Laporan Proses Medical Imaging

Laporan Proses Medical Imaging

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dengan melihat perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi kedokteran yang sangat pesat dewasa ini, maka diperlukan keahlian khusus yang dapat memahami dan menguasai berbagai aspek modifikasi peralatan instrumentasi dan pencitraan, pengembangan rekayasa jaringan untuk keperluan rehabilitasi medik dan pengembangan sistem informasi medis. Perpaduan keahlian khusus antara bidang kedokteran dan bidang teknologi tersebut dikenal sebagai Teknologi Biomedis (Biomedical Engineering).

Citra medis pada dasarnya adalah suatu  tehnik atau proses penggambaran bagian-bagian organ tubuh manusia dengan tujuan untuk mengetahui kerusakan yang terdapat pada organ tubuh tersebut akibat dari aktivitas bakteri dan virus. Caranya dengan menggunakan kompresi data yang memiliki fleksibilitas tinggi sehingga dapat menampilkan gambar organ tubuh manusia secara efisien dan juga memiliki kualitas yang lebih baik dan dapat dilihat oleh indera penghlihatan tanpa menggunakan alat bantu apapun. Kompresi data ini dapat berupa kompresi JPEG 2000 yang dikembangkan oleh ITU (International Telecommunication Union) dan ISO (International Organization of Standardization) adalah sebuah fitur kompresi data yang dapat mengubah tampilan citra medis kedalam bentuk citra digital dengan memanfaatkan grid computing (aplikasi untuk saling berbagi file secara peer to peer) yang terhubung oleh jaringan internet, LAN/WLAN, atau PSTN. Setelah melalui grid computing data akan dikirimkan ke sebuah cluster yang nantinya data tersebut akan di-decode. Yang kemudian hasilnya tersebut akan dikirimkan kepa si client dalam bentuk citra digital.

1.2 Tujuan Pembuatan Makalah

            Adapun tujuan dari pembuatan makalah ini untuk memenuhi tugas pencitraan biomedika.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Medical Imaging

            Pencitraan medis (medical image) adalah teknik dan proses yang digunakan untuk membuat gambar tubuh manusia (atau bagian-bagian dan fungsi daripadanya) untuk tujuan klinis (prosedur medis berusaha untuk mengungkapkan, mendiagnosis atau memeriksa penyakit) atau ilmu kedokteran (termasuk studi normal anatomi dan fisiologi) sebagai disiplin dan dalam arti luas, ini adalah bagian dari pencitraan biologis dan memasukkan radiologi (dalam arti yang lebih luas) kedokteran, nuklir, investigasi, ilmu radiologis, endoskopi, (medis) thermography, fotografi medis dan mikroskopi (misalnya untuk penyelidikan patologis manusia). Pengukuran dan teknik perekaman dirancang untuk mengahsilkan gambar, seperti electroencephalography (EEG), magnetoencephalography (MEG), electrocardiography (EKG) dan lain-lain, tetapi yang menghasilkan data yang rentan untuk diwakili sebagai peta (yang berisi informasi posisi) dapat dilihat sebagai bentuk pencitraan medis.

Citra medis (medical image) memiliki kandungan informasi yang sangat penting. hal tersebut menjadikan citra kedokteran umumnya memiliki ukuran yang besar. Citra medis yang berukuran besar menimbulkan masalah pada penyimpanan dan pengiriman citra kedokteran, yaitu kebutuhan media penyimpanan data yang besar serta waktu pengiriman yang lama. hal tersebut mengakibatkan munculnya kebutuhan akan kompresi citra kedokteran tanpa mengurangi informasi yang tersimpan dalam citra tersebut (lossless). Namun, kompresi lossless belum menyelesaikan masalah yang dihadapi, sehingga diperlukan kompresi data yang bersifat lossless tetapi memiliki fleksibilitas untuk dapat menghilangkan informasi yang tidak penting dan tidak dapat dilihat oleh indera penglihatan kita (lossy). Agar pengiriman citra menjadi lebih efisien dengan kualitas yang lebih baik, perlu dilakukan proses pengolahan citra digital terhadap citra tersebut, sehingga kompresi citra tidak hanya mengurangi ukuran file dan bandwidth, tetapi juga memungkinkan ekstraksi untuk melakukan proses pengolahan citra lainnya lebih lanjut.

