(MRCP) dengan Teknik 3D-Fast Spin Echo Berbasis SENSE
(Sensitivity Encoding) pada MRI 1,5 T*
Wahyudi Ifani1, Soegardo Indra Praptono2, Antón Suryadi2
Intisari
Pemeriksaan MRCP (Magnetic Resonance Cholangiopancreatography) merupakan
teknik pencitraan non-invasif pada MRI (Magnetic Resonance Imaging ) yang digunakan
untuk mengevaluasi jaringan kandung empedu, pancreas beserta salurannya yang yang saat ini
sering digunakan di bidang radiologi. Teknik MRCP menghasilkan citra dengan karakteristik
T2 Weighted (T2-W) dimana jaringan yang dominan mengandung air sinyalnya lebih tinggi
daripada jaringan yang ada di sekitarnya (background). Untuk mencapai hasil ini maka teknik
pencitraan MRI yang sering digunakan pada MRCP adalah 3D-Fast Spin Echo. Teknik ini
memerlukan waktu yang lebih lama daripada teknik 2D-FSE sehingga memerlukan strategi
teknis lebih lanjut. Dengan berkembangnya teknik pencitraan Paralel (Parallel Imaging) atau
iPAT (integrated Parallel Acqusition Technology) pada akhir 1990-an, maka permasalahan
waktu akuisisi pada 3D-FSE dapat diatasi. Dengan basis SENSE (Sensitivity Encoding) maka
proses pemeriksaan MRCP dengan teknik 3D-FSE pada kuat medan 1,5 T menghasilkan citra
dengan kualitas tinggi.
Keywords: Cholangiopancreatography, T2-Weighted, 3D-Fast Spin Echo, Sensitivity
Encoding
I. PENDAHULUAN
Dibandingkan dengan teknik pencitraan lain seperti PET (Positron Emission
Tomograph) dan CT (Computed Tomography), MRI memiliki beberapa keunggulan
diantaranya : relatif aman karena tidak menghasilkan radiasi pengion, pemilihan arah
dan jumlah irisan lebih banyak, pemeriksaan banyak dilakukan tanpa zat kontras,
resolusi citra yang tinggi terutama untuk jaringan lunak seperti otak dan Medula
Spinalis (Sumsum tulang belakang).
Seperti teknik pencitraan jaringan lunak lainnya, pada pemeriksaan MRCP
(Magnetic Resonance Cholangiopancreatography) yaitu pemeriksaan jaringan kandung
empedu, pankreas dan salurannya diperlukan karakter citra T2-W dimana penampakan
sinyal pada jaringan yang dominan mengandung air lebih cerah daripada jaringan yang
mengandung lemak. Untuk menghasilkan citra T2-Weighted (berbobot) maka teknik
pencitraan yang sering digunakan adalah teknik Fast Spin Echo (FSE) atau Turbo Spin
Echo (TSE) dimana waktu TR dan TE diambil panjang. Teknik ini merupakan generasi
pertama teknik pencitraan cepat (Fast Imaging Technique) yang dirumuskan oleh
* Makalah pada Seminar Persatuan Ahli Radiografi Indonesia, 18 – 20 Mei 2007, Denpasar Bali.
1 Radiografer pada Laboratorium Proteksi Radiasi ,BPFK Surabaya, DepKes RI
2 Radiografer pada Instalasi Radiologi RS Husada Utama Surabaya
Jürgen Hennig pada tahun 1986. Teknik ini memiliki keunggulan dibandingkan teknik
Spin Echo kovensional, yaitu waktu akuisisi lebih cepat dan menghasilkan citra dengan
resolusi yang tinggi hingga matriks 512 x 512 . Selain itu dari sebuah studi
menunjukkan penggunaan harga ETS (Echo Train Spacing) yang panjang sekitar 12-15
ms pada teknik 3D-FSE menghasilkan kontras yang lebih tinggi dibandingkan harga
ETS yang pendek pada MRCP.
