Fortschr. Röntgenstr. 128,2

207

Fortschr. Röntgensrr. 128,2 (1978) 207-222

Neuere Entwicklungstendenzen der MammographieTechnik: Die Raster-Mammographie

New developments in mammographie technique: Grid mammography

Reduced scatter through antiscatter grids and improved filmscreen combinations produce

Von M. Friedrich 14 Abbildungen

definite improvement in image quality with large breasts, as well as a reduction in radiation dose. The problems

Klinik für Radiologie und Nuklearniedizin, Klinikum Steglitz der Freien Universität Berlin

Die Verringerung der Streustrahiung durch Rasterblenden zusammen mit verbesserten Film-Folien-Systemen erbringt bei voluminösen Mammae einen deutlichen Qualitätsgewinn, zugleich eine Reduzierung der Strahlenbelastung. Die Probleme der Weichstrahlrastertechnik werden diskutiert und eine erste einsatzfähige Rasterapparatur vorgestellt. Neue verbesserte, dosissparende Bildauf zeichnungssysteme werden analysiert, ein Qualitätsvergleich zwischen Raster-Mammographie und herkömmlicher Auf nahmetechnik mit Materialprüffilm wird gezogen. In einer früheren Arbeit ist der Einfluß der Streustrahlung auf die Abbildungsqualität bei der Mammographie analysiert worden (11). Hier soll über praktische Möglichkeiten einer Kontraststeigerung im Mammogramm durch Streustrahienreduzierung in Verbindung mit verbesserten dosis-. sparenden Bildaufzeichnungssystemen berichtet werden.

of soft tissue grid technique are discussed and a new apparatus for this purpose is described. New and improved recording systems, which reduce radiation dose, are analysed and a comparison is made between the quality of grid mammograms and conventional techniques using industrial film. (F. St.)

e) Der Materialprüffilm Cronex 70 (Fa. Dupont) auf MR-50-Folic (Fa. Agfa-Gevaert) (6,2 Min. Pakorol-Entwicklung), d) Der folienlose Film PE 4006 (Fa. Kodak), 90 Sek. RP-X-OMat-Entwicklung.

Methodik Sämtliche makroskopischen Densitymessungen erfolgten mit dem Densitometer Gretag D III (Fa. Gretag Elektronik, Neu-

Untersuchungsmaterial Sämtliche Aufnahmen wurden mit dem Mammographiegerät Diagnost M (C. H. F. Müller) mit einpoliger Mo.-Anode, Beryllium-Austrittsfenster und 0,03 mm Mo.-Selektivfllter angefertigt. Folgende Bildaufzeichnungssysteme wurden analysiert:

lsenburg).

Dic Dosismcssungen wurden mit der Weichstrahlkanimer zum Duplex-Dosimeter DU 3 der PTW Freiburg durchgeführt. Dic Bestimmung der Primärstrahl- und Streustrahidurchlässig-

Mamoray Ta (Fa. Agfa-Gevaert), Definix Medical (Fa. Kodak), Cronex 75 m (Fa. Dupont), sämtlich 6,2 Min. Pakorol-Entwick-

keit der Raster wurde, wie früher beschrieben (12), filmdensi-

lung.

Die Ermittlung der physikalischen Kenngröfen der Bildaufzeichnungssysreme (Gradation, relative Empfindlichkeiten, Kontrastübertragungsfunktion, Körnigkeit) erfolgte nach den in früheren Arbeiten angegebenen Verfahren (12, 13) ebenso wie die

Lo-Dose-I-System (Fa. Dupont), MinR-System (Fa. Kodak), Trimax-Mammographiesystem (Fa. Kodak-RP-X-0-Mat-Entwícklung. 0340-1618/78

3

M), sämtlich

0232 - 0207 $ 05.00 © 1978

90

Sek.

tometrisch durchgeführt.

Georg Thieme Publishers

Dieses Dokument wurde zum persönlichen Gebrauch heruntergeladen. Vervielfältigung nur mit Zustimmung des Verlages.

M. Friedrich: Neuere Entwicklungstendenzen der Mammographietechnik

208

Fortschr. Röntgenstr. 128, 2 1.0

0,6

0,6

0,2 0,1 05

0,4

M. Friedrich

O

50

ElE? S

n

Ke8

El +

EO

y 2E1. 1

\\\

40

o o

t5

n-

n

1t1_ 0nyebung E

Detail

>0

j

C 30

10

30

40

70

60

50

90

rj

90

Kef f Kprim.

Rel. Kontrastminderung durch 50% Streustrahlerianteil in Abhángigkei von der Detailgröße für verschiedene Primär-Kontraste)0,i 0,4, 0,6, 08)31 kV,Mo,-Anode :40

CU

lo

o I

I

0

IIi

10

0

00

lO

Il lEiht

I

Abb. 2

xlOO

1. Effektiv-Kontraste (in 0/ PrimärKontrast) und rel. Streustrahlenanteil für verschiedene Primär-Kontraste.

Abb.

