4
BAB II LANDASAN TEORI
2.1.
Pengertian Magnetic Resonance Imaging (MRI) Imaging (MRI) Teori Teori tentang pencitraan Magnetic Resonance Imaging (MRI) Imaging (MRI) muncul
pertama sekali pada tahun 1938, ketika Isidor Isaac Rabi menemukan Rabi menemukan metode pengukuran momen magnetik inti atom atau nuclear magnetic moment. Fenomena si resonansi magnet inti atau nuclear magnetic resonance (!MR) studi spektroskopi spektroskopi dari magnet si"at dari inti atom# Resonansi adalah kopling energi $ang men$e%a%kan inti indi&idu, ketika ketika ditempatkan di kuat medan magnet eksternal, untuk selekti" men$erap, dan kemudian rilis, energi $ang unik untuk mereka mereka inti dan lingkungan sekitarn$a# 'eteksi dan analisis sin$al !MR telah dipelaari secara ekstensi" seak tahun 194 se%agai alat analitik kimia dan penelitian %iokimia# *aru diamati pada tahun 194+ secara secara terpisah oleh Felix Bloch dari Bloch dari Standford University dan dan Edward urcell dari urcell dari !arvard University # enggunaan momen momen magnet nukleus pertama sekali dipakai di %idang analisis kimia# ada tahun 19-3, aul "auterbur menggunakan menggunakan gradien medan magnetik untuk pertama kalin$a mem%uat citra dari resonance magnet inti atau nuclear magnetic resonance# dan setelah tahun 19-- Magnetic Resonance Imaging digunakan untuk mendiagnosis tu%uh manusia (ierce, 199.)# MRI mempun$ai peningkatan dalam dalam teknik imaging imaging paling ser%aguna ser%aguna hingga saat ini, $ang pada a/aln$a merupakan alat imaging mampu imaging mampu menganalisa se%agian %esar anatomis kemudian meningkat ke suatu "ungsional siologis s$stem organ tu%uh (*r$an, 01)# Magnetic Resonance Imaging ( MRI ) adalah suatu alat diagnostik muthakhir untuk memeriksa dan mendeteksi tu%uh dengan menggunakan medan magnet $ang %esar dan gelom%ang "rekuensi radio, tanpa operasi, penggunaan sinar , ataupun %ahan radioakti", $ang menghasilkan rekaman rekaman gam%ar potongan penampang tu%uh 2 organ manusia dengan menggunakan medan magnet %erkekuatan antara ,+4 – 1,. 1,. tesla (1 tesla 1 auss) dan resonansi getaran terhadap inti atom hidrogen# Merupakan metode rutin $ang dipakai dalam
diagnosis medis karena hasiln$a $ang sangat akurat# 'engan %e%erapa "aktor
Universitas Sumatera Utara
diagnosis medis karena hasiln$a $ang sangat akurat# 'engan %e%erapa "aktor
Universitas Sumatera Utara
.
kele%ihan $ang dimilikin$a, terutama kemampuann$a kemampuann$a mem%uat potongan koronal, sagital, aksial dan o%lik tanpa %an$ak %an$ak memanipulasi memanipulasi posisi tu%uh tu%uh pasien sehingga sangat sesuai untuk diagnostik aringan lunak, terutama otak, sumsum tulang %elakang dan susunan sara" pusat dan mem%erikan mem%erikan gam%aran detail tu%uh manusia dengan per%edaan $ang kontras, kontras, di%andingkan dengan pemeriksaan $%& scan dan '&ray '&ray lainn$a lainn$a sehingga anatomi anatomi dan patologi aringan aringan tu%uh dapat dapat die&aluasi secara detail (*ush%erg, 00). 00). 2.2.
Radio Frekuensi (RF) (RF) ada pulsa RF mengu%ah energi proton sehingga dapat men$e%a%kan
transisi dan pem%erian "rekuensi radio dengan /aktu $ang singkat dise%ut pulsa "rekuensi radio $ang merupakan gelom%ang elektromagnetik, pulsa RF $ang di%erikan sama dengan "rekuensi 5armor $ang dimiliki proton# ada keadaan terse%ut proton $ang sedang %erpresisi %erpresisi akan mendapat tam%ahan energi# 'alam pem%erian "rekuensi radio proton pada tingkat energi rendah akan tereksitasi ke tingkat energi energi $ang le%ih tinggi, peristi/a ini dise%ut dise%ut resonansi resonansi magnetik# ulsa ulsa RF $ang menggerakkan magnetisasi (M) dari posisi setim%ang ke %idang trans&ersal dise%ut pulsa 9# ulsa RF $ang menggerakkan menggerakkan M dengan arah $ang %erla/anan dengan arah asaln$a dinamakan dinamakan pulsa pulsa 18# 6edua pulsa terse%ut merupakan pulsa $ang mempun$ai persamaan $ang sangat %esar dan penting dalam metode MRI# *e%erapa masalah RF dalam gam%ar MRI tidak dise%a%kan oleh ganguan luar melainkan oleh masalah dengan komponen komponen internal dari sistem seperti kerusakan kerusakan dari pemancar RF, sam%ungan listrik $ang %uruk, atau kegagalan sirkit sirkit terkait dengan kumparan kumparan penerima penerima (*link, 04)# 2.3.
Kelebian Magnetic Resonance Imaging (MRI) Imaging (MRI) 7da %e%erapa kele%ihan MRI di%andingkan dengan pemeriksaan $%& $%& Scan $aitu Scan $aitu 1# MRI le%ih le%ih unggul unggul untuk untuk mendetek mendeteksi si %e%erap %e%erapa a kelain kelainan an pada pada aringan aringan lunak seperti otak, sumsum tulang serta muskuloskeletal# muskuloskeletal# 0# Mampu Mampu mem%e mem%eri ri gam%a gam%aran ran detail detail anatom anatomii dengan dengan le%ih elas# elas#
Universitas Sumatera Utara
+
(. Mampu melakukan pemeriksaan "ungsional seperti pemeriksaan di"usi, per"usi dan spektroskopi $ang tidak dapat dilakukan dengan $%& Scan. 4# Mampu mem%uat gam%aran potongan melintang, tegak, dan miring tanpa meru%ah posisi pasien# .# MRI tidak menggunakan radiasi pengion 2.3.1. Ke!nt!ngan Mengg!naa"an Magnetic Resonance Imaging (MRI) 1# Menggunakan sinar pengion# 0# Tidak %er%aha$a# 3# Tidak menim%ulkan rasa sakit# 4# 'apat mencegah ke%utuhan untuk operasi diagnostik le%ih dini mendeteksi %ila ada masalah kesehatan# 2.3.2. Ti#e Ti#e Magnetic Resonance Imaging(MRI) MRI %ila ditinau dari tipen$a terdiri dari a# MRI $ang memiliki kerangka ter%uka (o)en gantry ) dengan ruang $ang luas %#MRI $ang memiliki kerangka (gantry ) %iasa $ang %erlorong sempit# MRI %ila ditinau dari kekuatan magnetn$a terdiri dari a# MRI Tesla tinggi (!igh Field %esla) memiliki kekuatan di atas 11,. T %#MRI Tesla sedang (Medium Field %esla) memiliki kekuatan ,. – T c# MRI Tesla rendah ("ow Field %esla* memiliki kekuatan di %a/ah ,.T :e%aikn$a suatu rumah sakit memilih Magnetic Resonance Imaging(MRI) $ang memiliki tesla tinggi karena alat terse%ut dapat digunakan untuk teknikFast Scan $aitu suatu teknik $ang memungkinkan 1 gam%ar irisan penampang di%uat dalam hitungan detik, sehingga kita dapat mem%uat %an$ak irisan penampang $ang %er&ariasi dalam /aktu $ang sangat singkat# 'engan %an$akn$a &ariasi gam%ar mem%uat suatu lesi menadi menadi le%ih spesik#
2.$.
Flip angle (FA ) ata! %!&!t bali"
Universitas Sumatera Utara
-
F7 adalah sudut $ang ditempuh net magnetisasi ve+tor (!M;) pada /aktu relaksasi#!ilaiFli) angle (F7) akan mempengaruhi kekontrasan gam%ar, dimana %esar keciln$adapatdi%agi menadi 1#
:udut %alik kecil ( .< – 3< ) :udut %alik kecil menghasilkan magnetisasi longitudinal %esarsetelah
aplikasi pulsa Radio Fre+uensi (RF) sehingga dapat mepersingkat /aktu# :udut kecil uga men$e%a%kan magnetisasi trans&ersal %ernilai kecil sehingga komponen stead$ state kecil pula# 6eadaan seperti ini akan mengurangi pem%o%otan T0# =asil gam%ar le%ih didominasi oleh pem%o%otan ika TR panang dan T> pendek# ?leh karena itu untuk memperoleh pem%o%otan T0 TR dan T> harus panang# 0#
:udut %alik sedang ( 3< – +< ) @ika pada pem%o%otan T1 memerlukan F7 $ang %esar, maka pada
pem%o%otan T0 diperoleh dengan peningkatan stead$ state# ?leh karena itu "aktor TR harus dipertim%angkan# @ika TR pendek ( A 1 mili2detik) maka !M; tidak cukup untuk melakukan peluruhan magnetisasi trans&ersal se%elum pulsa %erikutn$a# :ehingga sisa magnetisasi trans&ersal %erkontri%usi terhadap sin$al %erikutn$a# TR pendek meningkatkan pem%o%otan T0, sedangkan T> $ang pendek akan mengurangi pem%o%otan T0# 3#
:udut %alik %esar :udut %alik %esar (-.< – 9<, menurut =ashemi dan -<11<, menurut
Best%rook) akan menghasilkan per%edaan T1 karakteristik dua aringan dengan %aik# Cntuk memperoleh pem%o%otan T1 maka per%edaan T1 aringan harus maksimaldanper%edaanT0n$aharusminimal# emulihan penuh (full recovery ) harus dihindari# =al ini %isa dilakukan dengan mengatur parameter F7 %esar, TR dan T> pendek# 2.'.
