BAB II LANDASAN TEORI

Transkripsi

1 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Pengertian Magnetic Resonance Imaging Magnetic Resonance Imaging (MRI) adalah suatu alat diagnostik mutakhir untuk memeriksa dan mendeteksi tubuh dengan menggunakan medan magnet yang besar dan gelombang frekuensi radio yang menghasilkan 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. MRI Merupakan metode rutin yang dipakai dalam diagnosis medis karena hasilnya yang sangat akurat. Teknik penggambaran MRI relatif komplek 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 diagnostik, maka harus memperhitungkan hal-hal yang berkaitan dengan teknik penggambaran MRI, antara lain Persiapan pasien serta teknik pemeriksaan pasien yang baik, Kontras yang sesuai dengan tujuan pemeriksaanya. Dengan 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, terutama otak, sumsum tulang belakang dan susunan saraf pusat dan memberikan gambaran detail tubuh manusia dengan perbedaan yang kontras, dibandingkan dengan pemeriksaan CT- scan dan X-ray lainnya sehingga anatomi dan patologi jaringan tubuh dapat dievaluasi secara detail (Bushberg, 2002). Magnetic Resonance Imaging digunakan untuk mendiagnosis tubuh manusia, MRI mempunyai peningkatan dalam teknik imaging paling serbaguna hingga saat ini, yang pada awalnya merupakan alat imaging mampu menganalisa sebagian besar anatomis 5

2 6 kemudian meningkat ke suatu fungsional fisiologis system organ tubuh (Bryan, 2010). 2.2 Komponen dari MRI Komputer pada MRI merupakan otak dan komponen utama yang digunakan untuk memproses sinyal, menyimpan data dan menampilkan gambar yang dihasilkan. Selain sistem komputer komponen utama pada pesawat MRI adalah: pembangkit magnet utama, koil gradien, koil penyelaras (shim s coils), antena atau koil pemancar dan penerima, serta sistem akuisisi data dalam komputer. Gambar 2.1 Komponen Mesin MRI (Evert J Blink, 2004) Magnet Utama Medan magnet utama dikenal juga sebagai medan magnet statis. Medan magnet ini berguna untuk menyearahkan spin inti atom hidrogen untuk pencitraan resonansi magnetik. a. Magnet Permanen Magnet permanen terbuat dari beberapa lapis batang keramik ferromagnetik dan memiliki kuat medan magnet maksimal 0,3 Tesla. Magnet ini di rancang dalam bentuk tertutup maupun terbuka (C shape) dengan arah garis magnetnya adalah antero-posterior.

3 7 b. Magnet Resistif Medan magnet dari jenis resistif dibangkitkan dengan memberikan arus listrik pada kumparan. Kuat medan magnet yang mampu dihasilkan mencapai 0,3 Tesla, lilitan kabel yang mengelilingi sebuah selinder yang didalamnya daliri arus listrik. c. Magnet Superconductor Magnet ini mampu menghasilkan medan magnet hingga berkekuatan 0,5 Tesla- 3.0 Tesla, dan sekarang banyak dipakai untuk kepentingan klinik. Helium cair digunakan untuk mempertahankan kondisi superkonduktor agar selalu berada pada temperatur yang diperlukan. (Bushberg, 2002) Koil Gradien Seluruh peralatan sistem pencitraan MRI dilengkapi dengan kumparan penghantar yang bersifat resistif yang disebut kumparan Gradien. Kumparan gradien akan membangkitkan kuat medan magnetik yang besarnya berbeda tergantung pada lokasinya dan medan gradien ini akan dibangkitkan nyala mati secara bergantian selama dan antara pulsa eksitasi RF. Fungsi dari medan gradien ini adalah untuk mengkodekan informasi ruang dalam sinyal RF yang dipancarkan oleh proton. Medan gradien magnetik yang nyala mati akan membangkitkan medan yang disebut time varying magnetic field (TVMF). Atau medan magnet yang berubah terhadap waktu. Sebenarnya dalam sistem MRI ada 3 set kumparan gradien yang menghasilkan TVMF dalam arah tiga sumbu ortogonal (X,Y,Z). gradien tersebut. a. Gradien koil X, untuk membuat citra potongan sagital b. Gradien koil Y, untuk membuat citra potongan koronal c. Gradien koil Z, untuk membuat citra potongan aksial Untuk melakukan pencitraan potongan arah miring ( oblik ) digunakan kombinasi dari kumparan-kumparan (Evert J Blink, 2004).

