BAB II LANDASAN TEORI

4

BAB II LANDASAN TEORI

2.1.

Pengertian Magnetic Resonance Imaging (MRI) Teori tentang pencitraan Magnetic Resonance Imaging (MRI) muncul

pertama sekali pada tahun 1938, ketika Isidor Isaac Rabi menemukan metode pengukuran momen magnetik inti atom atau nuclear magnetic moment. Fenomena fisi resonansi magnet inti atau nuclear magnetic resonance (NMR) studi spektroskopi dari magnet sifat dari inti atom. Resonansi adalah kopling energi yang menyebabkan inti individu, ketika ditempatkan di kuat medan magnet eksternal, untuk selektif menyerap, dan kemudian rilis, energi yang unik untuk mereka inti dan lingkungan sekitarnya. Deteksi dan analisis sinyal NMR telah dipelajari secara ekstensif sejak tahun 1940 sebagai alat analitik kimia dan penelitian biokimia. Baru diamati pada tahun 1946 secara terpisah oleh Felix Bloch dari Standford University dan Edward Purcell dari Harvard University. Penggunaan momen magnet nukleus pertama sekali dipakai di bidang analisis kimia. Pada tahun 1973, Paul Lauterbur menggunakan gradien medan magnetik untuk pertama kalinya membuat citra dari resonance magnet inti atau nuclear magnetic resonance, dan setelah tahun 1977 Magnetic Resonance Imaging digunakan untuk mendiagnosis tubuh manusia (Pierce, 1995). MRI mempunyai peningkatan dalam teknik imaging paling serbaguna hingga saat ini, yang pada awalnya merupakan alat imaging mampu menganalisa sebagian besar anatomis kemudian meningkat ke suatu fungsional fisiologis system organ tubuh (Bryan, 2010). Magnetic Resonance Imaging ( MRI ) adalah suatu alat diagnostik muthakhir untuk memeriksa dan mendeteksi tubuh dengan menggunakan medan magnet yang besar dan gelombang frekuensi radio, tanpa operasi, penggunaan sinar X, ataupun bahan radioaktif, yang menghasilkan rekaman gambar potongan penampang tubuh / organ manusia dengan menggunakan medan magnet berkekuatan antara 0,064 – 1,5 tesla (1 tesla = 1000 Gauss) dan resonansi getaran terhadap inti atom hidrogen. Merupakan metode rutin yang dipakai dalam diagnosis medis karena hasilnya yang sangat akurat. Dengan beberapa faktor

Universitas Sumatera Utara

5

kelebihan yang dimilikinya, terutama kemampuannya membuat potongan koronal, sagital, aksial dan oblik tanpa banyak memanipulasi posisi tubuh pasien sehingga sangat sesuai untuk diagnostik jaringan lunak, terutama otak, sumsum tulang belakang dan susunan saraf pusat dan memberikan gambaran detail tubuh manusia dengan perbedaan yang kontras, dibandingkan dengan pemeriksaan CT- scan dan X-ray lainnya sehingga anatomi dan patologi jaringan tubuh dapat dievaluasi secara detail (Bushberg, 2002). 2.2.

Radio Frekuensi (RF) Pada pulsa RF mengubah energi proton sehingga dapat menyebabkan

transisi dan pemberian frekuensi radio dengan waktu yang singkat disebut pulsa frekuensi radio yang merupakan gelombang elektromagnetik, pulsa RF yang diberikan sama dengan frekuensi Larmor yang dimiliki proton. Pada keadaan tersebut proton yang sedang berpresisi akan mendapat tambahan energi. Dalam pemberian frekuensi radio proton pada tingkat energi rendah akan tereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi, peristiwa ini disebut resonansi magnetik. Pulsa RF yang menggerakkan magnetisasi (M) dari posisi setimbang ke bidang transversal disebut pulsa 900. Pulsa RF yang menggerakkan M dengan arah yang berlawanan dengan arah asalnya dinamakan pulsa 180 0. Kedua pulsa tersebut merupakan pulsa yang mempunyai persamaan yang sangat besar dan penting dalam metode MRI. Beberapa masalah RF dalam gambar MRI tidak disebabkan oleh ganguan luar melainkan oleh masalah dengan komponen internal dari sistem seperti kerusakan dari pemancar RF, sambungan listrik yang buruk, atau kegagalan sirkit terkait dengan kumparan penerima (Blink, 2004). 2.3.

Kelebihan Magnetic Resonance Imaging (MRI) Ada beberapa kelebihan MRI dibandingkan dengan pemeriksaan CTScan yaitu : 1.

MRI lebih unggul untuk mendeteksi beberapa kelainan pada jaringan

lunak seperti otak, sumsum tulang serta muskuloskeletal. 2.

Mampu memberi gambaran detail anatomi dengan lebih jelas.


6

3.

Mampu melakukan pemeriksaan fungsional seperti pemeriksaan

difusi, perfusi dan spektroskopi yang tidak dapat dilakukan dengan CTScan. 4.

Mampu membuat gambaran potongan melintang, tegak, dan miring

tanpa merubah posisi pasien. 5.

MRI tidak menggunakan radiasi pengion

2.3.1. Keuntungan Menggunaakan Magnetic Resonance Imaging (MRI) 1.

Menggunakan sinar pengion.

2.

