MAGNETIC RESONANCE IMAGING (MRI)

ELEKTRONIKA KEDOKTERAN

MAGNETIC RESONANCE IMAGING

MAGNETIC RESONANCE IMAGING (MRI)

Gambar 1 Sistem MRIPendahuluanMagnetic Resonance Imaging yang disingkat dengan MRI adalah suatu alat diagnostik mutahir untuk memeriksa dan mendeteksi tubuh dengan menggunakan medan magnet dan gelombang frekuensi radio, tanpa operasi, penggunaan sinar X ataupun bahan radioaktif.Hasil pemeriksaan MRI adalah berupa rekaman gambar potongan penampang tubuh/organ manusia dengan menggunakan medan magnet berkekuatan antara 0,064 1,5 tesla (1 tesla = 1000 Gauss) dan resonansi getaran terhadap inti atom hidrogen.

Beberapa faktor kelebihan yang dimilikinya, terutama kemampuannya membuat potongan koronal, sagital, aksial dan oblik tanpa banyak memanipulasi posisi tubuh pasien sehingga sangat sesuai untuk diagnostik jaringan lunak.

Teknik penggambaran MRI relatif kompleks karena gambaran yang dihasilkan tergantung pada banyak parameter. Bila pemilihan parameter tersebut tepat, kualitas gambar MRI dapat memberikan gambaran detail tubuh manusia dengan perbedaan yang kontras, sehingga anatomi dan patologi jaringan tubuh dapat dievaluasi secara teliti.

Untuk menghasilkan gambaran MRI dengan kualitas yang optimal sebagai alat diag-nostik, maka harus memperhitungkan hal-hal yang berkaitan dengan teknik penggambaran MRI, antara lain :

a. Persiapan pasien serta teknik pemeriksaan pasien yang baik

b. Kontras yang sesuai dengan tujuan pemeriksaanya

c. Artefak pada gambar, dan cara mengatasinya

d. Tindakan penyelamatan terhadap keadaan darurat.

Tipe MRI

MRI bila ditinjau dari tipenya terdiri dari :

a. MRI yang memiliki kerangka terbuka (open gantry) dengan ruang yang luas

b. MRI yang memiliki kerangka (gantry) biasa yang berlorong sempit.

Sedangkan bila ditinjau dari kekuatan magnetnya terdiri dari :

a. MRI Tesla tinggi ( High Field Tesla ) memiliki kekuatan di atas 1 1,5 T

b. MRI Tesla sedang (Medium Field Tesla) memiliki kekuatan 0,5 T

c. MRI Tesla rendah (Low Field Tesla) memiliki kekuatan di bawah 0,5 T.

Sebaiknya suatu rumah sakit memilih MRI yang memiliki tesla tinggi karena alat tersebut dapat digunakan untuk teknik Fast Scan yaitu suatu teknik yang memungkinkan 1 gambar irisan penampang dibuat dalam hitungan detik, sehingga kita dapat membuat banyak irisan penampang yang bervariasi dalam waktu yang sangat singkat. Dengan banyaknya variasi gambar membuat suatu lesi menjadi menjadi lebih spesifik.

Prinsip MRI

Pasien ditempatkan dalam medan magnet, dan gelombang elektromagnet pulsa diterapkan untuk membangkitkan objective nuclide di dalam tubuh. Nuclide yang dibangkitkan akan kembali ke dalam energi semula dan akan melepaskan energi yang diserap sebagai gelombang elektromagnet. Gelombang elektromagnet yang dilepas ini adalah sinyal MR. Sinyal ini dideteksi dengan kumparan (coil) untuk membentuk suatu gambar (image).

Yang perlu diperhatikan dengan memakai MR adalah nucleus (proton di dalam tubuh). Nucleus mempunyai massa dan muatan positif serta berputar pada sumbunya. Nucleus yang berputar ini dianggap sebagai suatu magnet batang kecil (small bar magnet). Karena nucleus ditempatkan di dalam medan magnet statis, maka akan berputar (precession). Ketika suatu pulsa RF yang mempunyai frekuensi sama dengan kecepatan/frekuensi dari putaran diberikan, nucleus menyerap energi dari pulsa (yang disebut gejala resonansi). Pulsa RF adalah gelombang elektromagnet dan disebut pulsa RF (Radio Frequency) karena band frekuensinya. Ketika pulsa RF dimatikan, nucleus kembali ke keadaan semula sambil melepaskan energi yang diserap (yang disebut relaxation). Dengan membuat nucleus memancarkan sinyal ketika melepaskan energi yang diserap, suatu gambar (image) dihasilkan.

