Analisa Pembobotan Sagital Short Time Inversion Recovery (STIR) Dan Parameter Axial Multi Block Pada Pemeriksaan Lumbal

(1)

ANALISIS PEMBOBOTAN SAGITAL SHORT TIME INVERSION

RECOVERY (STIR) DAN PARAMETER AXIAL MULTI BLOCK PADA

PEMERIKSAAN LUMBAL

SKRIPSI

ARY ROMA ZR

NIM. 130821012

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2015

(2)

ANALISIS PEMBOBOTAN SAGITAL SHORT TIME INVERSION

RECOVERY (STIR) DAN PARAMETER AXIAL MULTI BLOCK PADA

PEMERIKSAAN LUMBAL

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar

Sarjana Sains

ARY ROMA ZR

NIM. 130821012

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2015

(3)

PERSETUJUAN

Judul : Analisa Pembobotan Sagital Short Time Inversion Recovery (STIR) Dan Parameter Axial Multi Block Pada Pemeriksaan Lumbal.

Kategori : Skripsi

Nama : Ary Roma ZR

Nomor Induk Mahasiswa : 130821012

Program Studi : Sarjana (S1) Fisika Departemen : Fisika

Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Disetujui di Medan, 31 Agustus 2015 Komisi Pembimbing

Pembimbing 1

Prof. Dr. Syafruddin Ilyas, M. Biomed NIP. 196602091992031003

Disetujui Oleh

Departemen Fisika FMIPA USU Ketua,

Dr. Marhaposan Situmorang NIP. 195510301980031003

(4)

LEMBARAN PENGESAHAN JUDUL

ANALISIS PEMBOBOTAN SAGITAL SHORT TIME INVERSION

RECOVERY (STIR) DAN PARAMETER AXIAL MULTI BLOCK PADA

PEMERIKSAAN LUMBAL

Disetujui Oleh : Pembimbing I

NIP. 196602091992031003 Prof. Dr. Syafruddin Ilyas, M. Biomed

Disahkan Oleh:

Ketua Departemen Fisika FMIPA USU

NIP. 195510301980031003 Dr. Marhaposan Situmorang

(5)

PERNYATAAN

ANALISIS PEMBOBOTAN SAGITAL SHORT TIME INVERSION

RECOVERY (STIR) DAN PARAMETER AXIAL MULTI BLOCK PADA

PEMERIKSAAN LUMBAL

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa Skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan,

Ary Roma ZR 130821012

(6)

PENGHARGAAN

Puji dan Syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat dan Karunia Nyalah sehingga Skripsi ini dengan judul “ANALISA PEMBOBOTAN SAGITAL SHORT TIME INVERSION RECOVERY (STIR) DAN PARAMETER AXIAL MULTI BLOCK PADA PEMERIKSAAN LUMBAL” dapat selesai dengan baik.

Dalam penulisan Skripsi ini, penulis mengucapkan terimakasih kepada: 1. Bapak Dr. Sutarman, M.Sc selaku Dekan FMIPA Universitas Sumatera

Utara.

2. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Departemen Fisika dan bapak Drs. H. Syahrul Humaidi M.Sc selaku Sekertaris Departemen Fisika Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Prof. Dr. Syafruddin Ilyas, BIOMED selaku pembimbing Skripsi yang memberikan arahan serta perhatian kepada penulis untuk menyempurnakan Skripsi ini.

4. Bapak Prof. Dr. Timbangen Sembiring, M.Sc selaku penguji I. 5. Bapak Drs. Aditia Warman, M.Si selaku penguji II.

6. Bapak Dr. Perdinan Sinuhaji, MS selaku penguji III.

7. Seluruh Dosen / Staf Pengajar pada program Studi Fisika Ekstensi.

8. Kepada Ayahanda dan Ibunda yang telah memberikan dukungan serta doa agar selalu dipermudah langkah dalam menyelesaikan studi ini.

9. Seluruh teman-teman seperjuangan dan senasib sepenanggungan di Fisika Ekstensi Angkatan 2013.

10.Kepada Dokter Muda Eko Yusriono dari UNBRAH yang di RSU PIRNGADI.

(7)

ABSTRAK

Pada penulisan Skripsi ini telah dibahas masalah yang berjudul “Analisis Pembobotan Sagital Short Time Inversion Recovery (STIR) Dan Parameter Axial Multi Block Pada Pemeriksaan Lumbal” analisa ini bertujuan untuk mengetahui dari fungsi serta peranan parameter Short Time Inversion Recovery (STIR) yang digunakan dalam pembuatan gambar serta kontras gambar yang dihasilkan, dimana salah satu parameter yang sering digunakan dalam pencitraan organ tulang belakang ialah Short Time Inversion Recovery (STIR) Serta Parameter Axial Multi Block, dimana parameter STIR merupakan cabang dari parameter Inverse Recovery (IR) mempunyai peran untuk membalikan kontras dari jaringan adiposa atau jaringan yang mengandung lemak dengan pengiriman pulsa RF sebanyak dua kali dimana yang pengiriman yang pertama pulsa RF membuat atom Hidrogen membentuk sudut sebesar 180º setelah dilakukan pengiriman pulsa kedua

sehingga membentuk sudut 90º yang bergerak pada bidang magnetisasi transversal sehingga kontras yang dihasilkan pada jaringan adiposa ialah kontras gelap sedangkan jaringan yang lainya akan lebih terang dari pada jaringan adiposa. Pada Parameter Axial Multi Block dimana menggunakan beberapa block atau area scan, sehingga waktu pemeriksaan dapat optimalkan.

Kata Kunci : Inverse Recovery (IR), Short Time Inversion Recovery (STIR), Axial Multi Block, �₁ Recoveri (Longitudinal Relaxation), �₂ Decay (Transverse Relaxation).

(8)

ABSTRACT

On the writing of Thesis has discussed the issue, entitled "analysis of Weighting Sagittal Short Time Inversion Recovery (STIR) and parameters of Multi Axial Block On Lumbar Examination" of this analysis aims to find out the function and role of a parameter Short Time Inversion Recovery (STIR) used in the creation of images as well as the resulting image contrast, where one parameter that is often used in organ imaging of the spine is the Short Time Inversion Recovery (STIR) as well as Multi Axial Parameters Block, which is a branch of the STIR parameters the parameter Inverse Recovery (IR) has the role to suppress signals from adipose tissue or fat containing tissues with RF Pulse delivery twice where the delivery of the first pulse RF make a hydrogen atom forming an angle of 180º, after delivery of the second pulse forming an angle of 90° magnetization field move on the transversal so that the resulting contrast in adipose tissue is the contrast of the dark while the other networks will be brighter than fat. On a Block where Multi Axial Parameters using multiple block or area scan, until the time of the examination can optimize.

Keywords : Inverse Recovery (IR), Short Time Inversion Recovery (STIR), Axial Multi Block, �₁ Recoveri (Longitudinal Relaxation), �₂ Decay (Transverse Relaxation).