Fre"!en%i Larr *aringan 'i dalam medan magnet eksternal inti atom akan mengalami gerakan
perputaran men$erupai gerakan se%uah gasing# asing %erputar di atas sum%u %idang &ertikal $ang %ergerak mem%uat %entuk seperti se%uah kerucut# erakan ini dise%ut dengan presesi# Frekuensi presesi ini %esarn$a se%anding dengan
kekuatan medan magnet eksternal dan nilai g$romagnetic inti atom# 7pa%ila atom dengan "rekuensi g$romagnetic $ang %er%eda %erada dalam suatu medan magnet
Universitas Sumatera Utara
8
eksternal $ang sama maka masingmasing atom mempun$ai "rekuensi presesi $ang %er%eda# :e%alikn$a /alaupun atomn$a sama (misaln$a atom hidrogen), namun %ila diletakkan dalam medan magnet eksternal dengan kekuatan $ang %er%eda maka akan menghasilkan "rekuensi presesi $ang %er%eda pula# Inti atom hidrogen mempun$ai "rekuensi presesi 40,+ M=D2 Tesla# Frekuensi presesi ini dise%ut uga dengan "rekuensi 5armor aringan dan tiaptiap inti hidrogen mem%entuk net magnetisasi ve+tor (!M;) spin pada sum%u atau porosn$a# Pengaruh dari Bo akan menghasilkan spin sekunder atau ”gerakan” (NMV)
mengelilingi *o# :pin sekunder ini dise%ut )recession, dan men$e%a%kan momen magnetik %ergerak secara sirkuler mengelilingi *o# @alur sirkulasi pergerakan itu dise%ut ”precessional path” dan kecepatan gerakan !M; mengelilingi *o disebut ”frekuensi presesi” . Satuan frekuensinya M!" dimana # ! $ # putaran
per detik (Best%rook,E, dan 6aut,E, 1999)# 6ecepatan atau "rekuensi presesi proton atom hidrogen tergantung pada kuat medan magnet $ang di%erikan pada aringan# :emakin kuat medan semakin cepat presesi proton dan "rekuensi presesi $ang tergantung pada kuat medan magnet dise%ut dengan "rekuensi "armor $ang mengikuti persamaan ω= γB......................................... (1)
dengan % $ frekuensi "armor proton (=D) & $ properti inti gyromagneti+ , dan
* medan magnet eksternal (Best%rook,E, dan 6aut,E, 1999)#
+abar 2.1 Pre%e%i (,e%tbr"-- &an Ka!t-- 1///)
Universitas Sumatera Utara
9
2.0.
Prin%i# Da%ar &an Si%te K#nen Magnetic Resonansi
Imaging (MRI) Tu%uh manusia se%agian %esar terdiri dari air ( =0? ) $ang mengandung 0 atom h$drogen $ang memiliki no atom ganil (1) $ang pada intin$a terdapat satu proton# Inti hydrogen merupakan kandungan inti ter%an$ak dalam aringan tu%uh manusia $aitu 119 inti2 mm3 , memiliki konsentrasi tertinggi dalam aringan 1 mmol2 6g dan memiliki ga$a magnetic terkuat dari elemen lain# 'alam aspek klinisn$a, per%edaan aringan normal dan %ukan normal didasarkan pada deteksi dari kerelati"an kandungan air ( proton hydrogen ) dari aringan terse%ut# roton proton memiliki prilaku $ang hampir sama dengan prilaku se%uah magnet# :e%a% proton merupakan suatu partikel $ang %ermuatan positi" dan akti" melakukan gerakan mengintari sum%un$a ( s)in ) secara kontin$u# :ecara teori ika suatu muatan listrik melakukan pergerakan maka disekitarn$a akan tim%ul ga$a magnet dengan demikian proton proton dapat dii%aratkan seperti magnet magnet $ang kecil ( Bar Magnetic )# =idrogen memiliki momen magnetik, pelimpahan atau abundance ter%esar# ,bundance adalah per%andingan umlah atom suatu isotop unsur tertentu terhadap umlah atom seluruh isotop $ang ada din$atakan dalam persen dapat dilihat pada Ta%el 0#1# ?leh karena itu, hidrogen adalah elemen utama $ang digunakan untuk MRI Tabel 2.1 Inti ang ber%iat agneti (B!%berg- 2442)
roton dan neutron tanpa kita sadari memiliki komponen pen$usun semua inti atom $ang ada di alam# roton $ang memiliki prilaku hampir sama dengan prilaku se%uah magnet, se%a% proton merupakan suatu partikel $ang
%ermuatan positi" dan akti" melakukan gerakan secara kontin$u mengintari sum%un$a $ang dise%ut dengan pergerakan s)inning (ergerakan resisi ada :um%u), $ang akan menghasilkan moment di)ole magnetic$ang kuat dan akan mem%uat "enomena resonansi. :ecara teori ika suatu muatan listrik melakukan pergerakan maka
Universitas Sumatera Utara
1
disekitarn$a akan tim%ul ga$a magnet dengan demikian protonproton dapat dii%aratkan seperti magnetmagnet $ang kecil ataubar magnetic# *egitu pula terdapat le%ih dari 1 proton dan neutron kemungkinan momen magnetikn$a akan %erpasangan, sehingga menghilangkan kekutan dipol magnetik satu dengan lain atau menadi sangat kecil# =al ini %erarti %ila inti dengan proton genap dan neutron genap akan terdapat momen magnetik %ernilai nol, sedangkan untuk inti dengan proton dan neutron ganil akan terdapat nilai momen dipol magnetik $ang akan mem%uat "enomena resonansi magnetik dapat dimungkinkan# 7tom !ydrogen %ukan han$a %erlimpah dalam aringan %iologi tetapi uga mempun$ai momen di)ol magneti+ $ang kuat sehingga akan menghasilkan konsentrasi $ang %esar dan kekuatan $ang kuat per inti# =al ini men$e%a%kan sin$al =$drogen $ang dihasilkan 1 le%ih %esar dari pada $ang lain, sehingga atom inilah $ang digunakan se%agai sum%er sin$al dalam pencitraan MRI# 'apat kita lihat am%ar 0#0 :pinning proton atom h$drogen#
