COMPUTED TOMOGRAPHY Physical
Principles, Clinical Applications and Quality Control
1
Computed
Tomography
Garis Besar
Bab Pengertian, 2 Rekonstruksi
Gambar dari Proyeksi-proyeksi Evolusi Istilah
Proses, 3 Akuisisi Data Rekonstruksi Gambar Tampilan Gambar,
Manipulasi, Penyimpanan, Perekaman dan Komunikasi Bagaimana CT Scan Bekerja, 6 Perspektif
Sejarah, 7 Percobaan Awal Godfrey Newbold Hounsfield Allan MacLeod Cormack Perkembangan
10 Tahun Pertama CT Scan Kecepatan Tinggi CT Scan Spiral/helical: Volume Scanning
Mobile CT Kajian Efikasi Klinis Kajian Dosis Radiasi Kendali Mutu Penggunaan
Lain Pengolahan Citra Digital, 15 Aplikasi Volume Scanning, 15 CT Fluoroskopi Citra
Tiga Dimensi dan Visualisasi CT Angiografi CT Endoskopi
Gb.1-5. Skema pengambilan data pada Brain CT yang pertama. Permasalahan
dasar yang muncul dengan metode
pengambilan data ini adalah lamanya
waktu yang diperlukan untuk mendapat
data yang cukup untuk rekonstruksi
gambar. Berikutnya, diperkenalkan
skema scanning pasien yang lebih
efisien (lihat bab 5). Sebagai tambahan,
sinyal dari detektor harus dikonversikan
menjadi data yang dapat dipakai
oleh komputer untuk menghasilkan
gambar.
Rekonstruksi Gambar
Setelah detektor mendapatkan penghitungan transmisi yang cukup,
data dikirim ke komputer untuk proses selanjutnya. Komputer menggunakan teknik
matematika khusus untuk merekonstruksi gambar CT pada beberapa tahap yang
dinamakan rekonstruksi algoritma (lihat bab 6). Sebagai contoh, rekonstruksi
algoritma yang dipakai oleh Hounsfield dalam mengembangkan CT Scan pertama
dikenal dengan algebraic
reconstruction technique. Suatu komputer berperan sentral dalam proses
pembentukan gambar CT. Secara umum, terdiri atas komputer mini dan mikroprosesor
yang terkait dalam melakukan fungsi-fungsi tertentu. Pada beberapa CT Scan,
detektor mampu melakukan perhitungan yang sangat cepat dan mikroprosesor khusus
melakukan operasi pemrosesan gambar.
Tampilan Gambar, Manipulasi,Penyimpanan, Perekaman dan Komunikasi
Setelah komputer melakukan proses rekonstruksi gambar, hasil
gambar tersebut bias ditampilkan dan disimpan untuk nantinya dianalisis ulang.
Biasanya gambar ditampilkan pada cathode ray tube (CRT), meski teknologi
tampilan gambar lainsekarang juga tersedia; seperti teknologi layar sentuh
untuk pengaturan scan dankontrol pada beberapa CT Scan. Namun begitu, CRT tetap
merupakan alat terbaik untuk menampilkan gambar gray scale.Monitor bersatu
dengan konsul kontrolyang memungkinkan radiografer (operatorkonsul) dan
radiologis (physician konsul) memanipulasi, menyimpan dan merekam gambar. Manipulasi gambar menjadi popular pada CT,
dan banyak software computer tersedia. Gambar-gambar dapat dimodifikasi untuk
membuatnya lebih bermakna bagi yang melihat. Seperti gambar irisan axial bisa
dijadikan irisan coronal, sagital dan paraxial (reformat).Gambar juga bisa
diberi perlakuan smoothing (melembutkan), edge enhancement,
manipulasi gray scale dan proses tiga dimensi.Gambar bisa direkam dan
selanjutnya disimpan dalam beberapa format data. Biasanya dalam bentuk film
sinar-X karena memiliki rentang gray scale yang lebar dibanding film biasa.
Beberapa model perekaman seperti multiformat video camera juga dipakai, meski
sekarang ini laser kamera dikembangkan dan lazimdipakai di radiologi.
Gambar CT dapat disimpan
dalam pita magnetik dan cakram magnetik. Saat ini, teknologi penyimpanan optik
telahmenambah dimensi penyimpanan informasi dari CT Scan. Pada penyimpanan optik,
data yang terekam dibaca oleh sinar laser. Pada kasus ini penyimpanannya bias disebut
laser storage. Media penyimpanan optik seperti disket, pita kaset dan
kartu (lihat bab 7).Pada CT, komunikasi bermakna transmisi elektronik data
berupa tulisan dan gambar dari CT Scan ke alat lain seperti laser printer, diagnostic
workstation, layar monitor di radiologi, ICU, kamar operasi dan trauma
di RS; dan komputer di luar RS. Komunikasi elektronik pada CT perlu protokol
standar yang memungkinkan koneksitas (networking) antar modalitas (CT,
MRI, digital radiography dan fluoroscopy) dan peralatan
multivendor.
COMPUTED TOMOGRAPHY Physical Principles, Clinical Applications and
Quality Control
6
Standar yang dimaksud adalah Digital Imaging and Communication
in Medicine (DICOM) yang memakai standar American College
of Radiology dan National Electric Manufacturers Association. Bagian CT
saat ini beroperasi dalam lingkungan picture archiving and communication
system yang memungkinkan perpindahan data dan gambar CT antar alat
di radiologi. Sistem ini juga bisa dikoneksikan denganRadiology Information System dan Hospital
Information System (lihat bab 2).
Bagaimana CT Scan Bekerja
Radiografer harus mengerti cara kerja CT Scan untuk
menambah pemahaman penelitian yang dulu maupun teknologi terkini
(Gb.1-6). Pertama, radiographer menyalakan power dan melakukan test cepat
untuk memastikan CT Scan bekerja sebagaimana mestinya.
