Seputar Radiologi

Minggu, 19 Januari 2014

SINAR-X DAN EFEK RADIASI SINAR-X UNTUK TUBUH MANUSIA

Filed under: Uncategorized — Tinggalkan komentar

15 Februari 2010

SINAR-X DAN EFEK RADIASI SINAR-X

UNTUK TUBUH MANUSIA

Disusun oleh

An Nisa Rosiyana (G84080038)

Dian Rahmawati (G84080082)

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2009

PENDAHULUAN

Awal perkenalan umat manusia dengan radiasi pengion dimulai ketika Wilhelm C. Roentgen (1845 – 1923), fisikawan berkebangsaan Jerman, pada tahun 1895 menemukan sejenis sinar aneh yang selanjutnya diberi nama sinar-X. Selang satu tahun dari penemuan sinar-X tersebut, fisikawan Prancis Antonie Henry Becquerel menemukan unsur Uranium (U) yang dapat memencarkan radiasi secara spontan. Untuk selanjutnya bahan yang memiliki sifat seperti itu disebut bahan radioaktif. Dua tahun kemudian, pasangan suami istri ahli kimia berkebangsaan Perancis Marie Curie dan Piere Curie menemukan unsur Polonium (Po) dan Radium (Ra) yang memperlihatkan gejala yang sama seperti Uranium.

Tahun 1895 itu Roentgen sendirian melakukan penelitian sinar X dan meneliti sifat-sifatnya. Pda tahun itu juga Roentgen mempublikasikan laporan penelitiannya. Berikut ini adalah sifat-sifat sinar-X:

Sinar-X dipancarkan dari tempat yang paling kuat tersinari oleh sinar katoda.
Intensitas cahaya yang dihasilkan pelat fotoluminesensi, berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara titik terjadinya sinar-X dengan pelat fotoluminesensi. Meskipun pelat dijauhkan sekitar 2 m, cahaya masih dapat terdeteksi.
Sinar-X dapat menembus buku 1000 halaman tetapi hampir seluruhnya terserap oleh timbal setebal 1,5 mm.
Pelat fotografi sensitif terhadap sinar-X.
Ketika tangan terpapari sinar-X di atas pelat fotografi, maka akan tergambar foto tulang tersebut pada pelat fotografi.

Lintasan sinar-X tidak dibelokkan oleh medan magnet (daya tembus dan lintasan yang tidak terbelokkan oleh medan magnet merupakan sifat yang membuat sinar-X berbeda dengan sinar katoda).

Sinar X (X-rays) atau sinar Rontgen adalah bentuk dari radiasi elektromagnetik dengan range panjang gelombang berkisar dari 10 sampai 0,01 nanometer, dengan frekuensi berada pada 30 PHz sampai 30 EHz. Sinar X dihasilakan apabila electron bergerak pada kelajuan yang tinggi dan secara tiba-tiba berlaku perubahan dari segi kelajuan. Semua ini berlaku di dalam sebuah tiub x-ray. Di dalam sebuah tiub x-ray terdapat katod (-) yang merupakan sebuah filamen yang dipanaskan oleh tenaga elektrik. Pemanasan yang berlaku menyebabkan elektron dihasilkan dari filemen. Ini semua berlaku untuk persediaan elektron bagi di pecutkan untuk mendapatkan sinaran-X. Sinar-x yang dihasilkan dengan tenaga 20-40 keV mempunyai panjang gelombang 10-7 cm dan sinar ini dikatakan sinar-x lembut (soft- rays). Sinar-x yang dihasilkan dengan 40-125 keV mempunyai gelombang 10-8 cm. Sinar ini kerap digunakan untuk pemeriksaan x-ray diagnostik, manakala panjang gelombang yang lebih pendek lagi yang dihasilkan dengan tenaga 200-1000 keV digunakan dalam rawatan radioterapi yang lebih dalam (deep radiotheraphy). Sinar ini biasanya berukuran < 10-8 cm (hard-rays).

http://tokobiofir.com/wp-content/uploads/2008/12/spektrum1.gif

Pancaran sinar-x dapat diperolehi daripada sejenis alat elektronik yang dinamakan tiub x-ray. Daripada kajian ahli sains didapati sinar-x mempunyai sifat-sifat tertentu yang dapat dibagi kepada sifat biasa dan sifat khas.

Sifat biasa sinar X bergerak laju dan lurus. Tidak boleh Fokus oleh kanta atau cermin dipesong oleh medan magnet sekitar arah tertuju yang dilaluinya. Sifat khas menembusi jirim padat. Kesan pendarcahaya memberikan kesan cahaya kepada sebatian kimia seperti zink sulfida, kalsium tungstat dan barium platinosiamida. Kesan pengion alur sinar X yang melintas melalui gas memindahkan tenaganya kepada molekul-molekul yang akan seterusnya akan berpecah kepada titik yang berkas negatif. Kesan biologi sinar X bertindak dengan tisu hidup yang berada dalam tubuh.

Istilah mutasi pertama kali digunakan oleh Hugo de vries, untuk mengemukakan adanya perubahan fenotipe yang mendadak pada bunga Oenothera lamarckiana dan bersifat menurun. Ternyata perubahan tersebut terjadi karena adanya penyimpangan dari kromosomnya.
Seth Wright juga melaporkan peristiwa mutasi pada domba jenis Ancon yang berkaki pendek dan bersifat menurun. Lihat gambar di bawah ini merupakan domba hasil kloning.

Penelitian ilmiah tentang mutasi dilakukan pula oleh Morgan ( 1910) dengan menggunakan Drosophila melanogaster (lalat buah). Akhirnya murid Morgan yang bernama Herman Yoseph Muller (1890-19450 berhasil dalam percobaannya terhadap lalat buah,yaitu menemukan mutasi buatan dengan menggunakan sinar X. Muller berpendapat bahwa mutasi pada sel somatik tidak membawa perubahan, sedangkan mutasi pada sel-sel generatif atau gamet kebanyakan letal dan membawa kematian sebelum atau segera sesudah lahir. Selanjutnya pada tahun 1927 dapat diketahui bahwa sinar X dapat menyebabkan gen mengalami ionisasi sehingga sifatnya menjadi labil. Akhirnya mutasi buatan dilaksanakan pula dengan pemotongan daun atau penyisipan DNA pada organisme-organisme yang kita inginkan. Peristiwa terjadinya mutasi disebut mutagenesis. Makhluk hidup yang mengalami mutasi disebut mutan dan faktor penyebab mutasi disebut mutagen (mutagenik agent). Mutasi jarang terjadi secara alami dan jika terjadi biasanya merugikan bagi makhluk hidup mutannya.

Secara garis besar, macam-macam mutagen dapat dibagi tiga, sebagai berikut :

1. Radiasi

Radiasi (penyinaran dengan sinar radioaktif); misalnya sinar alfa, beta, gamma, ultraviolet dan sinar X. Radiasi ultra ungu merupakan mutagen penting untuk organisme uniseluler. Radiasi alamiah berasal dari sinar kosmis dari angkasa, benda-benda radioaktif dari kerak bumi, dan lain-lain. Gen-gen yang terkena radiasi, ikatannya putus dan susunan kimianya berubah dan terjadilah mutasi

2. Zat Kimia

Mutagen kimia yg pertama kali ditemukan ialah gas mustard (belerang mustard) oleh C. Averbach dan kawan-kawan. Beberapa mutagen kimia penting lainnya ialah : gas metan, asam nitrat, kolkisin, digitonin, hidroksil amin, akridin, dll. Zat-zat kimia tersebut dapat menyebabkan replikasi yg dilakukan oleh kromosom yg mengalami kesalahan sehingga mengakibatkan susunan kimianya berubah pula.

3. Temperatur

Kecepatan mutasi akan bertambah karena adanya kenaikan suhu. Setiap kenaikan temperatur sebesar 10^oC, kecepatan mutasi bertambah 2 – 3 kali lipat. Tetapi apakah temperatur merupakan mutagen, hal ini masih dalam penelitian para ahli.