Gambar 2 Komposisi dasar sistem MRI

Instrumen MRI

Secara garis besar instrumen MRI terdiri dari:

a. Sistem magnet yang berfungsi membentuk medan magnet.

Agar dapat mengoperasikan MRI dengan baik, kita perlu mengetahui tentang : tipe magnet, efek medan magnet, magnet shielding ; shimming coil dari pesawat MRI tersebut

b. Sistem pencitraan berfungsi membentuk citra yang terdiri dari tiga buah kumparan koil, yaitu:

Gradien coil X, untuk membuat citra potongan sagittal.

Gardien coil Y, untuk membuat citra potongan koronal.

Gradien coil Z untuk membuat citra potongan aksial .

Bila gradien koil X, Y dan Z bekerja secara bersamaan maka akan terbentuk potongan oblik

Gambar 3 Potongan sagittal dari kepala manusiac. Sistem frekuensi radio berfungsi membangkitkan dan memberikan radio frekuensi serta mendeteksi sinyal.

d. Sistem komputer berfungsi untuk membangkitkan sekuens pulsa, mengontrol semua komponen alat MRI dan menyimpan memori beberapa citra.

e. Sistem pencetakan citra, fungsinya untuk mencetak gambar pada film rontgent atau untuk menyimpan citra.

Magnet

Sebagai inti dari MRI adalah magnet untuk menghasilkan medan magnet statis. Berikut adalah 3 macam magnet yang sekarang dipakai dalam sistem MRI:

1. Magnet tetap (Permanent Magnet/PM)

2. Magnet resistif (Resistive Magnet/RM)

3. Magnet superkonduktif (Superconductive Magnet/SCM)

1. Magnet tetap (Permanent Magnet/PM)

Magnet tetap adalah sama dengan suatu magnet batang. Sistem MRI yang menggunakan suatu magnet tetap dapat dianggap suatu magnet batang yang besar.

Gambar 4 MRI dengan magnet tetap

Ciri-ciri sistem MRI yang menggunakan magnet tetap adalah sebagai berikut:

1. Karena tidak ada daya listrik untuk menghasilkan medan magnet, biaya pemakaian sangat rendah.

2. Sistem sangat berat.

Keuntungan sistem ini adalah biaya pemakaian (running cost) yang sangat rendah dibanding sistem yang lain (magnet kumparan dan magnet superkonduktif).

2. Magnet Resistif (Resistive Magnet/RM)

Magnet resistif dapat dianggap suatu magnet listrik. Magnet ini menghasilkan medan magnet yang kuat dengan mengalirkan suatu arus listrik yang besar melalui suatu kumparan tembaga, aluminium, atau materi yang lain yang mempunyai hambatan listrik (electric resistance) rendah.

Gambar 5 Metoda MRI dengan magnet resistif

Ciri-ciri sistem magnet resistif adalah sebagai berikut:

1. Termasuk tidak mahal

2. Gampang untuk menangani

3. Biaya pemakaian sangat tinggi karena:

a. Arus sebesar 200 A mengalirb. Harus ada aliran air untuk pendinginan sistem, karena panas yang terjadi sangat tinggi

3. Magnet Superkonduktif (Superconductive Magnet/SCM)

Dari 3 macam magnet, magnet superkonduktif mungkin paling tidak dikenal. Magnet ini adalah suatu magnet listrik yang menggunakan suatu kumparan sebagai materi dengan suatu gejala superkonduktif terjadi. Gejala superkonduktif adalah bahwa hambatan listrik (electrical resistance) dari suatu logam menjadi nol bila metal didinginkan dengan temperature yang sangat rendah (-272 C), dan temperature pada saat tersebut disebut temperature kritis (critical temperature) Tc. Hambatan listrik menjadi nol berarti bahwa suatu arus besar dapat mengalir dengan memakai tegangan (voltage) rendah beberapa volt.

Gambar 6 Gejala superkonduktif

Ciri-ciri sistem MRI dengan magnet superkonduktif adalah sebagai berikut:

1. Pemakaian daya listrik sangat rendah dibandingkan dengan sistem magnet kumparan.

2. Medan magnet yang kuat dapat dihasilkan karena arus listrik yang cukup besar dapat dialirkan.

3. Untuk mendapatkan temperatur yang sangat rendah, kumparan harus dicelupkan ke dalam helium cair (-272 C).

Magnet superkonduktif memerlukan biaya daya listrik yang rendah daripada magnet kumparan untuk mendapatkan medan magnet yang kuat, yang membuat magnet superkonduktif lebih berguna, tetapi masalahnya adalah helium cair yang dibutuhkan untuk mendinginkan kumparan.