4 8 Gambar 2.2 Skema dan tabel menunjukkan Gx, Gy, dan Gz (Evert J Blink, 2004) Gambar diatas menunjukkan skema dan tabel Gx, Gy, dan Gz yang digunakan untuk seleksi bagian slice dan fase frekuensi encoding selama di bidang akuisisi pencitraan Koil Radiofrekuensi (RF) Pada pulsa RF mengubah energi proton sehingga dapat menyebabkan transisi dan pemberian frekuensi radio dengan waktu yang singkat disebut pulsa frekuensi radio yang merupakan gelombang elektromagnetik, pulsa RF yang diberikan sama dengan frekuensi Larmor yang dimiliki proton. Pada keadaan tersebut proton yang sedang berpresisi akan mendapat tambahan energi. Dalam pemberian frekuensi radio proton pada tingkat energi rendah akan tereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi, peristiwa ini disebut resonansi magnetik. Pulsa RF yang menggerakkan magnetisasi (M) dari posisi setimbang ke bidang transversal disebut pulsa Pulsa RF yang menggerakkan M dengan arah yang berlawanan dengan arah asalnya dinamakan pulsa Kedua pulsa tersebut merupakan pulsa yang mempunyai persamaan yang sangat besar dan penting dalam metode MRI. Beberapa masalah RF dalam gambar MRI tidak disebabkan oleh ganguan luar melainkan oleh masalah dengan komponen internal dari sistem seperti kerusakan dari pemancar RF, sambungan listrik yang buruk, atau kegagalan sirkit terkait dengan kumparan penerima (Blink, 2004).

5 9 Koil radio frekuensi (RF) terdiri dari dua tipe koil yaitu koil pemancar (transmitter) dan koil penerima (receiver). Koil pemancar berfungsi untuk memancarkan gelombang RF pada inti yang terlokalisir dengan frekuensi tertentu sehingga terjadi proses resonansi, sedangkan koil penerima berfungsi untuk menerima sinyal output dari sistem. Bentuk dan ukuran koil penerima ini telah dirancang disesuaikan dengan bagian tubuh yang akan diperiksa, misalnya koil untuk Brain, vertebra atau ekstremitas. Beriku adalah jenis-jenis koil : a. Koil Volume (Volume Coil) Volume coils dapat digunakan secara eksklusif sebagai coils penerima atau kombinasi coils mengirim / menerima. Volume coils ditandai dengan kualitas sinyal homogen. Tipe lain dari coil volume kumparan tubuh, yang merupakan bagian integral dari sebuah scanner MR dan biasanya terletak di dalam lubang magnet itu sendiri. b. Koil Permukaan (Surface Coil) c. Koil Linier d. Koil Kuadrat e. Phase Array Coil Sistem Komputer MRI Sistem computer MRI ini berfungsi untuk membangkitkan pulse sequence, mengontrol semua komponen alat MRI Dengan kemampuan perangkat lunak yang besar, komputer mampu melakukan tugas-tugas multi (multi tasking), diantaranya adalah operator input, pemilihan slice, kontrol sistem gradien, kontrol sinyal RF dan lain-lain. Komputer juga berfungsi untuk mengolah sinyal hingga menjadi citra MRI yang dapat dilihat pada layar monitor, disimpan ke dalam disk atau CD, atau bisa langsung dicetak.

6 10 Gambar 2.3 Sistem Komputer pada MRI 2.3 Prinsip dasar MRI Spin Proton Magnetic resonance (MR) pencitraan menggunakan sinyal dari inti atom hidrogen (H) untuk membuat citra. Sebuah atom hidrogen terdiri dari inti yang mengandung satu proton dan elektron tunggal mengorbit inti (seperti terlihat pada Gambar. 2.4). Proton memiliki muatan positif dan elektron muatan negatif, atom hidrogen secara keseluruhan adalah netral. Gambar 2.4 Inti dari atom H (Bryan, 2010) Terlepas dari muatan positif, proton memiliki spin. Spin Proton 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.

