Die optische Dichte von Prüfkörperaufnahmen verschiedener

Die optische Dichte von Prüfkörperaufnahmen verschiedener Mammographie - Einrichtungen bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen
C. Blendl
Fachhochschule Köln; FB Photoingenieurwesen und Medientechnik
Betzdorferstr.2; 50 679 Köln
EINLEITUNG
Das „European Protocol for the Quality of the Physical and Technical Aspects of Mammography Screening (EPMS)“ [1] fixiert neben einer Vielzahl anderer Kenngrößen die technischen Anforderungen für die optische Dichte von Prüfkörperaufnahmen bei Mammographie –
Einrichtungen. Die Anforderungen der Normen DIN 6868-52 (1990-12) und DIN V 6868- 55
(1996-10) sind unabhängig davon, ob die Untersuchung als kurative oder als Screening Untersuchung durchgeführt wird. Unabhängig vom Zweck der Untersuchung und unabhängig
von den jeweiligen Expositionsbedingungen (kV und Belichtungszeit) besteht die Anforderung, daß die optische Dichte in einem Bereich von 1,8 ≥ D ≥ 1,3 bleibt. In diesem Bereich
haben die lokalen Gradienten der verwendeten Filmtypen ihr Maximum. Dieser Dichtebereich
erfordert eine Leuchtdichte des Filmbetrachtungsgerätes von etwa 3000 - 3500 cd/m². Nur
unter diesen Bedingungen kann die aufgezeichnete Information optimal erfaßt werden. Unter
dem Aspekt der richtigen Wahl der optischen Dichte bei Prüfkörperaufnahmen unter Standardbedingungen (28 kV und 45 mm PMMA) und der Konstanz unter verschiedenen Betriebsbedingungen (abweichende kV und / oder PMMA – Dicke) wurden Mammographie –
Einrichtungen untersucht.
MATERIAL UND METHODE
Es wurden 22 verschiedene Mammographie - Röntgeneinrichtungen mit 9 unterschiedlichen
Gerätetypen von drei Herstellern (General Electric, Philips und Siemens) untersucht. In den
22 Einrichtungen wurden 12 unterschiedliche Film – Folien – Kassetten –Kombinationen
(FFKK) von 4 Herstellern verwendet. Unter Einbeziehung der Werte für die Lichtempfindlichkeit (LE) und für den Lichtkontrast (LK) nach DIN V 6868-55 kann ein eindeutiger Rückschluß auf die vom Hersteller spezifizierte Empfindlichkeit S nach ISO 9236-3 (1999-02-01)
gezogen werden. Als technische Restriktion bei der Auswahl der Röntgeneinrichtungen diente
das Kriterium, ob die Einrichtungen eine mAs - Nachanzeige besitzen. Die Untersuchung
wurde folgendermaßen durchgeführt: Sensitometerstreifen wurden mit einem kalibrierten
Sensitometer erzeugt. Prüfkörperaufnahmen wurden mit dem Prüfkörper „Euro - Mammography Phantom for the Constancy – Test (Hersteller Pehamed)“ angefertigt. Die Verarbeitung
der belichteten Filme erfolgte unmittelbar nach der Belichtung der Filme. Der Ablauf der
Untersuchung gestaltete sich folgendermaßen: Im 1. Schritt wurde die Bestimmung von LE
und LK des jeweils verwendeten Filmtyps vorgenommen; im 2. Schritt wurden Prüfkörperaufnahmen angefertigt. Sie wurden mit unterschiedlicher Röntgenröhrenspannung (kV),
Röhrenfilterung (Mo / Rh) und Plexiglasdicke (PMMA) erstellt: 26 kV mit einer PMMA –
Dicke von 20 und 45 mm, 28 kV mit 45 und 65 mm, 30 kV mit 45 und 65 mm, sowie bei 28
kV mit 45 mm in den Korrekturstufen: -2, -1, +1 und +2. Jeweils nach Beendigung einer Exposition wurde die mAs - Nachanzeige dokumentiert.
