DE2449149C3

DE2449149C3 - Rontgenographisches Aufzeichnungsmaterial

Info

Publication number: DE2449149C3
Application number: DE2449149A
Authority: DE
Inventors: Albert Louis Van Rumson N.J. Stappen (V.St.A.)
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1973-10-17
Filing date: 1974-10-16
Publication date: 1980-02-28
Also published as: DE2449149A1; US3912933A; DE2449149B2

Description

Die Erfindung betrifft ein röntgenographisches Aufzeichnungsmaterial aus einem Schichtträger, der mit einer Silberhalogenid-Emulsionsschicht versehen ist, deren Silberhalogenidteilchen eine durchschnittliche Korngröße von 0,4 bis 1,2 μίτι haben, das mit einem Röntgenverstärkerschirm in Berührung ist.

Dieses Material soll sich für die Verwendung bei Röntgenuntersuchungen, z. B. in der Mammographie, Tomographie, für Extremitäten, z. B. Hände und Füße, und in technischen Untersuchungen eignen.

Röntgenographische Untersuchungsmethoden werden heute weitgehend für die Diagnose von medizinischen Anomalien und zur Entdeckung von 'Tumoren angewandt. Wenn die Schärfe der Anomalie hoch ist im Vergleich zu dem umgebenden Gewebe, können hochempfindliche medizinische Röntgenfilme in Verbindung mit einem Röntgenverstärkerschirm verwendet werden, um die Anomalie mit der geringsten Strahlenbelastung des Patienten zu entdecken. In den fleischigen Teilen des Körpers, wo die Scharfabbildung der Anomalie geringer ist, ist die Verwendung von Schirmen in Verbindung mit einer Dosissteigerung der Röntgenstrahlung im allgemeinen nicht erfolgreich in der Lokalisierung der Anomalie. Dies ist bedingt durch Nebeneffekte, die durch den Verslärkungsschirm verursacht werden, z. B. »Quantenfleckung« oder »Schinnrauschen«. Diese Effekte werden von Sturm und Mitarbeitern in The Am. Journal of Roent. and Rad. Therapy, Band 62, Nr. 5, Seite 617 — 634, November 1949, und von C I e a τ e und Mitarbeitern in Radiology, Band 88, Nr. 1. Seile 168-174, Juli 1962, behandelt. Diese Effekte sind besonders auffällig, wenn versucht wird. Tumore und Krebsgewebe durch Röntgenuntersuchung der weiblichen Brust /u entdecken. Diese Technik ist als Mammographie bekannt. Um verdächtiges Gewebe richtig zu erkennen, ist es üblich, verhältnismäßig dicke technische Röntgenfilme ohne Schirm zu verwenden und den Röntgenstrahlenausfall zu steigern, um die Belichtung des Films zu bewirken. Diese Technik wird von Leborgne in The Am. |. of Roent. and Rad. Therapy, Band 65, Nr. 1, Seite 1-11, Januar 1951, und von Egj η in Radiology, Band 75, Seite 894—906, Dezember 1960, beschrieben. Belichtungszeiten bis zu 6 Sekunden bei 300 mA und 22 bis 28 kV (Scheitelwert) bei einem Abstand von etwa 76 bis 102 cm sind erforderlich, wie in diesen Veröffentlichungen angegeben. Bei sechs Aufnahmen beträgt die Gesamtdosis mehr als 1000 mAs (Milliampere-Sek.) im Vergleich zu etwa 2 mAs für eine normale Brustdurchleuchtung. Außerdem kann der Patient sich während der langen Belichtungszeit bewegen, so daß die Ergebnisse zunichte gemacht werden und eine neue Aufnahme gemacht werden muß, wodurch eine bereits gefährlich hohe Strahlendosis verdoppelt wird. Selbst unter den besten Bedingungen verursacht eine unfreiwillige Bewegung des Patienten durch Herzschläge usw. während der langen Belichtungszeit Unscharfe des Bildes, so daß wertvolle röntgenographische Information verloren gehen kann. Hinzu kommt, daß der technische dicke Röntgenfilm, der zur Zeit für die Mammographie verwendet wird, nicht in den Maschinen zur gleichen Zeit und bei der gleichen Temperatur, wie sie normalerweise für medizinische Röntgenfilme (d.h. Schnellverarbeitung mit 90 Sekunden Verarbeitungszeit) angewandt werden, verarbeitet werden. Eine Änderung der Bedingungen in der Maschine ist umständlich und kann nicht von Fall zu Fall reproduzierbar vorgenommen werden. Daher werden sie zuweilen in Tanks oder Schalen verarbeitet. Das moderne Krankenhaus ist nicht immer mit einer photographisehen Dunkelkammer voll ausgerüstet, so daß viel zusätzliche wertvolle Zeit verloren gehen kann. Gewisse technische Röntgenfilme sind heute für die Schnellverarbeilung in der Maschine ausgebildet, jedoch haben sie noch die vorstehend genannten Nachteile der langen Belichtungszeiten und der hohen Strahlenbelastung.

