image reconstruction system

IMAGE RECONSTRUCTION SYTEM pada SIEMENS CT-SCAN SENSATION SYSTEM

Detektor
Ada beberapa tipe komponen yang dapat digunakan untuk mendeteksi sinar-X yaitu:

1. PMT (Photo Multiplier tube)

Detektor jenis ini tidak digunakan lagi dalam mesin CT-Scan modern. Detektor jenis ini hanya merupakan tabung vakum yang besar yang tidak mampu secara langsung mengubah sinar –X yang diredam menjasi sinyal elektrik yang berguna. Alat ini didesain untuk merespon terhadap cahaya tampak. Sehingga, PMT harus benar-benar dibuat sehingga terlindung dari semua sumber cahaya dari luar. Selain itu, alat ini harus disambungkan secara mekanik dengan kristal scintillasi. Kristal ini mampu menghasilkan cahaya tampak pada proporsi intensitas sinar-X yang mengenainya, dan efisiensi dari keseluruhan alat ini hanya berkisar sekitar 50%. Jika terjadi kebocoran cahaya, atau sambungan dengan kristal tidak benar, maka efisiensi akan menurun, dan jika ini terjadi, alat ini harus diganti.

2. Detektor Solid State (Scintillation Crystal)

Prinsip kerjanya tak jauh beda dengan PMT. Detektor solid state tersusun atas barisan-barisan atau array-array yang masing-masing terdiri atas kristal scintilasi (berkilau) yang disambungkan tepat pada permukaan dioda cahaya yang sangat sensitif. Tiap elemen detektor disebut channel.
Prinsip kerjanya:
- jika suatu kuanta sinar-X diserap oleh kristal dan menghasilkan photon-photon cahaya tampak.
- Jumlah photon-photon cahaya tampak ini tergantung oleh energi yang diserap oleh kristal
- Kuanta cahaya tampak sampai pada dioda cahaya secara langsung atau setelah memantul pada dinding kristal yang dapat menahan kuanta cahaya agar tidak keluar, dan menghasilkan arus listrik pada kisaran 0 – 2 µA
- Arus inilah yang kemudian diukur dan diproses pada sistem elektronika akuisisi data.
Sambungan antara kristal dan dioda cahaya biasanya merupakan sambungan khusus agar tidak ada cahaya yang keluar, dan tidak berubah menjadi arus listrik. Dioda cahaya ini sendiri disolder di atas PCB yang langsung menuju sistem akuisisi data. Keseluruhan array detektor ini diletakkan dalam ruang yang tahan cahaya. Alat ini mampu mempertahankan efisiensi sampai 90%, dan tipe ini yang sampai sekarang masih digunakan di alat CT-scan modern, termasuk alat yang saya bahas ini.

IMAGE PROCESSOR

IMAGE PROCESSOR

Image processor memiliki tugas yang sangat banyak,mulai dari menghasilkan data dari DAS yang bebas dari semua ketidakteraturan induksi mesin. Tahap pertama ini disebut ‘preprocessing’. Kemudian dilanjutkan dengan menerapkan algoritma matematika yaitu proses konvolusi, seperti proses pemfilteran data digital untuk semua data. Hal ini samgat diperlukan untuk tahap terakhir. Akhirnya, data kembali dilewatkan pada proses matematika yang disebut dengan “backprojection”, sehingga hasil akhirnya seperti yang terlihat pada layar monitor. Hal ini merupakan suatu penjelasan yang simple untuk sistem yang sangat kompleks ini. Kebanyakan tugasnya dikerjakan oleh teknologi PC dengan tambahan hardware yang khusus.

Sebuah image processor tidak hanya satu komputer tunggal, tetapi merupakan gabungan beberapa komputer yang tersusun menjadi array komputer. Hal ini dimaksudkan untuk memroses data yang sangat banyak dalam waktu yang sangat singkat. Hal inilah yang membedakannya dengan PC biasa. Semua sistem CT biasanya memiliki komputer host untuk menjalankan program yang membuat user dapat menscan dan mengarsipkan image, dan langsung memroses iamge dengan aktual. Kita dapat memisahkan fungsi umum image processor menjadi beberapa grup-grup fungsional seperti berikut:
1. Penerima
2. Tahap preprocessing
3. Tahap konvolusi
4. Rekonstruksi image ( backprojection)
5. Display/video image

Penerima merupakan bagian yang berkebalikan dengan bagian pemancar di DAS.Processor ini bekerja paralel 32 bit. Fungsi utama receiver adalah untuk mengumpulkan data ketika data-data terset datang dari DAS, mem-buffer-nya, membuang informasi kontrol data, dan mengubahnya ke dalam data parallel, karena data tersebut dikirimkan secara serial. Kemudian data diteruskan ke proses selanjutnya yaitu “Preprocessing”.

computed tomography scanner

COMPUTED TOMOGRAPHY SCANNER

CT-Scan sebenarnya merupakan perkembangan lebih lanjut dari X-Ray konvensional. X-Ray konvensional merupakan pengambilan image / gambar dari suatu obyek dengan menggunakan sinar-X. Obyek yang akan diamati disinari dengan sinar-X ini, dan dibelakangnya diletakkan film untuk menangkap image / gambar yang dihasilkan. Maka image / gambar yang dihasilkan merupakan penampang mendatar dari suatu obyek yang diamati.