PEMBAHASAN

Target utama kematian sel yang diinduksi oleh radiasi adalah DNA. Radiasi dapat menimbulkan efek pada DNA baik secara langsung maupun tidak langsung melalui radikal bebas sebagai hasil interaksi radiasi dengan molekul air.

Struktur DNA berbentuk heliks ganda yang tersusun dari ikatan antara gugus fosfat dengan gula dioksiribosa yang membentuk strand DNA, dan ikatan antar basa nitrogen yang menghubungkan kedua strand DNA. Sebagian besar kerusakan DNA berupa kerusakan pada basa, hilangnya basa, putusnya ikatan antar basa dan juga putusnya ikatan gula dengan fosfat sehingga terjadi patahan pada salah satu strand yang disebut single strand break (ssb).Kerusakan di atas dapat dikonstruksi kembali secara cepat tanpa kesalahan oleh proses perbaikan enzimatis dengan menggunakan strand DNA yang tidak rusak sebagai cetakan.

Sel mampu melakukan proses perbaikan terhadap kerusakan DNA dalam beberapa jam, tetapi dapat tidak sempurna terutama terhadap kerusakan DNA yang dikenal sebagai double strand breaks (dsb) yaitu patahnya kedua strand DNA. Proses perbaikan dengan kesalahan dapat menghasilkan mutasi gen dan abnormalitas kromosom yang merupakan karakteristik pembentukan malignansi. Kerusakan dsb dianggap sebagai penyebab kerusakan genotoksik dan dengan tidak adanya proses perbaikan yang efisien dapat menyebabkan timbulnya kerusakan jangka panjang, bahkan pada dosis yang paling rendah. Trak tunggal, meskipun dari radiasi LET rendah, mempunyai probabilitas untuk menghasilkan satu atau lebih dsb pada DNA. Oleh karena itu konsekuensi seluler dari dsb atau interaksi antar dsb, mungkin terjadi pada dosis dan laju dosis paling rendah. Probabilitas dsb/sel diperkirakan sekitar 4/sel/100 mGy. Rasio ssb plus kerusakan basa dengan dsb yang diinduksi radiasi LET rendah adalah sekitar 50:1. Kerusakan komponen sel lainnya (kerusakan epigenetik) mungkin mempengaruhi fungsi sel dan progresi ke tingkat malignansi.

Beberapa efek merugikan yang muncul pada tubuh manusia karena terpapari sinar-X dan gamma dengan dosis berlebihan segera teramati tidak lama setelah penemuan kedua jenis radiasi tersebut. Marie Curie meninggal pada tahun 1934 akibat terserang oleh leukemia. Penyakit tersebut besar kemungkinan akibat paparan radiasi karena seringnya beliau berhubungan dengan bahan-bahan radioaktif. Meskipun demikian, upaya perlindungan terhadap bahaya radiasi pada saat itu belum mendapatkan perhatian yang serius.

Studi intensif efek radiasi terhadap jaringan tubuh manusia terus dilakukan oleh para ahli biologi radiasi (radiobiologi), hingga akhirnya secara pasti diketahui bahwa radiasi tersebut dapat menimbulkan kerusakan somatik berupa kerusakan sel-sel jaringan tubuh dan kerusakan genetik berupa mutasi sel-sel reproduksi. Dengan demikian manusiapun menyadari bahwa radiasi dapat memberikan ancaman terhadap kesehatan manusia yang perlu diwaspadai. Resiko kerusakan somatik dalam bentuk munculnya penyakit kanker dialami langsung oleh orang yang sel somatiknya terkena penyinaran. Sedang resiko dari kerusakan genetik tidak dialami oleh yang bersangkutan, melainkan keturunan orang tersebut mempunyai peluang untuk menderita cacat genetis.

Apabila kita terkena radiasi dari luar tubuh maka kita menyebutnya sebagai radiasi eksterna. Partikel alpha, beta, sinar gamma, sinar-X dan neutron adalah jenis radiasi pengion, tetapi tidak semua memiliki potensi bahaya radiasi eksterna. Partikel alpha memiliki daya ionisasi yang besar, sehingga jangkauannya di udara sangat pendek (beberapa cm) dan dianggap tidak memiliki potensi bahaya eksterna karena tidak dapat menembus lapisan kulit luar manusia. Partikel beta memiliki daya tembus yang jauh lebih tinggi dari partikel alpha. Daya tembus partikel beta dipengaruhi besar energi. Partikel beta berenergi tinggi mampu menjangkau beberapa meter di udara dan dapat menembus lapisan kulit luar beberapa mm. Oleh karena itu, partikel beta memiliki potensi bahaya radiasi eksterna kecil, kecuali untuk mata. Sinar-X dan sinar gamma adalah gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang pendek dan meiliki kemampuan menembus semua organ tubuh, sehingga mempunyai potensi bahaya radiasi eksterna yang signifikan.

Neutron juga memiliki daya tembus yang sangat besar. Neutron melepaskan energi didalam tubuh karena neutron dihamburkan oleh jaringan tubuh, Neutron memiliki potensi bahaya radiasi eksterna yang tinggi sehingga memerlukan penanganan yang sangat hati-hati. Jika zat yang memancarkan radiasi berada di dalam tubuh, kita sebut dengan radiasi interna. Partikel alpha mempunyai potensi bahaya radiasi interna yang besar karena radiasi alpha mempunyai daya ionisasi yang besar sehingga dapat memindahkan sejumlah besar energi dalam volume yang sangat kecil dari jaringan tubuh dan mengakibatkan kerusakan jaringan disekitar sumber radioaktif. Partikel beta mempunyai potensi bahaya radiasi interna yang tingkatannya lebih rendah dari alpha. Karena jangkauan partikel beta didalam tubuh jauh lebih besar dari partikel alpha di dalam tubuh, maka energi beta akan dipindahkan dalam volume jaringan yang lebih besar. Kondisi ini mengurangi keseluruhan efek radiasi pada organ dan jaringan sekitarnya. Sinar gamma memiliki daya ionisasi yang jauh lebih rendah dibandingkan alpha dan beta, sehingga potensi radiasi internanya sangat rendah.

Kerusakan DNA inti sel dianggap sebagai kejadian utama yang diinisiasi radiasi yang menyebabkan kerusakan sel yang mengakibatkan pembentukan kanker dan penyakit herediter. Beberapa penelitian terakhir menunjukkan bahwa sel-sel yang tidak secara langsung terpajan radiasi pengion, akan mengalami kerusakan karena berada di sekitar sel yang terpajan radiasi. Fenomena yang dikenal sebagai bystander effects ini dijumpai terutama pada pajanan radiasi dosis rendah. Oleh karena itu dalam memperkirakan risiko efek stokastik, kedua jenis sel, yaitu sel yang menjadi target radiasi dan sel yang tidak menjadi target tetapi berada di sekitar sel target, harus dipertimbangkan. Dengan demikian kemungkinan risiko kesehatan yang mungkin timbul akan lebih besar dari yang diperkirakan. Selain itu telah dibuktikan pula bahwa sebuah partikel alfa yang melintasi sebuah inti sel akan mempunyai probabilitas tinggi dalam menimbulkan mutasi. Ini berarti bahwa efek yang mungkin timbul akibat dari pajanan radiasi dosis rendah tdak dapat diabaikan.