beträgt ca. 45% (11). Er führt zu einer deutlichen Kontrastminderung im Mammogramm. Diese hängt nicht nur vom relativen Streuanteil, sondern auch von der Kontrastintensität des Prirnärstrahlungsreliefs ab. In Abb. 1 sind diese Zusammenhänge gemäß der oben rechts angegebenen Formel dargestellt: Je größer der Primärkontrast, desto mehr wird er durch Streustrahlung zum jeweiligen Effektivkontrast abgeschwächt. Der Abbildung ist zu entnehmen, daß der gesamte Umfang des im Mammogramm noch wahrnehmbaren Strahlungsreliefs der Mamma bei 50% Streustrahiung von 0,05 bis 1 auf 0,05 bis 0,35 eingeengt wird, wobei die nahe der Wahrnehmbarkeitsschwelle gelegenen Primärkontraste urn 0,1 ganz unsichtbar bleiben. Umgekehrt folgt daraus, daß im Mammogramm deutlich wahrnehmbare Effektivkontraste von z. B. 0,2 bis 0,3 fast maximalen Primärkontrasten entsprechen und bei Verwendung einer noch kontrastreicheren Strahlenqualität als üblich (z. B. 23-25 kV Molybdänstrahlung) wie es einzelne Anwender von FilmFolien-Kombinationen tun, allenfalls die Sichtbarkeit der kleineren Primärkontraste in begrenztem Umfang verbessert werden kann. Außer der Höhe des Primärkontrastes ist die Kontrastminderung durch Streustrahiung aber auch von der jeweiligen Größe und Lage des kontrastgebenden Details im Streukör-

Berechnung der Kontrastübertragungsfunktion der geometrischen Unschärfe und des Signal-Rausch-Verhältnisses der Bildaufzeichnungssysteme (Einzelheiten siehe weiter tinten).

per abhängig. Diese Beziehungen sind eingehend von Spiegler (34), später von Stieve (36) und für den Weichstrahlbereich

5. Als Testphantom zur Qualitätsbeurteilung diente eine an-

relativ unabhängig von ihrer Lage im Streukörper vom Streu-

fixierte, durch eine Kunststoffhülse in eine der Mammaform während Kompression entsprechende Form gehaltene, tiefgef rorene Brustdrüse (6,5 cm Schichtdicke), in die Mikrokalkpartikcl unterschiedlicher Größe und Dichte einpräpariert waren. Die mit Drahtschlingen markierten Kalkpartikel waren filmnah (F. O. A. = 0,3 cm) und flimfern (F. O. A. = 3 cm) angeordnet und bestanden aus Kalziumchlorid (100-1000 a i', konrrastreicher Kalk) und Hydroxyl-Apatit (200-1000 a C, konrrastarmer Kalk).

von Drítreix (10) sowie in einer eigenen Arbeit (11) unter-

sucht worden. Während kleinere Details (ø < 4 mm) strahlenbetrag der Umgebung voll überlagert werden, ist hinter größeren Details ( ' > 10 mm) der Streustrahienabsolutbetrag der Umgebung vermindert, und zwar um so mehr, je größer das Detail ist und je filmnäher es im Streukörper liegt. Zur quantitativen Beschreibung dieser Zusammenhänge wurden Pb-Plättchen von 2-70 mm ø in einem Streukörper von 4 cm Plexiglas in einer Tiefe von 2 cm angeordnet und der relative Streuanteil im Zentrum hinter dem

Theoretische Vorbemerkungen und Vorversuche Der mittlere Streuanteil an der filmwirksarnen Strahlung bei einer durchschnittlich großen Mamma (Schichtdicke 5 cm)

Pb-Plättchen gemessen (Primärkontrast = 1). Die streustrahlenbedingte Kontrastminderung in Abhängigkeit von der Detailgröße gemäß dieser Versuchsanordnung ist in Abb. 2 für vier verschiedene Primärkontraste dargestellt. Es zeigt sich, daß Objekte kleiner als 5 mm tatsächlich voll

Dieses Dokument wurde zum persönlichen Gebrauch heruntergeladen. Vervielfältigung nur mit Zustimmung des Verlages.

55

Neuere Entwicklungstendenzen der Mammographietechnik: Die Rastermammographie

Fortschr. Röntgenstr. 128,2

209

kontrastgemindert werden, während Flächenkontraste über 70 mm : in der erwähnten Lage im Streukörper nicht wesentlich durch Strcustrahlung beeinflußt werden. Eine Kontrastverbesserung durch Streustrahienreduzierung wird demnach vorwiegend die kleineren Objektdetails (das Strahlenfeinrelief der Brust, z. B. Bindegewehssepten, Mikrokalk usw.) betreffen.

Streustrahlenreduktion im Weichstrahlbereich Eigene frühere Untersuchungen zeigen (11), daß durch Einblendung des Strahlenbündels keine diagnostisch relevante Streustrahienreduzierung erzielt wird; diese ist nur von Streustrahlenrastern zu erwarten. Bei deren Einführung in die Mammographie sind allerdings folgende Besonderheiten zu beachten: 1. Der Kontrastgewinn durch Streustrahlenreduzierung muß

den unvermeidlichen Kontrastverlust durch Strahlenaufhartung im Raster selbst und die notwendige zusätzliche Mammaauflageplatte deutlich überwiegen.

2. Der Dosismehrbedarf durch die Strahlenschwächung im Raster und in der Auflageplatte sowie zum Ersatz der eliminierten Streustrahiung durch Primärstrahlung muß durch ein empfindlicheres Bildaufzeichnungssystem hoher Güte möglichst kompensiert, wenn nicht überkompensiert werden. 3. Rasteranordnung und -bewegung sowie die Mamrnaauflageplatte müssen derart beschaffen sein, daß eine vollständige Rasterverwischung gewährleistet ist, eine Verschlechterung der geometrischen Abbildungsbedingungen vermieden wird, e)

die Abbildung der brustwandnahen Mammabereiche

möglich ist,

die Mammakompression in gewohnter Weise durchgeführt werden kann, jegliche mechanische Schwingungen, die sich auf die Brust übertragen könnten, ausgeschaltet sind, die Belichtungsautomatik benutzt werden kann.

