Entwicklung eines Verfahrens zur Konstanzprüfung bei der
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Tierärztliche Hochschule Hannover Entwicklung eines Verfahrens zur Konstanzprüfung bei der konventionellen Radiographie in der Veterinärmedizin INAUGURAL – DISSERTATION zur Erlangung des Grades einer Doktorin der Veterinärmedizin - Doctor medicinae veterinariae ( Dr. med. vet. ) vorgelegt von Katja Häusler, geb. Hahn Mannheim Hannover 2012 Wissenschaftliche Betreuung: Prof. Dr. Seifert FG Allgemeine Radiologie und Medizinische Physik 1. Gutachter: Prof. Dr. Seifert FG Allgemeine Radiologie und Medizinische Physik 2. Gutachter: Prof. Dr. Nolte Klinik für Kleintiere Tag der mündlichen Prüfung: 28.01.2013 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung............................................................................................................. 7 2 Literaturübersicht ................................................................................................. 9 2.1 Grundlagen der Radiographie mit einem Film-Folien-System........................... 9 2.1.1 Aufbau eines Röntgenfilms ......................................................................... 9 2.1.2 Entstehung des latenten Röntgenbildes ..................................................... 9 2.1.3 Filmentwicklungsprozess .......................................................................... 10 2.1.4 Filmschwärzung........................................................................................ 12 2.1.5 Verstärkerfolien ........................................................................................ 13 2.1.6 Aufbau der Filmkassette ........................................................................... 13 2.1.7 Empfindlichkeit eines Film-Folien-Systems .............................................. 13 2.1.8 Wichtige Belichtungsparameter ................................................................ 15 2.1.9 Bildqualität ................................................................................................ 16 2.2 Konstanzprüfung bei der Radiographie mit einem Film-Folien-System........... 17 2.2.1 Stand in der Humanmedizin ..................................................................... 18 2.2.2 Stand in der humanen Zahnmedizin ......................................................... 22 2.2.3 Stand in der Veterinärmedizin .................................................................. 25 3 Material und Methode ........................................................................................ 28 3.1 Verwendete Technik................................................................................... 28 3.1.1 Röntgen-Einrichtung ................................................................................. 28 3.1.2 Film-Entwicklungsmaschine ..................................................................... 28 3.1.3 Sensito-Densitometer ............................................................................... 29 3.1.4 Dosimeter ................................................................................................. 30 3.1.5 Röntgenfilm und Filmkassette .................................................................. 31 3.1.6 Röntgenbildbetrachter .............................................................................. 31 3.1.7 Luxmeter .................................................................................................. 31 3.2 Untersuchungen zur Auswahl von Absorbermaterialien.................................. 32 3.2.1 Genereller Versuchsaufbau ...................................................................... 32 3.2.2 Absorbermaterial Aluminium .................................................................... 32 3.2.3 Absorbermaterial Kupfer ........................................................................... 32 Inhaltsverzeichnis 3.3 Aufbau des vorläufigen Prüfkörpers ................................................................ 33 3.4 Auswahl der Belichtungsparameter................................................................. 34 3.4.1 Variation der Röhrenspannung ................................................................. 34 3.4.2 Variation der Belichtungszeit .................................................................... 34 3.4.3 Messung von Dosis und Belichtungszeit bei Variation des mAs-Produkts 35 3.5 Untersuchungen mit alternativen Absorbermaterialien.................................... 35 3.5.1 Genereller Versuchsaufbau ......................................................................... 35 3.5.2 Absorbermaterial PMMA .......................................................................... 35 3.5.3 Absorbermaterial PTFE ............................................................................ 35 3.5.4 Absorbermaterial Epoxyd-Gießharz ......................................................... 36 3.6 Messung der Dosisverteilung .......................................................................... 36 3.7 Aufbau des optimierten Prüfkörpers ................................................................ 36 3.8 Validierung des Verfahrens zur Konstanzprüfung ........................................... 37 3.8.1 Validierung mittels Referenzverfahren ...................................................... 37 3.8.1.1 Variation der Temperatur des Entwicklers ......................................... 38 3.8.1.2 Einfluss der Regeneration des Entwicklers ........................................ 38 3.8.1.3 Einfluss der Verdünnung des Entwicklers .......................................... 39 3.8.1.4 Einfluss der Oxidation des Entwicklers .............................................. 39 3.8.2 Validierung durch visuelle Auswertung ..................................................... 40 3.8.2.1 Ungeschulte Personengruppe............................................................ 40 3.8.2.2 Ungeschulte Personengruppe nach Übung ....................................... 43 3.8.2.3 Geschulte Personengruppe ............................................................... 43 4 Ergebnisse ........................................................................................................ 45 4.1 Untersuchungen zur Auswahl von Absorbermaterialien ............................. 45 4.1.1 Absorbermaterial Aluminium .................................................................... 45 4.1.2 Absorbermaterial Kupfer ........................................................................... 46 4.2 Vorläufiger Prüfkörper ................................................................................. 47 4.2 Auswahl der Belichtungsparameter ............................................................ 47 4.3.1 Variation der Röhrenspannung ................................................................. 47 4.3.2 Variation der Belichtungszeit .................................................................... 50 4.3.3 Messung von Dosis und Belichtungszeit bei Variation des mAs-Produkts 51 Inhaltsverzeichnis 4.3 Untersuchungen mit alternativen Absorbermaterialien ............................... 53 4.5 Messung der Dosisverteilung .......................................................................... 56 4.6 Optimierter Prüfkörper..................................................................................... 57 4.7 Validierung des Verfahrens zur Konstanzprüfung ........................................... 58 4.7.1 Validierung mittels Referenzverfahren ...................................................... 58 4.7.1.1 Variation der Temperatur des Entwicklers ......................................... 58 4.7.1.2 Einfluss der Regeneration des Entwicklers ........................................ 61 4.7.1.3 Einfluss der Verdünnung des Entwicklers .......................................... 64 4.7.1.4 Einfluss der Oxidation des Entwicklers .............................................. 67 4.7.2 Validierung durch visuelle Auswertung ..................................................... 71 4.7.2.1 Ungeschulte Personengruppe............................................................ 71 4.7.2.2 Ungeschulte Personengruppe nach Übung ....................................... 72 4.7.2.3 Geschulte Personengruppe ............................................................... 73 5 Diskussion ......................................................................................................... 74 5.1 Untersuchungen zur Auswahl von Absorbermaterialien.................................. 74 5.1.1 Absorbermaterial Aluminium .................................................................... 74 5.1.2 Absorbermaterial Kupfer ........................................................................... 74 5.2 Vorläufiger Prüfkörper ..................................................................................... 74 5.3.1 Variation der Röhrenspannung ................................................................. 76 5.3.2 Variation der Belichtungszeit .................................................................... 76 5.3.3 Messung von Dosis und Belichtungszeit bei Variation des mAs-Produkts 77 5.4 Untersuchungen mit alternativen Absorbermaterialien.................................... 77 5.5 Dosisverteilung ............................................................................................... 78 5.6 Optimierter Prüfkörper..................................................................................... 78 5.7 Validierung des Verfahrens zur Konstanzprüfung ........................................... 78 5.7.1 Validierung mittels Referenzverfahren ...................................................... 78 5.7.2 Validierung durch visuelle Auswertung ..................................................... 82 5.8 Empfehlungen zur Konstanzprüfung der Filmentwicklung .............................. 83 5.9 Vergleich mit bestehenden Vorschriften und vorangegangenen Untersuchungen.................................................................................................... 84 6 Zusammenfassung ............................................................................................ 87 Inhaltsverzeichnis 7 Summary ........................................................................................................... 89 8 Anhang .................................................................................................................. 91 8.1 Messergebnisse zu 4.1 Materialuntersuchung ................................................ 91 8.1.1 Aluminium ................................................................................................. 91 8.1.2 Kupfer ....................................................................................................... 91 8.2 Belichtungsparameter ..................................................................................... 92 8.2.1 Messergebnisse zu 4.3.1 Variation der Röhrenspannung ........................ 92 8.2.2 Messergebnisse zu 4.3.2 Variation der Belichtungszeit ........................... 96 8.2.2 Messergebnisse zu 4.3.3 Messung von Dosis und Belichtungszeit bei Variation des mAs-Produkts ............................................................................ 103 8.3 Absorbermaterialuntersuchungen ................................................................. 107 8.4 Validierung des Verfahrens ........................................................................... 109 8.4.1 Validierung mittels Referenzverfahren .................................................... 109 8.4.1.1 Messergebnisse zu 4.7.1.1 Temperaturvariation ............................. 109 8.4.1.2 Messergebnisse zu 4.7.1.2 ohne Entwicklerregeneration ................ 115 8.4.1.3 Messergebnisse zu 4.7.1.3 Entwicklerverwässerung ....................... 117 9 Literaturverzeichnis ............................................................................................. 131 Einleitung 1 Einleitung Die Röntgenuntersuchung stellt in der veterinärmedizinischen Praxis eine häufig genutzte weiterführende diagnostische Untersuchung dar. Selbst kleinere Praxen, die nicht über eine kostenintensive und hochmoderne Ausstattung mit technischen Geräten wie Ultraschallgeräte oder Blutanalysegeräte verfügen, sind häufig mit einem Röntgengerät ausgestattet, wobei oft nur wenige Röntgenuntersuchungen pro Tag durchgeführt werden. Dabei müssen insbesondere die Filmentwicklung und deren Chemikalien zwar ständig verfügbar sein, haben aber z. T. nur einen geringen Durchsatz. Oftmals führt dies zum Anfertigen von Röntgenaufnahmen, die für die Diagnostik unbrauchbar sind, so dass zusätzliche Aufnahmen angefertigt werden müssen, um auswertbare Röntgenbilder zu erhalten. Dies führt allerdings einerseits zu Unmut bei den Tierbesitzern wegen der langwierigen Untersuchung und des mehrmaligen, unnötigen Handlings ihrer Tiere. Andererseits ergeben sich verlängerte Untersuchungszeiten und erhöhte Kosten für den Tierarzt. Außerdem wird für die an der Röntgenuntersuchung beteiligten Haltepersonen (Personal und/oder Tierbesitzer) die Strahlenexposition unnötig erhöht, womit gegen die Strahlenschutzgrundsätze der Röntgenverordnung (Röntgenverordnung, 2011) verstoßen wird. Deshalb ist im Bereich der Humanmedizin die Konstanzprüfung der Filmentwicklung vorgeschrieben (§16 Röntgenverordnung, 2011), um eine gleichbleibende hohe Qualität des Entwicklungsprozesses und somit auch der angefertigten Röntgenaufnahmen bei möglichst niedriger Strahlenexposition zu gewährleisten. Die Durchführung der Konstanzprüfung ist in der DIN Norm 6868-2 (DIN, 1996) festgelegt und hat arbeitstäglich mit einem Sensito-Densitometer zu erfolgen. In der Humanmedizin sind es in der Regel spezialisierte Röntgenabteilungen mit einem entsprechend hohen Durchsatz an Röntgenuntersuchungen, die sich ein solches relativ teures Gerät anschaffen müssen, um ihrer Verpflichtung nachzukommen. Auch im Bereich der Zahnmedizin werden in vielen Praxen Röntgenuntersuchungen durchgeführt. Hier ist die Häufigkeit der Nutzung eher mit tiermedizinischen Praxen vergleichbar. Im zahnmedizinischen Bereich ist es nach DIN Norm (DIN 68685,1996) vorgeschrieben, wöchentlich eine Konstanzprüfung der Filmentwicklung 7 Einleitung durchzuführen. Hierfür wird ein Film in einen einfachen Prüfkörper eingelegt, der mit dem in der Praxis vorhandenen Tubus- oder Panoramaröntgengerät belichtet wird. Auf dem Film sind nach der Entwicklung mehrere Graustufen sichtbar, die dann durch das zuständige Personal visuell ausgewertet werden. Nur im Bereich der Tiermedizin gibt es noch keine Pflicht bzw. Vorschrift zur Konstanzprüfung der Filmentwicklung. Zur Zeit gibt es auch kein günstiges, einfach durchführbares Verfahren, um die Konstanzprüfung der Filmentwicklung zumindest auf freiwilliger Basis durchzuführen. Die Vorgehensweise in der humanmedizinischen Radiologie mittels Sensito-Densitometer ist zwar prinzipiell anwendbar, aber die hohen Anschaffungskosten der Prüftechnik stehen einer freiwilligen Nutzung entgegen. Das Ziel dieser Arbeit ist es, ein einfaches, möglichst kostengünstiges Verfahren zur Konstanzprüfung der Filmentwicklung im Bereich der Tiermedizin zu entwickeln. Dazu ist ein Prüfkörper zu konstruieren, mit dessen Hilfe ein Röntgenfilm mit dem in der tierärztlichen Praxis vorhandenen Röntgengerät belichtet werden kann, so dass auf dem entwickelten Film verschiedene Graustufen für den visuellen Vergleich entstehen. Es soll ein visuelles Prüfverfahren entwickelt werden, dass es einer mit der Konstanzprüfung betrauten Tiermedizinischen Fachangestellten ermöglicht, die belichteten Aufnahmen auszuwerten, um eine Filmentwicklung mit konstant hoher Qualität zu gewährleisten. Mit dem Prüfverfahren und dem Prüfkörper sollen die Voraussetzungen geschaffen werden, um im tiermedizinischen Bereich eine freiwillige Konstanzprüfung der Filmentwicklung zu fördern und so Strahlenexposition sowie Untersuchungszeit und kosten bei veterinärmedizinischen Röntgenuntersuchungen zu reduzieren. Gleichzeitig werden damit die Effektivität der Untersuchungen und die Akzeptanz der Patientenbesitzer gesteigert sowie die Strahlenschutzgrundsätze der Röntgenverordnung besser umgesetzt. 8 Literaturübersicht 2 Literaturübersicht 2.1 Grundlagen der Radiographie mit einem Film-Folien-System 2.1.1 Aufbau eines Röntgenfilms Ein Röntgenfilm besteht aus einer Polyesterkunststoffunterlage, auf die beidseitig eine dünne Schicht Fotoemulsion aufgetragen ist. Diese Emulsion besteht aus Gelatine, in die kleine Silbersalzkörnchen (Silberbromid oder seltener Silberiodid) eingelassen sind (DOUGLAS et al., 1991). Es wird zwischen blau und grün empfindlichen Filmen unterschieden. Die Trägerschicht ist ca. 180 µm dick. Die Filmemulsion ist in einer Dicke von 5 µm auf beiden Seiten der Trägerschicht aufgetragen und wird von einer 2 µm dicken Schutzschicht gegen mechanische Beanspruchung, Feuchtigkeit und statische Aufladung geschützt. Der Röntgenfilm wird in eine Röntgenkassette eingelegt, die ihn vor Licht und Beschädigung schützt (SCHLUNGBAUM et al., 1994). Filme, die ohne Verstärkerfolien belichtet werden, haben eine dickere Emulsionsschicht mit einem höheren Silberhalogenidgehalt (GORETZKI, 1987). 2.1.2 Entstehung des latenten Röntgenbildes Bei der Belichtung des Röntgenfilms in der Röntgenfilmkassette entsteht durch Veränderungen in der Filmemulsion das latente Röntgenbild. Die Silber-Halogenidkristalle der Filmemulsion bilden eine Gitterstruktur, wobei die Silberionen positiv und die Halogenidionen negativ geladen sind. Nahe der Kristalloberfläche befinden sich durch Verunreinigungen Störstellen. Dort werden zunächst durch Photonenstrahlung losgelöste Elektronen von Jod- oder Brom-Ionen eingefangen. Durch die Neutralisierung der Brom- oder Jod-Ionen kommt es zu einer Auflockerung der Gitterstruktur und einem Wandern der positiven Silberionen. Sie werden von den negativ geladenen Störstellen angezogen und sammeln sich dort. Die Silberionen werden neutralisiert und als elementares Silber abgelagert. Dieses latente Röntgenbild ist mikroskopisch nicht sichtbar und wird erst durch den Entwicklungsprozess verstärkt und damit sichtbar gemacht (GORETZKI, 1987). Nur ca. 5% der Röntgenbildschwärzung wird direkt durch die Röntgenstrahlung verursacht. Ca. 95% werden durch das aus den Verstärkerfolien emittierte Licht hervor- 9 Literaturübersicht gerufen, wobei darauf zu achten ist, dass der Spektralbereich der Verstärkerfolien (blau oder grün emittierend) an den jeweiligen Film angepasst ist(KIEFER, 2003). 2.1.3 Filmentwicklungsprozess Der Entwicklungsprozess wird in einer Dunkelkammer ausgeführt, um den Röntgenfilm nicht weiter zu belichten. Der Film wird in drei verschiedene Bäder getaucht; zunächst in das Entwicklerbad, dann in den Fixierer, und zuletzt wird der Film mit Wasser gespült. In dem Entwicklerbad befinden sich verschiedene Chemikalien, die zum Entwicklungsprozess benötigt werden. Durch den Entwickler wird das unsichtbare latente Röntgenbild aus Silberionen zu metallischem Silber reduziert. Dies verursachen stark reduzierende Chemikalien wie z.B. eine Mischung aus Phenidon und Hydrochinion (DOUGLAS et al., 1991). Diese Reduktionsmittel können in unbelichtete Silberhalogenidkristalle aufgrund ihrer negativ geladenen Oberfläche nicht eindringen. Hat sich aber an einer der oberflächlich gelegenen Störstellen, wie in 2.1.2 beschrieben, elementares neutrales Silber gebildet, kann das Reduktionsmittel an diesen Stellen eindringen und weitere Silberionen zu elementarem Silber reduzieren, so dass auf dem Film an belichteten Stellen eine sichtbare Schwärzung entsteht (GORETZKI, 1987). Zusätzlich enthält die Lösung Natriumkarbonat oder Kaliumkarbonat als Beschleuniger. Diese Laugensalze halten den pH-Wert im stark alkalischen Bereich, wodurch die sauren Salze des Entwicklers neutralisiert werden. Außerdem wird zur Stabilisierung des pH-Werts ein Puffer zugegeben. Der Entwickler wandelt nicht nur exponiertes Silber um, sondern greift auch unbelichtete Silbergranulate an, wodurch ein Grauschleier entsteht. Die beim Entwicklungsprozess entstehenden Bromionen vermindern diesen Effekt und werden daher beim Neuansatz als sogenannter Starter mit in die Lösung gegeben. Die Regeneratorlösung enthält kein Kaliumbromid. Außerdem werden noch Weichmacher zugefügt, damit bei hartem Wasser keine Kalzium-oder Magnesiumsalze ausfallen. Bei Entwicklungstemperaturen über 20 °C werden zusätzlich Härtemittel wie Natriumsulfat oder Formalin zugesetzt, um ein Aufweichen der Gelatineschicht zu verhindern. 