2.6. Prinsip Dasar dan Sistem Komponen
Magnetic Resonansi Imaging
MRI
Tubuh manusia sebagian besar terdiri dari air H2O yang mengandung 2 atom hydrogen yang memiliki no atom ganjil 1 yang pada intinya terdapat satu
proton. Inti
hydrogen
merupakan kandungan inti terbanyak dalam jaringan tubuh manusia yaitu 1019 inti mm3 , memiliki konsentrasi tertinggi dalam jaringan 100
mmol Kg dan memiliki gaya magnetic terkuat dari elemen lain. Dalam aspek klinisnya, perbedaan jaringan normal dan bukan normal didasarkan pada deteksi
dari kerelatifan kandungan air proton
hydrogen
dari jaringan tersebut. Proton proton memiliki prilaku yang hampir sama dengan prilaku sebuah magnet. Sebab
proton merupakan suatu partikel yang bermuatan positif dan aktif melakukan gerakan mengintari sumbunya
spin
secara kontinyu. Secara teori jika suatu muatan listrik melakukan pergerakan maka disekitarnya akan timbul gaya magnet
dengan demikian proton proton dapat diibaratkan seperti magnet magnet yang kecil
Bar Magnetic
. Hidrogen memiliki momen magnetik, pelimpahan atau
abundance
terbesar.
Abundance
adalah perbandingan jumlah atom suatu isotop unsur tertentu terhadap jumlah atom seluruh isotop yang ada dinyatakan dalam
persen dapat dilihat pada Tabel 2.1. Oleh karena itu, hidrogen adalah elemen utama yang digunakan untuk MRI
Tabel 2.1 Inti yang bersifat magnetic Busberg, 2002
Proton dan neutron tanpa kita sadari memiliki komponen penyusun semua inti atom yang ada di alam. Proton yang memiliki prilaku hampir sama dengan
prilaku sebuah magnet, sebab proton merupakan suatu partikel yang bermuatan positif dan aktif melakukan gerakan secara kontinyu mengintari sumbunya yang
disebut dengan pergerakan
spinning
Pergerakan Presisi Pada Sumbu, yang akan menghasilkan
moment dipole magnetic
yang kuat dan akan membuat fenomena
resonansi.
Secara teori jika suatu muatan listrik melakukan pergerakan maka
Universitas Sumatera Utara
disekitarnya akan timbul gaya magnet dengan demikian proton-proton dapat diibaratkan seperti magnet-magnet yang kecil atau
bar magnetic
. Begitu pula terdapat lebih dari 1 proton dan neutron kemungkinan momen magnetiknya akan
berpasangan, sehingga menghilangkan kekutan dipol magnetik satu dengan lain atau menjadi sangat kecil. Hal ini berarti bila inti dengan proton genap dan
neutron genap akan terdapat momen magnetik bernilai nol, sedangkan untuk inti dengan proton dan neutron ganjil akan terdapat nilai momen dipol magnetik yang
akan membuat fenomena resonansi magnetik dapat dimungkinkan. Atom
Hydrogen
bukan hanya berlimpah dalam jaringan biologi tetapi juga mempunyai
momen dipol magnetik
yang kuat sehingga akan menghasilkan konsentrasi yang besar dan kekuatan yang kuat per inti. Hal ini menyebabkan
sinyal Hydrogen yang dihasilkan 1000 lebih besar dari pada yang lain, sehingga atom inilah yang digunakan sebagai sumber sinyal dalam pencitraan MRI. Dapat
kita lihat Gambar 2.2 Spinning proton atom hydrogen.
Gambar 2.2
Spinning proton
atom
hydrogen
Bryan, 2010
Pada atom dengan nomor atom genap, inti atom akan berpasang pasangan sehingga saling meniadakan efek magnetik dengan demikian tidak terdapat inti
bebas yang akan membentuk jaringan magnetisasi sehingga sulit untuk dirangsang
agar terjadi pelepasan signal.
Secara ringkas dapat disimpulkan prinsip dasar pencitraan MRI adalah dalam keadaan normal proton proton hydrogen dalam tubuh tersusun secara acak
sehingga tidak ada jaringan magnetisasi. Ketika pasien dimasukan kedalam medan magnet yang kuat dalam pesawat MRI, proton-proton dalam tubuh pasien akan
searah parallel dan tidak searah antiparallel dengan kutub medan magnet pesawat serta melakukan gerakan presesi. Selisih proton proton yang searah dan
berlawanan arah amat sedikit dan tergantung kekuatan medan magnet pesawat dan
Universitas Sumatera Utara
selisih inilah yang akan merupakan inti bebas tidak berpasangan yang akan membentuk jaringan magnetisasi. Pemberian gelombang
radio frequency
RF proton menyerap sinyal elektromagnetik atau sinyal MRI. Sinyal - sinyal diterima
oleh sebuah koil antena penerima, selanjutnya sinyal- sinyal tersebut diubah menjadi pulsa listrik dan dikirim ke sistem komputer untuk diubah menjadi
gambar.
Gambar 2.3 Dasar fisika sinyal MRI Bitar, dkk., 2006
Gambar 2.3 merupakan dasar fisika sinyal MRI, dimana a inti hidrogen mengitari sumbunya memiliki medan magnet, panah kuning merupakan arah
sumbu magnetis. Pada awalnya inti hidrogen berpresesi dengan berbagai sudut 1
–6, tetapi saat dimasukkan dalam medan magnet eksternal B0 akan berbaris, jumlah momen magnetis disebut vektor magnetisasi
net magnetisasi vektor
NMV. b RF diberikan NMV membentuk sudut
yang menghasilkan dua komponen magnetisasi yaitu magnetisasi longituginal Mz dan magnetisasi
transversal Mxy. Presesi Magnetisasi transversal disekitar koil penerima, dipengaruhi tegangan i. Ketika RF dimatikan terjadi T
1
pembangkitan, T
2
peluruhan dan T
2
. Beberapa komponen utama dalam sistem MRI, yaitu magnet utama, koil gradien, koil pemancar, koil penerima dan komputer. Magnet utama
untuk memproduksi medan magnet yang besar, yang mampu menginduksi jaringan, sehingga mampu menimbulkan magnetisasi dalam obyek. Beberapa
jenis magnet utama yaitu Magnet permanen, resistive Magnet, magnet supercondukti, bahan ini akan menjadi
superconductive
pada temperatur 4K Kelvin dengan memberikan arus listrik melalui kumparan-kumparan. Untuk
menjaga kemagnetan kumparan harus dalam temperatur yang sangat dingin,
Universitas Sumatera Utara
biasanya digunakan helium cair yang disebut juga dengan
cryogenbath
seperti Gambar 2.4
Gambar 2.4 Posisi magnet superkonduktif dalam pesawat MRI Blink, 2004
Gradien koil untuk membangkitkan suatu medan, terdapat tiga medan yang saling tegak lurus antara ketiganya, yaitu bidang X, Y dan Z yang fungsinya
berbeda-beda sesuai dengan irisan yang dipilih, gradien koil X untuk membuat citra potongan
sagital
, gardien koil Y untuk potongan
koronal
dan gradien koil Z untuk potongan
aksial
. Bila gradien koil X, Y dan Z bekerja secara bersamaan maka akan terbentuk potongan
oblik
.Koil yang umum digunakan, yaitu koil penerima dan koil pemancar
.
Koil pemancar berfungsi memancarkan gelombang radio pada inti yang terlokalisir sehingga terjadi eksitasi. Sedangkan koil
penerima berfungsi untuk menerima sinyal
output
dari sistem setelah eksitasi terjadi. Sistem Komputer, berfungsi untuk mengontrolsemua komponen alat MRI
dan menyimpan data.
2.7. Interaksi Spin Proton dengan Medan Magnet Luar
Kategori