Ein weiteres Verfahren, das heute in der röntgenographischen Untersuchungsarbeit angewandt wird, ist als »Tomographie« oder »Schichtaufnahmeverfahren« bekannt. Diese Technik wird von S e I m a η in The Fundamentals of X-ray and Radium Physics, Charles C. Thomas, 1967, Seite 344 — 351, ausführlich beschrieben. Gewisse Bereiche des menschlichen Körpers sind schwierig ohne verwirrende Schatten von darüber und darunter gelegenen Schichten röntgenographisch darzustellen. Beim Schichtaufnahmeverfahren werden eine bewegte Röntgenstrahlenquelle und ein photographischer Film, der sich in entgegengesetzter Richtung bewegt, verwendet. Mehrere Filme werden in dieser Weise belichtet, und an einem Punkt erscheint das gewünschte Objektdetail am schärfsten. Für diese rönigenographische Analyse werden gewöhnlich hochempfindliche photographische Filme verwendet, bei denen beide Seiten des Schichtträgers mit Emulsionsschichten versehen sind. Das erhaltene Silberbild ist daher um die Dicke des Schichtträgers voneinander getrennt. Wenn die /ur Aufnahme des Bildes verwendete einfallende Röntgenstrahlung senkrecht zum Film verläuft, liegen beide Bildbereichc unmittelbar übciein

bo ander, und das Bild ist scharf. Beim Schichtaufnahmeverfahren verläuft jedoch das einfallende Licht zuweilen nicht senkrecht zur Filmoberfläche, so daß das Bild auf einer Seite des Schichtträgjrs gegenüber dem Bild auf der anderen Seite leicht verschoben ist, so daß ein

b5 unscharfes Bild erhalten wird.

Eine wci'ere Anwendung finden Röntgenfilme auf dem technischen Gebiet. Hier werden Metallte'le, z. B. Flugzeugtragflächen, Stahlträger für Brücken usw. auf

innere Risse und Spannungspunkte untersucht, indem der gewünschte Bereich auf dickem, beiderseits beschichtetem technischem Standardröntgenfilm aufgenommen wird. Da Metall einen höheren Widerstand gegen die Durchdringung mit Röntgenstrahlen hat, ist eine höhere Energie oder ein höherer Röntgenstrahlenausfall erforderlich. Technische Standardröntgenfilme werden normalerweise ohne Schirme verwendet, da die Filme mit einer verhältnismäßig dicken Schicht von empfindlichem Silberhalogenid überzogen sind und die Verwendung von Schirmen schlechte Bildschärfe ergeben würde, die diese spezielle Untersuchung sehr beeinträchtigen würde. Diese Filme sind natürlich der Schnellverarbeitung in Maschinen (Verarbeitungszeit 90 Sekunden) nicht zugänglich, so daß eine schnelle Auswertung der Ergebnisse nicht möglich ist.

Aus der DE-OS 20 51 241 sind Materialien für die Röntgen^hotographie bekannt, die aus einer Kombination aus einem Silberhalogenidaufzeichnungsmaterial und einem Röntgenfluoreszenzverstärkerschirm bestehen. Dieses Aufzeichnungsmaterial enthält keine zusätzliche Lichthofschicht und unterscheidet sich weiterhin durch die fehlende Festlegung eines genauen Verstärkungsgrades. Es handelt sich hierbei im Grunde um den Einsatz von bestimmten hochmolekularen filmbildenden Polycarbonaten als Bindemittel für Phosphore in Fluoreszenzverstärkerfilmen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es hingegen, hochempfindliche röntgenographische Aufzeichnungsmaterialien zu schaffen, die bei extremer Strahlungsempfindlichkeit eine minimale Belastung der zu untersuchenden Personen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die Kombination mehrerer Maßnahmen gelöst.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demgemäß ein röntgenographisches Aufzeichnungsmaterial aus einem Schichtträger, der mit einer Silberhalogenid-Emulsionsschicht versehen ist, deren Silberhalogenidteilchen eine durchschnittliche Korngröße von 0,4 bis 1,2 μιη haben, das mit einem RöntgenverstärUerschirm in Berührung ist, und dadurch gekennzeichnet ist, daß der Schichtträger zusätzlich mit einer Lichthofschutzschicht versehen ist und daß die Aufzeichnungsmaterial/ Röntgenverstärkerschirm-Kombination einen Empfindlichkeitsfaktor (EF) zwischen 2,5 und 4,5 aufweist.

Als F.rgebnis der Erfindung kann die Strahlenbelastung ohne Einbuße an Bildkontrast durch Verwendung einer optimalen Kombination einer feinkörnigen HaIogensilberemulsion und eines Verstärkungsschirms drastisch herabgesetzt werden. Zu den weiteren Vorteilen gehören die Verminderung der Unscharfe durch Bewegung, schnelle Verarbeitbarkeit des Films und Einsparung an Silber.

Der Röntgenverstärkerschirm wird vorzugsweise durch eine evakuierte Vakuumkassette mit flexiblen Seilen, z. B. einem Kunststoffbeutel, in inniger Berührung mit dem röntgenographischcn Aufzeichnungsmaterial gehalten und ist in der Technik bekannt. Die Aufzeichnungsmaterial-Schir.n-Kombination hat Charakteristiken, die speziell so ausgelegt sind, daß das Äußerste an photographischer Empfindlichkeit auf die bei der geringstmöglichen Röntgenstrahlendosis erziel bare diagnostische Information abgestimmt ist. Diese Kombination ergibt ein Produkt, das mit den heutigen Röntgenlabor-Verarbeitungssystemen völlig verträglich ist und dennoch die Gewinnung aller üblichen diagnostischen Informationen bei viel niedrigeren Röntgenstrahlendoscn als bei technischen Röntgenfilmen ermöglicht, wenn sie beispielsweise in der Mammographie verwendet wird.