Sedangkan CT-SCAN adalah pengambilan image / gambar dengan cara mengelilingi sambil menyinari obyek yang akan diamati dengan sinar-X. Jadi, image / gambar yang dihasilkan oleh CT-SCAN merupakan penampang melintang / irisan dari suatu obyek yang diamati.
Oleh sebab itu, maka sebelum mempelajari CT-SCAN, terlebih dahulu kita harus mengetahui tentang sifat - sifat fisik dari X-Ray, dan prinsip - prinsip X-Ray konvensional .

3.1. X-Ray Konvensional
Sejarah Sinar-X (X-Ray)
Pada tahun 1895, Wilhelm Roentgen, Profesor Fisika dari Universitas Wuerzburg, Jerman, menemukan sebuah bentuk energi yang mirip dengan cahaya, tetapi dapat menembus melalui benda – benda padat. Lebih lanjut, sinar ini disebut sinar-X atau sinar Rontgent. Penelitian lebih lanjut menunjukkan bahwa kemampuan dari energi sinar-X untuk menembus suatu benda, tergantung dari ketebalan dan kepadatan dari benda tersebut.

Sinar-X merupakan jenis lain dari radiasi elektromagnetik, seperti infra merah dan ultra violet, tetapi mempunyai frekuensi atau energi yang jauh lebih tinggi. Oleh sebab itu, maka sifat – sifatnya terhadap benda jauh berbeda.
Panjang gelombang ( l ) dan frekuensi ( f ) dari suatu gelombang elektromagnetik dapat dihubungkan dengan kecepatan cahaya ( c ) melalui persamaan: c = l x f dengan c = 3 x 108 m/s.
Diagram di bawah ini menunjukkan parameter panjang gelombang, frekuensi dari berbagai macam radiasi elektromagnetik :

Pembangkit Sinar-X (X-Ray Generator)
Sekarang ini, Sinar-X yang digunakan dalam bidang kesehatan, umumnya dibangkitkan dengan jalan menumbukkan elektron – elektron yang bergerak dengan cepat dalam tabung hampa udara ke sebuah target yang terbuat dari logam berat (biasanya tungsten). Elektron –elektron bebas dihasilkan oleh emisi panas dari filamen tungsten yang sangat panas dan dipercepat oleh medan listrik bertegangan tinggi (40 - 150 kV) diantara filamen sebagai katoda dan target sebagai anoda.
Pada saat elektron berkecepatan tinggi itu menumbuk target dan berinteraksi dengannya, sebagian besar (sekitar 99%) dari energi yang dibawa oleh elektron tersebut diubah menjadi panas. Hanya sisa dari energi itu ( +1% ) diubah menjadi sinar-X.

Pembentukan Image dari Sinar-X
Sinar-X dihasilkan dengan cara memberi supply daya dari X-ray generator ke X-ray source (X-ray tube) sebagai tegangan (kV), dan arus (mA). X-ray tube ini mengubah energi listrik ini menjadi sinar-X yang kemudian menembus obyek. X-ray image yang dihasilkan, kemudian diproyeksikan ke input Image Intensifier (I.I.). X-ray image ini tidak dapat dilihat baik oleh mata manusia, maupun oleh kamera televisi, maka terlebih dahulu kita harus mengubah X-ray image ini menjadi image cahaya yang dapat terlihat oleh mata dan kamera televisi. Hal ini merupakan fungsi dari Image Intensifier.
Image dari cahaya yang terlihat ini, keluar dari output Image Intensifier dan kemudian difoto dengan TV camera (Videomed Television System). Video signal dari TV camera diproses oleh Digital Imaging System dan disajikan di layar monitor. Teknik mengamati pasien dalam waktu sebenarnya dengan rangkaian X-ray imaging television ini dikenal dengan nama “fluoroscopy”.
Untuk mendapatkan image yang baik, maka dosis rata – rata pada input Image Intensifier harus tetap konstan. Untuk mempertahankan dosis rata – rata ini, digunakan Automatic Dose Rate control device (ADR).
Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada gambar berikut :

Jadi diagnosa pada X-ray konvensional, kita mendapatkan radiasi yang bertabrakan dengan obyek dengan intensitas I0. Pada obyek X-ray dilemahkan. Pelemahan ini dapat disamakan dengan kepadatan organ-organ. Pelemahan X-ray dengan intensitas I membangkitkan penyerapan tampilan belakang pasien. Tampilan diubah menjadi abu-abu (gray scale) pada film.

