POSITRON EMISSION TOMOGRAPHY (PET)-SCAN

Gambar 1. Sistem PET

A. PENDAHULUAN

Positron Emission Tomography (PET) Scan merupakan salah satu modalitas

kedokteran nuklir, yang untuk pertama kali dikenalkan oleh Brownell dan Sweet pada

tahun 1953. Prototipenya telah dibuat pada sekitar tahun 1952, sedangkan alatnya

pertama kali dikembangkan di Massachusetts General Hospital, Boston pada tahun 1970.

Positron yang merupakan inti kinerja PET pertama kali diperkenalkan oleh PAM Dirac

pada akhir tahun 1920-an. PET adalah metode visualisasi metabolisme tubuh

menggunakan radioisotop pemancar positron. Oleh karena itu, citra (image) yang

diperoleh adalah citra yang menggambarkan fungsi organ tubuh. Fungsi utama PET

adalah mengetahui kejadian di tingkat sel yang tidak didapatkan dengan alat pencitraan

konvensional lainnya. Kelainan fungsi atau metabolisme di dalam tubuh dapat diketahui

dengan metode pencitraan (imaging) ini. Hal ini berbeda dengan metode visualisasi

tubuh yang lain seperti foto rontgen, computed tomography (CT), magnetic resonance

imaging (MRI) dan single photon emission computerized tomography (SPECT).

CT Scan dan MRI hanya mampu mendeteksi kanker terbatas pada aspek anatomi

tubuh. Misalnya, CT Scan dan MRI hanya mampu mendekteksi kanker di payudara,

kepala, hati, dan sejumlah titik tubuh lainnya. Sedangkan mekanisme kerja organ tubuh

yang disebut metabolisme tubuh tidak dapat dipantau oleh CT Scan atau MRI.

Sedangkan pada PET-Scan, aspek anatomi dan metabolik sekaligus masuk radar deteksi

alat canggih ini. Dimana pun atau kemana pun kanker merambat PET-Scan dapat

mendeteksinya. Bahkan kemampuan deteksi alat ini mencakup semua aspek penting

tentang kanker seperti jenis, tingkat keganasan (stadium), lokasi, serta cara rambat

penyakit mematikan ini.

PET dapat pula digunakan pula untuk menganalisa hasil penanganan kanker yang

telah dilakukan. Setelah penanganan kanker melalui operasi perlu dilakukan pemeriksaan

apakah masih ada sisa sisa kanker yang tersisa. Untuk keperluan ini, PET merupakan

metode yang paling tepat, karena pada kondisi ini keberadaan kanker sulit dilihat secara

fisik. Yang diperlukan adalah melihat keberadaan metabolisme sel kanker. Selain itu,

PET dapat pula digunakan untuk melihat kemajuan pengobatan kanker baik dengan

chemotherapy maupun radiotherapy. Kemajuan hasil pengobatan kanker dapat diketahui

dari perubahan metabolisme di samping perubahan secara fisik. Untuk keperluan ini,

kombinasi PET dan CT memberikan informasi yang sangat berharga untuk menentukan

tingkat efektivitas pengobatan yang telah dilakukan.

B. Prinsip Kerja PET-Scan.

Sel-sel kanker memiliki tingkat metabolisme yang lebih tinggi dari sel-sel lain.

Salah satu karakteristik adalah bahwa sel-sel kanker memerlukan tingkat yang lebih

tinggi glukosa untuk energi. Ini adalah langkah-langkah proses biologis PET. Positron

emisi tomografi (PET) membangun sistem pencitraan medis gambar 3D dengan

mendeteksi gamma sinar radioaktif yang dikeluarkan saat glukosa (bahan radioaktif)

tertentu disuntikkan ke pasien. Setelah dicerna, gula tersebut diolah diserap oleh jaringan

dengan tingkat aktivitas yang lebih tinggi / metabolisme (misalnya, tumor aktif) daripada

bagian tubuh.

PET-scan dimulai dengan memberikan suntikan FDG (suatu radionuklida

glukosa-based) dari jarum suntik ke pasien. Sebagai FDG perjalanan melalui tubuh

pasien itu memancarkan radiasi gamma yang terdeteksi oleh kamera gamma, dari mana

aktivitas kimia dalam sel dan organ dapat dilihat. Setiap aktivitas kimia abnormal

mungkin merupakan tanda bahwa tumor yang hadir.