Das für die Zwecke der Erfindung geeignete röntgenographische Aufzeichnungsmaterial besteht aus einem Schichtträger mit einer darauf aufgebrachten einzelnen Schicht aus einer photographischen Gelatine-Halogensilberemulsion mit einer durchschnittlichen Größe des Silberhalogenidkorns zwischen 0,4 und 1,2 μίτι. Diese Emulsion besteht vorzugsweise hauptsächlich aus Silberbromidkörpern mit geringen Mengen (1 bis 4 Mol-%) Silberjodid. Die Emulsion ist vorzugsweise hauptsächlich für Blaulicht empfindlich, so daß sie besonders vorteilhaft ist, wenn sie mit einem Röntgenverstärkerschirm verwendet wird. Der Kontrast im Schwanzstück der H&D-Kurve der Emulsion beträgt wenigstens 2,5 im Bereich von D = 0,2 bis 2,0. Die Emulsion wird vorzugsweise mit einer Bindemittelmenge hergestellt, die so gewählt ist, daß das nach Auftrag auf einen geeigneten Schichtträger (z. B.

Polyäthylenterephthalat) erhaltene Produkt in Schnellverarbeitungsmaschinen verarbeitbar ist, wie beispielsweise in der USA-Patentschrift 35 45 971 beschrieben. Der Schichtträger enthält vorzugsweise außerdem einen eingearbeiteten blauen Farbstoff, wie beispielsweise in der britischen Patentschrift 11 96 707 beschrieben. Auf die Seite des Schichtträgers, die der die Halogensilberemulsion tragenden Seite gegenüberliegt, wird vorzugsweise eine Gelatineschicht aufgebracht, die einen Liuhthofschutzfarbstoff enthält, der in den Verarbeitungsflüssigkeiten entfernbar ist. Sie kann jedoch auf die gleiche Seite wie die Emulsionsschicht aufgebracht werden. Diese Lichthofschutzschichten werden verwendet, um reflektiertes Licht abzuweisen, und sind allgemein bekannt. Auf die das Silberhalogenid enthaltende Schicht wird eine Deck- und Schutzschicht als geschlossene Schicht aus Gelatine aufgebracht.

Der in Verbindung mit dem vorstehend beschriebenen röntgenographischen Aufzeichnungsmaterial verwendete Röntgenverstärkerschirm wird vorzugsweise wie folgt hergestellt: Ein geeigneter Leuchtstoff (z. B. Calciumwolframat) wird in einem Bindemittel, z. B. chlorsulfoniertem Polyäthylen oder Celluloseacetat, unter Verwendung eines Lösungsmittels, z. B. Äthylalkohol oder n-Butylacetat, dispergiert. Außerdem können andere Hilfsstoffe, z. B. Netzmittel, eingearbeitet werden. Der erhaltene dispergierte Leuchtstoff kann auf eine geeignete reflektierende Schicht (z. B. TiC>2), die auf einen geeigneten flächigen Träger aufgebracht worden ist, aufgetragen werden, wie dem Fachmann bekannt ist.

so Eine Schutz- und Deckschicht beispielsweise aus Celluloseacetat kann ebenfalls darüber gelegt werden, um den fertigen Schirm in geeigneter Weise zu schützen und anschließende Beschädigung während der Handhabung zu verhindern. Die in den Schirmen verwendeten reflektierenden Unterschichten können ferner optische Aufheller, z. B. die in der britischen Patentschrift 9 99 780 beschriebenen Aminocumarine, enthalten. Filterfarbstoffe, die auf dein Fachmann bekannte Weise unerwünschte Strahlung herius^filtern, können ebenfalls

bO in der l.euehtstoffsehicht oder in der darüber geschichteten oberen Schutzschicht verwendet werden. An Stelle des vorstehend genannten Calciumwolframa's können andere bekannte Leuchtstoffe, z. B. Zinksulfid, Zinkoxyd und Calciumsilicat, Zinkphosphat, Alkalihalo-

b5 gcnide, Cadmiumsulfid, Cadmiumselenid, Zinkselenid, 7 iiktellurid, Cadmiumtellurid, Cadmiumwolframat. Magnesiumfluorid, Zinkfluorid, Slroiuiumsulfid, Zinksulfid, Bariumbleisulfat, Cadmiumbariumfluorid, Gadolinium-

oxysulfid, Lanthanoxysulfid und Gemische dieser Leuchtstoffe verwendet werden. Leuchtstoffe, deren Wirkungsgrad durch Zusatz von Dotierungsmitteln, z. B. Europium und Terbium, gesteigert worden ist, sind ebenfalls geeignet. Der hier gebrauchte Ausdruck »Leuchtstoffe« bezeichnet alle geeigneten Materialien, die, wie z. B. die vorstehend genannten Verbindungen, unter der Einwirkung von Röntgenstrahlen ltraineszieren.