4. Aus den unter 1. genannten Gründen sollte die Rasterapparatur nicht mit dem Gerät fest integriert, sondern mit wenigen Handgriffen auf den bisherigen Mammaauflagetisch aufschiebbar bzw. hiervon leicht abnehmbar sein. Außerdem sollte die Apparatur den Mammaauflagetisch seitlich nicht wesentlich überragen, urn für die Auflage des Armes und der Axillaweichteile bei der rnl-Seitaufnahme genügend Platz zu lassen.

Rasterapparatur

Die von uns verwendete Rasterapparatur erfüllt die meisten der obigen Anforderungen (vgl. Abb. 3). Unter einer 1,3 mm starken Plexiglasauflegeplatte, die in einem zur Patientinnenseite offenen U-förmigen Dur-Aluminiu mrahrnen fest ver-

spannt ist, wird ein Spezialraster (siehe weiter unten!) in einer langsamen Translationsbewegung mit einer Geschwin-

digkeit von ca. 3-4 mm/Sek. über den Film bewegt. Die Bewegung erfolgt über Seilzüge und Umlenkrollen durch einen stark untersetzten, unter der Tischplatte be6ndlichen Elektromotor, der mit dem Anodentelleranlauf startet, so daß bei Expositionsbeginn bereits ein gleichmäßiger Rasterlauf gewährleistet ist. Die Laufgeschwindigkeit ist einstellbar und gestattet Automatikbelichtungszeiten zwischen Diese ist bei der jetzigen Ausführung durch eine Kohiefaserplatte ersetzt.

Abb. 3

I und 4 Sekunden (Gesamthublänge des Rasters ca. 18 mm). Nach jeder Belichtung wird die Laufrichtung gewechselt. Der Mammaauflagedruck auf der Auflageplatte wird auf der Patientinnenseite durch einen 1 mm breiten Metallsteg aufgefangen. Zusammen mit dem 1 mm breiten Rasterrahmen gehen somit 2 mm der brustwandnahen Mammabereiche der Abbildung verloren. Die nur geringe Stärke der Mammaauflageplatte von 1,5 mni hat sich auch bei Aufnahmen mit erheblicher Mammakompression als ausreichend erwiesen,

da der Auflagedruck nicht punktuell, sondern flächenhaft wirksam wird. Das Filmsystem wird nach Anheben der über

Federstifte geführten Auflageplatte von der Patientinnenseite unter den mitangehobenen Raster eingeschoben rind durch seitliche Auflageflächen der Auflageplatte während der Exposition unter dem Raster festgehalten. Eine Mitbewegung durch den Laufraster ist damit ausgeschlossen. Die nutzbare Bildfläche beträgt zur Zeit 18,5 cm längs rind 16 cm

quer und kann erweitert werden. Der Abstand zwischen Mamma und Film beträgt 5 mm, der übliche Abstand entsprechend der Rasterfokussierung 60 cm. Die gesamte Appa-

ratur wiegt 2,7 kg rind kann mit wenigen Handgriffen auf den Mammaauflagetisch aufgeschoben bzw. hiervon entfernt werden.

Weichstrahlraster Konstruktions,nerl-z rna/e

Die Fertigung eines \X/eichstrahlrasters muß neben den üblichen Anforderungen an mechanische Stabilität, Temperatur-

Dieses Dokument wurde zum persönlichen Gebrauch heruntergeladen. Vervielfältigung nur mit Zustimmung des Verlages.

Technisch-apparative Voraussetzungen

210

M. Friedrich

Fortschr. Röntgenstr. 128, 2

111111 Pb 23/3,75 Kl

111111 Pb 27/5

K'

IK ,,,

l' ,

1,,) 0

5,)

1

l

0

S

K

F

,

,,',' ,

31KV

K1,

,,

1

.

.

012

IHIIlI Pb 36/8

111111111 Pb40/8

IIHIIII 2mm

S,l,,chl,

Abb.

Abb. 4

resistenz und anderes folgende Besonderheiten beriicksich- gcndiagnostischcn Bereic h angewandten Rastern nicht erfüllt. Als erstes muß die übliche Aluminiumschutzfassung tigen: Hohe Primärstrahldurchlässigkeit für den Weichstrahl- der Raster wegen ihres hohen Filter- und Absorptionswertes bereich zwischen 25 und 35 kV, d. h. geringe Absorption im im Weichstrahlbereich wegfallen. Zum zweiten kann für den Schachtmedium, geringer Lamellenanteil an der Rasterfläche, Weichstrahlbereich die Lamellendicke von üblicherweise d. h. nicht zu hohe Lamellenzahl, und eine der Härte der 70 j. nominal auf ca. 30 i. reduziert und damit der Primärstrahlendurchlaß weiter erhöht werden. Ein im WeichstrahlStrahlung angepaßte Lamellendicke. bereich befriedigend durchlässiges Schachtmedium fehlt zur Hohe Streustrahlenunterdrückung, Zeit noch, 2-3 mm des üblichen Schachtmaterials (z. B. relativ kurze Fokussierungsabstände (z. B. 60 cm), Hartpappe mit Kleber durchmischt) absorbieren immerhin nicht zu große Dicke des Rasters (maximal 3 mm). um 20% der Gesamtstrahlung und verschlechtern den WirDiese Anforderungen werden von den im allgemeinen rónt- kungsgrad der Raster erheblich (vgl. Tabelle 1).