DAFTAR PUSTAKA

Akhadi Mukhlis.2009.Radiasi Dosis Rendah.http://www.batan.go.id [05 Oktober 2009]

Akhadi Mukhlis.2009.Radiasi Nuklir; Detektor Radiasi; Dosis Serap dan Satuan Radiasi.http://radensomad.com/radiasi-nuklir-detektor-radiasi-dosis-serap-dan-satuan-radiasi.html [05 Oktober 2009]

Alatas Zubaidah.2007.Efek Pajanan Radiasi Alam Dosis Rendah.www.batan.go.id.[05 Oktober 2009]

Anonim.2008. Beberapa Faktor yang Mengakibatkan Terjadinya Efek Radiasi pada Tubuh.www.olimpiade.org. [06 Oktober 2009]

Anonim.2009.Informasi Singkat Radiographer Sejarah Radiologi. http://radiographerindonesia.org/. [06 Oktober 2009]

Anonim.2009.Mutasi. http://pskbio.blogspot.com/2009/05/mutasi.html. [05 Oktober 2009]

Anonim.2009.Seri Fisika Kesehatan_Radiasi Efek Biologi pada Manusia. http://alifis.wordpress.com/2009/06/28/radiasi-efek-biologi-pada-manusia/.[05 Oktober 2009]

SINAR-X DAN EFEK RADIASI SINAR-X

UNTUK TUBUH MANUSIA

An Nisa Rosiyana (G84080038)

Dian Rahmawati (G84080082)

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2009

PENDAHULUAN

Tahun 1895 itu Roentgen sendirian melakukan penelitian sinar X dan meneliti sifat-sifatnya. Pda tahun itu juga Roentgen mempublikasikan laporan penelitiannya. Berikut ini adalah sifat-sifat sinar-X:

Sinar-X dipancarkan dari tempat yang paling kuat tersinari oleh sinar katoda.
Intensitas cahaya yang dihasilkan pelat fotoluminesensi, berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara titik terjadinya sinar-X dengan pelat fotoluminesensi. Meskipun pelat dijauhkan sekitar 2 m, cahaya masih dapat terdeteksi.
Sinar-X dapat menembus buku 1000 halaman tetapi hampir seluruhnya terserap oleh timbal setebal 1,5 mm.
Pelat fotografi sensitif terhadap sinar-X.
Ketika tangan terpapari sinar-X di atas pelat fotografi, maka akan tergambar foto tulang tersebut pada pelat fotografi.

Lintasan sinar-X tidak dibelokkan oleh medan magnet (daya tembus dan lintasan yang tidak terbelokkan oleh medan magnet merupakan sifat yang membuat sinar-X berbeda dengan sinar katoda).

http://tokobiofir.com/wp-content/uploads/2008/12/spektrum1.gif

Secara garis besar, macam-macam mutagen dapat dibagi tiga, sebagai berikut :

1. Radiasi

2. Zat Kimia

3. Temperatur

PEMBAHASAN

DAFTAR PUSTAKA

Akhadi Mukhlis.2009.Radiasi Dosis Rendah.http://www.batan.go.id [05 Oktober 2009]

Akhadi Mukhlis.2009.Radiasi Nuklir; Detektor Radiasi; Dosis Serap dan Satuan Radiasi.http://radensomad.com/radiasi-nuklir-detektor-radiasi-dosis-serap-dan-satuan-radiasi.html [05 Oktober 2009]

Alatas Zubaidah.2007.Efek Pajanan Radiasi Alam Dosis Rendah.www.batan.go.id.[05 Oktober 2009]

Anonim.2008. Beberapa Faktor yang Mengakibatkan Terjadinya Efek Radiasi pada Tubuh.www.olimpiade.org. [06 Oktober 2009]

Anonim.2009.Informasi Singkat Radiographer Sejarah Radiologi. http://radiographerindonesia.org/. [06 Oktober 2009]

Anonim.2009.Mutasi. http://pskbio.blogspot.com/2009/05/mutasi.html. [05 Oktober 2009]

Anonim.2009.Seri Fisika Kesehatan_Radiasi Efek Biologi pada Manusia. http://alifis.wordpress.com/2009/06/28/radiasi-efek-biologi-pada-manusia/.[05 Oktober 2009]

PROTEKSI RADIASI PADA RADIOLOGI, KEDOKTERAN NUKLIR, DAN RADIOTERAPI ANAK

JAKARTA–

Patient Safety saat ini telah menjadi perhatian utama pelayanan kesehatan dan menjadi komponen penting dalam penilaian kinerja rumah sakit. Sedangkan populasi pasien yang membutuhkan proteksi radiasi secara khusus adalah anak-anak dan perempuan hamil. Optimisasi proteksi dan keselamatan radiasi harus diupayakan agar besarnya dosis yang diterima serendah mungkin yang dapat dicapai dengan mempertimbangkan faktor sosial.

Proteksi radiasi adalah hal mutlak yang harus diketahui oleh radiolog dan staf lainnya yang bekerja dalam bidang kedokteran yang menggunakan radiasi pengion. Penggunaan radiasi pengion dalam pemeriksaan dan tindakan medik saat ini makin berkembang pesat baik untuk kepentingan diagnostik guna meningkatkan ketepatan diagnosis maupun untuk kepentingan tindakan medik (terapeutik) guna meningkatkan kualitas hidup pasien.

Seminar sehari yang diadakan oleh Direktorat Bina Pelayanan Penunjang Medik Dan Sarana Kesehatan pada tanggal 30 November 2011 bertempat di Hotel Bidakara Jakarta bertujuan untuk memberikan informasi bagi tenaga di fasilitas pelayanan kesehatan agar dapat menjamin pelayanan radiologi, kedokteran nuklir, dan radioterapi pada anak yang bermutu dan aman. Acara dibuka oleh dr. Zamrud Ewita Aldy, Sp.PK, MM selaku Direktur Bina Pelayanan Penunjang Medik Dan Sarana Kesehatan dengan jumlah peserta sekitar 300 orang yang terdiri dari BAPETEN, BATAN, BPFK Jakarta, Dinas Kesehatan di wilayah Jabodetabek, PB Ikatan Dokter Indonesia, Organisasi profesi (PDSRI, PORI, PKNI, IKAFMI, PARI), Rumah Sakit, Puskesmas, Pejabat beserta staf di jajaran Kementerian Kesehatan.

Adapun materi yang disampaikan adalah sebagai berikut :

Keselamatan Radiasi Pengion pada Pelayanan Kesehatan
Perlindungan Pasien dan Dosis Efektif pada Pemanfaatan Radiasi Pengion
Proteksi Radiasi pada Radiologi Anak
Proteksi Radiasi pada Radiologi Intervensional Anak
Proteksi Radiasi pada Radioterapi Anak
Proteksi Radiasi pada Kedokteran Nuklir Anak

Pemanfaatan radiasi pengion untuk radiologi, kedokteran nuklir dan radioterapi terutama pada anak mendapat perhatian khusus dan dapat dikelola dengan baik oleh rumah sakit dan puskesmas dengan melakukan upaya-upaya sesuai standar-standar pelayanan, menekan semaksimal mungkin angka kesakitan dan angka kematian, serta mengelola sebaik mungkin pengaduan mengenai pelayanan. Proteksi radiasi pada anak terutama ditujukan untuk mencegah efek deterministik akibat radiasi dan untuk membatasi efek stokastik. Radiasi yang berlebih dapat menyebabkan reaksi dan penyakit pada kulit, gangguan fungsi normal (seperti pneumonitis radiasi), efek karsinogenesis dan efek genetik. Umumnya efek karsinogenesis, reaksi dan penyakit pada kulit tidak disebabkan oleh pemeriksaan radiologis untuk diagnostik.

Anak sebagai aset pembangunan masa depan mempunyai karakteristik biologis-psikologis khusus dan anak bukan miniature manusia dewasa dan secara biologis sel-sel tubuh anak sangat aktif membelah sebagai manifestasi pertumbuhan dan sel-sel ini relatif sangat sensitif terhadap radiasi. Pemeriksaan kesehatan dapat menyebabkan anak-anak menjadi mudah gelisah pada saat pemeriksaan atau dilakukan tindakan medik karena anak-anak relatif sangat reaktif terhadap lingkungan baru. Kegelisahan ini dapat menyebabkan terjadinya pengulangan pemeriksaan sehingga anak mendapatkan tambahan dosis radiasi. Tambahan dosis radiasi sekecil apapun dapat meningkatkan peluang terjadinya pemendekan umur, mutasi genetik, dan timbulnya penyakit keganasan.