10 Literaturübersicht Die Fixierlösung enthält Natrium- oder Ammoniumthiosulfat, welches ein Lösungsmittel für Bromsilber darstellt. Dadurch werden die nicht belichteten SilberHalogenidkristalle aus dem Film ausgewaschen, und es bleibt nur das metallische Silber zurück. In der Lösung ist ein Säurezusatz, meist Essigsäure oder Kalium- bzw. Natriumbisulfit, enthalten, der die verschleppte alkalische Entwicklerflüssigkeit neutralisiert. Außerdem sorgt ein Härtezusatz aus Aluminiumchlorid und -sulfat sowie Kaliumalaun für eine Härtung der vom Entwickler aufgeweichten Gelatineschicht, um das fertige Röntgenbild unempfindlich gegen Kratzer zu machen. Auch hier sorgt ein Puffer für einen konstanten pH-Wert. Bei der Schlusswässerung werden Reste von Entwickler- und Fixierflüssigkeit von dem Film gespült. Nach der anschließenden Trocknung ist das Bild zur Betrachtung fertig. Die belichteten Röntgenfilme können von Hand in Tanks mit den verschieden Lösungen getaucht werden oder mit Hilfe einer Entwicklungsmaschine entwickelt werden. Die Maschinenentwicklung hat den Vorteil der Zeitersparnis, da sie mit höheren Temperaturen arbeitet, die die chemischen Reaktionen beschleunigen. Außerdem werden alle Bilder unter standardisierten Bedingungen entwickelt. Der Transport des Films zwischen den Bädern erfolgt durch Rollen, die fest auf den Film gepresst, gleichzeitig die anhaftende Flüssigkeit abstreifen (s. Abb. 1). Die Maschine benötigt eine Aufwärmphase, bis sie die nötige Betriebstemperatur erreicht hat. Eine zu hohe Entwicklertemperatur führt, bei gleich bleibender Transportgeschwindigkeit, zu einer stärkeren Schwärzung des Röntgenfilms. Umgekehrt hat eine zu geringe Temperatur eine geringere Schwärzung zur Folge. Eine zu geringe Fixierertemperatur führt im Laufe der Zeit zu einem Nachdunkeln des Bildes. Die verschiedenen Bäder werden automatisch ständig durch nachlaufende Flüssigkeit regeneriert. Auch ein falscher Ansatz, eine Verschmutzung bzw. Vermischung der Bäder oder eine fehlende Regenerierung kann zu einer Änderung der Schwärzung des Films führen (DOUGLAS et al., 1991). 11 Literaturübersicht Abb. 1: Prinzipielle Arbeitsweise einer automatischen Filmentwicklungsmaschine (DOUGLAS et al., 1991). 2.1.4 Filmschwärzung Die optische Dichte eines Röntgenfilms, oder auch früher „Schwärzung“, ist abhängig von der Menge und Art (Energieverteilung) der absorbierten Strahlung, der Verstärkerfolie, den Eigenschaften der photographischen Schicht und der Filmverarbeitung. Die Messung der optischen Dichte wird als Densitometrie bezeichnet. Hierbei wird mittels eines Densitometers das durch den Röntgenfilm dringende Licht fotoelektrisch gemessen. Es kann so das Intensitätsverhältnis des ungeschwächten und geschwächten Lichtstrahls bestimmt und daraus die optische Dichte D des Films entsprechend (1) berechnet werden. Somit ist die optische Dichte D der dekadische Logarithmus des Verhältnisses aus Anfangsintensität (I0) und durchgelassener Intensität (I1) eines Lichtstrahls. Die optische Dichte D einer photographischen Schicht ist entsprechend (2) 12 Literaturübersicht von der absorbierten Strahlenmenge abhängig. Dabei bezeichnen f eine Konstante (abhängig von Einfallswinkel und Strahlungsquelle), I die Intensität der Strahlung und t die Belichtungszeit. Es können also Intensität und Belichtungszeit variiert werden, um die gleiche optische Dichte zu erhalten (SCHLUNGBAUM et al.,1994). 2.1.5 Verstärkerfolien Verstärkerfolien bestehen aus Kunststoff, in dessen Oberfläche fluoreszierende Kristalle eingebracht sind. Die Aufgabe der Kristalle ist es, möglichst viel Röntgenstrahlung zu absorbieren und möglichst viel Licht zu emittieren, wobei die Lichtemission nur ganz kurz stattfinden soll. Standardmäßig werden sogenannte Seltene-ErdenVerstärkerfolien (blau oder grün emittierend) in der Röntgentechnik eingesetzt. Deren Entwicklung hat aufgrund der verbesserten Eigenschaften gegenüber früheren Kalzium-Wolframat-Folien( blau emittierend) zu einer entscheidenden Reduzierung der Belichtungszeit und somit von Bewegungsunschärfen geführt (DOUGLAS et al., 1991). 2.1.6 Aufbau der Filmkassette Die Verstärkerfolien sind als Vorder- und Rückfolie in der Filmkassette angebracht und werden dort durch Andruckkissen und den festen Verschluss der Kassette an den Film gepresst. Die Filmkassette besteht aus lichtundurchlässigem Material, wobei in die Rückseite eine Bleiplatte eingearbeitet ist, die Rückstreustrahlung absorbiert (DOUGLAS et al., 1991). Durch die Kunststoffvorderseite der Kassette erfolgt die Belichtung des Films. 2.1.7 Empfindlichkeit eines Film-Folien-Systems Film-Folien-Systeme werden in Empfindlichkeitsklassen eingeteilt, wobei sich von einer zur nächsten Empfindlichkeitsklasse die Empfindlichkeit (S) verdoppelt. Aus der Empfindlichkeit kann der Dosisbedarf für eine Röntgenaufnahme abgeschätzt werden. Je empfindlicher das Film-Folien-System ist, desto geringer ist der Dosisbedarf. 13 Literaturübersicht Zur Charakterisierung der Empfindlichkeit und des Kontrastes von Röntgenfilmen dient die Sensitometrie. Bei der Röntgensensitometrie wird zwischen Zeit- und Intensitätssensitometrie unterschieden. Bei der Zeitsensitometrie belichtet man einen Filmstreifen abschnittsweise bei konstanter Strahlungsintensität mit unterschiedlichen Zeiten und misst dann die optische Dichte der Abschnitte. Bei der Intensitätssensitometrie wird der Film mittels Röntgenstrahlen durch eine meist aus 21 oder 32 Stufen bestehenden Aluminiumtreppe belichtet. Es ist für den Vergleich zweier Filmstreifen entscheidend, dass sie bei gleicher Röhrenspannung belichtet werden, da die Strahlenqualität das Maß der Schwächung beeinflusst (SCHLUNGBAUM et al.,1994). Aus den Ergebnissen einer sensitometrischen Untersuchung kann eine sogenannte Schwärzungskurve oder Gradationskurve erstellt werden (s. Abb. 2). Hierbei wird die optische Dichte in Abhängigkeit vom Logarithmus der Belichtung (Zeitsensitometrie) aufgetragen. Es entsteht eine S-förmige Kurve, deren minimaler Wert immer größer als Null ist, da auch ein unbelichteter Film eine Minimaldichte bzw. einen Grundschleier besitzt. Der Grundschleier sollte zwischen 0,18 und 0,26 liegen. Im mittleren Bereich verläuft die Kurve linear, um dann im oberen Bereich abzuflachen. Diesen Bereich nennt man die Schulter der Kurve. Hier ist die Maximaldichte erreicht, und der Film ist in diesem Bereich der Überbelichtung maximal geschwärzt. Anhand der Steigung des linearen Kurvenabschnitts kann auf das Kontrastverhalten des Films geschlossen werden. Ein steilerer Kurvenverlauf charakterisiert einen kontrastreicheren Film, der, im Vergleich zu einem kontrastärmeren Film, bei einem geringeren Belichtungsunterschied den gleichen Schwärzungsunterschied aufweist. Es wird somit mehr Kontrast erzeugt (DOUGLAS et al., 1991). Die Empfindlichkeit des Systems zeigt sich in der benötigten Belichtung, um eine sichtbare Schwärzung über dem Grundschleier zu erzeugen. 14 Literaturübersicht Schulter Linearer Teil Grundschleier Abb. 2: Prinzipieller Verlauf der Gradationskurve eines Röntgenfilms. 2.1.8 Wichtige Belichtungsparameter Die Röhrenspannung (kV-Zahl) beeinflusst außer der Schwärzung des Röntgenbildes auch den Kontrast, der als Schwärzungsunterschied zweier benachbarter optischer Dichten definiert ist. Eine Aufnahme mit weißen Strukturen (z.B. Knochen) vor schwarzem Hintergrund bei fehlenden Grauzwischentönen hat einen sehr hohen Kontrast. Dagegen hat eine Aufnahme mit vorwiegend Grautönen einen geringen Kontrast. Bei geringer Röhrenspannung entsteht ein sehr hoher Kontrast und somit ein Röntgenbild mit stark geschwärzten und fast gar nicht geschwärzten Bereichen, da die weichere Röntgenstrahlung sehr röntgendichte Strukturen nicht durchdringt. Eine hohe Röhrenspannung dagegen bewirkt durch die dann härtere Strahlung geringere Absorptionsunterschiede zwischen verschiedenen Geweben, so dass auch der Kontrast geringer ist. Als Maß für die Strahlenmenge wird das Röhrenstrom-Zeit-Produkt oder mAsProdukt (mAs-Zahl) verwendet. Dieses bestimmt die Anzahl der von der Röntgenröhre erzeugten Photonen. Die auf den Film auftreffende Strahlenmenge bestimmt die 15 Literaturübersicht Schwärzung des Filmes. Ist das mAs-Produkt zu groß oder zu klein gewählt, so führt dies zu überbelichteten oder unterbelichteten Filmen (DOUGLAS et al., 1991). 2.1.9 Bildqualität Die Bildqualität ist von der Form- und Größenrichtigkeit, der Bildschärfe und dem Kontrast abhängig. Beeinflusst wird die Bildqualität von der vorhandenen Technik, dem jeweiligen Patienten und dem Bildempfängersystem. Das Ziel ist eine hohe Detailerkennbarkeit bzw. gute Abgrenzung unterschiedlicher Strukturen/Organe zu gewährleisten. Die Größenrichtigkeit wird durch die Wahl des Fokus-Objekt-Abstands und des Objekt-Film-Abstands beeinflusst. Bei einer schrägen Projektionsrichtung kommt es zu einer Formverschiebung. Die Bildschärfe stellt den steilen Übergang zwischen zwei Feldern mit unterschiedlicher optischer Dichte dar (SCHLUNGBAUM et al.,1994). Mehrere Faktoren sind für die Bildschärfe verantwortlich. Die Absorptionsunschärfe ist eine Unschärfe der Randabbildung, da im Bereich der Objektgrenzen Röntgenstrahlen verschieden stark geschwächt werden (GORETZKI, 1987). Die geometrische Unschärfe entsteht durch die räumliche Ausdehnung des Brennflecks und der damit verbundenen Halbschattenbildung. Je kleiner der Brennfleck ist und je näher das Objekt an der Bildebene liegt und je ferner die Strahlenquelle ist, desto schärfer wird das Bild. Außerdem hängt die Bildschärfe von der Bewegungsunschärfe und der Bildempfängerunschärfe des verwendeten Film-Folien-Systems ab (SCHLUNGBAUM et al.,1994). Der Kontrast ist von den gewählten Belichtungsparametern, dem durchstrahlten Objekt, dem Aufnahmesystem und der Bildverarbeitung abhängig. Die Zusammensetzung des Objekts (Patienten) führt durch die Absorptionsunterschiede verschiedener Materialien (Gewebe) zu Kontrastunterschieden auf dem Film und erzeugt so das Röntgenbild. Bei der Anwendung von Kontrastmitteln kann der Kontrast bestimmter Gewebe bzw. Organe gezielt verändert werden. Die Dicke des Objekts hat vor allem einen Einfluss auf die entstehende Streustrahlung und kann damit zu einer Kontrastminderung führen (SCHLUNGBAUM et al.,1994). 16 Literaturübersicht Je nach Anodenwinkel tritt der Heel-Effekt auf, wobei er umso ausgeprägter ist, je flacher der Anodenwinkel ist. Hierbei tritt eine Verminderung der Dosisleistung der Strahlung an der Anodenseite des Strahlenfeldes und somit eine verminderte Schwärzung des Röntgenbildes auf. Dies ist darauf zurückzuführen, dass ein Teil der Röntgenstrahlen durch die gewinkelte Anode einen längeren Weg durch das Anodenmaterial zurücklegt und es dort zur Absorption eines Teils der Strahlung kommt (s. Abb. 3) (SCHLUNGBAUM et al.,1994). Elektronen Anode Anodenwinkel Röntgenstrahlung Abb. 3: Prinzip des Heel-Effekts nach (SCHLUNGBAUM et al.,1994). 2.2 Konstanzprüfung bei der Radiographie mit einem Film-Folien-System Zu den Strahlenschutzgrundsätzen der Röntgenverordnung gehört es, die Strahlenbelastung möglichst gering zu halten. Um eine Wiederholung von unbrauchbaren Aufnahmen oder eine Dosiserhöhung aufgrund einer mangelhaften Filmentwicklung zu vermeiden, existieren in der Humanmedizin Normen, die eine Konstanzprüfung der Filmverarbeitung vorschreiben. Hierbei wird zwischen Anforderungen an eine humanmedizinische Röntgenpraxis mit einem sehr hohen Durchsatz von Röntgenaufnahmen und einer zahnmedizinischen Praxis mit eher geringem Durchsatz unter- 17 Literaturübersicht schieden. Die Richtlinien zur Vorgehensweise und deren Hilfsmittel werden für beide Bereiche erläutert, da sie die Grundlage zur Erarbeitung einer für die Veterinärmedizin praktikablen Möglichkeit zur Konstanzprüfung der Filmverarbeitung bilden. 2.2.1 Stand in der Humanmedizin Im Bereich der Humanmedizin ist die Konstanzprüfung der Filmverarbeitung in der DIN-Norm 6868-2 von 1996 festgelegt. Die Bezugswerte für die Konstanzprüfung werden bei der nach DIN V 6868-55 durchzuführenden Funktionsprüfung der Filmverarbeitung innerhalb der Abnahmeprüfung von medizinischen Röntgenanlagen bestimmt. Im Verlauf dieser Funktionsprüfung wird vor Ermittlung der sensitometrischen Werte die Filmverarbeitungseinrichtung auf die Einhaltung der Herstellerangaben bezüglich der Temperatur des Entwickler- und Fixiererbads, der Temperaturregelung, der Regenerierrate, der Regenerierung, der Verarbeitungszeit, der Bäderumwälzung, des Wasserzulaufs, der Trocknung und des Chemikalienablaufs untersucht. Zur Konstanzprüfung sind als Prüfmittel ein Sensitometer, ein Densitometer und ein Prüffilm vorgeschrieben. Der Prüffilm soll der in der Einrichtung am meisten benutzte Filmtyp sein und bereits bei der vorangegangenen Funktionsprüfung festgelegt werden. Es soll eine Packung dieses Filmtyps für die Konstanzprüfung reserviert werden, wobei nach max. 4 Monaten eine neue Filmpackung verwendet werden soll. Dies soll Veränderungen der sensitometrischen Eigenschaften durch Lagerung und Handhabung vorbeugen. Bei der Funktionsprüfung der Filmverarbeitung werden nach DIN V 6868-55 drei Kenngrößen festgelegt. Die Messung der Minimaldichte (Dmin) erfolgt an einer nicht durch das Sensitometer belichteten Stelle des Films. Der Empfindlichkeitsindex ist die Dichte der Stufe, deren Dichte am nächsten bei D = 1,0 über der Minimaldichte Dmin, jedoch nicht über D = 1,35 liegt (DIN 6868-55). Der Kontrastindex ist die Differenz der Dichtewerte von Empfindlichkeitsindex und derjenigen Stufe, deren Dichte am nächsten bei D = 2,4 über Dmin liegt (DIN 6868-55) (s. Abb. 4). 18 Literaturübersicht Als Kontrastindex kann wahlweise auch die Dichte der Stufe verwendet werden, deren Dichte am nächsten bei D= 2,4 über Dmin liegt (DIN 6868-55). Minimaldichte Abb. 4: Schwärzungskurve mit Darstellung der Ablesepunkte des Empfindlichkeitsund Kontrastindex. Diese alternative Methode zeigt bei gleicher Verarbeitung größere Abweichungen (DIN 6868-55). Die Werte für den Empfindlichkeits- und Kontrastindex dürfen bei der Konstanzprüfung nicht mehr als ±0,20 von denen bei der Funktionsprüfung festgelegten Werten abweichen. Nur bei Neuansatz des Entwicklers dürfen die Grenzen um D = 0,10 überschritten werden, ansonsten sind die Ursachen für den fehlerhaften Entwicklungsprozess zu ermitteln. Die Konstanzprüfung soll frühestens eine Stunde nach Verarbeitung der ersten Röntgenfilme einmal täglich und bei Verdacht auf eine fehlerhafte Entwicklung stattfinden. Der Prüffilm wird dann mit dem in der Funktions- 19 Literaturübersicht prüfung festgelegten Sensitometer belichtet und spätestens nach 5 Min. immer in gleicher Orientierung in die Filmentwicklungsmaschine eingelegt. Es werden dann mit dem Densitometer Minimaldichte, Empfindlichkeits- und Kontrastindex bestimmt. Die Dokumentation erfolgt auf dem im Anhang der DIN 6868-2 enthaltenen Formblatt (s. Abb. 5). Abb. 5: Formblatt zur Dokumentation der Konstanzprüfung aus DIN 6868-2. Beim Wechsel einer Filmpackung des Prüffilms sollen an drei aufeinander folgenden Tagen überlappende Messungen mit Filmen aus beiden Packungen stattfinden. Aus diesen Messungen können dann nach folgender Gleichung neue Bezugswerte erstellt werden: Neuer Bezugswert = alter Bezugswert + neuer Mittelwert – alter Mittelwert (3) Beim Wechsel des Sensitometers müssen die Bezugswerte in einer Funktionsprüfung nach DIN 6868-55 neu festgelegt werden. Es sollte auch täglich die Entwicklertemperatur überprüft werden. Dabei ist ein quecksilberfreies Thermometer mit einer 20 Literaturübersicht Fehlergrenze von 0,3 °C und einer Skaleneinteilung von mindestens 0,2 °C im Bereich von 20 - 40 °C zu verwenden. Mindestens einmal jährlich, nach Reparaturen und in Verdachtssituationen ist die Dunkelraumbeleuchtung zu überprüfen, indem sie visuell geprüft wird und ein mit D= 0,6 - 1,0 vorbelichteter Film stufenweise der Beleuchtung ausgesetzt wird. Die Stufe mit der ersten visuell deutlich erkennbaren zusätzlichen Dichte (ca. D = 0,05) wird bestimmt, und der Prüffilm darf höchstens die halbe Zeit dieser Stufe der Dunkelraumbeleuchtung ausgesetzt werden (DIN 6868-2). Auch auf internationaler Ebene ist die Konstanzprüfung der Filmentwicklung in einem internationalen Standard (IEC 1223-2-1) von 1993 festgelegt worden. Hier wird ebenfalls ein Prüffilm mit dem Sensitometer belichtet und mit dem Densitometer ausgewertet. Es werden Grundschleier, Kontrast- und Empfindlichkeitsindex bestimmt und mit einem festgelegten Referenzwert verglichen. Grundsätzlich soll der Empfindlichkeitsindex zwischen D = 0,8 und D = 1,2 und der Kontrastindex zwischen D = 1,6 und D = 2,0 über dem Grundschleier liegen. Dazu soll das Sensitometer einen passenden Stufenkeil besitzen, um verschiedene Filmtypen bewerten zu können. Vor der täglichen Konstanzprüfung soll die Temperatur des Entwicklers gemessen und die Funktionsfähigkeit der Entwicklermaschine nach Herstellerangabe überprüft werden. Mit dem Sensitometer sollen zwei bis sechs Filme belichtet und nach mindestens 30 Minuten und höchstens 4 Stunden verarbeitet werden. Der Grundschleier soll sich dabei höchsten um D =0,05 von den Referenzwerten unterscheiden; der Kontrastund Empfindlichkeitsindex maximal um D = 0,15. Sollte dieser Bereich überschritten werden, muss die Konstanzprüfung wiederholt werden. Bei nochmaliger Überschreitung müssen die Chemikalien und ihre Temperatur sowie die Flussrate überprüft werden. In einem Kontrollbuch sollen Wechsel der Lösungen und Auffüllen der Regenerierlösungen oder andere wichtige Veränderungen festgehalten werden. Das Kontrollbuch kann zur Problembehebung herangezogen werden. Dort sollen alle gefundenen Fehler und die Fehlerbehebung sowie deren Auswirkung auf die überprüften Parameter dokumentiert werden. 21 Literaturübersicht 2.2.2 Stand in der humanen Zahnmedizin Im Bereich der Zahnmedizin ist die Konstanzprüfung der Filmverarbeitung in der DIN-Norm 6868-5 festgelegt. Sie wurde 1989 erstmals veröffentlicht und 2001 um den Bereich des digitalen Röntgens erweitert. Voraussetzung ist auch hier die Dokumentation eines Ausgangszustandes im Rahmen einer Abnahmeprüfung. Es wird die Konstanzprüfung bei intraoralen Aufnahmen, Panoramaaufnahmen und Fernaufnahmen beschrieben. Für den Vergleich mit veterinärmedizinischer Aufnahme- und Entwicklungstechnik wird hier insbesondere auf die intraorale Technik eingegangen. Es wird mithilfe eines Prüfkörpers ein Film durch die in der zahnärztlichen Praxis vorhandene Röntgenanlage belichtet und mit einer im Rahmen der Abnahmeprüfung erstellten Referenzaufnahme verglichen. Die Anforderungen an den Prüfkörper werden in der DIN Norm 6868-5 beschrieben. Er soll eine Justierhilfe besitzen, um den Tubus reproduzierbar positionieren zu können und eine Haltevorrichtung für den Prüffilm. Ein dreistufiger Keil soll so konstruiert sein, dass die geringste Schwächung einem Gesamtschwächungsgleichwert von 0,3 mm Kupfer entspricht (s. Abb. 6). Die zwei weiteren Stufen sollen die Strahlung bei einer Röhrenspannung im Bereich von 60 bis 70 kV um etwa 25% schwächen. PMMA-Stufen Gehäuse Dicke inkl. Kupferfolie mit GesamtschwächungsgleichKupferfolie wert = 0,3 mm Kupfer Kupferfolie Position Film Abb. 6: Querschnitt eines Prüfkörpers für Tubusröntgengeräte in der Zahnmedizin. Die Dichten der drei Stufen des Stufenkeils im Bild des Ausgangszustandes sind die Bezugswerte für die nachfolgenden Prüfungen (DIN 6868-5). 