影剂不产生电离，减少了溶液中的粒子数，从而达到降低渗透压的目的，另外还能减少对机体电解质平衡的影响，从而减少药物的不良反应。从降低造影剂渗透压的角度，还发展了非离子二聚体造影剂，通过脂肪链将二个三碘苯相连接，增加分子中的碘原子数，能进一步降低造影剂的渗透压。博莱科、奈科明及先灵等制药公司相继合成了碘帕醇(10pamidol，1．4)，碘佛醇(Ioversol，1-5)等非离子型单体造影剂以及碘克沙醇(Iodixanol，1-6)等非离子型二聚体造影剂。
