DE3614476A1 - Aufzeichnungssystem fuer die strahlentherapie - Google Patents
Aufzeichnungssystem fuer die strahlentherapieInfo
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- Y10S430/00—Radiation imagery chemistry: process, composition, or product thereof
- Y10S430/167—X-ray
Description
Die Erfindung betrifft ein Aufzeichnungssystem zur Verifikation
(Feldkontrolle) und Dokumentation bei der Therapie mit ultraharten
Röntgenstrahlen mit einer Photonenenergie von über 1 MeV, wobei die
Aufzeichnung durch die Therapiestrahlung über die gesamte Bestrahlungsdauer
erfolgt.
In der Strahlentherapie ist es erforderlich, die planungsgerechte
Einstellung des Strahlenfeldes auf die zu behandelnde Körperregion zu
kontrollieren und zu dokumentieren. Bei der Stehfeldbestrahlung mit
Cobalt-60- sowie mit Linear- und Zirkularbeschleunigerquellen werden dazu
photographische Aufnahmen mit der aus dem Körper des Patienten austretenden
Therapiestrahlung hergestellt. Dabei ist es wünschenswert, die
Belichtungszeit auf die gesamte Dauer der Bestrahlung zu erstrecken, um eine
sichere Dokumentation zu erzielen und Fehler, etwa durch Lageänderungen des
Patienten während der Bestrahlung, erkennen zu können. Die Qualität solcher
Verifikationsbilder ist jedoch um so weniger zufriedenstellend, je härter
die Therapiestrahlung ist, weil wegen der geringer werdenden Schwächung
der Strahlung durch die Knochen der Kontrast im primären Strahlenbild sehr
niedrig wird und das Bild außerdem noch durch die unstrukturierte
Streustrahlung aus dem Körper des Patienten überlagert wird. Diese Aufnahmen
lassen dann selbst größere anatomische Details, wie z.B. Bronchien, nicht
mehr erkennen und sind für die Dokumentation ungeeignet.
Es sind zahlreiche Versuche unternommen worden, um trotz der bestehenden
Schwierigkeiten zu Aufzeichnungen mit befriedigender Detailerkennbarkeit
zu gelangen. So haben Jevbratt et al. (Acta Radiologica 10, 433 (1971)) die
Eignung verschiedener Filmtypen für Verifikationsaufnahmen bei 6 MeV
untersucht und dabei festgestellt, daß der beste Kontrast auf
hochsilberhaltigem Materialprüffilm bei hoher Dichte erreicht wird. Solche
Filme lassen sich automatisch nur in speziellen langsamen Maschinen
verarbeiten, die in Krankenhäusern nicht üblich sind. Die praktische
Erkennbarkeit der Details wird dadurch beeinträchtigt, daß die Aufnahmen
neben den bildwichtigen Stellen hoher Dichte oft auch unregelmäßig geformte
klare Felder enthalten, die von den Schatten der bei der Therapie
verwendeten Abschirmblöcke herrühren und das Auge blenden. Durch Umkopieren
läßt sich diese Schwierigkeit zwar beseitigen und auch der Kontrast weiter
steigern, jedoch wird auch das Rauschen erhöht. Sogenannte Lith-Filme sind
nach Jevbratt zwar auch geeignet, werden aber wegen der notwendigen
Spezialverarbeitung von ihm abgelehnt. Darüber hinaus fanden Jevbratt et al.,
daß der Bildkontrast auf dem Materialprüffilm sich weiter verbessern läßt,
wenn der Film während der Belichtung zwischen Bleifolien gelagert ist.
Nach Droege et al. (Medical Physics 6, 487 (1979)) ist die wesentliche
Funktion dieser Folien eine Verringerung des Verhältnisses Streustrahlung/
Primärstrahlung. Diese Wirkung wird bei Photonenenergien größer als 4 MeV
nicht durch die Art des Folienmetalls beeinflußt. Für befriedigende
Ergebnisse sind jedoch Folien mit einem Flächengewicht von mindestens
3 g/cm2 erforderlich. Das bedeutet für eine Kassette der üblichen Größe
24×30 cm ein Mehrgewicht von über 4 kg und damit eine unzumutbare
Belastung des radiologischen Personals.