Tabelle 1 Schachtverhöltnis

Raster

1

Pb 23/2.5

1: 2,5

Lamellesanzahl N/cm 23

effektive Lamellendicke D [pml

Primärstrahl-' durchlaß

Streustrahlendurchlaß

Tpl% I

Is

- 30

73

f%l

56

Selektivitat n, de Ward

=TpfIs

Lamellenanteil an Rasterflöche L l%l

'

1,30

8

Absorption im SchachtniediUm

'

Kontrast- + verbeoserung

Dosisfaktor +

a

b

20

1,3

1,7

2

3,6

18

1,4

1,9

2,1

3,7

a

b

2

Pb 23/3.75

1:3,75

23

36

73

47,6

1,53

8,6

3

Pb 27/5

1: 5

27

63

64

40

1,59

17

19

1,5

2,0

2,5

4,5

4

W50/5

1: 5

50

57

57

37

1,55

28

14

1,5

2,0

2,8

5,1

2,6

4,6

5

Pb 36/8

1:8

33

59

67

33,2

2,00

19

14

1,6

2,2

6

Pb 40/8

1: 8

44

80

59

33,5

1,76

35

( 6)

1,6

2,2

2,9

5,1

7

Pb 40/12

1: 12

40

83

52

24

2,17

32

16

1,7

2,4

3,5

6,2

8

Pb 36/12

1: 12

36

:20

1,7

2,4

0

2,0

3,0

:

1: 100

Schlitzblende

31 kV,Mo.-Anode, 3cm Plexiglasfilter. L = D x N x 10 [%] loo - )Tp + L)[%] Keff Raster : Keff 7 cm Streukörper H20

+

" 12,6 loo

UI

"15

6,7

1: 1, 50% Streuanteil

a

Keff = 012

b

0,33 Gegenüber Materialprüffilm benötigter Empfindlichkeitofaktor des Bildaufzeichnungssystems bei gleicher Geometrie wie Materialprüffilm , FFA :45 cm

++ a b

Keff

FFA:6Ocm

0

10

17

Dieses Dokument wurde zum persönlichen Gebrauch heruntergeladen. Vervielfältigung nur mit Zustimmung des Verlages.

W50/5

/2

Neuere Entwicklungstendenzen der Mammographierechnik: Die Rasrermammographie Sch chit) c irr rita jrjc P r rar Strctukertrrlr.H200 11 Aanr,rt Pr

Eti ktuv Kr r

irr -r

r

Kr

ra 1

P840 12

2

Pt 40 8

3

ir ri rl

Ir

irrt 052

Pi 27 5

ciar

A rI

St rl 31 kVt\lr

Schicbtdickenabbangige Kontraslversta rkung durch Streu slrahienrtduktion

u'

Ar

millets Raster . Streukorper r h0 r

I'

316V

Rr Ic - - - ri R rilar 4

Pit 23 3 75

5

211

Forrschr. Rönrgenstr. 128,2

Ir PO40/i?, Or Pb4018

PIr 23 25

1,8

15

ti

ir I Ausgangs Print3r-Kontrasl r

0,52,

lan, - Anude.

3r P827/5,4 Pb23/3,75, Sr Pb23r25

1,3

1.0

20

OrSti tri k'

0,34

Abb. 6

Leistungsmerkmale der bisher untersuchten Weichst rahi raster

Abb. 4 zeigt Ausschnitte aus den 6 bisher untersuchten Rastern. Hierbei ist mit Pb bzw. W das Larnellcnmaterial (Blei bzw. Wolfram), mit der Zahl vor dem Schrägstrich die

Lamellenanzahl pro Zentimeter und mit der Zahl hinter dem Schrägsrrich das Schachrverhältnis angezeigt. In Abb. 5 ist die prozentuale Streustrahlenunterdrückung der einzelnen Raster, gemessen an einem 7 cru dicken Streukörper aus 50% Wasser und 5000 Öl, in Abhängigkeit vorn Schachtverhältnis dargestellt, Es ergibt sich analog dem berechneten Kurvenverlauf für einen idealen Raster (Angaben z. B. bei Ledin u. Mitarb. [24]) eine hyperbelarrige Abnahme der durchgelassenen Streustrahlung mit zunehmendem

Schachtverhältnis, wobei der relativ hohe durchgelassene Streuanteil von 33°c bzw. 24% bei einem Schachtverhälrnis von 8 bzw. 12 zum Teil durch im Raster selbst entstehende Streustrahlung bedingt ist. Gleichzeitig ist mit den nach rechts ansteigenden Kurven die Kontrastverstärkung für zwei verschiedene Primär- bzw. Effekrivkontraste angegeben: Maximalkontraste werden demnach etwa verdoppelt, eben noch wahrnehmbare Kontraste um ca. 60 bis 70°c angehoben.