Upaya-upaya untuk menurunkan paparan radiasi yang harus dipertimbangkan antara lain Pemeriksaan Radiologis, Petugas yang terlatih, Proteksi pada pasien, dan Peralatan radiografik. Dengan dilaksanakannya seminar ini dapat menghasilkan suatu rekomendasi untuk menyusun kebijakan proteksi radiasi pada anak dan semakin meningkatkan kerja sama lintas program di jajaran Kementerian Kesehatan dan lintas sektor dengan dinas kesehatan, organisasi profesi, BAPETEN, BATAN, dan stake holder terkait untuk mewujudkan pelayanan medik prima yang berorientasi pada Patient Safety, peka akan kebutuhan pelayanan, fokus menyediakan kebutuhan, kompetitif, menyediakan layanan baru sesuai perkembangan IPTEK, lebih efektif dan layak (appropiate), berkualitas, serta menciptakan kepuasan bagi masyarakat. Humas

USG

Medis sonografi (USG) adalah USG diagnostik berbasis teknik pencitraan medis yang digunakan untuk memvisualisasikan otot, tendon, dan organ internal banyak, untuk menangkap ukuran mereka, struktur dan setiap lesi patologis dengan gambar real time tomografi. USG telah digunakan oleh sonographers untuk gambar tubuh manusia untuk setidaknya 50 tahun dan telah menjadi salah satu alat diagnostik yang paling banyak digunakan dalam kedokteran modern. Teknologi ini relatif murah dan portabel, terutama bila dibandingkan dengan modalitas lainnya, seperti magnetic resonance imaging (MRI) dan computed tomography (CT). USG juga digunakan untuk memvisualisasikan janin selama rutin dan perawatan darurat kehamilan. Aplikasi diagnostik seperti yang digunakan selama kehamilan disebut sebagai sonografi obstetrik.

Seperti saat ini diterapkan di bidang medis, USG benar dilakukan tidak menimbulkan resiko yang diketahui kepada pasien.
Sonografi umumnya digambarkan sebagai "tes yang aman" karena tidak menggunakan radiasi pengion mutagenik, yang dapat menimbulkan bahaya seperti kerusakan kromosom dan perkembangan kanker. Namun, energi ultrasonik memiliki dua efek fisiologis potensial: itu meningkatkan respon inflamasi, dan itu bisa memanaskan jaringan lunak. Energi ultrasound menghasilkan gelombang tekanan mekanik melalui jaringan lunak. Ini gelombang tekanan dapat menyebabkan gelembung mikroskopik pada jaringan hidup dan distorsi dari membran sel, mempengaruhi fluks ion dan aktivitas intraseluler. Ketika USG memasuki tubuh, menyebabkan gesekan molekul dan memanaskan jaringan sedikit. Efek ini biasanya sangat kecil sebagai perfusi jaringan normal menghantarkan sebagian besar panas, tetapi dengan intensitas tinggi, juga dapat menyebabkan kantong-kantong kecil gas dalam cairan tubuh atau jaringan untuk memperluas dan kontrak / runtuh di sebuah fenomena yang disebut kavitasi, namun hal ini tidak diketahui terjadi pada tingkat daya diagnostik modern yang digunakan oleh unit USG diagnostik.
Pada tahun 2008, AIUM menerbitkan sebuah laporan 130 halaman berjudul "American Institute of USG di Pengobatan Konsensus Laporan Bioeffects Potensi USG Diagnostik" yang menyatakan bahwa memang ada beberapa potensi risiko untuk tes USG administrasi, yang meliputi "efek termal pascakelahiran, janin termal efek, efek mekanik postnatal, efek mekanik janin, dan pertimbangan bioeffects untuk agen kontras USG. " Jangka panjang efek dari pemanasan jaringan dan kavitasi telah menunjukkan penurunan dalam ukuran sel darah merah dalam ternak saat terkena intensitas lebih tinggi dari tingkat diagnostik. Namun, efek jangka panjang akibat paparan pada intensitas diagnostik USG masih belum diketahui.
Ada beberapa studi yang menunjukkan efek samping yang merugikan pada janin hewan yang terkait dengan penggunaan sonografi pada mamalia hamil. Sebuah studi Yale pada tahun 2006 menyarankan untuk USG paparan mempengaruhi perkembangan otak janin pada tikus. Scan janin khas, termasuk malformasi janin evaluasi, biasanya memakan waktu 10-30 menit. Studi ini menunjukkan bahwa sel-sel otak tikus gagal bermigrasi ke posisi yang tepat dan tetap tersebar di bagian yang salah dari otak. Ini salah penempatan sel-sel otak selama pengembangan mereka terkait dengan gangguan mulai dari "keterbelakangan mental dan epilepsi pada anak dengan disleksia perkembangan, gangguan spektrum autisme dan skizofrenia." Namun, efek ini hanya terdeteksi setelah 30 menit scanning terus menerus. Tidak ada link belum dibuat antara hasil tes pada hewan seperti tikus dan kemungkinan efek pada manusia. Meskipun ada kemungkinan bahwa efek biologis pada manusia dapat diidentifikasi di masa depan, saat ini kebanyakan dokter merasa bahwa berdasarkan informasi yang tersedia manfaat untuk pasien lebih besar daripada risiko.
Kebidanan USG dapat digunakan untuk mengidentifikasi banyak kondisi yang akan berbahaya bagi ibu dan bayi. Banyak profesional kesehatan perawatan mempertimbangkan risiko meninggalkan kondisi ini tidak terdiagnosis jauh lebih besar daripada risiko yang sangat kecil, jika ada, yang terkait dengan menjalani scan ultrasound. Menurut Cochrane Review, USG rutin di awal kehamilan (kurang dari 24 minggu) muncul untuk memungkinkan penilaian yang lebih baik usia kehamilan, deteksi dini kehamilan ganda dan deteksi dini malformasi janin secara klinis tidak dicurigai pada saat penghentian kehamilan adalah mungkin.
Sonografi digunakan secara rutin dalam janji obstetri selama kehamilan, tetapi FDA menghambat penggunaannya untuk tujuan non-medis seperti video dan foto kenang-kenangan janin, meskipun itu adalah teknologi yang sama digunakan di rumah sakit.
USG Obstetri terutama digunakan untuk:

MRI

PRINSIP DASAR MRI
1. Spin
Spin adalah partikel bermuatan listrik yang berputar pada sumbunya
sehingga menimbulkan arus listrik di sekitar sumbu putarnya. Arus listrik ini
akan menginduksi medan magnet sehingga inti atom memiliki momen
magnetik mikroskopik. Pada unsur yang memiliki nomor atom genap momen
magnetik inti akan saling menghilangkan (mengenolkan). Untuk itu, agar
tetap diperoleh momen magnetik inti maka diperlukan unsur yang memiliki
nomor atom ganjil.
Hidrogen merupakan salah satu unsur dengan nomor atom ganjil yang
banyak digunakan dalam MRI klinik. Hidrogen ini digunakan karena
jumlahnya sangat melimpah di dalam tubuh manusia, dan karena bentuk
proton yang soliter maka dapat memberikan momen magnetik yang relatif
lebih besar dibanding atom unsur lain (Westbrook, 1998).
2. Interaksi Spin dengan Medan Magnet Luar
Apabila tubuh manusia berada pada medan magnet luar yang sangat
kuat (di dalam gantri MRI), maka yang terjadi adalah momen magnetik
masing-masing spin akan bergerak searah dan berlawanan arah terhadap arah
medan magnet luar. Bila materi itu berada pada tingkat energi rendah (suhu kamar)
maka total kuat magnetisasi (Net Magnetisation Vector = NMV)
adalah paralel dengan sumbu Z (sumbu arah medan magnet luar).
Gambar 1. Tubuh manusia (materi yang banyak mengandung spin) ketika
berada di dalam medan magnet utama (Bo). (Bushong, 1996 )
Keterangan gambar : 1. Arah garis medan magnet luar
2. Arah spin yang paralel dengan Bo
3. Arah spin yang anti paralel terhadap Bo
Disamping perubahan orientasi momen magnetik, secara individu spin
juga berputar menyerupai gasing yang disebut gerakan presesi (precession).
Frekuensi presesi dinamakan dengan frekuensi Larmor, dimana besarnya
frekuensi tergantung dari kuat medan magnet luar yang mempengaruhinya.
Untuk atom hidrogen frekuensi Larmor sebesar 42,6 MHz dalam kuat medan
magnet 1 tesla.
B. PROSES PEMBENTUKAN GAMBAR
Citra MRI dibentuk melalui pengolahan sinyal yang keluar dari obyek.
Sebagaimana gambar 1 di atas, sinyal MR (magnetic resonance) tidak mungkin
dapat diukur karena magnetisasi jaringan memiliki arah yang sama dengan medan
magnet luar. Sinyal baru dapat dideteksi apabila NMV diputar hingga bidang
transversal. Berikut ini adalah serangkaian proses pembentukan gambar :
1. Pulsa RF ( Radio Frequency ) dan Fenomena Resonansi
Pulsa RF merupakan gelombang elektromagnetik yang memiliki
frekuensi antara 1 – 80 MHz (Bushong, 1996). Apabila spin ditembak oleh
sejumlah pulsa yang mempunyai frekuensi sama dengan frekuensi Larmor,
maka resonansi akan terjadi. Spin memungkinkan menyerap energi pulsa dan
mengakibatkan sudut presesi semakin besar. Peristiwa tersebut dikenal dengan
Nuclear Magnetic Resonance (NMR). Pada hidrogen, agar terjadi resonansi
maka frekuensi pulsa yang diaplikasikan harus sebesar frekuensi Larmornya.
Perubahan sudut presesi akibat pemberian pulsa RF tergantung dari
lama dan intensitas pulsa. Pulsa yang mengakibatkan sudut presesi menjadi
90° disebut pulsa 90°, pulsa yang mengakibatkan sudut 180° disebut pulsa
180°, pulsa yang mengakibatkan sudut < 90° disebut pulsa alpha flip.
Peristiwa resonansi mengakibatkan NMV berada pada bidang
transversal. Magnetisasi transversal akan menginduksi koil penerima sehingga
terbentuk sinyal. Sinyal ini disebut sinyal MR (magnetic resonance), dimana
besarnya frekuensi adalah sama dengan frekuensi Larmor (Westbrook, 1998).
2. Waktu Relaksasi Longitudinal ( T1 ) dan Tranversal ( T2 )
Pada waktu eksposi pulsa RF dihentikan, NMV akan bergerak menuju
bidang longitudinal. Masing-masing komponen magnetisasi mengalami
relaksasi secara bebas. Seiring dengan itu, maka nilai magnetisasi
longitudinal (ML) akan muncul kembali dan bertambah besar, tetapi nilai
komponen magnetisasi transversal (MT) semakin berkurang.
Waktu yang dibutuhkan NMV untuk kembalinya 63 % magnetisasi
lonitudinal disebut waktu relaksasi longitudinal atau T1 atau disebut juga
relaksasi spin-kisi. Sementara waktu yang dibutuhkan komponen magnetisasi
tranversal untuk meluruh hingga 37 % dari nilai awalnya disebut waktu
relaksasi tranversal atau T2 atau relaksasi spin-spin (Bushong, 1998).
3. Sinyal FID (Free Induction Decay)
Pada saat mengalami relaksasi, magnetisasi transversal perlahan-lahan
mengalami peluruhan. NMV memancarkan energi dalam bentuk peluruhan
sinyal RF. Eksposi pulsa 90° atau < 90° menghasilkan sinyal yang disebut
peluruhan induksi bebas (FID). Tetapi sinyal FID sulit dicatat, sehingga untuk
mendapatkan sinyal ekho dibutuhkan rephasing dengan pulsa 180° atau
dengan gradien. Sinyal ekho akan ditangkap antena penerima sebagai data
awal proses pembentukan citra.
4. Mekanisme Kekontrasan Gambar
Gambar akan memiliki kontras apabila ada perbedaan intensitas sinyal
yang ditangkap. Sinyal tinggi memberikan gambaran yang terang
(hiperintens) sedangkan sinyal yang rendah menghasilkan warna gelap
(hipointens) dan beberapa tempat ada yang intermediate (isointens). Jaringan
tampak terang jika memiliki komponen magnetisasi transversal yang besar,
sehingga amplitudo sinyal yang diterima koil besar pula. Begitu juga
sebaliknya dengan jaringan yang memiliki komponen magnetisasi transversal
yang kecil (Westbrook,1998)
Gambar 2. Grafik intensitas sinyal terhadap waktu (Sprawl, 1987).
Secara skematis, dengan aplikasi waktu TR dan TE maka kedua jaringan
(A dan B) mengalami pemulihan magnetisasi longitudinal dan peluruhan
magnetisasi transversal sebelum full recovery. Formasi ekho yang dihasilkan
memiliki perbedaan intensitas sehingga menghasilkan kontras gambar (dilihat
pada skala keabuan).
C. GRADIEN EKHO ATAU GRADIENT RECALLED ECHO (GRE)
1. Pengertian
Gradien ekho adalah urutan pulsa yang menggunakan variasi eksitasi
pulsa RF sehingga sudut pergerakan yang dilalui NMV dapat bermacammacam
(tidak hanya 90º). Sinyal FID yang dihasilkan sangat dipengaruhi oleh
ketidakhomogenan medan magnet, oleh karena itu dephasing T2* terjadi.
Selanjutnya, gradien akan melakukan rephasing momen magnetik ini sehingga
menghasilkan sinyal yang disebut gradient echo (Westbrook, 1998).
Gradien ekho dikembangkan pada pertengahan tahun 1980 dengan
tujuan mengurangi waktu pencitraan secara dramatis. Urutan pulsa gradien
ekho dirancang menggunakan pulsa RF eksitasi alpha flip, kemudian diikuti
pembalikan gradien untuk mendapatkan formasi ekho. (Woodward, 1995)
Keterangan gambar :
TR : (repetition time) waktu pengulangan pulsa
TE : (echo time) waktu pengambilan ekho
Mz : Magnetisasi longitudinal
