DE2601039C3 - Elektrosolografische' Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Röntgenaufnahmen mittels einer solchen Vorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektroradiografische Vorrichtung für Röntgenaufnahmen, insbesondere bei der Mammografie, bei welcher das durchleuchtete Objekt auf einem Ladungsträgerelement abgebildet ist, welches aus einer auf einem leitfähigen Substrat befindlichen, aufgeladenen, fotolcitfähigen Schicht gebildet ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung von Röntgenaufnahmen mittels einer solchen Vorrichtung.

Die Elektroradiografie ist eine Methode der Röntgendiagnostik, bei welcher das Bild nicht durch einen fotografischen, sondern durch einen elektrischen Vorgang zustandekommt, ohne daß Dunkelkammer oder chemische Lösungen erforderlich sind.

Bei der Röntgendiagnostik erweist sich speziell die Mammografie als besonders schwierig, da bei der röntgenologischen Erfassung der Weichteilveränderungen auch sehr geringfügige Dichteunterschiede ohne Kontrastmittel zur Darstellung kommen sollen. Die sehr geringen Absorptionsunterschiede zwischen den verschiedenen Geweben der Mamma sollen möglichst kontrastreich wiedergegeben werden.

is Bei der Röntgenaufnahme auf Silberhalogen-Film v-'ird ein dem Strahlenrelief entsprechendes Schwärzungsrelief erzeugt, und die Röntgenaufnahme kann ais fotografische Kopie des einfallenden Strahlenreliefs angesehen werden. Hierbei ergeben sich jedoch nur relativ geringe Schwärzungsunterschiede. Die Erkennbarkeit der geringen Schwärzungsunterschiede und damit die Erkennbarkeit der Information der Röntgenfilmaufnahme ist auch noch dadurch erschwert, daß diese Aufnahmen vor einer Lichtquelle betrachtet

werden müssen. Dies führt zu einer Überstrahlung an den Rändern der Schwärzungen, und das Auge ermüdet durch Blendung des einfallendes Lichts an den hellen Bildteilen.

Man ist daher und mehr dazu übergegangen, anstelle eines Röntgenfilms ein aus der Elektrofotografie bekanntes Ladungsträgerelement zu verwenden. Ein solches Ladungsträgerelement ist aus einer auf einem leitfähigen Substrat befindlichen, elektrisch geladenen, fotoleitfähigen Schicht, z. B. aus amorphem Selen, gebildet. Durch das Abbilden eines Objekts wird auf der geladenen, lichtempfindlichen Schicht ein Ladungsmuster erzeugt, das durch ein aufgebrachtes und entgegengesetzt geladenes Farbpulver sichtbar gemacht wird. Das Farbpulverbild kann dann auf ein Papierblatt

«ο übertragen und dort fixiert werden.

Insbesondere bei der Verwendung von amorphem Selen' als fotoleitende Schicht ergibt sich eine Konturüberhöhung, der sogenannten Kanteneffekt. Für die Anziehungskraft der geladenen Pulverteilchen ist die Normalkomponente der elektrischen Feldstärke unmittelbar über der Selenschicht maßgeblich. Die Feldstärkekomponente ist ortsabhängig, d. h. es besteht ein Zusammenhang zwischen Ladungsverteilung und Änderung der Normalkomponente derart, daß beim Übergang von einer aufgeladenen zu einer ladungsfreien Fläche die Normalkomponente der Feldstärke, die in der Mitte einer großen gleichmäßig geladenen Fläche gering ist, bis zu einem Maximalwert ansteigt. Dieser Kanteneffekt wird bei elektrostatischen Kopierverfahren als Nachteil empfunden, jedoch bei Röntgenaufnahmen zur Kontrasterhöhung erfolgreich angewendet. 'Die Konturen zwischen Gebieten unterschiedlicher Absorption werden verstärkt, während infolge geringer Kontrastunterschiede in den Flächenmitten die gleichzeitige Darstellung eines großen Objektumfanges ermöglicht wird.

Die Elektroradiografie hat gegenüber der Filmaufzeichnung verschiedene Vorteile: dem Radiologen wird in kurzer Zeit ein Röntgenbild auf Papier geliefert, das bei großem Bildumfang einen hohen Kontrast zeigt, und dessen Auflösungsvermögen nicht, wie beim Film, mit der Dosisbelastung im Zusammenhang steht. Weiterhin sind die Belichtungszeiten kurzer, so daß die Strahlenbe-

lastung geringer ist. Pathologische Veränderungen werden durch den verstärkten Randzoneneffekt akzentuiert und sind damit leichter zu erkennen. Ferner wird die Interpretation der Elektroradiogramme dadurch erleichtert, daß man sie bei gewöhnlichem Licht betrachten kann.