Die mit den mit einer einzelnen Emulsionsschicht versehenen röntgenographischen Aufzeichnungsmaterialien verwendeten Röntgenverstärkerschirme sollten einen bestimmten Empfindlichkeitsfaktor aufweisen. Dieser Faktor wird bestimmt, indem das Aufzeichnungsmaterial mit und ohne Schirme durch einen Stufenkeil mit einer Röntgenstrahlenquelle belichtet, das belichtete Aufzeichnungsmaterial entwickelt und die erhaltene Sensitometerkurve gezeichnet wird. Aus diesen Kurven wird die zur Erzielung einer BiJddichte von 1,00 erforderliche Belichtung und der Empfindlichkeitsfaktor des Röntgenverstärkerschirms aus der folgenden Formel bestimmt:

Empfindlichkeitsfaktor (bF) =

20 Das Bild, das durch die hier beschriebene Schirm-Aufzeichnungsmaterial-Kombination erzeugt werden kann, hat eine solche Qualität, daß Kalzifizierungen in der weiblichen Brust bis hinab zu 0,1 mm durch das System aufgelöst werden können. Eine der Methoden zum Nachweis der Fähigkeit eines photographischen Systems zur Auflösung kleiner Objekt*, ist die Messung der Sinus- oder Rechteckwellen-Sprungcharakteristik oder, wie sie jetzt genannt wird, der Modulationsübergangsfunktion bzw. Kontrastübertragungsfunktion (MTF). Die Messung dieser Funktion wird von P e r r i η in J. Soc. Motion Picture and Television Engrs. 69 (1960) 151 und Perrin, loc. cit. 259 (1960) beschrieben. Ihre Anwendung bei Röntgenfilm-Schirm-Kombinationen wird von Coltman in J. Ort Soc. Am. 44 (1954) 468 und von Rossman in J. OrL Soc. Am, 52 (1962) 774 beschrieben. Die Raumfrequenz eines durch das System erzeugten Testbildes wird in Hz/mm gemessen, und die Ergebnisse werden auf einem Oszillokop dargestellt. Die MTF-Werte für die Aufzeichnungsmaterial-Schirm-Kombination gemäß der Erfindung werden in der folgenden Tabelle genannt

MTF-Wert

Frequenz
Hz/mm

E\ — Bestrahlung, die erforderlich ist, um die Bilddichte 1,00 mit Schirm zu erhalten, und

£2 = Bestrahlung, die erforderlich ist, um die Bilddichte 1,00 ohne Schirm zu erhalten.

Im Rahmen der Erfindung und der vorstehenden Definition sollten die Schirm-Aufzeichnungsmaterial-Kombinationen einen Empfindlichkeitsfaktor zwischen 2,5 und 4,5, vorzugsweise zwischen 3,0 und 4,2 haben, wobei E in Milliampere-Sek. (mAs) bei gegebenem Abstand (z. B. 101,6 cm) und gegebener Spannung (z. B. 40 kV Scheitelwert) unter Verwendung beispielsweise eines 1,5-mm-Aluminiumfilters ausgedrückt ist. Wenn der Empfindlichkeitsfaktor zu hoch ist, erscheint die Körnigkeit des hiermit verwendeten erhaltenen Aufzeichnungsmaterials zu hoch, und das feine Detail, das bei jeder röntgenographischen Untersuchung erforderlich ist, wird stark verschlechtert. Wenn der Empfindlichkeitsfaktor zu niedrig ist, ist erhöhte Belichtung erforderlich, die, wie bereits erwähnt, für die Gesundheit des Patienten gefährlich ist.

Eine weitere Methode, die Schirmempfindlichkeit auszudrücken, ist die Angabe der Energie, die, gerechnet als Röntgenstrahlenausfall, notwendig ist, um einen gewissen Schwärzungsgrad des damit verwendeten Aufzeichnungsmaterials zu erzeugen. Beispielsweise wird mit den Schirmen, die mit den Aufzeichnungsmaterialien verwendet werden, bei Einstellung des Röntgengenerator* auf einen Scheitelwert von 40 kV und einem Rölirenstr^m von 2 mA die Aufzeichnungsmaterial-Schirm-IO'mbination in einem Abstand von 101,6 cm angeordnet.. Belichtungen werden unter diesen Bedingungen ui^1ler Veränderung der Zeit vorgenommen. Die Dichte di"^s entwickelten Aufzeichnungsmaterials wird gemessen- UrA eine Dichte von 0,1 bei den Aufzeichnungsmai^eriftl'en mit den vorstehend beschriebenen Schirmen zu erreichen, sind 4 bis 20 mAs bei VerwendWhg eines Einphasengenerators durch ein 1,5-mm-AkiWUiumfilter erforderlich. Die besonders bevorzugten Aufzeichnungsmaterial-Schirm-Kombinationen ergaben eine Dichte von 1,0 mit 6 bis 10 mAs.

100

75

61

50

41

33

26

21

18

15

13

12

10

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9

10
11
12
13
14
15
16
17

Um ein scharf gezeichnetes Bild im Rahmen der Erfindung zu erzeugen, muß die Aufzeichnungsmaterial-Schirm-Kombination einen MTF-Wert von wenigstens 90% dieser Werte bei jeder Frequenz haben. Beispielsweise sollte der MTF-Wert bei einer Frequenz von 2 Hz/mm wenigstens 67,5 betragen (d. h. 90% von 75).