22 Literaturübersicht Unter Voraussetzung der Konstanz der Belichtungsparameter und des Empfängersystems kann eine abweichende Dichte der Prüfaufnahmen auf eine mangelnde Konstanz der Filmverarbeitung zurückgeführt werden. Es sollte daher bei Feststellung einer Abweichung auch zunächst diese überprüft werden. Der Prüfkörper muss bei jeder Prüfung gleich ausgerichtet und der Tubus senkrecht, direkt auf dem Prüfkörper, mittels Markierungen positioniert werden. Es muss immer derselbe Prüfkörper verwendet werden. Wie bei der Festlegung des Ausgangszustandes festgehalten, müssen alle weiteren Aufnahmen mit demselben Filmtyp und denselben Expositionsdaten erfolgen. Muss hier eine Änderung vorgenommen werden, ist der Ausgangszustand neu festzulegen. Der Prüffilm muss derselbe Filmtyp wie die Patientenfilme sein und genauso verarbeitet werden. Hierfür ist besonders auf die Entwicklertemperatur zu achten, die nicht mehr als um 0,5 °C schwanken soll. Die Auswertung erfolgt durch Vergleich der Testaufnahme (s. Abb. 7) mit der Aufnahme des Ausgangszustandes, wobei die visuelle Auswertung an einer geeigneten Betrachtungseinrichtung erfolgen soll. Abb. 7: Aufnahmen mit dem Prüfkörper zum visuellen Vergleich. Die Differenz der Dichten darf maximal eine Stufe des Stufenkeils betragen, wobei die Dichte der mittleren Stufe des Ausgangsbildes 1,2 ± 0,2 betragen soll. Die Dunkelraumbeleuchtung soll überprüft werden, indem ein belichteter Film zur Hälfte abgedeckt 1 Minute der Dunkelraumbeleuchtung ausgesetzt wird. Bei Tageslichtentwicklungsmaschinen werden ein Film unter normalen Bedingungen und ein Film im abgedunkelten Raum belichtet. Tritt ein visuell sichtbarer Unterschied auf, ist die Dunkelraumbeleuchtung bzw. die Tageslichtentwicklermaschine zu überprüfen. Die Darstellung der Prüfergebnisse muss Angaben über den Beobachtungszeitraum, die Werte der Röntgeneinrichtung, die Aufnahmegeometrie und das Aufnahmesystem 23 Literaturübersicht enthalten. In der DIN Norm 6868-5 ist in Anhang B ein entsprechendes Formblatt enthalten. Die Überprüfung der Filmverarbeitung soll einmal wöchentlich erfolgen. Bei Wechsel der Chemikalien ist die Konstanzprüfung 3 bis 5 Tage später durchzuführen, und bei Wechsel des Filmtyps ist eine überlappende Anschlussprüfung entsprechend Anhang C durchzuführen. Die Prüfung der Dunkelraumbeleuchtung muss mindestens einmal jährlich und nach Eingriffen in die Beleuchtungs- und Verdunkelungseinrichtung erfolgen. In Anhang C der Norm sind Hinweise zur Fehlersuche bei veränderter Dichte des Testfilms aufgelistet. Es sollen z.B. der Entwicklerzustand, die Entwicklertemperatur, die Entwicklungszeit, der Filmtyp, eine mögliche Vorbelichtung des Films oder der Filter überprüft werden (DIN 6868-5). Auf internationaler Ebene ist 1999 ein internationaler Standard (IEC 61223-2-7) zur Konstanzprüfung der intra-oralen Röntgentechnik von der IEC (International Electrotechnical Commission) festgelegt worden, der als Empfehlung für die Mitglieder gilt. Dieser Standard beschreibt eine Methode zur Wartung von intra-oraler Röntgentechnik nach deren Einstellung. Im Rahmen einer Abnahmeprüfung soll eine Ausgangsaufnahme für die Konstanzprüfung angefertigt werden. Besondere Aufmerksamkeit soll der Dunkelraumbeleuchtung und der Filmverarbeitung geschenkt werden. Es ist wichtig, dass bei jeder Testdurchführung dieselben Geräte benutzt werden und dieselben Bedingungen vorliegen. Müssen Geräte oder Einstellungen geändert werden, so dass ein verändertes Ergebnis der Konstanzprüfung zu erwarten ist, muss eine neue Ausgangsaufnahme angefertigt werden. Die Durchführung der Konstanzprüfung soll stattfinden, wenn eine Verschlechterung vermutet wird, nach Wartungsarbeiten und zur Bestätigung von Ergebnissen außerhalb des Referenzbereichs. Zur Konstanzprüfung wird ein Prüfkörper verwendet, der auf der einen Seite einen fünfstufigen Keil besitzt und auf der anderen Seite einen homogenen Filter. Für die Ausgangsaufnahme wird die Seite mit dem Stufenkeil benutzt, der z.B. aus Aluminium besteht. Es sollen der Tubus und die Einstellungen benutzt werden, die üblicherweise für Patientenaufnahmen verwendet werden. Der Unterschied zwischen den Stufen soll zwischen 0,1 und 0,2 betragen. Als Aluminiumdicken werden 2,5 mm, 3,5 24 Literaturübersicht mm, 4,75 mm, 7 mm und 9 mm vorgeschlagen, wodurch Abstufungen der optischen Dichte von 0,7; 0,9; 1,1; 1,3 und 1,5 entstehen sollen. Dies hängt von den jeweils verwendeten Belichtungsparametern ab. Der homogene Filter soll der mittleren Stufe des Stufenkeils entsprechen, also entsprechend der Empfehlung 4,75 mm Aluminium. Er soll 4 cm x 5 cm groß sein und für die Konstanzprüfung benutzt werden. Um die Filmlagerung und Entwicklung zu prüfen, soll ein neuer Prüffilm vom selben Typ, wie der für die Patientenaufnahmen, unbelichtet in einem Entwicklerbad, das nicht älter als zwei Tage alt sein soll, entwickelt werden. Die optische Dichte der Minimaldichte auf diesem Film soll nicht mehr als 0,25 betragen und wird später zur Konstanzprüfung mit einem nicht belichteten, unter den gängigen Bedingungen entwickelten Film verglichen. Die Ausgangsaufnahme (mit dem Stufenkeil) und die Testaufnahmen müssen jeweils mit denselben Einstellungen der Röntgenanlage durchgeführt werden. Auch die Entwicklung soll unter denselben Bedingungen (z.B. Temperatur, Zeit) erfolgen. In der Mitte des Prüfkörpers ist eine Vorrichtung, in die von der einen Seite die Ausgangsaufnahme und von der anderen Seite die Testaufnahme gesteckt werden kann, sodass beide Aufnahme direkt nebeneinander liegen, ohne dass sie sich überlappen. Bei der visuellen Auswertung soll der nicht belichtete Film sich nicht von dem zum Ausgangszeitpunkt hergestellten unbelichteten Film unterscheiden. Falls ein Densitometer zur Verfügung steht, darf die optische Dichte maximal um 0,02 abweichen. Der mit dem homogenen Filter des Prüfkörpers belichtete Film soll nicht mehr als eine Stufe von der mittleren Stufe der Ausgangsaufnahme abweichen. Im Anhang des Standards sind Hinweise zu möglichen Fehlerquellen und nötigen Vorgehensweisen enthalten (IEC 61223 2-7). 2.2.3 Stand in der Veterinärmedizin In der Veterinärmedizin gibt es im Gegensatz zur Zahnmedizin oder Humanmedizin kein vorgeschriebenes Verfahren zur Qualitätssicherung der Röntgenbildentwicklung. Die Anfertigung von diagnostisch auswertbaren Röntgenbildern und deren Entwicklungsprozess liegt völlig in der Hand des jeweiligen Praktikers. 25 Literaturübersicht Schon 1986 wurde mittels einer in Österreich durchgeführten Fragenbogenstudie herausgefunden, dass neben der Wahl der richtigen Belichtung insbesondere der Prozess der Filmverarbeitung ein Problem darstellt (KECK et al., 1988). Es wurde ein Testphantom entwickelt, das gleichzeitig mit der zu untersuchenden Körperregion belichtet werden kann. So soll eine Möglichkeit geschaffen werden, angefertigte Röntgenaufnahmen auf ihre diagnostische Auswertbarkeit zu überprüfen. Zu den Anforderungen an das Testphantom gehörte ein kleines Format, um eine nennenswerte Vergrößerung des Strahlenfeldes zu vermeiden und es für alle Skelettregionen universell verwenden zu können. Außerdem sollten Parameter wie die Schwärzung, der Schwärzungsumfang, das Kontrastverhältnis und die Detailerkennbarkeit ohne weitere Messgeräte beurteilt werden können. Eine 16-stufige Treppe aus PVC mit verschieden großen Bohrlöchern wurde als Testphantom entwickelt. Es wurde beurteilt, ob sowohl helle als auch dunkle Stufen vorhanden waren, wie viele Stufen verschiedene Graustufen zeigen und ob sie sich deutlich erkennbar voneinander unterscheiden. Zur Bewertung der Detailerkennbarkeit wurde die Sichtbarkeit der verschieden großen Bohrlöcher beurteilt (PARISOT, 1989). Mithilfe dieses Testphantoms wurde ein Ringversuch in Österreich durchgeführt, wobei 50 Tierärzte jeweils ein Röntgenbild der distalen Extremität eines Fleischfressers zusammen mit dem Testphantom belichten und verarbeiten sollten. Ein weiteres Bild wurde nur vor Ort belichtet und im Institut entwickelt, und ein drittes Bild wurde bereits im Institut belichtet und vor Ort entwickelt. Die Untersuchung ergab nur 22,7% korrekt belichtete und verarbeitete Bilder. Mittels Analyse der zwei weiteren Bilder wurde eine starke Tendenz zur Überbelichtung und Unterentwicklung herausgefunden (PARISOT und KECK, 1991). Eine anschließende Fragebogenanalyse in Österreich, Deutschland und der Schweiz ergab ähnliche Probleme. Besonders die Verarbeitung der Röntgenbilder in der Dunkelkammer ist problembehaftet. Vor allem bei der weit verbreiteten manuellen Entwicklung werden häufig Zeit- und Temperaturkontrollen vernachlässigt und braun verfärbter Entwickler als nicht störend angesehen oder wegen der Kosten toleriert. In der Konsequenz aus der Umfrage werden dringend Qualitätssicherungsmaßnahmen in der Röntgenbildherstellung gefordert (HOFMANN-PARISOT, 1993). 26 Literaturübersicht Die teilweise schlechte Qualität der Veterinärröntgendiagnostik scheint also ein über Ländergrenzen hinaus verbreitetes Phänomen zu sein. Denn auch in Großbritannien wurden im Rahmen einer Studie in 44 veterinärmedizinischen Kliniken nur 56% der angefertigten Bilder als diagnostisch brauchbar eingestuft, wobei bei 49% schlechte Belichtungskriterien und bei 38% mangelhafte Filmentwicklung als Ursache ermittelt wurden. Die Untersuchung der automatischen Entwicklermaschinen ergab dabei als Hauptursache eine falsche Regenerationsrate oder nicht korrekte Entwicklertemperatur. Man sollte sich also nicht auf die Entwicklerautomatik verlassen , sondern das System überwachen, um eine konstante Bildqualität zu gewährleisten (EWERS und HOFMANN-PARISOT, 2000). Zur Klärung des Zusammenhangs zwischen der bräunlichen Verfärbung des Entwicklers und der Beeinträchtigung der Bildgüte wurde eine Studie durchgeführt, bei der der Reaktivitätsverlust der Entwicklerlösung mittels Sensito-Densitometer gemessen wurde und gleichzeitig eine spektralphotometrische Messung der Entwicklerlösung stattfand. Ergebnis der Untersuchung war, dass ein nicht mehr tolerierbarer Verlust der Schwärzung (optischen Dichte) bereits bei einer gelb/gelb-orangen Verfärbung der Entwicklerlösung eintritt (HOFMANN-PARISOT, 1993). Folglich ist eine regelmäßige Überprüfung der Filmentwicklung notwendig, um eine konstante und hohe Qualität der Röntgenbilder zu gewährleisten. Dazu wird die Möglichkeit der Überprüfung mittels Sensito-Densitometer oder falls dies nicht vorhanden ist, mittels Stufenkeil empfohlen (GORELIK, 2001). 27 Material und Methode 3 Material und Methode 3.1 Verwendete Technik 3.1.1 Röntgen-Einrichtung Die Belichtung erfolgte mit der Röntgen-Einrichtung APR-VET der Firma Sedecal. Sie besitzt einen Hoch-Frequenz-Röntgengenerator der Fa. Toshiba mit einer Bedienkonsole, mittels der der Anodenstrom (in mA), die Beschleunigungsspannung (in kV) und die Belichtungszeit separat geregelt werden können. Außerdem ist ein Wärmebelastungsrechner integriert, der ein Überhitzen der Anode verhindert. Die Belichtungszeit kann zwischen 1 und 6400 ms mit einer Genauigkeit von +/- 0,1 ms gewählt werden. Die Doppelfokus-Röntgenröhre (Foki 1,0 und 0,3 mm) enthält eine Toshiba Drehanode, wobei die max. Röhrenspannung 150 kV beträgt. Die Eigenfilterung der Röntgenröhre entspricht einem Aluäquivalent von 2 mm (1,3 Al/75 Filter, TOSHIBA). 3.1.2 Film-Entwicklungsmaschine Die Filme wurden mit der Film-Entwicklungsmaschine Curix 60 von AGFA entwickelt (s.Abb. 8). Dabei handelt es sich um eine Tischmaschine für niedrige Tagesdurchsätze mit einem Infrarot-Trocknungssystem und elektronischer Temperaturregelung des Entwicklerbades. Die integrierten Tanks für Entwickler, Fixierer und Wasser fassen jeweils 0,9 l, die Regeneratorflaschen 2,5 Liter. Es können max. 60 Filme pro Stunde verarbeitet werden, wobei die Verarbeitungszeit pro Film 3 Minuten und die Filmtransportgeschwindigkeit 28 cm/min beträgt. Eine „Optimierungstaste“ dient zur Steigerung der Regenerierung. Die Aufwärmzeit der Entwicklungsmaschine beträgt 7 min (AGFA). 28 Material und Methode Abb. 8: Film-Entwicklungsmaschine Curix 60 (Fa. AGFA). 3.1.3 Sensito-Densitometer Zur Überprüfung des entwickelten Verfahrens wurden Referenzaufnahmen mit dem Densonorm 21E (Fa. Pehamed, s.Abb. 9) angefertigt. Dieses Gerät beinhaltet ein Sensitometer, das einen 21-stufigen Keil aufbelichtet (Keilkonstante 0,15; PEHAMED). Es ist zwischen grünem und blauen Spektralbereich umschaltbar, wobei die Homogenität einer Stufe besser als 0,01 ist (PEHAMED). Die Wiederholgenauigkeit der Einzelmessung liegt bei 0,02 logB (PEHAMED). Außerdem enthält das Gerät ein Densitometer, das punktförmige Einzelmessungen der optischen Dichte D (kurz: Dichte) mittels eines 20 cm langen Messarms ermöglicht. Die Messblendenöffnung beträgt 3 mm (PEHAMED). Das Messergebnis wird auf einem LCD-Display angezeigt. Der Messbereich beträgt 0,00 < D < 4,5, wobei eine Wiederholgenauigkeit der Einzelmessung von D = 0,01 erreichbar ist (PEHAMED). 29 Material und Methode Abb. 9: Ansicht des Sensito-Densitometers Densonorm 21 (Fa. Pehamed). 3.1.4 Dosimeter Zur Messung der KERMA (Symbol: K, Einheit: Gray bzw. Gy) wurde das Anzeigegerät Unidos (Fa. PTW Freiburg) zusammen mit einer 1 cm3 großen FlachIonisationskammer (Typ 77334, PTW Freiburg) verwendet. Das Material des Eingangsfensters der Ionisationskammer besteht aus 0,05 mm mit Graphit beschichteter Polyimidfolie. Sie wurde für die Strahlenqualitäten RQR3, RQR5, RQR7, RQR9 und RQR10 für Röhrenspannungen zwischen 50 und 150 kV kalibriert (PTW Freiburg). Der Detektorkalibrierfaktor und die jeweilige Strahlungsqualitätskorrektur für die angegebenen Strahlenqualitäten sind in Tab. 1 zusammengestellt. Tab. 1: Korrekturfaktoren für unterschiedliche Strahlungsqualitäten bei einem Detektor-Kalibrierfaktor von Nk = 1,921 x 107 Gy/C nach PTW Kalibrierschein Nr. 0711473. Strahlungsqualität Röhrenspannung UR [kV] Korrekturfaktor kQ RQR3 50 1,01 RQR5 70 1,00 RQR7 90 0,99 RQR9 120 0,98 RQR10 150 0,98 30 Material und Methode 3.1.5 Röntgenfilm und Filmkassette Die Messungen erfolgten mit dem Röntgenfilm Docuscreen SO 90 (früher OGA plus) der Firma CEA. Dabei handelt es sich um einen Universalfilm mit mittlerer bis hoher Kontrastgebung. Die verwendete Filmkassette sc 400 der Firma Perlux screens war 18 cm x 24 cm groß und mit zwei grün emittierenden Verstärkerfolien ausgestattet, so dass das verwendete Film-Folien-System (FFS) zur Empfindlichkeitsklasse 400 gehört. 3.1.6 Röntgenbildbetrachter Die Validierung des entwickelten Verfahrens zur Konstanzprüfung durch eine ungeschulte Personengruppe (s. Kap. 3.8.2.1) erfolgte im FG Allgemeine Radiologie und Medizinische Physik der Tierärztlichen Hochschule Hannover mittels des Röntgenbildbetrachters Euroskop 2000 (Fa. Haberle, Stuttgart), dessen Abmessungen 113 cm x 45 cm betragen. Die Validierung durch eine geschulte Personengruppe (s. Kap. 3.8.2.3) erfolgte in der Tierarztpraxis Dr. Möller in Braunschweig mittels des Röntgenbildbetrachters Planilux (Fa. Gerätebau F. Schulte, Warstein), dessen Abmessungen 80 cm x 43 cm betragen. 3.1.7 Luxmeter Das Minolta Chromameter ist ein kompaktes Dreifarben-Messgerät, das mit drei hochstabilen Silizium-Fotodioden ausgestattet ist. Auf der digitalen Flüssigkristallanzeige können die Farbwertanteile, die Beleuchtungsstärke [lx] und die Farbtemperatur [K] angezeigt werden. Die Reproduzierbarkeit der Messwerte beträgt ± 0,5% (MINOLTA, 1985). 31 Material und Methode 3.2 Untersuchungen zur Auswahl von Absorbermaterialien 3.2.1 Genereller Versuchsaufbau Die Untersuchungen mit Aluminium und Kupfer als Absorbermaterialien wurden mit folgendem Aufbau durchgeführt. Der Fokus-Film-Abstand (FFA) betrug 100 cm. Die geladene Filmkassette (s. Kap. 3.1.5) wurde auf dem Röntgentisch platziert und darauf die zu untersuchenden Absorbermaterialien (s. Abb. 9). Nach erfolgter Belichtung fand die Filmentwicklung in der Film- Entwicklungsmaschine (s. Kap. 3.1.2) statt. Abb. 10: Positionierung der geladenen Filmkassette auf dem Röntgentisch mit darauf befindlichem Absorbermaterial (links: 0,5 mm Cu; rechts: 1,0 mm Cu). 3.2.2 Absorbermaterial Aluminium Auf eine 1,5 mm dicke Kupferplatte wurden sechs Aluminiumfilter der Dicken „0“; 0,87; 1,60; 2,46; 3,27; 4,08 und 4,88 mm (Fa. Frieseke und Hoepfner) gelegt. Die Filter mit einer Genauigkeit der Dicke von ± 1 % befanden sich in Aluminiumringen mit einem Innendurchmesser von 2,8 cm. Die Belichtungsparameter betrugen 61 kV und 16 mAs. Die Messung der optischen Dichten D der verschiedenen Aluminiumdicken diente zur Berechnung einer Schwächungskurve. 3.2.3 Absorbermaterial Kupfer Es wurden zwei Kupferscheiben (Dicke 0,4 und 0,9 mm; Durchmesser 8,5 cm), auf der Filmkassette liegend, belichtet. Außerdem wurden beide Cu-Scheiben auf eine Kupferplatte von 1,5 mm Dicke gelegt, so dass die Dicken zu addieren sind. Die Belichtung fand jeweils mit 70 kV und 5 mAs statt. 32 Material und Methode Die optischen Dichten D der Kupferdicken 0,4; 0,9; 1,5; 1,9 und 2,4 mm wurden zur Berechnung einer Schwächungskurve gemessen. 3.3 Aufbau des vorläufigen Prüfkörpers Auf einer 1,5 mm dicken Kupferplatte mit den Abmessungen von 16,8 cm x 24,9 cm wurden mittig 4 Stapel Aluminium in aufsteigender Dicke nebeneinander angebracht, so dass sie einen treppenförmigen Stufenkeil bilden. Sie waren jeweils 6 cm x 2,9 cm breit. Die Höhe der Stapel betrug 2; 4; 6; und 8 mm (s. ABB. 11 und ABB. 12). Durch die vier Aluminiumstapel und ein von Drahtgitter freies Feld auf der Kupferplatte ohne Aluminiumauflage entstand eine 5-stufige Treppe. Diese 6 cm x 14,5 cm große Treppe wurde von einem Drahtgitter mit 6 mm Maschenbreite umgeben. An den Ecken einer Fläche von 11,4 cm x 19,5 cm wurde dieses Drahtgitter mit Lötzinn auf der Kupferplatte fixiert, wobei das Lötzinn ein Kästchen des Drahtgitters ausfüllt. Die Lötzinnmarkierung begrenzt das zu belichtende Feld. Abb. 11 Seitenansicht des vorläufigen Prüfkörpers Abb. 12: Draufsicht des vorläufigen Prüfkörpers 33 Material und Methode 3.4 Auswahl der Belichtungsparameter 3.4.1 Variation der Röhrenspannung Mit dem vorläufigen Prüfkörper (s. Kap. 3.3) wurden jeweils 5 Aufnahmen mit den in Tab. 2 zusammengefassten Parametern erstellt. Tab. 2: Röhrenstrom-Zeit-Produkt (I x t) bei verschiedenen Röhrenspannungen (UR). UR [kV] 55 60 65 70 80 90 100 110 120 I x t [mAs] 100 25 10 5 1,6 0,8 0,4 0,32 0,25 Dabei wurde immer derselbe Film, die gleiche Filmkassette und die gleiche Ausrichtung des Prüfkörpers verwendet. Der Prüfkörper wurde auf die Filmkassette gelegt und mit einem FFA von 100 cm belichtet. Die Kombination aus Röhrenspannung und Röhrenstrom-Zeit-Produkt wurde so gewählt, dass die optische Dichte des entwickelten Films unterhalb der mittleren Prüfkörperstufe (entspricht 1,5 mm Cu + 4 mm Al) zwischen D = 1,2 und D = 1,4 lag. 3.4.2 Variation der Belichtungszeit Mit dem in Kap. 3.3 beschriebenen vorläufigen Prüfkörper wurden bei konstanten 70 kV Röhrenspannung und einem konstantem Röhrenstrom-Zeit-Produkt von 5 mAs der Röhrenstrom und die Belichtungszeit entsprechend Tab. 3 variiert, wobei für jede Parameterkombination 5 Aufnahmen gemacht wurden. Tab. 3: Belichtungszeit t bei verschiedenen Röhrenströmen I. I [mA] 10 12,5 16 20 25 32 40 64 80 100 160 250 40 0 t [ms] 500 400 320 240 200 160 125 80 64 50 34 32 20 12 Material und Methode 3.4.3 Messung von Dosis und Belichtungszeit bei Variation des mAs-Produkts Mit dem in Kap. 3.1.4 beschriebenen Dosismessgerät, welches gleichzeitig auch die Belichtungszeit misst, wurde bei denselben Einstellungen wie in Kap. 3.4.2 jeweils 10mal die Dosis und die Belichtungszeit gemessen. Die Flach-Ionisationskammer wurde auf den Röntgentisch gelegt, wobei der FFA 100 cm betrug. 3.5 Untersuchungen mit alternativen Absorbermaterialien 3.5.1 Genereller Versuchsaufbau Zur Messung der Schwächung der Röntgenstrahlung durch die Materialien PMMA, PTFE und Gießharz wurde das in Kap. 3.1.4 beschriebene Universaldosimeter verwendet. Die Flach-Ionisationskammer wurde auf den Röntgentisch gelegt, und darauf wurden die zu untersuchenden Materialien verschiedener Dicke platziert. Der Fokus-Film-Abstand (FFA) betrug 100 cm. 3.5.2 Absorbermaterial PMMA PMMA (Polymethylmethacrylat) ist ein synthetischer glasähnlicher Kunststoff mit einer Dichte von ca. 1,19 g/cm³. Die Summenformel des auch als Plexiglas bezeichneten Kunststoffs ist [C5H8O2]n und die molare Masse beträgt 100,117 g/mol. Es wurde bei einer Belichtung mit 70 kV und 20 mAs (200 mA x 100 ms) mit der Ionisationskammer die Schwächung der Röntgenstrahlung durch PMMA mit den Dicken 0; 0,95; 1,9; 2,85; 3,7; 4,65; 5,6 und 6,55 cm jeweils 5mal gemessen. 3.5.3 Absorbermaterial PTFE PTFE (Polytetrafluorethylen) ist ein Kunststoff mit einer Dichte von 2,16 g/cm³. Die Summenformel ist [C2F4] und die molare Masse beträgt 100,02 g·mol−1. Es wurde bei einer Belichtung mit 70 kV und 20 mAs (200 mA x 100 ms) mit der Ionisationskammer die Schwächung der Röntgenstrahlung durch PTFE gemessen. Dabei wurden quadratische PTFE-Scheiben (Seitenlänge 6,5 cm) mit den Dicken 0; 0,51; 1,14; 1,65; 2,28; 2,79; 3,42; 3,93 und 4,56 cm wurden auf den Detektor gelegt und jeweils 5 Schwächungsmessungen durchgeführt. 35 Material und Methode 3.5.4 Absorbermaterial Epoxyd-Gießharz Bei Epoxyd-Gießharz handelt es sich um ein Polymer (Polyether), das nach Zugabe eines Härters katalytisch polymerisiert. Dies ist eine exotherme Reaktion, bei der ein duroplastischer Kunststoff von hoher Festigkeit mit einer Dichte von ca. 1,2 g/cm 3 entsteht. Es wurden bei einer Belichtung mit 61 kV und 16 mAs (40 mA x 400 ms) mit der Ionisationskammer die Schwächung der Röntgenstrahlung durch quadratische Gießharzscheiben (Seitenlänge 6,2 cm) mit den Dicken 0; 1,03; 2,0; 3,03; 4,2; 5,23; 6,15 und 7,18 cm jeweils 3mal gemessen. Die Gießharzscheiben wurden selbst gegossen und mittels einer Schieblehre vermessen. 3.6 Messung der Dosisverteilung Bei einer Belichtung mit 61 kV und 16 mAs (40 mA x 400 ms) wurde mit dem in Kap. 3.1.4 beschriebenen Dosismessgerät die Dosisverteilung punktweise innerhalb einer Fläche von 22 cm x 17cm gemessen. Die Messpunkte hatten einen Abstand von ca. 4 cm zueinander. 3.7 Aufbau des optimierten Prüfkörpers Auf einer 1,5 mm dicken und 16,8 cm x 24,9 cm großen Kupferplatte wurde ein Stufenkeil links der Mitte im linken oberen Quadranten senkrecht angebracht (s. Abb. 13). Er besteht aus 5 Stufen (eine Stufe ohne Aluminium und vier Aluminiumstapel). Die Aluminiumstapel sind jeweils 2,0 cm x 1,5 cm groß und 1,6; 3,2; 4,8 bzw. 6,4 mm dick. Zur Erkennung einer Verschiebung zwischen Licht- und Strahlenfeld wurden Bohrungen in die Kupferplatte eingebracht. Mehrere Bohrungen nebeneinander im Dreieck kennzeichnen die Größe des Lichtfeldes, und einzelne Bohrungen im 5 und 10 mm Abstand dienen dem Abmessen einer möglichen Verschiebung des Strahlenfeldes. (s. Abb. 12) 36 Material und Methode Abb. 13: Draufsicht des optimierten Prüfkörper 3.8 Validierung des Verfahrens zur Konstanzprüfung 3.8.1 Validierung mittels Referenzverfahren Um beurteilen zu können, ob mittels Röntgenaufnahmen des Prüfkörpers veränderte Parameter der Filmentwicklung detektiert werden können, wurden diese Parameter systematisch variiert. Es wurden Filme an der Röntgen-Einrichtung (s. Kap. 3.1.1) mit dem auf der Filmkassette liegenden Prüfkörper mit 61 kV und 16 mAs (40 mA x 400 ms) belichtet. Außerdem wurden Filme mit dem Sensitometer (s. Kap. 3.1.3) als Referenzverfahren belichtet. Die Entwicklung der mit beiden Verfahren erzeugten Röntgenaufnahmen erfolgte in der Film-Entwicklungsmaschine (s. Kap. 3.1.2). Auf den entwickelten Fil- 37 Material und Methode men wurden die optischen Dichten der Graustufen des Stufenkeils mit dem Densitometer gemessen und deren Veränderungen im Verlauf der Untersuchungen protokolliert. 