7 11 Ini berarti bahwa proton berputar pada porosnya seperti gasing berputar. Proton tersebut memiliki dua sifat penting yaitu Sebagai massa berputar (m), proton memiliki momentum sudut dan berputar untuk mempertahankan orientasi spasial sumbu rotasi. Sebagai massa berputar dengan muatan listrik, sebagai tambahan proton memiliki momen magnetic dan berperilaku seperti magnet kecil. Oleh karena itu, proton dipengaruhi oleh medan magnet eksternal dan gelombang elektromagnetik. Spin proton selalu memiliki besar yang sama dan tidak akan dapat dipercepat atau melambat, karena itu adalah sifat dasar dari partikel elementer. Hidrogen adalah nucleus aktif yang banyak digunakan dalam pencitraan MRI karena hidrogen dalam tubuh sangat banyak dan protonnya mempunyai moment magnetic yang besar. Dalam kondisi normal moment magnetic inti hydrogen arahnya random. Namun apabila ditempatkan dalam suatu medan magnet yang kuat, moment magnetic inti-inti atom akan menyesuaikan arah dengan medan magnet. Faktor-faktor yang mempengaruhi penyesuaian inti-inti atom hidrogen terhadap medan magnet eksternal adalah kuat lemahnya medan magnet dan energi inti atom, yakni bila energi lebih lemah tidak cukup kuat untuk berlawanan dengan medan magnet (BB 0 ), dan bila energi tinggi maka akan cukup untuk anti parallel. Inti yang paling banyak mendominasi jaringan biologi tubuh manusia adalah atom hydrogen. Atom hydrogen sangat banyak terdapat dalam jaringan biologi tubuh manusia dan protonnya mempunyai moment magnetic yang besar. Hal ini menyebabkan sinyal hidrogen yang dihasilkan 1000 kali lebih besar dari pada atom lainnya dalam tubuh, sehingga atom inilah yang digunakan sebagai sumber sinyal dalam pencitraan MRI (Bryan, 2010) Presesi Tiap-tiap spin inti hidrogen membentuk Net Magnetisation Vector (NMV) pada sumbu atau porosnya. Pengaruh dari medan magnet eksternal (BB 0 ) akan menghasilkan spin sekunder atau gerakan NMV mengelilingi BB 0. Spin sekunder ini disebut precession dan menyebabkan magnetik moment bergerak secara

8 12 circular mengelilingi BB 0. Jalur sirkulasi pergerakan itu disebut precessional path dan kecepatan gerakan NMV mengelilingi BB 0 disebut frekuensi presesi. Satuan frekuensinya MHz, dimana 1 Hz = 1 putaran per-detik. Kecepatan atau frekuensi presesi proton atom hydrogen tergantung pada kuat magnet eksternal yang diberikan pada jaringan. Semakin kuat medan semakin cepat presesi proton dan frekuensi presesi yang tergantung pada kuat medan magnetik disebut dengan frekuensi Larmor yang mengikuti persamaan : ωω 0 = γγ 0 BB 0... (1) Dimana: ωω 0 adalah frekuensi Larmor dalam megahertz (MHz) γγ 0 rasio gyromagnetic, spesifik yang konstanta untuk inti tertentu BB 0 kekuatan medan magnet eksternal dalam satuan tesla (T) Proton memiliki rasio gyromagnetic dari γ = 42,58 MHz / T, sehingga frekuensi Larmor dari 63,9 MHz di 1,5 T. Gambar 2.5 Proses dari Presesi atom Hydrogen (Bushberg, 2002)

9 Resonansi Merupakan sebuah fenomena diamana Radio Frekuensi (RF) dipancarkan dengan frekuensi yang sama dengan frekuensi larmor atom maka akan terjadi fenomena resonansi. Apabila objek diletakkan dalam medan magnet eksternal yang sangat kuat, maka inti-inti atomnya akan berada pada arah yang searah atau berlawanan dengan medan magnet eksternal dan inti-inti itu akan mengalami perpindahan dari suatu energi ke tingkat energi yang lain setelah diberikan Radio Frekuensi. Proses perpindahan energi ini seringkali merubah arah dari NMV, akibatnya vektor dapat berubah arah dari arah longitudinal atau parallel medan magnet eksternal, ke arah vektor yang lain (Bushberg, 2002) Gambar 2.6 pemberian Radiofrekuensi pada atom Hidrogen (Bushberg, 2002) MR Signal Akibat resonansi NMV yang mengalami inphase pada bidang transversal. Hukum Faraday menyatakan jika receiver koil ditempatkan pada area medan magnet yang bergerak misalnya NMV yang mengalami presesi pada bidang transversal tadi akan dihasilkan voltage dalam receiver koil. Oleh karena itu NMV yang bergerak menghasilkan medan magnet yang berfluktuasi dalam koil. Saat NMV berpresesi sesuai frekuensi Larmor pada bidang transversal, maka akan terjadi voltage. Voltage ini merupakan MR signal. Frekuensi dari signal adalah sama dengan frekuensi Larmor, besar kecilnya sinyal tergantung pada banyaknya magnetisasi dalam bidang transversal. Bila masih banyak NMV, akan

