FISIKA RADIODIAGNOSTIK,

Distorsi dan Magnifikasi

Pada radiografi, kebanyakan distorsi dihasilkan dari variasi magnifikasi obyek yang berlainan tempat dan arah dari obyek tersebut terhadap berkas sinar-x.

Penyebab Distorsi pada Radiografi

Seperti yang telah diuraikan sebelumnya bahwa ukuran relative dan posisi dari obyek mengalami distorsi oleh karena :
metode proyeksi pencitraan medik yang biasa digunakan pada prosedur radiografi dan floroskopi.
variasi magnifikasi (pembesaran) obyek yang berlainan tempat dan arah dari obyek tersebut terhadap berkas sinar-x.
jarak antara garis tengah struktur sejajar film yang tidak tegak lurus dengan pusat sinar-x (Central Ray/CR).
disebabkan oleh jarak focus-film (FFD), film-objek (FOD).
Semakin dekat jarak film dengan obyek (FOD) semakin kecil bayangan penumbra yang terbentuk pada film, semakin besar jarak film dengan obyek maka semakin besar bayangan penumbra yang terbentuk pada film.
Semakin tinggi jarak fokus dengan film (FFD) semakin kecil bayangan penumbra yang terbentuk pada film, begitu juga sebaliknya.

Magnifikasi Geometri pada Radiografi

Magnifikasi (pembesaran) obyek ditentukan oleh perbandingan jarak. Jarak dari focal spot ke reseptor (FFD) yang sepanjang 150 cm biasanya digunakan untuk pemeriksaan thorax agar menghasilkan magnifikasi yang sedikit dan juga untuk menghindari terjadinnya distorsi.

Cara Untuk Mengurangi Distorsi

Ada beberapa langkah yang dapat ditempuh untuk mengurani efek daripada distorsi ini, antara lain :

Meminimalkan jarak film-obyek / FOD berarti mengurangi resiko ketidaktajaman dan mengurangi perbesaran citra/bayangan yang dibentuk pada film.
Pastikan methode proyeksi penyinaran yang diterapkan pada pasien tidak mengakibatkan (objek) dalam hal ini pasien merasa kurang nyaman sehinngga pasien cenderung bergerak dan akan mengakibatkan ada jarak/celah antara fil dengan objek sehingga efek magnifikasi (pembesaran) semakin besar
Sebelum melakukan eksposi, pastikan garis tengah struktur sejajar film tegak lurus dengan pusat sinar-x (Central Ray/CR).

Pembentukan gambaran radiografi

Salah satu dari faktor penting sinar-x adalah bahwa sinar-x dapat menembus bahan. Tetapi hanya yang benar-benar sinar-x saja yang mampu menembus objek yang dikenainya dan sebagian yang lain akan diserap. Sinar-x yang menembus itulah yang mampu membentuk gambaran atau bayangan. Besarnya penyerapan sinar-x oleh suatu bahan tergantung tiga faktor:

Panjang gelombang sinar-X.
Susunan objek yang terdapat pada alur berkas sinar-X.
Ketebalan dan kerapatan objek.

Setelah sinar-x yang keluar dari tabung mengenai dan menembus obyek yang akan difoto. Bagian yang mudah ditembusi sinar x (seperti otot, lemak, dan jaringan lunak) meneruskan banyak sinar x sehingga film menjadi hitam. Sedangkan bagian yang sulit ditembus sinar x (seperti tulang) dapat menahan seluruh atau sebagian besar sinar x akibatnya tidak ada atau sedikit sinar x yang keluar sehingga pada film berwarna putih. Bagian yang sulit ditembus sinar x mengalami ateonasi yaitu berkurangnya energi yang menembus sinar x, yang tergantung pada nomor atom, jenis obyek, dan ketebalan. Adapun bagian tubuh yang mudah ditembus sinar x disebut Radio-lucenyang menyebabkan warna hitam pada film. Sedangkan bagian yang sulit ditembus sinar x disebut Radio-opaquesehingga film berwarna putih. Telah diketahui bahwa panjang gelombang yang besar yang dihasilkan oleh kV rendah akan mengakibatkan sinar-x nya mudah diserap. Semakin pendek panjang gelombang sinar-x (yang dihasilkan oleh kV yang lebih tinggi) akan membuat sinar-x mudah untuk menembus bahan (lihat pembahasan tentang pengaruh kilovolt).

Bagaimana susunan objek ketika terjadi penyerapan sinar-x? Hal ini tergantung dari nomor atom unsur tersebut. Sebagai contoh satu lempeng aluminium yang mempunyai nomor atom lebih rendah dibanding tembaga, mempunyai jumlah daya serap lebih rendah terhadap sinar-x dibanding satu lempeng tembaga pada berat dan daerah yang sama. Timah hitam (nomor atomnya lebih besar) adalah penyerap terbaik sinar-x. Karena alasan inilah ia digunakan pada wadah tabung yang juga bertujuan untuk proteksi, contoh yang lainnya adalah dinding ruangan sinar-x dan pada sarung tangan khusus serta apron yang digunakan selama proses fluoroskopi.