Tidak berbahaya.

3.

Tidak menimbulkan rasa sakit.

4.

Dapat mencegah kebutuhan untuk operasi diagnostik lebih dini mendeteksi bila ada masalah kesehatan.

2.3.2. Tipe Tipe Magnetic Resonance Imaging(MRI) MRI bila ditinjau dari tipenya terdiri dari : a. MRI yang memiliki kerangka terbuka (open gantry) dengan ruang yang luas b. MRI yang memiliki kerangka (gantry) biasa yang berlorong sempit. MRI bila ditinjau dari kekuatan magnetnya terdiri dari : a. MRI Tesla tinggi (High Field Tesla) memiliki kekuatan di atas 1-1,5 T b. MRI Tesla sedang (Medium Field Tesla) memiliki kekuatan 0,5 – T c. MRI Tesla rendah (Low Field Tesla) memiliki kekuatan di bawah 0,5T Sebaiknya suatu rumah sakit memilih Magnetic Resonance Imaging(MRI) yang memiliki tesla tinggi karena alat tersebut dapat digunakan untuk teknikFast Scan yaitu suatu teknik yang memungkinkan 1 gambar irisan penampang dibuat dalam hitungan detik, sehingga kita dapat membuat banyak irisan penampang yang bervariasi dalam waktu yang sangat singkat. Dengan banyaknya variasi gambar membuat suatu lesi menjadi menjadi lebih spesifik.

2.4.

Flip angle (FA ) atau sudut balik


7

FA adalah sudut yang ditempuh net magnetisasi vektor (NMV) pada waktu relaksasi.NilaiFlip angle (FA) akan mempengaruhi kekontrasan gambar, dimana besar kecilnyadapatdibagi menjadi : 1.

Sudut balik kecil ( 5° – 30° ) Sudut balik kecil menghasilkan magnetisasi longitudinal besarsetelah

aplikasi pulsa Radio Frekuensi (RF) sehingga dapat mepersingkat waktu. Sudut kecil juga menyebabkan magnetisasi transversal bernilai kecil sehingga komponen steady state kecil pula. Keadaan seperti ini akan mengurangi pembobotan T 2. Hasil gambar lebih didominasi oleh pembobotan jika TR panjang dan TE pendek. Oleh karena itu untuk memperoleh pembobotan T 2 TR dan TE harus panjang. 2.

Sudut balik sedang ( 30° – 60° ) Jika pada pembobotan T1 memerlukan FA yang besar, maka pada

pembobotan T2 diperoleh dengan peningkatan steady state. Oleh karena itu faktor TR harus dipertimbangkan. Jika TR pendek ( + 10 mili/detik) maka NMV tidak cukup untuk melakukan peluruhan magnetisasi transversal sebelum pulsa berikutnya. Sehingga sisa magnetisasi transversal berkontribusi terhadap sinyal berikutnya. TR pendek meningkatkan pembobotan T 2, sedangkan TE yang pendek akan mengurangi pembobotan T2. 3.

Sudut balik besar Sudut balik besar (75°– 90°, menurut Hashemi dan 70°-110°, menurut

Westbrook) akan menghasilkan perbedaan T 1 karakteristik dua jaringan dengan baik. Untuk memperoleh pembobotan T1 maka perbedaan T1 jaringan harus maksimaldanperbedaanT2nyaharusminimal. Pemulihan penuh (full recovery) harus dihindari. Hal ini bisa dilakukan dengan mengatur parameter FA besar, TR dan TE pendek. 2.5.

Frekuensi Larmor Jaringan Di dalam medan magnet eksternal inti atom akan mengalami gerakan

perputaran menyerupai gerakan sebuah gasing. Gasing berputar di atas sumbu bidang vertikal yang bergerak membuat bentuk seperti sebuah kerucut. Gerakan ini disebut dengan presesi. Frekuensi presesi ini besarnya sebanding dengan kekuatan medan magnet eksternal dan nilai gyromagnetic inti atom. Apabila atom dengan frekuensi gyromagnetic yang berbeda berada dalam suatu medan magnet


8

eksternal yang sama maka masing-masing atom mempunyai frekuensi presesi yang berbeda. Sebaliknya walaupun atomnya sama (misalnya atom hidrogen), namun bila diletakkan dalam medan magnet eksternal dengan kekuatan yang berbeda maka akan menghasilkan frekuensi presesi yang berbeda pula. Inti atom hidrogen mempunyai frekuensi presesi 42,6 MHz/ Tesla. Frekuensi presesi ini disebut juga dengan frekuensi Larmor jaringan dan tiap-tiap inti hidrogen membentuk net magnetisasi vektor (NMV) spin pada sumbu atau porosnya. Pengaruh dari Bo akan menghasilkan spin sekunder atau ”gerakan” (NMV) mengelilingi Bo. Spin sekunder ini disebut precession, dan menyebabkan momen magnetik bergerak secara sirkuler mengelilingi Bo. Jalur sirkulasi pergerakan itu disebut ”precessional path” dan kecepatan gerakan NMV mengelilingi Bo disebut ”frekuensi presesi” . Satuan frekuensinya MHz, dimana 1 Hz = 1 putaran per detik (Westbrook,C, dan Kaut,C, 1999). Kecepatan atau frekuensi presesi proton atom hidrogen tergantung pada kuat medan magnet yang diberikan pada jaringan. Semakin kuat medan semakin cepat presesi proton dan frekuensi presesi yang tergantung pada kuat medan magnet disebut dengan frekuensi Larmor yang mengikuti persamaan : ω = γ B.........................................(1) dengan : ω = frekuensi Larmor proton (Hz) γ = properti inti gyromagnetik, dan B = medan magnet eksternal (Westbrook,C, dan Kaut,C, 1999).