2. Diagram Urutan Pulsa
Diagram urutan pulsa merupakan cara yang dipakai untuk menjelaskan
mekanisme yang terjadi selama proses akuisisi data, yaitu sebagai berikut :
Keterangan gambar :
TR : Waktu pengulangan pulsa
TE : Waktu pengambilan ekho
α : Pulsa alpha flip
RF : Pulsa frekuensi radio
Gz : Gradien slice select
Gy : Gradienphase encoding
Gx : Gradien readout
Gambar 3 . Diagram urutan pulsa gradien ekho (Hashemi, 1997).
a. Penentuan Potongan
Ketika pulsa alpha flip diaplikasikan pada waktu TR, maka saat itu
juga gradien Z aktif untuk menentukan letak irisan. Aktifnya gradien Z
mengakibatkan medan magnet utama (Bo) mengalami perubahan kuat
medan secara linier. Kondisi spin sepanjang sumbu Z akhirnya mengalami
perbedaan frekuensi presesi sesuai kuat magnet yang mempengaruhi.
Selanjutnya, potongan akan dipilih oleh band pulsa RF pada frekuensi
tertentu yang sesuai frekuensi Larmor setiap spin.
b. Frekuensi Enkoding
Frekuensi enkoding dilakukan setelah pemilihan potongan, yaitu
untuk mendapatkan informasi pada piksel tertentu. Dengan mengaktifkan
gradien frekuensi enkoding, maka spin pada potongan tertentu dan kolom
tertentu akan mengalami perbedaan gradien sehingga frekuensi presesi
setiap kolom pada potongan tersebut akan berbeda. Posisi kanan akan
mengalami medan gradien yang lebih besar dibanding posisi sebelah kiri.
c. Fase Enkoding
Gradien ini biasanya diaktifkan sebelum sinyal dibaca (gambar 3)
Untuk menentukan spatial information pada sumbu Y maka dibutuhkan
aplikasi phase encoding gradient. Pada saat gradien fase enkoding (Gy)
diaktifkan maka spin pada potongan tertentu, dan baris tertentu akan
mengalami perbedaan fase (phase shift). Perbedaan fase pada posisi
tertentu disebut dengan phase encoding (Hashemi, 1997).
Proses pembacaan ekho, yaitu setelah aplikasi Gx akan mengakhiri
proses akuisisi data. Spin masing-masing piksel yang mengalami beda fase
dan beda frekuensi setelah dilakukan fase enkoding dan frekuensi enkoding
akan diletakkan pada koordinat sumbu X dan Y matriks gambar.
3. Parameter
a. Parameter waktu (pulse timing parameters)
Parameter waktu terdiri dari TR dan TE. TR adalah interval waktu
antara pengulangan dua pulsa yang sama, sedangkan TE adalah interval
waktu dari saat terakhir eksitasi pulsa RF diberikan sampai terdeteksinya
puncak sinyal ekho gradien. Pada teknik gradien ekho, TR dan FA
mengontrol sejumlah T1 relaksasi yang terjadi sebelum pulsa berikutnya
diaplikasikan. Sementara TE mengontrol T2* sebelum ekho gradien
ditangkap koil. Berbeda dengan T2, T2* adalah peluruhan magnetisasi
transversal yang sangat dipengaruhi oleh medan magnet luar. Nilai T2*
selalu lebih kecil dari pada T2 (Westbrook, 1998).
b. FA ( Flip angle = sudut balik )
FA adalah sudut yang ditempuh NMV pada waktu relaksasi. Nilai
FA akan mempengaruhi kekontrasan gambar, dimana besar kecilnya dapat
dibagi menjadi:
1) Sudut balik kecil ( 5° – 30° )
Sudut balik kecil menghasilkan magnetisasi longitudinal besar
setelah aplikasi pulsa RF sehingga dapat mepersingkat waktu. Sudut
kecil juga menyebabkan magnetisasi transversal bernilai kecil sehingga
komponen steady state kecil pula. Keadaan seperti ini akan mengurangi
pembobotan T2*. Hasil gambar lebih didominasi oleh pembobotan PD
jika TR panjang dan TE pendek. Oleh karena itu untuk memperoleh
pembobotan T2* TR dan TE harus panjang.
2) Sudut balik besar
Sudut balik besar (75°– 90°, menurut Hashemi dan 70°-110°,
menurut Westbrook) akan menghasilkan perbedaan T1 karakteristik dua
jaringan dengan baik. Untuk memperoleh pembobotan T1 maka
perbedaan T1 jaringan harus maksimal dan perbedaan T2 nya harus
minimal. Pemulihan penuh (full recovery) harus dihindari. Hal ini bisa
dilakukan dengan mengatur parameter FA besar, TR dan TE pendek.
3) Sudut balik sedang ( 30° – 60° )
Jika pada pembobotan T1 memerlukan FA yang besar, maka pada
pembobotan T2* diperoleh dengan peningkatan steady state. Oleh
karena itu faktor TR harus dipertimbangkan. Jika TR pendek ( + 10
milidetik) maka NMV tidak cukup untuk melakukan peluruhan
magnetisasi transversal sebelum pulsa berikutnya. Sehingga sisa
magnetisasi transversal berkontribusi terhadap sinyal berikutnya. TR
pendek meningkatkan pembobotan T2*, sedangkan TE yang pendek
akan mengurangi pembobotan T2*.
c. Matriks
Matriks adalah jumlah elemen gambar (piksel) dalam satu FOV
(field of view). Ukuran matriks ditentukan oleh dua sisi gambar, yaitu sisi
yang berhubungan dengan jumlah sampel frekuensi yang diambil, dan sisi
yang berhubungan dengan fase enkoding yang dibentuk. Misalnya matrik
256 x 192, ini berarti bahwa ada 256 sampel frekuensi yang diambil selama
readout dan sebanyak 192 fase enkoding yang dibentuk. Banyaknya sampel
frekuensi dan fase enkoding menentukan banyaknya piksel dalam FOV.
Matriks kasar memiliki sedikit piksel dalam FOV, sedangkan matriks halus
berarti banyak piksel dalam FOV (Westbrook, 1998)
d. NEX (Number of Excitation)
NEX adalah nilai yang menunjukkan jumlah pengulangan
pencatatan data selama akuisisi dengan amplitudo dan fase enkoding yang
16
sama. NEX mengontrol sejumlah data yang masing-masing disimpan dalam
lajur K space. Data tersebut terdiri dari sinyal dan derau (noise). Data
tersebut terdiri dari sinyal dan derau. K space merupakan area frekuensi
spasial dimana sinyal berupa frekuensi yang berasal dari pasien akan
disimpan. (Westbrook, 1998). Sinonim NEX adalah NSA, Nacq = NA
(number of acquisition) atau average.
NEX adalah cara yang umum digunakan dalam meningkatkan SNR
(signal to noise ratio). Peningkatan NEX berati akan menambah sinyal
secara linier tetapi deraunya acak, sehingga menambah NEX sebesar 2 kali
hanya akan menambah SNR sebesar √2 kali, atau SNR = √ NEX
Gambar 4. Grafik peningkatan NEX teradap SNR (Westbrook, 1998)
e. Bandwidth
Bandwidth adalah rentang frekuensi yang digunakan untuk akuisisi
data. Lebar bandwidth ditentukan oleh kekuatan gradien readout dan data
sampling rate yang secara khusus berpengaruh pada sistem MRI.
Bandwidth tidak mempengaruhi kekuatan sinyal, tetapi berhubungan erat
dengan banyaknya derau. Jadi SNR dapat dipengaruhi oleh bandwidth.
Gradien ekho menggunakan parameter utama TR, TE dan FA, serta
menghasilkan gambar dengan pembobotan T1, T2* dan PD. Parameter teknis
yang digunakan adalah sebagaimana terdapat pada tabel 2 di bawah ini :
Tabel 1 . Parameter teknis GRE
Gradien ekho banyak diterapkan pada teknik pemeriksaan yang
memerlukan waktu singkat, misalnya pada teknik single-slice breath hold
