bab ii ct-scan
TRANSCRIPT
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Pengertian CT-Scan
CT Scan ( Computed Tomography Scanner ) adalah suatu prosedur
yang digunakan untuk mendapatkan gambaran dari berbagai sudut kecil dari
tulang tengkorak dan otak. CT-Scan merupakan alat penunjang diagnosa yang
mempunyai aplikasi yang universal utk pemeriksaan seluruh organ tubuh,
seperti sususan saraf pusat, otot dan tulang, tenggorokan, rongga perut.
2.2 Perkembangan CT-Scan
Perkembangan CT Scan sangat pesat. Dimulai dari generasi I yang
hanya memiliki satu detector dan menggunakan berkas Pencil Beam, sampai
yang sekarang ini sudah menggunakan Multi Slice Detector (MSCT) dan
Dual Source CT (DSCT).
2.2.1 CT-Scan Generasi Pertama
Perintis : EMI, London, 1977
X-ray : pencil beam
Gerakan : translate – rotate
Detektor : single detector
Rotasi : 180 derajat
Waktu : 4,5 – 5,5 menit / scan slice
Applikasi : head scan
Pada generasi pertama prinsip pergerakan tabung menggunakan
prinsip yang dinamakan translation-rotation. Dimana pada generasi ini
hanya memiliki satu detektor dan untuk menghasilkan satu scanning
lengkap memerlukan waktu scanning 135-300s
Gambaran pergerakan tabung dan detektor pada generasi pertama :
2.2.2 CT-Scan Generasi Kedua
Merupakan pengembangan dari generasi ke satu.
X-ray : narrow fan beam
Gerakan : translate – rotate
Detektor : multi detector ( 3-60)
linier array detector
Rotasi : 180 derajat
Waktu : 20 detik - 2 menit / scan slice
App : head scanner
CT scan generasi kedua masih menggunakan prinsip
translation-rotation tapi yang membedakannya dengan generasi
pertama pada generasi ini digunakan detektor berjenis series. Pada
generasi ini waktu yang diperlukan untuk satu kali scanning paling
cepat sebesar 5 – 150s.
Gambaran gerakan tabung dan detector pada alat CT Scan generasi
kedua :
2.2.3 CT-Scan Generasi Ketiga
Pengembangan dari generasi kedua.
X-ray : wide fan beam
Gerakan : rotate – rotate
Detektor : multi detector (10-280) curve array detector
Rotasi : 360 derajat
Waktu : 1,4-14 detik / scan slice
App : whole body scanner
Generasi ketiga ini antara pergerakan tabung dan detektornya
menggunakan prinsip rotation. Dimana bentuk dari detektornya
setengah lingkaran. Lamanya waktu yang dibutuhkan untuk satu kali
scanning pada generasi ini paling cepat sebesar 0,4 – 10s.
Gambaran gerakan tabung dan detector pada generasi ketiga :
2.2.4 CT-Scan Generasi Keempat
Pengembangan dari generasi ketiga
X-ray : wide fan beam
Gerakan : stationary-rotate system
Detektor : multi detector (424-2400)
slip ring detector
Rotasi : 360 derajat
Waktu : <10 detik / scan slice
App : whole body scanner
CT Scan generasi ini detektornya berbentuk seperti cincin yang
dinamakan ring. Sehingga hanya tabungnya saja yang berputar 360
derajat dan detektornya statis (diam). Waktu yang diperlukan untuk satu
kali scanning selama 1 – 5s
Gambaran pergerakan tabung sinar-x dan detector :
2.2.5 CT-Scan Generasi Kelima
Pada Electron Beam Technique tidak menggunakan tabung
sinar-x, tapi menggunakan electron gun yang memproduksi pancaran
electron berkekuatan 130 KV. Pancaran electron difokuskan
olehelectro-magnetic coil menuju fokal spot pada ring tungsten. Proses
penumbukkan electron pada tungsten menghasilkan energy sinar-x.
Sinar-x akan keluar melewati kolimator yang membentuknya menjadi
pancaran fan beam. Kemudian sinar-x akan mengenai obyek dan hasil
atenuasinya akan mengenai solid state detector dan selanjutnya
prosesnya sama dengan prinsip kerja CT Scan yang lain. Perbedaannya
hanya pada pembangkit sinar-x nya bukan menggunakan tabung sinar-x
tetapi menggunakan electron gun.