Wie bereits erwähnt, bestehen die für die Zwecke der Erfindung geeigneten Emulsionen vorzugsweise hauptsächlich aus Silberbromid mit kleinen Mengen Silberjodid. Emulsionen, die andere Halogenide (z. B. Chlorid oder Gemische von Bromid, Chlorid und Jodid) enthalten, können jedoch ebenfalls verwendet werden, wenn sie in geeigneter Weise hergestellt und sensibilisiert werden. Auf ihre optimale Empfindlichkeit hinsichtlich Geschwindigkeit, Schleier und Kontrast werden diese Emulsionen gewöhnlich beispielsweise mit Gold und Schwefel, wie in den USA-Patentschriften 15 74 944, 16 23 499, 24 10 699, 23 99 083, 24 48 060 und 25 97 915 sowie mit den in der USA-Patentschrift 24 87 850 beschriebenen Reduktionsmitteln gebracht. Auch andere Sensibilisierungsmittel und empfindlich-

keitssteigernde Zusätze, die dem Fachmann bekannt sind, können vorteilhaft im Rahmen der Erfindung verwendet werden. Nach erfolgter Sensibilisierung können andere Hilfsstoffe (z. B. Netzmittel und Beschichtungshilfsstoffe, Härter, Schleierverhütungsmittel 5 und Stabilisatoren ebenfalls zugesetzt werden. Die Emulsion kann auf beliebige geeignete Schichtträger (ζ. B. Folien aus Polyäthylenterephthalat, die auf die in Beispiel IV der USA-Palentschrift 27 79 684 beschriebene Weise hergestellt und vorbeschichtet worden sind) ίο aufgetragen werden. Der Auftrag kann nach beliebigen bekannten Verfahren (z. B. Auftrag und Abstreifen, Luftbürste, Rakel oder Fallfilmbeschichtung) auf beliebige geeignete Träger, z. B. aus Glas, Celluloseacetat, Ceiiuiosenitrat und anderen !"umbildenden synthetischen Harzen oder Polymerisaten (ζ. Β Polyester, Polyamide und Polystyrol) erfolgen.

Die Aufzeichnungsmaterialien können außerdem Rückschichten, die die Rollneigung ausschalten, enthalten. Diese Rückschichten können ferner andere Zusatz- und Hilfsstoffe, z. B. Antistatika oder Gleitmittel oder Lichthofschutzfarben enthalten. Die Verwendung dieser Zusätze wird bevorzugt. Die Verwendung von Lichthofschutzfarbstoffen in der Rückschicht des bevorzugten röntgenographischen Aufzeichnungsmaterials steigert die Bildqualität durch Verhinderung der Lichtreflexion. Die Lichthofschutzschicht kann auch in der dem Fachmann bekannten Weise unter die Emulsionsschicht gelegt werden.

Die Emulsionen können beliebige bekannte Bindemittel wie Gelatine, Albumin, Agaragar, Gummiarabikum, Dextran, Alginsäure, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Celluloseäther, teilweise hydrolysiertes Celluloseacetat, Alkylacrylpolymerisate und die in der USA-Patentschrift 37 78 278 beschriebene modifizierte und hydrolysierte Gelatine enthalten. Gemische von zwei oder mehreren der vorstehend beschriebenen Bindemittel können ebenfalls verwendet werden.

Es ist lediglich erforderlich, die Empfindlichkeit der verwendeten Emulsion und die zwangsläufig gegebene Korngröße mit dem Empfindlichkeitsbereich des vorstehend beschriebenen Verstärkerschirms abzustimmen, um den gewünschten Effekt zu erzielen. Diese Tatsache konnte aus dem Stand der Technik nicht vorausgesagt werden, da gelehrt wurde, daß durch Verwendung von Verstärkerschirmen mit röntgenographischen Aufzeichnungsmaterialien der »Geräuschpegel« oder »Störpegel« verstärkt wird, so daß feine Details verloren gehen wurden. Im Gegensatz zu dieser Lehre wurde nun gefunden, daß durch sorgfältige gegenseitige Abstimmung von Emulsion und Schirm ein Material mit guter Empfindlichkeit (d. h. geringerer Dosisbelastung des Patienten) erhalten und die notwendige röntgenographische Information wirksam aufgezeichnet wird. Durch sorgfältige Wahl von Bindemittel und Bindemittel/Silberhalogenid-Verhältnis kann außerdem ein Material erhalten werden, das in den heute weitgehend verwendeten automatischen Entwicklungsmaschinen verarbeitet werden kann. Durch Verwendung einer einzelnen Schicht wird ferner verhindert, daß das Aufzeichnungsmaterial von zwei Seiten belichtet wird. Dies ist als »Durchkopieren« bekannt und die Folge einer Belichtung mit zweiseitig beschichtetem Aufzeichnungsmaterial und zwei Röntgenverstärkerschirmen. Das von einem Schirm abgestrahlte Licht darf die Emulsion nur an der Seite, die dem Schirm am nächsten ist, belichten. Tatsächlich kehrt etwas Licht durch den Schichtträger zurück und belichtet die Emulsion auf der Rückseite, wodurch ein unscharfes Bild entsteht. Dies ist äußerst unerwünscht und kann nicht in Kauf genommen werden, insbesondere bei den oben beschriebenen Röntgenuntersuchungen. Das neue System gemäß der Erfindung verhindert das Durch kopieren, indem eine Emulsionsschicht nur auf eine Seite aufgebracht und nur ein Schirm verwendet wird. Da die Empfindlichkeit des Systems hoch genug ist, um mit kurzen Belichtungszeiten zu arbeiten, ist eine unfreiwillige Bewegung des Patienten, die ebenfalls zu einem verwackelten Bild führt, kein Problem. Alle diese Vorteile waren ein dringendes Bedürfnis auf dem Gebiet der Mammographie und der radiologischen Untersuchung von Extremitäten und konnten durch die bekannten Materialien oder Kombination von Materialien nicht in ausreichendem Maße geboten werden.