10 14 menimbulkan sinyal yang kuat dan tampak terang pada gambar, bila NMV lemah akan sedikit menimbulkan sinyal dan akan tampak gelap pada citra MRI. Pada saat terjadi magnetisasi transversal maka terjadi pula keadaan in phase pada bidang transversal sehingga akan terjadi induksi dari medan magnet terhadap koil penerima yang akan tercatat sebagai sinyal. Kuat dan lemahnya magnetisasi pada bidang transversal ini akan berpengaruh pada kekuatan signal MR dan berpengaruh pada intensitas gelap dan terang pada citra MRI. Bila signal MR kuat maka akan memberikan gambaran citra yang terang atau Hiperintens, sedangkan apabila signal MRI lemah akan memberikan citra MRI gelap atau Hipointens. Bila pulsa RF dihentikan, moment magnetik pada bidang transversal yang dalam keadaan Inphase akan mengalami Dephase kembali sehingga magnetisasi pada bidang transversal akan menurun, akibatnya induksi pada koil penerima juga akan semakin melemah yang dikenal dengan sinyal Free Induction Decay (FID) Sinyal Free Induction Decay (FID) Selama melakukan gerakan presesi, vektor magnetisasi dalam koordinat kartesian dapat diuraikan menjadi dua komponen yaitu : a. Komponen logitudinal MM zz pada sumbu z, yakni arah magnetisasi (M) mulamula sebelum mengalami simpangan (sama dengan arah medan magnet eksternal). b. Komponen tranversal MM xxxx pada bidang xy (tegak lurus arah medan magnet ekternal) Selama berpresesi arah MM zz tetap, sedangkan MM xxxx berputar pada bidang xy, seperti terlihat pada Gambar dibawah ini putaran MM xxxx inilah yang menghasilkan sinyal NMR dimana dipancarkan dari proton yang beresonansi yang sinyalnya disebut sebagai Sinyal Free Induction Decay (FID).

11 15 Gambar 2.7 Peluruhan induksi bebas (Bushberg, 2002) Relaksasi (Relaxation) Sebuah proses diamana atom hidrogen kembali kepada kesetimbangannya. Selama NMV membuang seluruh energinya yang diserap dan kembali pada BB 0 disebut sebagai proses Relaksasi. Pada saat NMV kehilangan magnetisasi transversal yang dikarenakan Dephase terjadi proses Relaksasi yang menghasilkan recoveri magnetisasi longitudinal (MM zz ) dan decay dari magnetisasi transversal (MM xxxx ). a. Recoveri dari magnetisasi longitudinal disebabkan oleh proses yang dinamakan TT 1 recoveri. b. Decay dari magnetisasi transverse disebabkan oleh proses yang dinamakan TT 2 decay. (Daniel kertawiguna, 2015) TT 11 Recoveri (Longitudinal Relaxation) Disebabkan oleh inti-inti atom yang memberikan energinya pada lingkungan sekitarnya atau lattice, dan disebut spin lattice relaksasi. Energi yang dibebaskan pada sekeliling lattice menyebabkan inti-inti atom untuk recoveri

12 16 kemagnetisasi longitudinal. Rate Recoveri adalah proses eksponensial denganwaktu yang konstan yang disebut TT 1. TT 1 adalah waktu pada saat 63% magnetisasi longitudinal (MM zz ) untuk Recoveri. m Gambar 2.8 Proses terjadianya TT 1 Recoveri dan Diagram TT 1 Recoveri (spin lattice relaksasi) (Bushberg, 2002) TT 22 Decay (Transverse Relaxation) Disebabkan oleh pertukaran energi inti atom dengan atom yang lain. Pertukaran energi ini disebabkan oleh medan magnet dari tiap-tiap inti atom berinteraksi dengan inti atom lain. Seringkali dinamakan spin-spin relaksasi dan menghasilkan decay atau hilangnya magnetisasi transversal. Rate decay juga merupakan proses eksponensial, sehingga waktu relaksasi TT 2 dari jaringan soft

