pengukuran osteoporosis menggunakan radiografi digital

PENGUKURAN OSTEOPOROSIS MENGGUNAKAN RADIOGRAFI

DIGITAL

Oleh:

Rosenti Pasaribu

06/198087/PA/11267

I. PENDAHULUAN

I.1. LATAR BELAKANG

I.2. PERUMUSAN MASALAH

I.3. BATASAN MASALAH

I.4. TUJUAN PENELITIAN

I.5. MANFAAT PENELITIAN

I.1. LATAR BELAKANG

Tulang alat vital bagi tubuh memberi

bentuk tubuh, dll Tulang mengalami remodeling : aktivitas osteoblast dan

osteoclast.Massa tulang berkurang :

Penurunan hormon esterogen Asupan kalsium kurang Gaya hidup: alkohol, merokok , dll

Osteoporosis (OP): massa tulang berkurang, mikroarsitektur tulang rusak, tulang menjadi rapuh dan mudah patah.

Hasil penelitian Litbang depkes RI 2005 : 1 dari 3 wanita dan 1 dari 5 pria cenderung menderita OP

Densitas tulang (g/cm2) diukur dengan densitometerRekomendasi WHO: DEXA teknik rontgen menggunakan dual energi untuk membedakan jaringan lunak dengan tulang.

Kendala: pesawat mahal sehingga rumah sakit tidak mampu membeli.

Asumsi: perlu dikembangkan pesawat yang lebih murah.

Pesawat radiografi sinar-x telah banyak dimanfaatkan di Indonesia dengan berbagai fungsi seperti rontgen tulang dan uji tak rusak pada industri.

I.2. PERUMUSAN MASALAH

Bagaimana mengkalibrasi pesawat radiografi sinar-x?

Bagaimana cara mengukur osteoporosis dengan radiografi digital?

Apakah pengukuran kepadatan tulang dengan pesawat radiografi digital dan DEXA memiliki kesesuaian ?

I.3. BATASAN MASALAH

Pengambilan data BMD dilakukan dengan Pesawat DEXA GE LUNAR dan pengambilan citra menggunakan pesawat radiografi digital merek shimadzu yang terdapat di rumah sakit DR. Kariadi semarang.

Obyek kalibrasi adalah spine phantom DEXA.

I.4. TUJUAN PENELITIAN

Tujuan penelitian adalah mengembangkan sistem densitometer berbasis radiografi digital untuk diagnosa osteoporosis

I.5. MANFAAT PENELITIAN

Dapat mengkalibrasi pesawat radiografi digital untuk mendiagnosa osteoporosis

Dapat mengetahui cara mengukur osteoporosis menggunakan radiografi digital.

Dapat mengetahui kesesuaian pengukuran osteoporosis menggunakan radiografi digital dan DEXA.

Dapat memanfaatkan pesawat radiografi digital yang memiliki harga lebih murah.

II. TINJAUAN PUSTAKA

Teknik radiografi sinar-x dapat digunakan untuk menginspeksi keadaan internal suatu obyek tanpa harus merusak obyek tersebut.Aston (1991) dalam bukunya telah menuliskan koefisien

serapan massa jaringan tulang dan jaringan otot manusia pada berbagai tenaga sinar-x

Waskito Nugroho (1996) telah melakukan penelitian pengkoreksian pembentukan citra pada pesawat Roentgen akibat ketakhomogenan sinar-x, dengan menerapkan suatu penyelesaian yaitu menormalisasi citra

penelitian untuk mengetahui kondisi internal produk gerabah (Prabancana, 2006),

inspeksi kandungan logam dalam cat (Fidiani, 2008), penelitian untuk mengetahui kondisi internal produk cor

aluminium (Wahyudi, 2009)Sri Lestari (2008) telah melakukan penelitian tentang

mengekstraksi informasi fisis dari hasil multi-citra radiografi digital

Susilo, dkk (2009) melakukan kajian spine phantom dengan teknik radiografi DEXA.