Beispiel 1

Eine Halogensilberemulsion, die 98 MoI-% Silberbromid und 2 Mol-% Silberjodid enthielt, wurde in bekannter Weise hergestellt. Die mittlere Korngröße des Silberhalogenids wurde durch sorgfältige Regelung der Variablen, d. h. der Geschwindigkeit des Zusatzes des Silbernitrats zur ammoniakalischen Halogenidlösung, der Reifungszeit und der Temperatur, bei etwa 1,0 μΐη gehalten. Während der Herstellung war nur eine geringe Menge inerter Knochengelatine vorhanden (20 g/1,5 MoI Halogensilber). Die Silberhalogenidfällung in dieser geringen Gelatinemenge wurde dann erneut durch kräftiges Rühren in Wasser und Gelatine dispergiert (90 g Gelatine/1,5 Mol Silberhalogenid) und der pH-Wert auf 6,5 ±0,1 eingestellt. Die Emulsion wurde dann durch Digestion bei einer Temperatur von 6O⁰C mit Gold und Schwefelsensibilisatoren auf ihre optimale Empfindlichkeit gebracht. Die üblichen Netzmittel, Beschichtungshilfsstoffe, Schleierverhütungsmittel und Emulsionshärter wurden zugesetzt. Alle diese Stufen, Hilfsstoffe und Herstellungsmethoden sind dem Fachmann auf dem Gebiet der Herstellungsemulsion bekannt. Eine beliebige Reihe von Sensibilisatoren und anderen Hilfsstoffen kann mit ebenso guten Ergebnissen verwendet werden. Die Emulsion wurde auf eine Polyäthylenterephthalatfolie aufgetragen, die einen blauen Farbstoff enthielt, der dem Schichtträger einen blauen Farbton verleiht, wie in der britischen Patentschrift 11 96 707 beschrieben. Die Trägerfolie war vorher beiderseits mit einem Gemisch eines Vinyli-

denchlorid/AIkylacrylat/Itaconsäure-Copolymerisats mit einem Alkylacrylat- und/oder Methacrylsäurepolymerisat beschichtet worden, wie in der USA-Patentschrift 34 33 950 beschrieben, und über diese Schichten war beiderseits eine dünne Verankerungsschicht aus Gelatine (0,5 mg/dm²) gelegt worden. Die darauf geschichtete getrocknete Emulsion hatte ein Schichtgewicht von etwa 95 mg Silberhalogenid/dm² und erhielt eine dünne schützende Deckschicht aus gehärteter Gelatine von etwa 10 mg Gelatine/dm². Auf die gegenüberliegende Seite der Trägerfolie wurde eine NC-Schicht (non-curling) aus Gelatine in einer Menge von etwa 60 mg Gelatine/dm² aufgetragen, die zusätzlich Lic^'hofschutz-Farbstoffe enthielt, die hauptsächlich bei etwa 370 nm und 550 nm absorbieren und in den zum Entwickeln und Fixieren des später in der Silberhalogenidschicht erzeugten photographischen Bildes verwendeten Verarbeitungsflüssigkeiten entfernbar sind.

Ein Röntgenverstärkerschirm wurde wie i'olgt hergestellt: Zunächst wurde eine TiCb-Reflexionsschicht,

bestehend aus einer Dispersion von T1O2 in einer Lösung von als Bindemittel dienendem chlorsulfoniertem Polyäthylen (16% chlorsulfoniertes Polyäthylen beispielsweise in einem Gemisch von n-Butylacetat in Erdölnaphtha), in einer Dicke im nassen Zustand von 0,025 mm auf eine 0,25 mm dicke biaxial orientierte Polyäthylenterephthalatfolie aufgetragen. Eine Leuchtstoffsuspension, bestehend aus 6600 g CaWCVLeuchtstoff in einer 13,3% Polyvinylbutyral als Bindemittel enthaltenden Lösung in einem Gemisch von n-Butylacetat und n-Propanol wurde etwa 16 Stunden in der Kugelmühle gemahlen und in einer Dicke von etwa 0,33 inm im nassen Zustand über die TiC^-Schichl gegossen. Auf die Leuchtstoffschicht wurde als Schutz- und Deckschicht Celluloseacetat aus einer Dispersion in Aceton aufgetragen, der pro 100 g Celluloseacetatlösung 8 ml einer Lösung, die 25 g eines ge'ben Farbstoffs (C. I. Solvent Yellow No. 47) pro 805 ml Alkohol enthielt, zugesetzt worden waren. Die Schutzschicht wurde in einer Dicke von 0,033 mm im nassen Zustand auf die getrocknete Leuchtstoffschicht aufgetragen und anschließend ebenfalls getrocknet.