(9)

DAFTAR ISI

Halaman

Persetujuan ... ...ii

Penghargaan ... iii

Abstrak ... iv

Abstract ... ……….v

Daftar Isi ... vi

Daftar Gambar ... viii

Daftar Tabel ... ix

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 2

1.3 Batasan Masalah ... 2

1.4 Hipotesis ... 2

1.5 Tujuan Masalah ... 2

1.6 Manfaat Penelitian ... ...3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Magnetic Resonance Imaging (MRI) ... 4

2.2 Komponen MRI...……… ... ….4

2.2.1 Magnet Utama...……… ... ….5

2.2.2 Koil Gradien ... 5

2.2.3 Koil Radio Frekuensi ... 6

2.2.4 Sistem Komputer ... 7

2.3 Proses pembentuk citra pada MRI ... 7

2.3.1 Spin Proton...……… ... ….7

2.3.2 Presesi ... 9

2.3.3 Resonansi ... 11

2.3.4 MR Signal ... 12

2.3.5 Sinyal Free Induction Decay (FID)...……… ... ….13

2.3.6 Relaksasi (Relaxation) ... 14

2.3.7 �1 Recoveri (Longitudinal Relaxation) ... 14

(10)

2.3.9 Relaksasi �1 dan �2 ... 17

2.4 Parameter Pembentuk Citra Pada MRI ... 21

2.4.1 Spin Echo (SE)...……… ... ….21

2.4.2 Inversion Time (TI) ... 21

2.4.3 Short Time Inversion Recovery (STIR) ... 23

2.5 Parameter yang mempengaruhi Pembobotan Citra ... 24

2.4.1 Time Repetition (TR), Time Echo (TE), Flip Angel…… ... ….24

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Alat dan Bahan ... 28

3.1.1 Alat Penelitian ... 28

3.1.2 Bahan Penelitian...……… ... …28

3.2 Alur Kerja ... 28

3.2.1 Diagram Flow Chart ... 30

3.3 Pengolahan dan Analisa data ... 30

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil... ... ...31

4.2 Pembobotan Sagital STIR ... 31

4.3 Parameter Axial Multi Block ... 35

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 37

5.2 Saran ... 37

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

(11)

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1. Beberapa perangkat keras dari mesin MRI 5 Gambar 2.2. Skema koil �_�, �_�, dan �_� 6

Gambar 2.3. Spin pada inti dari atom H 7

Gambar 2.4a. Momentum sudut proton 8

Gambar 2.4b. Proton memiliki momen magnetic 8

Gambar 2.5 Inti hydrogen arahnya random 8

Gambar 2.6 Inti-inti atom H yang parallel dan anti parallel 9 Gambar 2.7 Proses dari Presesi atom Hydrogen 11 Gambar 2.8. Ilustrasi dari Net Magnetisasi Vector (NMV) 11 Gambar 2.9. pemberian Radiofrekuensi pada atom Hidrogen 12 Gambar 2.10 Skema dari Free Induction Decay (FID) 14

Gambar 2.11 Diagram �₁ Recoveri (spin lattice relaksasi) 15

Gambar 2.12 Grafik dari �₂ Decay (spin-spin relaksasi) 16

Gambar 2.13 M sejajar sumbu XY (�_��). 18

Gambar 2.14 Grafik relaksasi �₁ 19

Gambar 2.15 Grafik relaksasi �₂ 20

Gambar 2.16 Citra potongan Sagital �₁ dan �₂ terbobot dari lumbal 20

Gambar 2.17 Pembentukan Spin Echo 21

Gambar 2.18 Waktu antara pulsa 180° dan pulsa RF 90° 22

Gambar 2.19 Grafik Pembobotan STIR 23

Gambar 2.20 Definisi simbol yang digunakan dalam diagram urutan pulsa 24 Gambar 2.22 Hasil citra MRI dengan variasi Filp angel 27 Gambar 3.1 Posisi subjek serta Center Point pada Objek 29

Gambar 3.2 Topogram pada MRI Lumbal Spine 29

Gambar 4.1 Pembobotan STIR 32

Gambar 4.2 Proses pembalikkan magnetisasi longitudinal 33

Gambar 4.3 Grafik Pembobotan STIR 34

Gambar 4.3 Scanogram Parameter Axial Multi Block pada tulang belakang 36 Gambar 4.4 Hasil citra Parameter Axial Multi Block pada objek tulang belakang 36

(12)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Karakteristik Atom 12

Tabel 2.2 Waktu relaksasi �₁ beberapa jaringan 18 Tabel 2.3 Waktu relaksasi �₂ beberapa jaringan 18

(13)

ABSTRAK

Kata Kunci : Inverse Recovery (IR), Short Time Inversion Recovery (STIR), Axial Multi Block, �₁ Recoveri (Longitudinal Relaxation), �₂ Decay (Transverse Relaxation).

(14)

ABSTRACT

Keywords : Inverse Recovery (IR), Short Time Inversion Recovery (STIR), Axial Multi Block, �₁ Recoveri (Longitudinal Relaxation), �₂ Decay (Transverse Relaxation).

(15)

BAB I Pendahuluan 1.1 Latar belakang

Magnetic Resonance Imaging (MRI) merupakan sebuah pencitraan yang menggunakan medan magnet yang berkekuatan tinggi, radiofrekuensi dan seperangkat computer untuk mengahasilkan gambaran penampang tubuh manusia yang berbentuk irisan.

Teknik pencitraan MRI relatif komplek karena gambaran yang dihasilkan tergantung pada banyaknya protokol yang digunakan. MRI merupakan metode pilihan untuk diagnosa berbagai jenis penyakit karena kemampuannya yang luar biasa. Beberapa faktor kelebihan yang dimiliki oleh MRI jika ditinjau dari segi pencitraannya adalah kemampuannya membuat potongan coronal, sagital, dan aksial, serta oblik tanpa mengubah posisi tubuh pasien. Segi hasil pencitraan MRI lebih dapat membedakan dengan jelas antara jaringan, lemak, dan massa, Dalam perkembangannya MRI dibagi menjadi beberapa jenis tergantung dengan kekuatan medan magnetnya dan ini akan berpengaruh terhadap proses pencitraan yang akan didapat. MRI jenis permanent magnet termasuk magnet dengan kekuatan rendah dan pencitraan yang dapat dilakukannya sangat terbatas. Sedangkan MRI jenis Superkonduktor mampu membuat pencitraan yang lebih kompleks. Untuk jenis ini kekuatan medan magnetnya berkisar antara 0,3 – 3 Tesla. Alat yang sering digunakan pada bidang medis itu dengan kekuatan 1,5 Tesla.

Dalam bidang imaging MRI untuk memperoleh hasil yang baik haruslah memperhatikan parameter yang digunakan didalam pembuatan citra MR. Didalam pencitraan MRI, parameter yang utama harus diperhatikan itu ialah pembobotan �1��2. Peran parameter pada MRI sangatlah besar karena parameter yang digunakan sangatlah mempengaruhi hasil citra terhadap informasi yang dihasilkan. Dalam pemeriksaan organ-organ tertentu membutuhkan beberapa parameter tambahan agar pemeriksaan dapat dioptimalkan sehingga kelainan pada organ yang dianalisa terlihat dengan jelas sehingga diagnosa penyakit atau kelainan dapat ditegakkan.

(16)

Salah satu pemeriksaan yang rutin dilakukan yaitu pemeriksaan MRI tulang belakang lumbal, pada pemeriksaan MRI tulang belakang lumbal ini menggunakan beberapa parameter standar yang sudah tersedia didalam system alat MRI tersebut, setiap parameter memberikan gambaran dan informasi yang berbeda-beda sehingga penggunaan parameter harus disesuaikan dan digunakan sesuai dengan kebutuhan dalam pemeriksaan tersebut, sehingga dapat memberikan citra MRI yang informatif.

1.2 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah tersebut, penelitian ini dilakukan untuk menganalisa penggunaan pembobotan sagital STIR dan Axial Multi Block pada organ tulang belakang lumbal agar citra yang dihasilkan dapat optimal dalam memberikan informasi yang dibutuhkan.

1.3 Pembatasan Masalah

Skripsi ini hanya membahas tentang penggunaan pembobotan sagital STIR dan Axial Multi Block terhadap pembentukan citra dan kontras yang dihasilkan pada organ tulang belakang lumbal.

1.4 Hipotesis

Penggunaan protokol atau pembobotan sagital STIR dan Axial Multi Block dapat memberikan informasi citra MRI lumbal yang begitu informatif. Maka kemungkinan penggunaan parameter ini dapat menilai salah satu bagian dari lumbal spine secara optimal dari pada parameter yang lainnya.

1.5 Tujuan penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk :

1. Penggunaan pembobotan sagital STIR dan Axial Multi Block pada system pencitraan MRI.

2. Dapat memberikan informasi yang dibutuhkan pada pemeriksaan organ tulang belakang lumbal.

3. Pada setiap pemilihan parameter atau pembobotan dapat dioptimalkan serta waktu pemeriksaan dapat dilakukan sesingkat mungkin.