Elektroradiografische Vorrichtungen und Verfahren beschränken sich nicht nur auf die Mammadiagnoslik; sie werden auch beispielsweise für die Diagnostik der Extremitäten, des Schädels, des Larynx und die pädiatrische Röntgendiagnostik bevorzugt verwendet.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Effektivität der Elektroradiografie gegenüber der Röntgenfilmtechnik noch weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird gemsß der Erfindung dadurch gelöst, daß im Strahlengang der Vorrichtung mindestens zwei Ladungsträgerlemente in einem Abstand zueinander hintereinander angeordnet sind, und daß die Ladungsträgerelemente bis auf das letzte im Strahlengang angeordnete die Röntgenstrahlung nur teilweise absorbieren.

Damit ist erreicht, daß bei nur einmaliger Belichtung und einer dementsprechenden Strahlendosis eine der Anzahl der hintereinander angeordneten Ladungsträgerelemente entsprechende Anzahl von Röntgenbiidern gewonnen wird.

Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Röntgenbiidern mittels einer solchen Vorrichtung, bei welchem die lichtempfindlichen Schichten der einzelnen Ladungsträgerelemente in an sich bekannter Weise geiaden werden, die Ladungsträgerelemente in der Vorrichtung gemeinsam belichtet werden, die latenten Ladungsbilder auf den lichtempfindlichen Schichten der Ladungsträgerelemente jeweils unterschiedlichen Entwicklungsverfahren unterzogen werden, und die Pulvermuster in an sich bekannter Weise auf Papier übertragen und dort fixiert werden.

Infolge unterschiedlicher Entwicklungsverfahren, mittels welchen sich die Röntgenbüder den jeweiligen Erfordernissen angepaßt, entweder nach höherer Auflösung und vermindertem Kontrast einerseits und nach höherem Kontrast und geringerer Auflösung andererseits von der Strahlendosis unabhängig t-ntwikkeln lassen, können alle Strukturen beispielsweise der Mamma, von der Haut bis zur Thoraxwand, optimal erfaßt werden.

Weitere Aufgestaltungen und Ausführungsformen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und einer Zeichnung näher erläutert; die Figur zeigt den Strahlengang einer elektroradiografischen Vorrichtung in schematischer Anordnung.

Gemäß der Figur ist mit 1 ein erstes Ladungsträgerelement bezeichnet. Das Ladungsträgerelement 1 besteht aus einem leitfähigen Substrat, auf welchem eine elektrisch geladene, fotoleitfähige Schicht 2 aufgebracht ist. Das Ladungsträgerelement soll so ausgebildet sein, daß dadurch nur wenig Röntgenstrahlung absorbiert wird. Dazu ist das leitfähige Substrat aus einer nichtleitenden Kunststoffplatte 3 gebildet, welche auf ihrer Oberfläche zu der lichtempfindlichen Schicht 2 hin mit einer Metallisierung 4 versehen ist. Die Kunststoffplatte 3 weist eine Dicke von etwa 1 mm auf. Anstelle der Metallisierung kann auch eine dünne Schicht aus einem Leitlack vorgesehen sein. Die lichtempfindliche Schicht 2 ist aus einer amorphen Selenschicht gebildet.

welche etwa 100 μηι bis 200 μπι dick ist. Das Ladungstragerelement 1 ist im Strahlengang einer clektroradiografischen Vorrichtung angeordnet, so daß die Röntgenstrahlung 5 das zu durchleuchtende Objekt (nicht näher dargestellt) durchleuchtet und auf die lichtempfindliche Schicht 2 auftrifft.

In einem Abstand zu dem ersten Ladungsträgerelement 1 ist ein zweites Ladungsträgerelement 6 im Strahlengang der Vorrichtung hinter dem ersten Ladungsträgerelement. 1 angeordnet Das Ladungsträgerelement 6 ist aus einem leitfähigen Substrat, auf welchem eine elektrisch geladene, fotoleitfähige Schicht 7 aufgebracht ist, gebildet Die lichtempfindliche Schicht 7 besteht aus einer amorphen Selenschicht in einer Dicke von etwa 200 μπι. Das leitfähige Substrat ist aus einer Metallplatte 8, beispielsweise einer Aluminiumplatte, gebildet, welche etwa 1 mm bis 2 mm dick ausgebildet ist Das Ladungsträgerelement 6 ist so hinter dem Ladungsträgerelement 1 angeordnet, daß die nicht vom Ladungsträgerelement 1 absorbierte Röntgenstrahlung auf die lichtempfindliche Schicht 7 auftrifft. Die ladungsträgerelemente 1 u^i 6 sind in einer Doppelkassette 9 angeordnet mittels welcher sie in der elektroradiografischen Vorrichtung exponiert sind.