Eine Probe des in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellten Aufzeichnungsmaterials wurde so auf den beschriebenen Schirm gelegt, daß die Schutzschicht des Schirms mit der Emulsionsschicht des Aufzeichnungsmaterials in Berührung war. Diese Kombination, die einen Empfindlichkeitsfaktor von 3,1 hatte, wurde in eine Vakuumkassette gelegt und evakuiert, um gute Anpressung von Aufzeichnungsmaterial und Schirm zu gewährleisten. Diese Kassette wurde dann mit der Seite, die die Lichthofschutzschicht enthielt, einer Röntgenstrahlenquelle zugewandt, worauf ein »Phantom«, das die weibliche Brust simuliert, und ein weiteres »Phantom«, das eine Hand simuliert, darauf gelegt wurden. In das Brustphantom waren feine Aluminiumdrähte, die feine Calciumablagerungen, die auf Brustkrebs im Frühstadium hindeuten können (d. h. während der mammographischen Untersuchung auf Brustkrebs), eine Cellulosekapsel zur Simulierung von graben, undurchsichtigen Knoten, und eine Gelatinekapsel zur Simulierung von groben transparenten Knoten eingearbeitet. Das Handphantom enthielt Würfel aus einer Calciumverbindung zur Simulierung der Knochenstruktur. Die Röntgenstrahlenquelle hatte einen Abstand von 102 cm vom Aufzeichnungsmaterial und wurde mit 40 kV (Scheitelwert) betrieben Bei einem Röhrenstrom von 100 mA wurde das Material 0,6 Sek. belichtet (mAs), worauf ein ausgezeichnetes Bild erhalten wurde, wenn das Aufzeichnungsmaterial bei 33°C in einer automatischen Entwicklungsmaschine, die einen Standard-Röntgenentwickler auf Basis von p-N-Methylaminohydrosulfat/Hydrochinon enthielt, bei einer gesamten Verarbeitungszeit (Entwickeln, Fixieren, Wässern und Trocknen) entwickelt wurde. Im Vergleich hierzu erforderte ein technischer Röntgenfilm (300 mg AgBr/dm²) ohne Verstärkungsschirm eine Belichtung bis zu 600 mAs, um die gleiche Bildqualität zu erzielen. Außerdem war er für die Schnellverarbeitung in einer Enlwicklungsmaschine ungeeignet. Da ferner die Aufzeichnungsmaterial-Schirm-Kombination gemäß der Erfindung den erforderlichen Kontrast bei niedrigeren Bilddichten (bekannt als Schwanzstück der H&D-Kurve oder Schwärzungskurve) erreicht, konnte das Bild auf einer normalen Betrachtungseinrichtung ausgewertet werden, während der technische Film (der zur Zeit für die Mammographie verwendet wird) eine Betrachtungslichtquelle von hoher Intensität erforderte, um feine Details zu erkennen. Die Verwendung von Betrachtungslicht von hoher Intensität ist für den Betrachter unangenehm. Wenn statt des Phantoms ein lebendes menschliches Untersuchungsobjekt verwendet worden wäre, hätte eine unfreiwillige Bewegung des Patienten (Herzschläge usw.) infolge der bei dem nicht mit Schirm versehenen Material notwendigen längeren Belichtungszeit die Bildschärfe bei diesem Material verschlechtert, so daß das mit Schirm versehene Material dem nicht mit Schirm versehenen Material im diagnostischen Wert überlegen ist. Andererseits würde die Verwendung eines oder mehrerer Schirme mit dem doppelt beschichteten Röntgenfilm schlechte Bildschärfe und schlechtere Bildklarheit durch Flecken und Durchkopieren zur Folge haben.

Beispiel 2

Mehrere Aufzeichnungsmaterial-Schirm-Kombinationen wurden unter den in Beispiel 1 beschriebenen Belichtungs- und Entwicklungsbedingungen bewertet. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle genannt, in der ein niedriger Wert bessere diagnostische Information und eine hohe Zahl Unscharfe oder Fleckigkeit bedeuten.

Schirm

erforderliche
Belichtung

(mAs)

des Bildes

Technischer Röntgenfilm (zweiseitig
beschichtet)

Wie Beispiel 1

Gleicher Film wie im Beispiel !,jedoch
Emulsion nur halb auf jede Seite
geschichtet

Gleicher Film wie im Beispiel 1
Desgl.