ERGEBNISSE
Filmverarbeitung: Die Herstellerspezifikation für LE mit der Toleranz nach DIN V 6868-55
wurden bis auf drei Ausnahmen eingehalten. Die mittlere Abweichung von der Herstellerspezifikation für LE betrug 0,06 mit einer Streuung von 0,04. Die mittlere Abweichungen von
den Herstellerspezifikationen für LK war minus 7 %. Zwei Filme zeigen eine Toleranzüberschreitung nach unten. Eine Korrelation abweichender LK – Werte mit deutlich von der Herstellerspezifikation für LE abweichenden LE – Werten ist nicht gegeben
opt. Dichte der Prüfkörperaufnahmen: Die gemessene optische Dichte unter Standardbedingungen (s.o.) schwankt von 0,85 bis 2,58. Der Mittelwert liegt bei D = 1,63 ± 0,27. Die
Anforderung an die mittlere optische Dichte des EPMS halten zwei Drittel (n = 15) der Einrichtungen ein (1,8 ≥ D ≥1,3); Überschreitung: n = 5 , Unterschreitung: n = 2. Bei kV – Variation mit einem 45 mm dicken PMMA - Prüfkörper bleiben 13 Einrichtungen in den geforderten Toleranzgrenzen von ∆D ≤ 0,15. Bei einer kV – Variation und gleichzeitiger Änderung
der PMMA – Dicke (26 kV mit 20 - und 45 mm PMMA -, sowie 28 kV mit 45 - und 65 - und
30 kV mit 45 und 65 ) bleiben nur sechs Einrichtungen in den geforderten Toleranzgrenzen
von ∆D ≤ 0,15. Von den 12 Einrichtungen, bei denen die kV – Kompensation richtig eingestellt war, fallen sechs bei Verwendung unterschiedlicher PMMA - Dicken aus der Toleranz
von ∆D ≤ 0,15. Bei Einbeziehung der mittleren optischen Dichte unter Standard – Bedingungen (1,80 ≥ D ≥ 1.30) fällt nochmals eine Einrichtung aus den Toleranzgrenzen, so daß nur
fünf von 22 geprüften Einrichtungen alle grundlegenden Anforderungen des EPMS an die
opt. Dichte erfüllen. Die berechneten mAs – Unterschiede bei der Verwendung der Korrekturtasten wurden in logarithmische Belichtungsunterschiede umgerechnet und miteinander
verglichen. 11 Einrichtungen verwenden eine Einstellung, die einem Belichtungsunterschied
von etwa einem Belichtungspunkt (BP) (∆ log K = 0,10) entspricht; 7 Einrichtungen einen
von etwa einem 1/2 BP; 4 Einrichtungen einen von ∆ log K = 0,03. Die jeweils verwendeten
Abstufungen werden bei einer Einrichtung i.d.R. konstant gehalten. Durch den höheren Kontrast der Mammographie – Filme bedingt, sollte die Abstufung einen Wert von ∆ log K = 0,05
besitzen. Damit wird eine Dichte – Änderung von etwa 0,15 bis 0,20 erzeugt. Dies entspricht
den Anforderungen des EPMS
DISKUSSION
Funktionsprüfung der Filmverarbeitung nach DIN V 6868-55 der aktuelle Zustand des
Aufzeichnungssystems Film und Filmverarbeitung muß bei der Festlegung der Bezugswerte
für die Konstanzprüfung berücksichtigt werden. Die Abweichungen des gemessenen LEWertes von den Herstellerangaben (∆LE = LEMeßwert – LEHerstellerangabe ) kann zur Korrektur der
Dichte der Prüfkörperaufnahmen verwendet werden:
DPrüfkörperaufnahme - ∆LE * lok. Gradient (≥3) = D Prüfkörperaufnahme bei LE gemäß Herstellerangabe
Durch Variation der mAs ist diese Dichte möglichst nahe an D = 1,55 anzunähern und stellt
dann den Bezugswert für alle weiteren Konstanzprüfungen der Röntgeneinrichtung dar. Wie
die drei „LE - Ausreißer“ zeigen, ist es ebenfalls notwendig, die Konstanzprüfung nach
DIN 6868-2 zu modifizieren: Festlegung absoluter Werte für die Konstanzprüfung. In einem
Abgleich des Betreiber – Sensitometers mit einem kalibrierten Sensitometer ist eine Dichte
einer beliebigen Stufe des Betreiber – Sensitometers zu ermitteln, die möglichst nahe bei der
Dichte 1,55 liegt und die dem LE – Wert der Herstellerangabe entspricht. Diese Dichte sollte
für alle weiteren Konstanzprüfungen beibehalten werden. Die opt. Dichte der Prüfkörperaufnahmen und die Schrittweite der Korreturtasten ist in der Abnahmeprüfung unter
Einbeziehung der Ergebnisse der sensitometrischen Meßergebnisse an den Sollbereich anzupassen. Systematische Abweichungen sind das Verhalten des strahlenerzeugenden Systems
im Hinblick auf seinen Response auf Änderung der kV und / oder PMMA - Dicke, statistische
Beiträge liefert insbesondere das Aufzeichnungssystem: Filme (verschiedene Emulsionsnummern) und Filmverarbeitung. Für alle Einflußgrößen läßt sich damit eine einheitliche Toleranz von etwa: ∆D = 0,15 abschätzen.
LITERATUR
[1]
European Protocol for the Quality of the Physical and Technical Aspects of Mammo
graphy Screening (EPMS), Third Edition, Dec.1999, EUROPEAN COMMISSION