DE2919878C2

DE2919878C2 - Röntgenographisches Aufzeichnungsmaterial

Info

Publication number: DE2919878C2
Application number: DE2919878A
Authority: DE
Inventors: Jacob George Chardon Ohio Rabatin
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1978-05-19
Filing date: 1979-05-17
Publication date: 1983-08-25
Also published as: FR2426279A1; GB2024238B; US4195228A; JPS54152883A; FR2426279B1; DE2919878A1; GB2024238A; BE876379A; NL7903899A

Description

JO

Die Erfindung betrifft ein röntgenographisches Aufzeichnungsmaterial gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Farbige Röntgenbilder sind bisher angefertigt worden um mehr Information bei der medizinischen Radiographie zu erhalten, als dies mit Schwarzweißröntgenbildern möglich ist, die auf Variationen eines Parameters, nämlich der Helligkeit beschränkt sind. Der ·»<> Kontrast in Schwarzweiß-röntgenbildern ist beschränkt auf Unterschiede in Grauschattierungen. Farbbilder dagegen können hinsichtlich dreier Parameter variieren-, nämlich der Helligkeit, des Farbtons und der Sättigung.

In bereits bekannten Systemen zur Herstellung von farbigen Röntgenbildern erzeugt man mehrere farbige Bilder auf verschiedenen Farbfilmen, von denen jeder einer anderen monochromatischen Röntgenquelle ausgesetzt wird, nachdem die Strahlung durch den fotografierten Gegenstand hindurchgegangen ist. Die Kopplung eines geeigneten Farbfilmes mit einer einzelnen monochromatischen Röntgenquelle zur Herstellung verschiedener Farbbilder, die dann miteinander verglichen werden müssen, ist verständlicherweise ein beschwerliches Verfahren zur Erzielung des Farbkontrastes.

Auch erzeugen die Röntgenstrahlgeneratoren, die derzeit für die medizinische Radiographie eingesetzt werden, polyenergetische Strahlen, die einer Schwächung durch Körperteile unterliegen, insbesondere in dem Röntgenstrahlbereich mit der größeren Wellenlänge, der die geringste Durchdringungsenergie aufweist.

Aus diesen Begrenzungen bei den bekannten Systemen zur Farbkontrastradiographie ergibt sich, daß ein praktischeres und wirksameres Mittel zur Informationsbeschaffung mit einem farbigen Röntgenbüd erwünscht ist.

Aus der DE-OS 15 47 855 ist weiter ein Verfahren zum Herstellen radiographischer Farbbilder bekannt, bei dem man ein röntgenographisches Aufzeichnungsmaterial mit einem Farbfilm und mindestens zwei Leuchtstoffen benutzt, von denen jeder Röntgenstrahlung in sichtbares Licht mit verschiedener Wellenlänge umwandelt, wobei nur einer dieser Leuchtstoffe eine Absorption der Röntgenstrahlung im 35—50 KeV-Bereich besitzt.

Im einzelnen weist das Aufzeichnungsmaterial nach der DE-OS 15 47 855 eine erste fluoreszenzverstärkende Folie mit Wirkung gegenüber langwelligerer Röntgenstrahlung (z. B. 40 KV) auf, die eine Fluoreszenzfarbe liefert, die durch eine erste Emulsionsschicht, die an der ersten Folie anliegt, und die eine hohe Empfindlichkeit gegenüber der von der ersten Folie .gelieferten Fluoreszenzfarbe aufweist, unter Erzeugung eines ersten Farbbildes hindurchgeht Auf der ersten Emulsionsschicht liegt ein Träger, wobei zwischen der ersten Emulsionsschicht und dem Träger noch eine Filterschicht vorhanden sein kann. Auf der gegenüberliegenden Oberfläche des Trägers liegt dann eine zweite

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einer zweiten Fluoreszenzfarbe, die von einer an die zweite Emulsionsschicht angrenzenden zweiten fluoreszenzverstärkenden Folie mit Wirkung gegenüber kurzwelligerer Röntgenstrahlung (ζ. Β. Ί40 KV) geliefert wird und zu einem zweiten Farbbild führt.