Meertens et al. (Phys. Med. Biol. 30, 313 (1985)) fassen den derzeitigen
Stand der Film-Folien-Technik für die Verifikation bei der Megavolt-
Strahlentherapie zusammen und kommen zu dem Schluß, daß eine weitere
Verbesserung unwahrscheinlich sei. Daher schlagen sie einen neuartigen
Flüssigkeits-Ionisationsdetektor für die digitale Erfassung des
Strahlenbildes vor. In einer weiteren Arbeit (Medical Physics 12, 111
(1985)) wird von Meertens auch die digitale Verarbeitung von Filmaufnahmen
zur Verbesserung der Detailerkennbarkeit vorgeschlagen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, ein Aufzeichnungssystem für
die Verifikation und Dokumentation bei der Strahlentherapie mit Photonen
energien über 1 MeV anzugeben, welches gegenüber den bekannten Systemen
hinsichtlich Detailerkennbarkeit und Bildkontrast verbessert ist, auch bei
Dichten unter 2 eine befriedigende Detailerkennbarkeit liefert und dessen
Aufzeichnungsmaterial mit den üblicherweise in den Röntgenabteilungen
vorhandenen Entwicklungsmaschinen verarbeitet werden kann und nach dieser
Verarbeitung unmittelbar eine befriedigende Bildqualität besitzt.
Weitere Aufgaben ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.
Diese Aufgaben werden durch ein System nach dem kennzeichnenden Teil des
Hauptanspruchs gelöst.
Das erfindungsgemäße System liefert, wie die weiter unten beschriebenen
Beispiele zeigen, im Dichtebereich von 0,5 bis 2 Bilder von besserer
Detailerkennbarkeit als die Systeme nach dem Stand der Technik. Dieses
Ergebnis ist für den Fachmann überraschend. Nach allgemein anerkannter
Erfahrung ist nämlich der Kontrast bei Röntgenbelichtung unabhängig von den
speziellen Eigenschaften der Emulsion - insbesondere unabhängig von ihrem
Verhalten gegenüber sichtbarem Licht - stets gleich dem 2,303-fachen der
Dichte (s. z.B. Mees: The Theory of the Photographic Process, Third Edition
1966, S. 187). Diese Beziehung gibt eine obere Grenze für den Kontrast an.
In der Praxis kann der Kontrast geringer sein, wenn die Dichte sich der
maximalen Dichte nähert oder der Film nicht vollständig ausentwickelt wurde.
Hieraus folgt, daß ein für eine befriedigende Detailerkennbarkeit
notwendiger hoher Filmkontrast nur bei hoher Dichte entsteht. Die mit dem
erfindungsgemäßen System erhaltene überlegene Bildqualität auch im mittleren
Dichtebereich war daher nicht zu erwarten.
Zur Herstellung von Silberhalogenidemulsionen für das erfindungsgemäße
photographische Aufzeichnungsmaterial können die dem Fachmann bekannten
Verfahren und Zusätze angewendet werden, wie sie z.B. in Research Disclosure
Nr. 176043 (Dezember 1980) aufgeführt sind, womit jedoch keine Beschränkung
ausgedrückt werden soll. Es ist jedoch zu beachten, daß die nach dem in
Beispiel 1 beschriebenen Verfahren gemessene Gradation des Aufzeichnungs
materials mindestens 4 beträgt. Dies kann z.B. erreicht werden, in dem
nach der Methode des pAg-geregelten Doppelstrahleinlaufs eine Emulsion mit
enger Korngrößenverteilung hergestellt wird. Besonders bevorzugt ist eine
Gradation von über 5.