Pasien diposisikan sesuai pemeriksaan. Radiografer lalu mengatur
faktor teknispada konsul control, scan dimulai. Ketika sinar-X menembus tubuh pasien,
maka terjadi penyerapan energi sinar-X dan diukur oleh detektor. Tabung sinar-X
dan detektor terletak di dalam gantry dan berotasi terhadap pasien selamamproses
scanning. Detektor mengubah foton sinar-X menjadi sinyal elektrik atau sinyal analog,
yang harus diubah menjadi data digital (numerik) sebagai input komputer.Lalu
komputer melakukan proses rekonstruksi gambar. Gambar hasilrekonstruksi adalah
data numerik yang harus diubah menjadi sinyal elektrik agar dapat dilihat pada
monitor (Gb. 1-7). Tahap akhir, gambar disimpan pada pita magnetik atau cakram
optik dan dicetak pada film sinar-X.
Gb.1-6. Komponen utama CT Scan.
Komponen komunikasi data tidak ditampilkan.
Perspektif Sejarah
Percobaan Awal
Penemuan CT Scan telah merevolusi praktik radiologi. Kemampuan CT begitu
luar biasa sehingga pada banyak kasus CT mampu mendapatkan lebih banyak informasi
diagnostik dibanding dengan teknik sinar-X konvensional. Penemuan luar biasa
ini merupakan hasil karya beberapa tokoh, khususnya Godfrey Newbold Hounsfield
dan Allan MacLeod
Cormack. Godfrey Newbold Hounsfield
Godfrey Newbold Hounsfield (Gb.1-8)lahir pada tahun 1919 di
Nottinghamshire, Inggris. Dia belajar elektronik dan teknik kelistrikan dan
mekanik. Pada 1951 Hounsfield menjadi pekerja pada EMI Limited (Electric and
Musical Industries, sekarang Thorn EMI) di Middlesex, dimana dia memulai
pekerjaan dalam bidang sistem radar dan teknologi komputer pada lanjutnya.
Penelitiannya tentang komputer memulai perkembangan EMIDEC 1100, komputer
bisnis pertama dengan solid-state di Inggris Raya. Pada 1967, Hounsfield
meneliti pengenalan pola dan teknik rekonstruksi pada komputer. (Dalam proses pembentukan
gambar, pengenalan pola meliputi teknik untuk pengamat dalam mengenali,
menjelaskan dan
mengklasifikasikan variasi fitur-fitur yang dipresentasikan oleh
suatu gambar atau sebuah sinyal). Hasil penelitian ini dia menyimpulkan bahwa
bila sebuah berkas sinar-X dilewatkan pada suatu obyek dari berbagai arah dan
dilakukan penghitungan transmisi pada semua berkas sinar-X maka dapat diperoleh
informasi mengenai struktur internal obyek tersebut. Informasi ini
diperlihatkan ke radiologist dalam bentuk gambar yang merupakan representasi
tiga dimensi. Percobaan dilakukan menggunakan alat yang didesain untuk mencari
tahu kelayakan teknik ini pada obyek manusia mendapat dukungan dari Departemen Kesehatan
Inggris (Gb.1-9). Radiasi yang dipergunakan dari sinar gamma americium dengan
satu detektor kristal. Karena sumber radiasinya rendah, alat memerlukan 9 hari
untuk melakukan scan terhadap obyek. Komputer perlu waktu 2,5 jam untuk
memproses 28.000 perhitungan yang ditangkap oleh detektor. Karena prosedur
ini terlalu lama, maka dilakukan modifikasi dengan mengganti
radiasi sinar gamma dengan tabung sinar-X yang lebih kuat. Hasil percobaan ini
lebih akurat, namun memerlukan waktu 1 hari untuk mendapatkan 1 gambar. Untuk
mengevaluasi kegunaan mesin ini, Dr. James Ambrose, seorang konsultan radiologi
di RS Atkinsonson-Morley
bergabung dalam penelitian ini. Mereka berdua mendapatkan gambar
dari specimen otak manusia. Temuannya bahwa jaringan tumor terlihat berbeda
dari gray dan white matter. Penelitian ini dikontrol dengan memakai obyek otak
sapi yang masih normal dimana mampu menampilkan detail seperti ventrikel dan pineal
gland. Penelitian juga dilakukan dengan obyek ginjal babi.
Gb. 1-7. Pesawat CT
modern dan kontrol konsul.
Gambar hasil rekonstruksi ditampilkan pada monitor TV untuk
dilihat oleh observer (dari Toshiba America
Medical System; Tustin, Calif)
Gb.1-8. Penemu Computed
Tomography, Dr. Godfrey Hounsfield (dari Thorn EMI; London, Inggris)
8
Pada 1971 purwarupa pertama CT scan untuk otak dipasang di RS
Atkinsonson- Morley dan pengujian klinis berada dibawah kendali Dr. Ambrose.