Die mindestens zwei Leuchtstoffe nach der DE-OS 15 47 855 befinden sich daher getrennt in verschiedenen fluoreszenzverstärkenden Folien, die ihrerseits an zwei verschiedenen Emulsionsschichten anliegen.

Ein bei den Beispielen näher beschriebener Vergleichsversuch hat nun gezeigt, daß selbst bei so hohen Strahlungsdosen von 120OmA see bei 45 KV und 300 mA see bei 110 KV mit dem Aufzeichnungsmaterial nach der DE-OS 15 47 855, das die Leuchtstoffe des dortigen Beispiels 1 in getrennten Folien enthält, kein brauchbarer Farbkontrast erhalten wird. Bei einem Röntgengerät das eine Strahlungsdosis von 500 mA see zu liefern vermag, bedeutei die ti-stgenannte Strahlungsdosis immerhin eine Bestrahiungszeit von 2,4 see. Es läßt sich abschätzen, daß mindestens 5 see Bestrahlungszeit erforderlich sind, um mit dem genannten Aufzeichnungsmaterial nach der obigen DE-OS einen ausreichenden Farbkontrast zu erhalten. Eine derart lange Bestrahiungszeit führt nicht nur zu einer starken Strahlungsbelastung des Patienten, sondern macht auch Körperbewegungen wahrscheinlich, die dann zu unscharfen Bildern führen.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, das röntgenographische Aufzeichnungsmaterial gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 dahingehend zu verbessern, daß mit geringeren Strahlungsdosen ein besserer Farbkontrast erhalten wird.

Die Erfindung beruht auf der überraschenden Feststellung, daß ein röntgenographisches Aufzeichnungsmaterial, das eine Leuchtstoffkombination benutzt, bei der einer der Leuchtstoffe eine differentielle Absorption der Röntgenstrahlung im 35 — 50 KeV-Band aufgrund von K„-Randwirkungen zeigt, eine Farbverschiebung in einem damit kombinierten Farbfilm erzeugt, wenn dieser der von der Leuchtstoffkombination nach dem Durchgang der Röntgenstrahlung durch einen fotografierten Gegenstand und durch die Leuchtstoffkombination ausgesandten Strahlung ausgesetzt wird und daß man dadurch ein Farbbild erhält, das einen verbesserten Kontrast aufweist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst.

daß die Leuchtstoffe in einer Schicht vorliegen.

In einer bevorzugten AusfOhrungsform wird eine Leuchtstoffmischung verwendet, bei der die einzelnen Leuchtstoffbestandteile in geeigneten Anteilen miteinander vermengt sind, um den erwünschten Farbpunkt zu erzeugen.

Ein geeignetes Leuchtstoffmaterial mit der erwünschten differentiellen Absorption der Röntgenstrahlung im 35—50 KeV-Bereich kann ausgewählt werden aus der Gruppe, die Jod-, Cäsium-, Barium- und Lanthanionen in |₀ der Leuchtsteifmatrix halt und deren Ka-Absorptionskanten alle im 30—40 KeV-Band der Röntgenanregung liegen.

Der andere Leuchtstoffbestandteil hat Ionen in der Leuchtstoffmatrix, deren Absorptionskanten entweder ,5 merklich unterhalb des 3Oi KeV-Bandes liegen, wie Zirkonium, Strontium, Yttrium und Kadmium oder Absorptionskanten oberhalb des 50 KeV-Bandes, wie Gadolinium. Lutetium, Wolfram oder Blei.