(17)

1.6 Manfaat penelitian

Dari penelitian ini diharapkan penliti dapat memberikan bahan pemikiran untuk pengembangan ilmu pengetahuan dalam bidang pencitraan MRI Lumbal serta dapat dijadikan sebagai acuan dan referensi untuk penelitian selanjutnya. Serta Penelitian diharapkan dapat memantapkan ilmu pencitraan MRI Lumbal sehingga setiap parameter yang digunakan didalam pemeriksaan MRI Lumbal dapat dipahami, sehingga dapat menghasilkan citra MRI yang informatif.

(18)

BAB II Tinjauan Pustaka 2.1 Magnetic Resonance Imaging (MRI)

Magnetic Resonance Imaging (MRI) adalah suatu teknik penggambaran penampang tubuh berdasarkan prinsip resonansi magnetik inti atom hidrogen. Tehnik penggambaran MRI relatif komplek karena gambaran yang dihasilkan tergantung pada banyak parameter. Alat tersebut memiliki kemampuan membuat gambaran potongan coronal, sagital, aksial dan oblik tanpa banyak memanipulasi tubuh pasien. Bila pemilihan parameternya tepat, kualitas gambaran detil tubuh manusia akan tampak jelas, sehingga anatomi dan patologi jaringan tubuh dapat dievaluasi secara teliti. Magnetic Resonance Imaging yang disingkat dengan MRI adalah suatu alat diagnostik mutahir untuk memeriksa dan mendeteksi tubuh dengan menggunakan medan magnet dan gelombang frekuensi radio, tanpa operasi, penggunaan sinar X ataupun bahan radioaktif. Hasil pemeriksaan MRI adalah berupa rekaman gambar potongan penampang tubuh/organ manusia dengan menggunakan medan magnet berkekuatan antara 0,064 – 1,5 tesla (1 tesla = 1000 Gauss) dan resonansi getaran terhadap inti atom hidrogen. Beberapa faktor kelebihan yang dimilikinya, terutama kemampuannya membuat potongan koronal, sagital, aksial dan oblik tanpa banyak memanipulasi posisi tubuh pasien sehingga sangat sesuai untuk diagnostik jaringan lunak.

2.2 Komponen MRI

Komputer pada MRI merupakan otak dan komponen utama yang digunakan untuk memproses sinyal, menyimpan data dan menampilkan gambar yang dihasilkan. Selain sistem computer, komponen utama pada perangkat MRI adalah: magnet utama, koil gradient X, Y, dan Z, koil pemancar dan penerima radiofrekuensi, serta sistem akuisisi data dalam komputer.

Pada gambar 2.1 menunjukkan beberapa perangkat keras dari mesin MRI dimana diantaranya magnet utama, koil gradient X, Y, dan Z, koil pemancar dan penerima radiofrekuensi.

(19)

Gambar 2.1 Beberapa perangkat keras dari mesin MRI

2.2.1 Magnet Utama

Magnet utama dipakai untuk membangkitkan medan magnet berkekuatan besar yang mampu menginduksi jaringan tubuh sehingga menimbulkan magnetisasi.

2.2.2 Koil Gradien

Koil gradien dipakai untuk membangkitkan medan magnet gradien yang berfungsi untuk menentukan irisan, pengkodean frekuensi, dan pengkodean fase. Terdapat tiga medan yang saling tegak lurus, yaitu bidang x, y, dan z. Peranannya akan saling bergantian berkaitan dengan potongan yang dipilih yaitu aksial, sagital atau coronal. Gradien ini digunakan untuk memvariasikan medan pada pusat magnet yang terdapat tiga medan yang salingtegak lurus antara ketiganya (x,y,z).

Pada gambar dibawah ini dapat dilihat komponen dari koil gradient yang ada pada mesin MRI diamana Kumparan gradien dibagi 3, yaitu :

a. Kumparan gradien pemilihan irisan (slice) – Gz

b. Kumparan gradien pemilihan fase encoding - Gy

(20)

Gambar 2.2 Skema koil �_�, �_�, dan �_�

2.2.3 Koil Radio Frekuensi

Koil radio frekuensi (RF Coil) terdiri dari 2 yaitu koil pemancar dan koil penerima. Koil pemancar berfungsi untuk memancarkan gelombang radio pada inti yang terlokalisir sehingga terjadi eksitasi, sedangkan koil penerima berfungsi untuk menerima sinyal output setelah proses eksitasi terjadi. Koil RF dirancang untuk sedekat mungkin dengan obyek agar sinyal yang diterima memiliki amplitudo besar.Beberapa jenis koil RF diantaranya :

a. Koil Volume (Volume Coil)

Volume coils dapat digunakan secara eksklusif sebagai coils penerima atau kombinasi coils mengirim / menerima. Volume coils ditandai dengan kualitas sinyal homogen. Tipe lain dari coil volume kumparan tubuh, yang merupakan bagian integral dari sebuah scanner MR dan biasanya terletak di dalam lubang magnet itu sendiri.

b. Koil Permukaan (Surface Coil)

c. Koil Linier

d. Koil Kuadrat

(21)

2.2.4 Sistem Komputer

Sistem komputer bertugas sebagai pengendali dari sebagian besar peralatan MRI. Dengan kemampuan perangkat lunak yang besar, komputer mampu melakukan tugas-tugas multi (multi tasking), diantaranya adalah operator input, pemilihan slice, kontrol sistem gradien, kontrol sinyal RF dan lain-lain. Komputer juga berfungsi untuk mengolah sinyal hingga menjadi citra MRIyang dapat dilihat pada layar monitor, disimpan ke dalam disk atau CD, atau bisa langsung dicetak.

2.3 Proses Pembentukan Citra Pada MRI 2.3.1 Spin Proton

Magnetic resonance (MR) pencitraan menggunakan sinyal dari inti atom hidrogen (H) untuk membuat citra. Sebuah atom hidrogen terdiri dari inti yang mengandung satu proton dan elektron tunggal mengorbit inti (seperti terlihat pada Gambar. 2.3). Proton memiliki muatan positif dan elektron muatan negatif, atom hidrogen secara keseluruhan adalah netral.

Gambar 2.3 Spin pada inti dari atom H

Terlepas dari muatan positif, proton memiliki spin. Spin Proton adalah sifat instristik partikel bermuatan listrik yang berputar pada sumbunya sehingga menimbulkan arus listrik di sekitar sumbu putarnya. Arus listrik ini akan menginduksi medan magnet sehingga inti atom memiliki momen magnetik mikroskopik. Pada unsur yang memiliki nomor atom genap momen magnetik inti akan saling menghilangkan. Untuk itu, agar tetap diperoleh momen magnetik inti maka diperlukan unsur yang memiliki nomor atom ganjil.

(22)

Ini berarti bahwa proton berputar sekitar porosnya seperti gasing berputar. Proton tersebut memiliki dua sifat penting yaitu Sebagai massa berputar (m), proton memiliki momentum sudut dan berputar untuk mempertahankan orientasi spasial sumbu rotasi (seperti terlihat pada Gambar 2.4a.). Sebagai massa berputar dengan muatan listrik, sebagai tambahan proton memiliki momen magnetic dan berperilaku seperti magnet kecil. Oleh karena itu, proton dipengaruhi oleh medan magnet eksternal dan gelombang elektromagnetik (seperti terlihat pada Gambar. 2.4b).

Gambar 2.4a. momentum sudut proton

Gambar. 2.4b. proton memiliki momen magnetic

Spin proton selalu memiliki besar yang sama dan tidak akan dapat dipercepat atau melambat, karena itu adalah sifat dasar dari partikel elementer. Hidrogen adalah nucleus aktif yang banyak digunakan dalam pencitraan MRI karena hidrogen dalam tubuh sangat banyak dan protonnya mempunyai moment magnetic yang besar. Dalam kondisi normal moment magnetic inti hydrogenarahnya random (seperti terlihat pada Gambar 2.5).

(23)

Gambar 2.5 Inti hydrogenarahnya random

Namun apabila ditempatkan dalam suatu medan magnet yang kuat, moment magnetic inti-inti atom akan menyesuaikan arah dengan medan magnet (seperti terlihat pada Gambar 2.6).