Anstelle der Doppelkassette können auch beispielsweise zwei normale Kassetten in einem Rahmen vorgesehen sein.

Infolge der Ausbildung des leitfähigen Substrats des ersten Ladungsträgerelementes 1, speziell infolge der

3«) dünnen Metallisierung 4, wird nur relativ wenig Röntgenstrahlung absorbiert. Hiermit lassen sich bei einer Belichtung bzw. einer entsprechenden Strahlungsdosis zwei Röntgenbilder herstellen.

Es ist vorgesehen, mehrere Ladungsträgerelemente jeweils im Abstand zueinander hintereinander im Strahlengang anzuordnen, um bei einer Belichtung eine der Anzahl der Ladungsträgerelemente entsprechende Anzahl von Röntgenbiidern zu erhalten. Damit auch auf das in der Reihe zuletzt angeordnete Ladungsträgerelement noch genügend Röntgenstrahlung auftrifft, sind die vorher angeordneten Ladungsträgerelemente die Röntgenstrahlung möglichst wenig absorbierend ausgebildet, beispielsweise entsprechend dem Ladungsträgereletnent 1.

Es ist aber auch vorgesehen, das erste im Sirahlengang befindliche Ladungsträgerelement so auszubilden, daß relativ viel Röntgenstrahlung (etwa 50%) absorbiert wird. Dann ist dessen leitfähiges Substrat nicht aus einer metallisierten Kunststoffplatte, sondern beispielsweise aus einer möglichst dicken Metallplatte, z. B. einer dicken Aluminiumplatte, ausgebildet. Zur Erhöhung des Absorptionskoeffizienten sind der lichtempfindlichen Selenschicht gegebenenfalls Elemente mit großem Atomgewicht oder chemische Verbindungen solcher Element··, beispielsweise Thallium, seltene Erden u.a., zugesetzt

Bei einer solchen Ausbildung wird durch das erste Ladungsträgerelement vor allem die weiche Röntgenstrahlung absorbiert; auf die lichtempfindliche Schicht des zweiten Ladungsträgerelements trifft dann eine Strahlung, die härter ist als die auf der lichtempfindlichen Schicht des ersten Ladungsträgerelementes auftreffende. Damit ist es möglich, unterstütz) djrch entsprechende, unterschiedliche Entwicklungsverfahren

b^ri der latenten Ladungsbilder auf der lichtempfindlichen Schicht, die Röntgenbilder verschieden zu akzentuieren dahingehend, daß das mit oer härteren Strahlung beaufschlagte Abbild die besseren Konturenaufnahme

und das mit der weichen Strahlung beaufschlagte Abbild die bessere Flächenaufnahme erbringt.

Je nach den entsprechenden Erfordernissen kann die lichtempfindliche Schicht eine Dicke von 30 μ bis zu 1000 μ aufweisen.

Anstelle von amorphem Selen können auch andere bekannte aufladbare, fotoleitfähige Materialien für die lcilfähige Schicht der Ladungsträgereleinente verwendet sein.

Die Herstellung von Röntgenaufnahmen wird gemäß der Erfindung auf die folgend beschriebene Weise vorgenommen:

Die lichtempfindlichen Schichten der l.adungsträgerelemcntc werden elektrostatisch aufgeladen. Dabei werden die Schichtobcrfläehen durch eine Koronaentladung auf Werte /wischen 500 V und 1500 V positiv geladen.

Die aufgeladenen Ladungsträgerelemente werden in Kassetten gehaltert und anstelle des Röntgenfilms in normale Röntgengeräte eingebracht. Sie werden in Abstanden zueinander hintereinander in den Strahlengang gebracht und gleichzeitig belichtet. Durch die Röntgenbestrahlung werden die bestrahlten Teile der lichtempfindlichen Schichten leitfähig. Die vorher gleichmäßig aufgeladenen Oberflächen werden dadurch entsprechend des auftretenden Strahlenreliefs partiell entladen, so daß auf den Oberflächen jeweils ein latentes elektrostatisches Ladungsbild er.isteht.

