MRI (Magnetic Resonance Imaging)
merupakan suatu metode yang digunakan untuk memvisualisasikan bagian dalam
tubuh dari organisme hidup, seperti proses pendeteksian jumlah perbatasan
air pada struktur geologis. Metode tersebut sering digunakan untuk menunjukkan
perubahan patologis atau fisiologis dari jaringan tubuh dan biasa digunakan
untuk pencitraan medis. Sistem MRI dapat diaplikasikan pada bidang-bidang di
luar bidang medis dan biologi, seperti permeabilitas batuan terhadap hidrokarbon,
dll. Peralatan MRI yang digunakan dalam bidang medis sangatlah mahal, dimana
dapat menghabiskan biaya sebesar ± $ 1 juta USD per Tesla untuk setiap unit,
dengan beberapa ratusan ribu USD per tahun untuk biaya perawatan.
 |
MRI dikembangkan dari hasil studi NMR (Nuclear
Magnetic Resonance), dimana nama yang sebenarnya untuk bidang medis adalah
NMRI (Nuclear Magnetic Resonance Imaging). Kata “nuclear”
kemudian dihilangkan untuk menghindari konotasi negatif dari pemeriksaan medis,
yaitu mengenai penggunaan pancaran radiasi radioaktif.
Istilah NMR sebenarnya serupa dengan MR (Magnetic
Resonance). Walaupun menggunakan kata “nuklir”, bukan berarti bahwa
proses ini melibatkan sejumlah radioaktif.
 |
MR adalah suatu prosedur yang bertujuan
untuk memeriksa karakteristik /sifat dari inti atom (inti atom bisa disebut
sebagai nuclear). Proses tersebut membutuhkan empat buah komponen
penting, yaitu magnet, pengirim sinyal RF (Radio-frequency), penerima
sinyal RF, dan sebuah DAS (Data Acquisition System).
Obyek yang akan discan dimasukkan ke dalam medan magnetic yang kuat,
yang menyebabkan atom-atom dalam tubuh akan membentang dan bergerak pada
frekuensi tertentu. Jika suatu energi RF dikirimkan oleh pengirim sinyal RF
menuju obyek tersebut, dimana frekuensi tersebut menyebabkan atom-atom bergerak
disebut dengan frekuensi resonansi. Hal ini menyebabkan atom-atom itu
menyerap sejumlah energi. Setelah suatu selang waktu yang pendek, obyek yang
dimaksud memberikan energinya dalam bentuk “echo”, lalu echo RF
tersebut didigitalisasi oleh DAS dan hasilnya diberikan kepada komputer yang
akan mengambil berbagai informasi yang ada di dalamnya.
Sebenarnya, MR bukanlah suatu proses pencitraan, yaitu proses yang menampilkan
suatu citra dari anatomi tubuh manusia, dimana dibutuhkan fitur-fitur tambahan
pada sistem tersebut. Sistem MR merupakan suatu prosedur yang disebut dengan spektroskopi,
dimana obyek yang dimaksud bukan untuk dibuat suatu citra, tetapi untuk
ditentukan jenis-jenis bahan kimia yang terkandung di dalamnya.
 |
Satu hal yang membedakan antara MRI dan spektroskopi biasa yang menggunakan
MR adalah adanya sebuah komponen yang disebut magnet gradient, dimana
komponen tersebut adalah hal penting untuk proses spatial encoding, yang
juga merupakan kemampuan dari sistem MRI. Sebuah magnet gradient tidak
lebih dari suatu elektromagnet, yang bisa diaktifkan pada waktu tertentu selama
proses scan untuk mengubah medan magnet pada arah yang ditentukan,
dimana sebuah obyek yang ditempatkan pada medan magnet yang tinggi akan
menghasilkan frekuensi yang tinggi juga dan sebaliknya.
Di dalam mesin MRI, terdapat tiga buah magnet gradient, dimana
magnet-magnet tersebut memiliki kekuatan yang jauh lebih kecil jika
dibandingkan kekuatan medan magnet utama (hanya berkisar antara 180 – 270 Gauss
atau 18 – 27 miliTesla).
Jika magnet utama menghasilkan medan magnet yang stabil dan kuat, maka
magnet gradient menghasilkan medan magnet yang bervariasi.
Di bawah ini akan diberikan gambar tentang sistem MRI secara keseluruhan :
 |
Biasanya mesin-mesin MRI masa kini memiliki sebuah desain utama, yaitu
kubus yang besar, walaupun untuk mesin-mesin yang baru, ukuran tersebut
perlahan-lahan mengecil dan lebih sederhana. Ada semacam “terowongan” (bore)
horisontal yang terbentang dari bagian depan magnet sampai ke bagian
belakang magnet (lubang dari magnet). Pasien, yang terbaring pada punggungnya,
didorong ke dalam lubang tersebut di atas meja khusus (biasanya disebut patient
table). Baik bagian kepala pasien ataupun bagian kaki terlebih dahulu,
sepanjang jarak magnetnya, ditentukan oleh jenis pemeriksaan yang akan
dilakukan. Saat bagian tubuh yang akan discan berada tepat di tengah (isocenter)
medan magnet, maka proses scanning dapat dilakukan.
Jika dihubungkan dengan energi yang dihasilkan oleh gelombang radio, alat
MRI dapat menentukan sebuah titik kecil di dalam tubuh pasien dan seolah-olah
bertanya, “Termasuk jenis jaringan apakah engkau?”. Titik tersebut kemungkinan
berupa sebuah kubus yang berukuran setengah milimeter pada tiap sisinya. Sistem
MRI melewati tubuh pasien titik demi titik, membentuk suatu peta 2 dimensi atau
3 dimensi dari jenis jaringan tersebut. Kemudian, semua informasi itu disatukan
untuk menghasilkan citra 2 dimensi ataupun model 3 dimensi.
Sistem MRI ini memberikan suatu pandangan yang tidak paralel dari tubuh
manusia. MRI adalah metode pemilihan untuk mendiagnosis berbagai jenis
luka dan keadaan-keadaan karena kemampuan yang luar biasa untuk beradaptasi
dengan suatu pemeriksaan medis tertentu. Dengan mengganti beberapa parameter
pemeriksaan, sistem MRI dapat menyebabkan jaringan-jaringan tubuh menimbulkan
tampilan yang berbeda-beda. Hal ini sangat berguna bagi para radiografer dalam
menentukan apakah ada sesuatu yang tidak normal atau tidak, misalnya jika
prosedur A dilakukan, maka jaringan yang normal akan terlihat seperti B, dan
jika bukan, pasti ada sesuatu yang tidak normal. Sistem MRI juga dapat
memetakan aliran darah dari beberapa bagian tubuh. Hal ini berguna untuk
mempelajari sistem arterial di dalam tubuh, tetapi bukan
jaringan-jaringan yang ada di sekitarnya. Dalam banyak kasus, sistem MRI ini
dapat melakukannya tanpa sebuah contrast injection, yang banyak
dibutuhkan di dalam radiologi vaskuler.
 |
·
MRI dapat menghasilkan banyak
citra dalam suatu waktu dan dengan berbagai orientasi (arah), serta bidang.