2.2.6 CT-Scan Generasi Keenam
Akuisisi data dilakukan dengan meja bergerak sementara tabung
sinar-x berputar, sehingga gerakan tabung sinar-x membentuk pola
spiral terhadap pasien ketika dilakukan akuisisi data.
Pola spiral ini diterapkan pada konfigurasi rancangan CT
generasi ketiga dan keempat.
Pengembangan dari generasi ketiga dan keempat
X-ray : wide fan beam
Gerakan : stationary-rotate system
eja bergerak dalam terowongan gantry selama scanning (spiral CT)
Detektor : multi detector (424-2400)
slip ring detector
Rotasi : 360 derajat
Waktu : <10 detik / scan slice
App : whole body scanner (multi slice, 3D, 4D)
Gambaran pergerakan tabung sinar-x, detector dan meja pasien :
2.2.7 CT-Scan Generasi Ketujuh
Dengan menggunakan multi array detector, maka apabila
kolimator dibuka lebih lebar maka akan dapat diperoleh data proyeksi
lebih banyak dan juga diperoleh irisan yang lebih tebal sehingga
penggunaan energy sinar-x menjadi lebih efisien.
2.2.8 CT-Scan Generasi Kedelapan
Dual Source CT (DSCT) menggunakan dua buah tabung sinar-x
dan terhubung pada dua buah detector. Masing-masing tabung sinar-x
menggunakan tegangan yang berbeda. Yang satu menggunakan
tegangan tinggi (biasanya sekitar 140 KV) dan tabung yang lainnya
menggunakan tegangan rendah (sekitar 80 KV). DSCT berguna untuk
menentukan jenis bahan atau zat.
Dari perkembangan teknologi CT Scan dapat diperoleh indicator
perkembangannya sebagai berikut :
1. Makin compact / ringkas komponennya
2. Makin cepat scanning time nya
3. Makin halus resolusinya
4. Makin banyak slice nya
5. Makin luas dimensinya
6. Makin banyak manfatnya
7. Makin kecil bahayanya.
2.3 Komponen CT-Scan
2.3.1 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
akan bergeser sesuai ketebalan slice (slice thickness)
2.3.2 Gantry
Gantry, merupakan komponen pesawat CT-Scan yang
didalamnya terdapat tabung sinar-x, filter, detector, DAS (Data
Acquisition System), dan lampu indikator untuk sentrasi. Pada Gantry
ini juga dilengkapi dengan indikator data digital yang memberi
informasi tentang ketinggian meja pemeriksaan, posisi objek dan
kemiringan Gantry.
Pada pertengahan Gantry diletakkan pasien. Tabung sinar-x
dan detector letaknya selalu berhadapan di dalam Gantry yang
kemudian akan berputar mengelilingi objek yang akan dilakukan
scanning.
1). Tabung sinar-x
Tabung sinar-x berfungsi sebagai pembangkit sinar-x.
2). Kolimator
Pada pesawat CT-Scan, umumnya terdapat dua buah
kolimator, yaitu :
a. Kolimator pada tabung sinar-x, yang fungsinya adalah untuk :
mengurangi dosis radiasi, sebagai pembatas luas lapangan
penyinaran dan mengurangi bayangan penumbra dengan
adanya focal spot kecil.
b. Kolimator pada detector, yang fungsinya adalah untuk :
pangarah radiasi menuju ke detector, pengontrol radiasi
hamburan dan menentukan ketebalan lapisan (slice
thickness).
3). Detector dan DAS (Data Acquisition System)
Jumlah detector keseluruhan adalah 512 detector, yang
menggunakan gas Xenon bertekanan tinggi.
Setelah sinar-x menembus objek, maka akan diterima oleh
detector yang selajutnya dilakukan proses pengolahan data oleh DAS.
Adapun fungsi detector dan DAS secara garis besar adalah :
menangkap sinar-x yang telah menembus objek, mengubah sinar-x
dalam bentuk cahaya tampak, kemudian mengubah cahaya tampak
menjadi signal-signal elektron dan mengubah signal tersebut ke dalam
data digital.
2.3.3 Komputer
Merupakan pengendali dari semua instrumen pada CT-Scan,
berfungsi untuk melakukan proses scanning, rekonstruksi atau
pengolahan data, menampilkan (display) gambar serta menganalisa
gambar.
Adapun elemen-elemen pada komputer adalah sebagai berikut:
1). Input device
Adalah unit yang menterjemahkan data-data dari luar ke
dalam bahasa komputer sehingga dapat menjalankan program
atau instruksi.