2.2 Prosedur Medis

Pada teknik biomedika, engineer juga harus mengetahui prosedur medis yang umumnya digunakan para dokter untuk menangani pasien. Untuk prosedur medis dapat diilustrasikan sebagai berikut :

Proses medical procedure :

1. Pasien datang ke klinik atau rumah sakit dengan keluhan yang dialami

2. Pengumpulan data dilakukan oleh asisten medis dokter berupa nama, umur, alamat, riwayat kesehatan dan data yang berkaitan pada sakit yang pernah dialami.

3. Dokter menganalisa pasien dengan gejala yang dirasakan dan beberapa pemeriksaan secara fisik.

4. Dokter melakukan diagnose penyakit sesuai dengan pola penyakit yang diderita

5. Hasil dari diagnose merekomendasikan untuk terapi bagi pasien berupa terapi obat dan atau terapi fisik untuk menunjang kesehatan, jika gejala masih ada maka kembali pada poin 2.

6. Jika tidak ada gejala atau bisa dikatakan sudah sembuh maka proses perawatan atau medis dapat dihentikan.

2.3 Proses Medical Imaging

Dalam melakukan proses medical imaging digunakan berbagai macam alat yang sesuai untuk menangani penyakit yang diderita pasien, 

Contoh  Proses Imaging Menggunakan MRI

            Secara ringkas saat proses pembentukan gambar pada MRI,  proton akan melewati tiga fase yaitu; Fase Precession , Fase Resonansi dan Fase Relaksasi. Setelah melewati tiga fase tersebut maka proton akan memancarkan sinyal yang dikenal dengan nama Free Induction Decay (FID). Kemudian sinyal FID ini akan diterima oleh antena berbentuk coil sebagai raw data dan dikirim ke sisitem komputer untuk direkonstruksi menjadi gambar digital.

A. Fase Precession

Fase precission dimulai ketika pasien masuk kedalam magnet utama dari MRI maka proton-proton dari inti hidrogen akan membentuk jaringan magnetisasi  yang memiliki arah cenderung dengan arah kurub medan magnet utama pesawat MRI(B0). Arah kutub medan  magnet utama dikenal juga dengan arah longitudinal (Z axis).

Saat pasien masuk kedalam magnet, proton selain terus melakukan spin juga melakukan gerakan relatif. Gerakan  relatif tersubut serupa dengan gerakan permukan gasing  yang disebut gerakan procession yaitu pergerakan yang berpusat pada bagian dasarnya,

A. Fase Resonansi 

Jaringan magnetisasi sulit dideteksi dan diukur karena arah induksi magnetnya sama dengan arah induksi magnet utama pesawat, sehingga dibutuhkan perubahan arah induksi magnet dari jaringan magnetisasi tersebut. Untuk mengubah arahinduksi tersebut maka digunakanlah RadioFrequency.

Mengetahui secara tepat frekuensi Larmor dari proton sangat mutlak untuk menentukan besarnya Radio Frequency (RF) yang akan dipancarkan untuk mengubah arah orientasi proton yang membentuk jaringan magnetisasi.

Pada saat fase precession Radio Frequency (RF) dipancarkan dari RF Amplifier  yang merupakan salah satu Hardware dari MRI. Proses resonansi terjadi ketika besarnya Radio Frequency sama dengan besarnya frekuensi Larmor dari proton. Pada saat proses resonansi terjadi maka proton akan menyerap energi dan mulai bergerak meninggalkan arah longitudinal yang sejajar dengan arah kutub magnet pesawat menuju kearah transversal yaitu tegak lurus terhadap sumbu medan magnet pesawat. Proses resonansi menghasilkan magnetisasi transversal. Proton yang dapat dipengaruhi oleh.