Beim Hindurchgehen durch einen ihnen ausgesetzten y, menschlichen Körper verändert sich das Energieprofil der Röntgenstrahlen in Abhängigkeit von den Körperäbsorpiionseigenschaficn, insbesondere wenn diese durch Kontrastmittel, wie Bariumsulfat untJ Jodidlösungen verstärkt werden. Da das Energieprofil der Röntgenstrahlung aufgrund der Schwächung der Röntgenstrahlen der größten Wellenlänge und der geringsten Durchdringungsenergie härter wird, führt sie zur Gleichgeschwichtsstörung der Farbe der Verbundemission der Leuchtstoffkombination. Diese Farbänderung wird auf einem geeigneten Farbfilm abgebildet, der betriebsmäßig mit der Leuchtstoffkombination verbunden ist den Körperteilkontrast als Veränderung im Farbton, der Farbsättigung und der Helligkeit zeigt

Eine besonders brauchbare Ausführungsform der ^ vorliegenden Erfindung umfaßt ein röntgenographisches Aufzeichnungsmaterial mit einer Mischung von zwei oder mehr Leuchtstoffen mit verschiedenen, relativ engen Farbemissbnen im Bereich des nahen UV und sichtbaren Lichtes und diese Mischung schließt einen v/irksamen Seltene Erdmetall-Leuchtstoff als einen der Leuchtstoffes tandteile ein. Dieser Seltene Erdmetall-Leuchtstoff ist vorzugsweise ausgewählt aus Seltenen Erdmetall-Oxyhalogenidleuchtstoffen, die mit Seltenen Erdmetallen aktiviert sind, Seltenen Erdmetall-Oxidleuchtstoffen, die miit Seltenen Erdmetallen aktiviert sind, Seltenen Erdmetall-Oxysulfidleuchtstoffen, die mit Seltenen Erdmel allen aktiviert sind. Seltenen Erdmetall-Vanadatleuchtütoffen, die mit Seltenen Erdmetallen aktiviert sind und anderen mit Seltenen >o Erdmetallen aktivierten Leuchtstoffen.

Die Farbpunkte der Verbundemissionen von Leuchtstoffkombinationen, die auf diese Weise ausgewählt sind, können von rot bis orange, grün bis gelb und blau bis zum nahen UV reichen, um den erwünschten Farbkontrast auf einem Farbfilm zu schaffen, der gegenüber der Farbe der ausgesandten Strahlung empfindlich ist

Eine Ausführungsform umfaßt daher eine Schicht der Leuchtstoffmischung auf einer Trägerschicht, die benachbart einem üblichen Farbfilm angeordnet ist, der die übliche Dreischichtkoinstruktion aus Rot-, Blau- und Grün-Emulsionen auf einem Träger aufweist und sie kann weiter eine Reflektorschicht einschließen, die unter der Leuchtstoffschicht liegt, um einen Verlust an der sichtbaren Strahlung auszuschließen, die durch den Leuchtstoff emittiert wird.

Das röntgenographische Aufzeichnungsmaterial der vorliegenden Erfindung kann auch für fluoroskopische Schirme und Röntgenbildverstärkerröhren, bei denen die Leuchtstoffkombination auf die Eintrittsoberfläche des Rohres aufgebracht ist, benutzt werden, wie sie detailliert in der US-PS 36 17 743 beschrieben sind.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt einer Ausführungsform des röntgenographischen Aufzeichnungsmaterials der vorliegenden Erfindung,

Fig.2 ein konventionelles CLK-Chromatizitätsdiagramm, das die Farbverschiebung zeigt, die mit einer bestimmten, in der vorliegenden Erfindung benutzten Leuchtstoffkombination erhältlich ist und

F i g. 3 einen Querschnitt einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterials.