2). CPU (Central Processing Unit)
Merupakan pusat pengolahan dan pengontrolan dari
keseluruhan system komputer yang sedang bekerja. Terdiri atas :
ALU (Arithmetric Logic Unit) yang melaksanakan proses berupa
arithmetric operation seperti penambahan, pengurangan,
pembagian serta perkalian, kemudian terdapat Control Unit yang
berfungsi mengontrol keseluruhan sistem komputer dalam
melakukan pengolahan data, dan Memory unit yang berfungsi
sebagai tempat penyimpanan data ataupun yang sedang
dikerjakan.
3). Output device
Digunakan untuk menampilkan hasil program atau
instruksi sehingga dapat dengan mudah dilihat oleh personil yang
mengoperasikannya, misalnya CRT (Cathoda Ray Tube).
2.3.4 Layar TV monitor
Berfungsi sebagai alat untuk menampilkan gambar dari objek
yang diperiksa serta menampilkan instruksi-instruksi atau program
yang diberikan.
2.3.5 Image recording
Berfungsi untuk menyimpan program hasil kerja dari
komputer ketika melakukan scanning, rekonstruksi dan display
gambar. Di R.S. Pusat Pertamina digunakan :
1). Magnetic disc
Berfungsi untuk menyimpan sementara dari data atau
gambaran, apabila gambaran akan ditampilkan dan diproses.
Magnetic disc dapat menyimpan dan mengirim data dengan cepat.
Bentuknya berupa piringan yang dilapisi bahan ferromagnetic.
Kapasitas memorinya sangat besar.
2). Floppy disk
Biasa disebut dengan disket, merupakan modifikasi dari
magnetic disk, bentuknya kecil, tipis, dan flexibel atau lentur.
Floppy disk mudah dibawa dan disimpan. Kapasitas memorinya
relatif kecil.
2.3.6 Operator terminal
Merupakan pusat semua kegiatan scanning atau pengoperasian
sistem secara umum serta berfungsi merekonstruksi hasil gambaran
sesuai kebutuhan.
2.3.7 Multiformat camera
Digunakan untuk memperoleh gambaran permanen pada film.
Pada satu film dapat dihasilkan 9 frame atau 9 gambar.
2.4 Prinsip Dasar CT-Scan
Prinsip fisika dan teknologi pada CT Scan meliputi proses akuisisi
data, pengolahan data, tampilan gambar, penyimpanan dan dokumentasi.
Tahap pertama pada akuisisi data adalah scanning, Selama scanning tabung
sinar-X dan detektor berputar mengelilingi pasien untuk mendapatkan
gambaran, detektor menangkap radiasi yang diteruskan melalui pasien dari
beberapa lokasi (Seeram,2001).
Teknik scanning pada CT Scan ada dua cara ( Seeram,2001) :
1. Teknik Scanning “Aksial Slice by Slice”
Teknik scanning “aksial slice by slice” sering disebut teknik
konvensional atau scanning sequence mempunyai keuntungan mudah
untuk menentukan slice. Teknik scanning “aksial slice by slice” terdiri
atas 4 tahap yaitu tahap start, gerakan tabung dan detektor berputar pada
kecepatan konstan. Tahap kedua energi dikeluarkan tabung sinar X dan
data dikumpulkan setelah berputar 360°. Tahap ketiga stop, yaitu tabung
dan detektor bergerak perlahan untuk berhenti dan tahap keempat meja dan
index pasien siap pada posisi scanning berikutnya. Teknik ini mempunyai
beberapa keterbatasan yaitu
a. Waktu pemeriksaan lama.
b. Terdapat Inter Scan Delay (ISD) yaitu jeda antar slice yang satu
dengan slice yang lain sehingga menyebabkan terjadinya slice by
slice miss registration.
c. Reformat gambar dua dimensi atau tiga dimensi kurang akurat.
d. Bila kelainan terdapat pada area yang sangat kecil tidak dapat terlihat
karena faktor pernapasan yang tidak tepat.