Die Empfindlichkeit der Emulsionen läßt sich durch geeignete, dem Fachmann
bekannte Maßnahmen bei der Fällung und chemischen Reifung beeinflussen. Sie
ist so einzustellen, daß bei den in der Strahlentherapie üblichen
Einzeldosen von etwa 0,5 bis 2 Gy Filmschwärzungen der bildwichtigen Teile
von 0,5 bis 2 erhalten werden. Hierzu hat sich eine durchschnittliche
Korngröße (Zahlenmittel) von 0,05 bis 0,4 µm als brauchbar erwiesen; der
Bereich von 0,1 bis 0,3 µm wird bevorzugt.
Das Silberauftragsgewicht der Emulsionen braucht sich nicht an den für
folienlose Röntgenfilme üblichen hohen Werten zu orientieren. Im
allgemeinen ist ein Gesamtauftrag (Summe für alle silberhaltigen Schichten)
von 5 g Ag/cm2 ausreichend. Bevorzugt werden Silberaufträge von weniger als
4 g/cm2. Durch diese Grenzwerte wird sichergestellt, daß die Aufzeichnungs
materialien in üblichen Verarbeitungszeiten von weniger als 120 s,
vorzugsweise etwa 90 s, entwickelt werden können.
Die Schichtträger des Aufzeichnungsmaterials können transparent - farblos
oder gefärbt - für die Betrachtung der Verifikationsaufnahmen im Durchlicht
oder auch opak-weiß für die Betrachtung im Auflicht sein. Durch geeignete
Wahl des Schichtträgers können die Verifikationsaufnahmen von den
üblicherweise auf blau gefärbten Trägern hergestellten Röntgenfilmen für
die Diagnostik leicht unterschieden werden. Bevorzugt wird ein klarer
farbloser Polyethylenterephthalat-Schichtträger.
Die Aufzeichnungsmaterialien können außer Emulsionsschichten silberfreie
Hilfsschichten, die z.B. einen mechanischen Schutz der Emulsion oder eine
Anticurlwirkung herbeiführen sollen, enthalten.
Die erfindungsgemäß verwendeten Metallfolien können aus einem oder mehreren
Metallen, deren 0rdnungszahlen mindestens 22 (Titan) und höchstens 50 (Zinn)
betragen, bestehen. Enthalten sie mehrere Metalle, dann können diese in Form
einer homogenen Legierung oder auch als Schichtmaterial verwendet werden.
Die Auswahl des Folienmaterials kann sich nach praktischen Gesichtspunkten,
wie z.B. mechanische Festigkeit, Verschmutzungsneigung, Preis, richten.
Bevorzugt werden Folien aus Stahl. Die Materialstärke kann für Vorder- und
Rückfolie gleich oder unterschiedlich sein; sie beträgt erfindungsgemäß
zwischen 0,1 und 2,5 g/cm2. Bevorzugt wird der Bereich 0,5 bis 1,5 g/cm2.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung weiter veranschaulichen ohne
sie auf die dargestellten Formen der Verwirklichung einzuschränken.
Eine Silberchlorobromidemulsion mit homogener Halogenidverteilung wurde
nach der Methode des pAg-geregelten Doppelstrahleinlaufs hergestellt.
Der Zahlenmittelwert der Korngröße, ausgedrückt als Durchmesser der den
Körnern volumengleichen Kugeln, wurde mit einem Gerät nach der deutschen
Patentschrift 20 25 147 gemessen und betrug 0,22 µm. Die Emulsion wurde
geflockt, gewaschen, redispergiert, mit Thiosulfat und Goldsalz chemisch
gereift und nach Zusatz üblicher Beschichtungshilfsmittel auf einen mit
einer Anticurl-Rückschicht versehenen Polyethylenterephthalat-Schichtträger
aufgetragen. Der Silberauftrag war 3,8 g/m2. Gleichzeitig mit der
Emulsionsschicht wurde eine Gelatine-Schutzschicht von 1 g/m2 aufgetragen.
