MODUL 1 ULTRASONOGRAPHY Amila Sofiah (081117022) Dosen: Franky Chandra Satria Arisgraha, ST, MT. Tanggal Percobaan: 24/03/2014 TME304 - Praktikum Instrumentasi Biomedis
Laboratorium Instrumentasi Medik Universitas Airlangga Abstrak Percobaan yang dilakukan kali ini adalah mengenai Ultrasonogrfi (USG), suatu perangkat pencitraan diagnostik yang memanfaat gelombang ultrasound. USG yang digunakan adalah USG portabel SONEO FS-906. Pecobaan ini diawali dengan melakukan pengenalan fungsi bagian - bagian penting dari USG portabel dan selanjutnya melakukan percobaan pengukuran dasar berupa pengukuran jarak (distance), heart rate, perimeter dan area, serta volume. Dari percobaan ini didapati bahwa USG dapat digunakan untuk melakukan monitoring secara real-time serta digunakan untuk melakukan pengukuran seperti jarak, heart rate, luas, dan juga volume. .
Kata kunci: gelombang ultrasonography. 1.
ultasound,
USG,
PENDAHULUAN
Ultrasonografi (USG) merupakan salah satu imaging diagnostik ( pencitraan diagnostik) untuk pemeriksaan alat alat dalam tubuh manusia, diman kita dapat mempelajari bentuk, ukuran anatomis, gerakan serta hubungan dengan jaringan sekitarnya. Pada praktikum kali ini ialah mengenai USG. Tujuan dari percobaan ini ialah agar mahasiswa mampu mengoperasikan, menganalisa rangkaian instrumentasi dan menganalisa troubleshooting USG. 2.
S TUDI PUSTAKA
2.1 ULTRASONOGRAFI (USG)
Gambar 2-1 USG portabel
USG atau ultrasonografi adalah suatu teknik diagnostik pencitraan yang menggunakan ultrasonik yaitu gelombang suara dengan frekuensi yang lebih tinggi dari kemampuan pendengaran manusia. Teknik ini digunakan untuk mencitrakan organ internal dan otot, ukuran serta strukturnya. Secara umum kegunaan USG adalah membantu menegakkan diagnosis dalam berbagai kelainan organ tubuh.[1] 2.2 TRANSDUSER USG Transduser adalah komponen USG yang ditempelkan pada bagian tubuh yang akan diperiksa seperti dinding dada untuk pemeriksaan paru atau dinding perut untuk pemeriksaan kehamilan. Di dalam tranduser terdapat kristal yang digunakan untuk menangkap gelombang yang disalurkan oleh transduser. Gelombang diterima dalam bentuk akuistik (gelombang pantul) sehingga fungsi kristal disini adalah untuk mengubah gelombang tersebut menjadi gelombang elektronik yang dapat dibaca oleh komputer sehingga dapat diterjemahkan dalam bentuk gambar. Ada tiga jenis transduser berdasarkan bentuknya yang digunakan dalam pemeriksaan USG. 1. Linear array transducer, bentuk gelombang lurus dengan frekuensi tinggi 7,5-10 MHz untuk pemeriksaan organ yang lebih dangkal terutama struktur dari leher, empiema, efusi peura, massa pleura atau subpleura. 2. Curved array transducer , bentuk gelombang melebar dengan frekuensi rendah sehingga menghasilkan lapangan pandang yang luas dan lebih dalam. Transducer ini sangat baik digunakan untuk pemeriksaan paru, efusi pleura, struktur perut dan gambaran paru dari arah perut. 3. Phased array transducer , bentuk gelombang paling sempit dan dalam dengan frekuensi 2-5 MHz. Transducer ini paling baik digunakan untuk pemeriksaan atelektasis paru, komplikasi efusi Bentuk-bentuk transduser dan arah gelombang ultrasonik dapat dilihat pada gambar 2- 1.[3]
Laporan Praktikum - Laboratorium Instrumentasi Medik Univ. Airlangga
1
2. Mode yang dapat digunakan antara lain [M] dan [BM].
Gambar 2-2 Bentuk – bentuk transduser [3]
2.3 C ARA K ERJA USG Pemeriksaan USG menggunakan gelombang suara dengan frekuensi 1-10 MHz. Pilihan frekuensi menentukan resolusi gambar dan penembusan ke dalam tubuh pasien. Gelombang suara frekuensi tinggi tersebut dihasilkan dari kristal-kristal yang terdapat dalam suatu alat yang disebut transduser/probe. Perubahan bentuk akibat gaya mekanis pada kristal akan menimbulkan tegangan listrik dimana fenomena ini disebut efek piezoelectric. Bentuk kristal juga akan berubah bila dipengaruhi oleh medan listrik. Kristal akan mengembang dan mengkerut sesuai dengan pola medan listrik yang melaluinya sehingga dihasilkan gelombang suara frekuensi tinggi.[1] 3.