+abar 2.2Spinning proton at hydrogen (Bran- 2414) ada atom dengan nomor atom genap, inti atom akan %erpasang pasangan sehingga saling meniadakan e"ek magnetik dengan demikian tidak terdapat inti %e%as $ang akan mem%entuk aringan magnetisasi sehingga sulit untuk dirangsang agar teradi pelepasan signal# :ecara ringkas dapat disimpulkan prinsip dasar pencitraan MRI adalah dalam keadaan normal proton proton h$drogen dalam tu%uh tersusun secara acak sehingga tidak ada aringan magnetisasi# 6etika pasien dimasukan kedalam medan magnet $ang kuat dalam pesa/at MRI, protonproton dalam tu%uh pasien akan
searah (parallel) dan tidak searah (antiparallel) dengan kutu% medan magnet pesa/at serta melakukan gerakan presesi# :elisih proton proton $ang searah dan %erla/anan arah amat sedikit dan tergantung kekuatan medan magnet pesa/at dan
Universitas Sumatera Utara
11
selisih inilah $ang akan merupakan inti %e%as (tidak %erpasangan) $ang akan mem%entuk aringan magnetisasi# em%erian gelom%ang radio fre-uency (RF) proton men$erap sin$al elektromagnetik atau sin$al MRI# :in$al sin$al diterima oleh se%uah koil antena penerima, selanutn$a sin$al sin$al terse%ut diu%ah menadi pulsa listrik dan dikirim ke sistem komputer untuk diu%ah menadi gam%ar#
+abar 2.3 Da%ar 5%i"a %inal MRI (Bitar- &"".- 2440) am%ar 0#3 merupakan dasar sika sin$al MRI, dimana (a) inti hidrogen mengitari sum%un$a memiliki medan magnet, panah kuning merupakan arah sum%u magnetis# ada a/aln$a inti hidrogen %erpresesi dengan %er%agai sudut (1 – +), tetapi saat dimasukkan dalam medan magnet eksternal (*) akan %er%aris, α umlah momen magnetis dise%ut &ektor magnetisasi net magnetisasi ve+tor (!M;)# (%) RF di%erikan !M; mem%entuk sudut komponen magnetisasi $aitu magnetisasi longituginal (MD) dan magnetisasi trans&ersal (M$)# resesi Magnetisasi trans&ersal1 disekitar koil penerima, 0 dipengaruhi tegangan (i)# 6etika RF dimatikan teradi T pem%angkitan, T peluruhan dan T # *e%erapa komponen utama dalam sistem MRI, $aitu magnet utama, koil gradien, koil pemancar, koil penerima dan komputer# Magnet utama untuk memproduksi medan magnet $ang %esar, $ang mampu menginduksi aringan, sehingga mampu menim%ulkan magnetisasi dalam o%$ek# *e%erapa enis magnet utama $aitu Magnet permanen, resisti&e Magnet, magnet supercondukti, %ahan ini akan menadi su)erconductive pada temperatur 46 (6el&in) dengan mem%erikan arus listrik melalui kumparankumparan# Cntuk menaga kemagnetan kumparan harus dalam temperatur $ang sangat dingin,
Universitas Sumatera Utara
10
%iasan$a digunakan helium cair $ang dise%ut uga dengan cryogenbath seperti am%ar 0#4
+abar 2.$ P%i%i agnet %!#er"n&!"ti &ala #e%a6at MRI (Blin"244$) radien koil untuk mem%angkitkan suatu medan, terdapat tiga medan $ang saling tegak lurus antara ketigan$a, $aitu %idang , G dan H $ang "ungsin$a %er%eda%eda sesuai dengan irisan $ang dipilih, gradien koil untuk mem%uat citra potongan sagital, gardien koil G untuk potongan +oronal dan gradien koil H untuk potongan a+sial# *ila gradien koil , G dan H %ekera secara %ersamaan maka akan ter%entuk potongan obli+ #6oil $ang umum digunakan, $aitu koil penerima dan koil pemancar. 6oil pemancar %er"ungsi memancarkan gelom%ang radio pada inti $ang terlokalisir sehingga teradi eksitasi# :edangkan koil penerima %er"ungsi untuk menerima sin$al out)ut dari sistem setelah eksitasi teradi# :istem 6omputer, %er"ungsi untuk mengontrolsemua komponen alat MRI dan men$impan data# 2.7.
Intera"%i S#in Prtn &engan Me&an Magnet L!ar
()
:uatu materi $ang terdiri atas inti $ang memiliki s)in intristik, ika diletakkan di dalam medan magnet luar, dengan arah sum%u D maka spin tadi akan %erinteraksi dengan medan magnet $ang menim%ulkan torka
#
>nergi termal dan arah spin randomdalam aringan, tidak mempun$ai net magnetisasi aringan, menghasilkan momen magnetik keseluruhan nol# 'i %a/ah pengaruh medan magnet e+sternal (*o) $ang kuat spin didistri%usikan menadi dua keadaan energi $aitu seaar atau pararel dengan medan listrik pada tingkat energi rendah, dan antiparalel pada daerah tingkat energi $ang sedikit le%ih
tinggi#
Universitas Sumatera Utara
13
Ma$oritas spin pada energi rendah# Cntuk kekuatan medan magnet $ang le%ih tinggi, pemisahan energi dari tingkat energi $ang rendah ke energi le%ih tinggi, seperti umlah kele%ihan proton di daerah energi rendah diapat dilihat seperti am%ar 0#.#
+abar 2.' A Tan#a B 4 &an B. &engan B 4(B!%berg- 2442). :elain pemisahan daerah energi spin, proton uga mengalamitorka $ang merupakan suatu orientasi momen magnetic ( µ ) terhadap B seperti pada %erikut persamaan τ=µ