acquisition pada abdomen, mediastinum, dan pemeriksaan dinamik.
Penggunaannya di beberapa pemeriksaan menghasilkan pembuluh darah
tampak hiperintense. Keuntungan yang lain adalah sangat tepat untuk akuisisi
tiga dimensi (3D) (Westbrook, 1998).
Pada gradien ekho, sensitivitas yang meningkat akibat pengaruh
suseptibilitas magnetik sehingga aplikasi teknik ini sangat sensitif terhadap
perdarahan (hemorrhage) (Hashemi, 1997).
5. Pengembangan Gradien Ekho
a. Stady State
Steady state adalah keadaan dimana nilai TR lebih pendek dari
waktu T1 maupun T2 jaringan. Oleh karena itu, tidak ada waktu bagi
komponen magnetisasi transversal untuk meluruh sebelum aplikasi pulsa
berikutnya. Ada dua teknik yang termasuk kelompok steady state , yaitu
1) Gradient Recalled Aquisition in the Stady State ( GRASS )
GRASS atau coherent residual transverse magnetization
menghasilkan pembobotan T2* sehingga cairan tampak terang, dan
berguna untuk pemeriksaan angiografi, mielografi dan arthrografi, dan
paten tidaknya pembuluh. TR yang singkat memungkinkan akuisisi
potongan per potongan atau 3D, dan irisan pun dapat diperoleh dengan
teknik single breath hold. Parameter yang digunakan adalah FA 30°–
45°, TR 20 - 50 ms, dan TE 15 – 25 ms.
2) Spoiled Gradient Recalled Aquisition in the Stady State ( SPGR )
Teknik SPGR atau incoherent (spoiled) residual transverse
magnetization memulai urutan pulsanya dengan eksitasi pulsa alfa flip
yang dilanjutkan aplikasi gradien rephasing untuk menghasilkan ekho.
Kondisi steady state tetap dijaga, demikian juga dengan residu
magnetisasi transversal yang masih tersisa dari repetisi sebelumnya.
Ada dua cara untuk menghasilkan spoiling, yaitu RF spoiling dan
gradient spoiling.
RF spoiling menghasilkan pembobotan T1 atau PD, dan pada
gradient spoiling menghasilkan pembobotan T2* (bila parameter sama
dengan GRE konvensional). Parameter yang biasa digunakan adalah FA
30° – 45° dan TR 20 – 50 ms untuk pemeliharaan, serta TE pendek
5 – 10 ms untuk memaksimalkan T2*. Rata-rata waktu yang dibutuhkan
1 detik per potongan, atau 4 – 15 menit per volume.
b. Stady State Free Precession ( SSFP )
SSFP adalah teknik pencitraan MRI yang mampu meningkatkan
kecepatan scanning tanpa memakai pulsa eksitasi dan rephasing, dan
menghasilkan pembobotan T2 (bukan T2*). SSFP bermanfaat untuk
pencitran otak dan sendi, serta beberapa sistem yang menggunakan
volumetric acquisition dengan 2D atau 3D. Parameter yang digunakan
adalah TR 20 – 50 ms dan FA 30° – 45° untuk mempertahankan steady
state (Hashemi, 1997).
c. Teknik Multi Planar
GRASS dan SPGR dapat digunakan untuk teknik multi planar, yaitu
dengan mengatur TR yang panjang (beberapa ratus milidetik). Teknik ini
disebut MPGR (multi planar GRASS) dan MPSPGR (multi planar SPGR).
Teknik multi planar dapat menghasilkan pembobotan T1, T2* dan PD
tergantung besarnya flip angle. FA kecil akan menghasilkan pembobotan
PD sedangkan FA besar menghasilkan pembobotan T1 (Hashemi, 1997).
20
d. Teknik Fast Gradient Echo
Teknik Fast Gradient Echo disebut juga dengan fast GRASS, atau
turbo FISP, atau fast SPGR. Untuk memperkecil waktu pencitraan teknik
ini menggunakan fractional echo, RF dan NEX, serta mengurangi samping
time dengan cara meningkatkan bandwidth. Secara mendasar, dengan
menggunakan fractional echo dan fractional RF dapat menurunkan TE
sedangkan meningkatkan bandwidth (misalnya dari + 16 kKHz ke + 32
kKHz) akan mengurangi sampling time (Hashemi, 1997).
D. PERBEDAAN ANTARA GRADIEN EKHO DENGAN SPIN EKHO
Secara mendasar, perbedaan antara gradien ekho dan spin ekho meliputi :
1. Urutan pulsa (pulse sequence)
Pada gradien ekho urutan pulsanya adalah pulsa alpha flip diikuti oleh
gradien. Gradien melakukan rephasing terhadap momen magnetik setelah spin
mengalami dephasing. Sinyal yang diterima koil tersebut dinamakan gradien
ekho (Westbrook, 1998)
Pada teknik spin ekho (SE) urutan pulsanya diawali dengan pulsa 90º
eksitasi yang dilanjutkan dengan pulsa 180º. Pusla RF 180º akan melakukan
rephasing untuk membangkitkan ekho setelah spin mengalami dephasing.
Dari prinsip dasar tersebut, teknik SE mengalami perkembangan luas sehingga
muncul teknik-teknik pencitraan MRI lain, misalnya fast spin echo (FSE),
Inversion Recovery (IR), STIR (Short Tau Inversion Recovery), FLAIR (Fluid
Attenuated Inversion Recovery), dan lain sebagainya.
Secara skematis, perbandingan urutan pulsa kedua teknik pencitraan
MRI tersebut dapat dilihat melalui gambar, sebagai berikut :
Gambar 5. Perbedaan pulsa sekuens spin ekho dan gradien ekho (a) Pulsa
sekuens spin ekho (b) Pulsa sekuens gradien ekho (Woodward, 1995).
Keterangan :
RF : Pulsa frekuensi radio
Gss : Gradien slice select
Gro : Gradien readout
Gpe : Gradien phase encoding
2. Waktu
Secara umum, hubungan antara waktu pencitraan dengan parameter
lain dijelaskan melalui persamaan :
waktu pencitraan = TR X Ny X NEX,
dimana : TR adalah waktu pengulangan pulsa,
Ny merupakan jumlah fase enkoding per step = besarnya matriks
NEX (= NSA) menyatakan jumlah pengulangan pencatatan data
selama akuisisi.
Jika melihat persamaan di atas, untuk mempersingkat waktu ada tiga
kemungkinan mengubah variabel. Oleh karena itu, pada teknik GRE cara
untuk menurunkan TR adalah dengan melakukan variasi terhadap FA.
sudut balik kurang dari 90° dan TR yang kecil maka akan menghasilkan waktu
pemeriksaan yang relatif lebih singkat.
Sedangkan pada spin ekho, untuk mempersingkat waktu dilakukan
dengan melakukan lebih dari satu kali fase enkoding per TR, sehingga cara ini
dikenal dengan teknik Fast Spin Echo (FSE). FSE merupakan bentuk pulsa
sekuens pengembangan dari spin ekho. Parameter untuk meningkatkan
kecepatan scanning dikenal dengan nama echo train length (ETL)
Gambar 6. Grafik pulsa sekuens. (a) Gradien ekho, FA yang kecil memungkinkan
penggunaan TR pendek (< 50 ms) sehingga bisa mempersingkat waktu (Hashemi,
1997). (b) Spin ekho, untuk mempersingkat waktu dikembangkan teknik FSE, yaitu
aplikasi multipel pulsa RF 180º rephasing (Westbrook, 1998).
Keterangan :
Mo : Total medan magnet Mxy : Magnetisasi bidang transversal
Mz : Magnetisasi bidang longitudinal α : sudut balik (FA)
3. Keuntungan
Keuntungan teknik gradien ekho adalah kecepatan waktu pencitraan
yang tinggi, sangat sensitif terhadap flow, dan dapat digunakan untuk akuisisi
volume. Sedangkan keuntungan spin ekho meliputi kualitas gambar yang baik,
dapat digunakan pada hampir semua pemerksaan, dan menghasilkan
pembobotan T2 yang baik untuk gambaran patologi (Westbrook, 1998).