3.8.1.1 Variation der Temperatur des Entwicklers Tab. 4 enthält eine Übersicht zu den Röntgenaufnahmen. Die Entwicklertemperatur wurde mittels einer nach Abnehmen der Verkleidung zugänglichen umsteckbaren Steckverbindung an der Film-Entwicklungsmaschine variiert, während die Temperaturen von Fixier- und Wasserbad konstant waren (Zimmertemperatur). Tab. 4: Aufnahmezahlen bei verschiedenen Temperaturen des Entwicklers. Entwicklertemperatur [°C] Zahl der Aufnahmen mit Zahl der Aufnahmen mit dem Prüfkörper dem Sensitometer 29 5 5 30 2 4 31 2 3 32 2 2 33 2 2 34 2 2 35 2 3 36 3 3 3.8.1.2 Einfluss der Regeneration des Entwicklers Es wurden jeweils im Wechsel eine Prüfkörper- und eine Sensitometeraufnahme entwickelt, wobei 10 Aufnahmen mit dem Prüfkörper und 10 Aufnahmen mit dem Sensitometer gemacht wurden. Somit wurden also insgesamt 20 Aufnahmen mit der im Tank vorhandenen Entwicklerflüssigkeit (900 ml) entwickelt, ohne dabei verbrauchten Entwickler zu entfernen oder neuen Entwickler nachzufüllen. Das Fixierund Wasserbad wurden automatisch regeneriert. 38 Material und Methode 3.8.1.3 Einfluss der Verdünnung des Entwicklers Die Entwicklerkonzentration wurde durch Zugabe von Wasser verdünnt. Es befinden sich immer 900 ml Flüssigkeit im Entwicklertank. Tab. 5 zeigt eine Übersicht zu Anzahl der Röntgenaufnahmen und Verdünnung des Entwicklers. Tab. 5: Übersicht zu Anzahl der Röntgenaufnahmen und Verdünnung des Entwicklers (VE - Volumen des reinen Entwicklers, VW - Volumen des Wassers). Aufnahmen Aufnahmen VE [ml] VW [ml] Entnahme (Sensitometer) (Prüfkörper) 3 3 900 0 100 2 2 800 100 113 3 2 700 200 Neuansatz 3 3 600 300 150 2 2 500 400 Neuansatz 2 2 400 500 Neuansatz 2 2 300 600 Neuansatz 2 2 200 700 Neuansatz 2 2 100 800 Neuansatz VE bzw. Zugabe VW [ml] 3.8.1.4 Einfluss der Oxidation des Entwicklers Es wurden an den Tagen 0, 1, 2, 3, 6, 8, 10, 13, 15, 17 und 20 nach Ansatz eines neuen Entwicklerbades jeweils eine Aufnahme mit dem Prüfkörper und eine mit dem Sensitometer entwickelt, ohne dabei den Entwickler zwischenzeitlich zu erneuern. 39 Material und Methode 3.8.2 Validierung durch visuelle Auswertung 3.8.2.1 Ungeschulte Personengruppe Es wurden 4 Mitarbeiter/innen des FG Allgemeine Radiologie und Medizinische Physik der Tierärztlichen Hochschule Hannover, die mit klinischer Röntgenbildbefundung beruflich nichts zu tun haben, jeweils zwei Aufnahmen vorgelegt, deren Graustufen visuell miteinander verglichen werden sollen. Bei der einen Aufnahme handelt es sich um eine der Prüfaufnahmen, die im Verlauf einer Untersuchung mit dem Prüfkörper (s. Kap. 3.8.1) entstanden ist. Diese Aufnahme soll die bei einer Konstanzprüfung entstehende Prüfaufnahme simulieren. Die andere Aufnahme ist eine Referenzaufnahme, die mit dem Prüfkörper bei optimierten Bedingungen entstanden ist. Es erfolgte ein visueller Vergleich des mittleren Feldes der Prüfaufnahme mit dem mittleren Feld der Referenzaufnahme durch Betrachtung am Röntgenbildbetrachter (s. Kap. 3.1.6). Um den visuellen Vergleich der Grauwerte zu ermöglichen, wurden die Aufnahmen so beschnitten, dass die Graustufen der Prüfkörperaufnahme direkt neben denen der Referenzaufnahme lokalisiert sind (s. ABB. 14). Abb. 14: Aneinanderlegen der belichteten Stufenkeile von Prüfaufnahme und Referenzaufnahme zum visuellen Vergleich. Alle Begutachtungen erfolgten in einem abgedunkelten Raum bei einer Beleuchtungsstärke von 20 lx (gemessen mit einem Luxmeter, s. Kap. 3.1.7). Entsprechend Tab. 6 wurden jeder Person zu den 4 durchgeführten Untersuchungen (s. Kap. 40 Material und Methode 3.8.1.1 bis 3.8.1.4) eine Referenzaufnahme und mehrere Prüfaufnahmen vorgelegt. Die ausgewählten 4 Referenzaufnahmen und insgesamt 9 Prüfaufnahmen sind in Tab. 6 erläutert. Eine Tabelle mit den sensitometrisch gemessenen optischen Dichten aller Stufen der Prüfaufnahmen und Referenzaufnahmen ist im Anhang unter 8.4.2 dieser Arbeit enthalten. Diese Tabelle enthält außerdem die Bewertung, die bei dem jeweiligen Vergleich der Prüfaufnahme mit der Referenzaufnahme abgegeben werden müsste. Tab. 6: Auswahl der Aufnahmen zur visuellen Auswertung (T – Temperatur, oR – ohne Entwicklerregeneration, V -Verdünnung, t - Zeitpunkt). Untersuchung Referenzaufnahme Prüfaufnahmen Temperatur des Entwick- T0 = 32 °C T1 = 34 °C, T2 = 35 °C, T3 lers (s. Kap. 3.8.1.1) = 30 °C, T4 = 29 °C Ohne Entwicklerregene- oR0 = 1. Aufnahme oR1 = 10. Aufnahme ration (s. Kap. 3.8.1.2) Verdünnung des Entwick- V0 = ohne Verdünnung V1 = 700 ml Entwickler lers (s. Kap. 3.8.1.3) (also 900 ml Entwickler) Oxidation des Entwick- t0 = Tag 0 V2 = 500 ml Entwickler t1 = Tag 6, t2 = Tag 10 lers (s. Kap. 3.8.1.4) 41 Material und Methode Anhand Tab. 7 sollten die Personen bewerten, um wie viele Stufen sich die mittlere Stufe der Prüfkörperaufnahme von der mittleren Stufe der Referenzaufnahme unterscheidet. Tab. 7: Anleitung zur Bewertung der visuellen Begutachtung. Bewertung Kriterien für die Bewertung 0 Die mittleren Felder beider Aufnahmen stimmen überein + 0,5 Das mittlere Feld der Prüfaufnahme ist dunkler als das mittlere Feld der Referenzaufnahme, aber nicht so dunkel wie das nächst dunklere Feld - 0,5 Das mittlere Feld der Prüfaufnahme ist heller als das mittlere Feld der Referenzaufnahme, aber nicht so hell wie das nächst hellere Feld + 1,0 Das mittlere Feld der Prüfaufnahme entspricht dem nächst dunkleren Feld der Referenzaufnahme - 1,0 Das mittlere Feld der Prüfaufnahme entspricht dem nächst helleren Feld der Referenzaufnahme + 1,5 Das mittlere Feld der Prüfaufnahme ist dunkler als das nächst dunklere Feld der Referenzaufnahme, aber nicht so dunkel wie das dunkelste Feld - 1,5 Das mittlere Feld der Prüfaufnahme ist heller als das nächst hellere Feld der Referenzaufnahme, aber nicht so hell wie das hellste Feld + 2,0 Das mittlere Feld der Prüfaufnahme ist so dunkel wie das dunkelste Feld der Referenzaufnahme - 2,0 Das mittlere Feld der Prüfaufnahme ist so hell wie das hellste Feld der Referenzaufnahme Die ausgewählten Aufnahmen sind mittels Densitometer so zusammengestellt, dass eine eindeutige Zuordnung in die Bewertungsklassen möglich ist. Die Bewertung erfolgte nach dem in Kap. 3.8.2.1 beschriebenen System durch Ankreuzen in einer Tabelle (s. Tab. 8). 42 Material und Methode 3.8.2.2 Ungeschulte Personengruppe nach Übung Es wurden denselben Personen wie in Kap. 3.8.2.1. unter denselben Bedingungen dieselben Aufnahmen vorgelegt, nachdem eine kurze Demonstration von Beispielaufnahmen mit der Bewertung 0, +1, -1 und +2 stattgefunden hatte. 3.8.2.3 Geschulte Personengruppe Es wurden 10 Mitarbeitern einer Tierarztpraxis, die beruflich klinische Röntgenbilder befunden, die in 3.8.2.1 beschriebenen Aufnahmen nach einer kurzen Demonstration von Beispielaufnahmen mit der Bewertung 0, +1, -1 und +2 vorgelegt. Der Vergleich der Aufnahmen erfolgte in einem abgedunkelten Raum der Tierarztpraxis mittels des in Kap. 3.1.6 beschriebenen Röntgenbildbetrachters nach Messung einer Beleuchtungsstärke von 16 lx mittels Luxmeter (s. Kap. 3.1.7). Die Bewertung erfolgte nach dem in Kap. 3.8.2.1 beschriebenen System (s. Tab. 7) durch Ankreuzen in einer Tabelle (s. Tab. 8). 43 Material und Methode Tab. 8: Übersicht der Prüfaufnahme zum Abgeben der jeweiligen Bewertung beim Vergleich mit der Referenzaufnahme. Die Symbolerklärung der Prüfaufnahmen sind Tab. 6 zu entnehmen. Die Erklärung der Bewertungen von -2,0 bis +2,0 ist Tab. 7 zu entnehmen. Name Prüf- Datum -2,0 - 1,5 -1,0 -0,5 0 +0,5 +1,0 +1,5 +2,0 aufnahme T1 T2 T3 T4 V1 V2 oR1 t1 t2 44 Ort Bemerkung Ergebnisse 4 Ergebnisse 4.1 Untersuchungen zur Auswahl von Absorbermaterialien Die für die Abbildungen der Auswahl der Absorbermaterialen zugrundeliegenden Messergebnisse sind im Anhang unter 8.1 tabellarisch dargestellt. 4.1.1 Absorbermaterial Aluminium Wie in Kap. 3.2.2 beschrieben, wurden Aufnahmen mit sechs Aluminiumfiltern unterschiedlicher Dicke angefertigt. Aus den Werten der gemessenen optischen Dichte wurde eine Schwächungsfunktion berechnet, die entsprechend Abb. 15 linear verläuft. Diese Funktion kann zur Bestimmung der Aluminiumdicke verwendet werden, die benötigt wird, um eine bestimmte Veränderung der optischen Dichte auf dem entwickelten Röntgenbild zu erreichen. Da auf dem zu konstruierenden Prüfkörper die Unterschiede der optischen Dichte zwischen zwei Graustufen 0,2 betragen soll, kann mit Hilfe dieser Funktion bestimmt werden, wie viel Aluminium notwendig ist, um die entsprechende Abstufung zu erreichen. Nach Anwendung der Geradengleichung in Abb. 15 ergibt sich, dass für eine Reduzierung der optischen Dichte um 0,2 zusätzlich 1,78 mm Aluminium benötigt werden. 45 optische Dichte Ergebnisse 1,8 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 y = -0,1126x + 1,5376 R² = 0,9987 0 1 2 3 4 5 6 Aluminiumdicke [mm] Abb. 15: Optische Dichte des Films als Funktion der Aluminiumdicke (Schwächungsfunktion für Aluminium) einschließlich Ausgleichsgerade mit zugehöriger Geradengleichung und Korrelationskoeffizient R². Die roten Linien zeigen die notwendigen Aluminiumdicken, um die optische Dichte von 1,0 bzw. 1,2 zu erreichen. 4.1.2 Absorbermaterial Kupfer Wie in Kap. 3.2.3 beschrieben, wurden zwei Aufnahmen mit verschiedenen Kupferdicken angefertigt, um aus den gemessenen optischen Dichten eine Schwächungsfunktion zu bestimmen. Entsprechend Abb. 16 liegen die blauen Messpunkte, deren zugehörige optische Dichte 0,8 bis 2,8 beträgt, auf einer Geraden, während die höchsten bzw. niedrigsten Messpunkte (rot) nicht auf dieser Geraden liegen. Der lineare Bereich der Schwächungsfunktion befindet sich in dem Bereich der Kupferdicke zwischen 1 mm und 1,8 mm. 46 Ergebnisse 3,5 y = -2,0066x + 4,6728 R² = 0,9967 Optische Dichte 3 2,5 mm Kupfer 2 mm Kupfer 1,5 1 Linear (mm Kupfer) 0,5 0 0 1 2 3 Kupferdicke [mm] Abb. 16. Optische Dichte des Films als Funktion der Kupferdicke (Schwächungsfunktion für Kupfer) einschließlich Ausgleichsgerade mit zugehöriger Geradengleichung und Korrelationskoeffizient R². 4.2 Vorläufiger Prüfkörper Aufgrund der Ergebnisse aus Kap. 4.1 wurde der vorläufige Prüfkörper entsprechend Kap. 3.3 konstruiert und für die Untersuchungen in Kap. 4.3 verwendet. 4.2 Auswahl der Belichtungsparameter Die für die Abbildungen und Tabellen der Auswahl der Belichtungsparameter zugrundeliegenden Messergebnisse sind im Anhang unter 8.2 tabellarisch dargestellt. 4.3.1 Variation der Röhrenspannung Aus den Ergebnissen der in Kap. 3.4.1 beschriebenen Messreihe wurde für jede kVEinstellung der Mittelwert und die Standardabweichung der optischen Dichte aus den 5 Einzelmessungen für jede Stufe des Stufenkeils berechnet (siehe Tab. 9). Außerdem wurde für jede Röhrenspannung der Mittelwert der Standardabweichungen über alle Stufen gebildet, um eine Aussage über die Streuung der Einzelwerte bei verschiedenen Röhrenspannungen zu erhalten. 47 Ergebnisse Abb. 17 zeigt, dass zwischen 55 und 70 kV die mittlere Standardabweichung sehr gering ist. Sie liegt zwischen 0,01 und 0,02. (s. auch Tab. 9). Je größer die kV-Zahl ist, desto größer wird auch die mittlere Standardabweichung der optischen Dichten. Tab. 9: Standardabweichung σ der optischen Dichte D und mittlere Standardabweichung σm bei variierter Röhrenspannung UR für jede Stufe des im Prüfkörper integrierten Stufenkeils. UR [kV] σ σm Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 55 0,0114 0,0130 0,00837 0,0228 0,0205 0,0152 60 0,00707 0,0158 0,0167 0,0110 0,00548 0,0112 65 0,0100 0,00894 0,0192 0,0167 0,0158 0,0141 70 0,0187 0,0205 0,0192 0,0114 0,0200 0,0180 80 0,0378 0,0497 0,0396 0,0383 0,0321 0,0395 90 0,0467 0,0439 0,0630 0,0532 0,0442 0,0502 100 0,0773 0,0874 0,0880 0,0826 0,0719 0,0814 110 0,0957 0,0996 0,106 0,0975 0,0822 0,0961 120 0,0640 0,0610 0,0503 0,0488 0,0391 0,0526 48 mittlere Standardabweichung Ergebnisse 0,10 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0,00 Mittelwert 55 60 65 70 80 90 100 110 120 Röhrenspannung [kV] Abb. 17: Mittlere Standardabweichung (σm) der optischen Dichten aller Prüfkörperstufen in Abhängigkeit von der Röhrenspannung (UR). Außerdem wurden die Differenzen der optischen Dichte zwischen den jeweils benachbarten Stufen bei jeder Röhrenspannung berechnet und sowohl in Tab. 10 numerisch als auch in Abb. 17 graphisch dargestellt. Tab. 10: Differenz der optischen Dichten D benachbarter Stufen des Stufenkeils bei variierter Röhrenspannung UR. UR [kV] 55 60 65 70 80 90 100 110 120 Differenz der optischen Dichten D Stufe 1-2 Stufe 2-3 Stufe 3-4 Stufe 4-5 0,286 0,26 0,226 0,202 0,178 0,128 0,146 0,122 0,118 0,32 0,276 0,246 0,24 0,206 0,174 0,196 0,148 0,146 0,3 0,252 0,222 0,234 0,2 0,198 0,148 0,13 0,13 0,27 0,216 0,216 0,214 0,168 0,204 0,144 0,15 0,12 49 Ergebnisse 0,35 Optische Dichte 0,3 0,25 0,2 Stufe 1-2 0,15 Stufe 2-3 Stufe 3-4 0,1 Stufe 4-5 0,05 0 55 60 65 70 80 90 100 110 120 Röhrenspannung [kV] Abb. 18: Differenz der optischen Dichten D benachbarter Stufen des Stufenkeils in Abhängigkeit von der Röhrenspannung UR. Tab. 10 und Abb. 18 zeigen, dass die Differenz der optischen Dichten von zwei benachbarten Stufen bei niedriger kV-Zahl größer ist und mit zunehmender kV-Zahl kleiner wird. Die Differenzen der optischen Dichten liegen bei 55 bis 60 kV zwischen 0,25 und 0,3 sowie bei 110 bis 120 kV zwischen 0,1 und 0,15. 4.3.2 Variation der Belichtungszeit Aus den Einzelmessungen bei verschiedenen Belichtungszeiten und Stromstärken wurden zunächst die Standardabweichungen der optischen Dichten der einzelnen Stufen und daraus anschließend der Mittelwert der Standardabweichung für jede Einstellung berechnet (s. Tab. 11). 50 Ergebnisse Tab. 11: Mittelwerte der Standardabweichungen σ der optischen Dichten D bei Variation von Belichtungszeit t und Röhrenstrom l. t [ms] Mittelwert von σ der op- l [mA] tischen Dichten D 500 0,0160 10 400 0,0144 12,5 320 0,0166 16 240 0,0431 20 200 0,0111 25 160 0,0177 32 125 0,0275 40 80 0,0403 64 64 0,0153 80 50 0,0636 100 32 0,0933 160 20 0,0480 250 12 0,0310 400 4.3.3 Messung von Dosis und Belichtungszeit bei Variation des mAs-Produkts Bei gleichen Einstellungen wie in Kap. 4.3.2 wurden je 10 Messungen der Dosis in Form der Kerma (K) und der Belichtungszeit mit dem in Kap. 3.1.4 beschriebenen Dosimeter durchgeführt . Es wurden sowohl für die Dosis als auch für die Belichtungszeit die Mittelwerte mit Standardabweichung aus den Ergebnissen der Einzelmessungen berechnet (s. Tab. 12). 51 Ergebnisse Tab. 12: Mittelwerte und Standardabweichungen der Dosis (Kerma: K) und Belichtungszeit t bei Variation von Belichtungszeit t und Röhrenstrom l. t [ms] l [mA] Mittelwert σ von K Mittelwert von K [µGy] von t [ms] σ von t [ms] [µGy] 500 10 2,957 0,018 469 0 400 12,5 2,936 0,039 396,9 0,316 320 16 3,033 0,015 318 0 240 20 2,949 0,019 248 0 200 25 2,934 0,026 198,9 0,316 160 32 2,971 0,017 159,3 0,483 125 40 2,919 0,018 125 0 80 64 3,016 0,043 80 0 64 80 3,040 0,040 64,2 0,422 50 100 3,041 0,061 51 0 32 160 2,847 0,035 33 0 20 250 2,669 0,046 21 0 12 400 2,535 0,061 14 0 Wie aus Tab. 12 ersichtlich, entspricht die eingestellte Belichtungszeit t nicht genau dem aus den Messwerten resultierenden Mittelwert der Belichtungszeit. Die Standardabweichung der mittleren Belichtungszeit t ist aber sehr gering oder gleich 0. Da die Messungen aus Kap. 4.3.2 und 4.3.3 mit denselben Einstellungen vorgenommen wurden, ist es möglich, den Verlauf der Standardabweichung der optischen Dichten (s. Kap. 4.3.2) mit dem Verlauf der Standardabweichung der Dosiswerte (s. Kap. 4.3.3) zu vergleichen (s. Abb. 19). Mit abnehmender Belichtungszeit und zunehmender Stromstärke erhöhen sich sowohl die Standardabweichungen der Dosis als auch die der optischen Dichte. Dabei ist keine Linearität zu erkennen, aber eine ausgeprägte Korrelation zwischen den Messergebnissen aus Kap. 4.3.2 und 4.3.3. 52 Ergebnisse Standardabweichung Dosis bzw. Dichte 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 Dosis 0,04 Dichte 0,02 0 l [mA] Abb. 19: Verlauf der Standardabweichungen von Dosis bzw. optischer Dichte in Abhängigkeit vom Röhrenstrom l. 4.3 Untersuchungen mit alternativen Absorbermaterialien Die für die Abbildungen der Untersuchung mit alternativen Absorbermaterialen zugrundeliegenden Messergebnisse sind im Anhang unter 8.3 tabellarisch dargestellt. Es wurden die Mittelwerte mit Standardabweichung der gemessenen Dosiswerte (Kerma K) berechnet. Anschließend wurden aus den mittleren Dosiswerten Schwächungskurven für die alternativen Absorbermaterialien PMMA, PTFE und EpoxydGießharz bestimmt (s. Abb. 20 Abb. 21 Abb. 22). In den genannten Abbildungen werden keine Fehlerbalken angegeben, da der Standardfehler der Mittelwerte bei allen alternativen Absorbermaterialien kleiner als 1% ist. 53 Ergebnisse 1.000 y = 929,1e-0,15x 900 Dosis [µGy] 800 700 600 500 400 300 200 100 0 2 4 6 8 Dicke Plexiglas [cm] Abb. 20: Schwächungskurve für PMMA (Plexiglas) bei einer Röhrenspannung von 70 kV. Die rote Linie ist eine an die Messwerte angepasste Exponentialfunktion mit zugehöriger Gleichung. 54 Dosis [µGy] Ergebnisse 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 y = 807,94e-0,427x 0 1 2 Teflondicke [cm] 3 4 5 Abb. 21: Schwächungskurve für PTFE (Teflon) bei einer Röhrenspannung von 70 kV. Die rote Linie ist eine an die Messwerte angepasste Exponentialfunktion mit zugehöriger Gleichung. 600 y = 489,73e-0,022x Dosis [µGy] 500 400 300 200 100 0 0 10 20 30 40 50 60 Gießharzdicke [mm] 70 80 Abb. 22: Schwächungskurve für Epoxyd-Gießharz bei einer Röhrenspannung von 70 kV. Die rote Linie ist eine an die Messwerte angepasste Exponentialfunktion mit zugehöriger Gleichung. 55 Ergebnisse 4.5 Messung der Dosisverteilung Zur Untersuchung des in Kap. 2.1.3 beschriebenen Heel-Effekts wurde über eine belichtete Fläche von 22 cm x 17 cm (entspricht ca. dem Oberflächeninhalt des Prüfkörpers) eine Messung der Dosis (Kerma: K) mittels des in Kap. 3.1.4 beschriebenen Dosimeters vorgenommen. Abb. 23 zeigt die gemessene Dosisverteilung. Erwartungsgemäß fällt die Dosis anodenseitig stark ab. Zwischen der Mitte und der Kathodenseite zeigt sich eine höhere Konstanz der Dosis. Deshalb wurde diese Seite genauer ausgemessen (s. Abb. 24). Danach ist die höchste Konstanz der Dosiswerte im oberen linken Quadranten nahe der Mitte zu finden. Dagegen differieren die Dosiswerte im unteren linken Quadranten deutlich stärker. 499,5 - 496,0 484,3 496,6 495,8 478,4 487,0 481,6 477,2 463,4 436,4 435,0 + 423,9 Abb. 23: Gemessene Dosisverteilung über die Fläche des Prüfkörpers (+: Anodenseite, –: Kathodenseite). Die Kreise entsprechen der Abmessung der aufgelegten Flach-Ionisationskammer, und die darin enthaltenen Zahlen sind die gemessenen Dosen (Kerma in µGy) an diesen Orten. 56 Ergebnisse 495,6 - 515,8 506,5 518,4 498,8 510,8 438,8 470,2 510,64 513,6 508,2 499,6 493,4 480,8 475,2 Abb. 24: Gemessene Dosisverteilung von der Mitte des Strahlenfeldes in Richtung Kathodenseite (links mit – gekennzeichnet). Die Kreise entsprechen der Abmessung der aufgelegten Flach-Ionisationskammer, und die darin enthaltenen Zahlen sind die gemessenen Dosen (Kerma in µGy an diesen Orten. 4.6 Optimierter Prüfkörper Es wurden aufgrund der Ergebnisse aus Kap. 4.4 keine alternativen Materialien für den Stufenkeil verwendet. Auf Grundlage der Ergebnisse zur Dosisverteilung aus Kap. 4.5 wurde der Prüfkörper entsprechend Kap. 3.7 neu konstruiert. 57 Ergebnisse 4.7 Validierung des Verfahrens zur Konstanzprüfung 4.7.1 Validierung mittels Referenzverfahren Die für die Abbildungen und Tabellen der Validierung mittels Referenzverfahren zugrundeliegenden Messergebnisse sind im Anhang unter 8.4.1 tabellarisch dargestellt. 4.7.1.1 Variation der Temperatur des Entwicklers Mit dem Absinken der Entwicklertemperatur ist eine deutliche Aufhellung des belichteten Films bzw. eine Erniedrigung der optischen Dichte sowohl bei den Aufnahmen mittels Prüfkörper (siehe Abb. 25) als auch mittels Sensito-Densitometer (siehe Abb. 26) zu beobachten. In beiden Fällen ergab sich eine Erhöhung der optischen Dichte bei Erhöhung der Temperatur. 2 1,8 Optische Dichte 1,6 1,4 1,2 Stufe 1 1 Stufe 2 0,8 Stufe 3 0,6 Stufe 4 0,4 Stufe 5 0,2 0 29 30 31 32 33 34 35 36 Entwicklertemperatur [°C] Abb. 25: Darstellung der optischen Dichte in den Regionen der Prüfkörperstufen als Funktion der Entwicklertemperatur. 