Waktu pemrosesan gambar menjadi sekitar 20 menit. Lalu dengan penggunaan minikomputer,
waktu pemrosesan menjadi 4.5 menit. Pada 1972 pasien pertama di scan dengan
alat ini. Pasien ini seorang wanita dengan suspek lesi otak dan hasil gambar secara
jelas detail sirkuler kista yang gelap pada otak. Sejak saat itu semakin banyak
pasien yang di scan dan terbukti kemampuan alat untuk menampilkan perbedaan
jaringan normal dan yang tidak (Hounsfield,
1980). Penelitian Dr. Hounsfield telah berhasil mengembangkan penggunaan klinis
CT untuk menggambarkan otak. Atas hasil karya ini, Hounsfield memperoleh penghargaan
McRobert (semacam hadiah Nobel di bidang teknik) di tahun 1972. Tahun 1979,
Hounsfield berbagi hadiah Nobel di bidang kedokteran dan fisiologi bersama
Allan MacLeod Cormack, seorang profesor fisika di Universitas Tufts di Medford, Massachusetts
atas kontribusi mereka dalam pengembangan CT Scan. Dengan membuat CT pertama,
Hounsfield telah membuka lingkup baru bagi radiografer, radiologis, dokter,
ahli teknik dan ilmuwan terkait lainnya. Allan MacLeod Cormack Allan MacLeod
Cormack (Gb.1-10) lahir di Johannesburg,
Afrika Selatan pada 1924. Dia kuliah di Universitas Cape Town dan melanjutkan
studi fisika nuklir di Universitas Cambridge sebelum menjadi dosen fisika di
Universitas Cape Town. Dia lalu pindah ke Amerika Serikat, kuliah sebentar di
Harvard sebelum bergabung dengan Jurusan Fisika Universitas Tufts. Profesor
Cormack mengembangkan pemecahan untuk problem matematika pada CT.
Perkembangan
10 Tahun Pertama Jumlah pesawat CT Scan yang dipasang
antara
tahun 1973 dan 1983 berkembang dengan pesat. Barangkali perkembangan
teknis
signifikan yang pertama adalah saat Dr. Robert Ledley
seorang professor radiologi, fisiologi dan biofisika di
Universitas
Georgetown pada 1974 mengembangkan CT untuk batang tubuh
yang
pertama (Gb.1-11). (Hounsfield EMI Scanner hanya
untuk kepala). Dr. Ledley lulus gelar doctoral dalam
bedah
gigi di Universitas New York pada
1948,
mendapat Master Teori Fisika dari Universitas Columbia pada 1949. Dia
memeganga
hak paten lebih dari 60 instrumen medis dan menulis beberapa
buku
tentang penggunaan komputer dalam bidang biologi
dan kedokteran.* * Tulisan Dr. Ledley
yang terkenal (bersama Dr. H. K. Huang) yakni
Cross-Sectional Anatomy: An Atlas for Computerized
Tomography, yang memberikan gambaran bagi
radiografer dan radiolog tentang
pemahaman visualisasi gambar irisan tubuh. Untuk
penjelasan lengkap tentang pionir CT, pembaca dapat
membaca Naked the Bone karangan Kelves
(1999)
Gb.1-9. Bed scanner dari lathe
yang dipakai pada percobaan CT oleh Hounsfield (dari Thorn EMI; London, Inggris)
Gb. 1-10. Allan MacLeod
Cormack berbagi hadiah Nobel dengan Godfrey Hounsfield atas kontribusi pemecahan
matematis pada CT. (dari Univ. Tufts, Medford,
Mass)
9
Pada 1990 dia dinobatkan sebagai penemu nasional paling terkenal
atas temuan computed transverse axial CT scanner otomatis. Pada 1997, Dr.
Ledley memenangkan hadiah National Medal of Technology, sebuah penghargaan
prsiden AS atas kontribusi di bidang sains dan teknologi (Ledley, 1999).
Sekarang dia menjabat presiden National Biomedical Research Foundation di. Georgetown University Medical
Center. Hasil para pionir
ini diteruskan dengan pengenalan tiga generasi (istilah yang merujuk
pada metode scanning) CT Scan. Pada 1974 CT generasi keempat mulai dikembangkan
(Gb.1-12).
Pada sistem CT, kemampuan computer dalam melakukan berbagai fungsi
adalah utama. Komputer untuk CT telah mengalami perubahan yang sangat lama (lihat
bab 7). Kualitas gambar merupakan pengembangan yang signifikan sebagaihasil
perubahan teknologi yang dipakai. Meski
hasil gambar teknologi awal terlihat “kotak-kotak“ namun teknologi berikutnya mampu
memperbaiki (Gb.1-13). Peningkatan kualitas gambar termasuk diantaranya spatial
resolution meningkat, semakin singkat waktu scan, resolusi densitas
meningkat dan perbaikan tabung sinar-X untuk memfasilitasi naiknya kemampuan (loadability)
yang diperlukan pada whole body CT. Sebagai contoh, ukuran matriks pada
tahun 1972 adalah 80X80; di 1993 menjadi 1024X1024. Spatial resolution dan
waktu scan pada 1972 adalah 3 line pairs/cm (lp/cm) dan 5 menit, lalu pada 1993
adalah 15 lp/cm dan1 detik (Kalender,1993). Naiknya kemampuan loadability berdampak
pada kemampuan scanning pemeriksaan CT yang dinamis dimana memerlukan beberapa
rangkaian scan dalam waktu yang singkat. Model
CT scan terakhir mampu melakukan
operasi seperti prescan, mode lokalisasi yang dapat menampilkan survey organ
yang diinginkan (ROI). Reformat yang cepat dari irisan axial ke coronal, sagital
dan oblik juga telah mampu dilakukan.
CT
Scan Kecepatan Tinggi
Pada 1975 diinstal Dynamic Spatial Reconstructor (DSR) di
unit biodynamic Mayo Clinic. Tujuan DSR adalah untuk memungkinkan
dilakukannya volume scanning terhadap sistem organ yang bergerak
dinamis dan fungsi system kardiovaskuler dan pernafasan dengan resolusi
temporal yang tinggi sebaik detail gambar anatomi (Robb dan Morin, 1991;
Ritman et al, 1991). Saat ini, penelitian tentang unit ini tidak
dilanjutkan lagi.