F i g. 1 zeigt im Querschnitt eine Anordnung eines konventionellen fotografischen Filmes 10 mit drei Emulsionsschichten, bei dem die Fmulsionsschichten 12 auf einer Trägerschicht 14 angeordnet sind. Ein benachbarter Röntgenstrahlen verstärkender Schirm 16 weist eine Leuchtstoffschicht 18 avs einer Leuchtstoffmischung aus zwei Komponenter» auf. die auf eine Reflektorschicht 20 aufgebracht ist, die ihrerseits auf einer Trägerschicht 22 aufliegt Die Reflektorschicht 20 verstärkt die Rückreflexion der sichtbaren Strahlung, um die Emulsionsschichten einer stärkeren Belichtung auszusetzen, wenn das röntgenographische Aufzeichnungsmaterial durch Röntgenstrahlen angeregt wird.

Ein röntgenographisches Aufzeichnungsmaterial der vorstehenden Art, das eine Leuoh'stoffmischung aus einem LaOBr: 0,05 Tb-Leuchtstoff mit einem konventionellen CaWO4-Leuchtstoff aufwies, wurde der Bestrahlung aus einer 80 KV_p-Röntgenstrahlquelle durch einen Oberschenkelknochen hindurch ausgesetzt um ein homogenes Medium zu simulieren, das einem etwa 25 cm dicken menschlichen Körper äquivalent ist Eine starke Verminderung in der Zahl der weicheren Röntgenphotonen im 30 —50 KeV-Bereich wurde aufgrund der scharfen Zunahme in der Absorption bei 39,5 für den LaBOr-Leuchtstoff festgestellt, was der K_a-Absorptionskantenwirkung des Lanthans zuzusthreiben ist. LaOBr absorbiert eine beträchtlich größere Anzahl von Röntgenphotonen in diesem Bereich, verglichen mit dem CaWOi-Leuditstoff.

In der spezifischen Leuchtstoffmischung waren die einzelnen Leuchtstoffe in solchen Meagen miteinander vermischt daß man einen Farbpunkt mit den etwaigen CLE-Chromatizitätswerten X = 0,448 und Y = 0,344 erhielt sowie einen Farbkontrast im aufzeichnenden fotografischen Film, der sich durch Veränderungen der Helligkeit, dem Farbton und der Sättigung zeigte.

Während sich die dadurch gezeugten Farbänderungen als relativ gering und graduell erwiesen haben, erzwgte ein Kontrastmedium, wie Bariumsulfat oder Jod, dramatischere Änderungen, da die Ka-Absorptionskanten von Barium und Jod nahe der von Lanthan liegen. Wegen dieser erhöhten Absorption durch das Barium- oder Jodidion im 35-40 KeV-Bereich wird eine stärkere Gleichgewichtsstörung der Emissionsfarben erzeugt.

In der folgenden Tabelle sind verschiedene Farbverschiebungen mit anderen Leuchtstoffmischungen gezeigt, wenn diese durch ein Körperteile simulierendes Aluminiumfilter aus einer 90 KVp-Röntgenstrahlquelle bestrahlt wurden. Die Farbverschiebung ist in dieser Tabelle durch die C.I.E.·Chromatizitätswerte X und Y repräsentiert.

Tabelle Beispiel

Zusammensetzung der Lcuchistoffschicht Gew.-"/.

Al-F^:ilter
mm

!''urhpunkte Λ

47% LaOBr: 0,05 Tb

20% SrCI-Apatit: 1-u

33% Gd₂O₁ : Eu

25% LaOBr: 0,05 Tb

40% CaWO₄

35% Y₂Oj : Eu

62% LaOBr: 0,01 Tb

38% Y₂Oj: Eu

35% LaOBr: 0,05 Tb

40% ZnS : Ag

25% Gd₂O₃: Eu

67% LaOBr: 0,05 Tb

33% Gd₂O₃: Eu

ü	0,405	0,412
3,175	0,413	0,409
(•.35	0,430	0,397
12,7	0,487	0,358
0	0,291	0,211
3,175	0,320	0,224
6,35	0,344	0,223
12,7	0,463	0,201
0	0,408	0,375
3,175	0,413	0,371
6,35	0,421	0,368
12,7	0,470	0,335
0	0,450	0,458
3,175	0,458	0,452
6,35	0,475	0,441
12,7	0,541	0,376
0	0,430	0,474
3,175	0,437	0,467
6,35	0,452	0,455
12,7	0,461	0,450