Sistem yang menggunakan metode CT (Computed Tomography) hanya terbatas
pada satu bidang, yaitu bidang axial. Sedangkan sistem MRI dapat
menghasilkan citra-citra axial sebagaimana citra-citra pada bidang sagittal
dan coronal, tanpa membutuhkan pergerakan dari pasien. Komponen yang
berperan di sini adalah tiga buah magnet gradien, yang memungkinkan sistem MRI
untuk memilih dengan tepat dimana posisi dalam tubuh yang membutuhkan proses scanning
dan dalam arah yang bagaimana irisan-irisan tersebut diambil.
·
MRI menghasilkan citra dengan
detail dan kontras yang lebih jelas (sangat baik untuk jaringan lunak)
·
MRI tidak menggunakan radiasi
ionisasi radioaktif
·
MRI ideal untuk :
v
Diagnosis multiple
sclerosis (MS)
v
Diagnosis tumor dari kelenjar
pituitari dan otak
v
Diagnosis infeksi di dalam
otak, tulang belakang, dan persendian
v
Diagnosis tendonitis
v
Diagnosis stroke yang
masih merupakan tingkat awal
v
Memvisualisasikan robeknya
otot ligamen pada pergelangan tangan, lutut, dan pergelangan kaki
v
Memvisualisasikan cedera pada
bahu
v
Memeriksa tumor tulang,
kista, dan piringan sendi yang terkena hernia pada tulang belakang
·
MRI tidak terlalu nyaman –
kebanyakan alat MRI mengharuskan pasiennya ditempatkan seperti pada terowongan
(bore) à pasien merasa tidak
nyaman dan bahkan menolak proses scan atau membutuhkan pemberian obat
penenang. Selain itu, mesin dari alat MRI kadang-kadang menimbulkan suara yang
sangat bising selama proses scanning. Untuk mengatasi hal ini, biasanya
pasien diberi semacam earphone yang dapat memutarkan lagu-lagu kesukaan
pasien, sehingga pasien dapat menjadi lebih tenang dan nyaman. Suara bising ini
terjadi karena terjadi peningkatan arus listrik pada lilitan kawat dari magnet gradient
yang melawan medan magnet utama. Semakin besar kekuatan medan utama, maka suara
yang dihasilkan akan semakin bising.
·
MRI dapat bersifat berbahaya
– sangat tidak mungkin bagi para pasien yang memiliki logam-logam yang ditanam
pada tubuh mereka (metallic implants) atau alat-alat internal (misal
alat pacu jantung, pompa insulin, dll), karena dapat dipengaruhi oleh medan
magnet. Bahkan komponen orthopedic yang berada pada bagian yang sedang
discan dapat menyebabkan artifacts (kerusakan) pada citra yang
dihasilkan. Komponen tersebut dapat menyebabkan perubahan yang signifikan pada
medan magnet utama dan perlu dperhatikan bahwa medan magnet yang uniform
sangat penting untuk dapat menghasilkan citra yang optimal.
·
MRI sangat mahal – lebih
mahal dari alat yang menggunakan X-Ray biasa, sehingga biaya
pemeriksaannya juga menjadi lebih mahal.
·
Prosedur MRI bisa menjadi
lama – proses scanning menggunakan sistem MRI ini dapat memakan waktu
yang agak lama dan mengharuskan pasien untuk tidak bergerak selama waktu
pemeriksaan. Pemeriksaan MRI dapat berlangsung selama 20 menit sampai 90 menit,
atau bahkan lebih. Jika ada sedikit pergerakkan saja dari bagian tubuh pasien
yang sedang discan, maka dapat menyebabkan distorsi pada citra, yang
kemungkinan membutuhkan pengulangan pemeriksaan. Selain itu, sistem MRI
cenderung menghasilkan citra dengan waktu yang lebih lama daripada menggunakan
metode lain.
Ada beberapa hal yang harus diperhatikan mengenai keamanan dalam sistem MR,
di antaranya :
·
Cryogen (gas yang dicairkan pada temperatur yang sangat
dingin)
 |
Magnet yang digunakan pada beberapa sistem MRI merupakan magnet dengan tipe
superkonduktor. Hal ini berarti jika sekali saja arus listrik dialirkan pada
magnetnya (untuk menghasilkan medan magnet), maka arus tersebut akan mengalir
selamanya, karena bagian coilnya terbuat dari material yang tidak
memiliki resistansi.
Oleh karena itu, material tersebut harus disimpan dalam temperatur yang
sangat dingin (biasa dinyatakan dalam satuan Kelvin). Cara yang paling
sering digunakan adalah menggunakan zat cryogenic (berwujud gas dalam
temperatur ruang, tetapi berwujud cair jika didinginkan). Zat cryogenic
yang sering digunakan adalah Helium.
Temperatur yang dibutuhkan untuk cryogen ini sangatlah dingin
(hampir ± -266oC), sehingga sering dinyatakan dengan satuan Kelvin,
dimana temperatur 0 K disebut nol absolut. Dengan dasar tersebut, material
superkonduktor harus disimpan pada temperatur 7 K atau lebih rendah, jika tidak
maka akan menimbulkan resistansi (saat ada arus listrik).
Keterangan
|
oC
(Celcius)
|
K (Kelvin)
|
Nol absolut
|
-273,15
|
0
|
Temperatur pada material
superkonduktor yang digunakan SIEMENS, saat kehilangan resistansinya
|
± -266
|
± 7
|
Temperatur saat Helium dalam wujud
cair
|
± -269
|
± 4
|
Hal-hal berbahaya yang ditimbulkan oleh cryogen adalah :
·
Menyebabkan cryo-burns
(seperti kulit yang terbakar) jika terkena kulit manusia.
·
Jika Helium dalam bentuk gas
terhirup (tidak beracun), maka gas tersebut akan menggantikan peran oksigen dan
dapat mengakibatkan sesak nafas (asphyxiation).
·
Saat dipindahkan, cryogen
dapat menyebabkan pengembunan oksigen pada pipa-pipa salurannya, yang dapat
menimbulkan bahaya kebakaran (bukan karena adanya api, melainkan karena
temperatur yang terlalu dingin).
Untuk mengatasi bahaya-bahaya yang ada, maka pakaian perlindungan harus
selalu diperhatikan, seperti misalnya celana panjang, baju lengan panjang,
sarung tangan khusus cryogenic, dan pelindung wajah (untuk melindungi
mata).
·
Medan magnet
Semua sistem MRI membutuhkan medan magnet yang kuat, akan tetapi medan
magnet juga dapat membahayakan. Hal-hal yang harus diperhatikan adalah :
v
Dapat menarik material
yang bersifat besi, yang mungkin dibawa masuk ke dalam ruang pemeriksaan.