Gb.1-11. Dr. Robert Ledley
mengembangkan whole body CT Scan pertama, computed transverse axial CT Scanner
otomatis (dari Robert Ledley; Washington, DC)
10
Pada pertengahan tahun 1980-an, mulai diperkenalkan CT Scan
berkecepatan tinggi lainnya dengan menggunkan teknologi berkas elektron. CT ini
adalah hasil karya Dr. Douglas Boyd, dkk yang dimulai di Universitas California
di San Fransisco sejak akhir 1970-an. CT Scan ini dibuat dengan tujuan mampu
menghasilkan gambar sistem kardiovaskuler yang terhindar dari artefak karena
pergerakan. Pada saat itu, dikenal dengan nama cardiovascular CT Scanner.
Sekarang, Siemens Medical memproduksi jenis ini dengan nama Evolution yang
disebut juga electron beam CT (EBCT) scanner. Perbedaan yang paling
mencolok antara EBCT dan CT konvensional adalah ketiadaan bagian yang bergerak.
EBCT mampu menghasilkan gambar multislice antara 50 ms-100ms. Perkembangan EBCT
khas sesuai dengan produsennya, dimana terdapat hamper 20 produsen CT pada
tahun 1973 dan 1983 (lihat lampiran D). Evolusi CT Scan berlanjut setelah 1983
dengan sekitar 10 produsen bersaing dalam memasarkan CT. (Daftar terkait dengan
perjalanan perkembangan CT oleh satu produsen besar).
Gb. 1-12. Empat metode
scanning dasar atau sistem pada: A. generasi pertama; B. generasi kedua; C.
generasi ketiga: D. generasi keempat
Gb. 1-13. Tampilan gambar
CT awal (kiri) dibanding dengan yang dihasilkan oleh CT terkini (kanan). Tampak
jelas perbedaan kualitas gambarnya. (dari Schwierz G. Kirchgeorg M; The continuous
evolution of medical x-ray imaging.I. The technically driven stage of
development, Electromedica 63:2-7, 1995).
11
CT Scan Spiral/Helical: Volume ScanningPada CT konvensional, dilakukan
pengambilan
gambar satu irisan pada pasien pada waktu
yang sama. Tabung Sinar-X dan
detektor-detektor berputar selama 360
derajat atau kurang untuk melakukan scan
satu irisan selagi meja dan pasien tetap
tidak bergerak. Pengambilan irisan demi
irisan ini membutuhkan banyakwaktu, dan oleh karena itu usaha-usaha dibuat untuk meningkatkan scan dengan volume-volume yang lebih besar dengan waktu yang relatif lebih sedikit. Dugaan ini yang membuat kepada pengembangan dari suatu teknik dimana suatu volume
dari
jaringan diambil dengan menggerakkan pasien secara terus-menerusmelalui gantry dari
scanner selagi tabung sinar-X dan
detektor-detektor berputar secara
terus-menerus pada beberapa putaran. Sebagai
hasilnya, berkas sinar-X tetap
mengelilingi pasien (Gb.1-14).
Walaupun beberapa produsen menyebut berkas geometri ini sebagai spiral
CT (berkas sinar membentuk pola spiral mengelilingi pasien), yang lainnya menyebut
helical CT (berkas sinar membentuk pola helical mengelilingi pasien).
Buku ini menggunakan kedua
terminologi
tersebut secara bersama.
Gb. 1-14. Dengan volume CT
scanner, sinar-X dan detektor berputar secara terus-menerus selama pasien bergerak
melalui gantry. Sebagai hasilnya, berkas sinar-X membentuk pola (berkas
geometri) yang mengelilingi pasien. Metode
scanning pasien itu dikenal sebagai helical atau spiral CT (dari
Toshiba America Medical System: Tustin,
Calif)
Pengembangan CT
Data dari Siemens Medical Systems, Iselin, NJ
1974 - Konvulsi dan proyeksi kembali. Opti CT tabung sinar-X kinerja tinggi dengan
teknologi compund anode
1976 - Scanner Somatom beroperasi menggunakan prinsip kerja fan
beam, scan 5 detik dengan rekonstruksi gambaran yang segera
1978 - Topogram
1981 - Matriks 512 kuadrat dan menghasilkan gambaran dengan
seketika
1983 - Teknologi generator high frequency
1984 - Opti 155 tabung CT dengan 1,75 MHU, lubang gantry 70 cm,
kemiringan gantry ± 25 derajat
1986 - Osteo CT (Bone Mineral
Density), xenon CT (aliran darah cerebral regional)
1987 - Rotasi terus-menerus flying focal spot tabung CT,
Dura 352 dengan 3,5 juta heat unit
1990 - Spiral
CT
1991 - Tampilan Windows dengan Intuitive mouse
1992 - CT angiografi yang terintegrasi
1994 - Spiral
CT sub second rutin
1996 - Spiral "4" semua: yang berhubungan dengan neuro
dan resolusi spiral yang tinggi
12
Gagasan untuk pendekatan ini dapat diusut kepada tiga sumber
(Kalender 1995). Pada tahun 1989 laporan yang pertama, spiral CT scanner
diperkenalkan pada pertemuan RSNA di Chicago oleh Dr.Willi Kalender (Gb.1-15).
Dr. Kalender sudah membuat sumbangan-sumbangan penting kepada pengembangan yang
teknis dan implementasi praktis pendekatan CT spiral. Ketertarikan penelitian
utamanya di dalam bidang diagnostik imejing,khususnya tentang pengembangan dan pengenalan
tentang volumetric spiral CT. Spiral/helical CT scanner berkembang setelah
tahun 1989, dikenal dengan single slice-spiral/helical atau volume
CT scanner. Pada 1992 dua irisan spiral/helical CT scanner (volume
CT scanner) diperkenalkan dengan scan dua irisan per putaran 360
derajat, yang meningkatkan pemenuhan kecepatan volume dibandingkan dengan
single-slice volume CT scanner.