Die Leisrungsmerkmale der bisher untersuchten Raster zur Weichstrahlmammographie sind in Tabelle I zusammengefaßt (Nr. 2 bis ): Während der Streusrrahldurchlaß, wie bereits ausgeführt, eine enge Beziehung zum Schachtverhäknis aufweist, ist der Primärstrahldurchlaß wesentlich vom Lamellenanteil an der Gesamrrasreríläche, berechnet aus der Lamellenzahl pro Zentimeter rind der effektiven Lamellendicke, und durch die Absorption im Schachtmedium bestimmt. Die Bleilamellen könnten, insbesondere bei den Rastern mit höherem Schachtverhältnis, mindestens auf die Hälfte, eventuell sogar auf ein Viertel verdünnt werden. Die Lamellenzahl pro Zentimeter sollte nicht zu hoch liegen. Die Absorption im Schachrmedium ist derzeit mit ca. 20% im Vergleich zu den Rastern im übrigen Röntenbereich sehr hoch und sollte ebenfalls gesenkt werden. Besonders wegen dieser beiden Mängel (hohe Absorption im Schachrmedíum, großer Lamellenanteil an der Rasterfläche) erreichen die derzeitigen Weichstrahlraster im Vergleich zu den Rastern

2

3

5

6

7

Schichtdicke [cm]

27

37

45

49

51

Slreuanleii

0,30

0,25

0,18

0,15

0,12

Kell

0.22

Abb. 7

im übrigen rönrgendiagnosrischen Bereich (ca. 6 bis 10) nur mäßige Selektivitätswerre zwischen 1,5 bis 2,0 (Selektivität = Primärstrahl- Srreustrahldurchlaß). Aus dem Primärstrahl-

durchlaß und der Srreustrahlunrerdrückung ergeben sich unter Berücksichtigung der größeren Film-Fokus-Abstände (60 cm) relativ hohe Verstärkungsfaktoren für die anzuwendenden Bildaufzeichnungssysteme. Diese weisen wiederum eine umgekehrt proportionale Beziehung zwischen Qualität und Verstärkungsfakror auf, so daß eventuell der Vorteil einer hohen Konrrastverstärkung bei einem Raster mit großem Dosismehrbedarf durch ein qualitativ schlechtes Bildaufzeichnungssystem wieder zunichte gemacht wird (Näheres siehe weiter unten). Es ist deshalb sooh1 im Hinblick auf eine Dosisreduzierung bei der Mammographie als auch auf die Güte des verwendbaren Film-Folien-Systems wünschenswert, den Dosismehrbedarf (Dosisfaktor) der Rasteranordnung möglichst niedrig zu halten. In Zeile 8 sind deshalb die Daten eines zukünftigen, gewissermaßen ,,idealen" Weichstrahlrasters mit geringer Lamellendicke, mäßiger Lamellenzahl, hohem Schachtverhältnis und derzeit erreichbarer minimaler Schachtabsorprion sowie die daraus resultierenden Dosisfaktoren für das Bildaufzeichnungssystem aufgeführt. Es werden Selektivitätswerte von ca. 3 erreicht, bei einem relativ niedrigen Verstärkungsfaktor von 4,8 kann noch ein grites Film-Folien-System benutzt werden. Aus Tabelle 1 (letzte Zeile) ist außerdem der wesentlich günstigere Wirkungsgrad einer Doppelschlitzblende (Schlitzblende zwischen Fokus rind Objekt rind zwischen Objekt und Film) zu cntnehi'nen (Schachtmedium = Luft, funktionelles Schachtverhälrnis sehr hoch). Neben der technisch-apparari. ven Realisierung einer derartigen Blendenanordnung stellt jedoch auch der hohe Dosisfaktor des zu benutzenden FilmFolien-Systems (ca. 10 bzw. 17) ein noch ungelöstes Problem dar.

Die Kontrastverstärkung durch Streustrahlenreduktion mittels Rastern setzt das Vorhandensein eines nennenswerten relativen Streuantcils voraus. Letzterer ist vornehmlich schichtdickenabhängig (vgl. Abb. 6). Ein Ausgangsprimärkontrast von z. B. 0,52 wird nicht nur schichtdickenabhängig vermindert durch Strahlenaufhärtung (dick gestrichelte Kurve), sondern ganz erheblich durch die entstehende Streustrahlung (dick ausgezogene Kurve, Effektivkontraste). So

Dieses Dokument wurde zum persönlichen Gebrauch heruntergeladen. Vervielfältigung nur mit Zustimmung des Verlages.

1,4

212

Fortschr. Röntgenstr. 128, 2

M. Friedrich

1OOi.

2OOtØ

U)

o

25

20

2?

100

C

(I)

r :(

I

75

15

ro

C G)

CI,

u) 10

t50 25

I

I

0,5

I

o

I

21

5

2,5

3,0

0,5

Abb. 8a

2

2,5

3,0

Abb. Sb

1 OOO1.

Ø

wird ein Primärkontrast von loo Rel. 0/ in einem mammaäquivalenten Streukörper von z. B. 5cm Schichtdicke durch Strahlenaufhärtung auf ca. 64 Rel.%, durch Streustrahiung zusätzlich auf 30 Rel.% herabgesetzt. Die Kontrastverstärkung der verschiedenen Raster ist von ihrem Schachtverhältnis abhängig (Kurve 1 bis 5). Bezogen auf eine bestimmte Mammaschichtdicke ist im Diagramm abzulesen, daß die

600

500 Si?

Kontraste z. B. einer 5 cm dicken Brust durch die verschiede-

C

nen Raster so verstärkt werden, als ob sie in einer entsprechend dünneren Brust (4 cm bzw. 2,8 cm) vorhanden wären. Dem Diagramm ist weiterhin zu entnehmen, wie unvollkommen die bisher getesteten Raster die im Mammogramm vorhandenen Kontrastreserven ausschöpfen (vgl. langer Pfeil!).