Jika memasuki ruangan MRI dengan kekuatan magnet
sebesar 1,0 Tesla, maka akan terasa suatu tarikan yang kuat tetapi masih dapat
dikendalikan. Jika membawa benda yang lebih besar, maka tarikannya akan
meningkat secara proporsional.
 |
v
Dapat menyebabkan cedera
atau bahkan kematian pada sesorang yang memiliki benda yang tertanam dalam
tubuh (implants), yang sensitif terhadap medan magnet.
Medan magnet dapat menjadi berbahaya dalam cara
yang tidak terlalu disadari. Jika seseorang memiliki komponen logam atau
magnetik yang tertanam di dalam tubuh (implants), maka medan magnet akan
menjadi sangat berbahaya. Komponen-komponen tersebut misalnya :
-
Komponen logam (metallic
impants)
-
Alat pacu jantung (pacemaker)
-
Pompa insulin
-
Klem pembuluh darah (aneurysm
clamps)
Selain itu, disarankan agar wanita yang sedang
hamil tidak mendapatkan perawatan menggunakan sistem MRI, jika kebutuhannya
tidak lebih besar daripada resiko yang dapat terjadi, walaupun belum ada efek
samping yang diketahui sampai sekarang (jika resikonya terlalu besar, maka akan
dicoba melalui metode pemeriksaan lainnya). Hal ini menjadi perhatian karena
pada trimester pertama dalam masa kehamilan merupakan masa yang paling kritis,
dimana terjadi pembentukan dan pembelahan sel dengan cepat (organogenesis).
Untuk mengetahui dimana medan magnet akan
memberikan pengaruh secara langsung pada manusia, maka pihak yang memasang
sistem tersebut biasanya memberikan tanda berupa garis di sekitar magnet, yang
disebut “garis pacu jantung”. Garis menunjukkan bahwa pada batas tersebut medan
magnet berkurang sampai 0,5 miliTesla, yang merupakan sebagian kecil dari medan
magnet utama. Pada sistem MRI terbaru, garis batas tersebut hanya sebatas ruang
pemeriksaan pasien.
v
Dapat merusak alat-alat
listrik atau peka magnet yang dibawa masuk ke dalam ruang pemeriksaan.
Ada saja kemungkinan untuk membawa barang-barang
tertentu yang tidak berbahaya, baik untuk pasien maupun untuk alat itu sendiri,
akan tetapi barang tersebut dapat dirusak oleh medan magnet yang ada. Contoh
barang-barang tersebut adalah :
-
Kartu kredit (medan magnet
akan menghapus data yang ada)
-
Kartu perbankan apa saja
-
Jam analog (medan magnet akan
merusak bagian-bagian kecilnya)
-
Kunci hotel magnetik
-
Floppy disk (disket)
-
Barang-barang elektronik
lainnya
Kekuatan medan magnet sering dinyatakan dengan satuan Tesla
(digunakan juga oleh SIEMENS). Sebagian besar sistem SIEMENS memiliki kekuatan
medan magnet sebesar 0,2 Tesla, 1,0 Tesla atau 1,5 Tesla.
Selain itu, beberapa perusahaan lain (seperti GE) menggunakan satuan Gauss,
dimana 1 Tesla = 10.000 Gauss.
·
Medan RF (Radio
Frequency)
Sistem MR tidak hanya membutuhkan medan magnet yang kuat, tetapi juga harus
memberikan suatu sinyal RF dengan tujuan untuk memperoleh responsnya.
Pembangkitan medan RF tersebut dilakukan tidak berdasarkan radiasi ion (tidak
mengubah struktur kimiawi pada zat yang terkena medan RF), teteapi akan
menimbulkan pemanasan pada pasien.
Untuk memastikan bahwa pasien tidak dibahayakan oleh radiasi RF, maka semua
sistem SIEMENS memiliki sistem perangkat lunak / keras yang akan memeriksa
nilai SAR (Specific Absorption Rate), yang merupakan nilai pengukuran
atas penyerapan radiasi oleh pasien dan menjadi faktor penting dari beberapa
hal berikut :
v
Kekuatan sinyal pengirim RF
v
Durasi dari sinyal RF
v
Berapa banyak sinyal yang
dikirimkan
v
Berapa cepat sinyal tersebut
dikirimkan
v
Ukuran dari pasien tersebut
v
Kapasitas pendinginan dari
pasien tersebut (ditentukan oleh jenis kelamin, usia dan kondisi tubuh)
Sesaat sebelum pasien discan, maka informasi-informasi tersebut
harus dimasukkan terlebih dahulu, sehingga perangkat lunak pada sistem tersebut
akan membatasi semua kelebihan nilai SAR terhadap pasien.
Walaupun begitu, harus diperhatikan juga beberapa faktor keamanan sbb :
v
Jangan melakukan proses scanning
pada seseorang jika belum mendapatkan pelatihan aplikasi khusus
v
Jangan mendatangi bagian
lubang tengah magnet selama proses scanning (hadir di ruang pemeriksaan
tidak apa-apa, karena di lubang tersebut ada medan RF yang kuat)
·
Tegangan listrik
Sudah menjadi suatu kewajaran, jika pada semua sistem elektronika mungkin
terdapat tegangan dan arus yang besar, sama halnya dengan sistem MRI SIEMENS.
Harus dipastikan terlebih dahulu untuk mematikan circuit breaker,
sebelum menyentuh komponen elektronika dan juga harus berhati-hati terhadap
kapasitor yang masih bermuatan (terutama pada rangkaian dengan daya tinggi).
Hal yang harus dilakukan adalah memberikan sedikit waktu bagi kapasitor untuk
mengosongkan muatannya.
Ada kemungkinan timbulnya arusnya yang kecil, bahkan di tempat yang tidak
diduga, seperti misalnya pada magnet gradient. Pada saat sedang tidak
digunakan, ada suatu keadaan yang disebut “gradient offset”, yang berupa
arus DC yang kecil yang dikirimkan secara konstan kepada gradient.
 |
Jika ada situasi darurat dimana seseorang kemungkinan tersengat listrik,
maka tindakan yang benar adalah dengan menekan tombol “System OFF” dari
panel alarm untuk menghilangkan listrik dari sistem tersebut. Walaupun
listriknya sudah dimatikan, tetapi bagian sistem pendingin magnet dan MSUP
tetap memiliki aliran listrik.
Tombol ERDU tidak akan melakukan apa-apa untuk menghilangkan aliran
listriknya. Jika ditekan, tombol ERDU hanya akan menyebabkan qeunch
(yang harganya sangat mahal) dan masih meninggalkan korban tersebut dalam
keadaan tersengat listrik.
·
Cairan phantom
Jika ternyata sistem MRI dibutuhkan untuk tujuan pengecekan ataupun
kalibrasi awal (setelah dipasang), maka dibutuhkan suatu alat yang disebut phantom.