II. TEORI
• 3D Fast Spin Echo
Teknik ini menggunakan rangkaian pulsa RF 1800 lebih dari situ setelah pulsa RF
900 yang disebut sebagai ETL (Echo Train Length) yang pada merk tertentu disebut
Turbo factor atau RARE factor. Jumlah ETL ini juga menunjukkan jumlah sinyal
echo yang terbentuk pada setiap rentang waktu TR. Jumlah ETL bisa genap (merk
General Electric) atau ganjil (merk Siemens) dengan jumlah biasanya antara 3-32.
Namun pada beberapa merk MRI jumlah ETL pada teknik FSE bisa mencapai 256.
Diagram Sekuens pulsa teknik FSE secara umum diperlihatkan pada gambar 1 di bawah.
Gambar 1. Diagram Sekuens Pulsa teknik Fast Spin Echo (FSE)
Saat ini dengan berkembangnya teknologi sistem perangkat keras MRI seperti
kumparan gradien (Gradient coils) dan kuat medan magnet , pengembangan teknik Fast
Spin Echo telah memungkinkan untuk menerapkan teknik akuisisi 3D-FSE. Teknik ini
banyak dipakai pada aplikasi pencitraan otak, servikal spinalis, lumbar spinalis dimana
citra berkarakter T2-W diperlukan lebih dari satu penampang (plane). Ide dasar dari
pencitraan 3D adalah gradien phase encoding tidak hanya berada pada arah y tetapi juga
pada arah z seperti diperlihatkan pada gambar 2B. Dengan kata lain multiple slices pada
teknik 2D-FSE diganti dengan multiple slab pada 3D-FSE.
Gambar 1. A. Diagram Sekuens Pulsa 3D-FSE , gradien Phase encoding diterapkan pada arah
sumbu y dan z , B. Arah encoding pada 3D-FSE
Gradien dengan unjuk kerja tinggi membuat pengurangan durasi gradien sehingga
memungkinkan dilakukan penerapan harga ETL yang lebih tinggi dan pengurangan
TE . Dengan adanya Ny dan Nz pada arah gradien Phase Encoding sumbu y dan z maka
waktu akuisisi 3D-FSE dinyatakan :
Secara umum teknik 3D-FSE selain memiliki keunggulan sebagai berikut:
1. Menghasilkan SNR yang lebih tinggi dibandingkan 2D-FSE dengan persamaan :
2. Memiliki resolusi isotropik tinggi (Δx = Δy = Δz).
3. Menghasilkan parsial volume yang lebih kecil karena irisan yang lebih tipis.
4. Mampu menghasilkan reformasi pada berbagai arah ( Rectangular FOV).
A B,(A) (B)
• SENSE (Sensitivity Encoding)
Permasalahan waktu akusisi data citra pada MRI tidak hanya diatasi dengan
kecepatan sistem Gradient encoding. Pada 1999 telah dikembangkan teknologi yang
dikenal sebagai SENSE (Sensitivity Encoding). Teknik ini dikembangkan oleh
Pruessmann dkk di Institut Teknik Biomedika ETH Zurich, Swiss. Ide dasar dari
SENSE adalah mempertinggi kecepatan akuisisi citra tanpa harus memodifikasi unjuk
kerja kumparan gradien melainkan pada sistem RF receiver coils. Saat ini aplikasi sisem
SENSE telah dimanfaatkan untuk pencitraan cardiac cine imaging, fMRI, hingga MR
Spectroscopy.
Dengan adanya SENSE maka unjuk kerja sistem rekonstruksi teknik 3D-FSE,
terutama dalam hal waktu akuisisi citra dapat ditingkatkan. Dengan menggunakan
multiple receiver coil maka proses rekonstruksi citra MRI dapat dilakukan secara
paralel. Secara diagram proses rekonstruksi SENSE digambarkan pada gambar 3
berikut :
Gambar 3. Diagram proses rekonstruksi SENSE
Dengan SENSE strategi rekonstruksi citra dilakukan dengan pengurangan
jumlah Phase encoding dengan factor yang disebut R (SENSE factor) yang
mengakibatkan pengurangan FOV disertai terjadinya aliasing. Pada MRI konvensional
dengan satu receiver coil fenomena aliasing pada citra tidak bersifat mampu balik
(irreversible) sehingga k-space yang mengalami undersampling tidak bisa dipakai.