………………………………….(0)
dengan
τ Torka Momen magnetic
µ
B Medan magnet %esar Torka
terse%ut men$e%a%kan spin proton %ergerak secara unik
%erotasi mengelilingi medan magnet luar $ang di%erikan seperti gerakan gasing $ang dise%ut dengan presisi# roton %erpresisi dengan arah pararel dan anti pararel#:elisih antara arah pararel dengan anti pararel dise%ut dengan net moment magneti+ # Menurut persamaan "armor , presesi single )roton pada porosn$a dengan "rekuensi sudut, se%anding dengan kekuatan medan magneteksternal# 6elompok proton dalam keadaan energi paralel dan antiparalel menghasilkanse%uah magnetisasi e-uilibrium. Mdalam arah medan magnet * (*us%erg, 00)#
Universitas Sumatera Utara
14
Frekuensi 5armor merupakan "rekuensi gerakan presisi proton dengan persamaan ω o
…………………………………(3)
'engan ω "rekuensi (=D) γ iromagnetik
B Medan Magnetik 6arena * adalah medan magnet luar, dan γ adalah rasio giromagnetik#
6arena umlah energi spin pada keadaan pararel le%ih %esar dari pada keadaan anti pararel, maka menghasilkan resultan &ektor magnetisasi searah keadaan paralel atau searah medan sum%u longitudinal# 2.7.1. K#nen Si%te Magnetic Resonance Imaging (MRI) 6omputer pada MRI merupakan otak dan komponen utama $ang digunakan untuk memproses sin$al, men$impan data dan menampilkan gam%ar $ang dihasilkan# :elain sistem komputer komponen utama pada pesa/at MRI adalah pem%angkit magnet utama, koil gradien, koil pen$elaras (shim’s coils), antena atau koil pemancar dan penerima, serta sistem akuisisi data dalam komputer# 2.7.1.1. Magnet 8taa Cntuk keperluan diagnosa klinis diperlukan magnet utama $ang memproduksi kuat medan magnet %esar antara #1 – 3# Tesla (*ontrager, 01)# em%angkitan medan magnet untuk MRI menggunakan salah satu dari %e%erapa tipe magnet, $aitu magnet permanen, magnet resisti" dan magnet superkonduktor# 2.7.1.2. Si% Coils Cntuk menaga kesta%ilan, keseragaman atau homogenitas medan magnet utama maka dipasang koil elektromagnetik tam%ahan $ang dise%ut dengan shim coil# Inhomogenitas magnet diharapkan tidak mele%ihi 1 ppm (Best%rook,E, dan 6aut,E, 1999)#
Universitas Sumatera Utara
1.
2.7.1.3. +ra&ien Coils Terdapat tiga %uah koil gradien $ang merupakan penghasil gradien magnet $aitu gradien , $ dan D masingmasing mengarahkan medan magnet pada sum%u , $ dan D# 6etigan$a dapat dioperasikan sesuai dengan ke%utuhan arah irisan pada tu%uh $ang diperiksa# 2.7.1.$.Antena 6oil radio fre+uensi (RF) terdiri dari dua tipe koil $aitu koil pemancar (transmitter ) dan koil penerima (receiver )# Fungsin$a le%ih mirip se%agai antena# 6oil pemancar %er"ungsi untuk memancarkan gelom%ang RF pada inti $ang terlokalisir dengan "rekuensi tertentu sehingga teradi proses resonansi, sedangkan koil penerima %er"ungsi untuk menerima sin$al output dari sistem# *entuk dan ukuran koil penerima ini telah dirancang disesuaikan dengan %agian tu%uh $ang akan diperiksa, misaln$a koil untuk Brain# vertebra atau e+stremitas# enisn$a ada 3 $aitu koil volume, koil surface dan koil )hased array # 2.9.
Spin Echo
+abar 2.0 Spin Echo (,e%tbr"-- &an Ka!t-- 1///). S)in echo menggunakan eksitasi pulsa 9 $ang diikuti olehsatu atau le%ih rephasing pulsa 18o, untuk menghasilkans)in echo# @ika han$a menggunakan satu echo gam%aran T1Beighted Image dapat diperoleh dengan menggunakan %ime Re)etition (TR) pendek dan %ime Echo (T>)pendek# Teknik S)in Echodalam pencitraan MRI terdiri dari dua teknik $aitu s)inecho con&ensional dan fast s)in echo (*ush%erg, 00) $aitu
Universitas Sumatera Utara
1+
1#
S)in Echo Eon&ensional S)in Echo Eon&ensional adalah sekuen $ang paling %an$akdigunakan
padapemeriksaan
Magnetic
Resonance
Imaging
(MRI)#
ada s)in
echokon&ensional, segera setelah pulsa RFRadio Fre+uensi* 9 di%erikan, se%uahFree Induction /ecay FI/* segera ter%entuk# 'engan menggunakan kekuatan radio"rekuensi $ang sesuai, akan teradi trans"er0et Magnetisation 1ector (!M;)%ersudut 9kemudian diikuti dengan rephasing pulse %ersudut 18 0#
Fast S)in Echo Fast S)in Echo merupakan %agian dari urutan pulsa s)in echo dengan
/aktu scanning le%ih singkat dari pada s)in echocon&ensional# 'engan satu kali pulsa 9< dipakai aplikasi 18J %erkalikali dalam satu kali TR dise%ut dengan >T5 (echo train length*# dengan cara melakukan le%ih dari satu )hase encoding ste) per TR dan mengisi le%ih dari satu %aris +&s)ace per TR# *er%agai istilah se-uence F:> sesuai dengan s$stem pesa/at MRI, dise%ut ra)id ac-uisition with relaxation enhancement (R7R>) oleh s$stem >, F7M> oleh s$stem hilips, Tur%o spin echo (T:>) oleh :iemens (:a- 2447).se-uenceini diuraikan oleh =enning pada tahun 198+ merupakan modikasi se-uences)in echo convensional dengan aplikasi suatu rangkaian refocusing pulsa 18 dan memperoleh echo kem%ali setelah pulsa18 (Raul,dkk#, 00) 2./.
