BAB II TINJAUAN TEORI
2.1 CT Scan
Pada tahun 1972, Godfrey N. Hounsfield dan J. Ambrose yang bekerja di Central Research Lab of EMI, di Inggris menghasilkan Gambar klinis pertama dengan CT-Scan (Computed Tomography Scan). Dan merupakan tanda awal perkembangan diagnostic imajing. Computed Tomography (CT) merupakan modalitas pencitraan diagnostik pertama yang mampu menghasilkan citra penampang lintang bagian internal tubuh dengan memanfatkan sinar-x atau x-ray. Pemeriksaan seluruh organ tubuh, seperti susunan saraf pusat, otot dan tulang, tenggorokan dan rongga perut. Dengan Parameter-parameter dalam Program Pengendalian Kualitas CT Scan yaitu Noise, keseragaman (Uniformity), Spasial resolution, tebal irisan (Slice Thichness), Kontras Resolusi (Contras Resolution), dan Dosis Radiasi. Pada CT Scan kontras resolusi berpengaruh terhadap kualitas citra, kolimasi CT Scan mengontrol slice thickness, irisan sangat tipis memerlukan batas kolimasi. Tipe kolimasi jenis ini mengurangi sinar hambur / tersebar yang menginterupsi detektor dan dengan begitu meningkatkan kontras resolusi. Di dalam CT Scan detektor harus mampu untuk membedakan perbedaan kecil pada atenuasi sinar-X, yang mana diperlukan untuk mengukur perbedaan kecil didalam kontras jaringan lunak (soft tissue) dalam membandingkan sedikitnya 1% (Morgan,1983). CT Scan dapat mendeteksi perbedaan densitas dari 0.25% sampai 0.5%, tergantung pada scanner (low-contrast resolusition untuk beberapa CT scan yang populer diperkenalkan di dalam appendix). Resolusi
ruang pada kontras yang tinggi (resolusi kontras tinggi)
menentukan ukuran minimal dari detail yang ditunjukkan pada pesawat dari irisan dengan suatu kontras kurang dari atau sama dengan 10%. Resolusi ruang pada kontras yang rendah (low contras resolution) menentukan ukuran dari detail yang dapat dengan nyata direproduksi ketika hanya ada suatu perbedaan yang kecil pada kepadatan sehubungan dengan melingkupi bidang. Resolusi kontras
3
4
rendah sangat dibatasi oleh noise. Ambang batas antara hubungan dengan kontras dan ukuran detial dapat ditentukan,
sebagai contoh pembuatan suatu kurva
contras-detail.
2.2 Komponen CT Scan Adapun beberapa komponen yang terdapat dalam CT Scan yaitu 1. Table dan Gantry Table
merupakan
tempat
posisi
pasien
untuk
melakukan
pemeriksaan, bentuk surya yang terbentuk dari Carbon graphite fiber yang mempunyai nilai penyerapannya rendah terhadap berkas sinar. Table pada CT dilengkapi sebuah cradle, meja control, serta indicator ketinggian meja. Gantry merupakan suatu tempat, didalamnya terdiri dari X-ray Tube, Filter, Collimator, Lampu indicator untuk sentrasi berupa sinar laser atau Infra Red dan DAS (Data Acquisition System). Pada gantry diperlengkapi data digital yang memberikan informasi tentang crandel, ketinggian meja dan kemiringan gantry. 2. Tabung Sinar X Mempunyai fungsi sebagai pembangkit sinar-x harus memiliki karakteristk tertentu diantaranya: a) Menggunakan ukuran focal spot ukuran kecil 10,6 mm² - 1,2 mm². b) Idealnya berkas radiasi bersifat monochromatic. c) Agar reklontruksi gambaran lebih akurat dan mudah. d) Anode Heat Strorage Capacity (700.000 HU-2000.000 HU). e) Tahan terhadap goncangan/shock proof. 3. Collimator Collimator pada Computer tomography terdiri dari dua buah yaitu: a) Collimator pada X-ray tube, berfungsi mengurangi dosis
radiasi,
pembatas luas lapangan penyinaran dan memperkuat berkas sinar. b) Collimator pada detector, berfungsi penyearah radiasi
menuju ke
detector, pengontrolan radiasi hambur. menentukan ketebalan pada slice thickness/voxel.