Sinar Gamma yang dihasilkan ketika sebuah positron dipancarkan dari bahan

radioaktif bertabrakan dengan elektron dalam jaringan. Tubrukan yang dihasilkan

menghasilkan sepasang foton sinar gamma yang berasal dari situs tabrakan di arah yang

berlawanan dan terdeteksi oleh detektor sinar gamma diatur di sekitar pasien.

Detektor PET terdiri dari sebuah array dari ribuan kilau kristal dan ratusan tabung

photomultiplier (PMTS) diatur dalam pola melingkar di sekitar pasien. Kilau kristal

mengkonversi radiasi gamma ke dalam cahaya yang dideteksi dan diperkuat oleh PMTS.

Gambar 2. Proses kerja PET-Scan

Blok Diagram Sistem PET-Scan

Sinyal dari setiap output PMT dikonversi menjadi tegangan dan amplitudo oleh

low noise amplitudo (LNA). Sinyal yang dihasilkan oleh PMT berupa sinyal pulsa yang

lambat. Kekuatan sinyal dari setiap PMT ditentukan dengan mengintegrasikan sinyalnya

menjadi pulsa. Setelah LNA, sistem ini menggunakan variabel-gain amplifier (VGA)

untuk mengkompensasi variabilitas sensitivitas dari PMTS.

Output dari VGA dilewatkan melalui lowpass filter, offset kompensasi, dan

kemudian dikonversi menjadi sinyal digital dengan bit 10 sampai 12-bit analog-ke-digital

(converter ADC sampling) dengan 50Msps untuk menilai 100Msps.

Sinyal-sinyal dari beberapa PMTS harus dijumlahkan, oleh karena itu gabungan

sinyal masukan berupa ultra-high-speed. Sebuah DAC menghasilkan tegangan referensi

komparator untuk mengkompensasi offset DC. Akurasi yang sangat tinggi diperlukan

untuk menghasilkan sinyal output komparator dengan waktu yang berkecepatan tinggi.

Sinyal output dari DAC kemudian masuk ke bagian processing unit untuk dikirim ke

image processing.

Dari hasil pendeteksian, dilakukan image reconstruction untuk mendapatkan

gambaran sebaran glukosa di dalam tubuh. Perangkat kamera PET biasanya telah

dilengkapi dengan program untuk keperluan ini, sehingga hasil image reconstruction

dapat diperoleh dengan mudah.

Kamera PET

Kamera PET memiliki kejernihan citra yang lebih baik dibandingkan kamera

gamma yang secara umum digunakan pada kedokteran nuklir. Hal ini dikarenakan

pendeteksiannya didasarkan pada coincidence detection.

Ketika positron dilepaskan dari fluor-18, partikel ini akan segera bergabung

dengan elektron dan terjadilah anihilasi. Dari anihilasi ini dihasilkan radiasi gelombang

elektromagnetik dengan energi sebesar 511 V dengan arah berlawanan (180o). Adanya

dua buah proton yang dilepaskan secara bersamaan ini memungkinkannya dilakukan

coincidence detection. Pada coincidence detection ini, sinyal yang ditangkap oleh

detektor akan diolah jika dua buah sinyal diperoleh secara bersamaan.  Jika hanya satu

buah sinyal  yang ditangkap, maka sinyal tersebut dianggap sebagai pengotor. Oleh

karenanya, hampir seluruh sinyal pengotor dapat dieliminasi dengan cara ini.

Hasil foto PET-Scan.

DAFTAR PUSTAKA

http://www.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/4680

http://beritaiptek.istecs.org/menyongsong-era-baru-kedokteran-nuklir-di-indonesia/

http://mki.idionline.org/index.php?

uPage=mki.mki_dl&smod=mki&sp=public&key=MTEyLTM

http://psychology.wikia.com/wiki/Positron_emission_tomography

http://www.tungsten-alloy.com/radiotherapy-radiation.htm

http://en.wikipedia.org/wiki/Positron_emission_tomography