Pebbtan T 2 ata! Spin-spin Relaksasi em%o%otan T0 mempun$ai 0 pem%o%otan parameter Baktu aung atau
%ime Echo (T>) $ang lama dan Baktu engulangan atau %ime Re)etition (TR) $ang lama# *iasan$a dalam teremahan Magnetic Resonance Imaging pem%o%otan T0 %aik dalam menghasilkan sin$al $ang terang pada pemeriksaan kelainan patologi pada pasien# 5emak tidak tampak cerah di %andingkan air akan tampak le%ih cerah (Ro%%ie, 0+)# !ilai T> le%ih dari 3 msec dan TR le%ih dari 1 msec# 'engan TR $ang panang mengaki%atkan teradin$a pemerosesan magnetisasi ke eKuili%rium untuk semua enis aringan (fat# $SF ) akan mencapai magnetisasi maksimum, saat itu uga per%edaan intensitas sinyal relative untuk semua aringan# eluruhan sin$al $ang %an$ak mengaki%atkan intensitas sin$al relati" $ang dihasilkan menadi sedikit, menadi h$perintens# 7rtin$a peluruhan
sin$al $ang sedikit akan meminimalkan proses# *egitu uga dengan nilai T> $ang
Universitas Sumatera Utara
1-
panang maka aringan $ang mempun$ai nilai TR pendek $aitu lemak pada pem%o%otan T0 akan tampak gelap atau hy)erintens# karena /aktu untuk meluruh atau relaksasi s)in&s)in pendek sehingga peluruhan sin$al menadi le%ih %an$ak# em%o%otan T0 sangat penting dalam memperlihatkan suatu citra dari vertebra Brain terutama pada irisan irisan di%andingkan teknik :> kon&ensional(Maks$mo/$ch, 0-)#em%o%otan T0 F:> menggunakan echo train $ang panang atau >T5 (echo train length*# :emakin %an$ak >T5, pem%o%otan T0akan semakin tinggi# =al ini akan men$e%a%kan keka%uran citra atau blurring, memungkinkan pengurangan nilai signal to noise ratio (:!R) atau per%andingan antara %esarn$a amplitudo sin$al dengan amplitude noise, $ang %erpengaruh terhadap kontras citra atau contras to noise ratio (E!R) merupakan salah satu kelemahan F:> (Bood/ard dan Freimarck, 01)# enelitian se%elumn$a tentang pengaruh >T5 men$atakan pada peluruhan T0 dengan echo train $ang panang atau >T5 akan men$e%a%kan bluring$ang %erhu%ungan dengan pele%aran puncak pada "ungsi titik se%aran )oint s)read function (:F), menggam%arkan luasn$a puncak setengah maksimum atau full width at half maximum (FB=M), $ang menghasilkan nilai :!R $ang akan mempengaruhi kontras citra MRI (Lin, 010)# ada pencitraan MRI selain T0 $ang tinggi uga dengan T0 $ang pendek men$e%a%kan keka%uran dan kerugian terhadap sin$al amplitudo 2.14.
(Rahmer, et# al, 0+)#
Pr%e% %inal MRI Baktu pemerosesan teradin$a sin$al MRI $ang %erasal dari pasien
terse%ut melalui 3 "ase sika (*ush%erg, 00)$aitu 1# "ase presesi atau magnetisasi 0# "ase resonansi dan 3# "aserelaksasi# 1# Fase presesi atau magnetisasi roses teradin$a "ase presesi atau magnetisasi ketika pasien akan dimasukan kedalam medan magnet $ang kuat dalam pesa/at MRI, dimana magnetik dipole atau proton proton dalam tu%uh pasien akan parallel dan tidak parallel dengan kutu% medan magnet pesa/at, tergantung kekuatan medan magnet pesa/at
dan selisih proton proton $ang searah dan %erla/anan arah merupakan inti %e%astidak
Universitas Sumatera Utara
18
%erpasangan $ang akan mem%entuk aringan magnetisasi# roton proton selain terus melakukan spin uga melakukan gerakan relati" $ang samadengan gerakan permukan gasing $ang dise%ut gerakan presesi# Frekuensi gerakan presesi tergantung pada enis atom dan kekuatan medan magnet luar $ang mempengaruhin$a atau kekuatan medan magnetpesa/at MRI# 0# Fase resonansi Teradin$a "ase resonansi adalah pada saat "ase presesi gelom%ang radio (RF) dipancarkan, proton proton hydrogen akan men$erapn$a dan mulai %ergerak meninggalkan arah longitudinal $ang seaar dengan arah kutu% magnet pesa/at menuu kearah trans&ersal dan menghasilkan magnetisasi trans&ersal# Fase proton proton %ergerak meninggalkan sum%u longitudinal menuu arah trans&ersal dise%ut se%agai "ase resonansi# 3# Fase relaksasi Fase relaksasi ketika protonproton h$drogen %erada pada %idang trans&ersal ataudecay menuu kem%ali kearah longitudinal atau recovery sam%il melepaskan energi $ang diserapn$a dari gelom%ang radio dalam %entuk gelom%ang elektromagnetik $ang dikenal se%agai sin$al MRI,$ang akan diterima oleh se%uah kumparan atau antena penerima disisi pesa/at MRI, "ase ini dise%ut "ase relaksasi# Fase relaksasi di%agi menadi T1 dan T0# @ika T1 makin lama maka diperoleh sin$al $ang makin %esar#7/aln$a presesi proton proton %erada dalam lau dan arah atau "ase $ang sama namun secara perlahan satu sama lain keluar dari "ase terse%ut $ang dise%a%kan teradin$a interaksi protondengan proton proton disekitarn$a ataus)in&s)in interaction# Magnetisasi proton proton lokal $ang tidak homogen meningkatkan interaksi spin spin dan mempercepat de)hasing sehingga mempercepat penurunan %esarn$a sin$al(signal decay ) ke nilai nol# =al ini %erarti terdapat adan$a sin$al $ang hilang (lossof signal)#Baktu $ang diperlukan proton proton dari keadaan magnetisasi trans&ersal %erkurang hingga sekitar 3- merupakan nilai T0 $ang se%enarn$a(*ush%erg, 00)# :in$al MRI adalah sin$al $ang dideteksi pada saat spin %erelaksasi di%idang trans&ersal $ang susunann$a %erupa sin$al sinusoidal $ang meluruh secara eksponensial dengan pertam%ahan /aktu $ang dise%ut dengan Free