5
c) Pixel width tidak ditentukan oleh colimator, tapi
berhubungan
dengan program computer. 4. Detector Merupakan alat yang berfungsi mengubah sinar x setelah menembus objek menjadi sinyal listrik nya berupa data analog kemudian diproses DAS. secara garis Detector dan DAS berfungsi sebagai menangakap sinar x yang telah menembus objek (sinar x yang telah teratenuasi), merubah sinar x dalam
bentuk
signal-signal
elektronik,
menguatkan
signal-signal
elektronik dan merubah electronic signal ke data-data digital. 5. X-ray Control Terdiri
dari
generator
sinar-X
bertegangan
tinggi/high
voltage
transformer, RARC (Rapid Accelerator Rotor Controller) dan X-ray tube indicator. X-ray control ini berperan penting pada saat dilakukan pemanasan tabung sinar-X. 6. Computer Merupakan jantung dari semua instrument pada CT dan berfungsi untuk melakukan
proses
scanning,
rekontruksi/pengolahan
data,
display
gambaran serta menganalisa gambaran. Pada CT Scan General Electric 8000 dan 8800 diperlengkapi suatu alat pembantu untuk proses rekontruksi gambaran yang dikenal dengan nama Array Processor. 7. Disc Unit Merupakan alat untuk memyimpan program hasil kerja dari computer ketika melakukan scanning, reconstruction dan display gambaran. Data yang tersimpan dapat berupa data mentah ma;upun data yang telah permanen. 8. Magnetic Tape Unit Digunakan sebagai penyimpan data pasien pada suatu tape atau pita. MTU dapat diletakan pada Disc Unit sehingga data yang terdapat didalamnya sewaktu-waktu apabila diperlukan dapat dipanggil kembali. Tapi pada proses scanning MTU diletakan pada suatu BOX tersendiri, biasanya pada bagian bawah box tersebut diperlengkapi oleh alat yang disebut RAMTEX
6
merupakan
komponen
komputer
yang
berperan
penting
dalam
pen’display’an suatu gambaran.
2.3 Prinsip Kerja CT Scan CT-Scan dapat menampilkan informasi tampang lintang obyek yang diinspeksi. Oleh karena itu, CT Scan memiliki beberapa kelebihan dibanding Xray konvensional. Citra yang diperoleh CT Scan beresolusi lebih tinggi, sinar rontgen dalam CT Scan dapat difokuskan pada satu organ.
Gambar 2.1. Skema Prinsip Kerja CT Scan Dengan menggunakan tabung sinar-X sebagai sumber radiasi yang berkas sinarnya dibatasi oleh kollimator, sinar-X tersebut menembus tubuh dan diarahkan ke detektor. Intensitas sinar-x yang diterima oleh detektor akan berubah sesuai dengan kepadatan tubuh sebagai objek, dan detektor akan merubah berkas sinar-X yang diterima menjadi arus listrik, dan kemudian diubah oleh integrator menjadi tegangan listrik analog. Tabung sinar-X tersebut diputar dan sinarnya di proyeksikan dalam berbagai posisi, besar tegangan listrik yang diterima diubah menjadi besaran digital oleh analog to digital Converter (A/D C) yang kemudian dicatat oleh komputer. Selanjutnya diolah dengan menggunakan Image Processor dan akhirnya dibentuk gambar yang ditampilkan ke layar monitor TV. Gambar yang dihasilkan dapat dibuat ke dalam film dengan Multi Imager atau Laser Imager.
7
Berkas radiasi yang melalui suatu materi akan mengalami pengurangan intensitas secara eksponensial terhadap tebal bahan yang dilaluinya. Pengurangan intensitas yang terjadi disebabkan oleh proses interaksi radiasi-radiasi dalam bentuk hamburan dan serapan yang probabilitas terjadinya ditentukan oleh jenis bahan dan energi radiasi yang dipancarkan. Dalam CT Scan, untuk menghasilkan citra objek, berkas radiasi yang dihasilkan sumber dilewatkan melalui suatu bidang objek dari berbagai sudut. Radiasi terusan ini dideteksi oleh detektor untuk kemudian dicatat dan dikumpulkan sebagai data masukan yang kemudian diolah menggunakan komputer untuk menghasilkan citra dengan suatu metode yang disebut sebagai rekonstruksi.
2.4 Kualitas Gambar Pada CT Scan Citra (image) adalah suatu representasi, kemiripan, atau imitasi dari suatu obyek atau benda. Citra dikelompokkan menjadi dua yaitu citra tampak dan citra tak tampak. Citra tampak misalnya foto, lukisan dan apa yang nampak di monitor atau televise. Sedangakan citra tak tampak misalnya gambar atau file (citra digital). Untuk dapat dilihat oleh manusia, citra tak tampak ini harus diubah menjadi citra tampak misalnya dengan menampilkannya di monitor, dicetak dimedia kertas dan lain-lain. Dari jenis citra tersebut hanya citra digital yang dapat diolah oleh computer. Jenis citra lain jika ingin diolah dalam computer harus diubah dalam bentuk citra digital. Misalnya organ kepala yang dipindai dengan CT Scan. Kegiatan untuk mengubah informasi citra fisik non digital menjadi digital disebut sebagai pencitraan (imaging). Citra CT Scan adalah tampilan digital dari crossectional tubuh dan berupa matriks yang terdiri dari pixel-pixel (Greenfield, 1984) atau tersusun dari nilai pixel yang berlainan (Bushong, 1987). Adapun komponen yang mempengaruhi kualitas gambar CT-Scan adalah spatial resolution, kontras resolution, noise dan artefak (Seeram, 2001).