Kekurangan dengan menggunakan helium cair adalah sebagai berikut:

1. Tidak mudah untuk menangani

2. Harga helium cair sangat mahal

3. Helium cair menguap pada kecepatan 0,6 sampai 0,7 liter/jam

4. Penggunaan kembali helium gas sesudah penguapan adalah sulit

Pelindung untuk MRIDua macam pelindung (shield) sangat penting untuk MRI:

1. MRI dipengaruhi oleh noise radio

Gelombang elektromagnet yang digunakan MRI mempunyai frekuensi yang sama dengan siaran radio. Jika sistem MRI yang dipasang tanpa pelindung (shield), maka akan terpengaruh noise radio serta mempengaruhi mutu gambar (image) yang dihasilkan. Untuk menjamin mutu gambar, seluruh sistem ruang MRI harus diberi pelindung.

Gambar 7 Radio-wave (RF) shield2. MRI dipengaruhi bahan magnet (pengaruh luar terhadap sistem MRI)

Jika ada suatu benda dari bahan magnet di sekeliling MRI, akan mengganggu uniformity dari medan magnet yang menyebabkan mutu gambar menjadi rendah. Pelindung magnet tidak diperlukan karena kasus ini tergantung pada kondisi sekeliling.

Artefak pada MRI dan Upaya Mengatasinya

Artefak adalah kesalahan yang terjadi pada gambar yang menurut jenisnya dapat terdiri dari :

a. Kesalahan geometric

b. Kesalahan algoritmac. Kesalahan pengukuran attenuasi. Sedangkan menurut penyebabnya terdiri dari :

a. Artefak yang disebabkan oleh pergerakan physiologi, karena gerakan jantung gerakan per-nafasan, gerakan darah dan cairan cerebrospinal, gerakan yang terjadi secara tidak periodik seperti gerakan menelan, berkedip dan lain-lain.

b. Artefak yang terjadi karena perubahan kimia dan pengaruh magnet.

c. Artefak yang terjadi karena letak gambaran tidak pada tempat yang seharusnya.

d. Artefak yang terjadi akibat dari data pada gambaran yang tidak lengkap.

e. Artefak sistem penampilan yang terjadi misalnya karena perubahan bentuk gambaran akibat faktor kesala-han geometri, kebocoran dari tabir radio-frekuensi. Akibat adanya artefak artefak tersebut pada gambaran akan tampak : gambaran kabur, terjadi kesalahan geometri, tidak ada gambaran, gambaran tidak bersih, terdapat garisgaris dibawah gambaran, gambaran bergaris garis miring, gambaran tidak beraturan.

Upaya untuk mengatasi artefak pada gambaran MRI, antara lain dilakukan dengan cara :

a. Waktu pemotretan dibuat secepat mungkin memeriksa keutuhan tabir pelindung radio frekuensi

b. Menanggalkan benda-benda yang bersifat ferromagnetic bila memungkinkan

c. Perlu kerja sama yang baik dengan pasien.d. Pengambilan sample/gambar sebaiknya lebih dari satu kali.e. Pengolahan citra yang dilakukan pada komputer (image processing) harus sebaik mungkin.Keselamatan

1. Pengaruh kemagnetan dan gelombang radio terhadap tubuh manusiaPengaruh langsung dari medan magnet pada tubuh manusia tidak pasti diketahui sampai sekarang. Tetapi, bagaimanapun medan magnet sebesar 2.0 T dan yang lebih rendah seperti yang dipakai sistem MRI umumnya diakui tidak mempunyai pengaruh merugikan.