Phantom tersebut tidak lebih dari sekedar wadah / tempat (biasanya
berbentuk spherical) yang menampung air dan bahan kimia lainnya yang
memberikan sifat / karakteristik yang benar pada sistem MRI. Selain itu, telah
dijelaskan juga bahwa phantom dapat berisi cairan-cairan yang berbahaya,
yang wajib mendapat perhatian khusus. Walaupun tidak bersifat racun, akan
tetapi dapat merusak kulit jika terjadi kontak langsung. Hal lain yang juga
harus diperhatikan adalah bahwa cairan-cairan tersebut tidak bersifat
karsinogenik (khususnya jika cairannya diuapkan dan terhirup oleh manusia).
Oleh karena itu, lebih baik untuk bersikap seolah-olah cairan di dalam phantom
tersebut berbahaya.
 |
Metode MRA digunakan untuk menghasilkan gambar-gambar jalur pembuluh darah
arteri, dengan tujuan pendeteksian stenosis (penyempitan yang tidak
normal) atau aneurysms (pembesaran dinding pembuluh, kemungkinan akan
terjadinya pemecahan pembuluh darah). MRA biasa digunakan pada bagian leher dan
otak, bagian dada dan aorta perut, arteri ginjal, dan kaki (biasa disebut
dengan “run-off”). Gambar-gambar tersebut dapat dihasilkan oleh beberapa
metode, misalnya pengaturan komponen (agent) kontras paramagnetik (gadolinium)
atau menggunakan metode yang disebut “flow-related enhancement”. MRV
merupakan prosedur yang serupa, yang digunakan untuk memetakan pembuluh darah,
dimana jaringan tubuh dieksitasi secara inferior saat sinyal segera dikumpulkan
pada bidang superior ke bidang eksitasi, kemudian memetakan saluran pembuluh
darah yang telah dipindahkan ke bidang tereksitasi.
 |
Biasa dikenal dengan MRSI (MRS Imaging) dan Volume Selective NMR (Nuclear
Magnetic Resonance) Spectroscopy, merupakan suatu cara yang
mengkombinasikan sifat MRI yang spatially-addressable dengan sifat NMR
yang memiliki informasi secara spektroskopi. MRI memungkinkan suatu studi dari
bagian / area tertentu di dalam suatu organisme atau sample, tetapi
memberikan sedikit informasi tentang sifat kimiawi atau fisik dari area
tersebut, dimana nilai utamanya dapat membedakan sifat dari area yang
bersangkutan relatif terhadap sifat dari area di sekelilingnya. MR spectroscopy
dapat menyediakan informasi dari sifat kimiawi tentang area tersebut,
sebagaimana spektrum NMR dari area yang sama.
Gambar di samping merupakan contoh dari proses fMRI, yang dapat menampilkan
daerah aktif (berwarna jingga) dan termasuk juga tampilan selaput otak utama.
Metode fMRI dapat mengukur perubahan sinyal di dalam otak yang cenderung
mengubah aktivitas sistem syaraf. Otak akan discan pada resolusi yang
rendah tetapi pada kecepatan yang cepat (biasanya sekali setiap 2-3 detik).
Peningkatan aktivitas syaraf akan menyebabkan perubahan sinyal MR melalui suatu
mekanisme yang disebut efek BLOD (blood oxygen level-dependent).
Aktivitas syaraf yang meningkat akan membutuhkan lebih banyak oksigen dan
sistem vaskuler akan berperan sebagai kompensator, yaitu dengan meningkatkan
jumlah oxygenated hemoglobin (haemoglobin) relatif terhadap deoxygenated
hemoglobin. Karena komponen deoxygenated hemoglobin meredam sinyal
MR, respon vaskuler akan menyebabkan peningkatan sinyal-sinyal yang berhubungan
dengan aktivitas syaraf. Perilaku alami antara aktivitas syaraf dan sinyal BOLD
merupakan subyek dari riset masa sekarang. Efek BOLD juga memungkinkan untuk
pemetaan 3D dengan resolusi tinggi dari pembuluh vaskuler di dalam jaringan
syaraf.
Karena metode pencitraan MRI sangat bermanfaat untuk soft tissue,
maka metode tersebut akan digunakan untuk mengalokasikan tumor yang terletak di
dalam tubuh manusia, sebagai persiapan untuk perawatan terapi radiasi. Untuk
sinulasi terapi, seorang pasien diposisikan pada arah bagian tubuh tertentu dan
discan. Sistem MRI akan menghitung lokasi yang tepat, bantuk dan arah
massa tumor, memperbaiki adanya distorsi inherent spasial di dalam sistem.
Kemudian pasien akan ditandai pada titik-titik tertentu dan saat dikombinasikan
dengan posisi tubuh tertentu, maka akan menghasilkan triangulasi yang tepat
untuk terapi radiasi.
Hidrogen merupakan inti atom yang paling penting bagi sistem MRI karena
atom tersebut sangat berkelimpahan di dalam jaringan biologis manusia. Setiap
nukleus yang memiliki spin nuklir netto dapat dipetakan dengan MRI,
misalnya nukleus yang termasuk Helium-3, Carbon-13, Oxygen-17, Sodium-23,
Phosphorus-31 dan Xenon-129. 23Na dan 31P berjumlah
sangat banyak di dalam tubuh, sehingga dapat dipetakan dengan langsung. Isotop
berbentuk gas (3He dan 129Xe) harus melalui proses
hiperpolarisasi, karena kerapatan nuklirnya terlalu rendah untuk menghasilkan
sinyal yang berguna pada kondisi normal. 17O dan 13C
dapat diatur pada jumlah yang cukup dalam bentuk cairan (17O-air
atau 13C-larutan glukosa), sehingga proses hiperpolarisasi tidak
diperlukan lagi.
Pencitraan multinuclear merupakan
metode riset utama saat ini. Unsur 3He terhiperpolarisasi yang terhirup
dapat digunakan untuk mencitrakan distribusi ruang udara di dalam paru-paru.
Larutan berisi 13C atau gelembung dari 129Xe yang
terhiperpolarisasi yang disuntiktelah diteliti sebagai contrast agent
untuk metode angiography dan perfusion imaging. 31P dapat
menghasilkan informasi tentang densitas tulang dan struktur tulang, sebagaimana
metode functional imaging dari bagian otak.
 |
Pergerakkan atom-atom dapat dianalogikan dengan
pergerakkan gasing. Saat gasing diputar dengan kecepatan yang tinggi, maka
gasing tersebut tidak akan jatuh, karena gerak rotasinya akan tetap menjaga
pada setiap sisinya.
Deskripsi gerak gasing adalah sbb :
Sumbu rotasinya bergerak menyerupai kerucut terhadap arah
gravitasi.
Pergerakkan ini disebut precession.
Gerak precession ini merupakan hasil interaksi antara momentum sudut
yang dihasilkan oleh massa yang berputar dan gaya akibat gaya gravitasi bumi.