13 17 tissue konstan. TT 2 adalah waktu pada saat 37% magnetisasi transversal (MM xxxx ) menghilang (Decay). Gambar 2.9 Proses terjadianya TT 2 Decay dan Grafik dari TT 2 Decay (spin-spin relaksasi) Besarnya dan proses waktu frekuensi TT 1 dan TT 2 sangat berpengaruh pada sinyal keluaran yang akan ditransformasikan sebagai kontras citra MR, sebab kurva TT 1 akan menentukan magnetisasi transversal (MM xxxx ). Peluruhan TT 2 (waktu relaksasi TT 2 ) adalah efek yang paling berkontribusi pada gambar citra, sebab pada proses dephase proton akan dihasilkan suatu induksi sinyal. Pengulangan pulsa RF terjadi sebelum kurva recovery menjadi maksimal sehingga obyek jaringan dengan TT 1 pendek (cepat kembali ke kondisi kesetimbangan) akan mempunyai jumlah recovery yang banyak dibandingkan dengan jaringan yang mempunyai waktu yang panjang, sehingga dalam citra MRI akan di dapatkan gambar yang hitam pada pembobotan TT 1 spin echo. Setelah pulsa RF 90 diberikan pada obyek, magnetisasi longitudinal (MM zz ) akan diputar 90 ke bidang transversal (MM xxxx ) dan

14 18 terjadi proses relaksasi TT 2. Jaringan yang mempunyai nilai TT 2 pendek, dephase yang terjadi sangat cepat sehingga intensitas sinyal yang dihasilkan sangat besar dan jaringan dengan waktu relaksasi TT 2 pendek ini akan kelihatan hitam pada pembobotan nilai TT 2. Proses relaksasi TT 1 dan TT 2 adalah suatu kerja yang berlawanan yaitu pada saat proses pertumbuhan kembali magnetisasi longitudinal (MM zz ) diimbangi dengan peluruhan yang cepat pada kurva relaksasi TT 2. Dua efek relaksasi TT 1 dan TT 2 terjadi ketika objek diberikan gelombang radio RF yang merupakan bentuk pulsa sequence. Pulsa sequence dalam pencitraan MRI dibentuk untuk mengetahui bagaimana efek TT 1 pada pembobotan citra TT 1 Weighted, efek TT 2 pada pembobotan citra TT 2 Weighted. Rangkaian pulsa RF dephasing phase echo dalam mendapatkan citra MRI dilakukan pengulangan untuk satu pemeriksaan. Waktu pengulangan antara pulsa sequence yang satu dengan yang berikutnya disebut dengan Time Repetition (TR), sedangkan waktu tengah antara pulsa 90 0 dan sinyal maksimum (echo) disebut dengan Time Echo (TE). Parameter TT 1 dan TT 2 sebagai sifat intrinsik jaringan, serta TE dan TR sebagai parameter teknis yang digunakan akan mengontrol derajat kehitaman pada citra MRI. Pada TT 2 Weighted derajat kehitaman gambar akan dikontrol oleh TE dan TT 2 (Spin spin relaxation), sedangkan untuk TT 1 Weighted derajat kehitaman akan dikontrol oleh TR dan TT 1 ((Spin lattice relaxation). Secara umum TT 1 Weighted akan menunjukkan struktur anatomi, dan TT 2 Weighted menunjukkan struktur patologi Time Repetition (TR), Time Echo (TE), Field of View, Signal noise to Ratio (SNR) Time Repetition(TR) dan Time Echo(TE) Time Repetition (TR) merupakan parameter yang mengontrol jumlah magnetisasi longitudinal (MM zz ) yang recoveri sebelum RF pulse berikutnya. TR yang panjang memungkinkan full recovery sehingga lebih banyak yang akan mengalami magnetisasi transversal (MM xxxx ) pada RF pulse berikutnya. TR yang panjang akan meningkatkan Signal Noise Ratio dan TR yang pendek menurunkan Signal Noise Ratio. Sedangkan Time Echo (TE) merupakan parameter yang