Pada tahun 1998 suatu generasi yang baru CT scanner diperkenalkan
di pertemuan RSNA di Chicago. Scanner ini disebut multislice CT Scanner karena
didasarkan pada pemakaian teknologi multidetektor untuk melakukan scan lebih dari
dua irisan per perputaran gantry, hal seperti itu meningkatkan
kecepatanpemenuhan volume daripada single-slice dan dual-slice CT scanner. Volume CT
scanning sudah memungkinkan cakupan yang luas aplikasi-aplikasi seperti CT
fluoroscopy, CT angiography, imaging 3 dimensi, dan virtual reality imaging.
Mobile CT
Suatu peristiwa yang unik di dalam evolusi teknologi CT adalah
pengembangan dari Mobile CT
scanner untuk penggambaran pasien-pasien yang lemah atau secara trauma
secara fisik untuk dibawa ke CT scanner permanen. Philips Medical
System memperkenalkan scanner seperti itu terutama untuk penggunaan di dalam ruang
operasi, ICU dan unit trauma / gawat darurat. CT scan yang dapat dipindahkan untuk
memudahkan transportasi ke lokasilokasi dalam rumah sakit untuk dibawa oleh radiografer
(Gb.1-16).
Kajian Efikasi Klinis
Istilah efikasi bersinonim dengan efektivitas, efisiensi dan
kinerja. Sejumlah peneliti merancang kajian efikasi untuk menguji kegunaan yang
klinis dari teknik diagnostik yang baru ini. Kajian ini melaporkan hasil-hasil
dari scanning otak, jaringan saraf dalam tulang punggung, leher, abdomen, retro
peritoneum, tulang panggul dan ekstrimitas.CT menjadi modalitas yang baik dalam diagnosa penyakit
dari sistem saraf pusat, dan dalam beberapa hal, itu menghapuskan kebutuhan
akan pemeriksaan seperti pneumoencephalography dan mengurangi frekuensi
dari angiography cerebral. Kelainan seperti gliomas, metastase, lesi
intrakranial, aneurisme, perdarahan dan atrofi telah dengan sukses dideteksi
oleh CT. Kemudian, aplikasi-aplikasi klinis whole body (lihat bab 21)
menjadi efektif. Sebagai tambahan, CT terbukti bermanfaat dalam perencanaan
perawatan radiasi untuk menyediakan kurva isodosis akurat dan bidang lain
seperti penentuan isi kandungan mineral dalam tulang-tulang, atau kuantitatif
CT. Pengenalan tentang CT scan multislice sekarang memerlukan kajian lebih
lanjut untuk menunjukkan kegunaan klinis mereka dibanding dengan single slice.
Kajian
Dosis Radiasi
Suatu hal yang pokok tentang segala teknik imaging yang baru
adalah untuk menyediakan isi informasi atau nilai. diagnosa yang tinggi secara
maksimum dengan dosis sinaran yang minimum kepada pasien. Perry dan Briges
(1973) mengukur kedua dosis penyinaran pada kepala dan gonad untuk satu
rangkaian scan
Gb. 1-15. Dr. Willi
Kalender sudah membuat sumbangan penting kepada pengenalan danpengembangan volume spiral CT (dari Willi Kalender:
Numberg, Jerman)
13
Hasil penelitian mereka menyediakan suatu dasar untuk studi-studi
di masa depan. Pada awalnya, dosis penyinaran kepada pasien itu dianggap
sebagai hal sepele karena berkas cahaya pada CT dengan kolimasi yang dibatasi,
tetapi eksposi pada pasien untuk satu rangkaian pemeriksaan CT biasanya
melebihi film radiografi pada daerah yang sama. (Seeram, 1982). Dosis radiasi
adalah satu topik yang integral di teknologi CT karena berkas geometri CT dan
metode untuk memperoleh gambar berbeda dengan radiografi konvensional. Beberapa
parameter imaging di CT mempengaruhi dosis termasuk ketebal an irisan, noise,resolusi
efisiensi detektor, rekonstruksi algoritma, kolimasi dan filtrasi. Berbagai kajian
tentang dosis sudah membahasfaktor-faktor ini mempengaruhi dosis. Kajian ini
juga telah memimpin kepada pengembangan cara khusus untuk mengukur dan
menjelaskan dosis (Seeram,1999). Ionisasi Chamber atau dosimeter termoluminisensi
digunakan untuk mengukur dosis. Descriptors dosetermasuk profil dosis
single scan, profil dosis multiple scan, indeks dosis CT dosis rerata multiple
scan dan kurva isodosis.
Tambahan pula, perusahaan telah mengembangkan berbagai rancangan
untuk yang diterima pasien selama data akuisisi,
yaitu:(1) aplikasi-aplikasi dikombinasikanuntuk mengurangi ekpsosi, teknik
prepasien filter mengurangi dosis sekitar 15 % dibanding CT konvensional. (2) detektor
Ultrafast keramik baru mengurangi dosis 25 % dari tipe yang lain dan (3)
modulasi dosis online atau adaptasi dosis, dimana milliamperage (mA) dioptimalkan
kepada karakteristik pasien diameter tubuh dan peyerapan) untuk mengurangi
dosis sampai dengan 40 % (Gb. 1-17).
Kendali Mutu
Seperti halnya setiap sistem imaging medis, CT digunakan sebagai
subjek prosedur quality control dan test-test. Menguji kinerja sistem
adalah hal penting untuk memelihara mutu gambaran optimal dan memperkecil
produksi artefak-artefak gambaran. Karena sistim CT terdiri dari beberapa
mekanika dan komponen elektronik, maka banyak tes kendali mutu yang dapat
dilakukan. Cakupannya meliputi simple test yang dapat dilaksanakan oleh
radiografer denganmenggunakan phantoms yang disediakan oleh manufaktur,
hingga kepada test-test yang lebih rumit yang memerlukan keahlian dari radiologic
physicist atau insinyur biomedik.