Sama halnya dengan apa yang terjadi dengan nukleus, dimana nukleus yang
mempunyai momentum sudut intrinsik (seperti Hidrogen) ditempatkan pada medan
magnet eksternal, sehingga nukleus tersebut tidak hanya berputar pada sumbunya
saja, tetapi juga melakukan gerak precession karena medan magnetnya.
Sedangkan pergerakan dari spin magnet adalah sbb :
Spin yang berada di dalam medan magnet akan bergerak menyerupai kerucut
terhadap arah medan penyebabnya. Gerakan ini disebut spin preccesion.
Kecepatan atau karakteristik (frekuensi) gerak putaran
terhadap arah medan tersebut merupakan hal yang paling penting di dalam MR. Hal
tersebut sangat bergantung pada :
- Jenis nukleus
- Kekuatan medan magnet yang diberikan
Makin kuat medan magnetnya, maka perputarannya akan
semakin cepat juga. Frekuensi precession disebut juga dengan frekuensi
Larmor.
 |
Jika membahas mengenai frekuensi, maka sama saja seperti
membicarakan jumlah rotasi dari satu periode gerakan.
Misalnya 3000 rpm merupakan sebuah frekuensi juga, yang
berarti 50 putaran per detik. Satuan dari "putaran per detik" adalah
Hertz, sehingga 3000 rpm = 50 Hz.
Frekuensi Larmor ω akan membesar secara proporsional
dengan medan magnet β. Persamaannya adalah sbb :
dimana ω = frekuensi precession
γ = rasio gyromagnetic dari nukleus
β = besar medan magnet
Persamaan Larmor tersebut menunjukkan
bahwa frekuensi precession dari proton sangat bergantung pada kekuatan
medan magnet.
Berikut ini adalah daftar frekuensi
resonansi (frekuensi Larmor = frekuensi precession) dari beberapa
nukleus :
Nukleus
|
Simbol
|
Frekuensi per Tesla
|
Hydrogen
|
H
|
42.6 MHz/T
|
Fluorine
|
F
|
40.1 MHz/T
|
Phosphorus
|
P
|
17.2 MHz/T
|
Sodium
|
Na
|
11.3 MHz/T
|
Carbon
|
C
|
10.7 MHz/T
|
Untuk sistem MR, spin akan melakukan gerak precession
pada frekuensi radio, yang berarti spin akan berosilasi sebanyak
beberapa juta kali per detik.
Pada 1,0 T, frekuensi Larmor dari proton Hidrogen
kira-kira sebesar 42 MHz dan pada 1,5 T akan mencapai ± 63 MHz.
Frekuensi osilasi dalam orde MegaHertz ini termasuk dalam gelombang radio (AM
atau FM).
 |
Semua spin akan bergerak dengan frekuensi yang sama pada arah medan magnet,
di dalam orientasi yang masih acak.
Jika spin memiliki frekuensi yang sama, maka akan berorientasi fasa dan
selama itu juga, komponen transversalnya terhadap medan magnet (paralel pada
bidang x-y) akan saling meniadakan. Oleh karena itu, magnetisasi konstan M akan
berada di sepanjang sumbu z saja.
Salah satu cara untuk mengubah distribusi atom (baik spin atas maupun
bawah), fasanya, dan juga arahnya adalah dengan memberikan gelombang magnetik,
dimana gelombang radio yang digunakan adalah sinyal RF.
Sinyal RF akan mengganggu keadaan spin jika
frekuensinya sama. Dengan kata lain, sinyal RF tersebut harus beresonansi
dengan gerakan spin. Arti resonansi itu sendiri adalah frekuensi dari
sinyal RF harus sama dengan frekuensi Larmor dari spin (beresonansi).
 |
Peristiwa kesamaan frekuensi RF dengan frekuensi Larmor
dari spin (disebut sebagai keadaan resonansi), dapat dijelaskan dengan
analogi garpu tala sbb :
Saat suatu grapu tala digetarkan, maka akan mulai
berosilasi dan menghasilkan bunyi tertentu (gelombang akustik). Jika ada garpu
tala kedua yang digetarkan dengan frekuensi yang sama, maka osilasinya
merupakan respon dari gelombang akustik yang dikirimkan dari garpu tala
pertama. Pada saat ini, kedua garpu tala tersebut dinyatakan dalam keadaan resonansi.
 |
Apa yang sebenarnya terjadi dengan magnetic resonance dapat
dijelaskan dengan suatu analogi keranjang berputar, dimana orang berperan
sebagai sinyal RF yang harus berada dalam keadaan resonansi dengan spin
yang berputar (keranjang).
Jika ada seseorang yang diharuskan untuk menaruh batu
pada dua buah keranjang yang berputar (seperti pada gambar), dan ia hanya
menaruh batu pada saat salah satu keranjang berada tepat di depannya (orang
tersebut diam), maka cara ini akan memakan waktu yang lama.
Cara yang paling efektif adalah dengan ikut berlari di
sepanjang keliling putaran keranjang tersebut dan menaruh batu tersebut pada keranjang-keranjang
tersebut (dengan kecepatan yang sama, beriringan dengan keranjang). Dengan cara
ini, maka ia dapat menaruh batu sebanyak-banyaknya ke dalam keranjang itu.
Dengan berlari seperti itu, maka orang tersebut dikatakan
"diam" relatif terhadap keranjang dan kecepatan orang = kecepatan
keranjang.
 |
Semakin besar energi yang berikan oleh sinyal RF, maka
simpangan magnetisasinya akan semakin besar juga. Sudut simpangan akhir ini
disebut dengan FLIP ANGLE (dinotasikan dengan α).
 |
 |
Sinyal fasa 180o akan menyebabkan magnetisasi pada arah yang
berlawanan dengan sumbu z. Sedangkan sinyal fasa 90o akan
menyebabkan magnetisasi pada arah yang tepat dengan bidang x-y.
 |
Sinyal fasa 180o akan menyebabkan magnetisasi
dengan arah yang berlawanan dengan sumbu z. Pada keadaan ini, spin berada pada
keadaan yang tidak stabil, sehingga spin tersebut akan kembali pada keadaan
setimbangnya lagi. Karena magnetisasi akibat sinyal fasa 180o
ini memiliki orientasi vertikal (sumbu z), maka sinyal fasa 180o
menyebabkan magnetisasi longitudinal.
Sinyal fasa 90(derajat) akan menyebabkan magnetisasi pada
arah transversal, bidang x-y. Selama masih ada sinyal RF, maka ada dua jenis
medan yang akan berpengaruh, yaitu : medan statis dan medan RF yang berputar
(untuk selang waktu yang pendek).
 |
 |
 |
 |
Sama halnya dengan notasi vektor, dimana magnetisasi juga
memiliki dua buah komponen yang saling tegak lurus satu sama lain, yaitu :
MAGNETISASI LONGITUDINAL Mz yang merupakan
vektor dengan arah sumbu z (sepanjang medan magnet eksternal) dan MAGNETISASI
TRANSVERSAL Mxy yang merupakan komponen yang berotasi di sekitar
medan (pada bidang x-y). Magnetisasi transversal merupakan jumlah dari vektor spin
yang berotasi pada bidang x-y, yang menyamai frekuensi Larmor.
 |
Magnetisasi transversal berperan sebagai magnet yang
berotasi, sehingga dapat memasukkan coil ke dalamnya dan menginduksikan
tegangan. Sinyal itulah yang disebut dengan sinyal MR. Semakin kuat magnetisasi
transversalnya, maka semakin kuat sinyal MRnya, tetapi akan menghilang dengan
cepat juga.
Oleh karena itu, pada akhir dari sinyal RF ini, sinyal MR
tersebut disebut dengan Free Induction Decay (FID).
Magnetisasi longitudinal akan menjadi nol setelah sinyal
90o dan berotasi sebagaimana magnetisasi transversal pada bidang
x-y. Seperti telah dijelaskan di atas bahwa magnetisasi transversal akan segera
menyusut dalam waktu yang singkat dan sinyal MR akan segera berhenti juga.
Setelah sinyal 90o, magnetisasi longitudinal akan kembali ke keadaan
semula (keadaan setimbang), seolah-olah tidak terjadi apa-apa. Proses tersebut
disebut relaksasi.
Proses tersebut melibatkan sejumlah energi yang dipindahkan oleh proton
yang tereksitasi, yang merupakan sifat dari suatu jaringan. Ada dua buah waktu
relaksasi di dalam sistem MR, yaitu T1 dan T2, yang
saling bebas satu sama lain dan merupakan sifat intrinsik dari setiap jaringan
yang berbeda. Di dalam MRI, mekanisme utama dalam menentukan kontras pada
sebuah citra adalah perbedaan dari waktu T1 dan T2
tersebut.
 |
Magnetisasi transversal Mxy akan menyusut
dengan lebih cepat daripada waktu yang dibutuhkan untuk pulihnya magnetisasi
longitudinal Mz, dimana proses tersebut berlangsung secara
eksponensial.
Suatu waktu tertentu (T1) dibutuhkan untuk memulihkan
magnetisasi longitudinal dan magnetisasi transversal menyusut dalam waktu yang
lebih cepat (T2).
Ada suatu analogi yang menarik untuk menjelaskan T1 dan T2,
yaitu analogi jatuhnya kotak.
 |
Jika ada sebuah pesawat yang menjatuhkan sebuah kotak
dari suatu ketinggian tertentu, maka kotak tersebut akan jatuh ke tanah dengan
kecepatan yang meningkat karena gaya gravitasi. Pada kotak tersebut ada dua
buah komponen yang bekerja, yaitu gaya gravitasi (sebagai T1) dan
energi kinetik (dalam arah terbang, sebagai T2). Pergerakan kotak
merupakan superposisi dari dua gerakan, kotak jatuh ke tanah tapi masih
memiliki arah yang sama dengan arah penerbangan.
 |
Secara mudahnya, relaksasi merupakan suatu keadaan dari sistem yang kembali
dari keadaan tidak setimbang kepada keadaannya yang setimbang. Saat mendekati
kesetimbangannya, prosesnya akan melambat sampai mencapai keadaan saturasi
(saat sistem semakin dekat ke keadaan setimbang, maka relaksasi akan semakin
lemah).
 |
Seperti sudah dijelaskan sebelumnya bahwa saat
magnetisasi longitudinal mulai pulih, magnetisasi transversal mulai menyusut,
dimana proses magnetisasi transversal berjalan dengan lebih cepat (T2)
daripada pemulihan magnetisasi longitudinal (T1).
|
|
Proses pemulihan magnetisasi longitudinal merupakan
proses yang berifat eksponensial, yang dinamakan RELAKSASI LONGITUDINAL dan konstanta
waktunya adalah T1.
Setelah T1, magnetisasi longitudinal Mz telah
pulih sebesar 63 % dari nilai akhirnya dan setelah 5T1, maka proses
tersebut sudah sempurna. Konstanta T1 tersebut berbeda-beda untuk
setiap jaringan, sehingga bersifat tissue-specific.
Jenis jaringan dalam tubuh yang berbeda menunjukkan waktu
relaksasi yang berbeda juga. Walaupun begitu, hal tersebut merupakan faktor
utama untuk mendapatkan kontras dari citra yang diperoleh dengan sistem MR.
Perbedaan tersebut terjadi karena energi RF yang terstimulasi akan menghilang
kembali akibat interaksi dengan kisi-kisi (lattice).
 |
Tabel di bawah ini menunjukkan konstanta T1
dari bermacam-macam jenis jaringan :
1.1.35.
 |
Proton-proton akan mengubah status spinnya pada saat beresonansi.
Proton akan merasakan medan lokal secara kontinu dan fluktuasinya disebabkan
oleh pergerakan molekular. Fluktuasi medan magnet ini seolah-olah dilapisi oleh
medan eksternal. Efek terkuat yang dirasakan merupakan akibat dari fluktuasi
medan magnet yang bersesuaian dengan frekuensi Larmor dan berosilasi secara
transversal terhadap medan magnet utama. Perilaku proton tersebut seperti
sinyal RF yang kecil dan menyebabkan pembalikkan spin.
Lingkungan tempat proton berada seringkali terdiri dari
molekul yang besar (lemak) dan makro-molekul (protein). Proton Hidrogen yang
berada di dalam molekul lemak yang bergerak relatif lambat (terletak dalam kisi
yang tebal) sebagaimana proton yang membatasi protein merasakan fluktuasi medan
lokal yang kuat, sehingga dengan cepat mengganti keadaan spinnya. Hal
inilah yang menjelaskan konstanta T1 jaringan lemak yang relatif
singkat.
Lain halnya jika berada di dalam cairan, dimana mobilitas
molekularnya lebih cepat daripada fluktuasi medannya. Resonansi dengan medan
magnet yang berosilasi jarang terjadi dan semakin lemah, sehingga proton tidak
segera mengganti keadaan spinnya. Hal inilah yang menyebabkan mengapa
air murni dan CSF (cerebrospinal fluid) memiliki konstanta T1
yang besar (waktunya lebih lama).
Lingkungan dari suatu proton sering disebut sebagai
kisi-kisi (lattice). Karena pasangan spin menghasilkan energi
kepada kisi-kisi selama proses relaksasi longitudinal, maka proses T1
dinamakan juga dengan relaksasi spin-lattice. Proses ini terjadi setelah
interferensi dari sinyal RF dan sesaat setelah proses pembentukkan kembali
magnetisasi longitudinal (setelah pasien dimasukkan ke dalam medan magnet).
 |
Karena jenis jaringan tubuh yang berbeda akan memberikan
waktu relaksasi T1 yang berbeda juga, maka hal ini dapat digunakan
untuk menyebabkan kontras pada citra MR, misalnya jaringan yang terkena
penyakit akan menunjukkan konsentrasi air yang berbeda dengan daerah di
sekitarnya (adanya perbedaan konstanta relaksasi).