Sehubungan dengan pengaruh medan magnet yang disebabkan mematikan medan magnet gradient dan pengaruh pemanasan disebabkan pulsa RF yang dapat dipikirkan sebagai pengaruh MRI, American and British Safety mempunyai aturan sebagai berikut:

Guideline

Physical itemFDA (American)

Strength of static magnetic field2 T or less

Time change of magnetic field6 T/sec or less

High frequency radio waves0.4 W/kg or less

FDA :Food and Drugs Association 8/2/88 Guideline

2. Bahaya/resiko tubuh karena medan magnet

c. Benda seperti logam di dalam tubuh pasien (jepitan, sambungan buatan, dll)

Apakah benda tersebut sejenis logam yang nonmagnetic perlu diperiksa sebelumnya. Bila logam tersebut nonomagnetic maka akan menyebabkan artifact pada gambar, tetapi tidak mungkin ada pengaruh pada pasien.

d. Benda yang tertarik magnet (jarum suntik, gunting, pisau , kursi roda, dll)

Ada kemungkinan suatu benda logam tertarik ke dalam gantry. Daya tarik ini lebih kuat jika benda tersebut lebih besar atau medan magnet lebih kuat. Oleh karena itu dibutuhkan perhatian khusus dalam hal ini.

3. Pacemaker

Pasien dengan pacemaker tidak bisa dilakukan scanning MRI, karena medan magnet akan mempengaruhi pacemaker dan hal ini sangat berbahaya bagi pasien.

Komposisi Sistem

Berikut ini merupakan komposisi sistem magnet tetap, dalam hal ini model MRP-20EX

Gambar 8 Komposisi sistem magnet tetap model MRP-20EX

Gantry unit terdiri dari suatu sistem medan magnet statis, sistem medan magnet garadient, sistem pengontrol thermostatis, kumparan pengirim (transmitter coil) dan kumparan penerima (receiver coil).

MRI Unit terdiri dari RF transmitter/receiver, RF power amplifier, power unit for gradient magnetic field, pengontrol thermostatis, dan power distribution unit.

Central control console terdiri dari control panel dan image processing unit. Image processing system dan seluruh sistem MRI dikontrol oleh 32 bit micro computer di dalam central control console.Aplikasi Klinik Pemeriksaan M R IPemeriksaan MRI bertujuan mengetahui karakteristik morpologik (lokasi, ukuran, bentuk, perluasan dan lain-lain dari keadaan patologis. Tujuan tersebut dapat diperoleh dengan menilai salah satu atau kombinasi gambar penampang tubuh aksial, sagittal, koronal atau oblik tergantung pada letak organ dan kemungkinan patologinya. Adapun jenis pemeriksaan MRI sesuai dengan organ yang akan dilihat, misalnya :

1. Pemeriksaan kepala untuk melihat kelainan pada: kelenjar pituitary, lobang telinga dalam, rongga mata, sinus.

2. Pemeriksaan otak untuk mendeteksi : stroke / infark, gambaran fungsi otak, pendarahan, infeksi; tumor, kelainan bawaan, kelainan pembuluh darah seperti aneurisma, angioma, proses degenerasi, atrofi.3. Pemeriksaan tulang belakang untuk melihat proses Degenerasi (HNP), tumor, infeksi, trauma, kelainan bawaan. 4. Pemeriksaan Musculo-skeletal untuk organ : lutut, bahu , siku, pergelangan tangan, pergelangan kaki , kaki , untuk mendeteksi robekan tulang rawan, tendon, ligamen, tumor, infeksi/abses dan lain lain. 5. Pemeriksaan Abdomen untuk melihat hati , ginjal, kantong dan saluran empedu, pakreas, limpa, organ ginekologis, prostat, buli-buli.6. Pemeriksaan Thorax untuk melihat : paru paru, jantung.Daftar Pustaka NN, Alat Radiologi IV, Akademi Teknik Elektromedik www.litbang.depkes.go.id/media/data/mri.pdf http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_resonance_imaging#Background_information

Nc

Receiver coil (receiving MR signal)

Transmitter coil (applying an RF pulse)

Gradient magnetic field coil (providing MR signal with positional information)

Permanent magnet (generating a constant static magnetic field)

Display

Rf

Signal

Image Processing system

RF shield

Central control console

MRI Unit

AC Power

Power distribution board

Controls

Image processor

RF transmitter-receiver (including power amplifier)

Power supply for gradient magnetic field

Thermostatic control

Filter box

Patient table

Control panel and projector

Gantry

Receiver coil

Transmitter coil

Gradient

magnetic field coil

Thermostatic heater

Preamplifier

Fan

Magnet

Magnet

Radio

noise

Radio-wave shield

Critical Temperature Tc

Temperature

Electrical

resistance

Cooling-water flanges

(sandwitching the coil)

Coil

(Aluminium sheet)

Cooling

Water

Large bar magnet

Magnetic field

Patient

N

S

N

S

EMBED CorelDRAW.Graphic.12

EMBED CorelDRAW.Graphic.12

MUHAMMAD YUNUS / D41102066

_1207610578.unknown