11
Ini berarti bahwa proton berputar pada 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. 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. 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 hydrogen
arahnya random. Namun apabila ditempatkan dalam suatu medan magnet yang
kuat, moment magnetic inti-inti atom akan menyesuaikan arah dengan medan
magnet. Faktor-faktor yang mempengaruhi penyesuaian inti-inti
atom 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
� , dan bila energi tinggi
maka akan cukup untuk anti
parallel. 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 lebih besar dari
pada atom lainnya dalam tubuh, sehingga atom inilah yang digunakan sebagai
sumber sinyal dalam pencitraan MRI Bryan, 2010.
2.3.2 Presesi
Tiap-tiap spin inti hidrogen membentuk Net Magnetisation Vector NMV pada sumbu
atau porosnya. Pengaruh dari medan magnet eksternal �
akan menghasilkan spin
sekunder atau gerakan NMV mengelilingi �
. Spin sekunder ini disebut precession dan menyebabkan magnetik moment
bergerak secara
12
circular mengelilingi �
. Jalur sirkulasi pergerakan itu disebut precessional
path dan kecepatan gerakan NMV mengelilingi
� disebut frekuensi presesi.
Satuan frekuensinya 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 : �
= �
· �
.............................................................................. 1 Dimana:
� adalah frekuensi Larmor dalam megahertz MHz
� rasio gyromagnetic, spesifik yang konstanta untuk inti tertentu
� kekuatan medan magnet eksternal dalam satuan tesla T
Proton memiliki rasio gyromagnetic dari γ = 42,58 MHz T, sehingga frekuensi Larmor dari 63,9 MHz di 1,5 T.
Gambar 2.5 Proses dari Presesi atom Hydrogen Bushberg, 2002
13
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 dari
suatu energi ke tingkat energi yang lain setelah diberikan Radio Frekuensi. Proses perpindahan
energi ini seringkali merubah arah dari NMV, akibatnya vektor
dapat berubah arah dari arah longitudinal atau parallel medan magnet eksternal, ke arah vektor yang lain Bushberg, 2002
Gambar 2.6 pemberian Radiofrekuensi pada atom Hidrogen Bushberg, 2002
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 transversal
tadi 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
14
menimbulkan sinyal yang kuat dan tampak terang pada gambar, bila NMV lemah
akan sedikit menimbulkan 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