Pada gambar di samping, terlihat bahwa dengan kontras T1,
CSF akan terlihat sebagai bagian yang hitam pada citra sistem MR.
Perhatikan antara hitam yang dihasilkan oleh CSF, warna
keabu-abuan sampai warna putih.
|
|
Citra TR yang panjang. Terlihat adanya kehilangan
kontras pada komposisi warna hitam ,abu-abu, dan putih.
|
 |
Setelah sinyal 90o, selanjutnya magnetisasi
transversal yang berotasi akan menghasilkan sinyal MR. Sinyal ini (FID) akan
menghilang dengan cepat.
Segera setelah diberikan sinyal RF, spin berada
dalam keadaan phase-coherent, dimana seolah-olah berperan sebagai magnet
yang besar, yang berotasi dalam bidang x-y.
Bagaimanapun, spin yang berotasi tersebut akan kehilangan
sifat koherennya karena interaksi antar molekul, yang nantinya akan menyebabkan
penyusutan magnetisasi transversal.
Untuk lebih memahami tentang pencitraan MR, maka ada yang
dinamakan dengan spins dephase, yaitu keadaan dimana magnetisasi rotasi
transversal akan kembali kepada spin individunya dan akan mulai
menyusut. Hal inilah yang disebut dengan Relaksasi Transversal, dengan
konstanta waktunya adalah T2.
Setelah T2, koherensi fasa dari spin
akan berkurang sampai 37 %. Setelah 2T2, maka akan berkurang sampai
14 % dan setelah 5T2, koherensi fasanya akan segera menghilang.
  |
Proses di atas dapat dijelaskan dengan analogi pelari,
yaitu :
Pada awal lomba, semua pelari berbaris pada garis awal.
Selama pertandingan, pelari-pelari ini akan menyebar karena mereka berlari pada
kecepatan yang berbeda. Dalam hal ini terlihat bahwa, keadaan tersebut
menunjukkan tidak adanya suatu koherensi selama pertandingan.
 |
Berikut ini adalah tabel T2 dari beberapa jenis jaringan
(T2 juga bersifat tissue-specific) :
Pada penjelasan terdahulu, diketahui bahwa proses yang
menentukan peningkatan magnetisasi longitudinal, akan menentukan penurunan dari
magnetisasi transversal (analogi jatuhnya kotak). Selain itu, ada suatu proses
tambahan yang disebut dengan interaksi spin-spin. Walaupun proses
tersebut tidak menjadi satu-satunya sumber dari relaksasi transversal, tetapi
komponen relaksasi spin-spin harus tetap ada.
Medan magnet yang berfluktuasi mendekati frekuensi Larmor
akan menentukan perubahan keadaan spin dari proton-proton. Hal inilah
yang menyebabkan relaksasi longitudinal, tetapi juga akan berpengaruh pada
komponen transversalnya, yaitu kapan saja terjadi perubahan keadaan spin,
fasanya juga akan berubah.
Perubahan keadaan spin juga mengubah sedikit medan
lokal. Komponen z dari spin tersebut sekarang akan menunjuk pada arah
yang berlawanan. Proton-proton yang berdekatan akan merasakan perubahan medan
magnet pada arah z, sebesar ± 1mT.
Saat medan magnet statis menunjukkan perubahan secara
lokal, maka frekuensi precession pada daerah tersebut juga akan berbeda.
Oleh karena itu, perbedaan frekuensi precession dari spin yang
terstimulasi adalah sekitar 40 KHz di sekitar frekuensi Larmor.
Karena perbedaan frekuensi yang kecil tersebut, maka spin
magnet yang berputar tidak ada lagi, seperti halnya para pelari yang bergerak
dengan kecepatan yang berbeda.
   |
Relaksasi transversal merupakan hasil dari interaksi
kompleks dan sulit untuk digambarkan sebagai kurva eksponensial sederhana.
Karena setiap jenis jaringan menunjukkan relaksasi T2
yang berbeda, maka perbedaan-perbedaan tersebut digunakan untuk memberikan
kontras pada citra MR.
Setelah pemberian sinyal RF pada proton-proton, maka
proton-proton tersebut akan memberikan respon, yaitu yang disebut dengan spin
echo. Saat sinyal MR tersebut menyusut (begitu juga dengan magnetisasi
transversal), maka spin echo akan muncul, bersamaan dengan sinyal MR
"pantulan"nya.
 |
Sebenarnya, penyusutan sinyal MR (FID) diharapkan terjadi
bersamaan dengan konstanta T2. Tetapi walaupun begitu, penyusutan
FID terjadi dengan lebih cepat, yaitu dengan waktu efektif yang lebih pendek T2*.
Medan magnet yang dirasakan oleh spin ternyata
tidak sama di setiap posisi, sehingga masih bersifat inhomogen. Adanya variasi
medan lokal tersebut disebabkan karena karakteristik tubuh pasien dan juga
sifat inhomogentias dari magnet itu sendiri.
Penjelasan di atas dapat diperjelas dengan deskripsi singkat tentang
pelari, dimana pada suatu waktu, para pelari yang telah menyebar (dalam posisi
yang berbeda-beda) tersebut diminta untuk berbalik arah sebesar 180o
(kembali ke garis awal).
Seorang pelari yang berada pada posisi terdepan saat lomba masih berjalan,
akan menjadi pelari dengan posisi yang paling terakhir saat diminta berbalik
arah.
Saat lomba awal, maka terlihat bahwa posisi pelari telah menyebar. Akan
tetapi, saat diminta berbalik arah, maka para pelari tersebut akan kembali
sejajar di garis awal (kembali seperti semula). Peristiwa dimana fasa proton
kembali bersifat koheren, yang dianalogikan dengan para pelari berada di garis
awal, disebut dengan echo.
 |
Efek yang ditimbulkan oleh sinyal fasa 180o
adalah spin kembali memiliki fasa yang sama dan dihasilkan sinyal MR
baru, yaitu spin echo. Sinyal fasa 180o diberikan setelah
sinyal fasa 90o dengan selang waktu τ. Sinyal spin echo ini
akan membesar dan mencapai nilai maksimum setelah 2τ. Selang waktu tersebut
disebut dengan echo time (dinotasikan dengan TE). Setelah selang waktu
ini, spin echo akan segera mengecil.
 |
Saat beberapa sinyal fasa 180o diberikan
secara berurutan, maka beberapa spin echo akan dihasilkan oleh multi-echo
sequence. Amplitudo dari echo ini lebih kecil dari amplitudo sinyal
FID. Semakin besar echo timenya, maka echonya akan semakin kecil.
Hal ini dapat diulang sampai hilangnya magnetisasi transversal, melalui
relaksasi T2.