Penggunaan Lain
CT bermanfaat juga di bidang lain selain
pengobatan. Sebagai contoh, CT dapat digunakan dalam teknologi sawmill.
Funt dan Bryan
(1987) menyelidiki pemakaian teknologi CT di suatu penggergajian kayu. Mereka
mengembangakan dan menguji algoritma-algoritma gambaran CT yang menginterpretasi
secara otomatis dari batang kayu dan menyatakan "program komputer
menggunakan densitas yang tinggi dan bentuk lonjong dari simpul kayu sebagai
kayu yang baik dan densitas yang rendah dan tenunan keras/kasar dari kayu yang
busuk dan memisahkannya dari kayu yang bagus".
Gb. 1-16. A. Mobile CT
Scenner dipakai pada pasien yang terlalu lemah atau trauma fisik yang tidak mampu
dibawa ke CT Scanner permanen di Radiologi. B. Scanner itu kokoh dan
memiliki roda untuk memudahkan dibawa ke unit lain oleh radiografer (Philips
Medical System; Shelton, Conn)
14
Hambermehl dan Ridder (1997) merinci penggunaan CT scanner yang
portable yang dapat mengambil gambaran dari pohon yang cacat, menempatkan knots,
hollows dan kecacatan lain dan menentukan distribusi air di dalam batang
pohon (Gb. 1-18). CT scanner ini menggunakan suatu Cesium-137 sumber radiasi
gamma dengan suatu berkas kipas menuju sekitar 30 detektor natrium iodida. CT
telah pula digunakan di paleoanthropology. Zonneveld, dkk (1989) menemukan CT
dapat memvisualisasikan bentuk anatomi internal dan lengkap pada mumi orang
Mesir (Gb. 1-19) (Yasuda, dkk, 1992). Beberapa kasus melaporkan pemakaian CT
dalam pemeriksaan bagasi pada pelabuhan udara dan di paleoornithology,
eksplorasi minyak, pembiakan bursa lemak binatang dan penyelidikan binatang
lainnya (Gb. 1-20). Pada pembiakan rusa, babi diteliti untuk menentukan mutu
daging sebagai kombinasi terbaik air, protein dan lemak, hal itu menghilangkan
cara membunuh babi untuk penentuan mutu tersebut (Gb. 1-21). Sirr dan Waddle
(1999) menggunakan CT untuk mengevaluasi instrumen dawai seperti biola. Hasil
scan mempertunjukkan bermacam derajat tingkat kerusakan internal (seperti
lubang kecil, kesenjangan celah dan kelainan bentuk plastik dari kayu) sebagai
hasil perbaikan (menempelkan bentuk, filler substance dan pemakuan dan
penambalan kayu) yang tidak tampak ketika diuji secara visual. Peneliti juga
menyimpulkan CT mampu melakukan verifikasi keaslian dan bukti kepemilikan.
Gb. 1-17. Program Combined
Application to Reduce Exposure (CARE) merupakan satu metode untuk mengurangi
dosis radiasi pada penggunaan CT (Siemens Medical System; Iselin, NJ)
Gb. 1-18. Portable CT Scan
untuk membuat gambaran pohon (dari Habermehl A, Ridder HW: g-Ray tomography in
forest and tree sciences. In Bonse U, ed: Developments in x-ray tomography, proceedings
of the SPIE 3149:234-243, 1997) 15
Pengolahan Citra Digital
CT merupakan contoh sempurna dari pengolahan citra digital (Gb.
1-22). Berkas sinar-X menembus pasien dan ditangkap oleh detektor khusus.
Detektor ini mengkonversi foton-foton sinar-X ke dalam sinyal elektrik (sinyal
analog) yang harus diubah menjadi data numerik (data digital) sebagai input ke
dalam computer digital. Pengolahan citra digital melibatkan pemakaian suatu
komputer digital untuk mengolah dan memanipulasi citra digital.Komputer
menerima satu input dari citra digital dan melaksanakan operasi spesifik pada
data itu untuk menghasilkan satu citra output yang berbeda dan lebih bermanfaat
dibanding citra inputnya. Prosedur yang digunakan berasal dari National Aeronauticts
and Space Administration Jet Propulsion Laboratory di Institut Teknologi
California di
mana digunakan untuk meningkatkan dan memulihkan gambar dari ruang angkasa. Dewasa
ini, program ruang angkasa menghasilkan dan menggunakan jumlah
data digital yang paling besar. Pengolahan citra digital pada
citra medis berawal pada tahun 1970-an, sekitar waktu CT diperkenalkan pada
komunitas medis. Saat ini, radiografi digital, fluoroskopi digital, substraksi
digital angiografi, dan magnetic resonance imaging menggunakan
teknik pengolahan citra digital. Hingga saat ini bidang
radiologi
menghasilkan dan menggunakan informasi digital terbesar kedua.
Aplikasi
Volume Scanning
Volume scanning dari single-slice spiral/helical ataupun
multislice spiral/helical CT menghasilkan jumlah data yang sangat banyak
dibandingkan dengan slice-by-slice oleh CT konvensional. Beberapa
aplikasi baru menyediakan radiolog dan dokter lain dengan peralatan tambahan
untuk mengambil citra dari pasien menggunakan CT dan menambah Aplikasi baru ini
termasuk continous imaging atau CT fluoroscopy, gambar tiga
dimensi,
CT angiography, dan virtual reality imaging.
CT efektivitas
diagnostik mereka sendiri..