15 19 mengontrol jumlah magnetisasi transversal (MM xxxx ) yang akan Decay sebelum echo itu dicatat. Time Repetition (TR) dan waktu Time Echo (TE) merupakan kunci dari penciptaan kontras citra MRI. Pada Gambar 2.10 menunjukkan simbol yang paling sering digunakan untuk diagram urutan pulsa, termasuk echo dengan penggunaan Spin Echo (SE) dan Gradien Echo (GRE). Hal ini penting untuk mengenali simbol-simbol ini, karena selalu digunakan untuk mewakili TR dan TE. Gambar 2.10 Definisi simbol yang umum digunakan dalam diagram urutan pulsa. TR adalah waktu (biasanya diukur dalam milidetik) antara penerapan pulsa RF eksitasi dan awal pulsa RF berikutnya. TE (juga biasanya diukur dalam milidetik) adalah waktu antara penerapan pulsa RF dan puncak gema terdeteksi (seperti terlihat pada Gambar 2.11a). Kedua parameter mempengaruhi kontras gambar MR karena memberikan berbagai tingkat kepekaan terhadap perbedaan waktu relaksasi antara berbagai jaringan. Pada TR pendek, perbedaan waktu relaksasi antara lemak dan air dapat dideteksi (magnetisasi longitudinal pulih lebih cepat dari pada lemak dalam air), di TR panjang, tidak dapat dideteksi. Oleh karena itu, TR berhubungan dengan TT 1 (seperti terlihat pada Gambar 2.15b) dan mempengaruhi kontras gambar TT 1 Weighted. Pada TE singkat, perbedaan sinyal TT 2 lemak dan air tidak dapat dideteksi dan penggunaan TE panjang dapat dideteksi. Oleh karena itu, TE berhubungan dengan TT 2 (seperti terlihat pada Gambar 2.11b) dan mempengaruhi kontras gambar TT 2 Weighted. Ketika TR panjang dan TE pendek, perbedaan dalam pemulihan magnetisasi dan peluruhan sinyal antara lemak dan air yang tidak dapat

16 20 dibedakan (seperti terlihat pada Gambar 2.15b) Oleh karena itu, kontras diamati pada gambar MR dihasilkan adalah terutama karena perbedaan kepadatan proton antara kedua jenis jaringan. Jaringan dengan lebih proton memiliki intensitas sinyal yang lebih tinggi, dan jumlah proton lebih sedikit memiliki intensitas sinyal yang lebih rendah. Gambar 2.11 (a) Skema representasi dari TR dan TE (b) Grafik TR dan TE panjang, pendek saat pembobotan T2 dan T1 Gambar 2.11 diatas menunjukkan saat panjang dengan TR pendek dan pada saat TE pendek untuk pembobotan T2 lemak dan air. Dan pembobotan T1 lemak dan air Field of View (FOV) dan Signal noise to Ratio (SNR) Field of view (FOV) merupakan parameter dalam menentukan luas lapangan atau lebih dikenal dengan luas daerah yang akan di scn. Oleh karena itu pengukuan FOV yang optimal akan memepengaruhi nilai SNR dikarenakan pusat data mentah yang diterima berasal dari luas area yang d scan. Semakin kecil FOV yang digunakan makan SNR akan semakin tinggi karena sinyal yang diterima merupakan dari objek yang kita scan saja tetai memiliki kekurangan yaitu organ atau objek yang diterima mengacu hanya organ organ kecil saja. Sehingga bisa menjadi acuan dalam sebuah pemeriksaan, begitu juga apabila FOV besar makan akan menurunkan nilai SNR dimana sinyal yang diterima bukan hanya dari organ yang diperiksa melainkan dari organ yang disekitar organ yang kita scan juga terdeteksi oleh coil.

17 21 Signal to Noise Ratio (SNR) merupakan hal yang paling menjadi perhatian pada kualitas MRI. Istilah ini didefinisikan sebagai perbandingan amplitudo dari signal yang diterima oleh coil dengan amplitudo dari noise. Jika signal yang sebenarnya relatif lebih kuat daripada noise maka SNR akan meningkat, dan kualitas gambar akan lebih baik. Nilai nilai Signal noise to ratio (SNR) diperoleh sesuai dengan ketentuan (Brian, 2010) dengan cara nilai intensitas signal pada daerah corpus, discus, CSF dan fat masing masing akan dibagi dengan nilai intensitas signal background Berikut adalah hasil penentuan ROI pada organ corpus, discus, CSF, fat dan background yang telah disebutkan diatas Pembobotan TT 1 atau TT 1 weighted Pada pembobotan T 1 menggunakan parameter TR yang maka pembobotan T 1 akan kelihatan gelap atau hyperintens tetapi untuk jaringan yang mempunyai waktu relaksasi yang cepat maka pembobotan T 1 akan kelihatan terang atau hypointens. Sebuah citra TT 1 Weighted dimana perbedaan waktu antara TT 1 jaringan misalnya lemak dan air tergantung dari Time Repetition (TR). Karena TR mengontrol seberapa jauh setiap vektor dapat memulihkan sebelum pemberian pulsa RF berikutnya, untuk mencapai bobot TT 1 TR harus cukup pendek sehingga lemak atau air memiliki waktu yang cukup untuk sepenuhnya kembali ke BB 0. Jika TR terlalu panjang, baik lemak dan air kembali ke BB 0 dan memulihkan magnetisasi longitudinal (MM zz ) sepenuhnya sehingga sinyal yang diberikan menjadi lemah dan tidak dapat menunjukkan perbedaan antara lemak dan air pada citra yang dihasilkan. Grafik TT 1 Weighted ditunjukkan pada gambar 2.12 di bawah ini (Pierce, 1995)