III.DASAR TEORI

III.1. SINAR-X memiliki panjang gelombang 0,02 – 10 Å

Gambar 3.1.Skema tabung sinar-x

• sinar-x Bremsstrahlung dengan spektrum kontinu

• sinar-x karakteristik mempunyai spektrum diskrit.

III.2. INTERAKSI SINAR-X DENGAN MATERI

Hukum Lambert:

Efek serapan mengakibatkan keberagaman intensitas berkas sinar-x setelah menembus obyek.

intensitas sinar-x dideteksi oleh detektor dan diubah menjadi citra radiografi. Perbedaan intensitas sinar-x akan ditunjukkan oleh kontras citra yang diperoleh.

III.3. RADIOGRAFI DIGITAL

Sinar-X pesawat radiografi sinar-x konvensional dengan memanfaatkan film sebagai media perekam

Radiografi digital menggunakan alat Image Intensifier sebagai pengganti film

Ketakhomogenan Intensitas Sinar-X

Terdapat beberapa penyebab mengapa intensitas sinar-x tidak homogen pada daerah penyinaran, yaitu: Pesawat rontgen memancarkan sinar-x dengan berkas kerucut efek Heel lintasan radiasi

a

Bidang penyinaran

b

c

Tabung sinar-x

Kerucut berkas sinar-x

Sudut kerucut

Gambar 3.7. Skema berkas penyinaran sinar-x (Nugroho,1996)

Normalisasi citra digital dilakukan dengan:

1. Menangkap citra tanpa obyek dengan orde matrik citra M X N, yang merupakan pemetaan intensitas sinar-x datang, I0, yakni:

2. Menentukan matriks kebalikan dari matriks diatas, yaitu:

3. Menangkap citra dengan obyek, dengan orde matrik citra harus sama dengan citra hasil nomor 1, yakni M X N, yang memberikan:

4. Mengalikan matrik citra hasil nomor 3 dengan matrik nomor 2 per elemen matrik citra, sesuai dengan baris kolom elemen matrik citra tersebut, yang memberikan:

5. Akan diperoleh hasil matriks berorde M X N:

III.4. CITRA DIGITAL

Citra didefenisikan sebagai suatu fungsi kontinyu dari intensitas cahaya dalam bidang dua dimensi.

citra digital adalah citra yang diskrit, baik koordinatnya maupun nilainya.

nilai piksel berada pada interval dengan 0 mewakili warna hitam dan L mewakili warna putih. Pada alat digitisasi yang digunakan derajat keabuan berada pada (0,255)

III.5. OSTEOPOROSIS

Gambar 3.7: A. Tulang normal ; B. Tulang osteoporosis

Berasal dari kata: osteo = tulang dan porous = berpori-pori.Tubuh memiliki kecenderungan untuk mengontrol keseimbangan mineral dalam darah. Untuk tetap memelihara tingkat kalsium darah, maka kalsium akan diserap dari tulang. Jenis OP: • OP Primer• OP sekunder

A B

III.6. DUAL ENERGY X-RAY ABSORPTIOMETRY (DEXA)

Perangkat pesawat DEXA

•Tabung sinar-X

• Detektor

•PC

• Teknisi

Gambar 3.10: A. Skema DEXA

Pengukuran densitas tulang dalam 3 komponen menggunakan alat yang terdiri dari dual energi dengan menerapkan prinsip: • Sinar-x yang mengenai tubuh bukan

tulang akan menerapkan analisis luasan massa lemak dan luasan jaringan bukan lemak

• Sinar-x yang mengenai tubuh mengandung tulang akan menerapkan analisis luasan massa jaringan lunak dan luasan massa mineral tulang Gambar 3.10: B.

berkas pensil pada DEXA

BAB IVMETODE PENELITIAN

IV.1. Tempat Penelitian

Penelitian dilaksanakan di dua tempat yang terpisah, yaitu: pengambilan data dilaksanakan di Rumah sakit Dr. Kariadi Semarang dan analisis data dilakukan di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.