Ein Teil des so erhaltenen Films wurde mit einem Elektrolumineszenz-
Sensitometer (Hauptemission 430-550 nm) durch einen Stufenkeil belichtet
und in einer Röntgenfilmrollenentwicklungsmaschine bei einer Gesamtver
arbeitungszeit von 90 s entwickelt. Der Entwickler hatte eine Temperatur
von 34°C und folgende Zusammensetzung:
Hydrochinon24,0 g
Phenylpyrazolidinon0,75 g
Natriumsulfit, wasserfrei60,0 g
Natriummetaborat33,0 g
Natriumhydroxid19,0 g
Kaliumbromid10,0 g
6-Nitrobenzimidazol0,5 g
Dinatriumsalz der
Ethylendiamintetraessigsäure3,5 g Glutaraldehydnatriumbisulfit, 30% Lösung50 ml Wasser zu1000 ml
Ethylendiamintetraessigsäure3,5 g Glutaraldehydnatriumbisulfit, 30% Lösung50 ml Wasser zu1000 ml
An dem entwickelten Film wurde unter Verwendung eines Durchlicht-Densito
meters eine mittlere Gradation von 5,4 über den Schwärzungsbereich 0,5 ...2g
gemessen.
Nach der Methode des pAg-geregelten Doppelstrahleinlaufs wurde eine
Silberbromojodidemulsion mit 1,8 Molprozent Jodid hergestellt. Der
Zahlenmittelwert der Korngröße betrug 0,34 µm. Die Emulsion wurde geflockt,
gewaschen, redispergiert, unter Verwendung von Thiosulfat und Goldsalz
chemisch gereift und nach Zusatz üblicher Beschichtungshilfsmittel auf
einen mit einer Antihalo-Rückschicht versehenen Polyethylenterephthalat-
Schichtträger aufgetragen.
Der Silberauftrag betrug 4,9 g/m2. Gleichzeitig mit der Emulsionsschicht
wurde eine Gelatine-Schutzschicht von 0,9 g/m2 aufgetragen. Ein Teil des
so erhaltenen Films wurde wie in Beispiel 1 beschrieben belichtet,
entwickelt und gemessen. Die Gradation betrug 4,1.
Ein 24×30 cm großes Blatt des in Beispiel 1 hergestellten Films wurde in
eine mit 2 Stahlfolien von je 1 mm Dicke versehene Buchkassette eingelegt.
Dieses System wurde einer Röntgenstrahlung ausgesetzt, welche mit Hilfe
eines Elektronen-Linearbeschleunigers mit einer Elektronenenergie von 8 MeV
erzeugt worden war. Der Abstand vom Target bis zur Kassette betrug 1 m. Im
Strahlengang unmittelbar vor der Kassette befand sich ein Thoraxphantom. Die
Belichtung wurde mit einer Energiedosis von 1,5 Gy durchgeführt. Nach der
Belichtung wurde der Film wie in Beispiel 1 beschrieben entwickelt. Man
erhielt ein Röntgenbild mit einem Dichteumfang von 0,7 bis 1,3, auf dem
feinere Details, sowie z.B. die Kanten der Wirbel, scharf abgebildet und
klar erkennbar waren.
Der in Beispiel 3 beschrieben Versuch wurde wiederholt mit der Abwandlung,
daß statt der Stahlfolien Zinnfolien von 2 mm Dicke verwendet wurden. Man
erhielt ein Röntgenbild mit einem Dichteumfang von 1,0 bis 1,6 mit
ebenfalls klar erkennbarer Begrenzung der einzelnen Wirbel.
Ein 24×30 cm großes Blatt des in Beispiel 2 hergestellten Films wurde wie
in Beispiel 3 beschrieben belichtet und entwickelt. Man erhielt ein
Röntgenbild mit einem Dichteumfang von 1,7 bis 2,3 und klar erkennbaren
Details.
