PRINSIP DASAR CT SCAN

Prinsip fisika dan teknologi pada CT Scan meliputi proses akuisisi data, pengolahan data, tampilan gambar, penyimpanan dan dokumentasi. Tahap pertama pada akuisisi data adalah scanning, Selama scanning tabung sinar-X dan detektor berputar mengelilingi pasien untuk mendapatkan gambaran, detektor menangkap radiasi yang diteruskan melalui pasien dari beberapa lokasi (Seeram,2001).  Sebagai hasil, nilai transmisi relatif (Hounsfield, 1973) atau pengukuran atenuasi (Sprawls, 1995) dapat dihitung dengan formula sebagai berikut : 

Nilai transmisi relatif dikirim ke komputer dan disimpan sebagai raw data/data mentah.

           Teknik scanning pada CT Scan ada dua cara ( Seeram,2001) :

1.   Teknik Scanning “Aksial Slice by Slice”

             Teknik scanning “aksial slice by slice” sering disebut teknik konvensional atau scanning sequence mempunyai keuntungan mudah untuk menentukan slice. Teknik scanning “aksial slice by slice”  terdiri atas 4 tahap yaitu  tahap start, gerakan  tabung dan detektor berputar pada kecepatan konstan. Tahap kedua energi dikeluarkan  tabung sinar X dan data dikumpulkan setelah berputar 360°. Tahap ketiga stop, yaitu tabung dan detektor bergerak perlahan untuk berhenti dan tahap keempat meja dan index pasien siap pada posisi scanning berikutnya.  Teknik ini mempunyai beberapa keterbatasan yaitu :

     a.   Waktu pemeriksaan lama.

     b. Terdapat Inter Scan Delay (ISD) yaitu jeda antar slice yang satu             dengan slice yang lain sehingga menyebabkan terjadinya slice by       slice miss registration.

     c.   Reformat gambar dua dimensi atau tiga dimensi kurang akurat.

     d.   Bila kelainan terdapat pada area yang sangat kecil tidak dapat  terlihat karena faktor pernapasan yang tidak tepat.

2.   Teknik volume scanning

             Teknik volume scanning  ini sering disebut teknik spiral atau helical karena bentuk irisannya seperti spiral. Teknik ini mempunyai keuntungan waktu pemeriksaan lebih cepat, volume coverage yang lebih besar dan sangat bagus untuk aplikasi gambar tiga dimensi. Namun teknik ini juga mempunyai keterbatasan yaitu :

a.  Tidak ada slice yang pasti sehingga untuk melokalisir slice sangat sulit dilakukan.

b. Secara prinsip, raw data diperoleh bukan dari bidang datar tetapi  diperoleh dari non planar geometri sehingga gambar yang dihasilkan tetap lebih baik pada konvensional slice by slice.

c.   Kemampuan tabung sinar X harus cukup tinggi untuk dapat digunakan berputar secara kontinyu selama scanning volume jaringan  dan diimbangi dengan meningkatnya  kapasitas sistem pendingin.

d.         Gerakan  pada scanning spiral sangat berpengaruh terhadap terjadinya artefak.

Ketika Hounsfield menemukan CT scanner, dia menggunakan berkas sinar homogen. Pada awal penelitiannya karena  berkas sinar tersebut memuaskan maka digunakan pada hukum Lamber-Beer, hubungan exponensial menguraikan apa yang terjadi pada foton saat melewati jaringan, dengan menggunakan persamaan  (Seeram,2001) : 

I = I₀  e ^-µx

Di mana I adalah intensitas yang diteruskan, I₀ adalah intensitas awal, x adalah tebal objek, e adalah konstanta Eular’s (2.718) dan µ adalah koefisien attenuasi linier.

Tujuan CT adalah menghitung koefisiensi atenuasi linier, yang menandai adanya jumlah atenuasi yang terjadi. Oleh karena itu ini merupakan pengukuran kuantitatif unit per sentimeter (cm^-1) dari sini dihasilkan  persamaan linier (Curry et al, 1990).