Gambar 2.6 inti-inti atom H yang parallel dan anti parallel

Faktor-faktor yang mempengaruhi penyesuaian inti-intiatom hidrogen terhadap medan magnet eksternal adalah kuat lemahnya medan magnet dan energi inti atom, yakni bila energi lebih lemah tidak cukup kuat untuk berlawanan dengan medan magnet (�0), dan bila energi tinggi maka akan cukup untuk anti parallel (seperti terlihat pada Gambar 2.6). Inti yang paling banyak mendominasi jaringan biologi tubuh manusia adalah atom hydrogen. Atom hydrogen sangat banyak terdapat dalam jaringan biologi tubuh manusia dan protonnya mempunyai moment magnetic yang besar. Hal ini menyebabkan sinyal hidrogen yang dihasilkan 1000 kali lebihbesar dari pada atom lainnya dalam tubuh, sehingga atom inilah yang digunakan sebagai sumber sinyal dalam pencitraan MRI.

(24)

2.3.2 Presesi

Tiap-tiap spin inti hidrogen membentuk Net Magnetisation Vector (NMV) (seperti terlihat pada Gambar 2.8) pada sumbu atau porosnya. Pengaruh dari medan magnet eksternal (�0) akan menghasilkan spinsekunder atau gerakan NMV mengelilingi �0. Spin sekunder ini disebut precession (seperti terlihat pada Gambar 2.7), dan menyebabkan magnetik moment bergerak secara circular mengelilingi �0. Jalur sirkulasi pergerakan itu disebut precessional path dan kecepatan gerakan NMV mengelilingi �0 disebut frekuensi presesi. Satuanfrekuensinya MHz, dimana 1 Hz = 1 putaran per-detik. Kecepatan atau frekuensi presesi proton atom hydrogen tergantung pada kuat magnet eksternal yang diberikan pada jaringan. Semakin kuat medan semakin cepat presesi proton dan frekuensi presesi yang tergantung pada kuat medan magnetik disebut dengan frekuensi Larmor yang mengikuti persamaan :

�0=�0 · �0 (1)

Dimana:

�0 adalah frekuensi Larmor dalam megahertz (MHz)

�0 rasio gyromagnetic (MHz/T)

�0 kekuatan medan magnet eksternal dalam satuan tesla (T)

Proton memiliki rasio gyromagnetic dari γ = 42,58 MHz / T, sehingga frekuensi Larmor dari 68,866 MHz di 1,5 T.

(25)

Gambar 2.7 Proses dari Presesi atom Hydrogen

Gambar 2.8 Ilustrasi dari Net Magnetisasi Vector (NMV) 2.3.3 Resonansi

Merupakan sebuah fenomena diamana Radio Frekuensi (RF) dipancarkan dengan frekuensi yang sama dengan frekuensi larmor atom maka akan terjadi fenomena resonansi. Apabila objek diletakkan dalam medan magnet eksternal yang sangat kuat, maka inti-inti atomnya akan berada pada arah yang searah atau berlawanan dengan medan magnet eksternal dan inti-inti itu akan mengalami perpindahan darisuatu energi ke tingkat energi yang lain setelah diberikan Radio Frekuensi (seperti terlihat pada Gambar 2.9). Proses perpindahan energi ini seringkali merubah arah dari NMV, akibatnya vektor dapat berubah arah dari arah longitudinal atau parallel medanmagnet eksternal, ke arah vektor yang lain.

(26)

Gambar 2.9 pemberian Radiofrekuensi pada atom Hidrogen

Pulsa Radio Frekuensi yang dipancarkan harus mempunyai frekuensi tertentu untuk dapat berperan dalam proses transisi energi pada atom, dan harus disesuaikan dengan kekuatan medan magnet eksternal (lihat Table 2.1).

Table 2.1 Karakteristik Atom

Isotope Symbol Spin Quantum Number

Gyro Magnetic Ratio (MHz/T)

Hydrogen H1 1/2 42,6

Carbon C13 1/2 10,7

Oxygen O17 5/2 5,8

Fluorine F19 1/2 40,0

Sodium Na23 3/2 11,3

Magnesium Mg25 5/2 2,6

Phosphorus P31 1/2 17,2

Sulphur S33 3/2 3,3

Iron Fe57 1/2 1,4

Besar nilai magnetisasi dari obyek atau jaringan yang berada dalam medan magnet eksternal merupakan hubunganlinier yaitu semakin besar nilai medan magnet eksternalnya maka akan semakin besar nilai magnetisasinya, setelah pemberian sinyal Radiofrekuensi maka atom hydrogen akan memancarkan energi berupa sinyal dimana sinyal ini diterima oleh koil Radio Frekuensi Receiver, diamana sinyal ini disebut sinyal MR (magnetic resonance),

(27)

2.3.4 MR Signal

Akibat resonansi NMV yang mengalami inphase pada bidang transversal. Hukum Faraday menyatakan jika receiver koil ditempatkan pada area medan magnet yang bergerak misalnya NMV yang mengalami presesi pada bidang transversaltadi akan dihasilkan voltage dalam receiver koil. Oleh karena itu NMV yang bergerak menghasilkan medan magnet yang berfluktuasi dalam koil. Saat NMV berpresesi sesuai frekuensi Larmor pada bidang transversal, maka akan terjadi voltage. Voltage ini merupakan MR signal. Frekuensi dari signal adalah sama dengan frekuensi Larmor, besar kecilnya sinyal tergantung pada banyaknya magnetisasi dalam bidang transversal. Bila masih banyak NMV, akan menimbulkan sinyal yang kuat dantampak terang pada gambar, bila NMV lemah akan sedikitmenimbulkan sinyal dan akan tampak gelap pada citra MRI.

Pada saat terjadi magnetisasi transversal maka terjadi pula keadaan in phase pada bidang transversal sehingga akan terjadi induksi dari medan magnet terhadap koil penerima yang akan tercatat sebagai sinyal. Kuat dan lemahnya magnetisasi pada bidang transversal ini akan berpengaruh pada kekuatan signal MR dan berpengaruh pada intensitas gelap dan terang pada citra MRI. Bila signal MR kuat maka akan memberikan gambaran citra yang terang atau Hiperintens, sedangkan apabila signal MRI lemah akan memberikan citra MRI gelap atau Hipointens. Bila pulsa RF dihentikan, moment magnetik pada bidang transversal yang dalam keadaan Inphase akan mengalami Dephase kembali sehingga magnetisasi pada bidang transversal akan menurun, akibatnya induksi pada koil penerima juga akan semakin melemah yang dikenal dengan sinyal Free Induction Decay (FID).

2.3.5 Sinyal Free Induction Decay (FID)

Selama melakukan gerakan presesi, vektor magnetisasi dalam koordinat kartesian dapat diuraikan menjadi dua komponen yaitu :

1. Komponen logitudinal �_� pada sumbu z, yakni arah magnetisasi (M) mula-mula sebelum mengalami simpangan (sama dengan arah medan magnet eksternal).

(28)

2. Komponen tranversal �_�� pada bidang xy (tegak lurus arah medan magnet ekternal)

Selama berpresesi arah �_� tetap, sedangkan �_�� berputar pada bidang xy (seperti terlihat pada gambar 2.10), dimana putaran �_�� inilah yang menghasilkan sinyal NMR dimana dipancarkan dari proton yang beresonansi yang sinyalnya disebut sebagai Sinyal Free Induction Decay (FID).

Gambar 2.10 Skema dari Free Induction Decay (FID)

2.3.6 Relaksasi (Relaxation)

Sebuah proses diamana atom hidrogen kembali kepada kesetimbangannya. Selama NMV membuang seluruh energinya yangdiserap dan kembali pada �0 disebut sebagai proses Relaksasi. Pada saat NMV kehilangan magnetisasi transversal yang dikarenakan Dephase terjadi proses Relaksasi yang menghasilkan recoveri magnetisasi longitudinal (�_�) dan decay dari magnetisasitransversal (�_��).

a. Recoveri dari magnetisasi longitudinal disebabkan oleh proses yang dinamakan �₁ recoveri.

(29)

b. Decay dari magnetisasi transverse disebabkan oleh prosesyang dinamakan �₂ decay.