induction decay (FI')# roses FI' dimana setelah pancaran "rekuensiradio di
Universitas Sumatera Utara
19
matikan maka spin partikel akan men$erap energi, kemudian energi terse%ut akan melemah sedikit demi sedikit dan akan menuu pada satu "asede)hase*# 6ehilangan sin$al $ang diaki%atkan oleh medan magnetik lokal $ang tidak homogen terse%ut, menutupi nilai T0 $ang se%enarn$a# !ilai T0 $ang diaki%atkan oleh adan$a medan magnetik $ang tidak homogen di%eri s$m%ol T0# roses de)hasing diaki%atkan oleh hasil interaksi spin spin $ang se%enarn$a dan interaksi spinspin aki%at medan magnet $ang tidak homogen#
+abar 2.7 A.Rela"%a%i T 2 &an B. ,a"t! #el!r!anT 2 (B!%berg- 2442) am%ar 0#- menunukkan per%andingan dari kur&a peluruhan T0 dan T0# T0 tergantung pada homogenitas utamamedan magnet dan kontras kerentanan dalam aringan misaln$a, kontras MR%ahan paramagnetik# =ilangn$a M$ "ase koherensi teradi secara eksponensial dise%a%kanoleh interaksispinspin intrinsik dalam aringan, serta ekstrinsik ketidak seragaman medan magnet# T0decay adalah /aktu peluruhan $ang dihasilkan dari si"at magnetik intrinsik sampel# T0decay adalah /aktu peluruhan $ang dihasilkan dari kedua &ariasi medan magnet intrinsik dan ekstrinsik (*ush%erg, 00)# 6ekuatan sin$al tergantung pada kerapatan proton atau density )roton, /aktu relaksasi s)in&lattice (T1) dan relaksasi s)in&s)in (T0) serta si"at magnetik tu%uh pasien#ada pemeriksaan MRI, kandungan protontergantung pada kandungan (kadar) air $ang merupakan salah satu material dari komposisi kimia pen$usun aringan $ang diperiksa#
Universitas Sumatera Utara
0
Tabel 2.2 Den%ita% i&rgen #a&a bebera#a ;aringan (Fr%!lt2447) *aringan Muscle Bater Eere%rospinal Nuid Fat ra$ matter 5i&er 5ung *one Bhite matter
Den%ita% :i&rg 80 1 9+ 88 84 81 . 10 -
2.14.1. Paraeter Re%l!%i itra arameter resolusi citra terdiri dari 1# @enis aringan 0# Resolusi spasial 1#
@enis aringan @enis aringan dapat di%agi dua keadaan $aitu cairan atau li-uid dan
padat atau solid. @aringan padat memiliki molekulmolekul relati" tetap hal ini %erarti medan magnetn$a tetap dan &ariasi lokal medan magnetik disekitar proton cukup %erarti, dan aringan cair medan magnet lokal dari molekulmolekul terdekatn$a %eru%ah dengan cepat, se%agai aki%at dari gerakan molekuln$a# 'idalam aringan padat tum%ukan tidak sering teradi karena molekul molekul relati" tetap, lain haln$a dengan aringan cair tum%ukan sering teradi karena molekulmolekuln$a %e%as %ergerak dan mengaki%atkan transfer energ$ le%ih %an$ak sehingga proton le%ih cepat menseaarkan diri kem%ali kemedan magnet (%ush%erg, 01) roton menseaarkan diri secara pararel dan antiaararel terhadap medan $ang di%erikan# roses penseaaran terse%ut teradi karena interaksi thermal molekulmolekul, dimana molekulmolekul dalam aringan %ertum%ukan dan %erinteraksi satu sama lain sehingga teradi transfer energi# Baktu relaksasi trans&ersal untuk aringan padat le%ih cepat di%anding dengan aringan cair#6arena struktur molekul relati" tetap sehingga medan medan
Universitas Sumatera Utara
01
magnetikn$a tetap# 6etidakhomogenan lokal terse%ut cukup %erarti sehingga men$e%a%kan e"ek antar medan magnetic cukup %erpengaruh, terutama ika arahn$a saling %erla/anan sehingga interaksi antar spinspin cukup mem%erikan pengaruh pada medan magnet total $ang mem%erikan harga T0 cepat# ada aringan cair molekuln$a %e%as dan %ergerak cepat, sehingga magnetisasi lokal totaln$a sangat cepat menadi nol, hal ini men$e%a%kan interaksi spinspin tidak cukup %erarti# 7kii%atn$a uuntuk aringan cair medan magnet internaln$a lemah sehingga T0 kurang %erpengaruh pada per%ahan "ase# =al ini mengaki%atkan kostanta /aktu T0 aringan cair panang# 0#
Resolusi spasial atau s)atial resolution Resolusi spasial adalah "aktor $ang sangat %erhu%ungan dengan kualitas
