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.
Masalah - masalah yang terjadi pada X-Ray konvensional :
1. Superimposisi
Karena struktur badan yang berbeda-beda ditampilkan dalam satu bidang, superimposisi dari proyeksi bayangan menghasilkan tampilan yang bertumpuk. Untuk mendapatkan tampilan yang baik berdasarkan kepadatan bidang yang diamati, dibuat perluasan proyeksi pada bagian yang diamati.
2. Penghitaman yang sama
Obyek dengan densitas yang tinggi dapat menyebabkan penghitaman yang sama sebagai obyek dari pembesaran terusan dari arah radiasi, tetapi densitasnya lemah.
3. Proyeksi pusat
Karena pemproyeksian yang terpusat di fokus tabung, obyek yang mempunyai ketebalan yang berbeda digambarkan dengan skala yang berbeda.
4. Bahan penambah
Untuk mendapatkan material gambar pada kapasitas kepadatan yang berbeda, perbedaan tegangan seperti halnya daya output yang digunakan bervariasi. Untuk menghasilkan perbedaan penggabungan yang digunakan dengan obyek pada kepadatan yang rendah, tegangan tinggi diturunkan (soft radiation). Untuk obyek dengan kepadatan yang tinggi (tulang), tegangan tinggi yang dinaikkan dibutuhkan untuk membuat sinar X dapat menembus kedalam obyek tersebut (hard radiation). Hal ini membuat kesulitan yang cukup tinggi dalam hal diagnosisi jaringan-jaringan yang halus yang melekat pada tulang harus diperiksa.
3.2. CT – Scan
3.2.1. Pendahuluan
CT-Scan termasuk teknik pencitraan khusus sinar-x yang menampilkan citra khusus objek lapis demi lapis berdasarkan perbedaan sifat densitas struktur materi penyusunan jaringan dengan bantuan teknik rekontruksi secara matematis. CT-Scan merubah tampilan analog menjadi digital, berupa Pixel ( picture element ). Pixel adalah titik-titik kecil gambaran. Dimana hasil penggambarannya berupa Rekonstruksi.
Pesawat CT Scan ditemukan pada tahun 1970 oleh Allan Carmack dan Geofrey Hounsfield. Dimana mereka menemukan dengan memproses sejumlah penyerapan sinar-X pada pertemuan baris dan kolom dari matrix jaringan tubuh, sehingga dengan teknik tersebut dapat dihasilkan citra lapisan tubuh.
Berdasarkan perkembangan teknologi, CT Scan mengalami beberapa perkembangan sesuai dengan kemajuan teknologi.
Computer Tomography Scanner sering disingkat dengan CT Scan, penemunya membuka era baru dalam bidang Radiodiagnostik Tomography yang selama ini sudah banyak dikenal dan dipergunakan ternyata masih memiliki banyak kekurangan. Dimana Tomography konvensional jaringan atas dan bawah dari obyek terkena radiasi sehingga bayangan jaringan atas dan bawah dari obyek terlihat kabur dan kontras kurang baik.
Perbedaan antara CT Scan dan Tomography konvensional adalah kemampuan CT Scan memperlihatkan perbedaan nilai penyerapan sinar-X diberbagai struktur yang lebih baik dibandingkan dengan Tomography Konvensional.
Pesawat CT sebenarnya adalah usaha pembentukan gambar dalam media monitor atau film, besarnya "koefisien redaman " dari materi objek yang ditempatkan pada lapangan scan. Besarnya koefisien redaman dari materi pada gambar diubah menjadi tingkat warna dari putih hingga hitam (gray scale), dan gambar yang dihasilkan disebut "Gambar CT".
3.2.2. Komponen-komponen dalam CT SCAN
Komponen-komponen utama dari CT SCAN adalah gantry, Siemens Medical Imager (SMI) dan Central System Control.
- Gantry Tube Detector
Gantry terdiri dari sistem tube detektor yang berotasi. Object yang akan diperiksa diletakkan di pada bagian tengah rotasi gantry.