Gambar 2.1 Presesi (Westbrook,C, dan Kaut,C, 1999)


9

2.6.

Prinsip Dasar dan Sistem Komponen Magnetic Resonansi Imaging (MRI) Tubuh manusia sebagian besar terdiri dari air ( H2O ) yang mengandung 2

atom hydrogen yang memiliki no atom ganjil (1) yang pada intinya terdapat satu proton. Inti hydrogen merupakan kandungan inti terbanyak dalam jaringan tubuh manusia yaitu 1019 inti/ mm3 , memiliki konsentrasi tertinggi dalam jaringan 100 mmol/ Kg dan memiliki gaya magnetic terkuat dari elemen lain. Dalam aspek klinisnya, perbedaan jaringan normal dan bukan normal didasarkan pada deteksi dari kerelatifan kandungan air ( proton hydrogen ) dari jaringan tersebut. Proton proton memiliki prilaku yang hampir sama dengan prilaku sebuah magnet. Sebab proton merupakan suatu partikel yang bermuatan positif dan aktif melakukan gerakan mengintari sumbunya ( spin ) secara kontinyu. Secara teori jika suatu muatan listrik melakukan pergerakan maka disekitarnya akan timbul gaya magnet dengan demikian proton proton dapat diibaratkan seperti magnet magnet yang kecil ( Bar Magnetic ). Hidrogen memiliki momen magnetik, pelimpahan atau abundance terbesar. Abundance adalah perbandingan jumlah atom suatu isotop unsur tertentu terhadap jumlah atom seluruh isotop yang ada dinyatakan dalam persen dapat dilihat pada Tabel 2.1. Oleh karena itu, hidrogen adalah elemen utama yang digunakan untuk MRI Tabel 2.1 Inti yang bersifat magnetic (Busberg, 2002)

Proton dan neutron tanpa kita sadari memiliki komponen penyusun semua inti atom yang ada di alam. Proton yang memiliki prilaku hampir sama dengan prilaku sebuah magnet, sebab proton merupakan suatu partikel yang bermuatan positif dan aktif melakukan gerakan secara kontinyu mengintari sumbunya yang disebut dengan pergerakan spinning (Pergerakan Presisi Pada Sumbu), yang akan menghasilkan moment dipole magneticyang kuat dan akan membuat fenomena resonansi. Secara teori jika suatu muatan listrik melakukan pergerakan maka


10

disekitarnya akan timbul gaya magnet dengan demikian proton-proton dapat diibaratkan seperti magnet-magnet yang kecil ataubar magnetic. Begitu pula terdapat lebih dari 1 proton dan neutron kemungkinan momen magnetiknya akan berpasangan, sehingga menghilangkan kekutan dipol magnetik satu dengan lain atau menjadi sangat kecil. Hal ini berarti bila inti dengan proton genap dan neutron genap akan terdapat momen magnetik bernilai nol, sedangkan untuk inti dengan proton dan neutron ganjil akan terdapat nilai momen dipol magnetik yang akan membuat fenomena resonansi magnetik dapat dimungkinkan. Atom Hydrogen bukan hanya berlimpah dalam jaringan biologi tetapi juga mempunyai momen dipol magnetik yang kuat sehingga akan menghasilkan konsentrasi yang besar dan kekuatan yang kuat per inti. Hal ini menyebabkan sinyal Hydrogen yang dihasilkan 1000 lebih besar dari pada yang lain, sehingga atom inilah yang digunakan sebagai sumber sinyal dalam pencitraan MRI. Dapat kita lihat Gambar 2.2 Spinning proton atom hydrogen.

Gambar 2.2Spinning proton atom hydrogen (Bryan, 2010) Pada atom dengan nomor atom genap, inti atom akan berpasang pasangan sehingga saling meniadakan efek magnetik dengan demikian tidak terdapat inti bebas yang akan membentuk jaringan magnetisasi sehingga sulit untuk dirangsang agar terjadi pelepasan signal. Secara ringkas dapat disimpulkan prinsip dasar pencitraan MRI adalah dalam keadaan normal proton proton hydrogen dalam tubuh tersusun secara acak sehingga tidak ada jaringan magnetisasi. Ketika pasien dimasukan kedalam medan magnet yang kuat dalam pesawat MRI, proton-proton dalam tubuh pasien akan searah (parallel) dan tidak searah (antiparallel) dengan kutub medan magnet pesawat serta melakukan gerakan presesi. Selisih proton proton yang searah dan berlawanan arah amat sedikit dan tergantung kekuatan medan magnet pesawat dan


11

selisih inilah yang akan merupakan inti bebas (tidak berpasangan) yang akan membentuk jaringan magnetisasi. Pemberian gelombang radio frequency (RF) proton menyerap sinyal elektromagnetik atau sinyal MRI. Sinyal - sinyal diterima oleh sebuah koil antena penerima, selanjutnya sinyal- sinyal tersebut diubah menjadi pulsa listrik dan dikirim ke sistem komputer untuk diubah menjadi gambar.