400

Der Kontrastumfang einer S cm dicken Brust könnte bei voll-

300

ständiger Streustrahlenunterdrückung auf denjenigen einer 1,2 cm dünnen Mamma gesteigert werden. Die bisherigen Raster allerdings werden diesen Idealwert auch unter der Annahme einer l00% igen Streustrahlenunterdrückung wegen der kontrastmindernden Filterwirkung des Schachtmediums niemals erreichen (dünn gestrichelte Kurve). Abb. 7 veranschaulicht, wie in Abhängigkeit vom Streuanteil bzw. der Mammaschichtdicke die relative Kontrastverstärkung bei den verschiedenen Rastern zunimmt, gemessen für einen Ausgangsprimärkontrast von 0,52. Erwartungs-

C 5

1,5

Netto-Schwärzung

Netto-Schwärzung

G)

ip

200

100

10

1,5

2p

Netto-Schwärzung Abb. Sc

25

3,0

gemäß zeigt sich, daß der Einsatz eines Rasters in der Mammographie erst lohnt a) von einer gewissen Mammaschichtdicke ab (z. B. 4 bis 5 cm) und b) von einer gewissen Effizienz des Rasters an (Schachtverhältnis > 5).

Dieses Dokument wurde zum persönlichen Gebrauch heruntergeladen. Vervielfältigung nur mit Zustimmung des Verlages.

E

Neuere Entwicklungstendenzen der Mammographierechnik: Die Rasrermamniographie

Fortschr. Rönrgensrr. 128, 2

213

Bildaufzeichnungssysteme

ein mittlerer FOA von 2 cm, für die mit Rastertechnik anwendbaren Film-Folien-Kombinationen ein PEA von 60 cm

Theoretische Vorbemerkungen

und ein FOA von 2,5 cm zugrunde gelegt (0,5 cm FOA für die

Die Verstärkung des Strahienkontrasres durch Raster ist vergebens, wenn nicht gleichzeitig ein Bildaufzcichnungssystem entsprechen-

Mammaauflageplatte und den Raster). Die Kurve 4a gibt

anteil und vergrößertem FFA (60 cm) zu kompensieren. Dic Güte eines Bildaufzeichnungssystems wird durch das Signal/RauschVerhältnis (S/R-Verhältnis) gemessen. Dieses wurde in einer früheren Arbeit (13) als quantitatives Bildgüremaß definiert. Es setzt sich zusammen aus dem schwärzungsabhängigen Film-

gradienten

(D), multipliziert mit dem dctailgrößenahhängigen

Kontrastübertragungsfaktor M (y), dividiert durch den von Schwärzungs- und Berrachtungshedingungen (Vergroßerung) abhängigen Rauschanteil 0L)F (y, D): S/R (y, D)

(D) M (y) u DF (y, D)

Dieser Ausdruck - berechnet für eine bestimmte Detailgröße bzw. Objektfrequenz y und das zugehörige rauschäquivalenre Paßband I)I (y, D) - kann außerdem als quantitatives Maß für die Entdeckharkeit dieses Details im Bild gelten (13). Dic geometrische Unschärfe wird mit der Zeiehen(un)sehärfe des Filmsystems zur Gesamtzeichenschärfe zusammengerechnet. Da die

Eínzelkomponenren - Gradient, Zeiehenschärfe, Rauschen gleichwertig, d. h. ohne individuelle Bewerrungsfaktoren in dieses komplexe Bildgüteniaß eingehen (13), ist dieses nur ein mirrelbares Maß für die Einzelkomponenten, z. B. für dic von einigen Untersuchern besonders geforderte ,,formtreue" Wiedergabe kleinster Mikrokalkpartikcl (21). Diese ist vorwiegend eine Funktion der Gesamtzeichenschärfe M (y) und kann entsprechend einer individuell unterschiedlichen Bewertung durch einen zusätzlichen Bewertungsfaktor in obiger Formel berücksichtigt werden.

Tabelle 2 gibt einen Überblick über die Empfindlichkeitsverhältnisse der verschiedenen Systeme. Ein Vergleich mit den Dosisfaktoren in Tabelle 1 zeigt, daß nur die ersten 4 Systeme für eine Rasteranwendung in Frage kommen. Die übrigen sind zu unempfindlich und dienen als VergleichsStandards zur Rastertechnik. Tabelle 2

MinR-System Lu-Dose-I-System

Cronex 70/MR 50-Folie Trimax-Mammogr. Sys. Cronex 75 m Definix Medical Mamotay T 3 PE 4006

faktor = 2). Unter dem Vorbehalt, daß mit den Kurven nur eine mittlere Abbildungsgcometrie erfaßt wurde, können folgende Schluffolgerungen gezogen werden: Die beiden Film-Folien-Kombinationen Trimax und

Cronex 70/MR 50 sind den bisherigen handelsüblichen Systemen eindeutig und wesentlich überlegen. Für kleinste Details (100 g u) ist Cronex 70/MR 50 wegen seines wesentlich höheren Röntgenlichtanteils an der Schwärzung (30%) gegenüber 2 bis 5% dem Trimax-System deutlich überlegen und außerdem insgesamt noch empfindlicher. Während die hochverstärkenden Film-Folien-Systeme (Kurve 1 und 2) für alle drei Detailgrößen deutlich schlechter als die Materialprüffllme sind, sind die weniger verstärkenden Systeme (3 und 4) für Details bis 200 g o den Filmen Definix Medical und Mamoray T3 ebenbürtig, dem Cronex 75 sogar überlegen. Für kleinste Details (100 g o) erreichen sie

wegen der Folienunschärfe jedoch nicht die Werte der Matcrialprüffilme (Abb. Sa).