Karena FID akan segera menyusut setelah sinyal fasa 90o,
maka akan sangat sulit untuk mengukur kekuatan / intensitasnya. Oleh karena
itu, sinyal echo lebih dipilih untuk proses pencitraan.
 |
Pencitraan MR menggunakan dua buah metode, yaitu spin
echo (yang telah dijelaskan di atas) dan gradient echo.
Medan magnet akan coba diubah segera setelah sinyal RF.
Perubahan ini menyebabkan medannya akan mengecil pada satu arah dan membesar
pada arah yang lain. Hal inilah yang disebut dengan gradient.
Medan B0 hanya ada pada satu lokasi saja, sebelum dan setelah lokasi
ini, kekuatan medannya bisa menjadi lebih rendah atau lebih tinggi. Dari
persamaan Larmor, diketahui bahwa frekuensi precession berbanding lurus
dengan kekuatan medan magnetnya. Oleh karena itu, sekarang spin berotasi
dengan kecepatan yang berbeda karena perubahan medan.
Dalam teknologi MR ini, gradient diartikan sebagai
perubahan medan magnet pada arah tertentu (meningkat atau berkurang secara
linier).
 |
Setelah sinyal RF diberikan, sinyal gradient (-)
akan melakukan proses dephase pada frekuensi spin. Karena masih
berputar dengan kecepatan yang berbeda, spin akan kehilangan fasanya
dengan lebih cepat. FID akan berkurang dengan lebih cepat daripada di kondisi
normal.
Dengan membalikkan polaritas dari gradient (+), spinnya
masih berada dalam keadaan dephased. Sinyal echo diukur selama
proses rephasing dari FID dan karena echo tersebut dihasilkan
oleh gradient, maka disebut gradient echo.
Sinyal fasa 180o diabaikan dalam teknologi gradient
echo ini, sehingga mekanisme dephasing statis T2*
tidak dihapuskan, sebagaimana yang terjadi pada metode spin echo.
Komponen echo time untuk gradient echo ini harus menempati
alokasi waktu T2*. Oleh karena itu, metode gradient
echo akan lebih cepat daripada metode spin echo.
Untuk menghasilkan gradient echo, komponen flip
angle yang digunakan untuk menstimulasi sinyal RF biasanya lebih kecil dari
90o. Keuntungan dari metode ini adalah sinyal yang lebih kuat dan
waktu pengukuran yang lebih singkat.
Dasar untuk citra MR adalah melalui proses spasial
allocation dari sinyal-sinyal MR individu yang menunjukkan struktur
anatomis. Kemudian spin dari atom-atom tersebut akan memberikan
frekuensi precession yang berbeda pada posisi yang berbeda juga.
Resonansi magnetik akan dibedakan secara spasial.
Dalam pencitraan medis, dibutuhkan citra irisan-irisan
dari tubuh manusia pada posisi yang spesifik, yaitu dengan metode switching
gradient.
 |
Medan magnet dihasilkan segera saat arus listrik mengalir
di sepanjang konduktor sirkular atau sebuah lilitan. Saat arah rambat arus listrik dibalik,
maka arah dari medan magnetnya pun akan berubah juga.
Dengan MR, bagian gradient coil dioperasikan
secara berpasangan dalam arah x, y, dan z pada :
· Besar arus yang sama
· Polaritas yang berlawanan.
Satu lilitan akan meningkatkan medan magnet statis,
sedangkan lilitan yang berlawanan akan menguranginya. Hal ini berarti medan
magnet B0 akan berubah secara proporsional.
 |
Di dalam medan magnet normal, kekuatannya akan sama
dimanapun posisinya (B0). Oleh karena itu, spin proton akan
menunjukkan frekuensi spin (ω0) yang proporsional dengan
kekuatan medan magnetnya. Hasilnya, resonansi magnetiknya akan sama di semua
posisi.
Dengan menggunakan gradient, medan magnet
menunjukkan peningkatan yang linier. Gerak precession dari spin
akan bervariasi pada arah ini. Pada arah yang satu akan berputar dengan lebih
lambat, sedangkan pada arah yang lain akan berputar dengan lebih cepat. Dapat
disimpulkan bahwa proton-proton tersebut menunjukkan frekuensi resonansi yang
berbeda.
 |
Jika dipilih irisan pada bidang x-y, maka irisan tersebut
akan vertikal pada sumbu z. Misalkan ada seorang pasien yang sedang telentang
pada arah sumbu z di dalam magnet, maka irisan yang didapat adalah irisan
transversal.
Untuk pemilihan irisan, gradient diubah pada arah
z terhadap sinyal RF secara serempak. Gradient ini disebut slice-selection
gradient (Gs).
 |
Sekarang, medan magnet memiliki besar B0 pada
satu lokasi saja, yaitu z0. Saat sinyal RF berfrekuensi hanya pada
satu frekuensi (ω0), maka akan mengharuskan spin untuk berada
pada lokasi resonansi z0. Posisi tersebut dinamakan slice
position.
Akan tetapi, proses ini tidak cukup hanya sampai di sini karena yang didapat
hanyalah irisan tanpa ketebalan. Irisan tersebut hanya setipis kertas dan
sinyalnya akan terlalu lemah, karena hanya sedikit proton yang terstimulasi
pada daerah tipis ini. Kebutuhan akan resolusi tertentu pada arah z disebut
dengan slice thickness.
Sinyal RF penstimulasi memiliki bandwidth tertentu
di sekitar frekuensi tengahnya, (ω0) dan dapat menstimulasi daerah
yang diinginkan dari ketebalan irisan (∆z0).
Ketebalan irisan dapat diubah dengan menjaga bandwidth
sinyal RF agar tetap konstan pada saat mengubah kemiringan gradient. Gradient
yang lebih curam (a) akan menghasilkan irisan yang lebih tipis (∆za)
dan irisan yang lebih landai (b) akan menghasilkan irisan yang lebih tebal.
Suatu irisan merupakan daerah resonansi spin yang
terdefinisi. Di luar irisan tersebut, spin tidak akan terpengaruh oleh
sinyal RF. Magnetisasi transversal (dan juga sinyal MR) hanya dihasilkan di
dalam irisan.
  |
Metode menggunakan gradient ini memungkinkan kita untuk memposisikan bidang
irisan pada beberapa pencitraan MR.
  |
Sistem MR memiliki tiga pasang gradient coil di sepanjang sumbu x, y, dan
z. Untuk irisan sagittal, harus menggunakan gradient-x dan untuk irisan
coronal, harus menggunakan gradient-y. Untuk mendapatkan irisan yang miring, maka beberapa gradient harus digunakan
secara serempak. Hasilnya akan saling bertumpukan. Sebuah irisan miring tunggal
dihasilkan oleh dua buah gradient (misalkan gradient dalam arah y dan z) dan
untuk mendapatkan irisan miring ganda, maka digunakan ketiga gradient secara
serempak.
No comments:
Post a Comment