METODOLOGI
Pada praktikum kali ini instrumentasi yang digunakan berupa satu set perangkat USG (Ultrasonography) SONEO jenis FS906 Portable Convex/Linear Ultrasound Scanner. Probe yang digunakan berbentuk convex probe 3,5 MHz. Selain itu digunakan juga gel elektrolit untuk pembacaan menggunakan sensor. Secara garis besar dilakukan 4 macam percobaan pada praktikum ini, antara lain:
3. Menekan HR, lalu menggerakkan cursor ke titik awal kemudian tekan STOP/START dan menggerakkan cursor ke titik akhir yang ingin diukur hingga muncul tanda “+” pada lintasan yang diukur (sebanyak 1 periode). Heart rate yang diukur akan tampak pada layar monitor sebelah kanan bawah. Setelah cursor berada di titik akhir ukur, kembali menekan tombol STOP/START. 4. Mengulangi langkah 3 untuk melakukan pengukuran heart rate yang baru. 5. Menekan pengukuran.
CLEAR
saat
menghapus
hasil
c. Pengukuran Perimeter dan Area
1. Mengubah mode dalam kondisi FREEZE. 2. Mode yang dapat digunakan antara lain [B], [BL], [BR], dan [B/M]. 3. Menekan AREA CIRCUM untuk melakukan pengukuran luas. Meletakkan cursor pada daerah yang akan diukur dan selanjutnya memilih diameter elips yang ingin diukur. 4. Menggerakkan cursorI ke titik awal diameter kemudian menekan STOP/START selanjutnya menggerrakkan cursor ke titik akhir diameter yang ingin diukur hingga tampak garis pututs “--“ pada luasan yang diukur. Untuk mengubah ukuran elips dapat menggunakan tracking ball. Luasan yang diukur akan muncul di layar monitor sebelah kanan bawah. Bila selesai mengukur tekan kembali tombol STOP/START.
a. Pengukuran Jarak
5. Mengulangi langkah 1-4 untuk melakukan pengukuran area yang baru.
1. Mode yang dapat digunakan antara lain [B], [BL], [BR], dan [B/M].
6. Menekan pengukuran.
2. Menekan DIST saat akan memulai pengukuran, selanjutnya menggerakkan cursor ke titik awal kemudian menekan STOP/START, selanjutnya menggerakkan cursor ke titik akhir yang ingin diukur hingga muncul tanda “+” pada lintasan yang diukur. Jarak yang diukur akan muncul pada layar monitor (kanan bawah). Setelah cursor berada di titik akhir ukur, kembali menekan tombol STOP/START.
d. Pengukuran Volume
3. Mengulangi langkah 2 untuk melakukan pengukuran yang baru. 4. Menekan pengukuran.
CLEAR
saat
menghapus
b. Pengukuran Heart Rate
hasil
CLEAR
saat
menghapus
hasil
1. Mengubah mode dalam kondisi FREEZE. 2. Mode yang dapat digunakan antara lain [B], [BL], [BR], dan [B/M]. 3. Menekan VOL untuk memulai pengukuran. Selanjutnya memilih letak titik sudut yang ingin diukur. Menghubungkan titik satu dengan lainnya dengan menggerakkan cursor ke titik awal lalu menekan STOP/START, lalu menggerakkan cursor lagi ke titik akhir pengukuran hingga tampak garis putus-putus “---“, setelah itu tekan STOP/START. Lakukan pengukuran hingga diperoleh D1, D2, dan D3. Hasil pengukuran akan tampak pada layar monitor sebelah kanan bawah.