Gb. 1-19. CT dapat dipakai
untuk membuat citra mumi tanpa harus melepas ikatan perban atau plester yang
membungkusnya. A. Citra 3D CT seorang mumi Peruvian berumur 1000 tahun memakai
volume rendering dengan filter tulang dan detail. B. Citra lateral mumi
yang sama menunjukkan residu otak di fossa posterior (dari John Posh; Betlehem,
Penn.)
Gb. 1-20. A. Citra 3D surface
rendering dari anak rusa ekor putih berumur 2 tahun yang dianiaya oleh singa
gunung. B. Citra anak rusa yang sama dengan program CT 3D transparency untuk memperlihatkan
jalan nafas dan rongga tubuh yang berisi udara lainnya. (dari John Posh; Betlehem,
Penn.)
16
Gb. 1-22. Komponen utama
pada sistem citra digital
CT Fluoroscopy
CT Fluoroscopy atau continuous imaging bergantung pada
metoda akuisisi data spiral/helical, laju pengolahan tinggi dan algoritma
pengolahan citra yang cepat untuk rekonstruksi gambar. Pada konvensional
CT, penyimpangan waktu antara akuisisi data dan rekonstruksi tidak
memungkinkan membuat tampilan real-time. CT Fluoroscopy mampu melakukan
rekonstruksi dan menampilkan gambaran real-time dengan frame
rate
yang bervariasi. Pada tahun 1996, United Stetes Food and Drug
Administration menyetujui teknologi real-time CT fluoroscopy
sebagai alat klinis yang digunakan
dalam radiologi (Katada, dkk, 1996). CT Fluoroscopy didasarkan
pada tiga kemajuan di teknologi CT: (1) cepat, prinsip
spiral/helical yang memungkinkan scanning berkelanjutan, (2)
rekonstruksi gambar yang cepat karena memiliki hardware yang
mampu melaksanakan kalkulasi secara cepat dan rekonstruksi algoritma
gambar yang baru dan (3) tampilan citra kontinyu menggunakan cine mode
pada nilai frame rate dua sampai delapan gambar per detik
(Daly dan Templeton, 1999). Dikembangkan pula pendukung lainnya
untuk memudahkan prosedurprosedur intervensional di CT fluoroscopy. Satu
alat contohnya adalah Fluoro Assisted Computed Tomography System, yang
menggunakan detektor flat-panel silicon digital digabungkan dengan
tabung sinar-X melalui C-arm, sebagai bagian dari gantry CT (Gb.
1-24).
Gb. 1-21. CT scan pada babi
pada pembiakan bursa untuk menentukan kualitas daging (dari Siemens Medical
System; Iselin, NJ)
17
Citra Tiga
Dimensi dan Visualisasi
Citra tiga dimensi (3D) adalah suatu teknik yang populer pada CT
oleh karena ketersediaan sejumlah besar data digital. 3D pada CT telah
digunakan di dalam perencanaan perawatan radiasi, craniofacial imaging,
perencanaan berhub dengan pembedahan dan orthopedi. Citra 3D dapat diperoleh
dengan pendekatan hardware maupun software. Pendekatan hardware
menggunakan peralatan khusus seperti unit electronic computer
display untuk melaksanakan algoritma 3D imaging, dan pendekatan
software menggunakan program computer atau algoritma software berkode.
Algoritma ini, atau teknik rendering mengubah data transaxial CT menjadi
citra simulasi 3D. Secara umum, ada dua teknik transformasi yang digunakan,
yaitu: teknik surface dan volume-based. Setiap teknik terdiri
dari tiga langkah: formasi volume, penggolongan, dan proyeksi citra. Formasi volume
melibatkan tumpukan gambar untuk membentuk suatu volume dengan beberapa tahap
prapemrosesan, penggolongan mengacu pada penentuan jenis jaringan dalam irisan.
Menurut Fishman (1991), proyeksi citra terdiri dari memproyeksikan data volume
yang digolongkan sedemikian rupa dalam bentuk penyajian dua dimensi (2D)
sebagai simulasi pembentukan volume 3D. Grafik komputer berperan penting dalam
evolusi dan perbaikan citra 3D (Rhodes, 1991).
Grafik computer melibatkan pembuatan, manipulasi dan tampilan gambar dari citra
yang dihasilkan komputer. Hal itu membuat pemakai leluasa untuk menyatakan
gagasan dan informasi dalam bentuk visual termasuk cara untuk menyajikan
kembali data untuk membuat dan menampilkan citra menggunakan bahasa pemrograman
grafik dan teknik pengolahan citra. CT 3D sudah menciptakan suatu lingkup minat
yang baru bagi radiographer yang berpeluang ambil bagian dalam proses
pengembangannya. Artikel terbaru terkait citra 3D oleh Seeram (1998) menguraikan
secara singkat konsep pokok dan peranan dari radiografer dalam bidang baru dari
CT imaging yang menantang.
Visualisasi adalah istilah yang digunakan dalam membahas tampilan
dari citra pada CT. Visualisasi melibatkan penggunaann dari program komputer,
atau perkakas visualisasi yang menyediakan observer – ahli diagnostik informasi
tambahan dari citra untuk memudahkan membuat diagnosa. Peralatan ini dapat sederhana
(seperti pengaturan kontras dan gelap-terang pada citra (windowing) atau
yang lebih canggih (citra 3D, mode interaktif dan fasilitas cine visualization).
CT Angiografi
CT angiography merupakan citra CT pembuluh darah yang nampak
diputihkan dengan penggunaan media kontras (Kalender, 1995). Selama penyuntikan
kontras, seluruh daerah yang diamati, discan dengan spiral/helical CT dan merekam
citra yang menunjukkan pembuluh darah terisi penuh kontras dan menampilkan
penyangatan fase arteri atau vena. CT angiography menggunakan prinsip citra 3D
untuk menampilkan citra vaskularisasi melalui penyuntikan media kontras
intravena dibandingkan dengan yang angiogram intraarteri. Empat hal yang penting
adalah persiapan pasien; pemilihan parameter akuisisi (total waktu scan spiral/helical,
slice thickness, kecepatan meja) untuk mengoptimalkan proses imaging;
penyuntikan media kontras dan teknik paska pengolahan citra dan peralatan
visualisasi seperti algoritma untuk menampilkan citra 3D dalam rekonstruksi
multiplanar, maximum intensity projection, shaded surface display,
volume rendering dan mode cine interaktif (Gb. 1-24).