Zur Sichtbarmachung dieser latenten Ladungsbilder werden die fotoieitfähigen Schichter mit negativ aufgeladenem Harzpulver betonen. Dabei gibt es verschiedene Arten der Aufbringung des Tonerpulvers, durch welche sich ein mehr oder weniger großes Auflösungsvermögen verbunden mit kleineren oder größeren Konturenschärfen der elektroradiografischen Aufzeichnung unabhängig von der Dosisbelastung. erzielen läßt:

Um auch noch die kleinsten Einzelheiten auf der Röntgenaufnahme sichtbar werden zu lassen, wird gemäß dem Pulverwolkenverfahren das Toncrpulver in einem Gasstrom fein verteilt auf die Oberfläche der lichtempfindlichen Schicht aufgebracht. Hierdurch läßt sich eine wesentliche Kontrasterhöhung erzielen.

Gemäß dem Kaskadenverfahren wird das Pulver zur Sichtbarmachung der Ladungsverteilung auf die Oberfläche der lichtempfindlichen Schicht in der Weise aufgebracht, daß es mit kleinen kugelförmigen Trägerkörpern versetzt wird, welche über die Oberfläche rieseln. Hierdurch läßt sich eine gute Bildauflösung erzielen.

Die latenten Ladungsbilder auf den lichtempfindlichen Schichten der Ladungstiägcrelcmente werden gleichartig, vorzugsweise jedoch unterschiedlich, betonen. Danach werden die Pulverbilder in der üblichen Weise ruif Papier übertragen und dort fixiert: Eine positive Aufladung der Rückseite des auf der bctonerten Oberfläche liegenden Papiers sorgt für eine möglichst vollständige Übertragung des negativ geladenen Toners. Zur Fixierung wird das Papier erhitzt, so daß der aufschmelzende Toner in das Papier einfließen kann.

7ur Wiederverwendung der Ladungsträgcrclcinente werden diese beispielsweise mit einer rotierenden Bürste gereinigt und zur Auslöschung von Schattenbildern durch Erhitzen regeneriert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

26 Ol 039 Patentansprüche:

1. Elektroradiografische Vorrichtung für Röntgenaufnahmen insbesondere bei der Mammografie, bei welcher das durchleuchtete Objekt auf einem Ladungsträgerelement abgebildet ist, welches aus einer auf einem leitfähigen Substrat befindlichen, aufgeladenen, lichtempfindlichen isolierenden Schicht gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang der Vorrichtung mindestens zwei Ladungsträgerelemenle in einem Abstand zueinander hintereinander angeordnet sind, und daß die Ladungsträgerelemente bis auf das letzte im Strahlengang angeordnete die Röntgenstrahlung nur teilweise absorbieren.

2. Elektroradiografische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zuerst irn Strahlengang angeordneten Ladungsträgerelemente so ausgebildet sind, daß dadurch nur ein geringer Prozentsatz der Röntgenstrahlung absorbiert wird.

3. Elektroradiografische Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zuerst im Strahlengang angeordneten Ladungsirägereiemente jeweils aus einer etwa 1 mm dicken, nicht leitenden Kunststoffplatte ausgebildet sind, welche auf ihrer Oberfläche eine Metallisierung aufweist, auf der eine lichtempfindliche Schicht angeordnet ist.

4. Elektroradiografische Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß anstelle der Metallisierung eine dünne Schicht aus einem Leitlack vorgesehen ist.

5. Elektroradiografische Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das erste im Strahlengang angeordnete Lar!"ngsträgerelement so ausgebildet ist, daß etwa 50% der Röntgenstrahlung absorbiert wird.

6. Verfahren zur Herstellung von Röntgenaufnahmen mittels einer Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindlichen Schichten der einzelnen Ladungsträgerelemente in an sich bekannter Weise geladen werden, daß die Ladungsträgerelemente in der Vorrichtung gemeinsam belichtet werden, daß die latenten Ladungsbilder auf den lichtempfindlichen Schichten der Ladungsträgerelemente jeweils unterschiedlichen Entwicklungsverfahren unterzogen werden, und daß die Pulvermuster in an sich bekannter Weise auf Papier übertragen und dort fixiert werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, unter Verwendung zweier Ladungsträgerelemente, dadurch gekennzeichnet, daß das latente Ladungsbild auf der lichtempfindlichen Schicht des einen Ladungsträgerelements nach dem Pulverwolkenverfahren und das latente Ladungsbild auf der lichtempfindlichen Schicht des anderen Ladungsträgerelementes nach dem Kaskadenverfahren entwickelt werden.