2.3.7 �1 Recoveri (Longitudinal Relaxation)

Disebabkan oleh inti-inti atom yang memberikan energinya pada lingkungan sekitarnya atau lattice, dan disebut spin lattice relaksasi. Energi yang dibebaskan pada sekeliling lattice menyebabkan inti-inti atom untuk recoveri kemagnetisasi longitudinal. Rate Recoveri adalah proses eksponensial denganwaktu yang konstan yang disebut �₁. �₁ adalah waktu pada saat 63% magnetisasi longitudinal (�_�) untuk Recoveri (seperti terlihat pada gambar 2.11).

(30)

2.3.8 �₂ Decay (Transverse Relaxation)

Disebabkan oleh pertukaran energi inti atom dengan atom yang lain. Pertukaran energi ini disebabkan oleh medan magnet dari tiap-tiap inti atom berinteraksi dengan inti atom lain. Seringkali dinamakan spin-spin relaksasi dan menghasilkan decay atau hilangnya magnetisasi transversal. Rate decay juga merupakan proses eksponensial, sehingga waktu relaksasi �₂ dari jaringan soft tissue konstan. �₂ adalah waktu pada saat 37% magnetisasi transversal (�_��) meluruh (seperti terlihat pada gambar 2.12).

Gambar 2.12 Grafik dari �₂ Decay (spin-spin relaksasi)

Besarnya dan proses waktu frekuensi �₁ dan �₂ sangat berpengaruh pada sinyal keluaran yang akan ditransformasikan sebagai kontras citra MR, sebab kurva �1 akan menentukan magnetisasi transversal (��). Peluruhan �2 (waktu relaksasi �₂)adalah efek yang paling berkontribusi pada gambar citra, sebab pada proses dephase proton akan dihasilkan suatu induksi sinyal.

(31)

Pengulangan pulsa RF terjadi sebelum kurva recovery menjadi maksimal sehingga obyek jaringan dengan �₁ pendek (cepat kembali ke kondisi kesetimbangan) akan mempunyaijumlah recovery yang banyak dibandingkan dengan jaringan yang mempunyai waktu yang panjang, sehingga dalam citra MRI akan di dapatkan gambar yang hitam pada pembobotan �₁ spin echo. Setelah pulsa RF diberikan pada obyek sebesar 63,9 MHz, magnetisasi longitudinal (�_�) akan diputar 90° ke bidang transversal (�_��) dan terjadi proses relaksasi �₂. Jaringan yang mempunyai nilai �₂ pendek, dephase yang terjadi sangat cepat sehingga intensitas sinyal yang dihasilkan sangat besar dan jaringan dengan waktu relaksasi �₂ pendek ini akan kelihatan hitam pada pembobotan nilai �₂. Proses relaksasi �₁ dan �₂ adalah suatu kerja yang berlawanan yaitu pada saat proses pertumbuhan kembali magnetisasi longitudinal (�_�) diimbangi dengan peluruhan yang cepat pada kurva relaksasi �₂. Dua efek relaksasi �₁ dan �₂ terjadi ketika objek diberikan gelombang radio RF yang merupakan bentuk pulsa sequence. Pulsa sequence dalam pencitraan MRI dibentuk untuk mengetahui bagaimana efek �1 pada pembobotan citra �₁ Weighted, efek �₂ pada pembobotan citra �₂ Weighted. Rangkaian pulsa RF dephasing phase echo dalam mendapatkan citra MRI dilakukan pengulangan untuk satu pemeriksaan. Waktu pengulangan antara pulsa sequence yang satu dengan yang berikutnya disebut dengan Time Repetition (TR), sedangkan waktu tengah antara pengiriman pulsa pertama dengan sudut 90º dan sinyal maksimum (echo) disebut dengan Time Echo (TE).Parameter �₁ dan �₂ sebagai sifat intrinsik jaringan, serta TE dan TR sebagai parameter teknis yang digunakan akan mengontrol derajat kehitaman pada citra MRI. Pada �₂ Weighted derajat kehitaman gambar akan dikontrol oleh TE dan �₂ (Spin spin relaxation), sedangkan untuk �₁

Weighted derajat kehitaman akan dikontrol oleh TR dan �₁ ((Spin lattice

relaxation). Secara umum �₁ Weighted akan menunjukkan struktur anatomi, dan �₂ Weighted menunjukkan struktur patologi.

(32)

2.3.9 Relaksasi �₁ dan �₂

Eksitasi pulsa RF mengakibatkan vector magnetisasi (M) dari satu jaringan akan memiliki arah menjauhi arah medan magnet luar (�0). Pulsa RF 90º artinya M berubah arah 90º dari keadaan semula atau tegak lurus terhadap �₀. Jika diibaratkan �₀ sejajar sumbu Z, Sumbu X, sumbu Y tegak lurus terhadap Z seperti pada gambar 2.13, maka pulsa RF menyebabkan M sejajar sumbu XY (�_��).

Gambar 2.13 M sejajar sumbu XY (�_��).

Pada saat M berada pada sumbu XY (�_��) inilah sinyal tertinggi yang bisa ditangkap oleh detector. Semakin lama, �� akan berkurang karena kembali ke Z dengan proses yang disebut Relaksasi, sampai akhirnya tidak adalagi vector magnetisasi pada sumbu xy. Demikian pula sinyal yang ditangkap. Setiap inti atom H memiliki waktu relaksasi �1 dan �2 yang berbeda-beda tergantung dari pada jaringan apa dia terikat. Waktu relaksasi �1 dan �2 beberapa jaringan tubuh dapat dilihat seperti table dibawah.

(33)

Tabel 4.2 Waktu relaksasi �₁ beberapa jaringan �1 Constans (in ms)

0,2 Tesla 1,0 Tesla 1,5 Tesla

Fat 240

Muscle 370 730 863

White Matter 388 680 783

Gray Matter 492 809 917

CSF 1,400 2,500 3,000

Tabel 4.2 Waktu relaksasi �₂ beberapa jaringan �2 Constans (in ms)

Fat 84

Muscle 47

White Matter 92

Gray Matter 101

CSF 1,400

Waktu relaksasi �₂ lebih cepat dari relaksasi �₁. �₁ dan �₂ lemak (fat) lebih cepat dari cairan otak (CSF). Suatu citra �₁ terbobot artinya kontras jaringan sesuai dengan relaksasi �₁, yaitu lemak �₁nya cepat tampak hiperintens dibandingkan cairan yang �₁nya lama seperti gambar 2.14

(34)

Gambar 2.14 grafik relaksasi �₁

Suatu citra �₂ terbobot artinya kontras jaringan sesuai dengan

relaksasi �₂, yaitu cairan yang relaksasi �₂nya lama, tampak hiperintes dibanding lemak yang �2nya cepat, seperti pada gambar 2.15, cairan CSF tampak Hipointens pada �₁ terbobotdan �₂ terbobotpada citra lumbal dapat dlilihat pada gambar 2.16

(35)

Gambar 2.16 Citra potongan Sagital �₁ dan �₂ terbobot dari lumbal

�1 terbobot dan �2 terbobot ini ditentukan dengan pengaturan waktu perulangan (Time Repetition/TR) pulsa RF dan waktu echo (Time echo/TE). TR panjang dan TE panjang akan menghasilkan �₂ terbobot, sedangkan TR pendek dan TE pendek akan menghasilkan �₁ terbobot.

2.4 Parameter Pembentuk Citra Pada MRI 2.4.1 Spin Echo (SE)

Spin Echo adalah sequence yang paling banyak digunakan pada pemeriksaan MRI. Pada spin echo standar, segera setelah pulsa pertama dengan sudut 90º diberikan, sebuah FID segera terbentuk. Dengan menggunakan kekuatan radiofrekuensi yang sesuai, akan terjadi transfer NMV bersudut 900 kemudian diikuti dengan rephrasing pulse bersudut 1800. Spin echo menggunakan eksitasi pulsa dengan sudut 900_{yang diikuti oleh} satu atau lebih rephasing pulsa bersudut 1800, untuk menghasilkan Spin Echo. Spin echo (SE) sama dengan urutan Gradien echo dengan pengecualian bahwa ada tambahan refocusing pulsa bersudut 180° (seperti terlihat pada Gambar 2.13).