Schirm v_On Beispiel 1, Empfindüchkeitsfaktor 3,1

Schirme gemäß Beispiel 1

BaPbSO₄ (mittlere Empfindlichkeil)
Empfindlichkeitsfaktor des Schirms 5,8
BaPbSO₄ (geringe Empfindlichkeit,
hohes Detail) Empfindlichkeitsfaktor des
Schirms 0.6

600
60
50

30
80

I
1
3-4

4 1-2

Fortsetzung

Aufzeichnungsmaterial

Schirm

Erforderliche Bewertung Belichtung des Bildes

(mAs)

Handelsüblicher zweiseitig beschichteter BaPbSO₄ (mittlere Empfindlichkeit), 10-20

hochempfindlicher medizinischer Empfindlichkeitsfaktor des Schirms 5,8

Röntgenfilm

Desgl. Schirm gemäß Beispiel 1 10-20

Empfindlichkeitsfaktor 5,1

Die Bewertungsziffern 1-2 sind annehmbar, während 3-4 als unannehmbar gilt.

20

25

JO

Dieses Beispiel veranschaulicht, daß die spezielle Kombination von Schirm und Aufzeichnungsmaterial gemäß der Erfindung erforderlich ist, um die besten Ergebnisse bei der niedrigsten Strahlenbelastung des Patienten zu erzielen. Empfindlichere, körnigere Aufzeichnungsmaterialien (z. B. handelsüblicher hochempfindlicher medizinischer Röntgenfilm) führen nicht zu guten Ergebnissen. Schirme mit höheren oder niedrigeren Empfindlichkeitsfaktoren führen ebenfalls zu einem schlechten Bild, während viele schirmfreie Systeme die zehnfache Belichtung erfordern und für die Schnellverarbeitung in Maschinen ungeeignet sind.

Beispiel 3

Dieses Beispiel veranschaulicht die Berechnung des Empfindlichkeitsfaktors für die Aufzeichnungsmaterial-Schirm-Kombinationen gemäß der Erfindung. Ein Aufzeichnungsmaterial wird in einem Abstand von 102 cm von einer geeigneten Röntgenstrahlenquelle angeordnet, die beispielsweise mit 40 kV (Scheitelwert) und 200 mA Röhrenstrom durch ein 1,5-mm-Aluminiumfilter betrieben wird. Abgestufte Belichtungen werden auf diesem Aufzeichnungsmaterial vorgenommen, wobei ein Bleischirm verwendet wird, um die Kassette, die das Aufzeichnungsmaterial enthält, mit Ausnahme eines 1,9 cm breiten Streifens quer über die Kassette abzudecken. Dieser Bleisrhirm wird nach jeder Belichtung verschoben, um einen neuen, unbelichteten Streifen des Aufzeichnungsmaterials der Strahlung auszusetzen. Wenigstens fünf Belichtungen werden vorgenommen, wobei die Belichtungszeit so verändert wird, daß die Gesamtbelichtungszeit beim ersten Streifen 0,8 Sek., beim zweiten Streifen 0,4 Sek., beim dritten Streifen 0,2 Sek., beim vierten Streifen 0,1 Sek. und beim fünften Streifen 0,05 Sek. beträgt, so daß sich eine Bestrahlung von 160,80,40,20 und 1OmAs ergibt. Das belichtete Aufzeichnungsmaterial wurde in der oben beschriebenen Weise entwickelt, und die Dichten der verschiedenen Belichtungen wurden abgelesen und auf logio-Papier übertragen, wobei die Bestrahlung als Abszisse und die Dichte als Ordinate aufgetragen wurde. Eine Kurve wurde durch diese Punkte gezogen und die Belichtung, die notwendig ist, um einen D-Wert von 1,00 zu erhalten, von dieser Kurve abgelesen. In diesem Fall betrug sie 64 m/Ks. Diese Maßnahmen wurden mit einem zweiten Aufzeichnungsmaterial, jedoch mit einem Schirm gemäß der Erfindung wiederholt. Der Röhrenstrom wurde auf 25 mA gesenkt, und die Belichtungszeiten betrugen 0,4, 0,2, 0,1, 0,05 und 0,025 Sek. Dies ergibt 10, 5, 2,5, 1,25 bzw. 0,625 mAs. Ein D-Wert von 1,00 wurde bei 8 mAs erreicht. Der Empfindlichkeitsfaktor wurde aus der folgenden Formel berechnet:

EF =

logio E₁ - logio £1

0,301

worin E₂ =

E₂ = Belichtung, die erforderlich ist, um eine Bilddichte von 1,00 ohne Schirm = 64 mAs zu erhalten; und

Belichtung, die erforderlich ist, um eine Bilddichte von 1,00 mit Schirm = 8 mAs zu erhalten.

Claims

Patentansprüche:

1. Röntgenographisches Aufzeichnungsmaterial aus einem Schichtträger, der mit einer Silberhalogenid-Emulsionsschicht versehen ist, deren Silberhalogenidteilchen eine durchschnittliche Korngröße von 0,4 bis 1,2 μπι haben, das mit einem Röntgenverstärkerschirm in Berührung ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtträger zusätzlich mit einer Lichthofschutzschicht versehen ist und daß die Aufzeichnungsmaterial/Röntgenverstärkerschirm-Kombination einen Empfindlichkeitsfaktor (EF) zwischen 2,5 und 4,5 aufweist

2. Röntgenographisches Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Silberhalogenid-Emulsionsschicht und der Röntgenverstärkerschirm in einer evakuierten Vakuumkassette in inniger Berührung gehalten werden.

3. Röntgenographisches Material nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material eine Modulationsübergangsfunktion von wenigstens 67,5 bis 2 Hz/mm hat.