Hubungan antara penyerapan sinar-x dengan ketebalan adalah sederhana yaitu unsur yang mempunyai lempengan yang tebal dapat menyerap radiasi lebih banyak dibanding lempengan yang tipis pada satu unsur yang sama. Kerapatan/kepadatan suatu unsur yang sama akan juga mempunyai kesamaan efek, contoh 2,5 cm air akan menyerap sinar-x lebih banyak dibanding 2,5 cm es karena berat timbangan es akan berkurang 2,5 cm per kubik disbanding air.

Mengingat pemeriksaan kesehatan yang menggunakan sinar-x, satu hal yang harus dipahami bahwa tubuh manusia mempunyai susunan yang kompleks yang tidak hanya mempunyai perbedaan pada tingkat kepadatan saja tetapi juga mempunyai perbedaan unsur pembentuk. Hal ini menyebabkan terjadinya perbedaan tingkat penyerapan sinar-x. Yaitu, tulang lebih banyak menyerap sinar-x dibanding otot/daging; dan otot/daging lebih banyak menyerap dibanding udara (paru-paru). Lebih jauh lagi pada struktur organ yang sakit akan terjadi perbedaan penyerapan sinar-x dibanding dengan penyerapan oleh daging dan tulang yang normal. Umur pasien juga mempengaruhi penyerapan, contoh pada umur yang lebih tua tulang-tulang sudah kekurangan kalsium dan akan mengurangi penyerapan sinar-x dibanding tulang-tulang di usia yang lebih muda.

Hubungan diantara intensitas sinar-x pada daerah yang berbeda gambarannya didefinisikan sebagai kontras subjek. Kontras subjek tergantung pada sifat subjek, kualitas radiasi yang digunakan, intensitas dan penyebaran radiasi hambur, tetapi tidak tergantung terhadap waktu, mA, jarak dan jenis film yang digunakan.

TUESDAY, 24 SEPTEMBER 2013

FISIKA RADIODIAGNOSTIK

Film dengan intensifying screen dalam kaset

Film sensitif terhadap

· Sinar X

· Foton energi rendah 2 – 3 ev (cahaya tampak)

Sensitivitas film terhadap sinar X > cahaya tampak

Film dengan screen, intensification factor

Faktor intensifikasi didefinisikan sebagai

PAPARAN YANG DIBUTUHKAN TANPA SCREEN

-----------------------------------------------------

Paparan yang dibutuhkan dengan screen

untuk penghitaman film yang sama.

Kaset

Fungsi screen :

· Absorp sinar x datang

· Memancarkan cahaya yang akan diterima film

Efesiensi konversi fosfor/intensifying screen didefinisikan sebagai fraksi energi yang diserap yang diubah menjadi cahaya tampak. Fosfor CaWO₄ (digunakan mulai permulaan 1900) mempunyai efesiensi konversi sekitar 5%, sedangkan fosfor Gd₂O₂S:Tb (fosfor tanah jarang digunakan permulaan 1970) mencapai sekitar 15%. Cahaya yang dipancarkan oleh Gd₂O₂S:Tb mempunyai panjang gelombang 545 nm yang sesuai dengan 2.7 eV. Dengan efesiensi konversi 15%, jumlah cahaya hijau yang diproduksi pada saat menyerap satu foton (andaikan) 50 keV dapat dikalkulasi sebagai berikut:

50 000 eV x 0.15 = 7 500 eV.

7 500 eV/2.7 eV = 2 800 foton

Meskipun jumlah foton yang dipancarkan 2 800, namun yang mencapai emulsi film sekitar 200 sampai 1000 foton.

Tidak semua sinarx yang datang akan diserap oleh intensifying screen. Quantum detection effeciency (QDE) didefinisikan sebagai fraksi sinar x datang yang berinteraksi dengan screen. Peningkatan ketebalan screen akan menaikkan QDE, namun akan menambah ketidaktajaman citra.

Tebal fosfor umumnya dinyatakan dalam g/cm² yang merupakan perkalian tebal sebenarnya (cm) dikalikan dengan densitas massa (g/cm³). Pada umumnya radiografi menggunakan 2 screen dengan ketebalan masing-masing sekitar 60 g/cm², sehingga tebal total sekitar 120 g/cm². Untuk resolusi tinggi dan sinar X kualitas rendah seperti mammografi, digunakan hanya screen tunggal dengan ketebalan sekitar 35 g/cm².

Screen yang lebih tebal mengakibatkan foton akan menyebar ke arah lateral lebih panjang sebelum mencapai ke permukaan screen. Difusi cahaya lateral ini yang akan meningkat dengan kenaikan ketebalan screen, dan akan mengakibatkan kekaburan citra.