Gb. 1-23. Unit C-arm fluoro
digital dalam prosedur intervensi pada CT fluoroskopi. (dari Picker
International; Cleveland, Ohio)
18
CT Endoskopi
Virtual reality adalah cabang dari ilmu pengetahuan komputer
yang melibatkan para pemakai dalam lingkungan computer dan membiarkan mereka
untuk saling berhubungan dengan 3D scenes. Penerapan konsep virtual
reality dalam membuat pandangan dari bagian dalam struktur berbentuk tubular
(terowongan) disebut endoscopy (Vining, 1999). Volume CT scanner
menghasilkan pasangan data yang besar (citra axial 2D) dibandingkan dengan konvensional
slice-by-slice. Selanjutnya, volume CT scanner sudah mampu menyempurnakan
citra 3D, CT fluoroscopy, CT angiography, dan CT virtual
endoscopy (Gb. 1-25).
REFERENSI
Cormack, AM: Early two-dimensional reconstruction
and recent topics stemming from it, Nobel
Award address, Med Phys 7:277-282, 1980
Daly B, Templeton PA: Real-time CT fluoroscopy:
evolution of an interventional tool, Radiology 211:309-315, 1999
Fishman EK et al: Three-dimensional imaging, Radiology
181:321-337, 1991 Fu TY, Hayworth M: The digital image its structure, storage
and transmission. In Hunter TB, ed: The computer in radiology, Rockville,
Md, 1986, Aspen.
Funt F, Bryant EC: Detection of internal log defects
by automatic interpretation of computer tomography images, Forest Prod J.
37:56-62, 1987.
Habermehl A. Ridder H.W.: g-Ray tomography in
forest and tree sciences, In Bonse U, ed: Developments in x-ray tomography :proceedings
of the SPIE, 3149: 234-243, 1997.
Herman, GT: Image reconstruction from projections:
the fundamentals of computerized tomography, New York, 1980, Academic Press. Hounsfield
GN: Computed medical imaging, Nobel Award address, Med Phys 7:283- 290, 1980.
Kalender W: Quo vadis CT! CT in the year 2000,
Electromedica 61:30-39, 1993. Kalender W: Personal communication, 1999.
Gb. 1-24. A, Cira
rekonstruksi multiplanar (kiri) dan Maximum Intensity Projection (kanan). B,
Citra rekonstruksi 3D multi jaringan pada daerah aortobifemoral bypass
graft menunjukkan trombosed right graft (dari Marconi Medical Systems: Canada)
Gb. 1-25. Citra virtual
reality CT. Software fly through memungkinkan untuk memperoleh citra endoluminal
dari struktur seperti trakea, bronchus dan pembuluh darah seperti yang
diperlihatkan oleh endoskopi. (dari Toshiba America Medical System; Tustin, Calif)
19
Kalender W: Spiral CT angiography. In Goldman LW,
Fawlkes JB, eds: Medical CT
and ultrasound: current technology and applications, New London, Conn,
1995, AAPM
Katada K, et al: Guidance with real-time CT fluoroscopy;
early clinical experience, Radiology 200:851-856, 1996.
Kelves BH: Naked to the bone, New
Brunswick, NJ, 1997, Rutgers University Press.
Ledley R: Personal communication, 1999.
Perry BJ, Bridges C: Computerized transverse axial
scanning (tomography), part 3, Br J Radiol 46:1048-1051, 1973 Poth J: Personal
communication, 1999.
Rhodes
ML: Computer graphics in medicine: the past decade, IEEE Comput Graph Appl
4:52-54, 1991.
Ritman et al: Synchronous volumetric imaging of
non-invasive vivisection of cardiovascular and respiratory dynamics. Evolution
of current perspective. In Giuliani ER, ed: Cardiology: fundamentals and
practice, St Louis,
1991, WB Saunders.
Seeram E: 3D Imaging: basic concepts for radiologic
technologists, Radiol technol 69:122-145, 1998.
Seeram E: Radiation dose in CT, Radiol Technol
70:534-556, 1999.
Sirr SA, Waddle JR: use of CT in detection of internal
damage and repair and determination of authenticity in highquality bowed
stringed instruments Radiographics 19:639-646, 1999.
Vining DJ: Virtual colonoscopy, Semin Ultrasound
CT MRI 20:56-60, 1999.
Yasuda T et al: 3D Visualization of an ancient Egyptian
mummy, IEEE Comput Graph Appl 2:13-17, 1992.
Zonneveld FW et al: The use of the CT in the study
of the internal morphology of hominid fossils, Medicamundi 34:117-127, 1989.
BIBLIOGRAFI
Dummling K: 10 years computed tomography: a
retrospective view, Electromedica 52:13- 28, 1984
Hounsfiled GN: Computed medical imaging, Nobel
Award address, Med Phys 7:283- 290, 1980
Klingenbeck Regn K, Oppelt A: Dose in CT Scanning-physical
relationship and potentials for dose saving, Electromedica 66:26-30, 1998
Schwier G. Kirchgeorg M; The continuous evolution
of medical x-ray imaging.I. The technically driven stage of development, Electromedica
63:2-7, 1995
Seeram E: Computed tomography technology. Philadelphia, 1982, WB
Saunders
No comments:
Post a Comment