Ein handelsüblicher Strahlentherapie-Dokumentationsfilm, der auf beiden
Seiten eines Schichtträgers mit einer Silberbromojodidemulsion
(Gesamtauftrag 4,3 g Ag/m2) mit einem Zahlenmittelwert der Korngröße von
0,22 µm begossen war, aber bei der Prüfung nach Beispiel 1 nur eine Gradation
von 2,3 ergab, wurde analog zu Beispiel 3 zwischen zwei Kupferfolien von
1 mm Dicke belichtet und verarbeitet. Man erhielt ein Röntgenbild mit einem
Dichteumfang von 1,5 bis 1,9 auf dem zwar z.B. die Wirbelsäule noch in
einzelne Wirbel aufgelöst erschien, deren Begrenzung jedoch nicht mehr zu
erkennen war.
Ein Film des Beispiels 1 wurde analog zum Beispiel 3 zwischen zwei
Bleifolien von 0,5 mm Dicke belichtet und entwickelt. Man erhielt ein
Röntgenbild mit einem Dichteumfang von 1,3 bis 1,7, das ebenfalls die
Begrenzung der einzelnen Wirbel nicht mehr erkennen ließ.
Aus diesen Beispielen folgt, daß nur die erfindungsgemäße Kombination aus
Metallfolie und photographischem Aufzeichnungsmaterial eine befriedigende
Qualität der Röntgenbilder ermöglicht.
Claims (10)
1. Aufzeichnungssystem für die Verifikation (Feldkontrolle) und
Dokumentation bei der Röntgenstrahlentherapie mit Photonenenergien
größer als 1 MeV, wobei die Aufzeichnung durch die Therapiestrahlung
über die gesamte Bestrahlungsdauer erfolgt, bestehend aus
- a) einem photographischen Aufzeichnungsmaterial mit mindestens einer Silberhalogenidemulsionsschicht und
- b) mindestens einer in Kontakt mit mindestens einer Silberhalogenid schicht stehenden Metallfolie,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Aufzeichnungsmaterial Silberhalogenidkörner einer mittleren Größe
von 0,05 ... 0,4 µm enthält, einen Gesamtsilberauftrag von höchstens
5 g Ag/m2 hat und bei Belichtung mit Licht der Wellenlänge λ=430
550 nm eine mittlere Gradation von mindestens 4 im Dichtebereich von
0,5 bis 2 erzeugt und daß die Metallfolien eines oder mehrere Metalle
mit einer Ordnungszahl von 22 bis 50 enthalten.
2. Aufzeichnungssystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Silberhalogenid der Emulsionsschicht zu mindestens 60 Molprozent
aus Silberchlorid besteht.
3. Aufzeichnungssystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die mittlere Gradation des Aufzeichnungsmaterials mindestens 5 beträgt.
4. Aufzeichnungssystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die mittlere Größe der Silberhalogenidkörner 0,1 ... 0,3 µm beträgt.
5. Aufzeichnungssystem nach Anspruch 1-4,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Metallfolie aus Stahl besteht.
6. Aufzeichnungssystem nach Anspruch 1-4,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Metallfolie aus Kupfer besteht.
7. Aufzeichnungssystem nach Anspruch 1-4,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Metallfolie aus Zinn besteht.
8. Aufzeichnungssystem nach Anspruch 1, 5, 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Metallfolie ein Flächengewicht zwischen 0,1 und 2,5 g/cm2 hat.
9. Verfahren zur Verifikation und Dokumentation bei der Röntgenstrahlen
therapie mit Photonenenergien größer als 1 MeV,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein Aufzeichnungssystem nach einem der Ansprüche 1-8 verwendet wird und
das photographische Aufzeichnungsmaterial in einer Röntgenfilmentwick
lungsmaschine mit einer Gesamtverarbeitungszeit von weniger als 120 s
verarbeitet wird.
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Patent Citations (1)
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Non-Patent Citations (1)
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