1. Spasial Resolusi Spasial resolusi adalah kemampuan untuk dapat membedakan objek/ organ yang berukuran kecil dengan densitas yang berbeda pada latar belakang yang
8
sama. Resolusi Spatial adalah kemampuan untuk dapat membedakan obyek yang berukuran kecil dengan densitas yang berbeda pada latar belakang yang sama. Dipengaruhi oleh factor geometri, rekontruksi alogaritma, ukuran matriks, magnifikasi, dan FOV. 2. Kontras Resolution Kontras
resolusi
adalah
kemampuan
untuk
membedakan
atau
menampakan obyek-obyek dengan perbedaan densitas yang sangat kecil dan dipengaruhi oleh faktor ekspose, slice thickness, FOV dan filter kernel (rekonstruksi algorithma). Di dalam CT Scan detektor harus mampu untuk membedakan perbedaan kecil pada atenuasi sinar-X, diperlukan untuk mengukur perbedaan kecil didalam kontras jaringan lunak (soft tissue) dalam membandingkan sedikitnya 1% (Morgan,1983). Kontras Resolusi terdiri dari beberapa bagian antara lain : a.
Kontras Jaringan Pada CT Scan, kontras resolusi dikenal sebagai sensitifitas jaringan (hounsfield,1978). Kontras sensitivitas sangat signifikan di dalam CT Scan karena menjadi modalitas pencitraan klinis. Sensitivitas kontras mengontrol konversi kontras fisik dalam tubuh untuk melihat kontras pada gambar. Dengan pencitraan CT Scan prinsip kontras adalah perbedaan densitas fisik antara jaringan.
Gambar 2.2. Kontras Jaringan (Sprawls 1995)
9
Dibandingkan dengan modalitas pencitraan sinar-X lainnya seperti CT Scan
memiliki sensitivitas kontras sangat tinggi untuk melihat
jaringan lunak dan perbedaan antara jaringan dalam tubuh. Dalam tubuh akan ada jaringan dan benda-benda dengan berbagai kepadatan dan kontras fisik. Seperti seperti tulang, peluru, dan barium memiliki kontras relatif fisik yang sangat tinggi pada jaringan lunak. CT Scan, memiliki sensitivitas kontras tinggi maka jaringan-jaringan dengan perbedaan kecil dalam kepadatan akan divisualisasikan.
b.
Low-Contrast Resolusi pada CT Scan Kontras resolusi rendah, atau resolusi jaringan, adalah kemampuan dari suatu sistem penggambaran untuk mempertunjukkan perubahan kecil di dalam kontras jaringan. Low-contrast resolusi, mempertimbangkan tiga jaringan yang berbeda dari nomor-atom (Z) dan perbedaan densitas. Jika jaringan ini digambarkan oleh radiografi konvensional, gambaran yang diperoleh akan menunjukkan kontras yang baik antara tulang dan soft tissue (otot dan lemak) saja. Nilai-Nilai yang menyangkut densitas dan Z untuk otot dan lemak terlalu dekat dan dibedakan oleh radiografi dan itu nampak seperti bayang-bayang soft tissue. Kontras antara tulang dengan Z dan soft tissue dengan suatu Z adalah nyata karena perbedaan yang signifikan antara kepadatan dan Z dua jaringan ini. Keuntungan CT Scan adalah bahwa kontras resolusi lebih baik daripada radiografi konvensional. CT Scan dapat menggambarkan jaringan dalam densitas dan nomor anatomis. Sedangkan radiografi dapat membeda-bedakan suatu perbedaan densitas sekitar 10% (curry ET AL,1990), CT dapat mendeteksi perbedaan densitas dari 0.25% sampai 0.5%, tergantung pada scan (low-contrast resolusi untuk beberapa CT scan yang populer diperkenalkan di dalam appendix). Low-Contrast resolusi pada CT Scan mempengaruhi beberapa faktor termasuk fluks photon, slice thickness, ukuran pasien, sensitivitas pada detector, reconstruksi algorithma, image display, recording, dan noise (morgan 1983).
10
c.
High-Resolution CT Scan High-Resolution CT Scan (HRCT) adalah suatu teknik yang diperkenalkan pada pertengahan tahun 1980an sebagai hasil penemuan penting di dalam memproses CT Scan dan di dalam bidang komputer. Hal ini dikembangkan untuk mengevaluasi penyakit yang menyangkut paruparu dan yang paling akurat untuk evaluasi struktur paru-paru " (Mayo,1991).