Gambar 2.3 Dasar fisika sinyal MRI (Bitar, dkk., 2006) Gambar 2.3 merupakan dasar fisika sinyal MRI, dimana (a) inti hidrogen mengitari sumbunya memiliki medan magnet, panah kuning merupakan arah sumbu magnetis. Pada awalnya inti hidrogen berpresesi dengan berbagai sudut (1–6), tetapi saat dimasukkan dalam medan magnet eksternal (B0) akan berbaris, jumlah momen magnetis disebut

vektor magnetisasi net magnetisasi vektor

(NMV). (b) RF diberikan NMV membentuk sudut  yang menghasilkan dua komponen magnetisasi yaitu magnetisasi longituginal

(Mz) dan magnetisasi

transversal (Mxy). Presesi Magnetisasi transversal disekitar koil penerima, dipengaruhi tegangan (i). Ketika RF dimatikan terjadi

T 1 pembangkitan, T2

peluruhan dan T2. Beberapa komponen utama dalam sistem MRI, yaitu magnet utama, koil gradien, koil pemancar, koil penerima dan komputer. Magnet utama untuk memproduksi medan magnet yang besar, yang mampu menginduksi jaringan, sehingga mampu menimbulkan magnetisasi dalam obyek. Beberapa jenis magnet utama yaitu Magnet permanen, resistive Magnet, magnet supercondukti, bahan ini akan menjadi superconductive pada temperatur 4K (Kelvin) dengan memberikan arus listrik melalui kumparan-kumparan. Untuk menjaga kemagnetan kumparan harus dalam temperatur yang sangat dingin,


12

biasanya digunakan helium cair yang disebut juga dengan cryogenbath seperti Gambar 2.4

Gambar 2.4 Posisi magnet superkonduktif dalam pesawat MRI (Blink, 2004) Gradien koil untuk membangkitkan suatu medan, terdapat tiga medan yang saling tegak lurus antara ketiganya, yaitu bidang X, Y dan Z yang fungsinya berbeda-beda sesuai dengan irisan yang dipilih, gradien koil X untuk membuat citra potongan sagital, gardien koil Y untuk potongan koronal dan gradien koil Z untuk potongan aksial. Bila gradien koil X, Y dan Z bekerja secara bersamaan maka akan terbentuk potongan oblik.Koil yang umum digunakan, yaitu koil penerima dan koil pemancar. Koil pemancar berfungsi memancarkan gelombang radio pada inti yang terlokalisir sehingga terjadi eksitasi. Sedangkan koil penerima berfungsi untuk menerima sinyal output dari sistem setelah eksitasi terjadi. Sistem Komputer, berfungsi untuk mengontrolsemua komponen alat MRI dan menyimpan data. 2.7.

Interaksi Spin Proton dengan Medan Magnet Luar Suatu materi yang terdiri atas inti yang memiliki spin intristik, jika

diletakkan di dalam medan magnet luar, dengan arah sumbu z maka spin tadi akan berinteraksi dengan medan magnet yang menimbulkan torka   . Energi termal dan arah spin randomdalam jaringan, tidak mempunyai net magnetisasi jaringan, menghasilkan momen magnetik keseluruhan nol. Di bawah pengaruh medan magnet eksternal (Bo) yang kuat spin didistribusikan menjadi dua keadaan energi yaitu sejajar atau pararel dengan medan listrik pada tingkat energi rendah, dan antiparalel pada daerah tingkat energi yang sedikit lebih tinggi.


13

Mayoritas spin pada energi rendah. Untuk kekuatan medan magnet yang lebih tinggi, pemisahan energi dari tingkat energi yang rendah ke energi lebih tinggi, seperti jumlah kelebihan proton di daerah energi rendah diapat dilihat seperti Gambar 2.5.

Gambar 2.5 A Tanpa B0 dan B. dengan B0(Bushberg, 2002). Selain pemisahan daerah energi spin, proton juga mengalamitorka yang merupakan suatu orientasi momen magnetic (  ) terhadap B0 seperti pada persamaan berikut;

   xB0 ………………………………….(2) dengan :

 = Torka  = Momen magnetic

B0 = Medan magnet besar Torka

  tersebut

menyebabkan spin proton bergerak secara unik

berotasi mengelilingi medan magnet luar yang diberikan seperti gerakan gasing yang disebut dengan presisi. Proton berpresisi dengan arah pararel dan anti pararel.Selisih antara arah pararel dengan anti pararel disebut dengan net moment magnetik. Menurut persamaan Larmor, presesi single proton pada porosnya dengan frekuensi sudut, sebanding dengan kekuatan medan magneteksternal. Kelompok proton dalam keadaan energi paralel dan antiparalel menghasilkansebuah magnetisasi equilibrium. M0dalam arah medan magnet B0 (Busberg, 2002).


14

Frekuensi Larmor merupakan frekuensi gerakan presisi proton dengan persamaan

o   Bo …………………………………(3) Dengan :

0 = frekuensi (Hz)  = Giromagnetik

B0 = Medan Magnetik Karena B0 adalah medan magnet luar, dan  adalah rasio giromagnetik. Karena jumlah energi spin pada keadaan pararel lebih besar dari pada keadaan anti pararel, maka menghasilkan resultan vektor magnetisasi searah keadaan paralel atau searah medan sumbu longitudinal. 2.7.1. Komponen Sistem Magnetic Resonance Imaging (MRI) Komputer pada MRI merupakan otak dan komponen utama yang digunakan untuk memproses sinyal, menyimpan data dan menampilkan gambar yang dihasilkan. Selain sistem komputer komponen utama pada pesawat MRI adalah: pembangkit magnet utama, koil gradien, koil penyelaras (shim’s coils), antena atau koil pemancar dan penerima, serta sistem akuisisi data dalam komputer. 2.7.1.1. Magnet Utama Untuk keperluan diagnosa klinis diperlukan magnet utama yang memproduksi kuat medan magnet besar antara 0.1 – 3.0 Tesla (Bontrager, 2001). Pembangkitan medan magnet untuk MRI menggunakan salah satu dari beberapa tipe magnet, yaitu magnet permanen, magnet resistif dan magnet superkonduktor. 2.7.1.2. Shims Coils Untuk menjaga kestabilan, keseragaman atau homogenitas medan magnet utama maka dipasang koil elektromagnetik tambahan yang disebut dengan shim coil. Inhomogenitas magnet diharapkan tidak melebihi 10 ppm (Westbrook,C, dan Kaut,C, 1999).


15

2.7.1.3. Gradien Coils Terdapat tiga buah koil gradien yang merupakan penghasil gradien magnet yaitu gradien x, y dan z masing-masing mengarahkan medan magnet pada sumbu x, y dan z. Ketiganya dapat dioperasikan sesuai dengan kebutuhan arah irisan pada tubuh yang diperiksa. 2.7.1.4.Antena Koil radio frekuensi (RF) terdiri dari dua tipe koil yaitu koil pemancar (transmitter) dan koil penerima (receiver). Fungsinya lebih mirip sebagai antena. Koil pemancar berfungsi untuk memancarkan gelombang RF pada inti yang terlokalisir dengan frekuensi tertentu sehingga terjadi proses resonansi, sedangkan koil penerima berfungsi untuk menerima sinyal output dari sistem. Bentuk dan ukuran koil penerima ini telah dirancang disesuaikan dengan bagian tubuh yang akan diperiksa, misalnya koil untuk Brain, vertebra atau ekstremitas. Jenisnya ada 3 yaitu koil volume, koil surface dan koil phased array. 2.8. Spin Echo

Gambar 2.6 Spin Echo (Westbrook,C, dan Kaut,C, 1999). Spin echo menggunakan eksitasi pulsa 900 yang diikuti olehsatu atau lebih rephasing pulsa 180o, untuk menghasilkanspin echo. Jika hanya menggunakan satu echo gambaran T1Weighted Image dapat diperoleh dengan menggunakan Time Repetition (TR) pendek dan Time Echo (TE)pendek. Teknik Spin Echodalam pencitraan MRI terdiri dari dua teknik yaitu spinecho convensional dan fast spin echo (Bushberg, 2002) yaitu :


16

1.

Spin Echo Convensional Spin Echo Convensional adalah sekuen yang paling banyakdigunakan

padapemeriksaan

Magnetic

Resonance

Imaging

(MRI).

Pada spin

echokonvensional, segera setelah pulsa RF(Radio Frekuensi) 90 diberikan, sebuahFree Induction Decay (FID) segera terbentuk. Dengan menggunakan kekuatan radiofrekuensi yang sesuai, akan terjadi transferNet Magnetisation Vector(NMV)bersudut 90kemudian diikuti dengan rephasing pulse bersudut 180 2.

Fast Spin Echo Fast Spin Echo merupakan bagian dari urutan pulsa spin echo dengan

waktu scanning lebih singkat dari pada spin echoconvensional. Dengan satu kali pulsa 90° dipakai aplikasi 180º berkali-kali dalam satu kali TR disebut dengan ETL (echo train length), dengan cara melakukan lebih dari satu phase encoding step per TR dan mengisi lebih dari satu baris k-space per TR. Berbagai istilah sequence FSE sesuai dengan system pesawat MRI, disebut rapid acquisition with relaxation enhancement (RARE) oleh system GE, FAME oleh system Philips, Turbo spin echo (TSE) oleh Siemens (Hoa, 2007).sequenceini diuraikan oleh Henning pada tahun 1986 merupakan modifikasi sequencespin echo convensional dengan aplikasi suatu rangkaian refocusing pulsa 1800 dan memperoleh echo kembali setelah pulsa1800 (Raul,dkk., 2002) 2.9.