citra# Resolusi spasial dapat diperoleh dengan menentukan umlah )ixel )icture elemen* atau satuan pem%entuk gam%ar $ang ditampilkan dalam F?; (Field 2f 1iew) dan resolusi spasial %erhu%ungan sekali dengan :!R (Signal to 0oise Ratio) (*ush%erg, 01)# enggunaan )ixel&)ixel $ang me/akili %esarn$a "rekuensi encoding mengontrol /aktu scan dimana arah "rekuensi encoding terdapat pada window (band width) $ang mem%aca data dari aringan $ang dipilih# 'imana %an$akn$a data $ang diam%il menentukan resolusi &ertikal#ada dasarn$a resolusi se%anding dengan pemilihan ukuran aringan dalam arah "rekuensi encoding. 'engan menggunakan )ixel&)ixel kecil Maka akan mempertinggi resolusi spasial tetapi dalam hal ini harga signal to 0oise Ratio (:!R) %erkurang#, se%a% %esarn$a sin$al $ang sama harus didistri%usikan keseluruh )ixel $ang umlahn$a %an$ak# 2.14.2. Re"n%tr!"%i Penitraan Magnetic Resonance Imaging (MRI) Melalui antena "rekuensi radio khususn$a pada saat proton %erada diantara selang relaksasi, %isa didapatkan sin$al RF $ang dipancarkan dari tu%uh pasien $ang dise%ut peluruhan induksi %e%as#FI' merupakan intensitas sin$al MRI digam%arkan se%agai "ungsi /aktu# 'an dengan melakukan trans"ormasi Fourier terhadap FI' menghasilkan spectrum MR# :pektrum MR terse%ut merupakan gam%ar intensitas sin$al terhadap "rekuensi dan puncak dari spectrum R
men$atakan suatu karateristik aringan $ang diamati# @ika pada magnet utama terse%ut di%erikan media magnet gradien $ang %edan$a %isa diatur (%idang , G
Universitas Sumatera Utara
00
dan H) $aitu pada potongan tu%uh sagital# coronal dan axial# maka didapatkan spektrum MR $ang sesuai (*ush%erg, 01)# 'engan medan magnet gradien $ang kuat medan magnetn$a auh le%ih kuat dari pada medan magnet utama, akan teradi pem%edaan kuat medan magnet diluar potongan tu%uh $ang dipilih, sehingga ada %agian $ang le%ih %esar, maupun $ang le%ih kecil dari "rekuensi larmor# 'engan %antuan seperangkat komputer pesa/at MRI $ang di%uat atau $ang deprogram sesuai dengan kekuatan dari medn magnet $ang dihasilkan oleh superconductor didapatkan suatu pencitraan MRI# encitraan MRI dilakukan melalui suatu metode trans"ormasi Fourier $ang dapat mengkontruksi citra dari gam%aran MRI# Melalui %er%agai pro$eksi kemudian dapat direkontruksikan kedalam la$ar monitor, dan akan ter%entuk gam%ar $ang merupakan hasil dari pencitraan resonansi magnetic dan disamping dalam %entuk gam%ar di monitor uga dapat dimasukkan kedalam kaset (*ush%erg, 01) 2.11. Anati Ota" Man!%ia
+abar 2.9 Ota" Man!%ia (Sbatta-2443) ?tak adalah mengendalikan semua "ungsi tu%uh dan merupakan pusat dari keseluruhan tu%uh, otak dise%ut se%agai organ $ang paling penting dari seluruh organ di tu%uh manusia (:o%atta, 03)#:elain paling penting, otak uga merupakan organ $ang paling rumit#?leh karena itu disini kita akan mem%ahas anatomi %agian%agian otak secara garis %esarn$a otak di%agi menadi empat %agian, $aitu
Universitas Sumatera Utara
03
1# Eere%rum (?tak *esar) 0# Eere%ellum (?tak 6ecil) 3# *rainstem (*atang ?tak) 4# 5im%ic :$stem (:istem 5im%ik) 1#
Eere%rum (?tak *esar) Eere%rum adalah %agian ter%esar dari otak manusia $ang uga dise%ut
dengan nama cere%ral corte, "ore%rain atau otak depan $ang memiliki kemampuan %erpikir, analisa, logika, %ahasa, kesadaran, perencanaan, memori dan kemampuan &isual# 0#
Eere%ellum (?tak 6ecil)
?tak 6ecil atau Eere%ellum terletak di %agian %elakang kepala, dekatdengan uung leher %agian atas# Eere%ellum mengontrol %an$ak "ungsi otomatis otak, diantaran$a mengatur sikap atau posisi tu%uh, mengkontrol keseim%angan, koordinasi otot dan gerakan tu%uh# @ika teradi cedera pada otak kecil, dapat mengaki%atkan gangguan pada sikap dan koordinasi gerak otot# erakan menadi tidak terkoordinasi, misaln$a orang terse%ut tidak mampu memasukkan makanan ke dalam mulutn$a atau tidak mampu mengancingkan %au# 3#
*rainstem (*atang ?tak)
*atang otak (brainstem) %erada di dalam tulang tengkorak atau rongga kepala %agian dasar dan memanang sampai ke tulang punggung atau sumsum tulang %elakang# *agian otak ini mengatur "ungsi dasar manusia termasuk pernapasan, den$ut antung, mengatur suhu tu%uh, mengatur proses pencernaan, dan saat
merupakan sum%er insting dasarTengah manusia $aitu 3ght 4ight (la/an atau lari) Mesencephalon atau ?tak (dise%ut ugaor Mid *rain) adalah %agian datangn$a %aha$a#*atang ?tak terdiri dari tiga %agian, $aitu a#
teratas dari %atang otak $ang menghu%ungkan ?tak *esar dan ?tak 6ecil# ?tak tengah %er"ungsi dalam hal mengontrol respon penglihatan, gerakan mata, pem%esaran pupil mata, mengatur gerakan tu%uh dan pendengaran# %#
%adan menuu %agian kanan %adan, %egitu uga se%alikn$a# Medulla mengontrol "unsi otomatis otak, seperti detak antung, sirkulasi darah, perna"asan, dan pencernaan#
Universitas Sumatera Utara