2. Teknik volume scanning
Teknik volume scanning ini sering disebut teknik spiral atau
helical karena bentuk irisannya seperti spiral. Teknik ini mempunyai
keuntungan waktu pemeriksaan lebih cepat, volume coverage yang lebih
besar dan sangat bagus untuk aplikasi gambar tiga dimensi. Namun teknik
ini juga mempunyai keterbatasan yaitu :
a. Tidak ada slice yang pasti sehingga untuk melokalisir slice sangat sulit
dilakukan.
b. Secara prinsip, raw data diperoleh bukan dari bidang datar tetapi
diperoleh dari non planar geometri sehingga gambar yang dihasilkan
tetap lebih baik pada konvensional slice by slice.
c. Kemampuan tabung sinar X harus cukup tinggi untuk dapat digunakan
berputar secara kontinyu selama scanning volume jaringan dan
diimbangi dengan meningkatnya kapasitas sistem pendingin.
d. Gerakan pada scanning spiral sangat berpengaruh terhadap terjadinya
artefak.
Ketika Hounsfield menemukan CT scanner, dia menggunakan berkas
sinar homogen. Pada awal penelitiannya karena berkas sinar tersebut
memuaskan maka digunakan pada hukum Lamber-Beer, hubungan
exponensial menguraikan apa yang terjadi pada foton saat melewati jaringan,
dengan menggunakan persamaan (Seeram,2001) :
I = I0 e -µx
Di mana I adalah intensitas yang diteruskan, I0 adalah intensitas awal, x adalah
tebal objek, e adalah konstanta Eular’s (2.718) dan µ adalah koefisien
attenuasi linier.
Tujuan CT adalah menghitung koefisiensi atenuasi linier, yang
menandai adanya jumlah atenuasi yang terjadi. Oleh karena itu ini merupakan
pengukuran kuantitatif unit per sentimeter (cm-1) dari sini dihasilkan
persamaan linier (Curry et al, 1990).
Persamaan I = I0 e -µx dapat dipecahkan untuk mencari nilai µ :
I = I0 e -µx
I/ I0 = e -µx
Ln I/ I0 = - µ x
Ln I/ I0 = µ x
µ = ( I/x) . ( Ln I/ I0 )
Di mana Ln adalah bilangan logaritma. Pada CT, nilai I dan I0 sudah diketahui
(diukur oleh detektor) dan nilai x juga diketahui. Akhirnya nilai µ dapat
dihitung.
Masalah pada CT adalah untuk menentukan atenuasi dalam jaringan
dan menggunakan informasi ini untuk merekonstruksi gambar pada irisan
jaringan. Atenuasi adalah pengurangan intensitas berkas sinar radiasi saat
melewati objek beberapa foton diserap tapi yang lain dihamburkan. Atenuasi
tergantung pada jumlah elektron, nomor atom, kepadatan jaringan, dan energi
radiasi yang digunakan. Sebagai tambahan, karena ada dua tipe berkas sinar
(homogen dan heterogen) maka bagaimana masing-masing berkas sinar
diatenuasi adalah penting untuk dipahami pada pembelajaran CT. Rotasi
tabung sinar-X dan detektor diatur untuk mengumpulkan pengukuran-
pengukuran pancaran atau tembusan yang menggambarkan data akusisi
geometri pada sistem CT (Seeram,2001)
Pengolahan data merupakan penyusunan prinsip matematika yang ada
pada CT. Pengolahan data merupakan tiga satuan langkah suatu proses.
Pertama, data mentah (raw data) yang mengalami beberapa bentuk sebelum
pengolahan (processing), yang terdapat perbaikan dan beberapa reformating
(format ulang) pada data yang terjadi. Hal ini diperlukan untuk
mempermudah tahap selanjutnya pada pengolahan data, yaitu rekonstruksi
gambar. Tahap terakhir pada pengolahan data adalah penyimpanan gambar
dari rekonstruksi gambar digital. Gambar ini disimpan pada memory disk
sebagai penyimpanan sementara /penyimpanan jangka pendek (Seeram,2001)
Kriteria dari sebuah gambar hasil CT Scan adalah meliputi resolusi
spasial (spatial resolution), kemampuan mendeteksi kontras dan artefak.
Resolusi Spasial adalah kemampuan untuk menghasilkan objek-objek dengan
tingkat kontras yang tinggi. Dalam hal ini, tingkat kontras yang tinggi
merupakan perbedaan antara hitam dan putih. Semakin kecil ukuran
gambaran putih di depan backgroud gambaran hitam, maka akan lebih sulit
dilihat jika dibandingkan dengan melihat gambaran putih yang ukurannya
lebih besar pada backgroud yang sama. Resolusi kontras yang tinggi ini
diukur dalam satuan line pairs/cm (lp/cm), atau dapat juga diukur dalam MTF
(%). Semakin tinggi tingkat lp/cm sebuah mesin CT Scan, maka resolusi
spasialnya akan semakin bagus (Amarudin,2002).