1. Mengubah mode dalam kondisi FREEZE. Laporan Praktikum - Laboratorium Instrumentasi Medik Univ. Airlangga
2
4. Mengulangi langkah 1-3 untuk melakukan pengukuran volume yang baru. 5. Menekan pengukuran. 4.
CLEAR
saat
menghapus
hasil
H ASIL DAN A NALISIS
4.1 A NALISIS R ANGKAIAN INSTRUMENTASI USG
Prinsip pengukuran jarak dilakukan dengan cara menghitung piksel yang dilalui oleh haris dari titik awal dan akhir. Setiap piksel dikonversikan menjadi satuan milimeter sehingga dapat diketahui jarak dari kedua objek. Berikut diagram alir permrogramannya. Input (titik awal dan akhir)
Perhitungan jarak dengan persamaan:
:=konstanta ℎkonversi . x
Output hasil jarak (D) dalam mm
Gambar 4-2 Diagram pemrograman pengukuran jarak
b. Pengukuran Heart Rate
Gambar 4-1 Diagram instrumentasi USG [2]
Berdasarkan bagan rangkaian instrumentasi diatas proses dimulai dari perintah yang diberikan oleh Operation Panel. Perintah diteruskan pada CPU untuk mengontrol transmisi/receive gelombang ultrasound. Apabila perintah yang diberikan adalah untuk melakukan monitoring, maka Pulse T/R mengirimkan sinyal transmisi pada probe ultrasound (dalam bentuk sinyal listrik). Sinyal listrik selanjutnya dikonversikan menjadi sinyal ultrasound oleh transduser pada probe ultrasound sehingga dapat dipropagasikan pada objek. Gelombang ultrasound dipantulkan kembali oleh objek dan selanjutnya dikonversikan kembali dalam bentuk sinyal listrik. Sinyal hasil pantulan ini dikirim kembali ke Pulse T/R dan dilakukan amplifikasi, kompresi, dan deteksi. Sinyal hasil deteksi merupakan sinyal analog sehingga selanjutnya dikonversikan menjadi sinyal digital oleh DSC (Digital Scan Converter) sehingga dapat ditulis pada frame memory. Untuk dapat menampilkan gambar ultrasound pada layar monitor, sinyal dikonversikan kembali menjadi sinyal analog oleh DSC. Selain itu DSC juga bertanggung jawab dalam pemrosesan gambar seperti freezing, frame averaging , dan grayscale. 4.2 DIAGRAM A LIR PEMROGRAMAN ATE , PENGUKURAN J ARAK , H EART R PERIMETER DAN A REA , V OLUME DENGAN USG
Pengukuran heart rate pada USG dilakukan dengan mode freeze (diam) dan dilihat pada posisi [M] ataupun [BM]. Saat akan mengukur akan terlihat gambar gantung yang berdetak, ketika di freeze akan menghasilkan pola gambar gelap terang yang periodik. Heart rate diukur dengan memberi tanda garis pada gambar sebesar 1 periode gambar gelap terang. Dengan cara ini kita dapat mengetahui heart rate karena detak sebanding dengan piksel gambar. Berikut ini diagram pemrogramannya. Input (titik A dan B) gambar pola gelap-terang dalam 1 periode
Perhitungan jarak dengan persamaan: HR y : konstanta konversi
= .
Output hasil heart rate (HR) dalam detak/menit
Gambar 4-3 Diagram pemrograman pengukuran heart rate
c. Pengukuran Perimeter dan Area
USG dapat digunakan untuk mengukur suatu objek tertentu yang tampak dalam USG. Pada alat ini luas area yang ingin diukur didekati dengan bentuk elips. Sehingga meskipun bentuk luasan objek yang ingin diukur bermacam – macam semua dianggap seragam dengan bentuk elips. Begitu juga untuk keliling dari objek. Berikut diagram alir pemrograman perimeter dan area.
a. Pengukuran Jarak Laporan Praktikum - Laboratorium Instrumentasi Medik Univ. Airlangga
3
4.3 A NALISIS G ANGGUAN PADA USG Input (DL dan DS)
Beberapa gangguan dapat terjadi pada saat pengoperasian USG antara lain bebagai berikut. a. Menyalakan tombol power tetapi lampu indikator off .
= 4 .
Perhitungan luas dengan persamaan:
“
“
Output hasil luas (A) dalam cms
Gambar 4-4 Diagram pemrograman pengukuran area
Dimana DL adalah diameter aksis mayor dan DS adalah diameter aksis minor dalam mm. Sedangkan untuk pengukuran keliling (C) menggunakan persamaan berikut.
= √ (mm) d. Pengukuran Volume
Seperti yang kita ketahui dasar pengukuran volume adalah kita harus mengetahui minimal 3 buah jarak pada objek. Pada metode pengukuran yang digunakan pada USG kita harus mengetahui D1, D2, dan D3 dimana harus diukur dari 2 titik kiri (L) dan kanan (R). D1 dapat diperoleh dari titik L dan D2 dari titik R, sedangkan D3 (tinggi) dapat diperoleh dari L ataupun R. Berikut ilustrasinya.