Dengan menggunakan teknik akusisisi multiple coil, pada SENSE kendala ini dapat
diatasi. Kunci dari mekanisme SENSE adalah kontribusi encoding dari sensitivitas tiap
coil. Dengan mengetahui sensitivitas tiap coil maka proses balik rekonstruksi tiap citra
yang mengalami aliasing dapat dihitung dengan algoritma Aljabar Linier.
Tantantang teknis SENSE terbesar adalah masalah SNR (Signal to Noise Ratio).
Hubungan geometris antara coil yang tidak ideal mengakibatkan peningkatan noise
(derau) pada citra. Efek ini dinyatakan dengan factor geometris lokal g yang harganya
sekurangnya sama dengan satu. Secara matematis hubungan SNR pada SENSE
dinyatakan;
Secara teoritis rekonstruksi SENSE bekerja dengan faktor reduksi R sesuai
dengan jumlah receiver coil yang digunakan namun terkait dengan harga g maka secara
praktis penggunaan faktor R hanya sebesar 3-4 pada 6 receiver coil.
III. PERALATAN DAN TEKNIK PEMERIKSAAN MRCP
• Peralatan
Data pemeriksaan MRCP menggunakan teknik 3D-FSE diambil dari citra 5 orang
pasien ( 13-71 tahun; 1 wanita; 4 laki-laki) di RS Husada Utama Surabaya
menggunakan pesawat MRI Philips Achieva 1,5 T (Philips Medical System,Best, The
Netherlands) dengan spesifikasi teknis sebagai berikut :
1. Sistem magnet utama :
Jenis magnet : Superkonduktor dengan system pendingin Helium cair
Frekuensi RF : 63,86 MHz
Homogenitas pada 40 cm DSV : 0.2 ppm
Stabilitas medan : < 0.1 ppm/jam
Shimming : aktif/pasif
2. Sistem Gradien :
Model : Pulsar
kuat gradien maksimum (x,y,z) : 33 mT/m
Slew Rate (x,y,z) : 80 mT/m/ms
Duty cycle 100% pada maksimum amplitudo.
3. Sistem Komputer :
OS Windows XP; CPU Dual Pentium IV Xeon >2 x 3.2 GHz; 2048 MB
RAM main memory; hard disk 36 GB (software), 36 GB (images) ;
23”LCD color monitor, resolusi grafis 1900 x 1200.
4. Sistem RF coil :
Model : FREE WAVE
SENSE coil : 8 receiver coils
Bandwith tiap RF receiver coil: 3 MHz
Frekuensi Sampling ADC : 80 MHz
Dalam tulisan ini, pemeriksaan MRCP dilakukan dengan parameter akuisisi sebagai
berikut:
TR (ms) 1135 ;1139;1090
TE (ms) 600
FOV (mm) 280
RFOV 91 %
Slice/Nz 80;100;120
Slice Thickness/THK (mm) 2
Gap (mm) 1
ETL 85; 119;120
NEX 1; 2
Matrix 256*512
SENSE factor ( R ) 2
Scan time (menit)
4:07; 4:08; 1:45;2:39
• Teknik Pemeriksaan MRCP
1. Pasien dianjurkan berpuasa 8 jam sebelum pemeriksaan.
2. Pasang body coil dan sensor respiratory pada pasien.
3. Pilih set menu 3D MRCP pada komputer.
4. Lakukan planning atau prescan pada penampang aksial, sagital dan koronal.
5. Lakukan Reference scan untuk kalibrasi sensitivitas receiver coil teknik SENSE.
sambil memberikan instruksi tahan nafas (breath hold) pada pasien.
6. Pada saat akuisisi berjalan ubah parameter akuisisi jika perlu.
7. Jalankan protokol Abdomen.
8. Lakukan planning pada potongan aksial abdomen pada daerah hepar dan
kandung empedu yang ingin diperiksa, lalu scan pada masing-masing area
dengan menjalankan 3D MRCP.