18 22 Gambar 2.12 TT 1 Perbedaan Antara Lemak dan Air (Bushberg, 2002) Pembobotan TT 22 atau TT 22 weighted TT 2 weighted disebut juga T2WI atau TT 2 weighted Imaging yang merupakan salah satu pembobotan untuk MRI whole spine di mana kontrasnya tergantung pada Time echo (TE). ). TE mengontrol jumlah peluruhan TT 2 yang terjadi sebelum sinyal diterima. Pembobotan T2 cenderung membutuhkan Time echo (TE) yang lama untuk memberikan jaringan lemak dan air waktu untuk meluruh atau berdicay. Jika TE terlalu singkat, baik lemak atau air tidak memiliki waktu untuk meluruh dan tidak dapat menunjukkan perbedaan antara lemak dan air pada citra yang dihasilkan. Grafik TT 2 Weighted ditunjukkan pada gambar 2.13

19 23 Gambar 2.13 TT 2 Perbedaan Antara Lemak dan Air (Bushberg, 2002) 2.4 Pulsa Sequence Spin Echo (SE) Spin Echo adalah sequence yang paling banyak digunakan pada pemeriksaan MRI. Pada spin echo standar, segera setelah pulsa RF 90 0 diberikan, sebuah FID segera terbentuk. Dengan menggunakan kekuatan radiofrekuensi yang sesuai, akan terjadi transfer NMV bersudut 90 0 kemudian diikuti dengan rephasing pulse bersudut Spin echo menggunakan eksitasi pulsa 90 0 yang diikuti oleh satu atau lebih rephasing pulsa 180 0, untuk menghasilkan Spin Echo. Spin echo (SE) sama dengan urutan Gradien echo dengan pengecualian bahwa ada tambahan refocusing pulsa Inversion Time (TI) Inversion recovery (IR) ialah urutan eksitasi SE (Spin Echo) pulsa 90 dengan tambahan pulsa inversi 180 yang dimana pulsa 180 rephasing dari urutan SE konvensional. Pulsa inversi membalikan magnetisasi longitudinal dari MM zz positif kedalam MM zz arah negatif (seperti terlihat pada Gambar. 2.14). Setelah beberapa relaksasi telah terjadi, pulsa 90 urutan SE diterapkan. Waktu antara pulsa RF 180 dan pulsa RF 90 adalah Time Inversion (TI).

20 24 Gambar 2.14 Waktu antara pulsa 180 dan pulsa RF 90 Kontras pada gambar dapat dimanipulasi dengan mengubah waktu inversi. Dengan TI pendek dan pengiriman pulsa eksitasi 90 segera setelah pulsa 180 inversi, semua magnetisasi longitudinal negatif membalik atau flip ke bidang transversal. Jika waktu inversi cukup panjang memungkinkan relaksasi penuh, sinyal kembali menjadi lebih kuat. Ketika pulsa pembalik dihapus, vektor magnetisasi mulai relaksasi kembali ke BB 0. Kontras gambar yang dihasilkan sangat tergantung pada panjang TI serta TR dan TE. Kontras dalam gambar terutama tergantung pada besarnya magnet longitudinal yang (seperti pada putaran echo) setelah waktu tunda yang dipilih TI. Kontras didasarkan pada kurva recovery TI setelah inversi pulsa 180º. Inverting pulsa 180º dapat menghasilkan perbedaan kontras besar antara lemak dan air karena saturasi penuh vektor lemak atau air dapat dicapai dengan memanfaatkan TI yang sesuai. (Daniel kertawiguna, 2004) Short Time Inversion Recovery (STIR) STIR (Short Time Inversion Recovery) adalah urutan pulsa inversi dengan waktu tertentu sehingga dapat menekan sinyal dari lemak. Urutan pulsa