Der Film PE 4006 (Kurve 5) erscheint für die Mammographie nicht geeignet: Er vereinigt den Nachteil eines hohen Dosisbedarfs mit demjenigen niedriger S/R-Kurven, die

zum Teil weit unter denjenigen der neueren wesentlich empfindlicheren Film-Folien-Systeme liegen. Schwärzungen

über ca. D = 1,6 erbringen keine Steigerung des S/R-Verhältnisses mehr. Auch unter den anerkannten Materialprüffilmen (Kurven

6-8) bestehen meßbare Qualitätsunterschiede. Eine rien-

Ergebnisse

Filmsysrem

die S/R-Verhältnisse für das System Cronex 70/MR 50 Folie mit Raster (Schachtverhältnis 8) an (Kontrastverstärkungs-

Rel. Empfindlichkeit bei Schwärzung

D=l

D=2

10,4 5,7 4,8 3,6

7,1

1,2 1,0 1,0 0,9

1,1

3,0 4,6 2,9

1,0 1,0

0,85

nenswerte Steigerung des S/R-Verhältnisses für Schwärzungen über D = 2 ist bei keinem der Filme zu erreichen°'.

Der Einsatz cines Rasters zusammen mit Cronex 70/ MR 50 schließlich (Kurven 4a) führt für Detailgrößen = 200 g zu S/R-Verhältnissen, die von keinem Materialprüffilm erreicht werden, d. h. zu einer objektiven Bildgüteverbesserung (angenommene Kontrastverstärkung zweifach). Für Details bis 100 g u liegen die S/R-Werte immer noch günstiger als für zwei der Materialprüffilme (6 und 7) und etwa gleich gut mit dem derzeitig besten Marerialpriiffilm (8).

Erforderliche Strahlendosis Berücksichtigt man, daß der höhere Dosisleistungsbedarf durch Raster und vergrößerten FFA (ca. 4,8 X, vgl. Tabelle 1, letzte Spalte) durch die rel. Empfindlichkeit des zuletzt genannten Systems (4,8 X) kompensiert wird, so ist infolge des größeren mittleren Fokus-Objekt-Abstandes (58 cm bei einem FFA von 60 cm gegenüber 43 cm bei einem FFA von 45 cm) in der Mamma ca. SS% der Dosis wie bei der konventionellen Aufnahmetechnik wirksam. Die Leistungsmerkmale der heutigen Film-Folien-Kombinationen

für die Mammographie werden in einer eigenen Arbeit dargelegt.

In Abb. 8ac sind die schwärzungsabhängigen S/R-Verhältnisse für die Detailgrößen 100 g, 200 g, 1000 g dargestellt. Dabei ist für die folienlosen Filme ein FFA von 45 cm, * Ein weirerer Faktor ist bei einigen doppelschichtigen Filmen die Opaleszens der Trägerschicht, die zu Konrrastverlusr führt.

Die Empfehlung, Materialprüffilme auf eine mittlere Schwärzung von D = 2 zu exponieren, hat ja den Sinn, relative Unterbelichtungen an einzelnen Stellen im Mammogramm (etwa D = 0,5) mit sehr niedrigen S/R-Verhältnissen zu vermeiden und nicht, wesentlich höhere Schwärzungsgrade als D = 2 zu erzeu gen.

Dieses Dokument wurde zum persönlichen Gebrauch heruntergeladen. Vervielfältigung nur mit Zustimmung des Verlages.

der Güte benutzt witd. Eine sorgfältige Auswahl desselben ist deshalb notwendig. Andererseits wird cine gegenüber Materialprüífilm erhöhte Empfindlichkeit benötigt, um den Dosismehrbedarf von Raster, Manimaauflageplatre, vermindertem Streu-

Abb.9h. 9b. MINR, kVRaster, Raster,Rel. Rel.O. O.D.: D.:0,3. 0,3. MINR, FFA: 60 cm, 31 kv Abb.

C Lo-Dose, FFA: FFA: 60 60 cm, cm, 28 28 kv, kV,Rel. Rel.O. O.D.: D.:0,3. 0,3. Abb.9e. 9c. Lo-Dose, Abb.

Lo-Dose,FFA: FFA:60 60cm, cm, 31 31 kv kVRaster, Raster,Rel. Rel.O. O.D.: D.:0,5. 0,5. Abb.9d. 9d. Lo-Dose, Abb.

Trirnax,FFA: FFA:60 60cm, cm,28 28kv, kV,Rel. Rel.O. O.D.: D.:0,3. 0,3. Abb.9e. 9e. Trimax, Abb.

Trimax,FFA: FFA:60 60cm, cm,31 31kV, kV,Raster, Raster,Rel. Rel.O. O.D.: D.:0,78. 0,78 Abb.9f. 9f. Trirnax, Abb.

Abb. 9g.

Cronex 70/MR 50, 60 cm, 28 kv, Rel. O. D.: 02,2.