4. Kerugian
Kerugian gradien ekho adalah miskin SNR pada akuisisi dua dimensi
(2D), timbulnya artefak karena suseptibilitas magnet, dan timbulnya suara
keras dari sistem gradien. Sedangkan kerugian pada spin ekho adalah waktu
pemeriksaan yang relatif panjang (Westbrook, 1998).
E. PENGARUH PENGATURAN PARAMETER
Hal-hal di bawah ini merupakan sesuatu yang harus diperhatikan sebagai
akibat dari pengaturan beberapa parameter (Westbrook, 1998), yaitu :
1. Signal to Noise Ratio (SNR)
Yang dimaksud SNR adalah perbandingan antara besarnya amplitudo
sinyal dengan amplitudo derau. Nilai SNR dipengaruhi oleh :
a. Densitas proton daerah yang diperiksa, yaitu semakin tinggi densitas
proton semakin tinggi nilai SNR
b. Voksel volume, yaitu semakin besar ukuran ketebalan potongan maka
semakin tinggi pula nilai SNR
c. TR, TE dan FA
1) FA yang besar semakin meningkatkan SNR.
2) TR yang panjang akan meningkatkan SNR, sedangkan TR yang
pendek menurunkan SNR.
3) Sebaliknya, TE yang panjang akan menurunkan SNR dan TE yang
pendek akan meningkatkan SNR.
d. NEX ganda berarti jumlah data yang tersimpan pada K-space juga ganda.
Namun karena deraunya acak yaitu dimana saja data dicatat, sedangkan
sinyalnya tetap maka NEX ganda hanya meningkatkan SNR sebesar 1,4.
e. Receive bandwidth ( RBw )
Semakin kecil bandwidth maka deraunya akan semakin mengecil.
f. Penggunaan koil yang dipasang sedekat mungkin dengan obyek
2. Contrast to Noise Ratio (CNR)
CNR adalah perbedaan SNR antara organ yang saling berdekatan.
CNR yang baik dapat menunjukkan perbedaan daerah yang patologis dan
daerah sehat. Dalam hal ini, CNR dapat ditingkatkan dengan cara :
a. Menggunakan kontras media
b. Menggunakan pembobotan gambar T2
c. memilih magnetization transfer
d. Menghilangkan gambaran jaringan normal dengan spectral pre-saturation.
3. Spatial Resolution
Spatial resolution adalah kemampuan untuk membedakan antara dua
titik secara terpisah dan jelas. Semakin kecil ukuran voksel resolusi akan
semakin baik Spatial resolution dapat ditingkatkan dengan :
a. Irisan yang tipis
b. Matriks yang halus atau kecil
c. FOV kecil
d. Menggunakan rectanguler/asymetric FOV bila memungkinkan.
4. Waktu Pencitraan
Waktu pencitraan dipengaruhi oleh TR, jumlah phase encoding (Ny),
dan NEX . Sehingga untuk mengurangi waktu dilakukan dengan cara :
a. TR sependek mungkin
b. Matriks yang kasar
c. NEX sekecil mungkin
F. TEKNIK GRADIEN EKHO PADA VERTEBRAE LUMBAL
1. Anatomi vertebrae lumbal
Vertebrae lumbal merupakan bagian dari kolumna vertebrae yang
berstruktur lentur, disusun oleh sejumlah tulang yang disebut vertebrae atau
ruas tulang belakang. Medula spinalis adalah bagian dari susunan saraf pusat
yang berada dalam foramen vertebralis. Medula spinalis meruncing sebagai
konus medulari hingga lumbal dua. Kauda equina merupakan berkas yang
terdiri dari akar-akar saraf spinalis yang bergerak turun dari tempat kaitannya
pada meduls spinslis lewat kanalis spinalis. kemudian muncul melalui
foramen intervertebralis.
Pada gambar MRI lumbal dengan teknik GRE, dengan parameter
TR 25, TE 13, FA 6º akan menghasilkan efek mielografi. Cairan atau flow
tampak terang. Diskus normal tampak hiperintens karena mengandung banyak
cairan. Vena basivertebralis (panah putih) tampak terang karena flow. Korpus
vertebralis, prosesus spinosus, dan kortek tampak hipointens. (Edelman,1990).
Gambar 7. Lumbal potongan sagital
(a) Hasil citra GRE dengan TR 25, TE 13, FA 6º, menghasilkan efek
mielografi. (Edelman,1990)
(b) Aspek sagital ; konus medularis, kauda ekuina, dan filum terminal.
(c) T2 SE tampak konus medularis, kauda ekuina, ligamen longitudinal
anterior dan posterior (Kelly, 1997).
Keterangan gambar :
s : prosesus spinosus lumbal pll : Ligamen longitudinal posterior
S1 : Sakrum 1 con : konus medularis
all : Ligamen longitudinal anterior eq : kauda ekuina
2. Beberapa Aplikasi Teknik GRE Pada Pemeriksaan Lumbal Sagital
Menurut Westbrook (1998), aplikasi coherent GRE T2* pada lumbal
sagital adalah teknik yang diusulkan. manghasilkan gambar yang baik untuk
menilai diskus intervertebralis, medula spinalis dan CSF.
Sedangkan menurut Edelman (1990), teknik GRE untuk pembobotan
T1 dan T2 dapat diaplikasikan pada pemeriksaan lumbal. Parameter dasar yang
meliputi matriks 256x256 atau 256x128 dan NEX 2 – 4 atau 4 – 6 untuk
GRASS. Tebal irisan 5 mm dengan lebar gap 1 mm memakai FOV 24 cm
dirancang untuk mendapatkan resolusi spasial yang baik. Berikut ini
adalah beberapa gambar yang dihasilkan dari teknik gradien ekho :
Gambar 8. T2* GRE lumbal sagital. (Edelman, 1990)
(A). Dengan TR 33 mdt, TE 13 mdt, dan FA 8° tampak diskus telah ditahan
oleh sesuatu yang beisi cairan, tetapi sinyal yang tinggi meluas ke bagian
posterior (panah) dari bagian yang normal. Bandingkan dengan gambar
C, yaitu L3 – L4 dan L4 – L5.
(B). TR 33 mdt, TE 13 mdt, dan FA 8° tampak hernia diskus (panah) L4-L5.
Kedua diskus, yaitu L4-L5 dan L5-S1 mengalami degenerasi dengan
penurunan intensitas sinyal. Hipointense di dalam diskus berarti
representasi adanya udara atau kalsifikasi.
(C). Gambar stenosis medula spinalis, dimana dengan TR 33 mdt, TE 15 mdt
dan FA 15° mendemonstrasikan tekanan pada medula spinalis pada
multiple bulging dan degenerasi diskus. Hipertrofi ligamentum flavum
memberikan kontribusi stenosis L4-L5.
G. OPTIMISASI GAMBAR PADA PEMERIKSAAN LUMBAL
Di bawah ini adalah hal-hal yang perlu dilakukan untuk meningkatkan
kualitas gambar pada pemeriksaan lumbal, yaitu (Westbrook,1999) :
1. Optimisasi pada Teknik
SNR pada bagian posterior tergantung dari kualitas koil. Koil spinal
posterior akan mengembalikan sinyal yang tinggi pada daerah lumbar kanal
dan korpus vertebra, tetapi sinyal yang sangat kuat pada daerah pantat akan
mengacaukan gambar. Phase array coil dianjurkan untuk imejing torakal dan
lumbal dengan menghasilkan SNR dan resolusi yang baik. Teknik FSE secara
rutin dapat dugunakan. Matriks halus (fine matrix) dapat diaplikasikan untuk
meningkatkan resolusi spasial yang signifikan. Resolusi juga dapat
ditingkatkan dengan menggunakan FOV rektangular pada potongan sagital,
dan FOV kecil pada potongan aksial.
2. Optimisasi untuk Mengatasi Artefak
Artefak yang berasal dari aorta, vena kava inferior (IVC) dan
pembuluh darah lumbal dapat diatasi dengan meletakkan pulsa spasial presaturasi
pada superior, inferior dan anterior di dalam FOV pada potongan
sagital. Pulsa spasial pre-saturasi juga perlu dipasang pada anterior, kanan (R),
dan kiri (L) pada posisi potongan aksial atau oblik untuk mengurangi artefak
bayang-bayang (phase ghosting). Gradien Moment Nulling (GNM) dapat
mengurangi artefak karena aliran (flow) tetapi dapat meningkatkan sinyal
pada cairan serebrospinal (CSF) penggunaannya pada pembobotan T2 dan T2*
Menukar sumbu fase SI ke posisi AP pada potongan sagital adalah
cara yang paling baik untuk menghilangkan artefak yang berasal dari medula
spinalis. Tetapi pada FOV rektanguler, hal itu tidak dapat digunakan ketika
sumbu panjangnya diletakkan secara horisontal. Pada saat memperkecil
ukuran FOV pada arah fase, maka aliasing akan timbul. Oleh karena itu,
penggunaan oversampling dapat dilakukan untuk mengurangi artefak ini.
Multipel pulsa RF 180º pada FSE juga menyebabkan lemak tampak
hiperintens pada pembobotan T2 yang menyebabkan sulit mendeteksi kelainan
pada sistem saraf. Teknik STIR (Short Tau Inversion Recovery) perlu
digunakan pada kasus metastase.