CT-SCAN

Pengenalan
dan Perkembangan CT-scan

   Bentuk Fisik CT Scan TCT-900S

 

  Sepesifikasi Alat :

                                Nama Pesawat       : CT - Scan

                                Merk                     : TOSHIBA

                                Type                      : TCT-900S

                                Nomor Seri            : 2B201-104E*I

                                Tegangan Input       : 380 V

                                Frekuensi                : 50 Hz

 

FUNGSI ALAT
Computed Tomography Scanning (CT Scan) adalah suatu peralatan radiologi yang dapat digunakan untuk menampilkan dan mengalokasikan suatu objek yang akan di diagnosis keadaannya dengan cara menggunakan teknik pemeriksaan tomografi untuk menghasilkan gambaran-gambaran objek yang berupa potongan-potongan tubuh secara axial dengan menggunakan prinsip kerja tomografi yang dilengkapi sistem komputer sebagai media pengolahan data-data software dan recontruksi gambar objek.


PRINSIP DASAR
Computed Tomography Scanner (CT Scanner) yang juga dikenal dengan nama Computerized Axial Tomography (CAT), Computerized Aided Tomography (CAT), Computerized Transverse Axial Tomography (CTAT), Recontructive Tomography (RT) dan Computed Transmission Tomography (CTT) merupakan teknik pengambilan gambar dari suatu obyek secara ‘sectional axial’ dimana berkas sinar mengitari obyek. Adapun sinar-x yang mengalami antenuasi, setelah menembus obyek diteruskan ke detector, dan oleh Photomultiplier Tube sinar-x tersebut dirubah dalam bentuk signal-signal listrik, kemudian ‘DAS’ melakukan pengolahan data dalam bentuk data-data digital.

Data-data inilah yang merupakan informasi computer dan secara computerized direkontruksikan dan hasil rekontruksi tersebut ditampilkan pada layer TV Monitor berupa irisan tomography dari obyek yang dikehendaki yaitu dalam bentuk ‘gray scale image’ yaitu suatu skala dari hitam ke putih. Pada CT Scanner mempunyai koefisien atenuasi linear yang mutlak dari suatu jaringan yang diamati, yaitu berupa CT Number, tulang memiliki nilai besaran CT Number yang tertinggi yaitu sebesar 1000 HU, udara mempunyai nilai yang terendah yaitu -1000 HU. Sebagai standar, digunakan air yang mempunyai nilai 0 (nol) HU.
Nilai diatas merupakan nilai pada pesawat CT yang memiliki faktor pembesaran kostan 1000. untuk memperjelas suatu struktur yang satu dengan struktur yang lainnya yang mempunyai nilai perbedaan koefisien antenuasi kurang dari 10 % maka dapat digunakan window width untuk memperoleh rentang yang lebih luas.

RANGKAIAN PENDETEKSI PENGISIAN TEGANGAN

RANGKAIAN PENDETEKSI PENGISIAN TEGANGAN

Pada Pesawat Rontgen Frekuensi Tinggi

 

FUNGSI RANGKAIAN

Fungsi dan rangkaian pendeteksi tegangan adalah untuk mendeteksi pengisian capasitor tegangan tinggi, dimana cara kerja dan rangkaian mi memanfaatkan komparator sebagai pembanding kV yang diset pada control konsul dengan kV terisi pada kapasitor tegangan tinggi.

CARA KERJA RANGKAIAN

Pada titik poin CKV+ / CP32 adalah titik tempat pengesetan kV dengan perbandingan 1/20.000 Volt, dimana perbandingan tersebut diperoleh dari nilai tegangan Rl98 yang dikuatkan secara non inverting Amplifier pada IC AlO.

Dengan rumus sebagai berikut kita menggunakan nilal 100Kv untuk melakukan Torax, maka pada kapasitor sisi positif dan sisi negatif termuatin tegangan sebesar masing —masing 50 kV.

Kapasitor Sisi Positif

Dari kapasitor sisi positif tegangan yang masuk sebesar 50 kV akan dilemahkan oleh tiga buah resistor yang disusun seri, yaitu R= 400 MOhm, R198= 100 kOhm dan R197= 10 kOhm. Tegangan yang sudah dilemahkan tadi masuk ke rangkaian penguat non inverting untuk dikuatkan sebesar 4X nya. Dari penguat non inverting lalu menuju ke rangkaian buffer dan akan berakhir pada titik CKV+ sebagai tempat pengesetannya. 