Aspek
teknik
HRCT
ialah
suatu
teknik
yang
mengoptimalkan spatial resolusi pada scanner konvensional (swensen et all,1992). Batas berkas kolimasi memastikan bahwa irisan / slice tipis dapat diperoleh. Ketebalan irisan (slice thickness) 1.0 mm, 1.5 mm, dan 2.0 mm dibandingkan dengan slice thickness 8 sampai 10 mm pada CT Scan merupakan suatu yang umum. Hight resolution CT Scan memiliki resolusi < 1 mm, teknik highest resolution bernilai 0,25 mm. Untuk menentukan barisan lubang terkecil, atau organ terkecil dapat terlihat dengan jelas,maka citra semakin baik (QA CT Scan 2014). 3. Noise Noise adalah fluktuasi (standar deviasi) nilai CT number pada jaringan atau materi yang homogen. Noise tergantung pada beberapa faktor antara lain : mA, scan time, kV, tebal irisan, ukuran objek dan algoritma Sebagai contoh adalah air memiliki CT Number 0, semakin tinggi standar deviasi nilai CT Number pada pengukuran titik-titik air berarti noisenya tinggi. Noise ini akan mempengaruhi kontras resolusi, semakin tinggi noise, maka kontras resolusi akan menurun. 4. Artefak Secara umum Artefak adalah kesalahan dalam gambar (adanya sesuatu dalam gambar) yang tidak ada hubungannya dengan obyek yang diperiksa. Dalam CT Scan artefak didefinisikan sebagai pertentangan / perbedaan antara rekonstruksi CT Number dalam gambar dengan koefisien atenuasi yang sesungguhnya dari obyek yang diperiksa.
11
2.5 Proses pembentukan gambar pada CT Scan Pembentukan gambar oleh CT Scan terdiri atas tiga tahap, yaitu : akuisisi data; rekonstruksi citra; dan tampilan gambar, manipulasi, penyimpanan, perekaman dan komunikasi (Seeram, 2001). 2.5.1 Akuisisi Data Akusisi data berarti kumpulan hasil penghitungan transmisi sinar-X setelah melalui tubuh pasien. Sekali sinar-X menembus pasien, berkas tersebut diterima oleh detektor khusus yang menghitung nilai transmisi atau nilai atenuasi (penyerapan). Penghitungan transmisi yang cukup atau data harus terekam sebagai syarat proses rekonstruksi. Pada skema kumpulan data yang pertama kali tabung sinar-X dan detektor bergerak pada garis lurus atau translasi melewati kepala pasien, mengumpulkan hasil penghitungan transmisi selama pergerakan dari kiri ke kanan. Lalu sinar-X berotasi 1 derajat dan mulai lagi melewati kepala pasien, kali ini dari kanan ke kiri. Proses gerak translasi-rotasi-stop-rotasi ini dinamakan scanning yang berulang 180 kali. Permasalahan dasar yang muncul dengan metode pengambilan data ini adalah lamanya waktu yang diperlukan untuk mendapat data yang cukup untuk rekonstruksi gambar. Berikutnya, diperkenalkan skema scanning pasien yang lebih efisien. Sebagai tambahan, sinyal dari detektor harus dikonversikan menjadi data yang dapat dipakai oleh komputer untuk menghasilkan gambar (Seeram, 2001). Pemrosesan data pada CT scan terjadi seperti diterangkan pada gambar dibawah ini, yaitu suatu sinar sempit (narrow beam) yang dihasilkan oleh X-ray didadapatkan dari perubahan posisi dari tabung X-ray, hal ini juga dipengaruhi oleh collimator dan detektor. Secara sederhana dapat digambarkan sebagai berikut:
12
Gambar 2.3. Skema Collimator dan Detektor
Sinar X-ray yang telah dideteksi oleh detektor kemudian dikonversi menjadi arus listrik yang kemudian ditransmisikan ke komputer dalam bentuk sinyal melaui proses berikut :
Gambar 2.4. Proses Pembentukan Citra Setelah diperoleh arus listrik dan sinyal aslinya, maka sinyal tadi dikonversi ke bentuk digital menggunakan A/D Convertor agar sinyal digital ini dapat diolah oleh komputer sehingga membentuk citra yang sebenarnya. Hasilnya dapat dilihat langsung pada monitor komputer ataupun dicetak ke film. Sistem akusisi data terdiri atas sistem pengkondisi sinyal dan interfacae (antarmuka) analog ke komputer. Metode back projection banyak digunakan dalam bidang kedokteran. Metode ini menggunakan pembagian pixel-pixel yang kecil dari suatu irisan melintang. Pixel didasarkan pada nilai absorbsi linier. Kemudian pixel-pixel ini disusun menjadi sebuah profil dan terbentuklah sebuah matrik. Rekonstruksi dilakukan dengan jalan saling menambah antar elemen matrik. Untuk mendapatkan gambar rekonstruksi yang lebih baik, maka digunakan metode konvolusi. Proses rekonstruksi dari konvolusi dapat dinyatakan dalam bentuk matematik yaitu transformasi Fourier. Dengan menggunakan
13
konvolusi dan transformasi Fourier, maka bayangan radiologi dapat dimanipulasi dan dikoreksi sehingga dihasilkan gambar yang lebih baik.