Pembobotan T2 atau Spin-spin Relaksasi Pembobotan T2 mempunyai 2 pembobotan parameter Waktu Gaung atau

Time Echo (TE) yang lama dan Waktu Pengulangan atau Time Repetition (TR) yang lama. Biasanya

dalam terjemahan

Magnetic Resonance Imaging

pembobotan T2 baik dalam menghasilkan sinyal yang terang pada pemeriksaan kelainan patologi pada pasien. Lemak tidak tampak cerah di bandingkan air akan tampak lebih cerah (Robbie, 2006). Nilai TE lebih dari 30 msec dan TR lebih dari 1000 msec. Dengan TR yang panjang mengakibatkan terjadinya pemerosesan magnetisasi ke equilibrium untuk semua jenis jaringan (fat, CSF) akan mencapai magnetisasi maksimum, saat itu juga perbedaan intensitas sinyal relative untuk semua jaringan. Peluruhan sinyal yang banyak mengakibatkan intensitas sinyal relatif yang dihasilkan menjadi sedikit, menjadi hyperintens. Artinya peluruhan sinyal yang sedikit akan meminimalkan proses. Begitu juga dengan nilai TE yang


17

panjang maka jaringan yang mempunyai nilai TR pendek yaitu lemak pada pembobotan T2 akan tampak gelap atau hyperintens, karena waktu untuk meluruh atau relaksasi spin-spin pendek sehingga peluruhan sinyal menjadi lebih banyak. Pembobotan T2 sangat penting dalam memperlihatkan suatu citra dari vertebra Brain terutama pada irisan - irisan dibandingkan teknik SE konvensional(Maksymowych, 2007).Pembobotan T2 FSE menggunakan echo train yang panjang atau ETL (echo train length). Semakin banyak ETL, pembobotan T2akan semakin tinggi. Hal ini akan menyebabkan kekaburan citra atau blurring, memungkinkan pengurangan nilai signal to noise ratio (SNR) atau perbandingan antara besarnya amplitudo sinyal dengan amplitude noise, yang berpengaruh terhadap kontras citra atau contras to noise ratio (CNR) merupakan salah satu kelemahan FSE (Woodward dan Freimarck, 2001). Penelitian sebelumnya tentang pengaruh ETL menyatakan pada peluruhan T 2 dengan echo train yang panjang atau ETL akan menyebabkan bluringyang berhubungan dengan pelebaran puncak pada fungsi titik sebaran point spread function (PSF), menggambarkan luasnya puncak setengah maksimum atau

full width at half

maximum (FWHM), yang menghasilkan nilai SNR yang akan mempengaruhi kontras citra MRI (Qin, 2012). Pada pencitraan MRI selain T2 yang tinggi juga dengan T2 yang pendek menyebabkan kekaburan dan kerugian terhadap sinyal amplitudo 2.10.

(Rahmer, et. al, 2006).

Proses sinyal MRI Waktu pemerosesan terjadinya sinyal MRI yang berasal dari pasien

tersebut melalui 3 fase fisika (Bushberg, 2002)yaitu:

1.

1.

fase presesi atau magnetisasi

2.

fase resonansi dan

3.

faserelaksasi.

Fase presesi atau magnetisasi Proses terjadinya fase presesi atau magnetisasi ketika pasien akan dimasukan

kedalam medan magnet yang kuat dalam pesawat MRI, dimana magnetik dipole atau proton proton dalam tubuh pasien akan parallel dan tidak parallel dengan kutub medan magnet pesawat, tergantung kekuatan medan magnet pesawat dan selisih proton proton yang searah dan berlawanan arah merupakan inti bebastidak


18

berpasangan yang akan membentuk jaringan magnetisasi. Proton proton selain terus melakukan spin juga melakukan gerakan relatif yang samadengan gerakan permukan gasing yang disebut gerakan presesi. Frekuensi gerakan presesi tergantung pada jenis atom dan kekuatan medan magnet luar yang mempengaruhinya atau kekuatan medan magnetpesawat MRI. 2.

Fase resonansi Terjadinya fase resonansi adalah pada saat fase presesi gelombang radio (RF)

dipancarkan, proton proton hydrogen akan menyerapnya dan mulai bergerak meninggalkan arah longitudinal yang sejajar dengan arah kutub magnet pesawat menuju kearah transversal dan menghasilkan magnetisasi transversal. Fase proton proton bergerak meninggalkan sumbu longitudinal menuju arah transversal disebut sebagai fase resonansi. 3.

Fase relaksasi Fase relaksasi ketika proton-proton hydrogen berada pada bidang transversal

ataudecay menuju kembali kearah longitudinal atau recovery sambil melepaskan energi yang diserapnya dari gelombang radio dalam bentuk gelombang elektromagnetik yang dikenal sebagai sinyal MRI,yang akan diterima oleh sebuah kumparan atau antena penerima disisi pesawat MRI, fase ini disebut fase relaksasi. Fase relaksasi dibagi menjadi T1 dan T2. Jika T1 makin lama maka diperoleh sinyal yang makin besar.Awalnya presesi proton proton berada dalam laju dan arah atau fase yang sama namun secara perlahan satu sama lain keluar dari fase tersebut yang disebabkan terjadinya interaksi protondengan proton proton disekitarnya atauspin-spin interaction. Magnetisasi proton proton lokal yang tidak homogen meningkatkan interaksi spin spin dan mempercepat dephasing sehingga mempercepat penurunan besarnya sinyal(signal decay) ke nilai nol. Hal ini berarti terdapat adanya sinyal yang hilang (lossof signal).Waktu yang diperlukan proton proton dari keadaan magnetisasi transversal berkurang hingga sekitar 37% merupakan nilai T2 yang sebenarnya(Bushberg, 2002). Sinyal MRI adalah sinyal yang dideteksi pada saat spin berelaksasi dibidang transversal yang susunannya berupa sinyal sinusoidal yang meluruh secara eksponensial dengan pertambahan waktu yang disebut dengan Free induction decay (FID). Proses FID dimana setelah pancaran frekuensiradio di


19

matikan maka spin partikel akan menyerap energi, kemudian energi tersebut akan melemah sedikit demi sedikit dan akan menuju pada satu fase(dephase). Kehilangan sinyal yang diakibatkan oleh medan magnetik lokal yang tidak homogen tersebut, menutupi nilai T2 yang sebenarnya. Nilai T2 yang diakibatkan oleh adanya medan magnetik yang tidak homogen diberi symbol T 2. Proses dephasing diakibatkan oleh hasil interaksi spin spin yang sebenarnya dan interaksi spinspin akibat medan magnet yang tidak homogen.