58 Optische Dichte Ergebnisse 3 2,8 2,6 2,4 2,2 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Stufe 9 Stufe 10 Stufe 11 Stufe 13 29 30 31 32 33 34 35 36 Entwicklertemperatur [°C] Abb. 26: Darstellung der optischen Dichte ausgewählter Sensito-Densitometerstufen als Funktion der Entwicklertemperatur. Zur Auswertung der Sensito-Densitometeraufnahmen wurden vier Stufen ausgewählt, die für die Auswertung nach DIN 6868-2 (DIN 6868-2, S. 3, 1996) benötigt werden, um den Empfindlichkeitsindex (s. Abb. 27) und den Kontrastindex (s. Abb. 28) zu berechnen. Der Empfindlichkeitsindex ist die Dichte der bei der Funktionsprüfung der Filmverarbeitung nach DIN V 6868-55 festgelegten Stufe des Sensitometerstreifens des Prüffilms (DIN 6868-2, S. 3, 1996). Nach DIN V 6868-55 (S. 6, 1996) ist der Empfindlichkeitsindex die Dichte der Stufe, deren Dichte am nächsten bei 1,0 über Dmin, jedoch nicht über D = 1,35 liegt. Im Folgenden wurde daher für den Empfindlichkeitsindex die Stufe 9 verwendet. Der Kontrastindex wird nach DIN 6868-2 (S. 3 , 1996) ebenfalls bei der Funktionsprüfung der Filmverarbeitung nach DIN V 6868-55 festgelegt. Nach DIN V 6868-55 (S. 6, 1996) ist der Kontrastindex die Differenz der Dichtewerte von Empfindlichkeitsindex und derjenigen Stufe, deren Dichte am nächsten bei D = 2,4 über Dmin liegt oder wahlweise auch die Dichte dieser Stufe (DIN V 6868-55, 1996). Zur Bestimmung des Kontrastindex wurde im Folgenden die Stufe 13 bzw. die Differenz der Stufen 9 bis 59 Ergebnisse 13 verwendet. Die optischen Dichten der Stufen 10 und 11 liegen in einem ähnlichen Bereich wie die optischen Dichten, die durch die fünf Stufen des Prüfkörpers erzeugt werden. 1,3 Optische Dichte 1,2 + D 0,2 1,1 1 Stufe 9 0,9 0,8 - D 0,2 0,7 0,6 29 30 31 32 33 34 35 36 Entwicklertemperatur [°C] Abb. 27: Darstellung des Empfindlichkeitsindex als Funktion der Entwicklertemperatur. Die gelbe Linie verläuft durch den Messpunkt mit idealer Entwicklertemperatur (32°C). Die roten Linien markieren die maximal zulässigen Abweichungen (± 0,2) der optischen Dichte vom Referenzwert. 60 Optische Dichte Ergebnisse 3 2,9 2,8 2,7 2,6 2,5 2,4 2,3 2,2 2,1 2 1,9 1,8 1,7 1,6 1,5 + D 0,2 - D 0,2 Stufe 13 + D 0,2 Differenz der Stufen 9 und 13 - D 0,2 29 30 31 32 33 34 35 36 Entwicklertemperatur [°C] Abb. 28. Verlauf des Kontrastindex bei variierter Entwicklertemperatur. Der Kontrastindex wurde einmal als feste Stufe (blaue Linie) und einmal als Differenz (grüne Linie) berechnet. Die gelbe Linie verläuft durch den Messpunkt mit idealer Entwicklertemperatur (32 °C). Die roten Linien markieren die maximal zulässigen Abweichungen (± 0,2) der optischen Dichte vom Referenzwert. 4.7.1.2 Einfluss der Regeneration des Entwicklers Entsprechend Abb. 29 und Abb. 30 zeigt sich sowohl auf den Aufnahmen mit dem Prüfkörper als auch auf den Aufnahmen mit dem Sensito-Densitometer nach jeweils 10 Aufnahmen ohne Entwicklerregeneration keine Veränderung der optischen Dichte. Zur Auswertung der Sensito-Densitometeraufnahmen wurden vier Stufen dargestellt. Wie in Kap. 4.7.1.1 beschrieben, wurden Stufe 9 und Stufe 13 für die Auswertung nach DIN 6868-2 (S. 3, 1996) und DIN V 6868-55 (S. 6, 1996) zur Berechnung des Empfindlichkeitsindex (s. Abb. 31) und Kontrastindex (s. Abb. 32) verwendet. Die optischen Dichten der Stufen 10 und 11 liegen in einem ähnlichen Bereich wie die optischen Dichten, die durch die fünf Stufen des Prüfkörpers erzeugt werden. 61 Optische Dichte Ergebnisse 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Aufnahme mit Prüfkörper [Nr.] Abb. 29: Verlauf der optischen Dichte in den Regionen der Prüfkörperstufen bei wiederholten Aufnahmen ohne Entwicklerregeneration Optische Dichte 3 2,5 2 Stufe 9 1,5 Stufe 10 1 Stufe 11 0,5 Stufe 13 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Aufnahme mit Sensito-Densitometer [Nr.] Abb. 30: Verlauf der optischen Dichte ausgewählter Sensito-Densitometerstufen bei wiederholten Aufnahmen ohne Entwicklerregeneration 62 Optische Dichte Ergebnisse 1,3 1,25 1,2 1,15 1,1 1,05 1 0,95 0,9 0,85 0,8 0,75 0,7 + D 0,2 Stufe 9 - D 0,2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Aufnahme mit Sensito-Densitometer [Nr.] Abb. 31. Empfindlichkeitsindex bei wiederholten Aufnahmen ohne Entwicklerregeneration. Die gelbe Linie verläuft durch den Messpunkt mit frischem Entwickleransatz. Die roten Linien markieren die maximal zulässigen Abweichungen (± 0,2) der optischen Dichte vom Referenzwert. 63 Optische Dichte Ergebnisse 3 2,9 2,8 2,7 2,6 2,5 2,4 2,3 2,2 2,1 2 1,9 1,8 1,7 1,6 1,5 + D 0,2 - D 0,2 Stufe 13 + D 0,2 Differenz der Stufen 9 und 13 - D 0,2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Aufnahme mit Sensito-Densitometer [Nr.] Abb. 32. Kontrastindex bei wiederholten Aufnahmen ohne Entwicklerregeneration. Der Kontrastindex wurde einmal als feste Stufe (blaue Linie) und einmal als Differenz (grüne Linie) berechnet. Die gelbe Linie verläuft durch den Messpunkt mit frischem Entwickleransatz. Die roten Linien markieren die maximal zulässigen Abweichungen (± 0,2) der optischen Dichte vom Referenzwert. 4.7.1.3 Einfluss der Verdünnung des Entwicklers Bis zu einer Entwicklerverdünnung, bei der ca. 1/3 des Entwicklers durch Wasser ersetzt wurde, bleiben die optischen Dichten der Aufnahmen sowohl des Prüfkörpers (s. Abb. 33) als auch der des Sensito-Densitometers (s. Abb. 34) nahezu konstant. Bei stärkerer Verdünnung sinken die optischen Dichten deutlich, und die Unterschiede zwischen den optischen Dichten der einzelnen Stufen werden geringer. 64 Optische Dichte Ergebnisse 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 900 800 700 600 500 400 300 200 100 VE [ml] Abb. 33: Darstellung der optischen Dichte in den Regionen der Prüfkörperst u- Optische Dichte fen als Funktion des Volumens des reinen Entwicklers (V E ). 3 2,8 2,6 2,4 2,2 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Stufe 9 Stufe 10 Stufe 11 Stufe 13 900 800 700 600 500 400 300 200 VE [ml] 100 Abb. 34: Darstellung der optischen Dichte einiger Sensito -Densitometerstufen als Funktion des Volumens des reinen Entwicklers (VE). 65 Ergebnisse Zur Auswertung der Sensito-Densitometeraufnahmen wurden vier Stufen dargestellt. Wie in Kap. 4.7.1.1 beschrieben, wurden Stufe 9 und Stufe 13 für die Auswertung nach DIN 6868-2 (S. 3, 1996) und DIN V 6868-55 (S. 6, 1996) zur Berechnung des Empfindlichkeitsindex (s. Abb. 35) und Kontrastindex (s. Abb. 36) verwendet. Die optischen Dichten der Stufen 10 und 11 liegen in einem ähnlichen Bereich wie die optischen Dichten, die durch die fünf Stufen des Prüfkörpers erzeugt werden. Auch bei dieser Auswertung befinden sich der Kontrast- und Empfindlichkeitsindex bis zu einer Mischung von 600 ml Entwickler und 300 ml Wasser im zulässigen Bereich. 1,3 1,2 Optische Dichte 1,1 1 - D 0,2 0,9 0,8 0,7 Stufe 9 0,6 0,5 0,4 0,3 900 800 700 600 500 400 300 200 100 Entwickler [ml] Abb. 35. Empfindlichkeitsindex bei sinkender Entwicklerkonzentration. Die gelbe Linie verläuft durch den Messpunkt mit korrekt zusammengesetztem Entwickleransatz. Die rote Linie markiert die maximal zulässige Abweichung (- 0,2) der optischen Dichte vom Referenzwert. 66 Optische Dichte Ergebnisse 2,6 2,4 2,2 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 - D 0,2 Stufe 13 - D 0,2 Differenz der Stufen 9 und 13 900 800 700 600 500 400 300 200 100 Entwickler [ml] Abb. 36. Kontrastindex bei sinkender Entwicklerkonzentration. Der Kontrastindex wurde einmal als feste Stufe (blaue Linie) und einmal als Differenz (grüne Linie) berechnet. Die gelbe Linie verläuft durch den Messpunkt mit korrekt zusammengesetztem Entwickleransatz. Die rote Linie markiert die maximal zulässige Abweichung (0,2) der optischen Dichte vom Referenzwert. 4.7.1.4 Einfluss der Oxidation des Entwicklers Die ersten 3 Tage bleiben die optischen Dichten der Aufnahmen sowohl mit dem Prüfkörper (s. Abb. 37) als auch mit dem Sensito-Densitometer (s. Abb. 38) relativ konstant, d.h. sie verringern sich nur um einen Wert von ca. 0,1. Am 6. Tag sinken die Werte bereits um ca. 0,2, wobei sich am 8. Tag besonders bei den Aufnahmen mittels Sensito-Densitometer (s. Abb. 38) nochmal eine geringe Erhöhung der optischen Dichte zeigt. Nach dem 8. Tag fallen dann die die Werte deutlich ab und die Differenzen zwischen den optischen Dichten der einzelnen Stufen werden geringer. 67 Optische Dichte Ergebnisse 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 0 1 2 3 6 8 10 13 15 17 20 Zeit [Tage] Abb. 37: Darstellung der optischen Dichte in den Regionen der Prüfkörperst ufen als Funktion der Zeit. 3,5 3 Optische Dichte 2,5 2 Stufe 9 1,5 Stufe 10 1 Stufe 11 0,5 Stufe 13 0 0 1 2 3 6 8 10 13 15 17 20 Zeit [Tage] Abb. 38: Darstellung der optischen Dichte einiger Sensito -Densitometerstufen als Funktion der Zeit. Zur Auswertung der Sensito-Densitometeraufnahmen wurden vier Stufen dargestellt. Wie in Kap. 4.7.1.1 beschrieben, wurden Stufe 9 und Stufe 13 für die Auswertung nach DIN 6868-2 (S. 3, 1996) und DIN V 6868-55 (S. 6, 1996) zur Berechnung des Empfindlichkeitsindex (s. Abb. 39) und Kontrastindex (s. Abb. 40) verwendet. Die 68 Ergebnisse optischen Dichten der Stufen 10 und 11 liegen in einem ähnlichen Bereich wie die optischen Dichten, die durch die fünf Stufen des Prüfkörpers erzeugt werden. Auch bei dieser Auswertung befindet sich der Empfindlichkeitsindex bis zum 3. Tag und am 8. Tag im zulässigen Bereich. Der Kontrastindex ist bis zum 6. Tag und bei Auswertung mittels Differenz der Stufen auch bis zum 8. Tag im zulässigen Bereich. 1,4 + D 0,2 1,3 Optische Dichte 1,2 1,1 1 - D 0,2 0,9 0,8 Stufe 9 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0 1 2 3 6 8 10 13 15 17 20 Zeit [Tage] Abb. 39. Empfindlichkeitsindex in Abhängigkeit von der Zeit. Die gelbe Linie verläuft durch den Messpunkt mit frischem Entwickleransatz. Die roten Linien markieren die maximal zulässigen Abweichungen (± 0,2) der optischen Dichte vom Referenzwert. 69 Optische Dichte Ergebnisse + D 0,2 3,1 2,9 2,7 2,5 2,3 2,1 1,9 1,7 1,5 1,3 1,1 0,9 0,7 0,5 - D 0,2 Stufe 13 + D 0,2 - D 0,2 Differenz der Stufen 9 und 13 0 1 2 3 6 8 10 13 15 17 20 Zeit [Tage] Abb. 40. Kontrastindex in Abhängigkeit von der Zeit. Der Kontrastindex wurde einmal als feste Stufe (blaue Linie) und einmal als Differenz (grüne Linie) berechnet. Die gelbe Linie verläuft durch den Messpunkt mit frischem Entwickleransatz. Die roten Linien markieren die maximal zulässigen Abweichungen (± 0,2) der optischen Dichte vom Referenzwert. 70 Ergebnisse 4.7.2 Validierung durch visuelle Auswertung Die für die Abbildungen und Tabellen der Validierung durch visuelle Auswertung zugrundeliegende Messergebnisse sind im Anhang unter 8.4.2 tabellarisch dargestellt. 4.7.2.1 Ungeschulte Personengruppe Tab.13 enthält die Abweichungen der erfolgten Bewertungen von den tatsächlichen Werten. Dabei fällt auf, dass über 50% der Aufnahmen richtig bewertet wurden. Bei 75% der abweichenden Bewertungen betragen die Abweichungen 0,5 Prüfkörperstufen. Nur bei 25% der abweichenden Bewertungen zeigten sich größere Abweichungen. Der Mittelwert der Abweichung von allen vier Personen lag immer bei höchstens 0,5 Prüfkörperstufen Tab. 13: Abweichung der Bewertung der ungeschulten Personen (P) von der tatsächlichen Bewertung (1 entspricht der Abweichung um eine Prüfkörperstufe, s. Tab.7 in Kap. 3.8.2.1). Die Symbolerklärungen der Prüfaufnahmen (s. 1. Spalte) sind Tab. 6 aus Kap. 3.8.2.1 zu entnehmen. Es wurden der Mittelwert (Ø) und die Standardabweichung (σ) berechnet. Abweichung vom tatsächlichen Wert Bild T1 T2 T3 T4 V1 V2 oR1 t1 t2 P1 P2 P3 σ Ø P4 -0,5 0 -1 0 -0,375 0,48 -0,5 0 -0,5 -0,5 -0,375 0,25 0 0 0,5 0 0,125 0,25 -0,5 0 0 0 -0,125 0,25 0 0 0 0 0 0,00 0 0,5 0,5 0 0,25 0,29 0 -0,5 -0,5 -0,5 -0,375 0,25 0,5 0 1 0 0,375 0,48 -0,5 1,5 1,5 -0,5 0,5 1,15 71 Ergebnisse 4.7.2.2 Ungeschulte Personengruppe nach Übung In Tab. 14 sind die Abweichungen der erfolgten Bewertungen von den tatsächlichen Werten enthalten. Dabei sind über 60% der Bewertungen „richtig“. Es wurden keine Bewertungen abgegeben, die um mehr als 0,5 Prüfkörperstufen von den tatsächlichen Werten abweichen. Die Standardabweichung vom Mittelwert liegt immer unter 0,5. Tab. 14: Abweichungen der Bewertungen der ungeschulten Personen (P) nach Übung von der tatsächlichen Bewertung (1 entspricht der Abweichung um eine Prüfkörperstufe, s. Tab.7 in Kap. 3.8.2.1). Die Symbolerklärungen der Prüfaufnahmen (s. 1. Spalte) sind Tab.6 aus Kap. 3.8.2.1 zu entnehmen. Es wurden der Mittelwert (Ø) und die Standardabweichung (σ) berechnet. Abweichung vom tatsächlichen Wert Bild P1 P2 P3 σ Ø P4 T1 -0,5 -0,5 -0,5 0 -0,375 0,25 T2 -0,5 -0,5 -0,5 0 -0,375 0,25 0 0,5 0 0 0,125 0,25 -0,5 0,5 0 0 0 0,41 0 0 0 0 0 0,00 0 0,5 0 0 0,125 0,25 0 0 -0,5 0 -0,125 0,25 0 0 0 0 0 0,00 0 0 0 0,5 0,125 0,25 T3 T4 V1 V2 oR1 t1 t2 72 Ergebnisse 4.7.2.3 Geschulte Personengruppe Tab. 15 enthält die Abweichungen der erfolgten Bewertung von den tatsächlichen Werten. Dabei sind über 50% der Bewertungen „richtig“. Von den abweichenden Bewertungen weichen über 85% um 0,5 Prüfkörperstufen von den richtigen Werten ab. Es gibt keine Bewertung, die um mehr als 1 Stufe abweicht. Der Mittelwert und die Standardabweichung liegen immer unter 0,5. Tab. 15: Abweichungen der Bewertungen der geschulten Personen (P) von der tatsächlichen Bewertung (1 entspricht der Abweichung um eine Prüfkörperstufe, s. Tab.7 in Kap. 3.8.2.1). Die Symbolerklärungen der Prüfaufnahmen sind Tab.6 in Kap. 3.8.2.1 zu entnehmen. Es wurden der Mittelwert (Ø) und die Standardabweichung (σ) berechnet. Abweichung vom tatsächlichen Wert Bild T1 T2 P1 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 σ Ø P2 P3 0 -0,5 -0,5 0 0 0 -1 -1 0 0 -0,3 0,42 -0,45 0,16 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 0 T3 0 -0,5 0 0 0 0 0 1 0 -0,5 T4 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 0,5 0 -0,5 0,5 -0,5 -0,5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,5 0,5 0,5 1 0 0,5 -0,5 0,5 0 0 0,3 0,42 -0,5 -0,2 0 0 0,5 0 -0,5 0,5 -0,5 0 -0,07 0,37 0 -0,5 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,05 0,16 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 V1 V2 oR1 t1 t2 73 0 0,41 -0,25 0,42 0 0 0,00 0,00 Diskussion 5 Diskussion 5.1 Untersuchungen zur Auswahl von Absorbermaterialien 5.1.1 Absorbermaterial Aluminium Bei den Ergebnissen aus 4.1.1 ist auffällig, dass die Ausgleichsgerade die Messwerte nahezu ideal verbindet. Außerdem ist aus der Geradengleichung ablesbar, dass eine Erhöhung der Aluminiumdicke um 1 mm die optische Dichte um 0,11 verringert. Da folglich Aluminiumplatten von unter 2 mm Dicke nötig sind, um die geforderte Veränderung der optischen Dichte um 0,2 zu erreichen, stellt es ein ideales Material dar, um die Feinabstufung des Stufenkeils auf dem Prüfkörper zu realisieren. 5.1.2 Absorbermaterial Kupfer Die Schwächungskurve ist im Allgemeinen eine S-förmige Kurve. Dies bedeutet, dass sich die Kurve bei sehr dünnem Material, also sehr geringer Schwächung der Röntgenstrahlung einer maximalen optischen Dichte bzw. Schwärzung annähert, während bei sehr dickem Material die Schwärzung gegen 0 geht. Daher wurden in 4.1.2 auch nur die Messwerte, die sich im linearen Bereich der Schwächungskurve befinden, zur Berechnung der Ausgleichsgeraden verwendet. Aus der Geradengleichung lässt sich erkennen, dass aus einer Zunahme der Kupferdicke um 1 mm eine Reduzierung der optischen Dichte um 2 resultiert. Damit ist eine Kupferplatte zwar als Grundfilter gut zu verwenden, aber zur Feinabstufung des Stufenkeils ungeeignet, da hierfür eine Materialdicke von ca. 0,1 mm benötigt würde. Eine derart dünne Kupferplatte ist schlecht zu bearbeiten, und geringe Dickenvariationen innerhalb der Platte würden einen erheblichen Unterschied der optischen Dichte hervorrufen. 5.2 Vorläufiger Prüfkörper Es wurde ein Prüfkörper für eine Filmkassette im Format 18 cm x 24 cm entworfen, da unter Praxisbedingungen zur Konstanzprüfung der Film benutzt werden soll, der den höchsten Durchsatz hat. Mit dieser Größe des Prüfkörpers kann eine Filmkassette dieses Formats oder größer zur Konstanzprüfung verwendet werden. Erfahrungsgemäß werden in der Praxis nur selten kleinere Filmformate benutzt. Als 74 Diskussion Grundplatte für den Prüfkörper wurde eine 1,5 mm dicke Kupferplatte benutzt. Diese ist für die zunächst untersuchten Belichtungsparameter etwas zu dünn (s. Kap. 4.1.2), da sie selbst bereits eine optische Dichte von ca. 1,7 erzeugen würde. Da die Stufe mit der geringsten Schwächung auf dem Stufenkeil aber einer optischen Dichte von ca. 0,8 entsprechen soll, muss entweder durch Veränderung der Grundplatte oder der Belichtungsparameter eine geringere optische Dichte erzeugt werden. Beim Einsatz des Prüfkörpers ist es sinnvoll, Belichtungsparameter zu verwenden, die in der Kleintierpraxis auch zur Erstellung von Patientenaufnahmen üblicherweise benutzt werden. Es sollte also eine Röhrenspannung zwischen 60 und 70 kV benutzt werden. Die in der jeweiligen Praxis zu verwendenden Belichtungsparameter müssen individuell je nach Gerät im Rahmen einer externen Prüfung, wie z.B. der Abnahmeprüfung, festgelegt werden. Zur Abstufung des Stufenkeils wurde eine handelsübliche 2 mm dicke Aluminiumplatte benutzt. Der Stufenkeil wurde mittig auf der Kupferplatte angebracht und zur besseren Übersicht recht großflächig gewählt. Rundherum wurde ein Drahtgitter aus dem Volierenbau auf die Kupferplatte gelegt und an 4 Punkten mit röntgendichtem Lötzinn befestigt. Dies ermöglicht den Abgleich des Strahlenfeldes mit dem Lichtfeld. In der Veterinärmedizin ist das besonders wichtig, da die Tiere oder ihre Gliedmaßen vom Haltepersonal immer sehr nah am Lichtfeld festgehalten werden. Dabei ist es für den Strahlenschutz von großer Bedeutung, dass die Hände nicht in das Strahlenfeld geraten. In der Humanmedizin darf die Verschiebung des Strahlenfeldes bei Addition der Verschiebungen an beiden Seiten bis zu 2 % des Fokus-Film-Abstands betragen (DIN-Norm 6868-3, S. 6, 2000). Daher wurden die Lötzinnpunkte so positioniert, dass sie sowohl zum Rand des Prüfkörpers als auch zum zentral gelegenen Stufenkeil einen Abstand von ca. 2 cm aufweisen. Diese Position ermöglicht es, die Differenz zwischen Licht- und Strahlenfeld abzulesen. 75 Diskussion 5.3 Auswahl der Belichtungsparameter 5.3.1 Variation der Röhrenspannung Aus den Ergebnissen in Kap. 4.3.1 (s. Abb. 17) ist zu entnehmen, dass bei wiederholten Belichtungen die Streuung der optischen Dichte für eine Prüfkörperstufe bei Röhrenspannungen zwischen 55 und 70 kV deutlich geringer ist, als in einem höheren Röhrenspannungsbereich. Der Grund hierfür könnte das geringere RöhrenstromZeit-Produkt bei größeren Spannungen und die damit verbundene kurze Belichtungszeit sein. Somit ist es empfehlenswert, dass für die Prüfkörperaufnahmen die Röhrenspannung zwischen 55 und 70 kV liegt. Außerdem ist aus der Untersuchung ersichtlich(s. Abb. 18), welchen Einfluss die Variation der Röhrenspannung auf die Differenz der optischen Dichte zwischen den einzelnen Prüfkörperstufen hat. Bei 55 kV liegt die Differenz der Stufen zwischen 2,7 und 3,2 und bei 70 kV zwischen 0,2 und 0,23. Bei der Auswahl der geeigneten Belichtungsparameter an der jeweiligen Röntgenanlage sollte die Variation der Röhrenspannung in diesem Bereich daher genutzt werden, um eine optimale Differenz der Stufen um ca. 0,2 zu erreichen. 5.3.2 Variation der Belichtungszeit Es ist festzustellen, dass die Streuung der optischen Dichte bei wiederholten Aufnahmen zwischen 0,015 und 0,043 schwankt, solange die Belichtungszeiten über 100 ms und die Röhrenströme unter 50 mA liegen (s. Tab. 11). Erst bei kürzeren Belichtungszeiten und größeren Röhrenströmen nimmt die Streuung zu. Dieses Verhalten könnte einerseits mit einer ungenau geschalteten Belichtungszeit erklärt werden. Je kürzer die Belichtungszeit wird, desto stärker wird der Einfluss der unpräzisen Schaltung. Andererseits könnte es auch sein, dass die großen Röhrenströme nicht genau geregelt werden können. Hier wären weiterführende, aufwändige technische Messungen an der Röntgenanlage notwendig. Auffällig ist, dass die Streuung bei sehr kurzer Belichtungszeit (unter 20 ms) und sehr hohem Röhrenstrom (über 250mA) wieder abnimmt. 76 Diskussion 5.3.3 Messung von Dosis und Belichtungszeit bei Variation des mAs-Produkts Um den Grund für die unterschiedlich starke Streuung der optischen Dichte aus 5.3.2 zu bestimmen, wurden bei gleichen Einstellungen der Röntgenanlage wiederholt die Dosis und Belichtungszeit gemessen. Es zeigte sich, dass die Streuung der Dosis eine ähnliche Abhängigkeit von der Belichtungszeit und dem Röhrenstrom aufweist, wie die Streuung der optischen Dichte aus 4.3.2. Die gemessenen Belichtungszeiten sind allerdings sehr konstant, und ihre Streuung weist keine Korrelation mit der Streuung der Dosiswerte auf. Gerade bei kurzen Belichtungszeiten unter 50 ms streuen die gemessenen Belichtungszeiten nicht. Allerdings zeigt das Dosismessgerät, welches auch die Belichtungszeit misst, die Zeit nur in ganzen Millisekunden an. Es könnten also Schwankungen im „Nachkommabereich“ der Belichtungszeit auftreten, die nicht angezeigt werden. Dies könnte die Ursache für die erhöhte Streuung der Dosiswerte bei kurzen Belichtungszeiten und hohen Röhrenströmen sein, da sich bei kurzen Belichtungszeiten eine geringe Ungenauigkeit der Schaltzeit besonders stark auf die Gesamtdosis auswirkt. Eine genauere Messung der Belichtungszeit war mit dem vorhandenen Dosismessgerät nicht möglich. Um eine möglichst gute Reproduzierbarkeit der optischen Dichte zu erreichen, sollte bei der Verwendung des Prüfkörpers darauf geachtet werden, dass die Belichtungszeiten mindestens 50 ms betragen. 5.4 Untersuchungen mit alternativen Absorbermaterialien Um abschätzen zu können, ob die alternativen Absorbermaterialien für den Stufenkeil verwendbar sind, wurde mit Hilfe des Schwächungsgesetzes (Kap. 2.1.4) und den Schwächungskoeffizienten der alternativen Absorbermaterialien aus Kap. 4.4 berechnet, welche Materialdicke notwendig wäre, um dieselbe Schwächung wie mit den verwendeten Aluminiumstufen zu erzeugen. Um eine Schwächung von 0,2 optischer Dichte zu erzeugen, sind demnach 3,4 cm PMMA, 1,2 cm PTFE oder 2,3 cm Epoxyd-Gießharz notwendig. Dies würde bedeuten, dass der Stufenkeil eine Höhe von mindestens 4,8 cm hätte. Daher sind diese Materialien nicht für den Stufenkeil geeignet, weil zum einen der Prüfkörper zu groß und unhandlich werden würde und zum anderen aufgrund der Absorptionsunschärfe eine Inhomogenität der Schwär- 77 Diskussion zung im Randbereich des Stufenkeils zu erwarten wäre (s. Kap. 2.1.6). Die geringe Schwächung von Gießharz und die Möglichkeit, darin etwas einzubetten, ermöglicht allerdings eine Verwendung dieses Materials als Ummantelung des Prüfkörpers inklusive einer Drahtauflage. Damit wäre der Prüfkörper kompakter und die scharfkantigen Drahtenden würden keine Verletzungsgefahr mehr darstellen. Außerdem könnte sich das Drahtgitter nicht mehr von der Kupferplatte lösen. 5.5 Dosisverteilung Aufgrund der Ergebnisse aus Kap. 4.5 wurde der Stufenkeil deutlich verkleinert, um einerseits eine möglichst homogene Dosisverteilung in jeder der Stufen zu erhalten. Andererseits kann so der Stufenkeil an der Stelle des Strahlenfeldes positioniert werden, an der der geringste Heel-Effekt (s. Kap. 2.1.3) auftritt. Dadurch ist die optische Dichte innerhalb einer Prüfkörperstufe praktisch konstant, und es ist eine einfachere und bessere visuelle Bewertung möglich. 5.6 Optimierter Prüfkörper Die Größe des Prüfkörpers und die Kupfergrundplatte wurden beibehalten. Da sich die alternativen Absorbermaterialien für den Stufenkeil nicht eignen, wurde weiterhin Aluminium verwendet. Der Stufenkeil wurde aufgrund des inhomogenen Strahlenfeldes (s. Kap. 4.5) verkleinert und verschoben. Das Drahtgitter wurde durch ein Lochmuster zum Ablesen einer Verschiebung zwischen Lichtfeld und Strahlenfeld ersetzt, wobei der Abstand der Löcher von 5 mm ein Einfacheres Abschätzen erlaubt. Durch den Wegfall des Drahtgittersbesteht weniger Verletzungsgefahr und der Prüfkörper ist kompakter, da die Befestigung und Enden des Drahtgitters eine Schwachstelle darstellten. 5.7 Validierung des Verfahrens zur Konstanzprüfung 5.7.1 Validierung mittels Referenzverfahren Bei allen vier gezielten Manipulationen des Entwicklers (s. Kap. 3.8.1.1 bis 3.8.1.4) verhielten sich die optischen Dichte der Sensito-Densitometerstreifen und der Prüfkörperstufen sehr ähnlich (s. Kap. 4.7.1.1 bis 4.7.1.4). 78 Diskussion Vergleicht man den Verlauf der optischen Dichte einer Prüfkörperstufe mit einer Sensito-Densitometerstufe, deren optische Dichte einen ähnlichen Wert aufweist (Abb. 41 und Abb. 42), wird die Korrelation besonders deutlich. In Abb. 41 ist die optische Dichte der Sensito-Densitometerstufe 9 und der Prüfkörperstufe 2 als Funktion der Entwicklertemperatur dargestellt. Über nahezu den gesamten Temperaturbereich, in dem die Entwicklertemperatur variiert wurde, sind die optischen Dichten nahezu gleich groß. Variationen der Entwicklertemperatur haben also auf die Veränderung der optischen Dichten von Prüfkörperstufen und SensitoDensitometerstufen näherungsweise denselben Einfluss. 1,4 optische Dichte 1,3 1,2 1,1 Stufe 9 SensitoDensitometer 1 0,9 Stufe 2 Prüfkörper 0,8 0,7 0,6 29 30 31 32 33 34 35 36 Temperatur [°C] Abb. 41: Optische Dichte als Funktion der Entwicklertemperatur; direkter Vergleich der Sensito-Densitometerstufe 9 und der Prüfkörperstufe 2 aus Kap. 4.7.1.1. Bei der Auswertung des Empfindlichkeits- und Kontrastindex fällt auf, dass in Kap. 4.7.1.1 der Empfindlichkeitsindex bei höheren Temperaturen bereits außerhalb des erlaubten Bereichs liegt (Abb. 27), während sich der Kontrastindex noch innerhalb der erlaubten zulässigen Abweichungen (± 0,2) befindet (Abb. 28). Dies ist darauf zurückzuführen, dass sich in dieser Untersuchung die optische Dichte der Stufe, die als Empfindlichkeitsindex festgelegt wurde, mit zunehmender Temperatur erhöht. Dagegen besitzt die optische Dichte der Stufe, die als Kontrastindex bestimmt wurde, bei der korrekten Temperatur von 32 °C bereits einen Wert von 2,7. Bei einer weite- 79 Diskussion ren Erhöhung der Entwicklertemperatur kann die optische Dichte des Kontrastindex kaum noch zunehmen, da sich die Werte bereits im Bereich der Schulter der Schwärzungskurve befinden (s. Kap. 2.1.6). Bei den anderen durchgeführten Untersuchungen, und sicher auch in den meisten Fällen in der veterinärmedizinischen Praxis, kommt es eher zu einer nicht ausreichenden Schwärzung des Röntgenfilms, so dass beide Indizes aussagekräftig sind. Die Berechnung des Kontrastindex als Differenz der Stufen ist immer etwas weniger sensibel als die Stufe selbst, da eine Veränderung des Index eine unterschiedlich starke Veränderung der Einzelwerte erfordert. Dies gilt jedoch nicht bei Werten, die, wie oben beschrieben, bereits im Schulterbereich der Kurve liegen. In diesem Fall ist die Differenzbildung aussagekräftiger. In Abb. 42 ist die optische Dichte der Sensito-Densitometerstufe 10 und der Prüfkörperstufe 5 als Funktion des reinen Entwicklervolumens dargestellt. Über nahezu den gesamten Bereich, in dem das Volumen des Entwicklers variiert wurde, sind die optischen Dichten nahezu gleich groß. Lediglich bei 700 ml Entwickler differieren die Kurven der optischen Dichte um ca. 0,2. Variationen des Entwicklervolumens haben also auf die Veränderung der optischen Dichten von Prüfkörperstufen und SensitoDensitometerstufen näherungsweise denselben Einfluss. 80 optische Dichte Diskussion 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Stufe 10 SensitoDensitometer Stufe 5 Prüfkörper 900 800 700 600 500 400 300 200 100 VE in [ml] Abb. 42: Darstellung der optischen Dichte als Funktion des Volumens des reinen Entwicklers (VE); direkter Vergleich der Sensito-Densitometerstufe 10 und der Prüfkörperstufe 5 aus Kap. 4.7.1.3. In Abb. 43 ist die optische Dichte der Sensito-Densitometerstufe 9 und der Prüfkörperstufe 2 als Funktion der Zeit dargestellt. Über nahezu den gesamten Bereich verlaufen die Kurven parallel zueinander. Auch an Tag 8 und Tag 17 zeigen beide Kurven den Anstieg der optischen Dichte. Variationen des Oxidationszustands aufgrund der fortschreitenden Zeit haben also auf die Veränderung der optischen Dichten von Prüfkörperstufen und Sensito-Densitometerstufen näherungsweise denselben Einfluss. 81 Diskussion 1,4 optische Dichte 1,2 1 SensitoDensitometer Stufe 9 0,8 0,6 Prüfkörper Stufe 2 0,4 0,2 0 0 1 2 3 6 8 10 13 15 17 20 Zeit [Tage] Abb. 43: Darstellung der optischen Dichte als Funktion der Zeit in Tagen;direkter Vergleich der Sensito-Densitometerstufe 9 und der Prüfkörperstufe 2 aus Kap.4.7.1.4. Zusammenfassend ergibt sich, dass die Manipulationen der Filmentwicklung die optische Dichte der Prüfkörperstufen und Sensito-Densitometerstufen in gleicher Weise beeinflussen. Daraus lässt sich schließen, dass die modernen Röntgenanlagen ausreichend konstant belichten, um damit eine Konstanzprüfung der Filmentwicklung durchzuführen. Daher kann man davon ausgehen, dass Veränderungen der Filmentwicklung, die in der tierärztlichen Praxis auftreten können, sich in der Veränderung der optischen Dichten der Prüfkörperstufen widerspiegeln werden und damit der konstruierte Prüfkörper ebenso gut zur Qualitätssicherung der Filmentwicklung geeignet ist, wie das Sensito-Densitometer. Die Veränderungen der optischen Dichte müssen allerdings mit einem geeigneten Auswertesystem nachgewiesen werden. 5.7.2 Validierung durch visuelle Auswertung Dass vier Personen, die mit der Betrachtung und Auswertung von Röntgenbildern nicht vertraut sind, bei einem ersten Vergleich der Graustufen der Prüfaufnahmen mit der Referenzaufnahme über 50% richtig bewerten, deutet darauf hin, ein einfaches und deutlich erkennbares System gefunden zu haben. Dieselben Personen haben 82 Diskussion nach einigen Wochen bei einer zweiten Befragung, nach einer kurzen Demonstration von Beispielbewertungen, schon keine Bewertung, schlechter als eine halbe Bewertungsstufe abweichend von der richtigen, mehr abgegeben. Es ist also auch von einem schnellen Lerneffekt bei der Bewertung auszugehen. Bei der Gruppe von 10 Personen aus der tierärztlichen Praxis wurde direkt eine kurze Demonstration von Beispielbewertungen vorgenommen, so dass der Lerneffekt nicht ersichtlich ist. Die Gruppe hat aber auch mehr als 50% der Bewertungen richtig vorgenommen. Dabei war auffällig, dass Personen, wie z.B. P8, sehr flüchtig und schnell ihre Bewertung abgegeben haben und diese dann auch häufig nicht korrekt war. Personen wie z.B. P10 oder P6 haben sich Zeit genommen und mehrmals die Graustufen der Prüfaufnahme mit der Referenzaufnahme verglichen, ehe sie zu einer Bewertung gekommen sind. Diese Personen haben letztlich auch die besseren Bewertungen abgegeben. Interessant ist, dass beide Personen sehr erfahrene Tierarzthelferinnen sind und P8 erst Auszubildende. Es ist also festzustellen, dass mit etwas Übung, Sorgfalt und Zeit bei der Auswertung sehr korrekte Ergebnisse abgegeben werden können und davon auszugehen ist, dass die Bewertung maximal um eine halbe Bewertungsstufe abweicht, welches einer optischen Dichte von 0,1 entspricht. Damit ist das Verfahren der visuellen Beurteilung ausreichend genau, um Veränderungen in der Filmentwicklung frühzeitig erkennen zu können. Das ermöglicht die rechtzeitige Einflussnahme auf den Entwicklungsprozess, so dass eine gleichbleibend gute Qualität der Patientenbilder erreicht werden kann. 5.8 Empfehlungen zur Konstanzprüfung der Filmentwicklung Zunächst sollte für konstante Rahmenbedingungen gesorgt werden, indem die Entwicklung der Röntgenfilme immer sorgfältig durchgeführt und mindestens einmal jährlich auch die Dunkelraumbeleuchtung überprüft wird. Die Ermittlung der Belichtungsparameter für die in der jeweiligen Praxis vorhandene Röntgenanlage und die Erstellung einer Referenzaufnahme sollten im Rahmen einer Abnahmeprüfung der Röntgenanlage und Funktionsprüfung der Filmverarbeitung vorgenommen werden. Hierbei ist darauf zu achten, dass die Referenzaufnahme nicht mit einem Entwickler direkt nach Neuansatz erfolgt, sondern in einem Zustand, in dem die Patientenfilme 83 Diskussion in der Regel entwickelt werden. Die Konstanzprüfung sollte dann regelmäßig mindestens einmal wöchentlich von einer damit betrauten, sorgfältig arbeitenden Person durchgeführt werden. Diese Aufgabe sollte stets von der gleichen Person durchgeführt werden, da die richtige Beurteilung, wie aus Kap. 5.7.2 ersichtlich, von Übung und Sorgfalt abhängt. Die Anfertigung der Prüfaufnahme sollte im Laufe des Arbeitstages nach ausreichendem Warmlaufen der Entwicklermaschine und nach dem Durchsatz einiger Patientenaufnahmen erfolgen. Unterscheidet sich die Prüfaufnahme um mehr als eine Graustufe von der Referenzaufnahme, ist davon auszugehen, dass eine Veränderung der optischen Dichte um mehr als 0,2 aufgetreten ist, so dass weitere Überprüfungsmaßnahmen erfolgen sollten. Zunächst sollte die Anfertigung der Prüfaufnahme wiederholt werden. Bei wiederholter Veränderung der optischen Dichte ist nach den Ursachen für die Abweichung zu suchen. Dabei sind z.B. zu überprüfen: die Entwicklertemperatur, die Durchlaufzeit, die Regenerierrate, Verunreinigungen, die Oxidation des Entwicklers, die Dunkelraumbeleuchtung, Handhabungsfehler. Gegebenenfalls sind die Chemikalien neu anzusetzen und die Maschine zu reinigen. Bei gerade neu angesetztem Entwickler ist eine kurzfristige stärkere Schwärzung zulässig. Außerdem sollten beim Wechsel einer Filmpackung des Prüffilms drei überlappende Messungen angefertigt werden. Kann keine Ursache für eine Veränderung der optischen Dichte gefunden werden, muss ggf. eine erneute Funktionsprüfung der Filmentwicklung mit Erstellung einer neuen Referenzaufnahme erfolgen. 5.9 Vergleich mit bestehenden Vorschriften und vorangegangenen Untersuchungen Zur Entwicklung eines kostengünstigen und einfach durchführbaren Testverfahrens zur Konstanzprüfung der Filmentwicklung in der Tiermedizin wurde das aufwändige Verfahren der Humanmedizin mittels Sensito-Densitometer (s. Kap. 2.2.1), wie in der DIN-Norm 6868-2 beschrieben, als Referenzverfahren genutzt. Für die Tiermedizin ist eine visuelle Auswertung, ähnlich den Vorschriften nach DIN-Norm 6868-5 für die Zahnmedizin (s. Kap. 2.2.2), deutlich praktikabler. Auch die Belichtung mit der vorhandenen Röntgenanlage bedeutet, dass kein weiteres Gerät angeschafft werden 84 Diskussion muss. Daher sind diese beiden Vorgehensweisen in diese Arbeit übernommen worden. Um eine präzisere Auswertung zu ermöglichen, wurde der Stufenkeil mit fünf Stufen ähnlich dem internationalen Standard IEC 1223-2-7 (s. Kap. 2.2.2) ausgestattet. Auch wurden die dort verwendeten Materialien Kupfer und Aluminium zum Bau des Prüfkörpers übernommen. Dass die Möglichkeit eines Verfahrens zur Konstanzprüfung auch in der Tiermedizin sehr sinnvoll ist, haben schon KECK et al. in einer Fragebogenstudie von 1986 aufgezeigt. Hierbei haben österreichische Tierärzte insbesondere den Prozess der Filmverarbeitung als Ursache für eine unzureichende Qualität der Röntgenbilder angegeben. Das von HOFMANN-PARISOT 1989 entwickelte Testphantom (s. Kap. 2.3) in Form eines Stufenkeils zur gleichzeitigen Belichtung mit dem Objekt soll die Möglichkeit geben, die Bildgüte anhand der Kontraste und absoluten Schwärzung der Schwärzungsstufen zu beurteilen. Diese hängen von den eingestellten Belichtungsparametern und besonders der Filmverarbeitung ab. Es wird aber im Gegensatz zu dem in dieser Arbeit entwickelten Verfahren das schon fertige Röntgenbild bewertet. Wird dabei eine mangelhafte Bildqualität festgestellt, muss in einem zweiten Schritt nach ihrer Ursache gesucht werden. In dem in dieser Arbeit entwickelten Verfahren wird dagegen ausschließlich eine fehlerhafte Filmverarbeitung detektiert und somit die Wahrscheinlichkeit von Aufnahmen mit mangelhafter Bildgüte im Vorraus reduziert. Bei einem Ringversuch wurde von KECK und HOFMANN-PARISOT 1991 (s. Kap. 2.3) herausgefunden, dass nur 22,7% der beurteilten Röntgenbilder korrekt belichtet und verarbeitet waren und dafür meist eine Unterentwicklung und Überbelichtung die Ursachen waren. Das in dieser Arbeitet entwickelte Testverfahren bietet die Möglichkeit, die Filmverarbeitung separat zu überprüfen und zu bewerten. Außerdem ist es erst durch eine konstante Filmverarbeitung möglich, auch konstante Belichtungsparameter zu verwenden, da diese dann nicht mehr dem aktuellen Zustand der Filmverarbeitung an- 85 Diskussion gepasst werden müssen. Auch HOFMANN-PARISOT fordert schon 1993 Qualitätssicherungsmaßnahmen für die Filmverarbeitung (s. Kap.2.3), da viele Tierärzte verfärbte Entwicklerlösungen tolerieren und Temperaturkontrollen nicht durchführen. Das in dieser Arbeit entwickelte Verfahren zur Konstanzprüfung der Filmverarbeitung erfüllt diese gestellten Forderungen und lässt sich leicht und kostengünstig in den Praxisalltag integrieren. Außerdem erfüllt es alle Vorgaben zur Konstanzprüfung der Filmverarbeitung, die bisher nur im Bereich der Human- und Zahnmedizin realisiert sind. 86 Zusammenfassung 6 Zusammenfassung Katja Häusler Entwicklung eines Verfahrens zur Konstanzprüfung bei der konventionellen Radiographie in der Veterinärmedizin Die Röntgenuntersuchung ist ein in der Tiermedizin häufig angewendetes und, wie schon HOFMANN-PARISOT Anfang der 1990er Jahre aufzeigte, auch ein problembehaftetes bildgebendes Verfahren. Die häufig mangelhafte Qualität der konventionellen Röntgenbilder wird vor allem durch die Filmverarbeitung verursacht. Um eine konstant gute Filmverarbeitung zu gewährleisten, existieren in der Humanmedizin und Zahnmedizin Vorgaben zur regelmäßigen Überprüfung der Filmverarbeitung. Nur in der Tiermedizin dürfen Röntgenfilme ohne Vorgaben zur Qualitätssicherung entwickelt werden. Ziel dieser Arbeit war es daher, ein kostengünstiges, schnell und einfach durchführbares Verfahren zur Konstanzprüfung der Filmverarbeitung für die Tiermedizin zu entwickeln. Es sollte dabei in Anlehnung an die zahnmedizinischen Vorgaben die praxiseigene Röntgenanlage zur Belichtung verwendet werden und eine visuelle Auswertung durch das radiologisch tätige Personal erfolgen. Hierfür wurde ein Prüfkörper unter Verwendung von Kupfer und Aluminium entwickelt, der durch eine fünfstufige Aluminiumtreppe verschiedene Schwärzungen erzeugt und gleichzeitig durch Markierungen in der Grundplatte das Ablesen einer möglichen Verschiebung zwischen Licht- und Strahlenfeld ermöglicht. Die Schwärzung der Felder auf einer bei der Konstanzprüfung angefertigten Prüfaufnahme soll visuell mit der Schwärzung einer unter optimalen Bedingungen erstellten Referenzaufnahme verglichen werden. Um sicherzustellen, dass Veränderungen der Filmverarbeitung durch das erarbeitete Verfahren auch erkannt werden, sind gezielte Veränderungen vorgenommen worden. Die erstellten Röntgenbilder wurden zusammen mit sensitometrisch belichteten Filmen mit dem Densitometer ausgewertet. Hierbei stellte das humanmedizinische, nach DIN-NORM 6868-2 durchgeführte Verfahren das Referenzverfahren dar. Es wurden die Entwicklertemperatur variiert, die 87 Zusammenfassung Regeneration des Entwicklers verhindert, die fortschreitende Oxidation des Entwicklers benutzt und der Entwickler stufenweise verdünnt. Bei diesen Untersuchungen wurden Filme, die mit der Röntgenanlage unter Verwendung des Prüfkörpers belichtet wurden, mit Filmen verglichen, die mit dem Sensitometer belichtet wurden. Die Messung der optischen Dichten der verschiedenen Schwärzungsstufen ergab eine durch beide Verfahren gleichermaßen erkennbare Veränderung der Schwärzung. Da in der tiermedizinischen Praxis normalerweise kein Densitometer zur Auswertung zur Verfügung steht, muss bei Anwendung des hier entwickelten Verfahrens eine tiermedizinische Fachangestellte mit der regelmäßigen visuellen Auswertung der belichteten Filme betraut werden. Zur Sicherstellung der ausreichenden Sensibilität einer visuellen Auswertung wurden neun Aufnahmen aus den Untersuchungen ausgewählt und mit vier Referenzaufnahmen verglichen. Es wurden ein Bewertungssystem und ein Fragebogen erstellt, wonach sowohl eine röntgenologisch ungeschulte als auch eine geschulte Personengruppe die Aufnahmen visuell beurteilt haben. Es fiel dabei auf, dass auch ungeschulte Personen in einer zweiten Befragung und nach kurzem Üben deutlich bessere Bewertungen abgaben. Grundsätzlich erzielten auch Personen, die ruhig und nach eingehendem Vergleich ihre Bewertungen abgaben, bessere Übereinstimmungen mit den gemessenen Werten. Es wurden insgesamt über 50% richtige Bewertungen abgegeben. Unter der Voraussetzung, eine geübte und konzentriert arbeitenden Person mit dem Verfahren betrauen zu können, sind abweichende Bewertungen der Schwärzungsstufen zu erwarten, die einem Unterschied der optischen Dichte von maximal 0,1 entsprechen. In der Humanmedizin ist ein Toleranzbereich der Veränderung der optischen Dichte von D = ±0,2 vorgegeben. Bei größeren Abweichungen sollen Maßnahmen zur Problemfindung eingeleitet werden. Mittels der visuellen Auswertung der Prüfkörperaufnahmen ist es also ebenfalls möglich, Überschreitungen dieses Toleranzbereichs zu erkennen, so dass Veränderungen in der Filmentwicklung frühzeitig erkannt werden können. Durch eine rechtzeitige Problembehebung können damit eine konstante Filmverarbeitung und damit auch eine konstante Bildqualität gewährleistet werden. 88 Anhang 7 Summary Katja Häusler Development of a method for testing the constancy of film processing in conventional radiology for veterinary medicine The x-ray examination is a very common and widely used examination in veterinary practice. As HOFMANN-PARISOT mentioned in the early1990s it is also a problematic imaging technique. The frequent low quality of the conventional radiology is mostly caused by the film processing. To guarantee constant high quality in film processing, there are standards in human medicine as well as in dental medicine to allow regular monitoring of the film processing. It is only in veterinary medicine that xray films can be processed without any quality assurance. The purpose of this study was therefore to develop a low- cost, quick and simple method for testing the constancy of film processing for veterinary medicine following oral radiography standards where a surgery-owned x-ray unit is used for exposure and a visual result is made by a radiological professional. A test device using copper and aluminium was developed and various optical densities were produced by a fivestep aluminium step wedge. This allowed the simultaneous reading of a possible shift between light field and radiation field through markings in the base plate. The optical density of the density steps of a constancy film made during this constancy test should be visually compared with the optical density of an initial reference film made under ideal conditions. To ensure that changes in film processing can be recognised by this set up, specific changes were made as follows: The x-ray images were evaluated with the densitometer together with the sensitometrically exposed films. The procedure following DIN-NORM 6868-2 in human medicine was chosen as the reference procedure. The temperature of the development solution was varied, the replenishment rate of the development solution was prevented, the continuous oxidation of the development solution was used and gradually rarefied. During these tests, films which were exposed with the x-ray unit using the test device were compared with films which were exposed with the sensitometer. The measurement of the 89 Anhang optical density of the different steps showed an equally changed optical density with both processes. Since a veterinary surgery does not usually have a densitometer at his disposal, a veterinary professional would have to be entrusted with the regular visual evaluation of the processed films as described in this procedure. In order to ensure sufficient sensitivity of a visual evaluation nine different x-ray images were chosen from these examinations and compared with four different references. An evaluation system and a questionnaire were created and given both to a radiologically trained group and to a radiologically un-trained group. The members of these two groups were asked to visually evaluate the images. It became clear that even the untrained people were able to produce significantly better evaluations in a second interview and after a short practice period. In general, those people who made their evaluations calmly and after thorough comparison had more results which matched the measured evaluations. Overall, there were more than 50% correct evaluations. Given that a trained and concentrated professional will be asked to use this procedure, the differing evaluations of the optical density steps would be expected to be equivalent to a difference in optical density not greater than 0.1. In human medicine thespecified tolerance range of the difference in optical density is set at D =±0.2. If the deviation is higher, improvements should be implemented. Using the visual evaluation of the test device image also allows us to recognise if the specified tolerance range is exceeded,in which case changes in film processing can be recognised in good time. By solving problems early on a constant film processing procedure as well as a constant image quality can be ensured. 90 Anhang 8 Anhang 8.1 Messergebnisse zu 4.1 Materialuntersuchung 8.1.1 Aluminium Tab. 16: Messung der optischen Dichte von Graustufen eines Röntgenfilms nach Belichtung mit Auflage von verschieden dicken Aluminiumfiltern Aluminium Optische [mm] Dichte 0 1,54 0,87 1,44 1,60 1,36 2,46 1,26 3,27 1,16 4,08 1,07 4,88 1,00 8.1.2 Kupfer Tab. 17: Messung der optischen Dichte von Graustufen eines Röntgenfilms nach Belichtung mit Auflage von verschieden dicken Kupferscheiben Kupfer Optische [mm] Dichte 0,4 3,09 0,9 2,84 1,5 1,73 1,9 0,82 2,4 0,40 91 Anhang 8.2 Belichtungsparameter 8.2.1 Messergebnisse zu 4.3.1 Variation der Röhrenspannung Tab. 18: Messergebnisse der 5-fach Messung mit verschiedenen Belichtungsparametern 55 kV; 100 mAs Optische Dichte Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 Messung 1 2,04 1,76 1,42 1,09 0,83 Messung 2 2,01 1,73 1,43 1,14 0,88 Messung 3 2,03 1,73 1,42 1,12 0,85 Messung 4 2,02 1,73 1,41 1,1 0,83 Messung 5 2,02 1,74 1,41 1,14 0,85 Mittelwert 2,02 1,74 1,42 1,12 0,85 Standardabweichung 0,01 0,01 0,01 0,02 0,02 Differenz Stufe 1-2 Stufe 2-3 Stufe 3-4 Stufe 4-5 0,28 0,32 0,30 0,27 60 kV; 25 mAs Optische Dichte Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 Messung 1 1,84 1,57 1,28 1,05 0,83 Messung 2 1,83 1,58 1,3 1,03 0,82 Messung 3 1,83 1,59 1,32 1,05 0,82 Messung 4 1,83 1,56 1,28 1,03 0,83 Messung 5 1,82 1,55 1,29 1,05 0,83 Mittelwert 1,83 1,57 1,29 1,04 0,83 Standardabweichung 0,01 0,02 0,02 0,01 0,01 Differenz Stufe 1-2 Stufe 2-3 Stufe 3-4 Stufe 4-5 0,26 0,28 0,25 0,21 92 Anhang Fortsetzung Tab. 4 65 kV; 10 mAs Optische Dichte Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 Messung 1 1,94 1,72 1,46 1,22 1,02 Messung 2 1,95 1,71 1,47 1,26 1,03 Messung 3 1,95 1,72 1,46 1,24 1,05 Messung 4 1,93 1,70 1,45 1,25 1,04 Messung 5 1,93 1,72 1,50 1,26 1,01 Mittelwert 1,94 1,71 1,47 1,25 1,03 Standardabweichung 0,01 0,01 0,02 0,02 0,02 Differenz Stufe 1-2 Stufe 2-3 Stufe 3-4 Stufe 4-5 0,23 0,25 0,22 0,22 70 kV; 5 mAs Optische Dichte Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 Messung 1 1,91 1,70 1,46 1,24 1,05 Messung 2 1,94 1,72 1,47 1,25 1,04 Messung 3 1,90 1,70 1,48 1,26 1,04 Messung 4 1,94 1,75 1,51 1,24 1,02 Messung 5 1,91 1,72 1,47 1,23 1,00 Mittelwert 1,92 1,71 1,48 1,24 1,03 Standardabweichung 0,02 0,02 0,02 0,01 0,02 Differenz Stufe 1-2 Stufe 2-3 Stufe 3-4 Stufe 4-5 0,21 0,23 0,24 0,21 93 Anhang Fortsetzung Tab. 4 80 kV; 1,6 mAs Optische Dichte Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 Messung 1 1,71 1,55 1,34 1,13 0,95 Messung 2 1,70 1,50 1,32 1,13 0,96 Messung 3 1,76 1,58 1,35 1,14 0,98 Messung 4 1,79 1,63 1,42 1,22 1,03 Messung 5 1,72 1,53 1,33 1,14 1,00 Mittelwert 1,74 1,56 1,35 1,15 0,98 Standardabweichung 0,04 0,05 0,04 0,04 0,03 Differenz Stufe 1-2 Stufe 2-3 Stufe 3-4 Stufe 4-5 0,18 0,21 0,20 0,17 90 kV; 0,8 mAs Optische Dichte Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 Messung 1 1,77 1,64 1,47 1,28 1,07 Messung 2 1,74 1,62 1,4 1,21 1,03 Messung 3 1,78 1,65 1,5 1,31 1,1 Messung 4 1,82 1,69 1,52 1,32 1,1 Messung 5 1,86 1,73 1,57 1,35 1,15 Mittelwert 1,79 1,67 1,49 1,29 1,09 Standardabweichung 0,05 0,04 0,06 0,05 0,04 Differenz Stufe 1-2 Stufe 2-3 Stufe 3-4 Stufe 4-5 0,13 0,17 0,20 0,20 94 Anhang Fortsetzung Tab. 4 100 kV; 0,4 mAs Optische Dichte Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 Messung 1 1,68 1,57 1,37 1,21 1,05 Messung 2 1,57 1,40 1,21 1,08 0,94 Messung 3 1,69 1,53 1,34 1,19 1,04 Messung 4 1,53 1,40 1,20 1,03 0,90 Messung 5 1,54 1,38 1,18 1,05 0,91 Mittelwert 1,60 1,46 1,26 1,11 0,97 Standardabweichung 0,08 0,09 0,09 0,08 0,07 Differenz Stufe 1-2 Stufe 2-3 Stufe 3-4 Stufe 4-5 0,14 0,20 0,15 0,14 110 kV; 0,32 mAs Optische Dichte Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 Messung 1 1,65 1,51 1,37 1,26 1,10 Messung 2 1,80 1,69 1,57 1,42 1,24 Messung 3 1,73 1,61 1,42 1,28 1,16 Messung 4 1,61 1,48 1,29 1,15 1,03 Messung 5 1,56 1,45 1,35 1,24 1,07 Mittelwert 1,67 1,55 1,40 1,27 1,12 Standardabweichung 0,10 0,10 0,11 0,10 0,08 Differenz Stufe 1-2 Stufe 2-3 Stufe 3-4 Stufe 4-5 0,12 0,15 0,13 0,15 95 Anhang Fortsetzung Tab. 4 120 kV; 0,25 mAs Optische Dichte Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 Messung 1 1,60 1,46 1,31 1,18 1,05 Messung 2 1,46 1,31 1,17 1,05 0,94 Messung 3 1,51 1,41 1,26 1,13 1,00 Messung 4 1,54 1,43 1,24 1,09 0,99 Messung 5 1,44 1,35 1,25 1,13 1,00 Standardabweichung 0,06 0,06 0,05 0,05 0,04 Mittelwert 1,51 1,39 1,25 1,12 1,00 Differenz Stufe 1-2 Stufe 2-3 Stufe 3-4 Stufe 4-5 0,12 0,15 0,13 0,12 8.2.2 Messergebnisse zu 4.3.2 Variation der Belichtungszeit Tab. 19: Ergebnisse der Mehrfachmessungen und Berechnung von Standardabweichung, Mittelwert und Differenz der optischen Dichte bei verschiedenen Belichtungszeiten und konstantem Röhrenstrom-Zeit-Produkt (RZP) RZP = Optische Dichte 500 ms * Stufe 1 Stufe 2 Mittelwert der Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 10 mA abweichung Messung 1 1,71 1,52 1,31 1,09 0,89 Messung 2 1,69 1,51 1,31 1,07 0,87 Messung 3 1,74 1,52 1,28 1,07 0,87 Messung 4 1,70 1,48 1,26 1,05 0,87 Messung 5 1,71 1,50 1,28 1,07 0,87 Mittelwert 1,71 1,51 1,29 1,07 0,87 Standardabw 0,02 0,02 0,02 0,01 0,01 Stufe 1-2 Stufe 2-3 Stufe 3-4 Stufe 4-5 Differenz Standard- 0,204 0,218 0,218 96 0,196 0,02 Anhang Fortsetzung Tab. 5 RZP= 400 ms* 12,5 Optische Dichte Stufe 1 Stufe 2 Mittelwert der Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 mA Standardabweichung Messung 1 1,76 1,57 1,35 1,14 0,92 Messung 2 1,78 1,56 1,33 1,14 0,94 Messung 3 1,76 1,54 1,35 1,17 0,96 Messung 4 1,79 1,56 1,33 1,14 0,95 Messung 5 1,80 1,58 1,35 1,14 0,94 Mittelwert 1,78 1,56 1,34 1,15 0,94 Standardabw 0,02 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 Stufe 1-2 Stufe 2-3 Stufe 3-4 Stufe 4-5 Differenz 0,22 RZP= Optische Dichte 320 ms* 16 Stufe 1 0,22 Stufe 2 0,19 0,21 Mittelwert der Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 mA abweichung Messung 1 1,92 1,71 1,47 1,26 1,04 Messung 2 1,88 1,68 1,48 1,27 1,05 Messung 3 1,87 1,66 1,44 1,25 1,05 Messung 4 1,87 1,67 1,47 1,26 1,02 Messung 5 1,88 1,68 1,46 1,23 1,03 Mittelwert 1,88 1,68 1,46 1,25 1,04 Standardabw 0,02 0,02 0,02 0,02 0,01 Stufe 1-2 Stufe 2-3 Stufe 3-4 Stufe 4-5 Differenz Standard- 0,20 0,22 0,21 97 0,21 0,02 Anhang Fortsetzung Tab. 5 RZP= 240 ms* Optische Dichte Stufe 1 Stufe 2 Mittelwert der Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 20 mA Standardabweichung Messung 1 1,91 1,70 1,46 1,24 1,03 Messung 2 1,88 1,67 1,46 1,26 1,03 Messung 3 1,97 1,78 1,56 1,33 1,13 Messung 4 1,93 1,74 1,55 1,33 1,10 Messung 5 1,96 1,76 1,53 1,31 1,07 Mittelwert 1,93 1,73 1,51 1,29 1,07 Standardabw 0,04 0,04 0,05 0,04 0,04 0,04 Stufe 1-2 Stufe 2-3 Stufe 3-4 Stufe 4-5 Differenz 0,20 RZP= Optische Dichte 200 ms* Stufe 1 0,22 Stufe 2 0,22 0,22 Mittelwert der Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 25 mA abweichung Messung 1 1,99 1,79 1,57 1,35 1,13 Messung 2 1,97 1,77 1,55 1,35 1,13 Messung 3 2,00 1,79 1,56 1,33 1,12 Messung 4 1,99 1,79 1,57 1,36 1,14 Messung 5 1,97 1,79 1,58 1,37 1,13 Mittelwert 1,99 1,79 1,57 1,35 1,13 Standardabw 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 Stufe 1-2 Stufe 2-3 Stufe 3-4 Stufe 4-5 Differenz Standard- 0,20 0,22 0,21 98 0,22 0,01 Anhang Fortsetzung Tab. 5 RZP= 160 ms* Optische Dichte Stufe 1 Stufe 2 Mittelwert Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 32 mA der Stan- dardabweichung Messung 1 2,05 1,85 1,64 1,43 1,24 Messung 2 2,05 1,86 1,66 1,46 1,23 Messung 3 2,03 1,84 1,63 1,4 1,18 Messung 4 2,02 1,85 1,63 1,43 1,2 Messung 5 2,05 1,84 1,62 1,4 1,19 Mittelwert 2,04 1,85 1,64 1,42 1,21 Standardabw 0,01 0,01 0,02 0,03 0,03 0,02 Stufe 1-2 Stufe 2-3 Stufe 3-4 Stufe 4-5 Differenz 0,19 RZP= Optische Dichte 125 ms* Stufe 1 0,21 Stufe 2 0,22 0,21 Mittelwert Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 40 mA der Stan- dardabweichung Messung 1 2,02 1,82 1,6 1,37 1,15 Messung 2 2,06 1,86 1,65 1,42 1,2 Messung 3 2,07 1,89 1,67 1,45 1,22 Messung 4 2,05 1,86 1,61 1,37 1,15 Messung 5 2,05 1,85 1,63 1,41 1,18 Mittelwert 2,05 1,86 1,63 1,40 1,18 Standardabw 0,02 0,03 0,03 0,03 0,03 Stufe 1-2 Stufe 2-3 Stufe 3-4 Stufe 4-5 Differenz 0,19 0,23 0,23 99 0,22 0,03 Anhang Fortsetzung Tab. 5 RZP= 80 ms* Optische Dichte Stufe 1 Stufe 2 Mittelwert Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 64 mA der Stan- dardabweichung Messung 1 2,06 1,87 1,66 1,42 1,16 Messung 2 2,08 1,89 1,70 1,46 1,22 Messung 3 2,09 1,88 1,66 1,44 1,24 Messung 4 2,13 1,93 1,70 1,49 1,27 Messung 5 2,16 1,95 1,77 1,52 1,25 Mittelwert 2,10 1,90 1,70 1,47 1,23 Standardabw 0,04 0,03 0,04 0,04 0,04 0,04 Stufe 1-2 Stufe 2-3 Stufe 3-4 Stufe 4-5 Differenz 0,20 RZP= Optische Dichte 64 ms* Stufe 1 0,20 Stufe 2 0,23 0,24 Mittelwert Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 80 mA der Stan- dardabweichung Messung 1 2,11 1,9 1,66 1,42 1,18 Messung 2 2,06 1,87 1,66 1,4 1,16 Messung 3 2,09 1,87 1,63 1,43 1,22 Messung 4 2,09 1,88 1,66 1,42 1,18 Messung 5 2,09 1,88 1,66 1,42 1,18 Mittelwert 2,09 1,88 1,65 1,42 1,18 Standardab 0,02 0,01 0,01 0,01 0,02 w Stufe 1-2 Stufe 2-3 Stufe 3-4 Stufe 4-5 Differenz 0,21 0,23 0,23 100 0,24 0,02 Anhang Fortsetzung Tab. 5 RZP= 50 ms* Optische Dichte Stufe 1 Stufe 2 Mittelwert Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 100 mA der Stan- dardabweichung Messung 1 1,98 1,77 1,57 1,35 1,11 Messung 2 1,99 1,79 1,54 1,3 1,07 Messung 3 2,11 1,91 1,68 1,44 1,21 Messung 4 2,03 1,81 1,57 1,32 1,09 Messung 5 1,95 1,74 1,49 1,27 1,08 Standardabw 0,06 0,06 0,07 0,07 0,06 Mittelwert 2,01 1,80 1,57 1,34 1,11 0,06 Stufe 1-2 Stufe 2-3 Stufe 3-4 Stufe 4-5 Differenz 0,21 RZP= Optische Dichte 32 ms* Stufe 1 0,23 Stufe 2 0,23 0,23 Mittelwert Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 160 mA der Stan- dardabweichung Messung 1 1,81 1,57 1,36 1,16 0,95 Messung 2 1,87 1,63 1,38 1,2 0,95 Messung 3 1,96 1,72 1,51 1,32 1,11 Messung 4 1,98 1,77 1,51 1,29 1,08 Messung 5 1,79 1,55 1,29 1,09 0,89 Mittelwert 1,88 1,65 1,41 1,21 1,00 Standardabw 0,09 0,09 0,10 0,09 0,09 Stufe 1-2 Stufe 2-3 Stufe 3-4 Stufe 4-5 Differenz 0,23 0,24 0,20 101 0,21 0,09 Anhang Fortsetzung Tab. 5 RZP= 20 ms* Optische Dichte Stufe 1 Stufe 2 Mittelwert Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 250 mA der Stan- dardabweichung Messung 1 1,60 1,37 1,16 0,99 0,79 Messung 2 1,76 1,53 1,29 1,06 0,88 Messung 3 1,65 1,40 1,19 1,01 0,82 Messung 4 1,65 1,40 1,17 0,99 0,81 Messung 5 1,64 1,40 1,16 1,00 0,83 Mittelwert 1,66 1,42 1,19 1,01 0,83 Standardabw 0,06 0,06 0,06 0,03 0,03 0,05 Stufe 1-2 Stufe 2-3 Stufe 3-4 Stufe 4-5 Differenz 0,24 RZP= Optische Dichte 12 ms* Stufe 1 0,23 Stufe 2 0,18 0,18 Mittelwert Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 400 mA der Stan- dardabweichung Messung 1 1,38 1,14 0,94 0,79 0,67 Messung 2 1,44 1,26 0,98 0,81 0,66 Messung 3 1,46 1,24 1,01 0,83 0,68 Messung 4 1,38 1,16 0,99 0,81 0,64 Messung 5 1,46 1,22 1,01 0,83 0,68 Mittelwert 1,42 1,20 0,99 0,81 0,67 Standardabw 0,04 0,05 0,03 0,02 0,02 Stufe 1-2 Stufe 2-3 Stufe 3-4 Stufe 4-5 Differenz 0,22 0,21 0,18 102 0,14 0,03 Anhang 8.2.2 Messergebnisse zu 4.3.3 Messung von Dosis und Belichtungszeit bei Variation des mAs-Produkts Tab. 20: Messergebnisse der Mehrfachmessungen von Dosis und Belichtungszeit bei Variation der Belichtungszeit und des Röhrenstroms bei gleichem RöhrenstromZeit-Produkt 500 ms* Dosis Zeit 400 ms* Dosis Zeit 10 mA [µGy] [ms] 12,5 mA [µGy] [ms] Messung 1 2,94 469 Messung 1 2,96 397 Messung 2 2,97 469 Messung 2 2,96 397 Messung 3 2,98 469 Messung 3 2,84 397 Messung 4 2,92 469 Messung 4 2,96 396 Messung 5 2,96 469 Messung 5 2,97 397 Messung 6 2,97 469 Messung 6 2,94 397 Messung 7 2,95 469 Messung 7 2,94 397 Messung 8 2,97 469 Messung 8 2,9 397 Messung 9 2,95 469 Messung 9 2,95 397 Messung 10 2,96 469 Messung 10 2,94 397 Mittelwert 2,96 469 Mittelwert 2,94 397 0 Standardabw 0,03 0,32 Standardabw 0,02 103 Anhang Fortsetzung Tab. 6 320 ms* Dosis Zeit 240 ms* Dosis Zeit 16 mA [µGy] [ms] 20 mA [µGy] [ms] Messung 1 3,03 318 Messung 1 2,92 248 Messung 2 3,02 318 Messung 2 2,93 248 Messung 3 3,03 318 Messung 3 2,94 248 Messung 4 3,00 318 Messung 4 2,96 248 Messung 5 3,04 318 Messung 5 2,98 248 Messung 6 3,04 318 Messung 6 2,96 248 Messung 7 3,05 318 Messung 7 2,97 248 Messung 8 3,05 318 Messung 8 2,95 248 Messung 9 3,03 318 Messung 9 2,93 248 Messung 10 3,04 318 Messung 10 2,95 248 Mittelwert 3,03 318 Mittelwert 2,95 248 Standardabw 0,01 0 Standardabw 0,02 0 200 ms* Dosis Zeit 160 ms* Dosis Zeit 25 mA [µGy] [ms] 32 mA [µGy] [ms] Messung 1 2,9 199 Messung 1 2,99 159 Messung 2 2,93 199 Messung 2 2,97 159 Messung 3 2,97 199 Messung 3 2,97 159 Messung 4 2,98 199 Messung 4 2,96 159 Messung 5 2,93 199 Messung 5 2,95 160 Messung 6 2,91 198 Messung 6 2,95 160 Messung 7 2,93 199 Messung 7 2,98 159 Messung 8 2,95 199 Messung 8 3,00 160 Messung 9 2,91 199 Messung 9 2,98 159 Messung 10 2,93 199 Messung 10 2,96 159 Mittelwert 2,93 199 Mittelwert 2,97 159 Standardabw 0,03 0,32 Standardabw 0,02 0,48 104 Anhang Fortsetzung Tab. 6 125 ms* Dosis Zeit 80 ms* Dosis Zeit 40 mA [µGy] [ms] 64 mA [µGy] [ms] Messung 1 2,92 125 Messung 1 3,05 80 Messung 2 2,95 125 Messung 2 3,07 80 Messung 3 2,95 125 Messung 3 2,99 80 Messung 4 2,90 125 Messung 4 3,02 80 Messung 5 2,92 125 Messung 5 3,04 80 Messung 6 2,90 125 Messung 6 2,93 80 Messung 7 2,91 125 Messung 7 3,06 80 Messung 8 2,91 125 Messung 8 3,03 80 Messung 9 2,92 125 Messung 9 2,99 80 Messung 10 2,91 125 Messung 10 2,98 80 Mittelwert 2,92 125 Mittelwert 3,02 80 Standardabw 0,02 0 Standardabw 0,04 0 64 ms* Dosis Zeit 50 ms* Dosis Zeit 80 mA [µGy] [ms] 100 mA [µGy] [ms] Messung 1 3,04 64 Messung 1 2,95 51 Messung 2 3,02 64 Messung 2 2,94 51 Messung 3 3,04 65 Messung 3 3,01 51 Messung 4 3,11 64 Messung 4 3,12 51 Messung 5 3,03 64 Messung 5 3,09 51 Messung 6 3,00 65 Messung 6 3,08 51 Messung 7 3,08 64 Messung 7 3,09 51 Messung 8 3,08 64 Messung 8 3,07 51 Messung 9 2,98 64 Messung 9 3,02 51 Messung 10 3,02 64 Messung 10 3,04 51 Mittelwert 3,04 64 Mittelwert 3,04 51 Standardabw 0,04 0,42 Standardabw 0,06 0 105 Anhang Fortsetzung Tab. 6 32 ms* Dosis Zeit 20 ms* Dosis Zeit 160 mA [µGy] [ms] 250 mA [µGy] [ms] Messung 1 2,83 33 Messung 1 2,70 21 Messung 2 2,88 33 Messung 2 2,57 21 Messung 3 2,82 33 Messung 3 2,63 21 Messung 4 2,81 33 Messung 4 2,69 21 Messung 5 2,89 33 Messung 5 2,68 21 Messung 6 2,85 33 Messung 6 2,66 21 Messung 7 2,84 33 Messung 7 2,69 21 Messung 8 2,88 33 Messung 8 2,74 21 Messung 9 2,88 33 Messung 9 2,68 21 Messung 10 2,79 33 Messung 10 2,65 21 Mittelwert 2,85 33 Mittelwert 2,67 21 Standardabw 0,03 0 Standardabw 0,05 0 12 ms* Dosis Zeit 400 mA [µGy] [ms] Messung 1 2,45 14 Messung 2 2,58 14 Messung 3 2,60 14 Messung 4 2,55 14 Messung 5 2,41 14 Messung 6 2,56 14 Messung 7 2,59 14 Messung 8 2,53 14 Messung 9 2,52 14 Messung 10 2,56 14 Mittelwert 2,54 14 Standardabw 0,06 0 106 Anhang 8.3 Absorbermaterialuntersuchungen Tab. 21: Dosismessung bei Mehrfachmessung verschiedener Plexiglasdicken und Berechnung von Mittelwert und Standardabweichung Dosis [µGy] Dicke Messung Messung Messung Messung Messung Mittel- Std- Plexi- 1 2 3 4 5 wert abw 0 890,4 881,0 892,6 886,8 891,8 888,52 4,76 0,95 788,6 806,0 808,2 807,0 808,6 803,68 8,49 1,9 710,0 710,0 702,2 705,4 710,2 707,56 3,61 2,85 609,0 612,8 608,4 609,2 610,8 610,04 1,78 3,7 522,8 525,2 520,8 524,6 525,8 523,84 2,04 4,65 450,8 446,4 450,2 448,2 447,6 448,64 1,83 5,6 383,6 383,4 379,2 381,2 382,0 381,88 1,80 6,55 322,4 321,8 323,8 322,8 321,4 322,44 0,93 glas [cm] 107 Anhang Tab. 22: Dosismessung bei Mehrfachmessung verschiedener Teflondicken und Berechnung von Mittelwert und Standardabweichung Dosis [µGy] Dicke Messung Messung Messung Messung Messung Mittel- Std- Teflon 1 2 3 4 5 wert abw 0 817,6 820,8 816,2 819,6 819,6 818,76 1,84 0,51 651,6 650,4 652,0 657,4 655,0 653,28 2,86 1,14 496,8 495,2 497,0 491,4 497,2 495,52 2,44 1,65 393,8 393,4 394,2 392,6 394,6 393,72 0,77 2,28 307,0 303,6 303,2 305,2 303,0 304,40 1,69 2,79 242,4 244,8 244,8 244,0 244,4 244,08 1,00 3,42 186,4 186,6 186,4 188,4 186,6 186,88 0,86 3,93 150,4 151,4 151,6 150,4 150,4 150,84 0,61 4,56 118,0 117,2 118,0 117,2 117,4 117,56 0,41 [cm] Tab. 23: Dosismessung bei Mehrfachmessung verschiedener Gießharzdicken und Berechnung des Mittelwerts Dosis [µGy] Gießharz [mm] Messung 1 Messung 2 Messung 3 Mittelwert 0 461,4 460,0 460,6 460,7 10,3 392,0 388,6 389,8 390,1 20 324,4 324,6 325,0 324,7 30,3 257,6 257,2 257,6 257,5 42 199,4 200,0 199,6 199,7 52,3 155,8 156,4 156,0 156,1 61,5 122,2 122,0 122,2 122,1 71,8 95,2 95,4 95,2 95,3 108 Anhang 8.4 Validierung des Verfahrens 8.4.1 Validierung mittels Referenzverfahren 8.4.1.1 Messergebnisse zu 4.7.1.1 Temperaturvariation Tab. 24: Mehrfachmessung der optischen Dichte bei verschiedener Entwicklertemperatur T mit Prüfkörper und Sensito-Densitometer T = 29 °C Optische Dichte Prüfkörper Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 Messung 1 0,57 0,68 0,82 0,96 1,16 Messung 2 0,60 0,71 0,85 1,00 1,15 Messung 3 0,58 0,70 0,82 0,98 1,17 Messung 4 0,59 0,72 0,85 1,00 1,16 Messung 5 0,57 0,68 0,81 0,96 1,13 Mittelwert 0,58 0,70 0,83 0,98 1,15 Standardabweichung 0,01 0,02 0,02 0,02 0,02 Sensito- Stufe 9 Stufe 10 Stufe 11 Stufe 13 Stufe 14 Messung 1 0,74 1,08 1,54 2,50 2,79 Messung 2 0,74 1,08 1,53 2,48 2,76 Messung 3 0,72 1,06 1,51 2,46 2,74 Messung 4 0,68 1,03 1,48 2,43 2,74 Messung 5 0,66 0,98 1,40 2,38 2,69 Mittelwert 0,71 1,05 1,49 2,45 2,74 Standardabweichung 0,04 0,04 0,06 0,05 0,04 Densitometer 109 Anhang Fortsetzung Tab. 10 T= 30 °C Optische Dichte Prüfkörper Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 Messung 1 0,65 0,79 0,97 1,14 1,31 Messung 2 0,66 0,79 0,94 1,09 1,29 Mittelwert 0,66 0,79 0,96 1,12 1,30 Standardabweichung 0,01 0 0,02 0,04 0,01 Sensito-Densitometer Stufe 9 Stufe 10 Stufe 11 Stufe 13 Stufe 14 