Persamaan  I = I₀  e ^-µx  dapat dipecahkan untuk mencari nilai µ :

                I = I₀  e ^-µx

            I/ I₀  = e ^-µx

       Ln I/ I₀  = - µ  x

       Ln I/ I₀  =  µ  x

                         µ   = ( I/x) . ( Ln I/ I₀  )

Di mana Ln adalah bilangan logaritma. Pada CT, nilai I dan I₀ sudah diketahui (diukur oleh detektor) dan nilai x juga diketahui. Akhirnya nilai µ dapat dihitung.

Masalah pada CT adalah untuk menentukan atenuasi dalam jaringan dan menggunakan informasi ini untuk merekonstruksi gambar pada irisan jaringan. Atenuasi adalah pengurangan intensitas berkas sinar radiasi  saat melewati objek beberapa foton diserap tapi yang lain dihamburkan. Atenuasi tergantung pada jumlah elektron, nomor atom, kepadatan jaringan, dan energi radiasi yang digunakan. Sebagai tambahan, karena ada dua tipe berkas sinar (homogen dan heterogen) maka bagaimana masing-masing berkas sinar diatenuasi adalah penting untuk dipahami  pada pembelajaran CT.  Rotasi tabung sinar-X dan detektor diatur untuk mengumpulkan pengukuran-pengukuran pancaran atau tembusan yang menggambarkan data akusisi geometri pada sistem CT (Seeram,2001)

Pengolahan data merupakan penyusunan prinsip matematika yang ada pada CT. Pengolahan data merupakan tiga satuan langkah suatu proses.  Pertama, data mentah (raw data) yang mengalami beberapa bentuk sebelum pengolahan (processing), yang terdapat perbaikan dan beberapa reformating (format ulang) pada data yang terjadi. Hal ini diperlukan untuk mempermudah tahap selanjutnya pada pengolahan data, yaitu rekonstruksi gambar. Tahap terakhir pada pengolahan data adalah penyimpanan gambar dari rekonstruksi gambar digital. Gambar ini disimpan pada memory disk sebagai penyimpanan sementara /penyimpanan jangka pendek (Seeram,2001)

Kriteria dari sebuah gambar hasil CT Scan adalah meliputi resolusi spasial (spatial resolution), kemampuan mendeteksi kontras dan artefak. Resolusi Spasial adalah kemampuan untuk menghasilkan objek-objek dengan tingkat kontras yang tinggi. Dalam hal ini, tingkat kontras yang tinggi merupakan perbedaan antara hitam dan putih. Semakin kecil ukuran gambaran putih di depan backgroud gambaran hitam, maka akan lebih sulit dilihat jika dibandingkan dengan melihat gambaran putih yang ukurannya lebih besar pada backgroud yang sama. Resolusi kontras yang tinggi ini diukur dalam satuan line pairs/cm (lp/cm), atau dapat juga diukur dalam MTF (%). Semakin tinggi tingkat lp/cm sebuah mesin CT Scan, maka resolusi spasialnya akan semakin bagus (Amarudin,2002).

Kemampuan mendeteksi kontras (Contras Detectability) adalah kemampuan menghasilkan obyek dengan tingkat kontras yang rendah. Kemampuan mendeteksi kontras (Contrast detectability) dipengaruhi oleh ketelitian image dan noise. Tingkat kontras yang rendah mengacu kepada kemampuan CT Scan secara akurat untuk mengukur perbedaan kerapatan antara dua objek yang sangat kecil.

 Artefak pada CT Scan adalah ketidaksesuaian antara tingkat kerapatan obyek dengan nilai Hounsfield Unit (HU) yang sebenarnya. Terjadinya artefak pada CT Scan dapat disebabkan pada akuisisi data, pasien, scanner yang tidak sempurna, maupun pada proses rekonstruksi.  

Noise dalam image CT ditentukan oleh jumlah kuanta sinar-X yang sampai ke detektor dan kemudian membentuk image. Noise sangat ditentukan oleh  mAs,  kV, algorithma,  slice thickness, ukuran tubuh pasien, mode operasi (kombinasi parameter-parameter), dan display image (monitor, dan lain-lain). Noise pada image CT dapat kita lihat dari bintik-bintik pada image, dan berhubungan dengan amplitudo sinyal yang diukur dan sensitivitas dari alat ukur (Amarudin, 2002).