- Fan Beam
Tabung (tube) menghailkan sorotan sinar-X yang berbentuk seperti suatu kipas (fan), oleh karena itu disebut fan beam.
- Detector
Detektor terdiri dari beberapa ratus element detektor yang merekam radiasi yang diperlemah setelah menembus object. Intensitas sinar –X diubah menjadi sinyal listrik.
- Measurement Electronics
Pengukuran secara elektronik menggabungkan sinyal detektor analog, kemudian mengubahnya menjadi data digital dan mengurutkannya lalu dikirim ke image processor. Hal ini terjadi pada Data Acquisition System.
- SMI ( Siemens Medical Imager)
Siemens Medical Imager terdiri dari : Image Processor yang mengkalkulasikan suatu gambar dan Imager untuk menampilkan hasil dari pemeriksaan pada layar monitor.
- Central System Control Host Komputer
Central System Control termasuk Host Computer, perangkat penyimpan dan keyboard untuk pengguna. Monitor memperlihatkan hasil dari pemeriksaan.
3.2.3. Sistem Pengolahan Image Pada CT-Scan
Rekonstruksi dari image dimainkan dalam SMI (Siemen Medical Imager) dan lalu ditampilkan dalam skala warna abu-abu pada monitor. SMI dibagi menjadi dua bagian, yaitu Image Processor dan Imager.
Image Processor
Fungsi dari Image Processor adalah merekonstruksi gamabar oleh pelemahan radiasi yang diterima dari DAS. Proses rekonstruksi ditampilkan dalam proses berikut ini: Preprocessing, Convolution, Backprojection.
Untuk merekonstruksi CT-Image pada waktu yang bersamaan, contoh pada saat data pengukuran dikirim ke image processor, hal ini disebut prinsip pipeline (pipeline principle). Ini membandingkan langkah-langkah ini :
1. Processor berfungsi untuk melekukan koreksi-koreksi terhadap data digital yang berasal dari measurement elektronik agar menjadi data yang ideal, yang aka disebut dengan RAW DATA. Koreksi-koreksi yang dimaksud adalah offset correction, normalization, beam hardening correction, spacing correction dan cosine correction.
2. Convolver bertugas untuk melaksakan suatu tugas koreksi matematis terhadap ideal data tersebut sebelum kita melakukan backprojection.
3. Backprojection berfungsi untuk menyusun kembali convoluted ideal data menjadi suatu digital image matrix. Hasil backprojection ( digital image ) tadi kemudian disimpan dalam sebuah disk.
Pada saat pembacaan ditransfer ke image processor, pembacaan pengukuran yang sedang menjalani langkah preprocessing yang penting; predecessornya dikonvolusi pada saat yang sama dan predecessornya pada saat yang bersamaan telah di backprojected.
Imager
Setelah backprojection, HU dari tiap voxel ditransfer ke dalam memory image matrix dari imager. Disini interpolasi dari 512x512 elemen matrix menjadi 1024x1024 elemen matrix. Didalam imager, HU diubah menjadi warna abu-abu yang berbeda untuk ditampilkan melalui sinyal video pada layar monitor.
Dengan menggunakan tube sinar-X sebagai sumber sinar radiasi yang berkas sinarnya dibatasi oleh kolimator,sinar-X tersebut menembus tubuh dan diarahkan ke detector. Intensitas sinar-X yang diterima oleh detector akan berubah sesuai dengan kepadatan tubuh sebagai dan detector akan merubah sinar-X menjadi sinyal listrik dan kemudian diubah oleh integrator menjadi tegangan listrik analog.
Tabung sinar-X tersebut diputar dan sinarnya diproyeksikan dalam beberapa posisi, besar tegangan listrik yang diterima dirubah menjadi besaran digital oleh ADC ( Analog to Digital Converter ), yang kemudian dicatat oleh computer. Selanjutnya diolah dengan menggunakan Image Processor dan akhirnya dibentuk gambar yang akan ditampilkan pada layar monitor.
Secara sederhana prinsip dasar dari CT Scan dapat dilihat pada konfigurasi dibawah ini.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar