Makalah Fisika Radiodiagnostik.docx

MAKALAH FISIKA RADIODIAGNOSTIK “PRINSIP FISIKA COMPUTED TOMOGRAPHY” Disusun guna memenuhi Tugas Fisika Radiodiagnostik

Disusun Oleh Kelompok.4: 1. Adinda Meidina Ratnasari 2. Agung Dwi Prasetyo 3. Ana Nur Anisah 4. Devi Andriani 5. Fatih Muhammad Fathi 6. Maulida Nur Sholihah 7. Mega Qolba Azkina 8. Muhammad Ilham Santoso 9. Sofie Nornalita Dewi 10. Wanda Afifa Resiyana 11. Wiwit Putri Kusumandari

( P1337430214078 ) ( P1337430214049 ) ( P1337430214035 ) ( P1337430214081 ) ( P1337430214059 ) ( P1337430214069 ) ( P1337430214055 ) ( P1337430214018 ) ( P1337430214046 ) ( P1337430214002 ) ( P1337430214092 )

2B

PRODI D IV TEKNIK RADIOLOGI JURUSAN TEKNIK RADIODIAGNOSTIK DAN RADIOTERAPI POLITEKNIK KESEHATAN KEMENTRIAN KESEHATAN SEMARANG 2016

Kata Pengantar Segala puji bagi Allah SWT yang telah menolong hamba-Nya dalam menyelesaikan makalah ini dengan penuh kemudahan. Makalah ini disusun agar pembaca dapat mengetahui mengenai “Prinsip Fisika pada Computed Tomography” yang kami sajikan dalam makalah ini. Makalah ini disusun oleh penyusun dengan berbagai rintangan. Baik itu yang datang dari penyusun maupun yang datang dari luar. Namun dengan penuh kesabaran dan terutama pertolongan dari Allah SWT, akhirnya makalah ini dapat terselesaikan. Pada kesempatan kali ini, penulis juga mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Sugiyanto, S.Pd, M.App.Sc selaku Direktur Poltekkes Kemenkes Semarang. 2. Ibu Sri Mulyati, S.Si., MT., selaku dosen pembimbing mata kuliah Fisika Radiodiagnostik. 3. Orang tua tercinta. 4. Teman-teman yang memberikan motivasi dalam observasi dan penulisan makalah ini.

Semoga makalah ini dapat memberikan wawasan yang lebih luas kepada pembaca. Walaupun makalah ini memiliki kekurangan dan kelebihan, penyusun mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca.

Semarang, Maret 2016

Penulis

Daftar Isi

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ...................................................................................................

i

KATA PENGANTAR .................................................................................................

ii

DAFTAR ISI .............................................................................................................

v

BAB I

BAB II

PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang .......................................................................................

1

1.2. Rumusan Masalah ................................................................................

3

1.3. Tujuan Penulisan ..................................................................................

3

ISI 2.1. Pengertian CT Scan ...........................................................................

6

2.2. Prinsip Kerja Computed Tomography .............................................

18

2.3. Komponen Pesawat CT Scan ................................................................

22

2.4. Prinsip Fisika Pada CT Scan.................................................................... 2.5. Cara Menilai Kualitas Citra CT Scan ......................................................

BAB III

PENUTUP 4.1. Kesimpulan ...........................................................................................

DAFTAR PUSTAKA

35

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Sejak diperkenalkan untuk pertama kali pada tahun 1972, X-ray ComputedTomography (CT) telah berkembang menjadi alat pencitraan diagnostik yang sangat penting untuk beberapa aplikasi klinik medik kedokteran. CT atau CAT-Scan merupakan alat kedokteran yang digunakan untuk menampilkan gambar penampang tubuh yang dideteksi menggunakan sinar X-Ray dengan bantuan komputer. Gambar-gambar yang dihasilkan memungkinkan seorang ahli radiologi untuk melihat bagian dalam tubuh pasien.

Computerized Tomography Scanning atau yang lebih di kenal dengan nama CT-scan mempunyai prinsip kerja yang sama dengan rontgen, yaitu menggunakan sinar-X. Perbedaannya terletak pada gambar yang dihasilkan, dan juga cara kerjanya. Sinar-X mempunyai sifat tidak dibelokkan oleh medan listrik dan magnet serta mempunyai daya tembus yang sangat besar terhadap suatu benda. Karena itu sinar-X digunakan dalam alat-alat medis untuk melihat kenampakan tubuh manusia dan memeriksa kelainan dalam tubuh manusia yang tidak bisa di lihat dengan mata telanjang. Perbaikan atau kemajuan pencitraan teknologi CT adalah perbaikan kualitas citra (image) dan proses akuisisi data yang sangat cepat pada teknik helical atau spiral scanning, lebih-lebih pada teknologi multi baris detector (MDCT). Hasil evolusi perkembangan CT inilah, dapat dipandang sebagai suatu kemajuan untuk memperbaiki kekurangan informasi citra radiografi dan memperbaiki kualitas citra 3 dimensi . Prinsip pencitraan radiografi X-ray konventional , sinar-X diarahkan ke pasien dan keluar dari permukaan tubuh dengan intensitas yang berbeda-beda sesuai dengan koefisien attenuasi yang dilalui sepanjang jalan menembus pasien.

1.2 Rumusan Masalah 1. Apa yang dimaksud dengan Computed Tomografi (CT) ? 2. Bagaimana prinsip kerja Computed Tomografi (CT) dan apa saja komponen dari pesawat computed tomography ?

3. Bagaimana penerapan prinsip fisika pada computed tomography ? 4. Bagaimana cara menilai Kualitas Citra Computed Tomography ? 1.3 Tujuan Penulisan 1. Untuk mengetahui pengertian CT Scan. 2. Untuk mengetahui prinsip kerja computed tomography dan komponen computed

tomography. 3. Untuk mengetahui penerapan prinsip fisika pada computed tomography. 4. Untuk mengetahui cara menilai kualitas citra computed tomography.

BAB II ISI A. Pengertian CT Scan CT Scan (computed tomography scan) adalah proses penggunaan komputer untuk memperoleh gambaran tiga-dimensional dari ribuan gambar x-ray dua-dimensional. CT Scan dapat menghasilkan gambar-gambar yang sangat akurat dari objek-objek di dalam tubuh seperti tulang, organ, dan pembuluh darah. Gambar-gambar ini sangat berguna dalam mendiagnosa berbagai penyakit, seperti kanker, penyakit jantung, stroke, kelainan organ reproduktif, dan kelainan gastrointestinal. Citra yang dihasilkan CT Scan jauh lebih detail dibanding citra yang diperoleh x-ray biasa. Mesin CT Scan berbentuk pipa dengan tempat pasien berbaring di tengahnya. Pemroses citra (scanner) sendiri terdapat dalam frame pipa tersebut. Saat mesin bekerja, pipa pemroses citra itu berputar sambil menembakkan sinar rontgen ke arah pasien dari berbagai sudut. Untuk setiap putaran, sekitar 1.000 gambar bagian dalam pasien diambil. Gambar-gambar ini kemudian di-compile oleh komputer sehingga menghasilkan gambar cross-sectional bagian dalam tubuh pasien yang dapat digunakan dalam menganalisa dan mendiagnosa pasien. Prinsip dasar CT scan mirip dengan perangkat radiografi yang sudah lebih umum dikenal. Kedua perangkat ini sama-sama memanfaatkan intensitas radiasi terusan setelah melewati suatu obyek untuk membentuk citra/gambar. Perbedaan antara keduanya adalah pada teknik yang digunakan untuk memperoleh citra dan pada citra yang dihasilkan. Tidak seperti citra yang dihasilkan dari teknik radiografi, informasi citra yang ditampilkan oleh CT scan tidak overlap (tumpang tindih) sehingga dapat memperoleh citra yang dapat diamati tidak hanya pada bidang tegak lurus berkas sinar (seperti pada foto rontgen), citra CT scan dapat menampilkan informasi tampang lintang obyek yang diinspeksi. Oleh karena itu, citra ini dapat memberikan sebaran kerapatan struktur internal obyek sehingga citra yang dihasilkan oleh CT scan lebih mudah dianalisis daripada citra yang dihasilkan oleh teknik radiografi konvensional. CT Scanner menggunakan penyinaran khusus yang dihubungkan dengan computer berdaya tinggi yang berfungsi memproses hasil scan untuk memperoleh gambaran panampanglintang dari badan. Pasien dibaringkan diatas suatu meja khusus yang secara perlahan – lahan dipindahkan ke dalam cincin CT Scan. Scanner berputar mengelilingi pasien pada saat

pengambilan sinar rontgen. Waktu yang digunakan sampai seluruh proses scanning ini selesai berkisar dari 45 menit sampai 1 jam, tergantung pada jenis CT scan yang digunakan( waktu ini termasuk waktu check-in nya). Proses scanning ini tidak menimbulkan rasa sakit . Sebelum dilakukan scanning pada pasien, pasien disarankan tidak makan atau meminum cairan tertentu selama 4 jam sebelum proses scanning. Bagaimanapun, tergantung pada jenis prosedur, adapula prosedur scanning yang mengharuskan pasien untuk meminum suatu material cairan kontras yang mana digunakan untuk melakukan proses scanning khususnya untuk daerah perut. CT Scan memiliki beberapa kelebihan dibanding x-ray biasa: citra yang diperoleh CT Scan beresolusi lebih tinggi, sinar rontgen dalam CT Scan dapat difokuskan pada satu organ atau objek saja, dan citra perolehan CT Scan menunjukkan posisi suatu objek relatif terhadap objekobjek di sekitarnya sehingga dokter dapat mengetahui posisi objek itu secara tepat dan akurat. Kelebihan-kelebihan tersebut telah membuat CT Scan menjadi proses radiografis medis yang paling sering direkomendasikan oleh dokter dan, dalam banyak kasus, telah menggantikan proses x-ray biasa secara total.

B. Prinsip Kerja Computed Tomography

Gambar 3. Bagan Prinsip Kerja CT Scanner

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. 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 obyek, berkas radiasi yang dihasilkan sumber dilewatkan melalui suatu bidang obyek 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.

Pemrosesan data 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 :

Gambar 4. 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 5. 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. Berikut contoh citra yang diperoleh dalam proses scanning menggunakan CT Scanner :

Gambar 6.Hasil whole body scanning

Ketika abdomen yang tergambar dengan teknik radiografi konvensional, gambar dibuat langsung pada reseptor gambar film dan relatif rendah sebaliknya (gambar 29 - 1).Gambar ini tidak begitu jelas dan tidak sesuai yang diharapkan karena superposisi semua struktur anatomi dalam abdomen.Radiasi hambur lebih lanjut mendegradasi visibilitas gambar detail.

Untuk visualisasi yang lebih baik dari sebuah struktur abdomen seperti ginjal, tomography konvensional dapat digunakan (gambar 29 - 1).Dalam nephrotomography, garis ginjal berbeda karena tisues atasnya dan mendasari kabur.Selain itu, kontras fokus di struktur telah ditingkatkan.Namun, gambar masih agak membosankan dan kabur.

Tomography konvensional adalah aksial tomography, karena pesawat gambar sejajar dengan sumbu panjang tubuh dan menghasilkan gambar sagital dan koronal.Sebuah CT scan adalah gambar trans axial atau melintang.Gambar tegak lurus panjang sumbu tubuh (gambar 292). Metodologi yang tepat dengan mana sebuah scanner ct menghasilkan sebuah gambar penampang ini sangat rumit dan membutuhkan pengetahuan tentang fisika, rekayasa, dan ilmu komputer .the prinsip-prinsip dasar, Namun, dapat ditunjukkan jika anda mempertimbangkan yang paling sederhana dari systems, ct yang terdiri dari sebuah citra beam halus sinar-x dan sebuah detektor tunggal ( mencari 29-3 ). sumber sinar-x dan detektor yang yang terhubung sehingga mereka bergerak synchronously. ketika detektor sumber itu perakitan yang membuat salah satu menyapu, Atau terjemahan, di seluruh pasien, struktur internal tubuh attenuate x-ray beam tersebut menurut mereka kepadatan massal dan efektif nomor atom seperti dibahas dalam bab 13. intensitas radiasi yang terdeteksi bervariasi sesuai untuk ini pola attenuasi dan membentuk sebuah profil intensitas.

Pada akhir traanslation ini, sumber detector

bertemu kembali pada posisi awal.Dan

bertemu seluruhnya berputar dan mulai translation kedua.Selama translation kedua, sinyal detector sebanding dengan sinar x-ray attenuation dari anatomi struktur dan kedua proyeksi terbentuk. Jika proses ini diulang berkali-kali, sejumlah besar projectins akan dihasilkan. Proyeksi ini tidak ditampilkan secara visual tetapi disimpan dalam bentuk digital di dalam komputer.pengolahan komputer Proyeksi ini melibatkan superimposisi efektif setiap proyeksi untuk recontrusct gambar struktur anatomi dari irisan. Superimposisi dari proyeksi tidak terjadi seperti yang mungkin bisa dibayangkan. Sinyal detektor selama translation tercatat

secara

bertahap dengan nilai-nilai setinggi 1000. Nilai untuk setiap kenaikan berkaitan dengan koefisien atenuasi x-ray dari jumlah total melalui jaringan. Melalui penggunaan persamaan simultan, sebuah matriks nilai-nilai yang diperoleh yang mewakili satu penampang dari anatomi.

Struktur Komponen Pesawat CT-Scan Komponen-komponen pesawat, meliputi : a. Meja Pemeriksaan Meja pemeriksaan merupakan tempat pasien diposisikan untuk dilakukannya pemeriksaan CT-Scan.Bentuknya kurva dan terbuat dari Carbon Graphite Fiber. Setiap scanning satu slice selesai, maka meja pemeriksaan akan bergeser sesuai ketebalan slice ( slice thickness ). Meja pemeriksaan terletak dipertengahan gantry dengan posisi horizontal dan dapat digerakkan maju, mundur, naik dan turun dengan cara menekan tombol yang melambangkan maju, mundur, naik, san turun yang terdapat pada gantry. b. Gantry Gantry merupakan komponen pesawat CT-Scan yang didalamnya terdapat tabung sinar-x, filter, detektor, DAS ( Data Acquisition System ).Serta lampu indikator untuk sentrasi.Pada gantry ini juga dilengkapi denganindikator data digital yang memberi informasi tentang ketinggian meja pemeriksaan, posisi objek dan kemiringan gantry. Pada pertengahan gantry diletakkan pasien. Tabung sinar-x dan detektor yang letaknya selalu berhadapan didalam gantry akan berputar mengelilingi objek yang akan dilakukan scanning. 

Tabung sinar-x. Berfungsi sebagai pembangkit sinar-X dengan sifat: 1. Bekerja pada tegangan tinggi diatas 100 kV 2. Ukuran focal spot kecil 10 – 1 mm 3. Tahan terhadap goncangan



Kolimator Pada pesawat CT-Scan, umumnya terdapat dua buah kolimator, yaitu: a. Kolimator pada tabunng sinar-x. Fungsinya: untuk mengurangi dosis radiasi, sebagai pembatas luas lapangan penyinaran dan mengurangi bayangan penumbra dengan adanya focal spot kecil. b. Kolimator pada detector. Fungsinya: untuk pengarah radiasi menuju ke detektor, pengontrol radiasi hambur dan menentukan ketebalan lapisan ( slice thickness ).



Detektor dan DAS ( Data Acqusition system ) Setelah sinar-x menembus objek, maka akan diterima oleh detector yang selanjutnya dan dilakukan proses pengolahan data oleh DAS. Adapun fungsi detector dan DAS secara garis besar adalah: untuk menangkap sinar-x yang telah menembus objek, mengubah sinar-x dalam bentuk cahaya tampak, kemudian mengubah cahaya tampak tersebut menjadi sinyal-sinyal electron, lalu kemudian menguatkan sinyal-sinyal electron tersebut dan mengubah sinyal electron tersebut kedalam bentuk data digital.

c. Komputer Merupakan pengendali dari semua instrument pada CT-Scan. Berfungsi untuk melakukan proses scanning, rekonstruksi atau pengolahan data, menampilkan ( display ) gambar serta untuk menganalisa gambar. Adapun elemen-elemen pada computer adalah sebagai berikut: 1) Input Device Adalah unit yang menterjemahkan data-data dari luar kedalam bahasa computer sehingga dapat menjalankan program atau instruksi. 2) CPU ( Central Procesing Unit ) Merupakan pusat pengolahan dan pengelolaan dari kesseluruhan system computer yang sedang bekerja. Terdiri atas : 

ALU ( Arithmetic Logic Unit ), Berfungsi untuk melaksanakan proses berupa arithmetic operation seperti penambahan, pengurangan, pembagian, serta perkalian.



Control Unit, Berfungsi untuk mengontrol keseluruhan system computer dalam melakukan pengolahandata.  Memory Unit, Berfungsi sebagai tempat penyimpanan data ataupun instruksi yang sedang dikerjakan. 3) Output Device, Digunakan untuk menampilkan hasil program atau instruksi sehingga dapat dengan mudah dilihat oleh personilyang mengoperasikannya, misalnya CRT (Cathoda Ray Tube). d. Layar TV Monitor Berfungsi sebagai alat untuk menampilkan gambar dari objek yang diperiksa serta menampilkan instruksi-instruksi atau program yang diberikan.

e. Image Recording Berfungsi untuk menyimpan program hasil kerja dari computer ketika melakukan scanning, rekonstruksi dan display gambar.digunakan: 1) Magnetik Disk, Digunakan untuk penyimpanan sementara dari data atau gambaran, apabila gambaran akan ditampilkan dan diproses. Magnetic disk dapat menyimpan dan mengirim data dengan cepat, bentuknya berupa piringan yang dilapisi bahan ferromagnetic.Kapasitasnya sangat besar. 2) Floppy Disk, Biasa disebut dengan disket, merupakan modifikasi dari magnetic disk, bentuknya kecil dan fleksibel atau lentur.Floppy disk mudah dibawa dan disimpan.Kapaasitasnya relative kecil (sekarang sudah tidak digunakan lagi). f. Operator Terminal Merupakan pusat semua kegiatan scanning atau pengoperasian system secara umum serta berfungsi untuk merekonstruksi hasil gambaran sesuai dengan kebutuhan. g. Multiformat Kamera Digunakan untuk memperoleh gambaran permanen pada film.Pada satu film dapat dihasilkan beberapa irisan gambar tergantung jenis pesawat CT dan film yang digunakan.

C. Prinsip Fisika pada CT Scan Prinsip fisika pada CT Scan meliputi proses akuisisi data, pengolahan data,rekonstruksi citra, representasi citra, penyimpanan dan dokumentasi. 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-rotasistop-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. Tahap pertama pada akuisisi data adalah proses scanning. Selama scanning tabung sinar-x dan detektor berputar mengelilingi pasien untuk mendapatkan data atenuasi pasien. Detektor menangkap radiasi yang diteruskan melalui pasien dari beberapa lokasi dan dari beberapa sudut. Sebagai hasilnya, nilai transmisi relatif atau pengukuran atenuasi dapat dihitung sebagai berikut: Transmisi relatif =

dengan

𝑙𝑜𝑔

𝐼𝑜 𝐼

𝐼𝑜 = Intensitas sinar-X pada tabung 𝐼 = Intensitas sinar-X pada detektor

Metode akuisisi data CT scan ada dua, yaitu : a. Metode konvensional slice by slice atau metode aksial. Prinsipnya, tabung sinar–x dan detektor bergerak mengelilingi pasien dan mengumpulkan data proyeksi pasien. Saat pengambilan data proyeksi, posisi meja berhenti. Kemudian meja pasien bergerak untuk menuju posisi kedua dan dilakukan proses scanning berikutnya. Demikian seterusnya.

b. Metode spiral atau helical. Pada metode ini tabung sinar–X bergerak mengelilingi pasien yang juga bergerak. Pada metode ini, berkas sinar-x membentuk pola spiral atau helical. Data untuk rekonstruksi citra pada setiap slice diperoleh dengan interpolasi. Teknik ini memiliki kelebihan dalam waktu yang relatif cepat.

Skema Dasar Akusisi Data CT Scan Sinar-X yang mengalami atenuasi setelah menembus objek akan ditangkap oleh detektor yang berhadapan dengan sumber sinar dan terletak di belakang objek. Pada saat yang bersamaan detektor menerima berkas sinar-X yang langsung berasal dari sumber, berkas radiasi tersebut oleh detektor diubah dalam bentuk sinyal listrik yang akhirnya oleh analog digital converter diubah dalam bentuk digital. Selanjutnya data tersebut dikirim ke komputer dan melalui proses matematis datadata tersebut direkonstruksi dan ditampilkan kembali pada layar monitor berupa citra dengan skala keabuan.

Prinsip Scanning 2. Pengolahan data 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 :

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 :

3. Rekonstruksi citra, representasi citra dan penyimpanan. Setelah detektor mendapatkan penghitungan transmisi yang cukup, data dikirim ke komputer untuk proses selanjutnya. Komputer menggunakan teknik matematika khusus untuk merekonstruksi gambar CT pada beberapa tahap yang dinamakan rekonstruksi algoritma. Sebagai contoh, rekonstruksi algoritma yang dipakai oleh Hounsfield dalam mengembangkan CT Scan pertama dikenal dengan algebraic reconstruction technique. Suatu komputer berperan sentral dalam proses pembentukan gambar CT. Secara umum, terdiri atas komputer mini dan mikroprosesor yang terkait dalam melakukan fungsi-fungsi tertentu. Pada beberapa CT Scan, detektor mampu melakukan perhitungan yang sangat cepat dan mikroprosesor khusus melakukan operasi pemrosesan gambar. Banyak metode yang dapat digunakan untuk merekonstruksi gambar tomografi, mulai dari back projection sampai konvolusi. 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 konvolusidan transformasi Fourier, maka bayangan

radiologi dapat dimanipulasi dan dikoreksi sehingga dihasilkan gambar yang lebih baik. Rekonstruksi matriks adalah deretan baris dan kolom dari picture element (pixel) dalam proses perekonstruksian gambar. Rekonstruksi matriks ini merupakan salah satu struktur elemen dalam memori komputer yang berfungsi untuk merekonstruksi gambar. Jumlah ukuran matriks yang dapat digunakan yaitu 80 x 80, 128 x 128, 256 x 256, 512 x 512 dan 1024 x 1024. Rekonstruksi matriks ini berpengaruh terhadap resolusi gambar yang akan dihasilkan. Semakin tinggi matriks yang dipakai, maka semakin tinggi resolusi yang akan dihasilkan Rekonstruksi algorithma adalah prosedur matematis (algorithma) yang digunakan dalam merekonstruksi gambar. Ada 3 rekonstruksi dasar algoritma yang digunakan pada CT kepala, cervikal dan tulang belakang. a. Algoritma standar Standar algoritma menyediakan resolusi kontras yang baik dan oleh sebabitu algoritma ini menjadi pilihan untuk pemeriksaan brain. Selain itu juga berguna untuk soft tissue pada kepala, wajah, dan tulang belakang. b. Bone algoritma Bone algoritma membantu meningkatkan spatial resolusi tetapi menghasilkan resolusi kontras yang buruk. Akibatnya, jenisalgoritma ini hanya digunakan pada area dengan densitas jaringan yang tinggi seperti Sinus paranasal atau tulang temporal. c. Detail algoritma Detail algoritma memberikan cukup resolusi kontras dengan batas tepi yang baik. Oleh karena itu dapat digunakan untuk memperoleh definisi yang lebih baik antar jaringan, terutama pada leher dan wajah. Segmentasi seringkali dalam pemrosesan ataupun visualisasi gambar-gambar medikal, diperlukan ekstraksi dari suatu bagian tertentu dalam gambar tersebut. Bagian tertentu tersebut dikenal dengan sebutan Region of Interest (ROI) atau MVolume of Interest (VOI). Proses ekstraksi ROI atau VOI itu juga disebut segmentasi gambar. Dalam aplikasi klinis,

segmentasi gambar diperlukan untuk mengukur volume suatu penyakit seperti tumor, maupun untuk memeriksa struktur anatomi tubuh. Salah satu metode dalam segmentasi gambar yang banyak digunakan adalah dengan memanfaatkan edge detection, yaitu mendeteksi garis tepi suatu bagian dalam gambar, karena umumnya garis tepi dari suatu bagian memiliki intensitas yang cukup berbeda dari intensitas pixel di sekitarnya. Active contour, atau snake, dapat digunakan untuk mendeteksi pinggiran suatu bagian dari gambar. Representasi matematis dari snake adalah sebagai berikut:

di mana v(s) adalah kurva untuk mendeteksi pinggiran bagian dalam gambar. Eint adalah energi internal dari kurva yang mempertahankan kemulusan dari kurva tersebut dan dinyatakan sebagai:

Eimage adalah energi eksternal yang menarik kurva mendekati pinggiran dari obyek. Gradien dari sebuah gambar dapat digunakan sebagai energi tersebut. Econ adalah energi tambahan yang dapat ditambahkan oleh pengguna untuk menarik kurva ke suatu bagian gambar tertentu. Salah satu kelemahan dari metode edge detection tersebut adalah diperlukannya inisialisasi kurva yang cukup dekat denganpinggiran suatu obyek yang akan dideteksi. Metode lain yang tidak memerlukan inisialisasi kurva adalah dengan menggunakan threshold/batas untuk mendapatkan suatu bagian/obyek dari sebuah gambar. Metode ini dapat dijelaskan sebagai berikut: misalkan nilai intensitas suatu obyek yang akan disegmen berada pada selang [tj1, tj2], maka berdasarkan gambar yang akan disegmen, akan dibuat gambar barudengan pixel pi, di mana di mana qi adalah nilai pixel index i pada gambar asli, dimana gambar yang digunakan adalah grayscale. Setelah komputer melakukan proses rekonstruksi gambar, hasil gambar

tersebut bias ditampilkan dan disimpan untuk nantinya dianalisis ulang. Biasanya gambar ditampilkan pada cathode ray tube (CRT), meski teknologi tampilan gambar lain sekarang juga tersedia; seperti teknologi layar sentuh untuk pengaturan scan dan kontrol pada beberapa CT Scan. Namun begitu, CRT tetap merupakan alat terbaik untuk menampilkan gambar gray scale.Monitor bersatu dengan konsul kontrolyang memungkinkan radiografer (operatorkonsul) dan radiologis (physician konsul) memanipulasi, menyimpan dan merekam gambar. Manipulasi gambar menjadi popular pada CT, dan banyak software computer tersedia. Gambar-gambar dapat dimodifikasi untuk membuatnya lebih bermakna bagi yang melihat. Seperti gambar irisan axial bisa dijadikan irisan coronal, sagital dan paraxial (reformat).Gambar juga bisa diberi perlakuan smoothing (melembutkan),edge enhancement, manipulasi gray scale dan proses tiga dimensi.Gambar bisa direkam dan selanjutnya disimpan dalam beberapa format data. Biasanya dalam bentuk film sinar-X karena memiliki rentang gray scale yang lebar dibanding film biasa. Beberapa model perekaman seperti multiformat video camera juga dipakai, meski sekarang ini laser kamera dikembangkan dan lazim dipakai di radiologi. Gambar CT dapat disimpan dalam pita magnetik dan cakram magnetik. Saat ini, teknologi penyimpanan optik telahmenambah dimensi penyimpanan informasi dari CT Scan. Pada penyimpanan optik, data yang terekam dibaca oleh sinar laser. Pada kasus ini penyimpanannya bias disebut laser storage. Media penyimpananoptik seperti disket, pita kaset dan kartu (lihat bab 7).Pada CT, komunikasi bermakna transmisi elektronik data berupa tulisan dan gambar dari CT Scan ke alat lain seperti laser printer, diagnostic workstation, layar monitor di radiologi, ICU, kamar operasi dan trauma di RS; dan komputer di luar RS. Komunikasi elektronik pada CT perlu protokol standar yang memungkinkan koneksitas (networking) antar modalitas (CT, MRI, digital radiography danfluoroscopy) dan peralatan multivendor.

D. Cara Menilai Kualitas Citra Computed Tomography Terdapat beberapa metode yang dapat digunakan untuk mengukur kualitas citra CT-Scan dan ada 5 karakteristik prinsip yaitu spatial resolusi, kontras resolusi, noise, linearitas dan image uniformity. Lima karakteristik terutama pada penentuan kualitas citra yaitu : spasial resolusi,

kontras resolusi, distorsi dan artefak. Masing-masing karakteristik dipengaruhi oleh beberapa faktor yang berhubungan dengan processing, geometry, gerakan, subject contrast, film contrast tehnique, penerima gambar, ukuran focal spot, kondisi pengamatan, dan kinerja pengamat. Kualitas citra CT-Scan ditentukan oleh spasial resolusi, kontras resolusi, noise, gambar artefak dan dosis radiasi. 1. Spasial Resolusi Spasial merupakan derajat blurring atau derajat kekaburan pada citra CT Scan. Spasial resolusi citra CT Scan adalah kemampuan untuk dapat membedakan objek yang berukuran kecil dengan densitas yang berbeda pada latar belakang yang sama. Spasial resolusi dipengaruhi oleh faktor geometri dan rekonstruksi algoritma. Faktor geometri adalah faktor yang berperan pada proses akuisisi data seperti ukuran focal spot, lebar detektor, slice thickness, jarak antara fokus, isocenter dan detektor. Jika ukuran focal spot bertambah, detail obyek didistribusikan ke beberapa detektor yang akan menurunkan spasial resolusi. Ukuran detektor yang kecil akan meningkatkan spatial resolusi. Ukuran focal spot dan detektor akan mempengaruhi dalam hubungannya dengan lebar berkas sinar pada isocenter. Tebal potongan irisan (slicethickness) yang kecil juga akan meningkatkan spasial resolusi. Rekonstruksi algoritma mempengaruhi spasial resolusi berdasarkan kemampuannya untuk memperhalus dan mempertegas bagian tepi . 2. Kontras Resolusi Kontras resolusi adalah kemampuan untuk membedakan atau menampakan obyekobyek dengan perbedaan densitas yang sangat kecil dipengaruhi oleh faktor eksposi, slicethickness, FOV dan filterkernel (rekonstruksi algorithma). Kontras resolusi dapat juga dinyatakan dengan pengertian sebagai kemampuan CT-Scan untuk menampilkan obyek dalam ukuran 2-3 mm yang memiliki perbedaan densitas sangat kecil atau sedikit dari lokasi dimana obyek itu berbeda. pada kasus tersebut, terminologi low contrast detectability digunakan untuk menggambarkan kontras resolusi dalam CT-Scan. 3. Nilai Noise Noise menggambarkan bagian dari citra CT-Scan yang memuat informasi yang tidak berguna. Pada sebuah pesawat CT-Scan jika ada satu gambar dengan material yang homogen (misal : air) dan tampak CT number pada daerah tersebut, akan ditemukan bahwa CT number tidak akan bernilai sama tetapi bervariasi disekitar nilai rata-rata atau nilai mean. Variasi CT number di atas atau di bawah nilai rata-rata disebut dengan noise .Jika semua nilai piksel adalah sama, noise akan bernilai nol. Variasi yang terlalu besar pada nilai piksel akan menghasilkan noise tinggi . Menurut Seeram noise adalah fluktuasi nilai CT Number pada jaringan atau materi yang homogen. Noise dapat diuraikan dengan standar deviasi (σ) dari nilai matrik citra (piksel) menggunakan persamaan : ∑(𝑥1−𝑥) 2

=√ Dengan :

𝑛−1

(2.1)

x1 = nilai CT number masing-masing

x = nilai rata-rata dari semua nilai CT number n = jumlah dari nilai-nilai CT number yang di rata-rata 4. Artefak Secara umum artefak adalah kesalahan dalam gambar (adanya sesuatu dalam gambar) yang tidak ada hubungannya dengan obyek yang diperiksa sehingga dapat menurunkan detail citra. Dalam CT-Scan artefak didefinisikan sebagai pertentangan/ perbedaan antara rekonstruksi CT number dalam gambar dengan koefisien atenuasi yang sesungguhnya dari obyek yang diperiksa. Ada 4 macam artefak berdasarkan bentuknya yaitu streaks (goresan), shading (bayangan), rings (bulatan) dan bands (berkas pita). Streaks disebabkan oleh kesalahan sampling data, partial volume, pergerakan pasien, benda logam, noise, beam hardening, scanning spiral/helical, kesalahan dari mesin.Shading disebabkan oleh partial volume, beam hardening, incomplete projections, radiasi hambur, scanning spiral/helical.Rings dan bands disebabkan oleh kesalahan yang terjadi pada detektor, terjadi pada CT-Scan generasi III.(1) 5. Dosis Radiasi Jumlah radiasi yang digunakan untuk menghasilkan sebuah citra CT-Scan biasanya menggunakan nilai mA dan waktu scanning (s) yang bervariasi. Mengubahnya berarti juga akan mengubah dosis radiasi dan radiasi yang diserap pada setiap voxel-voxel individu. Noise dapat menurun dengan menaikkan jumlah radiasi yang digunakan (mAs) tetapi dosis radiasi yang diserap oleh jaringan juga akan meningkat.

Parameter Pencitran Computed Tomography Scanning Nilai noise pada pencitraan CT-Scan sangat bergantung pada pemilihan parameter pemeriksaan CT-Scan, berikut adalah parameter CT- Scan yang mempengaruhi nilai noise. 1) Tebal potongan irisan Tebal potongan irisan (slice thickness)adalah tebalnya irisan atau potongan dari obyek yang diperiksa. Nilainya dapat dipilih antara 0,5 mm - 10mm sesuai dengan keperluan klinis. 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 gambaran-gambaran yang mengganggu seperti garis dan bila terlalu tipis gambaran akan terlihat tidak halus. Slice thickness yang tebal mengurangi ketajaman pada bidang atau (axis craniocaudal), ketajaman pada tepi struktur organ juga berkurang pada gambar transaksial. Dan semakin meningkat tebal slice thickness kemungkinan terjadinya partial volume artefak semakin besar sehingga gambar tampak kabur. Matriks gambar terdiri dari picture element atau pixel. Sebuah pixel merupakan elemen dasar dari gambar digital dua dimensi. Setiap pixel pada gambar CT scan berhubungan dengan voxel (volume element) pasien. Voxel memiliki dimensi bidang yang sama dengan

pixel tetapi termasuk juga slice thickness. Setiap pixel pada gambar CT scan menampilkan rata-rata atenuasi sinar – X dari jaringan dalam suatu voxel. Ukuran voxel tidak hanya dipengaruhi oleh slice thickness saja tetapi dipengaruhi juga oleh ukuran matriks dan FOV. Tebal potongan irisan(slice thickness) yang meningkat maka kontras resolusi akan meningkat sedangkan spatial resolusi akan menurun dan image noise akan berkurang. Sebaliknya tebal potongan irisan (slice thickness) semakin tipis maka ukuran voxel akan tereduksi sehingga spatial resolusi dan image noise akan meningkat sedangkan kontras resolusi menurun. 2) Faktor Eksposi Faktor eksposi adalah faktor-faktor yang berpengaruh terhadap eksposi meliputi tegangan tabung (kV), arus tabung (mA) dan waktu (s). Besarnya tegangan tabung dapat dipilih secara otomatis pada tiap-tiap pemeriksaan. 3) Field Of View (FOV) FOV adalah diameter maksimal dari gambar yang akan direkonstruksi. Besarnya bervariasi dan biasanya berada pada rentang 12-50 cm. FOV kecil akan meningkatkan detail gambar (resolusi) karena FOV yang kecil mampu mereduksi ukuran pixel, sehingga dalam rekonstruksi matriks hasilnya lebih teliti. Namun bila ukuran FOV lebih kecil maka area yang mungkin dibutuhkan untuk keperluan klinis menjadi sulit untuk dideteksi. 4) Rekontruksi Matriks Rekonstruksi matriks adalah deretan baris dan kolom dari picture eleman (pixel) dalam proses perekonstruksian gambar. Rekonstruksi matriks ini merupakan salah satu struktur element dalam memori komputer yang berfungsi untuk merekonstruksi gambar. Pada umunya matriks yang digunakan berukuran 512 X 512 yaitu 512 baris dan 512 kolom. Rekontruksi matriks berpengaruh terhadap resolusi gambar. Semakin tinggi matriks yang dipakai maka semakin tinggi detail gambar yang dihasilkan. 5) Rekonstruksi Algorithma Filter kernel merupakan bagian dari rekonstruksi algoritma, algoritma dalam hal ini merupakan persamaan-persamaan matematika yang dikonvolusikan pada data-data hasil pengukuran. Gunanya dalam CT sangat penting untuk menghilangkan kebanyakan efek blurring, dan sangat melekat dengan fisik rekonstruksi image CT yang menggunakan teknik yang disebut dengan back projection. Hal ini dikerjakan dengan mengaplikasikan filter digital yang disebut kernel ke semua data redaman dengan cara yang sama.

BAB III PENUTUP Kesimpulan CT atau CAT-Scan merupakan alat kedokteran yang digunakan untuk menampilkan gambar penampang tubuh yang dideteksi menggunakan sinar X-Ray dengan bantuan komputer. Computerized Tomography Scanning atau yang lebih di kenal dengan nama CT-scan mempunyai prinsip kerja yang sama dengan rontgen, yaitu menggunakan sinar-X. Perbedaannya terletak pada gambar yang dihasilkan, dan juga cara kerjanya. Penerapan prinsip fisika pada CT Scan meliputi proses akuisisi data, pengolahan data, rekonstruksi citra, representasi citra, penyimpanan dan dokumentasi. Cara menilai kualitas citra CT-Scan ditentukan oleh spasial resolusi, kontras resolusi, noise, gambar artefak dan dosis radiasi.

DAFTAR PUSTAKA Bushong, C, Stewart. 2000, Computed Tomography, Mc Graw Hill Company, New York. Robertson, John Kellock. 1961. Radiology Physics An Introductory CourseNForRadiologists, Radiographers and Medical Students. London : St Martin’s Press http://tibehafid.blogspot.co.id/2012/01/noise-pada-ct-scan.html http://www.academia.edu/11450648/Prinsip_Fisika_pada_CT_ http://antondpradani28.blogspot.co.id/2013/05/ct-scan-computed-tomography-scanner.html