Gambar 2.7 A.Relaksasi T2 dan B. Waktu peluruhanT2 (Bushberg, 2002) Gambar 2.7 menunjukkan perbandingan dari kurva peluruhan T 2 dan T2. T2 tergantung pada homogenitas utamamedan magnet dan kontras kerentanan dalam jaringan misalnya, kontras MRbahan paramagnetik. Hilangnya Mxy fase koherensi terjadi secara eksponensial disebabkanoleh interaksispin-spin intrinsik dalam jaringan, serta ekstrinsik ketidak seragaman medan magnet. T2decayadalah waktu peluruhan yang dihasilkan dari sifat magnetik intrinsik sampel. T2decayadalah waktu peluruhan yang dihasilkan dari kedua variasi medan magnet intrinsik dan ekstrinsik (Bushberg, 2002). Kekuatan sinyal tergantung pada kerapatan proton atau density proton, waktu relaksasi spin-lattice (T1) dan relaksasi spin-spin (T2) serta sifat magnetik tubuh pasien.Pada pemeriksaan MRI, kandungan protontergantung pada kandungan (kadar) air yang merupakan salah satu material dari komposisi kimia penyusun jaringan yang diperiksa.


20

Tabel 2.2 Densitas hidrogen pada beberapa jaringan (Forshult, 2007) Jaringan Muscle Water Cerebrospinal fluid Fat Gray matter Liver Lung Bone White matter

Densitas Hidrogen 82 100 96 88 84 81 5 12 70

2.10.1. Parameter Resolusi Citra Parameter resolusi citra terdiri dari: 1. Jenis jaringan 2. Resolusi spasial 1.

Jenis jaringan Jenis jaringan dapat dibagi dua keadaan yaitu cairan atau liquid dan padat

atau solid. Jaringan padat memiliki molekul-molekul relatif tetap hal ini berarti medan magnetnya tetap dan variasi lokal medan magnetik disekitar proton cukup berarti, dan jaringan cair medan magnet lokal dari molekul-molekul terdekatnya berubah dengan cepat, sebagai akibat dari gerakan molekulnya. Didalam jaringan padat tumbukan tidak sering terjadi karena molekulmolekul relatif tetap, lain halnya dengan jaringan cair tumbukan sering terjadi karena molekul-molekulnya bebas bergerak dan mengakibatkan transfer energy lebih banyak sehingga proton lebih cepat mensejajarkan diri kembali kemedan magnet (bushberg, 2001) Proton mensejajarkan diri secara pararel dan anti-aararel terhadap medan yang diberikan. Proses pensejajaran tersebut terjadi karena interaksi thermal molekul-molekul, dimana molekul-molekul dalam jaringan bertumbukan dan berinteraksi satu sama lain sehingga terjadi transfer energi. Waktu relaksasi transversal untuk jaringan padat lebih cepat dibanding dengan jaringan cair.Karena struktur molekul relatif tetap sehingga medan-medan


21

magnetiknya tetap. Ketidakhomogenan lokal tersebut cukup berarti sehingga menyebabkan efek antar medan magnetic cukup berpengaruh, terutama jika arahnya saling berlawanan sehingga interaksi antar spin-spin cukup memberikan pengaruh pada medan magnet total yang memberikan harga T 2 cepat. Pada jaringan cair molekulnya bebas dan bergerak cepat, sehingga magnetisasi lokal totalnya sangat cepat menjadi nol, hal ini menyebabkan interaksi spin-spin tidak cukup berarti. Akiibatnya uuntuk jaringan cair medan magnet internalnya lemah sehingga T 2 kurang berpengaruh pada perbahan fase. Hal ini mengakibatkan kostanta waktu T2 jaringan cair panjang. 2.

Resolusi spasial atau spatial resolution Resolusi spasial adalah faktor yang sangat berhubungan dengan kualitas