Adapun perhitungan tegangan yang masuk sehingga didapat keluarannya sebagai berikut :

R198= R198 X 50 kV / R198 + R197 + 400 MOhm 

         = 1O kOhm X 5O kOhm /10 kOhm + 100 kOh  + 400 MOhm

         = 1,25 Volt

Jadi hasil dan perbandingan voltage devider pada pelaksanaan photo Thorax dengan nilai sebesar 100 kV maka adalah sebesar 1,25 Volt yang terdapat pada Rl98.

Pada rangakaian Non Inverting Amplifier yang pada IC AlO, akan menguatkan nilai tegangan terdapat pada R198 atau VR19. Maka keluarannya sebesar :

Vout = (R156 + R157) X Vr 198 / R157

         = (30 kOhm + 10 kOhm) X 1,25 V / 10 kOhm

         = 5 Volt

Jadi hasil dari penguatan diatas menghasilkan nilai tegangan sebesar 5 volt, sehingga nilai ini dijadikan perbandingan 5 V : 20 kV.

Hasil nilai tegangan tersebut selanjutnya akan masuk kerangkaian Buffer, dimana pada rangkaian mi akan merubah impedansi masukan yang besar menjadi impedansi yang keluar lebih kecil dengan nilai tegangan yang tetap sama.

Kapasitor Sisi Negatif

Untuk pendeteksian sisi negatif hampir sama seperti pendeteksian sisi positif yaitu tegangan yang masuk akan dilemahkan oleh resistor sehingga bisa masuk pada rangkaian penguat. Setelah tegangan yang masuk dilemahkan maka tegangan tersebut akan masuk pada rangkaian non inverting. 

Dari rangkaian non inverting ini tegangan akan masuk pada rangkaian detektor taraf tegangan negatif lalu ke dioda D212 dan menuju flip-flop M35 dan keluarannya pada display tegangan. 

Namun apabila terjadi perubahan nilai pengisian dan clk 32 CKV, maka perbandingan tegangan input penguat referensi tidak lagi setabil dan output A13 pin 1 menjadi lebih negatif dan tegangan referensi non inferting A7 (-6.5V) sehingga output A7 berubah dari -15 volt menjadi +15 volt, dioda D212 akan bekerja, flip-flop M35 mendapat set sehingga output pada pin 13 akan high dan pin 12 akan low. Menyebabkan pengisian benakhir dan pada display di panel akan tertera charge over.

PEMELIHARAAN PENGISIAN

Fungsi dari pemeliharaan pengisian adalah untuk mengusahakan atau menjaga nilai muatan kapasitor tetap seperti yang dikehendaki. Prinsip yang digunakan adalah menggunakan rangkaian pendeteksi pengisian yang akan selalu bekerja apabila muatan kapasitor turun. Dan gambar di bawah ini terlihat bentuk pulsa pengisian kapasitor tegangan tinggi dan ada pembuangan sebanyak 2 kV, tetapi pulsa kelihatan turun naik terus. Pembuangan muatan kira-kira 2 kV disebabkan oleh rangkaian-rangkaian lain yang dihubungkan dengan capasitor tersebut, tetapi apabila teijadi penurunan sinyal CCHA akan aktif kembali untuk mengisi kapasitor dan kejadian ini berlangsung terus menerus. Dengan demikian muatan kapasitor akan dipertahankan pada nilal yang dikehendaki.

PEMELIHARAAN PENGISIAN

Fungsi dari pemeliharaan pengisian adalah untuk mengusahakan atau menjaga nilai muatan kapasitor tetap seperti yang dikehendaki. Prinsip yang digunakan adalah menggunakan rangkaian pendeteksi pengisian yang akan selalu bekerja apabila muatan kapasitor turun. 
Dan gambar di bawah ini terlihat bentuk pulsa pengisian kapasitor tegangan tinggi dan ada pembuangan sebanyak 2 kV, tetapi pulsa kelihatan turun naik terus. Pembuangan muatan kira-kira 2 kV disebabkan oleh rangkaian-rangkaian lain yang dihubungkan dengan capasitor tersebut, tetapi apabila teijadi penurunan sinyal CCHA akan aktif kembali untuk mengisi kapasitor dan kejadian ini berlangsung terus menerus. Dengan demikian muatan kapasitor akan dipertahankan pada nilal yang dikehendaki

 

Gambari.9 Maintenance of Chaiging of High Voltage Condensator