(36)

Gambar 2.17 Pembentukan Spin Echo 2.4.2 Inversion recovery (IR)

Inversion recovery (IR) ialah urutan eksitasi SE (Spin Echo) pulsa bersudut 90° dengan tambahan pulsa inversi bersudut 180° yang dimana pulsa RF yang bersudut 180° rephasing dari urutan SE konvensional. Pulsa inversi membalikan magnetisasi longitudinal dari �_� positif kedalam �_� arah negatif (seperti terlihat pada Gambar. 2.14). Setelah beberapa relaksasi telah terjadi, pulsa 90° urutan SE diterapkan. Waktu antara pulsa RF yang bersudut 180° dan pulsa RF yang bersudut 90 ° adalah Time Inversion (TI) (seperti terlihat pada Gambar 2.14).

(37)

Gambar 2.18 Waktu antara pulsa 180° dan pulsa RF 90°

Kontras pada gambar dapat dimanipulasi dengan mengubah waktu inversi. Dengan TI pendek dan pengiriman pulsa eksitasi yang bersudut 90° segera setelah pulsa RF yang bersudut 180° inversi, semua magnetisasi longitudinal negatif membalik atau flip ke bidang transversal. Jika waktu inversi cukup panjang memungkinkan relaksasi penuh, sinyal kembali menjadi lebih kuat.

Ketika pulsa pembalik dihapus, vektor magnetisasi mulai relaksasi kembali ke �0. Kontras gambar yang dihasilkan sangat tergantung pada panjang TI serta TR dan TE. Kontras dalam gambar terutama tergantung pada besarnya magnet longitudinal yang (seperti pada putaran echo) setelah waktu tunda yang dipilih TI. Kontras didasarkan pada kurva recovery TI setelah inversi pulsa RF yang bersudut 180º. Inverting pulsa RF yang bersudut 180º dapat menghasilkan perbedaan kontras besar antara lemak dan air karena saturasi penuh vektor lemak atau air dapat dicapai dengan memanfaatkan TI yang sesuai.

2.4.3 Short Time Inversion Recovery (STIR)

STIR (Short Time Inversion Recovery) adalah urutan pulsa inversi dengan waktu tertentu sehingga dapat menekan sinyal dari lemak. Urutan pulsa pemulihan inversi merupakan urutan pulsa Spin Echo didahului oleh pulsa RF yang bersudut 180°. Sequence STIR membalikkan magnetisasi longitudinal baik lemak dan air dengan pengiriman pulsa RF yang bersudut 180°, yang diikuti oleh TI (Time Inversion) beberapa ratus milidetik. Untuk

(38)

menekan sinyal lemak, TI disesuaikan sedemikian rupa sehingga pulsa RF yang bersudut 90° dipancarkan tepat pada saat ketika lemak melewati nol. TI menekan lemak sekitar 150-175 msec pada kekuatan bidang magnet 1,5 T dan sekitar 100 msec pada bidang magnet 0,5 T.

Gambar 2.19 Grafik Pembobotan STIR

STIR merupakan urutan pulsa recovery inversi yang menggunakan TI yang sesuai dengan waktu yang dibutuhkan untuk pulih dari inversi penuh lemak terhadap bidang transversal sehingga tidak ada magnet longitudinal yang sesuai dengan lemak. Ketika pulsa RF yang bersudut 90º bereksitasi diterapkan setelah waktu tunda TI, sinyal dari lemak batal. STIR digunakan untuk mencapai penekanan sinyal lemak dalam gambar �₁ weighted dan �₂ weighted. Sebuah TI dari 150-175 msec mencapai penekanan lemak meskipun nilai ini bervariasi pada kekuatan lapangan magnet yang berbeda.

2.5 Parameter yang mempengaruhi Pembobotan Citra

2.5.1 Time Repetition (TR), Time Echo (TE), Flip Angle

Time Repetition (TR) merupakan parameter yang mengontrol jumlah magnetisasi longitudinal (�_�) yang recoveri sebelum RF pulse berikutnya. TR yang panjang memungkinkan full recovery sehingga lebih banyak yang

(39)

akan mengalami magnetisasitransversal (�_��) pada RF pulse berikutnya. TR yang panjang akan meningkatkan Signal Noise Ratio dan TR yang pendek menurunkan Signal Noise Ratio. Sedangkan Time Echo (TE) merupakan parameter yang mengontrol jumlah magnetisasi transversal (�_��) yang akan Decay sebelum echo itudicatat.

Time Repetition (TR) dan waktu Time Echo (TE) merupakan kunci dari penciptaan kontras citra MRI. Pada Gambar 2.14 menunjukkan simbol yang paling sering digunakan untuk diagram urutan pulsa, termasuk echo dengan penggunaan Spin Echo (SE) dan Gradien Echo (GRE). Hal ini penting untuk mengenali simbol-simbol ini, karena selalu digunakan untuk mewakili TR dan TE.

Gambar 2.20 Definisi simbol yang digunakan dalam diagram urutan pulsa. TR adalah waktu (biasanya diukur dalam milidetik) antara penerapan pulsa RF eksitasi dan awal pulsa RF berikutnya. TE (juga biasanya diukur dalam milidetik) adalah waktu antara penerapan pulsa RF dan puncak gema terdeteksi (seperti terlihat pada Gambar 2.16a). Kedua parameter mempengaruhi kontras gambar MR karena memberikan berbagai tingkat kepekaan terhadap perbedaan waktu relaksasi antara berbagai jaringan. Pada TR pendek, perbedaan waktu relaksasi antara lemak dan air dapat dideteksi (magnetisasi longitudinal pulih lebih cepat dari pada lemak dalam air), di TR panjang, tidak dapat dideteksi. Oleh karena itu, TR berhubungan dengan �₁ (seperti terlihat pada Gambar 2.16b) dan mempengaruhi kontras gambar �₁ Weighted. Pada TE singkat, perbedaan sinyal �₂ lemak dan air tidak dapat dideteksi dan penggunaan TE panjang dapat dideteksi. Oleh karena itu, TE

(40)

berhubungan dengan �₂ (seperti terlihat pada Gambar 2.16b) dan mempengaruhi kontras gambar �2 Weighted. Ketika TR panjang dan TE pendek, perbedaan dalam pemulihan magnetisasi dan peluruhan sinyal antara lemak dan air yang tidak dapat dibedakan (seperti terlihat pada Gambar 2.16b) Oleh karena itu, kontras diamati pada gambar MR dihasilkan adalah terutama karena perbedaan kepadatan proton antara kedua jenis jaringan. Jaringan dengan lebih proton memiliki intensitas sinyal yang lebih tinggi, dan jumlah proton lebih sedikit memiliki intensitas sinyal yang lebih rendah.

Gambar 2.21 (a) Skema representasi dari TR dan TE (b) Grafik menunjukkan efek TR pendek dan panjang (kiri) dan pendek dan panjang TE (kanan) pada pemulihan �₁ dan �₂ pada peluruhan lemak dan air, TR berhubungan dengan �₁

dan mempengaruhi pembobotan �₁ Weighted, sedangkan TE berhubungan dengan �₂ dan mempengaruhi pembobotan �₂ Weighted

Partial flip angle imaging adalah teknik yang dapat digunakan untuk meminimalkan saturation dan mendapatkan sinyal MR yang memadai meskipun TR yang sangat singkat. Sudut Flip yang lebih kecil tidak membelokkan magnetisasi dengan sudut 90° tetapi hanya beberapa fraksi dari sudut 90° (misalnya 30°). Secara umum, semakin pendek TR, sudut flip yang lebih kecil diperlukan untuk mencegah saturation yang berlebihan. Sudut Flip memaksimalkan sinyal yang diberikan TR dan TE dikenal sebagai sudut Ernst.