2.6 Densitas Densitas merupakan ukuran kerapatan suatu zat yang dinyatakan banyak zat (massa) per satuan volume. Pada alat konvensional tube sinar-X berputar secara fisik dalam bentuk sirkuler. Sedangkan pada alat Elektron Beam Tomography (EBT) yang berputar adalah aliran elektronnya saja. Data yang dihasilkan akan memperlihatkan densitas dari berbagai lapisan. Pada saat sinar-X melalui sebuah lapisan maka lapisan tersebut akan mengabsorbsi sinar dan sisanya akan melalui lapisan tersebut yang akan ditangkap oleh detektor yang sensitive terhadap elektron. Jumlah radiasi yang diabsorbsi akan tergantung pada densitas jaringan yang dilaluinya. Pada tulang energi yang melalui jaringan itu lebih sedikit maka akan muncul gambaran berwarna putih atau abu-abu yang terang. Sedangkan pada cairan serebrospinal dan udara akan menghasilkan gambaran lebih gelap. CT-Scan dapat memberikan gambaran pada potongan 0,5-11,3 cm dan memberikan gambaran akurat pada abnormalitas yang sangat kecil. CT Scan digunakan di dalam kedokteran sebagai alat diagnostic, bisa juga digunakan membandingkan material yang ada dalam tubuh. Ukuran gambar (piksel) yang didapat pada CT Scan adalah radiodensitas. Ukuran tersebut berkisar antara skala -1024 sampai +3071 pada skala housfield unit. Hounsfiled sendiri adalah pengukuran densitas dari jaringan. Peningkatan teknologi CT Scan adalah menurunkan dosis radiasi yang diberikan, menurunkan lamanya waktu dalam pelaksanaan Scaning dan peningkatan kemampuan merekonstruksi gambar. sebagai contoh, untuk lihat di penempatan yang sama dari suatu penjuru/sudut berbeda) telah meningkat dari waktu ke waktu. Meski demikian, dosis radiasi dari CT Scan meneliti beberapa kali lebih tinggi dibanding penyinaran konvensional meneliti. Sinar-X adalah suatu format radiasi pengion dan tentunya berbahaya. Berikut jaringan pada CT-Scan table 2.1. di bawah ini;
14
Tabel 2.1. Gambaran Jaringan Pada CT –Scan
Jaringan Udara Lemak Cairan Serebrospinal Otak Darah Tulang
Warna Abu-Abu Hitam (↓↓↓) Hitam (↓↓) Hitam (↓) Abu-abu (-) Putih (↑↑) Putih (↑↑↑)
Catatan : (↓↓↓),(↑↑↑) → Tingkat Kontras (-) → Struktur jelas terlihat
Pembentukan gambar pada pemeriksaan dengan menggunakan sinar-X sangat dipengaruhi oleh faktor koefisien attenuasi linier yang diberi symbol ( μ ) dan ketebalan jaringan yang dilewati berkas sinar-X.
Gambar 2.5. Efek transmisi sinar-X pada dua bahan yang berbeda menghasilkan pola densitas pada film yang berbeda pula (Merideth,1977)
Dalam rentang pencitraan diagnostik faktor yang mempengaruhi nilai koefisien attenuasi liner (μ) adalah bergantung pada proses interaksi sinar-X dengan materi yang disebut proses fotolistrik dan efek Compton. Kedua proses ini peristiwanya bergantung pada nomor atom bahan (Z) dan energi sinar-X. Energi sinar-X bergantung pada panjang gelombang dan besarnya nilai tegangan pada tabung.
15
Jaringan lemak dan otot mempunyai nomor atom (Z) berkisar antara 6 -7,5 sedangkan tulang nomor atom efektif ( Z ) adalah 14. Pengaruh efek Compton terjadi pada energi tinggi maka nilai koefisien atteuasi liner (μ) menurun secara lambat seiring kenaikan energi sinar-X. Sedangkan pada energi radiasi sinar-X rendah efek fotolistrik lebih dominan. Pada jaringan tulang dengan nomor atom 14 maka didominasi efek fotolistrik, sehingga koefisien atteuasi liner (μ) akan menurun dengan cepat seiring dengan kenaikan energi sinar-X. Kontras yang terlihat di radiograf sebanding dengan perbedaan nilai koefisien atenuasi linear µ.
Gambar 2.6. Grafik variasi nilai koefisien attenuasi linier (μ) dari tulang, otot dan lemak pada variasi kenaikan nilai tegangan tabung (kV), (Merideth,1977)
Gambar 2.6. menjelaskan hubungan kenaikan nilai koefisien attenuasi liner (μ) dengan kenaikan nilai tegangan (kV). Kenaikan tegangan mengakibatkan penurunan perbedaan nilai koefisien attenuasi liner (μ) yang berakiba menurunkan nilai kontras.