Wie sich aus den oben angegebenen Farbverschiebungen ergibt, gehen die Farbveränderungen weg von den Lanthanleuchtstoffen, da mit der zunehmenden Dicke der Aluminiumfilter, die Körperdickeänderungen simulieren sollen, die Röntgenstrahlen härter werden.

in Fig. 2 ist der Grad der Farbverschiebung gezeigt, der mit der Leuchtstoffmischung des Beispiels 4 erhältlich ist. Der Farbpunkt für eine weiße Farbe ist für Bezugszwecke zusammen mit den Farbpunkten 19 und 21, die Farbverschiebungen der Leuchtstoffmischung in Abhängigkeit von der Dicke des Aluminiumfilters nach der obigen Tabelle zeigen, auf dem üblichen Gl.E-Chromatizitätsdiagramm abgebildet. Diesem Diagramm kann auch entnommen werden, daß andere Farbpunkte des Dreiecks, das durch diese Leuchtstoffmischung begründet wird, in Abhängigkeit von der jeweiligen Zusammensetzung der Leuchtstoffmischung sowie anderer Parameter der Röntgenbestrahlung erzeugt werden können.

F i g. 3 gibt einen Querschnitt eines röntgenographischen Aufzeichnungs· Verbundmaterials 24 für Röntgenbilder wieder, bei dem ein Paar von Farbfilmen 26 und 28 betriebsmäßig mit einem Paar von Röntgenstrahlschirmen 30 und 32 verbunden ist, um zusätzliche Farbkontrastinformation mit einer-einzelnen Röntgenbestrahlung auf den zusammenarbeitenden fotografischen Filmen zu ergeben. Im besonderen umfaßt der Röntgenstrahlschirm 30, der benachbart dem fotografischen Film 26 angeordnet ist, eine Leuchtstoffschicht 34, die auf einer Reflektorschicht 36 aufliegt, während der fotografische Film 26 eine Emulsionsschicht 38 umfaßt, die auf einer geeigneten Trägerschicht 40 liegt. Der Röntgenschirm 32, der eine Leuchtstoffschicht 42 umfaßt die auf eine Reflektorschicht 44 aufgebracht ist befindet sich benachbart dem fotografischen Film 28, der eine Emulsionsschicht 46 umfaßt, die sich auf der Trägerschicht 48 befindet. Die Reflektorschicht 36 liegt unter dem Röntgenschirm 30, während eine zweite Reflektorschicht 44 unter dem Röntgenschirm 32 liegt, um Lichtveriust aus dem jeweiligen Röntgenschirm zu vermeiden, wenn er Röntgenstrahlen ausgesetzt ist. Die Reflektorschichten 36 und 44 sind weiter von den Grundschichten 50 und 52 getragen, die die mechanische Handhabbarkeit der Röntgenschirme unterstützen. Für jede der Leuchtstoffschichten kann eine Leuchtstoffmischung aus etwa 40 Gew.-% LaOBr: 0,005 Dy und 60% (Sr^PO^^SrClj: Eu benutzt werden, um einen Farbpunkt der Mischung mit den Chromatizitätswerten .Y= 0,310 und y= 0,317 zu erzeugen. Die Emulsionsschicht 38 schließt einen üblichen Farbstoff ein, der bei der Transmission blaues Licht erzeugt, während die Emulsionsschicht 46 einen anderen üblichen Farbstoff enthält, der bei der Transmission gelbes Licht erzeug -

Wird dieses röntgenographische Aufzeichnungs-Ver-. bundmaterial einem geeigneten polyenergetischen Röntgenstrahl ausgesetzt der vorher durch einen Körperteil variierbarer Dicke gegangen ist dann ergeben die beiden Filme zusammen verschiedene Grauschattierungen aufgrund der Farbverschiebung in jedem der Farbfilme vom gegebenen Farbpunkt Wird mit zunehmender Dicke des durchstrahlten Körperteils die Strahlung härter, dann verschiebt sich die Farbe des vom Schirm emittierten Lichtes zum blauen Bereich hin. Auf einem Farbnegativ würde die Veränderung zu einer .