Parameter ini dipilih saat melakukan field echo sequence guna menghasilkan kontras gambar yang memuaskan. Flip angle berhubungan dengan jumlah spin pada bidang tranversal (flip angle pendek dihasilkan dari jumlah spin yang sedikit pada bidang tranversal). Pemilihan flip angle

(41)

bersamaan dengan pemilihan TR, di dalam bergantung pada kekuatan medan dari system operasi. Secara umum, ketika flip angle pendek dipilih, efek �₂ predominan, image akan tampak dalam �2 Weighted sequence sehingga struktur yang berisi cairan akan nampak terang. Memperbesar flip angle akan meningkatkan pengaruh �₁ dengan cara membiarkan relaxasi komplit pada jaringan dengan �₁ pendek, sehingga memberi kontribusi terhadap terbentuknya lebih banyak signal pada repetisi sequence berikutnya.

Waktu relaksasi pada jaringan ditentukan oleh medan magnet yang terjadi pada saat NMR. Ini dapat dirubah hanya jika medan magnetik juga diubah. Ketika sequence digunakan untuk menghasilkan flip angle khusus seperti yang dilakukan pada gradient echo imaging atau sequence membutuhkan persiapan pulsa, waktu relaksasi akan menjadi fungsi dari sudut tersebut. Sebagai contoh bila flip angle yang dipilih dengan sudut 450, vektor tissue akan recover ke bidang magnetisasi longitudinal (�₁ growth) lebih cepat dibandingkan ketika menggunakan Spin Echo dimana pulsa sequence yang digunakan ialah sudut 900. TR seharusnya diubah untuk mengakomodasi peningkatan waktu relaksasi tersebut. Untuk alasan tersebut, sequence Gradient Echo imaging dapat diilakukan pada waktu yang lebih cepat dari Spin Echo sequence. Citra yang menggunakan partial flip teknologi akan menghasilkan kontras yang mirip dengan image dengan TR sequence

(�₂ Weighted Spin Echo sequence) dengan waktu imaging yang lebih pendek.

(42)

BAB III

Metodologi Penelitian

Penelitian ini menggunakan metode Kualitatif dilakukan di Murni Teguh Memorial Hospital, Jl. Jawa No. 2 (Sp. Jl. Veteran) Medan, 20231- Sumatera Utara, dengan menggunakan Instrumentasi Magnetic Resonance Imaging Siemens Magnetom Avanto A Tim system, Sistem medan magnet yang dipergunakan adalah Superkonduktor yang mampu memberikan medan magnet yang sangat besar yaitu sebesar 1,5 Tesla.

3.1 Alat dan Bahan 3.1.1 Alat Penelitian

Dalam penelitian ini menggunakan Siemes Magnetom Avanto A Tim system buatan Germany dengan spesifikasi :

• Magnet system

Field Strength : 1,5 Tesla Bore Size Gantry : 60 cm

Helium Consumption : Zero helium boil-off technology

FoV : 50 cm

3.1.2 Bahan Penelitian

Jumlah subjek yang digunakan yaitu berjumlah 7 orang dengan kategori umur yaitu dewasa antara umur 30-69 tahun, serta tidak memakai logam atau alat-alat medis yang ada didalam tubuh seperti Pacemaker (alat pacu jantung), Paint dan lain - lain.

3.2 Alur Kerja

Pada proses penelitian yang akan dilakukan beberapa tahapan dimana tahapan tersebut dilakukan pada tahapan awal yaitu dengan memberikan arahan kepada Objek atau pasien, seperti menganti pakaian dengan pakaian yang telah disediakan, dan melepaskan benda-benda yang mengandung unsur logam. Setelah tahapan pertama selesai dilakukan maka tahapan yang kedua yaitu memposisikan pasien, dengan posisi head fist supine (seperti terlihat pada gambar 3.1)

(43)

Gambar 3.1 Posisi subjek serta Center Point pada Objek

Setelah itu memposisikan objek ke gantry MRI dengan posisi head first supine setelah itu mengatur center point 4 inchi dari crista illica (seperti terlihat pada gambar 3.1). Selanjutnya proses scan MRI dilakukan, citra diawali dengan pembuatan topografi (foto pendahuluan). Beberapa saat kemudian pada layar monitor magnetic resonance imaging akan muncul gambar topografi yang dimaksud. Melalui bantuan komputer dapat ditentukan daerah yang akan diperiksa dengan mengatur garis-garis scan pada topografi (seperti terlihat pada gambar 3.2).

Gambar 3.2 Topogram pada MRI Lumbal Spine

Tahapan selanjutnya yaitu membuat citra MRI dengan sequence dengan parameter STIR dan Axial multi blok maka hasil gambaran akan tampak dimonitor, setelah data citra MRI didapat maka selanjutnya dilakukan analisa terhadap gamabaran yang dihasilkan.

(44)

3.2.1 Diagram Flow Chart

3.3 Pengolahan dan Analisa data

Setelah penelitian dilakukan, kemudian analisis data diarahkan pada pengujian hipotesis yang diajukan serta menjawab rumusan masalah yang diajukan. Tujuan dari analisis data ialah menyederhanakan seluruh data yang terkumpul dan menyajikannya dalam susunan yang sistematis kemudian mengolah data yang sebelumnya telah terkumpul.

Mulai

Memasukkan parameter STIR & Axial Multi Blok

Proses pembentukan citra Memberikan arahan dan memposisikan objek

Menampilkan citra pada monitor

Analisis Hasil Citra MRI

(45)

BAB IV

Hasil dan Pembahasan

4.1 Hasil

Pencitraan Magnetic Resonance Imaging dipengaruhi oleh pembobotan �₂ dan �₁ serta pengaruh dari parameter Spin Echo, sehingga setiap parameter yang digunakan menghasilkan informasi citra yang berbeda-beda. Oleh karena itu perlunya pemilihan parameter yang digunakan dalam proses pencitraan Magnetic Resonance agar mendapatkan informasi yang dibutuhkan serta dapat mengoptimalkan waktu pemeriksaan. pada pemeriksaan lumbal dengan mengunakan pembobotan sagital STIR dan Parameter Axial Multi Block dimulai dengan pemilihan dari TE dan TR serta TI pada Pembobotan STIR. Adapun hasil dan pembahasan yang didapat adalah sebagai berikut:

4.2 Pembobotan Sagital STIR

Dengan melakukan sampling pada organ tulang belakang Lumbal maka citra MR dengan menggunakan Pembobotan STIR dengan potongan atau irisan Sagital, didapatkan untuk memvisualisasikan anatomi seperti pada Gambar. 4.1. Pembobotan STIR merupakan singkatan dari Short Time Inversi (TI) Recoveri dan digunakan untuk penekanan sinyal dari jaringan adiposa. Dimana proses penekanan ini dikenal dengan inverse atau pembalikan, penggunaan pembobotan ini pada sampel organ lumbal lebih menonjolkan organ medulla spinalis atau saraf yang terdapat pada tulang belakang dan organ diskus intervertebralis dari pada organ yang lain yang terdapat di sekitar organ lumbal seperti terlihat pada Gambar 4.1.

(46)

Gambar 4.1 Hasil Pembobotan STIR

Pembobotan STIR merupakan proses membalikkan magnetisasi longitudinal (�_�) dimana dari vektor Z positif (searah dengan �0) menjadi vector Z negative dengan tahap awal pengiriman gelombang RF 180° dimana gelombang RF 180° artinya magnetisasi awal yang searah medan magnet eksternal (�0) atau magnetisasi longitudinal positif (�_�₊) maka akan berubah ke arah magnetisasi longitudinal negative (�_�−) dengan membentuk sudut 180° sehingga disebut sebagai RF 180°. Sudut 180° terbentuk dengan memberikan gelombang Radiofrekuensi pada jaringan tubuh yang sesuai dengan frekuensi larmor atom pada jaringan, maka atom yang terdapat pada jaringan yang ditubuh akan menyerap energy dari RF yang dipancarkan, Dengan memberikan gelombang RF maka atom akan mengalami perubahan tingkat energy, sehingga membuat posisi atom yang searah dengan medan magnet �0 akan berlawanan arah dengan membentuk sudut sebesar 180º (seperti terlihat pada gambar 4.2). Karena pada prinsip pemberian gelombang electromagnetic (dimana frekuensi energi bekisar pada daerah frekuensi radio (RF)) terhadap atom, jika frekuensi RF (dalam satuan MHz) dipancarkan sama dengan frekunsi larmor zat yang diamati, maka vector spin proton akan berubah, dimana besarnya frekuensi berkisar antara 8 sampai dengan 80 MHz untuk pencitraan hydrogen pada MRI.