2.7 CT Number Untuk memperjelas suatu struktur yang satu dengan struktur yang lainnya yang mempunyai nilai perbedaan koefisien atenuasi kurang dari 10% maka dapat digunakan window width untuk memperoleh rentang yang lebih luas. CT Number Pada CT Scanner mempunyai koefisien atenuasi linear yang mutlak dari suatu
16
jaringan yang diamati, yaitu berupa CT Number. Tulang memiliki nilai besaran CT Number yang tertinggi yaitu sebesar 1000 HU (Hounsfield Unit) Udara mempunyai nilai CT Number yang terendah yaitu -1000 HU (Hounsfield Unit) Sebagai standar digunakan air yang memiliki CT Number 0 HU (Hounsfield Unit). Citra yang dihasilkan oleh CT Scan secara matematis dapat dipandang sebagai peta distribusi spasial parameter fisis f(x,y) dalam bidang dua dimensi tampang lintang obyek, tegak lurus sumbu z. Parameter fisis ini, yang besarnya dinyatakan dengan angka-angka, ditampilkan pada perangkat
display dalam
representasi warna, biasanya dalam derajat keabuan (grayscale) sehingga peta ini tampak sebagai gambar hitam putih di layar monitor. Bagian gambar yang memiliki warna paling gelap atau derajat keabuan paling tinggi merepresentasikan nilai parameter fisis yang kecil, sebaliknya bagian gambar yang paling terang atau derajat keabuan paling kecil merepresentasikan nilai parameter fisis yang besar. Parameter fisis yang ditampilkan ini bersesuaian dengan besaran fisis yang disebut koefisien atenuasi linear (linear attenuation coefficient) dan diberi lambang mu. Besarnya mu ditentukan oleh jenis bahan yang merujuk pada nomor atom (Z) dan energi radiasi (E). Jumlah intensitas radiasi terusan, selain ditentukan oleh tebal bahan, juga ditentukan oleh harga mu ini.
Tabel 2.2. Nilai CT Pada Jaringan Yang Berbeda Penampakannya Pada Layar Monitor (Bontrager, 2010). Tipe Jaringan Tulang Otot Materi putih Materi abu-abu Darah CSF Air Lemak Paru-paru Udara
Nilai CT (HU) +1000 +50 +45 +40 +20 +15 0 -100 -200 -1000
Penampakan Putih Abu-abu merah Abu-Abu Abu-Abu Abu-Abu Abu-Abu Abu-Abu Abu-Abu Abu-Abu Hitam
17
Dasar dari pemberian nilai ini adalah air dengan nilai 0 HU. Untuk tulang mempunyai nilai +1000 HU kadang sampai +3000 HU. Sedangkan untuk kondisi udara nilai yang dimiliki -1000 HU. Diantara rentang tersebut merupakan jaringan atau substansi lain dengan nilai yang berbeda-beda pula tergantung pada tingkat perlemahannya. Dengan demikian, penampakan tulang dalam layar monitor menjadi putih dan penampakan udara hitam. Jaringan dan substansi lain akan dikonversi menjadi warna abu-abu yang bertingkat yang disebut gray scale. Khusus untuk darah yang semula dalam penampakannya berwarna abu-abu dapat menjadi putih jika diberi media kontras (Bontrager, 2010).
2.8 Parameter pada CT Scan Gambar pada CT Scan dapat terjadi sebagai hasil dari berkas-berkas sinarX yang mengalami perlemahan setelah menembus objek, ditangkap detektor, dan dilakukan pengolahan dalam komputer. Sehubungan dengan hal tersebut, maka dalam CT Scan dikenal beberapa parameter untuk pengontrolan eksposi dan output gambar yang optimal. Adapun beberapa parameter dalam CT Scan Sebagai Berikut : 1. Slice Thickness Slice Thickness adalah tebalnya irisan atau potongan dari objek yang diperiksa. Ukuran yang tebal akan menghasilkan gambaran dengan detail yang rendah sebaliknya dengan ukuran yang tipis akan menghasilkan detail-detail yang tinggi. Bila ketebalan meninggi akan timbul gambarangambaran yang mengganggu (artefak) dan bila terlalu tipis noise akan meningkat. 2. Range Range adalah perpaduan atau kombinasi dari beberapa slice thickness dengan ketebalan irisan berbeda pada masing-masing range tetapi masih dalam satu volume investigasi. 3. Volume Investigasi Volume investigasi adalah keseluruhan lapangan dari objek yang diperiksa.
18
4. Faktor Ekspose Faktor eksposi adalah faktor-faktor yang berpengaruh terhadap eksposi meliputi tegangan tabung (kV), arus tabung (mA) dan waktu (S). 5. Field of View (FOV) Field of view adalah diameter maksimal dari gambaran yang akan direkonstruksi. 6. Gantry Tilt Gantry tilt adalah sudut yang dibentuk antara bidang vertikal dengan gantry (tabung sinar-X dan detector). 7. Rekonstruksi Matriks Rekonstruksi matriks adalah deretan baris dan kolom dari picture element (pixel) dalam proses perekonstruksian gambar. Rekonstruksi matriks berfungsi untuk merekonstruksi gambar. 8.
