Por que imagens por raio X têm baixa capacidade de distinguir materiais biológicos semelhantes?

Porque tecidos biológicos têm coeficientes de atenuação muito próximos, gerando baixo contraste nas imagens.

A atenuação do feixe segue a lei de Beer‑Lambert, \(I=I_0 e^{-\mu x}\), onde \(\mu\) depende da densidade e do número atômico dos elementos. Tecidos orgânicos são compostos por elementos leves, como H, C e O, portanto seus valores de \(\mu\) são semelhantes, a diferença de intensidade transmitida é pequena, e vestígios finos ou filmes biológicos quase não aparecem nas radiografias.

Exemplo:
Usando \(I=I_0 e^{-\mu x}\): suponha um filme de sangue com espessura \(x=0{,}1\) cm e \(\mu_{\text{sangue}}=0{,}2\ \text{cm}^{-1}\), então \(I/I_0=e^{-0{,}2\times0{,}1}=e^{-0{,}02}\approx0{,}98\), ou seja 98% do feixe atravessa, mudança pequena.
Compare com um objeto metálico, \(x=0{,}5\) cm e \(\mu_{\text{metal}}=10\ \text{cm}^{-1}\), então \(I/I_0=e^{-10\times0{,}5}=e^{-5}\approx0{,}0067\), quase toda a intensidade é bloqueada, gerando alto contraste.