Messung 1 0,77 1,16 1,63 2,57 2,83 Messung 2 0,77 1,16 1,68 2,64 2,87 Messung 3 0,86 1,25 1,73 2,64 2,85 Messung 4 0,77 1,14 1,62 2,57 2,84 Mittelwert 0,79 1,18 1,67 2,61 2,85 Standardabweichung 0,05 0,05 0,05 0,04 0,02 T= 31 °C Optische Dichte Prüfkörper Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 Messung 1 0,72 0,86 1,02 1,21 1,41 Messung 2 0,72 0,86 1,02 1,22 1,45 Mittelwert 0,72 0,86 1,02 1,215 1,43 Standardabweichung 0 0 0 0,01 0,03 Sensito-Densitometer Stufe 9 Stufe 10 Stufe 11 Stufe 13 Stufe 14 Messung 1 0,83 1,24 1,72 2,61 2,85 Messung 2 0,95 1,37 1,85 2,70 2,90 Messung 3 0,87 1,29 1,77 2,67 2,89 Mittelwert 0,88 1,30 1,78 2,66 2,88 Standardabweichung 0,06 0,07 0,07 0,05 0,03 110 Anhang Fortsetzung Tab. 10 T= 32 °C Optische Dichte Prüfkörper Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 Messung 1 0,78 0,93 1,11 1,31 1,51 Messung 2 0,79 0,95 1,14 1,33 1,53 Mittelwert 0,79 0,94 1,13 1,32 1,52 Standardabweichung 0,01 0,01 0,02 0,01 0,01 Sensito-Densitometer Stufe 9 Stufe 10 Stufe 11 Stufe 13 Stufe 14 Messung 1 0,92 1,35 1,85 2,70 2,89 Messung 2 1,00 1,43 1,92 2,73 2,92 Messung 3 0,92 1,35 1,84 2,70 2,89 Mittelwert 0,95 1,38 1,87 2,71 2,90 Standardabweichung 0,05 0,05 0,04 0,02 0,02 T= 33 °C Optische Dichte Prüfkörper Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 Messung 1 0,85 1,06 1,27 1,49 1,68 Messung 2 0,85 1,02 1,23 1,48 1,72 Mittelwert 0,85 1,04 1,25 1,49 1,70 Standardabweichung 0 0,03 0,03 0,01 0,03 Sensito-Densitometer Stufe 9 Stufe 10 Stufe 11 Stufe 13 Stufe 14 Messung 1 0,99 1,45 1,95 2,77 2,93 Messung 2 0,97 1,42 1,93 2,74 2,92 Mittelwert 0,98 1,44 1,94 2,76 2,93 Standardabweichung 0,01 0,02 0,01 0,02 0,01 111 Anhang Fortsetzung Tab. 10 T= 34 °C Optische Dichte Prüfkörper Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 Messung 1 0,92 1,1 1,3 1,54 1,76 Messung 2 0,97 1,17 1,38 1,57 1,77 Mittelwert 0,95 1,14 1,34 1,56 1,77 Standardabweichung 0,04 0,05 0,06 0,02 0,01 Sensito-Densitometer Stufe 9 Stufe 10 Stufe 11 Stufe 13 Stufe 14 Messung 1 1,10 1,58 2,06 2,79 2,95 Messung 2 1,14 1,60 2,08 2,81 2,94 Mittelwert 1,12 1,59 2,07 2,80 2,95 Standardabweichung 0,03 0,01 0,01 0,01 0,01 T= 35 °C Optische Dichte Prüfkörper Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 Messung 1 1,03 1,21 1,43 1,65 1,86 Messung 2 1,01 1,20 1,41 1,61 1,82 Mittelwert 1,02 1,21 1,42 1,63 1,84 Standardabweichung 0,01 0,01 0,01 0,02 0,03 Sensito-Densitometer Stufe 9 Stufe 10 Stufe 11 Stufe 13 Stufe 14 Messung 1 1,23 1,69 2,16 2,83 2,97 Messung 2 1,16 1,62 2,09 2,81 2,94 Messung 3 1,14 1,62 2,11 2,82 2,97 Mittelwert 1,18 1,64 2,12 2,82 2,96 Standardabweichung 0,05 0,04 0,04 0,01 0,02 112 Anhang Fortsetzung Tab.10 T= 36 °C Optische Dichte Prüfkörper Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 Messung 1 1,17 1,37 1,59 1,78 1,97 Messung 2 1,07 1,27 1,47 0,167 1,87 Messung 3 1,08 1,27 1,47 1,66 1,88 Mittelwert 1,11 1,30 1,51 1,20 1,91 Standardabweichung 0,06 0,06 0,07 0,90 0,06 Sensito-Densitometer Stufe 9 Stufe 10 Stufe 11 Stufe 13 Stufe 14 Messung 1 1,21 1,69 2,18 2,84 2,96 Messung 2 1,30 1,76 2,22 2,83 2,95 Messung 3 1,21 1,70 2,17 2,84 2,97 Mittelwert 1,24 1,72 2,19 2,84 2,96 Standardabweichung 0,05 0,04 0,03 0,01 0,01 Tab. 25: Tabelle der gemittelten Optischen Dichten der verschiedenen Stufen bei variierter Entwicklertemperatur Prüfkörper Mittelwert [Optische Dichte] Temperatur [°C] Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 29 0,58 0,70 0,83 0,98 1,15 30 0,66 0,79 0,96 1,12 1,30 31 0,72 0,86 1,02 1,22 1,43 32 0,79 0,94 1,13 1,32 1,52 33 0,85 1,04 1,25 1,49 1,70 34 0,95 1,14 1,34 1,56 1,77 35 1,02 1,21 1,42 1,63 1,84 36 1,08 1,27 1,47 1,66 1,88 113 Anhang Fortsetzung Tab.11 Sensito- Mittelwert [Optische Dichte] Densitometer Temperatur [°C] Stufe 9 Stufe 10 Stufe 11 Stufe 13 Stufe 14 29 0,71 1,05 1,492 2,45 2,74 30 0,79 1,18 1,665 2,61 2,85 31 0,89 1,30 1,78 2,66 2,88 32 0,95 1,38 1,87 2,71 2,90 33 0,98 1,435 1,94 2,76 2,93 34 1,12 1,59 2,07 2,8 2,945 35 1,18 1,64 2,12 2,82 2,96 36 1,24 1,72 2,19 2,84 2,96 Tab. 26: Berechnung des Empfindlichkeits-und Kontrastindex mittels der SensitoDensitometerstufen 9 und 13 Optische Dichte Temperatur Empfindlichkeitsindex Kontrastindex [°C] Stufe 9 Stufe 13 Stufe 9-13 29 0,71 2,45 1,74 30 0,79 2,61 1,81 31 0,88 2,66 1,78 32 0,95 2,71 1,76 33 0,98 2,76 1,78 34 1,12 2,80 1,68 35 1,18 2,82 1,64 36 1,24 2,84 1,60 114 Anhang 8.4.1.2 Messergebnisse zu 4.7.1.2 ohne Entwicklerregeneration Tab. 27: 10-fache Messung der optischen Dichte mit dem Prüfkörper Prüfkörper Messung Optische Dichte Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 1 0,79 0,95 1,12 1,30 1,51 2 0,80 0,95 1,14 1,34 1,56 3 0,80 0,96 1,13 1,33 1,53 4 0,80 0,96 1,15 1,35 1,55 5 0,80 0,96 1,15 1,34 1,55 6 0,82 0,98 1,15 1,35 1,54 7 0,84 1,00 1,19 1,39 1,58 8 0,84 1,01 1,19 1,39 1,59 9 0,85 1,02 1,21 1,40 1,60 10 0,86 1,02 1,21 1,40 1,59 Tab. 28: 10-fache Messung der optischen Dichte mit dem Sensito-Densitometer Sensito-Densitometer Messung Optische Dichte Stufe 9 Stufe 10 Stufe 11 Stufe 13 1 0,99 1,45 1,95 2,74 2 0,99 1,44 1,93 2,68 3 1,01 1,48 1,98 2,74 4 1,01 1,47 1,97 2,73 5 1,02 1,48 1,97 2,74 6 1,02 1,49 1,98 2,75 7 1,03 1,5 1,97 2,74 8 1,04 1,51 1,99 2,73 9 1,04 1,51 2,00 2,72 10 1,03 1,49 1,98 2,72 115 Anhang Tab. 29: Berechnung des Empfindlichkeits- und Kontrastindex mittels der SensitoDensitometerstufen 9 und 13 Sensito- Optische Dichte Densitometer Empfindlichkeitsindex Kontrastindex Messung Stufe 9 Stufe 13 Stufe 13-9 1 0,99 2,74 1,75 2 0,99 2,68 1,69 3 1,01 2,74 1,73 4 1,01 2,73 1,72 5 1,02 2,74 1,72 6 1,02 2,75 1,73 7 1,03 2,74 1,71 8 1,04 2,73 1,69 9 1,04 2,72 1,68 10 1,03 2,72 1,69 116 Anhang 8.4.1.3 Messergebnisse zu 4.7.1.3 Entwicklerverwässerung Tab. 30: Mehrfachmessungen der optischen Dichte bei unterschiedlichem Mischungsverhältnis (MV) der Entwicklerlösung mittels Prüfkörper und SensitoDensitometer MV= 900 ml Entwickler Optische Dichte Prüfkörper Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 Messung1 0,83 1,00 1,18 1,39 1,60 Messung2 0,93 1,10 1,30 1,50 1,69 Messung3 0,86 1,03 1,23 1,43 1,64 Mittelwerte 0,87 1,04 1,24 1,44 1,64 Standardabweichung 0,05 0,05 0,06 0,06 0,05 Sensito- Stufe 9 Stufe 10 Stufe 11 Stufe 12 Stufe 13 Messung1 1,11 1,6 2,09 2,51 2,81 Messung2 1,16 1,65 2,12 2,54 2,85 Messung3 1,14 1,61 2,11 2,54 2,81 Mittelwert 1,14 1,62 2,11 2,53 2,82 Standardabweichung 0,03 0,03 0,02 0,02 0,02 Densitometer 117 Anhang Fortsetzung Tab. 16 MV = 800 ml Entwickler + 100 ml Wasser Optische Dichte Prüfkörper Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 Messung1 0,90 1,07 1,27 1,46 1,66 Messung2 0,95 1,11 1,30 1,51 1,70 Mittelwert 0,925 1,09 1,285 1,485 1,68 Standardabweichung 0,04 0,03 0,02 0,04 0,03 Sensito- Stufe 9 Stufe 10 Stufe 11 Stufe 12 Stufe 13 Messung1 1,17 1,64 2,10 2,50 2,76 Messung2 1,18 1,64 2,11 2,50 2,77 Mittelwert 1,18 1,64 2,11 2,50 2,77 Standardabweichung 0,01 0,00 0,01 0,00 0,01 Densitometer MV = 700 ml Entwickler + 200 ml Wasser Optische Dichte Prüfkörper Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 Messung1 0,88 1,03 1,21 1,39 1,57 Messung2 0,88 1,03 1,23 1,42 1,60 Mittelwert 0,88 1,03 1,22 1,41 1,59 Standardabweichung 0,00 0,00 0,01 0,02 0,02 Sensito- Stufe 9 Stufe 10 Stufe 11 Stufe 12 Stufe 13 Messung1 1,13 1,58 2,02 2,42 2,68 Messung2 1,10 1,55 1,99 2,40 2,67 Messung3 0,87 1,29 1,77 2,67 2,89 Mittelwert 1,03 1,47 1,93 2,50 2,75 Standardabweichung 0,14 0,16 0,14 0,15 0,12 Densitometer 118 Anhang Fortsetzung Tab. 16 MV = 600 ml Entwickler + 300 ml Wasser Optische Dichte Prüfkörper Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 Messung1 0,77 0,92 1,07 1,24 1,42 Messung2 0,66 0,8 0,96 1,12 1,30 Messung3 0,72 0,85 1,01 1,19 1,38 Mittelwert 0,72 0,86 1,01 1,18 1,37 Standardabweichung 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 SensitoDensitometer Messung1 Stufe 9 Stufe 10 Stufe 11 Stufe 13 Stufe 14 1,13 1,56 2,01 2,40 2,67 Messung2 0,97 1,38 1,83 2,27 2,58 Messung3 0,94 1,35 1,79 2,23 2,55 Mittelwert 1,01 1,43 1,88 2,30 2,60 Standardabweichung 0,10 0,11 0,12 0,09 0,06 MV = 500 ml Entwickler + 400 ml Wasser Optische Dichte Prüfkörper Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 Messung1 0,68 0,81 0,95 1,12 1,29 Messung2 0,66 0,79 0,94 1,08 1,25 Mittelwert 0,67 0,80 0,95 1,10 1,27 Standardabwei- 0,01 0,01 0,01 0,03 0,03 SensitoDensitometer Messung1 Stufe 9 Stufe 10 Stufe 11 Stufe 13 Stufe 14 0,90 1,30 1,72 2,16 2,48 Messung2 0,85 1,23 1,66 2,09 2,44 Mittelwert 0,88 1,27 1,69 2,13 2,46 Standardabweichung 0,04 0,05 0,04 0,05 0,03 chung 119 Anhang Fortsetzung Tab. 16 MV = 400 ml Entwickler + 500 ml Wasser Optische Dichte Prüfkörper Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 Messung1 0,66 0,77 0,88 1,00 1,13 Messung2 0,58 0,69 0,81 0,92 1,05 Mittelwert 0,62 0,73 0,85 0,96 1,09 Standardabweichung 0,06 0,06 0,05 0,06 0,06 Sensito- Stufe 9 Stufe 10 Stufe 11 Stufe 13 Stufe 14 Messung1 0,80 1,14 1,55 1,97 2,33 Messung2 0,79 1,12 1,52 1,94 2,32 Mittelwert 0,80 1,13 1,54 1,96 2,33 Standardabweichung 0,00 0,01 0,02 0,02 0,00 Densitometer MV = 300 ml Entwickler + 600 ml Wasser Optische Dichte Prüfkörper Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 Messung1 0,55 0,64 0,73 0,83 0,92 Messung2 0,53 0,62 0,72 0,82 0,94 Mittelwert 0,54 0,63 0,73 0,83 0,93 Standardabweichung 0,01 0,01 0,00 0,00 0,01 Sensito- Stufe 9 Stufe 10 Stufe 11 Stufe 13 Stufe 14 Messung1 0,64 0,90 1,21 1,56 1,93 Messung2 0,63 0,88 1,20 1,56 1,95 Mittelwert 0,64 0,89 1,21 1,56 1,94 Standardabweichung 0,00 0,01 0,01 0,00 0,01 Densitometer 120 Anhang Fortsetzung Tab. 16 MV = 200 ml Entwickler + 700 ml Wasser Optische Dichte Prüfkörper Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 Messung1 0,47 0,53 0,6 0,68 0,76 Messung2 0,45 0,52 0,59 0,68 0,75 Mittelwert 0,46 0,53 0,60 0,68 0,76 Standardabweichung 0,01 0,01 0,01 0,00 0,01 Sensito- Stufe 9 Stufe 10 Stufe 11 Stufe 13 Stufe 14 Messung1 0,51 0,71 0,94 1,23 1,57 Messung2 0,50 0,69 0,93 1,20 1,56 Mittelwert 0,51 0,70 0,94 1,22 1,57 Standardabweichung 0,01 0,01 0,01 0,02 0,01 Densitometer MV = 100 ml Entwickler + 800 ml Wasser Optische Dichte Prüfkörper Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 Messung1 0,35 0,40 0,45 0,49 0,53 Messung2 0,32 0,36 0,40 0,45 0,49 Mittelwert 0,34 0,38 0,43 0,47 0,51 Standardabweichung 0,021 0,03 0,04 0,03 0,03 Sensito- Stufe 9 Stufe 10 Stufe 11 Stufe 13 Stufe 14 Messung1 0,37 0,49 0,63 0,79 0,90 Messung2 0,35 0,51 0,67 0,82 0,97 Mittelwert 0,36 0,50 0,65 0,81 0,94 Standardabweichung 0,01 0,01 0,03 0,02 0,05 Densitometer 121 Anhang Tab. 31: Darstellung der Mittelwerte der optischen Dichte der einzelnen Stufen von Prüfkörper und Sensito-Densitometer bei der jeweiligen Entwicklerkonzentration Prüfkörper Entwickler Optische Dichte [ml] Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 900 0,87 1,04 1,24 1,44 1,64 800 0,93 1,09 1,29 1,49 1,68 700 0,93 1,09 1,29 1,49 1,68 600 0,72 0,86 1,01 1,18 1,37 500 0,67 0,80 0,95 1,10 1,27 400 0,62 0,73 0,85 0,96 1,09 300 0,54 0,63 0,73 0,83 0,93 200 0,46 0,53 0,60 0,68 0,76 100 0,34 0,38 0,43 0,47 0,51 Sensito-Densitometer Entwickler Optische Dichte [ml] Stufe 9 Stufe 10 Stufe 11 Stufe 13 Stufe 14 900 1,14 1,62 2,11 2,53 2,82 800 1,18 1,64 2,11 2,50 2,77 700 1,03 1,47 1,93 2,50 2,75 600 1,01 1,43 1,88 2,30 2,60 500 0,88 1,27 1,69 2,13 2,46 400 0,80 1,13 1,54 1,96 2,33 300 0,64 0,89 1,21 1,56 1,94 200 0,51 0,70 0,94 1,22 1,57 100 0,36 0,50 0,65 0,81 0,94 122 Anhang Tab. 32: Berechnung des Empfindlichkeits- und Kontrastindex mittels der Sensitodensitometerstufen 9 und 13 Sensito- Optische Dichte Densitometer Empfindlichkeitsindex Kontrastindex Entwickler Stufe 9 Stufe 13 Stufe 13-9 900 1,14 2,53 1,39 800 1,18 2,50 1,32 700 1,03 2,50 1,47 600 1,01 2,30 1,29 500 0,88 2,13 1,25 400 0,80 1,96 1,16 300 0,64 1,56 0,92 200 0,51 1,22 0,71 100 0,36 0,81 0,45 [ml] 123 Anhang 8.4.1.4 Messergebnisse zu 4.7.1.4 Entwickleroxidation Tab. 33: Messung der optischen Dichte der Sensito-Densitometerstufen über 21 Tage Sensito-Densitometer Zeit Optische Dichte [Tage] Stufe 9 Stufe 11 Stufe 13 Stufe 15 0 1,15 2,16 2,91 3,18 1 1,13 2,13 2,88 3,15 2 1,08 2,09 2,86 3,15 3 1,02 2,00 2,82 3,15 6 0,93 1,86 2,70 3,07 8 1,00 1,83 2,60 3,00 10 0,63 1,23 2,09 2,69 13 0,56 1,10 1,89 2,55 15 0,54 1,02 1,72 2,37 17 0,57 1,06 1,68 2,22 20 0,37 0,59 0,96 1,45 124 Anhang Tab. 34: Messung der optischen Dichte der Prüfkörperstufen über 21 Tage Prüfkörper Zeit Optische Dichte [Tage] Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 0 0,85 1,04 1,21 1,40 1,62 1 0,84 1,00 1,19 1,40 1,60 2 0,80 0,98 1,17 1,40 1,62 3 0,82 0,98 1,17 1,37 1,58 6 0,72 0,85 1,02 1,21 1,4 8 0,76 0,91 1,09 1,26 1,44 10 0,59 0,71 0,82 0,96 1,08 13 0,52 0,61 0,72 0,84 0,97 15 0,43 0,48 0,55 0,65 0,76 17 0,43 0,50 0,57 0,65 0,74 20 0,32 0,36 0,38 0,42 0,47 125 Anhang Tab. 35: Berechnung des Empfindlichkeits- und Kontrastindex mittels der SensitoDensitometerstufen 9 und 13 Sensito- Optische Dichte Densitometer Empfindlichkeitsindex Kontrastindex Zeit [Tag] Stufe 9 Stufe 13 Stufe 13-9 0 1,15 2,91 1,76 1 1,13 2,88 1,75 2 1,08 2,86 1,78 3 1,02 2,82 1,80 6 0,93 2,70 1,77 8 1,00 2,60 1,60 10 0,63 2,09 1,46 13 0,56 1,89 1,33 15 0,54 1,72 1,18 17 0,57 1,68 1,11 20 0,37 0,96 0,59 126 Anhang 8.4.2 Validierung durch visuelle Auswertung Tab. 36: Optische Dichten aller Stufen und Aufnahmen inkl. optimaler Bewertung (Vergleich von Stufe 3 der Prüfaufnahme mit der Referenzaufnahme) Bild Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 Bewertung T(Referenzaufnahme) 1,53 1,33 1,14 0,95 0,79 T1 1,76 1,54 1,30 1,10 0,92 +1 T2 1,86 1,65 1,43 1,21 1,03 +1+ T3 1,29 1,09 0,94 0,79 0,66 -1 T4 1,17 0,98 0,82 0,70 0,58 -1- V(Referenzaufnahme) 1,64 1,43 1,23 1,03 0,86 V1 1,60 1,42 1,23 1,05 0,88 0 V2 1,25 1,08 0,94 0,79 0,66 -1- oR(Referenzaufnahme) 1,51 1,30 1,12 0,95 0,79 oR1 1,59 1,40 1,21 1,02 0,86 t(Referenzaufnahme) 1,62 1,40 1,21 1,04 0,85 t1 1,40 1,21 1,02 0,85 0,72 -1 t2 1,08 0,96 0,82 0,71 0,59 -2 Test(Referenzaufnahme) 1,64 1,43 1,23 1,03 0,86 Test1 1,41 1,21 1,02 0,86 0,72 -1 Test2 1,31 1,14 0,97 0,79 0,65 -1- Test3 1,15 1,00 0,85 0,71 0,60 -2 Test4 1,57 1,39 1,21 1,03 0,88 0 Test5=T2 1,86 1,65 1,43 1,21 1,03 +1 127 + Anhang 8.4.2.1 Messergebnisse zu 4.7.2.1 ungeschulte Personengruppe Tab. 37: Bewertung der Aufnahmen durch eine ungeschulte Personengruppe und Berechnung der Differenz der mittleren Bewertung von der tatsächlichen Bewertung (Ø=Mittelwert, σ=Standardabweichung) Person 1 σ Ø 2 3 4 Tatsächliche Differenz Ø Bewertung zu tatsächlicher Bewertung T1 1 2 0 2 1,25 0,96 2 -0,75 T2 2 3 2 2 2,25 0,50 3 -0,75 T3 -2 -2 -1 -2 -1,75 0,50 -2 0,25 T4 -4 -3 -3 -3 -3,25 0,50 -3 -0,25 V1 0 0 0 0 0 0,00 0 0 V2 -3 -2 -2 -3 -2,5 0,58 -3 0,5 oR1 1 0 0 0 0,25 0,50 1 -0,75 t1 -1 -2 0 -2 -1,25 0,96 -2 0,75 t2 -5 -1 -1 -5 -3 2,31 -4 1 128 Anhang 8.4.2.2 Messergebnisse zu 4.7.2.2 Ungeschulte Personengruppe mit Übung Tab. 38: Bewertung der Aufnahmen durch eine ungeschulte Personengruppe mit Übung und Berechnung der Differenz der mittleren Bewertung von der tatsächlichen Bewertung (Ø=Mittelwert, σ=Standardabweichung) Person 1 σ Ø 2 3 4 Tatsächliche Differenz Ø Bewertung zu tatsächlicher Bewertung T1 1 1 1 2 1,25 0,50 2 -0,75 T2 2 2 2 3 2,25 0,50 3 -0,75 T3 -2 -1 -2 -2 -1,75 0,50 -2 0,25 T4 -4 -2 -3 -3 -3 0,82 -3 0 V1 0 0 0 0 0 0,00 0 0 V2 -3 -2 -3 -3 -2,75 0,50 -3 0,25 oR1 1 1 0 1 0,75 0,50 1 -0,25 t1 -2 -2 -2 -2 -2 0,00 -2 0 t2 -4 -4 -4 -5 -4,25 0,50 -4 -0,25 129 Anhang 8.4.2.3 Messergebnisse zu 4.7.2.3 Geschulte Personengruppe Tab. 39: Bewertung der Aufnahmen durch eine geschulte Personengruppe und Berechnung der Differenz der mittleren Bewertung von der tatsächlichen Bewertung (Ø=Mittelwert, σ=Standardabweichung) Person 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Ø σ Tatsäch- Differenz liche Ø zu tat- Bewer- sächlicher tung Bewertung T1 2 1 1 2 2 2 0 0 2 2 1,4 0,84 2 -0,6 T2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 2,1 0,32 3 -0,9 T3 -2 -3 -2 -2 -2 -2 -2 0 -2 -3 -2 0,82 -2 0 T4 -4 -4 -4 -4 -2 -3 -4 -2 -4 -4 -3,5 0,85 -3 -0,5 V1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,00 0 0 V2 -2 -2 -2 -1 -3 -2 -4 -2 -3 -3 -2,4 0,84 -3 0,6 oR 0 1 1 1 2 1 0 2 0 1 0,9 0,74 1 -0,1 t1 -2 -3 -2 -2 -2 -2 -2 -2 -2 -2 -2,1 0,32 -2 -0,1 t2 -4 -4 -4 -4 -4 -4 -4 -4 -4 -4 -4 0,00 -4 0 1 130 Literaturverzeichnis 9 Literaturverzeichnis AGFA-GEVAERT AG (2000): Bedienungsanleitung Curix 60 AGFA-Gevaert AG, Mortsel-Belgien DOUGLAS, S. W., M. E. HERRTAGE, u. H.D. WILLIAMSON (1991): Grundlagen der Röntgenologie in der Veterinärmedizin, 2. Aufl. Verlag Parey, Berlin DEUTSCHE NORM DIN 6868-2 (1996): Sicherung der Bildqualität in röntgendiagnostischen Betrieben Teil 2: Konstanzprüfung der Filmverarbeitung Deutsches Institut für Normung, Berlin DEUTSCHE NORM DIN 6868-3 (2000): Sicherung der Bildqualität in röntgendiagnostischen Betrieben Teil 3: Konstanzprüfung bei Direktradiographie Deutsches Institut für Normung, Berlin DEUTSCHE NORM DIN 6868-5 (2001): Sicherung der Bildqualität in röntgendiagnostischen Betrieben Teil 5: Konstanzprüfung in der zahnärztlichen Röntgenaufnahmetechnik Deutsches Institut für Normung, Berlin DEUTSCHE VORNORM DIN V 6868-55 (1996): Sicherung der Bildqualität in röntgendiagnostischen Betrieben Teil 55: Abnahmeprüfung an medizinischen Röntgen-Einrichtungen, Funktionsprüfung der Filmverarbeitung Deutsches Institut für Normung, Berlin 131 Literaturverzeichnis EDER, H., J. KIEFER, J. LUGGEN-HÖLSCHER, S. RASE (1986): Grundzüge der Strahlenkunde für Naturwissenschaftler und Veterinärmediziner Verlag Parey, Berlin, Hamburg EWERS, R.S., M. HOFMANN-PARISOT (2000): Assessment of the quality of radiographs in 44 veterinary clinics in Great Britain Veterinary Record GORELIK, F.G. (2001): X-Ray Film Processing Machines in Domestic Roentgenographic Practice Biomedical Engineering, Vol. 35. No. 5, pp. 273-278 GORETZKI, G. (1987): Medizinische Strahlenkunde Urban & Schwarzenberger, München HOFMANN-PARISOT, M. (1993): Veterinärröntgenologie in Deutschland, Schweiz und Österreich: Eine vergleichende Problemanalyse Berl. Münch. Tierärztl. Wschr. 106, 160-165 HOFMANN-PARISOT, M. (1993): Veterinärröntgenologie: die Bildgüte in Abhängigkeit vom Alterungsprozeß des Entwicklers Kleintierpraxis 38. Jahrg., S21-24 INTERNATIONAL STANDARD IEC 61223-2-1 (1993): Evaluation and routine testing in medical imaging departmentsPart 2-1: constancy tests- Film processors Internationale Elektrotechnical Comission, Schweiz 132 Literaturverzeichnis INTERNATIONAL STANDARD IEC 61223-2-7 (1999): Evaluation and routine testing in medical imaging departmentsPart 2-7: constancy tests- Equipment for intra-oral dental radiography excluding dental panoramic equipment Internationale Elektrotechnical Comission, Schweiz KECK, G, C. HORVAT, E. MAYRHOFER, A. CABAJ (1988): Veterinärröntgenologie in Österreich: Ergebnis einer Fragebogenaktion Vortrag und Abstract anl. Der Jahrestagung der öGMP, 14.10.1988 KIEFER, J., u. I. KIEFER (2003): Allgemeine Radiologie – Strahlenanwendung, Strahlenwirkung, Strahlenschutz Verlag Parey, Berlin, Wien MINOLTA (1984): Minolta Choma-Meter Bedienungsanleitung Minolta, Japan PARISOT, M. (1989): Ein einfachen testphantom in Gestalt einer Treppe zur laufenden Kontrolle der Bildgüte in der Veterinärröntgenologie Berl. Münch. Tierärztl. Wschr. 102, 117-123 PARISOT, M., G. KECK (1991): Die Problematik der Röntgenbilderzeugung in der tierärztlichen Praxis- Ergebnis eines Ringversuchs unter Verwendung eines Testphantoms zur Bestimmung der Bildgüte Berl. Münch. Tierärztl. Wschr. 104, 187-192 133 Literaturverzeichnis PEHAMED GMBH (1997): Bedienungsanleitung Densonorm 21 Pehamed, Sulzbach PTW (1997): Gebrauchsanweisung Universal-Dosimeter PTW, Freiburg RÖNTGENVERORDNUNG (2011): Verordnung über den Schutz vor Schäden durch Röntgenstrahlen Bundesrepublik Deutschland SCHLUNGBAUM, W., U.FLESCH, U.STABELL (1994): Medizinische Strahlenkunde, 7. Auflage Verlag de Gruyter, Berlin, New York SEDECAL (2003): Bediener-Handbuch Vterinär-Röntgensysteme Technisches Dokument D02-106-RO Sedecal, Madrid-Espana TOSHIBA (2003): Technical Data Rotanode E7299X Toshiba, Tokyo-Japan 134 Literaturverzeichnis Danksagung Mein aufrichtiger Dank gilt Herrn Prof. Dr. H. Seifert für die Überlassung des praxisnahes Themas, die großzügige Möglichkeit der freien Zeiteinteilung und die jederzeit gewährte Unterstützung. Mein besonderer Dank gilt Dr. M. Lüpke für die konstruktive Diskussion meiner Ergebnisse, die hervorragende wissenschaftliche Betreuung zu jeder Zeit und für seine Geduld mir bei den großen und kleinen Problemen zur Seite zu stehen. Herrn Goblet danke ich besonders für seine handwerklichen Fähigkeiten und die eifrige Unterstützung bei der Konstruktion des Prüfkörpers. Auch Frau Haferkamp und Frau Schneider bin ich für die gewährte Unterstützung und die aufmunternden Worte zu Dank verpflichtet. Außerdem möchte ich mich bei meinem Mann für seine Geduld und Unterstützung bedanken. Meinem Sohn Frederick danke ich für die unkomplizierte Schwangerschaft und seinen langen Mittagsschlaf, ohne den ich keine Zeit gehabt hätte alles zu Papier zu bringen. 135