gelberen Farbe hingehen. Außerdem würden auch Veränderungen :m Grauton und der Helligkeit auftreten. Der Kontrast wurde deutlich verstärkt werden. Das jeweilige System aus Film und Schirm ergibt so eine

optimale Kombination von visueller Dichte und Farbinformation auf den beiden anwendeten Filmen.

In den offenbarten Röntgenbildumwandlern mit der neuen Leuchtstoffkombination, die einen verbesserten Farbbildkontrast im Hinblick auf Farbton, Farbsätti- ; gung und Helligkeit gestattet, können verschiedene Modifikationen vorgenommen werden, um die genannten Vorteile zu optimalisieren. So können z. B. spezielle Farbfilme zur Verwendung mit einer besonderen Lei.r/itstoffkombination hergestellt werden, urn den n> Farbkontrast noch weiter zu verstärken.

Vergleichsversuch

In einem Vergleichsversuch wurden die Leuchtstoffe ZnCdS: Ag und CaWO< gemäß dem Bereich 1 der r> DE-OS 15 47 855 in separaten Schichten benachbart zweier aneinanderliegender Farbfilme und in einer Kassette angeordnet durch einen Oberschenkelknochen hindurch mit Röntgenstrahlen aus 120 cm Entfernung bestrahlt. -'»

Die Bestrahlungen erfolgten mit ! !0

für

₁
l50mAsec. 45 KV_P für 600 mA see. 110 KV™ für 30OmA see, 45 KV,, für 1200 mA sec, HOKV_n für 300 mA see, wobei der auf den vorher erhaltenen Bildern dunkle Teil mit einer Bleiplatte abgedeckt war und 45 KVp für 1200 mA see. wobei der auf den vorher erhaltenen Bildern helle Teil mit einer Bleiplatte abgedeckt war.

Die mit den erstgenannten 4 Bestrahlungen (0,3 bis 2,4 see Bestrahlungszeit) erhaltenen Bilder waren sämtlich unterbelichtet.

Auch die mit den beiden letztgenannten Bestrahlungen erhaltenen Bilder zeigten keinen brauchbaren Farbkontrast, so daß Einzelheiten nur schwer bis gar nicht zu erkennen waren. Um zu brauchbaren Bildern zu kommen, wären Bestrahlungszeiten von mehr als 5 see erforderlich.

Demgegenüber wurde das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmaterial mit der Leuchtstoffmischung nach Beispiel 4 in einer Schicht ebenfalls durch den Oberschenkelknochen hindurch bestrahlt (0,3 see bei 80 KVp für 150 mA see) und ergab klare Bilder mit

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Röntgenographisches Aufzeichnungsmaterial mit einem Farbfilm und mindestens zwei Leuchtstoffen, von denen jeder Röntgenstrahlung in sichtbares Licht mit verschiedener Wellenlänge umwandelt, wobei nur einer dieser Leuchtstoffe eine Absorption der Röntgenstrahlung im 35—50 KeV-Bereich besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtstoffe in einer Schicht vorliegen.

2. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtstoff mit Absorption im 35—50 KeV-Bereich ein Seltener Erdsnetall-Leuchtstoff ist.

3. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch t oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Leuchtstoff Ionen aufweist, deren Absorptionskanten entweder unterhalb von 30 KeV oder oberhalb von 50 KeV liegen.

4. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtstoffe als Mischung auf einem Sasisici! aufgebracht sind.

5. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anteile der einzelnen Leuchtstoffkomponenten d-r Leuchtstoffmischung so ausgewählt sind, daß c 1 erwünschter Farbpunkt für die kombinierte Emission daraus erhalten wird.