Rekonstruksi Algorithma Rekonstruksi algorithma adalah prosedur matematis (algorithma) yang digunakan dalam merekonstruksi gambar. Semakin tinggi resolusi algorithma yang dipilih maka akan semakin tinggi pula resolusi gambar yang akan dihasilkan.
9. Window Width Window Width adalah rentang nilai computed tomography yang dikonversi menjadi gray levels untuk ditampilkan dalam TV monitor dengan satuan HU (Hounsfield Unit). Menurut Amarudin (2007), window width yang sempit akan menghasilkan image yang memiliki kontras yang tinggi, tetapi struktur di luar window tidak terepresentasikan bahkan terabaikan. Sementara bila mengunakan window yang luas, perbedaan kepadatan yang kecil akan terlihat homogen dan data akan termasking (tertutup/ tersembunyi). Amarudin merekomendasikan teknik doubel window yaitu teknik
untuk
mendisplaykan
dua tipe jaringan
yang perbedaan
kepadatannya sangat besar (paru dan usus halus). Teknik ini baik untuk diagnosis.
19
10. Window Level Window level adalah nilai tengah dari window yang digunakan untuk penampilan gambar.
2.9 Faktor Ekspose Faktor ekspose merupakan faktor yang mengontrol karakteristik foton sinar-X dalam aspek jumlah (kuantitas) dan (kualitas) serta durasi dalam pembuatan CT Scan. Faktor ekspose yang mempengaruhi kontras resolusi sehingga dapat perbedaan kontras dengan perbedaan yang sangat kecil pada citra CT Scan. Hal ini dipengaruhi oleh faktor ekspose yang meliputi tegangan tabung, dan arus tabung dan waktu. Salah satu usaha dalam pengendalian Image noise pada gambaran CT Scan adalah dengan melakukan pemilihan tegangan tabung yang tepat pada saat scanning dengan harapan dapat memberikan kualitas hasil yang optimum dalam rangka menegakkan diagnosis. Berikut faktor ekspose yang dapat di kontrol :
2.9.1 Tegangan tabung Tegangan tabung adalah beda potensial antara kutub anoda dan katoda. Pada tegangan tabung sama seperti halnya radiografi konvesional, sumber radiasi pada CT Scan adalah sinar-X. Tegangan tabung berhubungan dengan kecepatan dan energi kinetik elektron menumbuk bidang target. Tegangan tabung berhubungan dengan energi sinar-X yang dihasilkan makin besar serta daya tembusnya juga besar. Pengaturan tegangan tabung pada CT Scan mengontrol nilai kontras. CT Scan beroperasi antara tengangan tabung 80 kV-140 kV. Perubahan nilai tegangan tabung dapat mempengaruhi daya tembus sinar-X, radiasi hambur, dosis pasien, dan terutama kontras gambar (Bushong, 2001). Pemilihan tegangan direkomendasikan untuk menghasilkan resolusi yang tinggi. Sebagai dasar estimasi efek dari variasi perbedaan penggunaan tegangan tabung pada pesawat CT Scan Siemen Emotion (Brindha, Subramanian dkk, 2006). Tegangan yang lebih rendah menghasilkan kontras yang tinggi dan tegangan yang lebih tinggi menghasilkan kontras yang rendah. Semakin besar
20
beda tegangan antara anoda dan katoda, elektron akan semakin di percepat dan sinar-X yang di hasilkan memiliki energi rata-rata yang lebih tinggi. Dengan penambahan nilai tegangan tabung radiasi hambur yang sampai ke film akan bertambah. Penambahan nilai tegangan tabung akan menurunkan kontras, dan ketika kontras rendah maka latitude menjadi tinggi dan terdapat faktor kesalahan yang besar (Bushong, 2001). Dengan bertambahnya tegangan, maka energi elektron akan bertambah sehingga kemampuan menembus bahan juga bertambah.
Gambar 2.7. Tabung Insersi pesawat sinar X
Di dalam komponen tabung insersi dan wadah tabung terdapat perangkatperangkat yaitu : 1.
Katoda / elektroda negatif (sumber elektron)
2.
Anoda / elektroda positif (acceleration potential)
3.
Focusing cup
4.
Rotor atau stator (target device)
5.
glass metal envelope (vacum tube)
6.
Oil
7.