9. Setelah selesai maka didapat data citra 3D MRCP.
10. Lakukan post-processing sesuai dengan kebutuhan.
IV. HASIL
Dengan menggunakan parameter akuisisi yang ada pada table di atas maka dengan
menggunakan MRI 1,5 T diperoleh hasil rekonstruksi citra sbb:
Gambar 4. Pasien pria (71 tahun) dengan parameter akuisisi TR : 1139 ms, TE: 600 ms, NEX
1 ,Matriks :256*512, FOV 280 mm, RFOV: 91%, Nz :100, THK: 2/1 mm, ETL : 120, SENSE
factor : 2, waktu akuisisi: 1 menit 45 detik.
Gambar 5. Pasien pria (13 tahun) dengan parameter akuisisi TR : 1090 ms, TE: 600 ms, NEX
2 ,Matriks :256*512, FOV 280 mm, RFOV: 64%, Nz :80, THK: 2/1 mm, ETL : 85, SENSE
factor : 2, waktu akuisisi: 2 menit 39 detik.
Gambar 6. Pasien pria (43 tahun) dengan parameter akuisisi TR : 1139 ms, TE: 600 ms, NEX
2 ,Matriks :256*512, FOV 280 mm, RFOV: 91%, Nz :120, THK: 2/1 mm, ETL : 120, SENSE
factor : 2, waktu akuisisi: 4 menit 8 detik.
Gambar7. Pasien wanita (23 tahun) dengan parameter akuisisi TR : 1135 ms, TE: 600 ms,
NEX 2 ,Matriks :256*512, FOV 280 mm, RFOV: 91%, Nz :120, THK: 2/1 mm, ETL : 119,
SENSE factor : 2, waktu akuisisi : 4 menit 7 detik.
V. PENUTUP
Pemeriksaaan MRCP dengan teknik 3D-FSE berbasis SENSE pada sistem MRI
1,5 T dapat menjadi alternatif teknik pencitraan Cholangiopancreatography. Selain
memiliki fleksibilitas pemilihan parameter juga menghasilkan citra kualitas tinggi
dalam waktu yang singkat.
DAFTAR PUSTAKA
Dydak U, et al, (2001) Sensitivity-Encoded Spectroscopic Imaging. Magn Reson Med 46,
713-722
Georgy, BA and Hesselink, JR (1994) MR Imaging of the Spine: Recent Advances in Pulse
Sequences and Special Techniques, AJR, 162: 923-934.
Hashemi, R.H. and Bradley, W.G.(1997) MRI: the Basics, Williams & Williams, Baltimore
Ifani, W (2006), Magnetic Resonance Imaging (MRI) : Perkembangan Teknologi dan
Aplikasi Klinis Mutakhir, Buletin Penelitian RSU Dr. Soetomo Surabaya, 8(1) : 7-10.
Liang, ZP and Lauterbur, PC (2000) Principles of Magnetic Resonance Imaging: A Signal
Processing Perspective, SPIE Optical Engineering Press, New York.
MDA evaluatioan report (2006) 1.5 T MRI System: Comparative report on six MRI
Systems, Report 06005, Issue 6.
Operating Manual (1999) TOMIKON S50 System, Bruker, France.
Pruessmann, K.P, et al (1999) SENSE : Sensitivity Encoding for Fast MRI, Magn Reson Med,
42, 952-962.
Pruessmann, K.P, et al (2001) Advances in Sensitivity Encoding With Arbitrary k-Space
Trajectories, Magn Reson Med, 46, 638-651.
Sugimura H., et al (1999) Clinical evaluation of 3D Half Fourier RARE for MRCP:
Comparison of Short and Long Inter-echo train spacing RARE Sequence, 7th
ISMRM
Schmidt CF, Boesiger P, Ishai (2005) A Comparison of fMRI activation as measured with
gradient- and spin-echo EPI during visual perception. NeuroImage 26 (3), 852-859.
Sodickson A., et al (2006) Three Dimensional Fast-Recovery Fast Spin-Echo MRCP:
Comparison with two-dimensional single –shot Fast Spin Echo Techniques,
Radiology, 238, 2, 549-559
Tsao J., Boesiger P., Pruessmann K.P.(2003) k-t BLAST and k-t SENSE: Dynamic MRI with
high frame rate exploiting spatiotemporal correlations. Magn Reson Med 50, 5, 1031-
1042
No comments:
Post a Comment