Kemampuan mendeteksi kontras (Contras Detectability) adalah
kemampuan menghasilkan obyek dengan tingkat kontras yang rendah.
Kemampuan mendeteksi kontras (Contrast detectability) dipengaruhi oleh
ketelitian image dan noise. Tingkat kontras yang rendah mengacu kepada
kemampuan CT Scan secara akurat untuk mengukur perbedaan kerapatan
antara dua objek yang sangat kecil.
Artefak pada CT Scan adalah ketidaksesuaian antara tingkat kerapatan
obyek dengan nilai Hounsfield Unit (HU) yang sebenarnya. Terjadinya
artefak pada CT Scan dapat disebabkan pada akuisisi data, pasien, scanner
yang tidak sempurna, maupun pada proses rekonstruksi.
Noise dalam image CT ditentukan oleh jumlah kuanta sinar-X yang
sampai ke detektor dan kemudian membentuk image. Noise sangat ditentukan
oleh mAs, kV, algorithma, slice thickness, ukuran tubuh pasien, mode
operasi (kombinasi parameter-parameter), dan display image (monitor, dan
lain-lain). Noise pada image CT dapat kita lihat dari bintik-bintik pada image,
dan berhubungan dengan amplitudo sinyal yang diukur dan sensitivitas dari
alat ukur (Amarudin, 2002).
2.5 Proses Pembentukan Gambar CT-Scan
Pembentukan gambar oleh CT-Scan terdiri atas tiga tahap, yaitu :
akuisisi data; rekonstruksi gambar; dan tampilan gambar, manipulasi,
penyimpanan, perekaman dan komunikasi
(Seeram, 2001).
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).
2. Rekonstruksi Data
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 (Seeram,
2001).
3. Tampilan Gambar, Manipulasi, Penyimpanan, Perekaman dan Komunikasi.
Setelah komputer melakukan proses rekonstruksi gambar, hasil
gambar tersebut bisa ditampilkan dan disimpan untuk nantinya dianalisis
ulang. Monitor bersatu dengan konsul kontrol yang memungkinkan
radiografer (operator konsul) dan radiologis (physician konsul)
memanipulasi, menyimpan dan merekam gambar.
Manipulasi gambar menjadi populer pada CT. 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. Gambar CT dapat disimpan
dalam pita magnetik dan cakram magnetik. Pada penyimpanan optik, data
yang terekam dibaca oleh sinar laser.
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, Intensive Care Unit (ICU), kamar
operasi dan trauma di Rumah Sakit; dan komputer di luar Rumah Sakit.
Terdapat protokol standar yang digunakan dalam komunikasi CT scan yaitu
Digital Imaging and Communication in Medicine (DICOM). Bagian CT saat
ini beroperasi dalam lingkungan Picture Archiving and Communication
System (PACS) yang memungkinkan perpindahan data dan gambar CT antar
alat di radiologi. Sistem ini juga bisa dikoneksikan dengan Radiology
Information System (RIS) dan Hospital Information System (HIS) (Seeram,
2001).
2.6 Kelebihan dan Kekurangan CT-Scan
2.6.1 Kelebihan
1. Gambar yang dihasilkan memiliki resolusi yang baik dan akurat.
2. Tidak invasive (tindakan non-bedah).
3. Waktu perekaman cepat.
4. Gambar yang direkontruksi dapat dimanipulasi dengan komputer
sehingga dapat dilihat dari berbagai sudut pandang.
2.6.2 Kekurangan
1. Paparan radiasi akibat sinar-x yang digunakan yaitu sekitar 4% dari
radiasi sinar-x saat melakukan foto rontgen. Jadi ibu hamil wajib
memberitahu kondisi kehamilannya sebelum pemeriksaan dilakukan.
2. Munculnya artefak (gambaran yang seharusnya tidak ada tapi
terekam). Hal ini biasanya timbul karena pasien bergerak selama
perekaman, pasien menggunakan tambalan gigi amalgam atau sendi
palsu dari logam, atau kondisi jaringan tubuh tertentu.
3. Reaksi alergi pada zat kontras yang digunakan untuk membantu
tampilan gambar.