B.  Fase Relaksasi

       

            Proton-proton hydrogen berada pada bidang transversal hanyalah bersifat sementara, ketika sinyal Radio Frequenscy dihentikan maka proton-proton akan kembali ke posisi Longitudinal. Saat Radio Frequency dihentikan maka proton proton secara perlahan –lahan akan kehilangan energinya dan mulai bergerak meninggalkan arah transversal menuju kembali kearah longitudinal (recovery). Proses kembalinya posisi proton-proton pada posisi awal dinamakan sebagai fase relaksasi.

Pada saat proton-proton kembali ke posisi awal, maka proton akan menginduksikan signal dalam bentuk gelombang elektromagnetik  yang dikenal dengan nama Free Induction Decay( FID) yang kemudian akan diterima oleh antenna berupa sebuah kumparan penerima .

Waktu yang dibutuhkan untuk  proton kembali pada posisi transversal dibagi menjadi dua pembagian yaitu T1 dan T2. T1 didefenisikan sebagai waktu yang diperlukan proton- proton hydrogen untuk kembali pada posisi longitudinal dengan memakan waktu sekitar 63% dari recovery time.T1 mencerminkan tingkat transfer energi frekuensi radio (RF) dari proton-proton pada keseluruhan jaringan sekitarnya (Tissue-Lattice).Sehingga T1 biasa pula dikenal dengan istilah Spin Lattice-Relaxation, dimana besar T1 tergantung pada kepadatan serta struktur kimiawi dari materi jaringan yang diperiksa. Jika waktu T1 makin lama maka akan diperoleh signal yang semakin besar.

Ketika  Radio Frequncy dengan kekuatan energy yang dapat membuat sudut precession dari proton berubah menjadi sebesar 90° (RF 90° ) maka akan diperoleh signal dari arah transversal secara maksimum. Namun ketika sinyal  RF 90° dihentikan, maka magnetisasi transversal  yang   pada awalnya

memancarkan signal maksimum, berangsur-angsur mulai berkurang (Decay).

            Pada saat gerakan precession dimulai, proton-proton berada dalam kecepatan yang sama, namun secara perlahan satu sama lain terlihat saling meninggalkan. Sehingga terjadi peristiwa dephasing yaitu proton dengan tingkat energi lebih besar  melakukan over lapping pada proton lainnya pada waktu melakukan putaran procession.T2 merupakam waktu yang diperlukan proton-proton untuk mencapai dephasing Peristiwa tersebut disebabkan karena adanya interaksi dari masing-masing proton dengan proton-proton disekitarnya (spin-spin interaction).

Peristiwa terjadinya T2* merupakan suatu fenomena tambahan yang dikonstribusikan dari kenyataan bahwa medan magnetic dari pesawat MRI idak benar-benar homogen.Akibat dari tidak homogennya medan magnet MRI maka akan menghasilkan magnetisasi proton proton lokal yang tidak homogen (local inhomogeneity). Local inhomogeneity meningkatkan interks antar spin-spin dan mempercepat dephasing sehingga mempercepat penurunan besarnya signal FID ke nilai nol. Hal ini berarti terdapat adanya signal yang hilang.

BAB III

KESIMPULAN

            Adapun kesimpulan yang diperoleh pada ringkasan makalah diatas ialah:

1.      MRI menggunakan inti atom hidrogen yang memiliki satu proton sebagai unsur utama dalam pembentukan gambar.

2.      Inti hidrogen  merupakan kandungan inti terbanyak dalam jaringan tubuh manusia yaitu sekitar 1019 inti/ mm³.

3.      Terdapat tiga fase yang dilalui oleh proton pada MRI yaitu ; Fase Procession, Fase Resonansi dan Fase Relaksasi

4.      Untuk dapat melakukan resonansi, proton dipapar oleh Radio Frequency sebesar frekuensi Larmor dari proton tersebut.

5.      Perbedaan kontras pada MRI terbagi menjadi dua yaitu; Kontras T1 dan Kontras T2.

6.      MRI secara umum aman untuk pasien karena tidak menghasilkan radiasi pengion. Namun yang perlu diperhatikan adalah penggunaan logam dan pacemarker pada pasien dapat membahayakan pasein tersebut.