IV.2. Alat dan Bahan Penelitian

• Pesawat radiografi sinar-x digital shimadzu

• Pesawat DEXA GE LUNAR• Phantom DEXA dengan ukuran

17,5 cm x 2,2 cm, terdiri dari 7 step dan tiap step memiliki panjang dan lebar yang sama.

• Air secukupnya• Wadah tipis

Gambar 4.1. Spine Phantom

IV.3. Tatalaksana Penelitian

MULAI

Persiapan alat DEXA Mengukur

BMD

Analisis BMD

Persiapan RD

Pencitraan phantom

Analisis gray level

Analisis kalibrasi

SELESAI

Gambar 4.2. Bagan proses pelaksanaan penelitian

BAB VHASIL DAN PEMBAHASAN

 V.1. Pengukuran Spine Phantom Menggunakan DEXA

0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.40

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

f(x) = 1.29241773002014 x + 0.0431915043653466R² = 0.998753217283266

tebal (cm)

BM

D

Gambar 5.1. Grafik BMD versus tebal phantom

V.2.Pencitraan Spine Phantom Menggunakan Radiografi Digital

V.2.A. Pengaturan A (93kV; 40mAs; 0,24s)

Gambar 5.3. Citra spine phantom hasil seleksi pada pengaturan A

Gambar 5.6. Histogram Citra Gambar 5.3.

a cb

cba

V.3. Perhitungan Nilai Gray Level Citra

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

f(x) = 1.1469771971111 x − 0.0984523249208817R² = 0.951023618917664

Tebal (cm)

ln ( I0/It )

0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.80

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

f(x) = 0.929837313949463 x + 0.0392165109034272R² = 0.998062859451084

Tebal (cm)

ln ( I0/It )

Gambar 5.10. Grafik ln(I0/It ) versus tebal

phantom dari citra Gambar 5.3.c. menggunakan 4 titik step yang memiliki kelinieran lebih bagus

Gambar 5.9. Grafik ln(I0/It ) versus tebal phantom dari

citra Gambar 5.3.c. yang memiliki histogram pada Gambar 5.6.c.

ln(I0/It) = 0,929x + 0,039

 V.4. Kalibrasi Radiografi Digital Berdasarkan Pesawat DEXA

0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.750

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

f(x) = 1.3513647424551 x + 0.0146951735546R² = 0.995969043653267

ln ( I0/It )

BMD

BMD = 1,351 ln(I0/It ) + 0,014

V.4.A.Pengaturan A (93kV; 40mAs; 0,24s)

0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

f(x) = 1.3065384859777 x + 0.0359791208011R² = 0.995241777384962

ln (I0/It )

BMD

V.4.B.Pengaturan B (93kV; 50mAs; 0,3s)

BMD = 1,306 ln(I0/It ) + 0,036

0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

f(x) = 1.295658922142 x + 0.046015771026R² = 0.99465689318912

ln (I0/It )

BMD

V.4.C.Pengaturan C (93kV; 80mAs; 0,55s)

BMD = 1,295 ln(I0/It ) +0,046

VI.1. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil penelitian dan analisa diperoleh kesimpulan: Hubungan antara fraksi pelemahan intensitas dengan BMD

adalah bersifat linier. Persamaan kalibrasi pesawat radiografi digital untuk dapat

berfungsi sebagai alat pengukur BMD bukan merupakan tetapan, tetapi akan berubah pada setiap perubahan settingan pesawat.

Radiografi digital yang digunakan dalam penelitian ini hanya baik digunakan untuk mengukur BMD obyek memiliki diameter luasan yang kecil. Oleh karena itu, pesawat radiografi sinar-x tersebut kurang memadai jika digunakan untuk mengukur nilai BMD tulang manusia dalam diagnosa osteoporosis.

VI.2. SARAN

Diharapkan penelitian lebih lanjut untuk mengembangkan sistem bone densitometer yang memiliki ketelitian yang baik dengan harga pesawat yang dapat dijangkau oleh rumah-rumah sakit di Indonesia

TERIMA KASIH