'I

Abb. 9h. Cronex 70/MR 50, 60cm, 31 kv Raster, Rel. O. D.: 0,56.

Abb. 9 ah. Ausschnittsvergrößerungen (4,9 x) von fllmfern (bOA :3cm) gelegenem Mikrokalk schiedenen Film-Folien-Systemen, ohne und mit Raster.

(

ca. 100

L)

auf den ver-

Dieses Dokument wurde zum persönlichen Gebrauch heruntergeladen. Vervielfältigung nur mit Zustimmung des Verlages.

MINR,FFA: FFA:60 60cm, cm,28 28kv, kv,Rel. Rel.O. O.D.: D.:0,1. 0,1. Abb.9a. 9a. MINR, Abb.

Fortschr. Rönrgenstr. 128,2

215

Abb. 9i.

Mamorav T 3, FFA: 45 cm, 31 kV, Rel. O. D.: 1,0.

Abb. 9j.

Marnorav T3, FFA: 60 cm, 31kv, Raster, Rel. O. D. 4,6.

Abb. 9k.

Cronex 75 m, FFA: 45 cm, 31 kV, Rel. O. D.: 0,9.

Abb. 91.

De

lix Medical, FFA: 45 cm, 31 kv, Rel. O. D.: 1,0.

Abb. 9 am. Ausschnirrsvergrö6erungen (4,9 .) von filmfern (FOA: 3 cm) gelegenem Mikrokalk ( ca. 100 i) auf den verschiedenen Film-Systemen, ohne und mit Raster. Drahtschlingen ø : 17 mm.

Bildbeispiele Letzte Instanz einer Bildgütebestimmung ist immer das Auge des Betrachters, das die im Bild gespeicherte Informations-

menge aufnehmen und verarbeiten muß. Im folgenden sollen deshalb einige Bildbeispiele gegeben werden.

Mammaphantom Aus der großen Zahl von Kombinationsmöglichkeiten zwisehen den verschiedenen Rastern und Filmsystemen sind hier nur einige ausgewählt. Es wurde einheitlich ein Raster mit einem Schachtverhältnis von 1: 8 angewandt. Die kvZahl, der FFA sowie die relativen Dosisverhältnisse sind jeweils angegeben.

m Abb. 9m.

PE 4006, FFA: 45 cm, 31 kV, Rel. O. D.: 1,!.

Abb. 9irn.

Ausschnittsvergrößerungcn (4,9x) von flimfern (FOA: 3 cm) gelegenen Mikrokalk (ø ca. 100 0 auf den verschiedenen folicnlosen (Matcrialprüf-) Filmen, ohne und mit Raster.

In Abb. 9 sind Ausschnittsvergrößerungen (4,9 X) von film-

fern gelegenen (FOA = 3 cm) Mikroverkalkungen (: 100 bis 200 p) auf den verschiedenen Filmsystemen ohne und mit Raster einander gegenübergestellt. Während die höchstverstärkenden Systeme ebenso wie PE 4006 ohne Raster Mikrokalk in dieser Größenordnung praktisch nicht mehr abbilden, sind die übrigen Systeme unterschiedlich dazu in der Lage. Die Anwendung des Rasters bringt bei jedem System einen deutlichen Qualitätsgewinn: Bei den höchstverstärkenden Systemen (9b u. 9d) bringt sie den Mikrokalk an die

Sichtbarkeitsschwelle - etwa in die Nähe des Systems Cronex 70/MR 50 ohne Raster, bei den besseren Systemen treten die Einzelpartikel nach Größe und Form deutlicher hervor. Aufschlußreich ist der Vergleich von Cronex 70/ MR 50 mit Raster (Abb. 9h) und Mamoray T 3 ohne und mit Raster (Abb. 9i und j). T 3 mit Raster stellt das mit den derzeitigen Rastern theoretisch erreichbare Maximum der

Detailerkennbarkeit dar, das natürlich wegen des hohen

Dieses Dokument wurde zum persönlichen Gebrauch heruntergeladen. Vervielfältigung nur mit Zustimmung des Verlages.

Neuere Entwicklungstendenzen der Mammographietechnik: Die Rastermammographie

216

M. Friedrich

Fortschr. Röntgenstr. 128, 2

Lo-Dose, 28 kV, Rel. O. D.: 0,3.

Abb. lOa.

MINR, 28 kv, Rel. O. D.: 0,1

Abb. 10e.

Abb. 10h.

MTNR, 31 kV, Raster, Rel. O. D.: 0,3.

Ahh. bd. Lo-Dose, 31 kV, Rastet, Rel. O. D.: 0,5.

Abb. 10e.

Trimax, 28 kV, Rel. O. D.: 0,3.

Abb. 10g.

Cronex 70/MR 50, 28 kV, Rel. O. D.: 0,22.

Abb. 10f.

Trimax, 31 kv, Rastet, Rel. O. D.: 0,78.

Abb. 10h.

Cronex 70/MR 50, 31 kV, Raster, Rel. O. D.: 0,56.

Abb. lOi.

Mamoray T 3, 31 kv, Rel. O. D.: 1,0.

Abb. 10k.

Cronex 75m, 31 kV, Rel. O. D.: 0,9.

Abb. 10j.

Mamoray T 3, 31 kV, Rel. O. D.: Raster (2,9) 4,6.

Abb. 101.

Definix Medical, 31 kv, Rel. O. D.: 1,0.

Abb. 10am. Ausschnittsvetgtößerungen (4,6