citra. Resolusi spasial dapat diperoleh dengan menentukan jumlah pixel (picture elemen) atau satuan pembentuk gambar yang ditampilkan dalam FOV (Field Of View) dan resolusi spasial berhubungan sekali dengan SNR (Signal to Noise Ratio) (Bushberg, 2001). Penggunaan pixel-pixel yang mewakili besarnya frekuensi encoding mengontrol waktu scan dimana arah frekuensi encoding terdapat pada window (band width) yang membaca data dari jaringan yang dipilih. Dimana banyaknya data yang diambil menentukan resolusi vertikal.Pada dasarnya resolusi sebanding dengan pemilihan ukuran jaringan dalam arah frekuensi encoding. Dengan menggunakan pixel-pixel kecil Maka akan mempertinggi resolusi spasial tetapi dalam hal ini harga signal to Noise Ratio (SNR) berkurang., sebab besarnya sinyal yang sama harus didistribusikan keseluruh pixel yang jumlahnya banyak. 2.10.2. Rekonstruksi Pencitraan Magnetic Resonance Imaging (MRI) Melalui antena frekuensi radio khususnya pada saat proton berada diantara selang relaksasi, bisa didapatkan sinyal RF yang dipancarkan dari tubuh pasien yang disebut peluruhan induksi bebas.FID merupakan intensitas sinyal MRI digambarkan sebagai fungsi waktu. Dan dengan melakukan transformasi Fourier terhadap FID menghasilkan spectrum MR. Spektrum MR tersebut merupakan gambar intensitas sinyal terhadap frekuensi dan puncak dari spectrum PR menyatakan suatu karateristik jaringan yang diamati. Jika pada magnet utama tersebut diberikan media magnet gradien yang bedanya bisa diatur (bidang X, Y


22

dan Z) yaitu pada potongan tubuh sagital, coronal dan axial, maka didapatkan spektrum MR yang sesuai (Bushberg, 2001). Dengan medan magnet gradien yang kuat medan magnetnya jauh lebih kuat dari pada medan magnet utama, akan terjadi pembedaan kuat medan magnet diluar potongan tubuh yang dipilih, sehingga ada bagian yang lebih besar, maupun yang lebih kecil dari frekuensi larmor. Dengan bantuan seperangkat komputer pesawat MRI yang dibuat atau yang deprogram sesuai dengan kekuatan dari medn magnet yang dihasilkan oleh superconductor didapatkan suatu pencitraan MRI. Pencitraan MRI dilakukan melalui suatu metode transformasi Fourier yang dapat mengkontruksi citra dari gambaran MRI. Melalui berbagai proyeksi kemudian dapat direkontruksikan kedalam layar monitor, dan akan terbentuk gambar yang merupakan hasil dari pencitraan resonansi magnetic dan disamping dalam bentuk gambar di monitor juga dapat dimasukkan kedalam kaset (Bushberg, 2001) 2.11. Anatomi Otak Manusia

Gambar 2.8 Otak Manusia (Sobatta,2003) Otak adalah mengendalikan semua fungsi tubuh dan merupakan pusat dari keseluruhan tubuh, otak disebut sebagai organ yang paling penting dari seluruh organ di tubuh manusia (Sobatta, 2003).Selain paling penting, otak juga merupakan organ yang paling rumit.Oleh karena itu disini kita akan membahas anatomi bagian-bagian otak secara garis besarnya otak dibagi menjadi empat bagian, yaitu:


23

1.

Cerebrum (Otak Besar)

2.

Cerebellum (Otak Kecil)

3.

Brainstem (Batang Otak)

4.

Limbic System (Sistem Limbik)

1.

Cerebrum (Otak Besar) Cerebrum adalah bagian terbesar dari otak manusia yang juga disebut

dengan nama cerebral cortex, forebrain atau otak depan yang memiliki kemampuan berpikir, analisa, logika, bahasa, kesadaran, perencanaan, memori dan kemampuan visual. 2.

Cerebellum (Otak Kecil)

Otak Kecil atau Cerebellum terletak di bagian belakang kepala, dekatdengan ujung leher bagian atas. Cerebellum mengontrol banyak fungsi otomatis otak, diantaranya: mengatur sikap atau posisi tubuh, mengkontrol keseimbangan, koordinasi otot dan gerakan tubuh. Jika terjadi cedera pada otak kecil, dapat mengakibatkan gangguan pada sikap dan koordinasi gerak otot. Gerakan menjadi tidak terkoordinasi, misalnya orang tersebut tidak mampu memasukkan makanan ke dalam mulutnya atau tidak mampu mengancingkan baju. 3.

Brainstem (Batang Otak)

Batang otak (brainstem) berada di dalam tulang tengkorak atau rongga kepala bagian dasar dan memanjang sampai ke tulang punggung atau sumsum tulang belakang. Bagian otak ini mengatur fungsi dasar manusia termasuk pernapasan, denyut jantung, mengatur suhu tubuh, mengatur proses pencernaan, dan merupakan sumber insting dasar manusia yaitu fight or flight (lawan atau lari) saat datangnya bahaya.Batang Otak terdiri dari tiga bagian, yaitu: a.

Mesencephalon atau Otak Tengah (disebut juga Mid Brain) adalah bagian teratas dari batang otak yang menghubungkan Otak Besar dan Otak Kecil. Otak tengah berfungsi dalam hal mengontrol respon penglihatan, gerakan mata, pembesaran pupil mata, mengatur gerakan tubuh dan pendengaran.

b.

Medulla oblongata adalah titik awal saraf tulang belakang dari sebelah kiri badan menuju bagian kanan badan, begitu juga sebaliknya. Medulla mengontrol funsi otomatis otak, seperti detak jantung, sirkulasi darah, pernafasan, dan pencernaan.


24

c.

Pons merupakan stasiun pemancar yang mengirimkan data ke pusat otak bersama dengan formasi reticular. Pons yang menentukan apakah kita terjaga atau tertidur.


BAB II LANDASAN TEORI

Recommend Documents