Ketebalan screen akan menambah sensitivitas, namun akan mengurangi resolusi spasial, sehingga perlu kompromi antar keduanya. Resolusi spasial sering dinyatakan secara teknis sebagai modulation tranfer function (MTF), yang karakternya dapat dilihat dalam gambar berikut.

Film-screen unsharpness

Penggunaan screen mengurangi resolusi spasial. Efesiensi konversi screen-film total akan tergantung pada:

· Efesiensi konversi intrinsik fosfor

· Efesiensi penyebaran cahaya dalam screen menuju permukaan

· Efesiensi film menyerap cahaya yang diproduksi screen

Karena penyebaran lateral cahaya dalam fosfor berakibat menurunkan resolusi spasial, maka untuk mengurangi sebaran lateral tersebut ditambahkan light-absorbing dye. Kehadiran pewarna (dye) akan mengurangi efesiensi konversi. Cara lain dengan menggunakan a reflective layer, yang diletakkan antara screen dan support/bantalan, namun reflective layer ini akan mengurangi resolusi spasial.

Paparan pada kaset (film-screen) tergantung pada

· Intensitas, kV dan mA

· Waktu

Film tanpa screen, mAs sama mengakibatkan kehitaman sama, meskipun waktu (s) berbeda. Film-screen, mAs sama waktu (s) lebih panjang mengakibatkan penghitaman film lebih rendah dibanding dengan menggunakan s pendek (akibat fading/peluruhan terjadi pada laju foton datang pada film lebih lama, mengakibatkan kisi Ag Br berubah menjadi normal kembali).

Laju screen-film menunjukkan sensitivitas, yang pada umumnya didefinisikan sebagai kebalikan jumlah radiasi yang dibutuhkan untuk menghasilkan densitas 1 pada film (di atas fog/kabut). Dengan demikian film cepat membutuhkan radiasi lebih sedikit dibanding dengan film lambat.

Laju film tergantung pada

· Ukuran grain (kumpulan kristal) emulsi

· Energi sinar X

Perhatikan, kurva A dan B adalah karakteristik 2 film dengan kecepatan yang berbeda. Eksposi yang menghasilkan densitas = 1.0 + base + fog adalah 0.6 mR untuk kurva A dan 2.0 mR untuk kurva B. Kecepatan absolut film A dan B adalah 1 667 R^-1 (1/0006R) dan 500 R^-1(1/0.002 R). Kecepatan abolut sering digunakan dalam diskusi ilmiah. Dalam praktek kecepatan ditentukan secara relatif. Penggunaan intensifyer CaWO₄ yang sering dipakai, dan dikenal dengan par speed diberi nilai 100. Film lain diberi kecepatan relatif terhadap nilai par speed. Saat ini dengan menggunakan intensifyer unsur tanah jarang, hampir semua institusi menggunakan film dengan kecepatan 400. Kombinasi intensifyer-film dengan kecepatan rendah (100) sering dipakai untuk radiografi tulang ekstremitas.

Jangkauan laju film-screen untuk radiografi meningkat berdasarkan skala logaritma. Resolusitinggi mempunyai laju 100 – 150.

Speed class	100	200	400	800
Logarithm	2.0	2.3	2.6	2.9

Faktor gamma berguna untuk menerangkan sifat kontras film. Gambar di bawah menunjukkan dua kurva karakteristik screen-film yang berbeda kontras. Screen-film dengan kurva A mempunyai kontras lebih tinggi dibanding screen-film dengan kurva B, ditunjukkan oleh faktor gamma yang relatif lebih besar. Dalam radiografi kontras diperlukan namun harus dibuat kompromi dengan nilai latitude. Kontras tinggi akan menyempitkan latitude, yang berisi jangkauan eksposi. Latitude juga dikenal sebagai jangkauan dinamik. Sistem A yang mempunyai kontras lebih tinggi, namun latitudenya lebih sempit akan mengakibatkan penentuan eksposi lebih sulit sehingga kemungkinan retake menjadi tinggi. Sebagai contoh, dalam pembuatan citra thorax.akan sulit memperoleh kontras yang cukup antara mediastinum dan paru dalam sistem dengan latitude sempit.

Resolusi spasial film tanpa screen mendekati sempurna. Penggunaan screen mengurangi resolusi spasial, namun mengurangi dosis pasien. Fosfor Gd₂O₂S dengan ketebalan 120 g/cm²dan sebagai contoh dijatuhi sinar X 80 kV akan mendeteksi 29.5% energi datang, sedangkan film hanya 0.65%. Pada umumnya dalam prosedur radiografi (80–100 kVp) kehadiran intensifying screen akan meningkatkan faktor efesiensi sekitar 50. Ini berarti menurunkan dosis pasien dengan faktor 50. Disamping itu output pesawat juga dapat diturunkan, yang akan mengurangi daya generator sinar X dan kapasitas panas tabung yang tentunya menurunkan keseluruhan biaya.

Seputar Radiologi

Sabtu, 18 Januari 2014