21 25 pemulihan inversi merupakan urutan pulsa Spin Echo didahului oleh pulsa 180 RF. Sequence STIR membalikkan magnetisasi longitudinal baik lemak dan air dengan pengiriman pulsa 180, yang diikuti oleh TI (Time Inversion) beberapa ratus milidetik. Untuk menekan sinyal lemak, TI disesuaikan sedemikian rupa sehingga pulsa 90 dipancarkan tepat pada saat ketika lemak melewati nol. TI menekan lemak sekitar 150 msec pada kekuatan bidang magnet 1,5 T dan sekitar 100 msec pada bidang magnet 0,5 T. STIR merupakan urutan pulsa recovery inversi yang menggunakan TI yang sesuai dengan waktu yang dibutuhkan untuk pulih dari inversi penuh lemak terhadap bidang transversal sehingga tidak ada magnet longitudinal yang sesuai dengan lemak. Ketika pulsa 90º bereksitasi diterapkan setelah waktu tunda TI, sinyal dari lemak batal. STIR digunakan untuk mencapai penekanan sinyal lemak dalam gambar TT 1 weighted dan TT 2 weighted. Sebuah TI dari msec mencapai penekanan lemak meskipun nilai ini bervariasi pada kekuatan lapangan magnet yang berbeda. (Bushberg, 2002) 2.5 Teknik Composing Pada perkembangan mesin Magnetik Resonance yang menawarkan kemampuan untuk memeriksa daerah tubuh yang besar tanpa reposisi pasien, MRI sekarang dapat digunakan untuk pencitraan aspek sistemik penyakit misalnya pada bidang onkologi. Tapi dokumentasi patologi yang kompleks membutuhkan penilaian yang mudah dan cepat. Untuk tujuan ini, teknik pencitraan composing dapat membantu. Untuk memperoleh informasi dari daerah tubuh yang besar, Field Of View (FOV) dan multi-channel kumparan harus diterapkan. Pada system MR yang memiliki medan magnet 1.5T FOV yang besar sering ditandai dengan pencahayaan homogen disebabkan terutama oleh variasi local sensitivitas coil. Akibatnya, penyesuaian manual harus dibentuk termasuk untuk daerah kecil. Teknik Composing merupakan teknik pada Pemeriksan MRI tulang belakang yang dilakukan secara keseluruhan tanpa berulang kali memposisikan pasien. Mengingat pemeriksaan MRI adalah pemeriksaan yang

22 26 memakan waktu yang cukup lama dibandingkan dengan pemeriksaan radiologi yang lain seperti x-ray atau ct scan. Teknik composing pada MRI tulang belakang dilakukan yang mana kegunaannya adalah untuk : Menilai ruas tulang belakang dan kedudukannya, Mendeteksi kelainan tulang belakang dan sumsum tulang belakang, Mendeteksi kelainan syaraf tulang belakang atau hernia nucleic pulpose (HNP), Mendeteksi adanya metastasis/penyebaran kanker ke sumsum tulang belakang, Mendeteksi secara keseluruhan penyebaran TB tulang terhadap ruas tulang belakang. Gambar 2.15 Tampilan dari menu Composing 2.6 Anatomi Whole Spine Tulang vertebrae wholespine terdri dari 33 tulang: 7 buah tulang servikal, 12 buah tulang torakal, 5 buah tulang lumbal, 5 buah tulang sacral. Tulang servikal, torakal dan lumbal masih tetap dibedakan sampai usia berapapun, tetapi tulang sacral dan koksigeus satu sama lain menyatu membentuk dua tulang yaitu tulang sakrum dan koksigeus. Diskus intervertebrae merupkan penghubung antara dua korpus vertebrae. Sistem otot ligamentum membentuk jajaran barisan (aligment) tulang belakang dan memungkinkan mobilitas vertebrae. Fungsi kolumna vertebralis adalah menopang tubuh manusia dalam posisi tegak, yang

23 27 secara mekanik sebenarnya melawan pengaruh gaya gravitasi agar tubuh secara seimbang tetap tegak. Vertebra cervical, thoracal, lumbal bila diperhatikan satu dengan yang lainnya ada perbedaan dalam ukuran dan bentuk, tetapi bila ditinjau lebih lanjut tulang tersebut mempunyai bentuk yang sama. Korpus vertebrae merupakan struktur yang terbesar karena mengingat fungsinya sebagai penyangga berat badan. Prosesus transversus terletak pada ke dua sisi korpus vertebra, merupakan tempat melekatnya otot-otot punggung. Sedikit ke arah atas dan bawah dari prosesus transverses terdapat fasies artikularis vertebrae dengan vertebrae yang lainnya. Arah permukaan facet join mencegah/membatasi gerakan yang berlawanan arah dengan permukaan facet join (CAILLIET 1981). Adapun anatomi dari whole spine dapat ditunujukkan seperti pada Gambar 2.16 dan Gambar 2.17 Gambar 2.16 Anatomi Vertebrae Lateral Side (Sobotta, 2003)

24 Gambar 2.17 Anatomi gambaran Axial (Sobotta, 2003) 28