Medulla Spinalis Discus Intervertebralis

Bagian yang mengandung jaringan adiposa

(47)

Gambar 4.2 Proses pembalikkan magnetisasi longitudinal

Pada saat setelah pulsa RF pertama diberikan maka akan diberikan pula pulsa RF yang kedua yaitu RF 90° dimana artinya setalah atom membentuk sudut 180° maka atom akan kembali kekondisi kesetimbangannya atau kembali kearah �0 atau dalam system pencitraan MRI disebut dengan Relaksasi atau Rephase, selang waktu yang digunakan untuk pemberian pulsa RF yang kedua yaitu dikenal dengan waktu inversi, selang waktu ini yang digunakan untuk melakukan pengiriman gelombang RF yang kedua sebelum atom H kembali kekondisi kesetimbangannya secara total, pada bab 2 disebutkan pada pembobotan STIR selang waktu yang digunakan berkisar antar 150-175 msec pada bidang magnet 1,5 T, sehingga pada saat gelombang RF 90º diberikan maka artinya magnetisasi berubah ke bidang transversal atau pada vector X,Y (�_��) dengan membentuk sudut 90º (seperti terlihat pada gambar 4.3). Proses inverse atau pembalikkan terjadi pada saat gelombang RF 90° diberikan, dimana pada saat magnetisasi beputar di vector X,Y (magnetisasi transversal).

(48)

Gambar 4.3 Grafik Pembobotan STIR

Setalah itu maka akan berlanjut pada tahap pencatatan signal atau Echo dimana signal yang dicatat itu signal yang berasal dari RF 90º tidak dari RF 180º dikarenakan proses magnetisasi yang telah berubah arah, dari bidang longitudinal ke bidang transversal, dimana signal yang dicatat berasal atom yang diberi gelombang RF sehingga atom yang mengalami perubahan tingkat energi baik dari rendah ke tinggi maupun dari tinggi ke rendah sehingga merubah posisi atom dari paralel menjadi anti parallel, pada saat atom berubah posisi maka pada saat itu atom mengeluarkan energy dimana apabila atom yang awalnya memiliki energy tinggi maka akan cepat berdecay daripada atom yang memiliki energi rendah karena akan menyerapnya terlebih dahulu sampai kapasitasnya penuh dan berdecay. Pada pembobotan STIR dengan menerapkan 2 gelombang RF dimana gelombang pertama (RF 180º) berputar pada bidang longitudinal (�1) dan yang kedua (RF 90º) berputar pada bidang transversal (�2). Merujuk pada bab 2 nilai dari relaksasi �1 dari jaringan adiposa atau lemak memiliki nilai yang panjang dimana kontras yang dihasilkan itu terang (Hiperintes) dan nilai relaksasi �2 dari jaringan adiposa itu pendek sehingga jaringan adiposa memiliki kontras gambar yang gelap (Hipointens), pada proses inilah pembalikkan kontras citra gambar dihasilkan sehingga perbedaan hasil citra antara pembobotan STIR dengan pembobotan konvensional dapat dilihat pada gambar 4.4.

(49)

Gambar 4.4 Hasil citra antara pembobotan STIR dengan pembobotan konvensional

Secara keseluruhan Pembobotan STIR menggunakan TR (Time Repitition) : 3500 msec, TE (Time Echo) : 30 msec, serta TI (Time Inversion) : 160 msec, dimana menghasilkan gambaran organ Medulla Spinalis dan Discus Intervertebralis memiliki kontras yang terang (Hiperintens) dikarenakan kedua organ tersebut memiliki jumlah cairan yang banyak atau memiliki jumlah atum H yang banyak. Sehingga gambar yang didapat lebih spesifik dalam menilai organ-organ tertentu seperti Medulla Spinalis dan Discus Intervertebralis yang terdapat pada tulang belakang Lumbal.

4.3 Parameter Axial Multi Block

Pada citra MR dengan parameter Axial Multi Block ini dimana menggunakan beberapa block atau area scan, berbeda dengan parameter irisan yang lainnya dimana hanya menggunakan satu block saja yang digunakan, parameter Axial Multi Block digunakan untuk menscan beberapa objek dalam satu area dan dalam satu waktu, dimana dalam satu block terdapat beberapa irisan atau slice, pada pemeriksaan lumbal ini menggunakan area scan atau block dengan jumlah 5 buah blok dengan irisan axial (seperti terlihat pada Gambar 4.3)

(50)

Gambar 4.5 Scanogram Parameter Axial Multi Block pada objek tulang belakang. Dimana penggunaan Multi blok ini memiliki fungsi utama untuk mempercepat proses scan dalam satu waktu dengan jumlah organ lebih dari satu sehingga waktu pemeriksaan bisa dioptimalkan.

(51)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan

Dari data yang dihasilkan maka dapat ditarik kesimpulan bahwa Pembobotan STIR digunakan untuk membalikkan kontras citra dengan waktu invers yang pendek, dengan mengirimkan dua kali pulsa RF, dimana RF pertama yaitu 180º digunakan untuk memberikan rentang waktu sebelum RF kedua yaitu 90º diterapkan selain itu fungsi utama dari pemberian RF 180º itu untuk menentukan kontras gambar yang akan di dibalikkan atau invers, sehingga lama waktu yang digunakan untuk sebelum memberikan RF kedua sangatlah penting karena proses inverse terjadi pada saat RF kedua diberikan. Sedangkan pada Parameter Axial Multi Block dimana menggunakan beberapa block atau area scan, sehingga waktu pemeriksaan dapat optimalkan, karena pada setiap pemeriksaan MRI membutuhkan waktu lebih kurang 45-60 menit dimana setiap parameter membutuhkan waktu lebih kurang 7 menit.

5.2 Saran

Dari keterbatasan penulis dalam membahas Analisa pembobotan Sagital STIR dan Parameter Axial Multi Blok pada pemeriksaan Lumbal yaitu hanya membahas penggunaan TE, TR, TI sampai terbentuknya gambaran serta penggunaan blok pada satu parameter yang ada di sistem MRI, maka diperlukan pembahsan mengenai perubahan dari nilai TE, TR serta TI yang disesuaikan pada besar atau kecil bentuk objek yang akan diperiksa, sehingga dapat menghasilkan citra MR yang lebih baik lagi.

(52)

Daftar pustaka

American Journal Roentgenology. 1996. Nonspecificity of Short Inversion Time Inversion Recovery (STIR) as a Technique of Fat Suppression: Pitfalls in Image Interpretation. American. 166:523-526 0361-803X/96/1663-523. Cambridge University. 2003. MRI From Picture to Proton, Second Edition.

United States of America by Cambridge University Press, New York.

Daniel Kartawiguna. 2015. Tomografi Resonansi Magnetic Inti. Yogyakarta, Cetakan I. ISBN: 978-602-262-423-3

Evert J Blink. 2004. Basic mri : Physics. Netherlands

Gumilar Rusliwa Somantri. 2005. Memahami Metode Kualitatif, Depok ; Fakultas Ilmu Sosial dan Ilmu Politik, Universitas Indonesia.

J. T. Wilmink. 2010. Lumbar Spinal Imaging in Radicular Pain and Related Conditions. DOI: 10.1007/978-3-540-93830-9_2

Radiological society of North America. 1994. Imaging & Therapeutic Technology. Volume 14. North America

Radiological society of North America. 2006. MR Pulse Sequences: What Every Radiologist Wants to Know but Is Afraid to Ask. Volume 26. North America

Ute Heilmann. 2006. How Does MRI Work? An Introduction to the Physics and Function of Magnetic Resonance Imaging, Second Edition : Dominik Weishaupt, Victor D. Köchli, Borut Marincek. Heidelberg.

W. R. Nitz and P.Reimer. 1999. Contrast mechanisms in MR imaging. Eur. Radiol. 9, 1032-1046

(53)

Subjek no 1 • Umur 33 • Berat 65