Window
21
1. Katoda Katoda terbuat dari nikel murni dimana celah antara 2 batang katoda disisipi kawat pijar (filamen) yang menjadi sumber elektron pada tabung sinar X (sinar Rontgen). filamen terbuat dari kawat wolfram (tungsten) digulung dalam bentuk spiral. 2. Anoda Anoda atau elektroda positif biasa juga disebut sebagai target jadi anoda disini berfungsi sebagai tempat tumbukan elektron. 3. Focusing cup Focusing cup ini sebenarnya terdapat pada katoda yang berfungsi sebagai alat untuk mengarahkan elektron secara konvergen ke target agar elektron tidak terpancar ke mana-mana. 4. Rotor atau stator Rotor atau stator ini terdapat pada bagian anoda yang berfungsi sebagai alat untuk memutar anoda. Rotor atau stator ini hanya terdapat pada tabung sinar X (sinar Rontgen) yang menggunakan anoda putar. 5. Glass metal envalope (vacum tube) Glass metal envelope atau vacum tube adalah tabung yang gunanya membungkus komponen-komponen penghasil sinar X (sinar Rontgen) agar menjadi vacum atau kata lainnya menjadikannya ruangan hampa udara. 6. Oil Oil berfungsi sebagai pendingin tabung sinar X (sinar Rontgen). 7. Window Window
atau
jendela
adalah
tempat
keluarnya sinar X
(sinar
Rontgen).Window terletak di bagian bawah tabung
2.9.2 Arus Tabung Arus tabung dinyatakan dalam satuan Milli ampere (mA) merupakan besarnya arus listrik antara anoda dan katoda. Nilai arus tabung dipilih mengontrol citra yang di hasilkan agar selalu dalam rentang densitas (0,25%0,5%). Dalam praktek dipilih dengan waktu ekspose atau durasi sinar-X terjadi (mAS). Arus tabung menentukan kuantitas sinar-X yang di hasilkan. Nilai arus
22
tabung berada pada rentang 20-580. Sehingga intensitas sinar-X akan bertambah sesuai dengan peningkatan intensitas radiasi sinar-X. Oleh sebab itu, kontras dapat diatur dengan mengubah arus tabung. Pengaruh arus tabung terhadap gambaran sama dengan tegangan tabung yaitu menaikan nilai arus tabung akan menurunkan nilai noise. .
Jika tegangan tabung sinar-X dan lamanya penyinaran tetap maka penambahan kuat arus akan berpengaruh pada banyaknya elektron yang mengalir pada tabung sinar-X, sehingga semakin banyak sinar-X yang diproduksi jika waktu eksposi tetap. Hubungan ini berbanding lurus dengan penambahan arus tabung. Ini berarti dengan penambahan arus tabung dengan waktu eksposi tetap akan berpengaruh terhadap penambahan kuantitas dan dosis radiasi yang diterima pasien (Bushong, 2001). Dengan meningkatkan arus tabung akan meningkatkan jumlah elektron yang bertumbukkan ke anoda, sehingga sinar-X yang dihasilkan semakin banyak (Meredith, 1977). Ketika arus tabung ditingkatkan, kuantitas radiasi juga meningkat atau sebanding (Bushong, 2001). Menurut Bushong (2001), arus tabung berpengaruh terhadap densitas. Kenaikkan arus tabung sebanding dengan kenaikan densitas gambar. Pengaruh arus tabung terhadap gambaran sama dengan tegangan tabung yaitu menaikan nilai arus tabung akan menurunkan nilai noise. Batas dosis aman di atur pada perka BAPETEN No.1 tahun 2003 tentang pedoman dosis pasien radiodiagnostik.
2.9.3 Waktu Dapat diartikan sebagai waktu yang di butuhkan selama sinar-X keluar dalam durasi waktu tertentu. CT Scan mampu melakukan scaning continue tanpa putus sampai dengan 100 detik. Sedangkan scan time per rotation merupakan waktu yang di perlukan untuk satu putaran tabung sinar-X. Scan time per rotasi untuk masing-masing pesawat berbeda.
2.10 Densitometer Densitometer adalah alat pengukur densitas optik radiograf sinar-X dan mempunyai rentang skala 0 sampai 4,5. Sinar-X mempunyai beberapa sifat yang
23
dapat dimanfaatkan dalam radiodiagnostik antara lain dapat menembus bahan, menimbulkan radiasi sekunder (lumenisasi) pada semua bahan yang ditembusnya, dan menghitamkan emulsi film. Berdasarkan teori tersebut, sinar-X dapat dimanfaatkan dalam dunia kedokteran untuk menampakkan bagian dalam tubuh yang mengalami kelainan sehingga diperoleh diagnosa suatu penyakit. Sebelum dilakukan diagnosa maka radiograf terlebih dahulu diperhatikan kualitasnya dengan mengukur skala densitas optik serta skala kontrasnya. Alat yang digunakan untuk mengukur densitas optiknya dinamakan densitometer. Nilai densitas optik radiograf diperlukan untuk mengetahui kualitas radiograf tersebut.
2.10.1 Diagram Blok Diagram blok rangkaian alat pengukur densitas optik radiograf sinar-X digital dapat dilihat pada gambar seperti dibawah ini.
LED
RADIOGRAFI
PHOTO RESISTOR
OP AMP
SEVEN SEGMENT
Gambar 2.8 Diagram Blok Densitometer
ADC
PENDE KODE