”
”
Hal ini mungkin dapat terjadi karena kabel VCC atau grounding pada LED indikator tidak terhubung dengan baik sehingga LED indikator tidak dapat menyala. Langkah yang dapat dilakukan ialah dengan mengecek sambungan kabel pada LED indikator. b. Menyalakan tombol power , lampu indikator menyala, tidak muncul citra di layar, probe bekerja (dengan noise kecil). “
”
Hal ini dapat dimungkinkan terjadi karena ada permasalahan pada: - Transmisi dan receive gelombang ultrasound pada probe - Gel ultrasound yang dipakai pada objek kurang banyak Untuk mengatasinya yang dapat kita lakukan adalah dengan mengganti dengan probe yang laian serta memperbanyak penggunaan gel ultrasound pada kulit. c. Menyalakan tombol power tetapi tampilan citra tidak jernih. “
”
Hal ini mungkin dapat terjadi karena beberapa hal antara lain: - Permasalahan pada probe Untuk dapat mengatasi hal ini kita harus mengecek mulai dari sambungan probe, jenis probe yang digunakan, atau jika perlu mencoba menggunakan probe yang lain. Gambar 4-5 Metode pengukuran volume biplanar
Selanjutnya objek pengukuran didekati dengan bentuk telur seperti gambar di atas. Sehingga apapun bentuk objek yang ingin diukur volumenya akan didekati menjadi bentuk telur. Berikut diagram pemrogramannya.
- Permasalahan pada Pulse T/R dalam rangkaian Bila hal ini terjadi yang dapat dilakukan adalah dengan membuka rangkaian dan memperbaiki bagian Pulse T/R atau melakukan penggantian komponen. - Permasalahan pada DSC dalam rangkaian Bila terjadi permasalahan ini yang dapat dilakukan adalah membuka rangkaian dan memperbaiki bagian DSC atau melakukan penggantian komponen DSC.
Input (D1, D2, dan D3) dalam mm
= 6 1.2.3 .10−
Perhitungan volume dengan persamaan:
d. Menyalakan tombol power , tampilan citra normal tetapi dengan beberapa interferensi atau tampilan tidak jelas pada daerah yang dalam. “
”
Hal ini dapat dimungkinkan karena penggunaan probe dengan frekuensi yang tidak sesuai dengan kedalaman monitoring. Seperti yang kita ketahui
Output hasil volume (V) dalam cm3
Gambar 4-6 Diagram pemrograman pengukuran volume Laporan Praktikum - Laboratorium Instrumentasi Medik Univ. Airlangga
4
probe dengan frekuensi rendah digunakan untuk memonitoring objek yang letaknya dalam (profundus) dan probe dengan frekuensi lebih tinggi digunakan untuk memonitoring objek yang lebih luar (superficial) e. Menyalakan tombol power , citra normal, tapi kipas tidak bekerja. “
”
Hal ini mungkin dapat terjadi karena kabel supply untuk kipas tidak terhubung dengan baik sehingga kipas menjadi tidak bekerja meskipun USG telah dinyalakan. Langkah yang dapat dilakukan adalah dengan mengecek kabel sambungan pada kipas. 5.
K ESIMPULAN
Percobaan yang dilakukan kali ini adalah mengenai Ultrasonografi (USG). Pada USG dapat dilakukan pengukuran objek berupa jarak, heart rate, perimeter dan area, serta volume meskipun pada pengukuran area dan volume masih dinilai kurang sensitif (karena dilakukan dengan pendekatan bentuk). Troubleshooting yang dapat terjadi pada USG dapat dianalisis berdasarkan diagram rangkaian instrumentasi alat dan petunjuk dari operator manual alat. D AFTAR PUSTAKA
[1]
http://prodia.co.id/pemeriksaan - penunjang /usg , Diakses pada 29 Maret 2014, 21.32.
[2]
Kontron Medical, Soneo Portable B&W Ultrasound System Operator Manual , Kontron Medical, France, 2005.
[3]
Lyanda, Apri., dkk, Ultrasonografi Toraks , J Respir Indo Vol. 31, No. 1, Januari 2011.
[4]
World Heath Organitation, Manual of Diagnostic Ultrasound, volume 1 2 nd edition . Gutenberg Press Ltd, Malta, 2011.
Laporan Praktikum - Laboratorium Instrumentasi Medik Univ. Airlangga
5
LAMPIRAN
Gambar : Perangkat USG portabel
Gambar : Perangkat USG portabel (tampak belakang)
Gambar : Perangkat USG portabel (patera probe)
Gambar : Perangkat USG portabel (tampak depan)
Laporan Praktikum - Laboratorium Instrumentasi Medik Univ. Airlangga
6
