5
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Pengertian Magnetic Resonance Imaging
Magnetic Resonance Imaging MRI adalah suatu alat diagnostik mutakhir untuk memeriksa dan mendeteksi tubuh dengan menggunakan medan magnet
yang besar dan gelombang frekuensi radio yang menghasilkan 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. MRI Merupakan metode rutin yang dipakai dalam
diagnosis medis karena hasilnya yang sangat akurat. Teknik penggambaran MRI relatif komplek karena gambaran yang
dihasilkan tergantung pada banyak parameter. Bila pemilihan parameter tersebut tepat, kualitas gambar MRI dapat memberikan gambaran detail tubuh manusia
dengan perbedaan yang kontras, sehingga anatomi dan patologi jaringan tubuh dapat dievaluasi secara teliti.
Untuk menghasilkan gambaran MRI dengan kualitas yang optimal sebagai alat diagnostik, maka harus memperhitungkan hal-hal yang berkaitan dengan
teknik penggambaran MRI, antara lain Persiapan pasien serta teknik pemeriksaan pasien yang baik, Kontras yang sesuai dengan tujuan pemeriksaanya. Dengan
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, terutama otak, sumsum tulang belakang dan susunan saraf pusat dan memberikan gambaran
detail tubuh manusia dengan perbedaan yang kontras, dibandingkan dengan pemeriksaan CT- scan dan X-ray lainnya sehingga anatomi dan patologi jaringan
tubuh dapat dievaluasi secara detail Bushberg, 2002. Magnetic Resonance Imaging digunakan untuk mendiagnosis tubuh manusia, MRI mempunyai
peningkatan dalam teknik imaging paling serbaguna hingga saat ini, yang pada awalnya merupakan alat imaging mampu menganalisa sebagian besar anatomis
6
kemudian meningkat ke suatu fungsional fisiologis system organ tubuh Bryan, 2010.
2.2 Komponen dari MRI
Komputer pada MRI merupakan otak dan komponen utama yang digunakan untuk memproses sinyal, menyimpan data dan menampilkan gambar
yang dihasilkan. Selain sistem komputer komponen utama pada pesawat MRI adalah: pembangkit magnet utama, koil gradien, koil penyelaras shim’s coils,
antena atau koil pemancar dan penerima, serta sistem akuisisi data dalam komputer.
Gambar 2.1 Komponen Mesin MRI Evert J Blink, 2004
2.2.1 Magnet Utama
Medan magnet utama dikenal juga sebagai medan magnet statis. Medan magnet ini berguna untuk menyearahkan spin inti atom hidrogen untuk pencitraan
resonansi magnetik. a.
Magnet Permanen Magnet permanen terbuat dari beberapa lapis batang keramik
ferromagnetik dan memiliki kuat medan magnet maksimal 0,3 Tesla.
Magnet ini di rancang dalam bentuk tertutup maupun terbuka C shape
dengan arah garis magnetnya adalah antero-posterior.
7
b. Magnet Resistif
Medan magnet dari jenis resistif dibangkitkan dengan memberikan arus
listrik pada kumparan. Kuat medan magnet yang mampu dihasilkan
mencapai 0,3 Tesla, lilitan kabel yang mengelilingi sebuah selinder yang didalamnya daliri arus listrik.
c. Magnet Superconductor
Magnet ini mampu menghasilkan medan magnet hingga berkekuatan 0,5
Tesla- 3.0 Tesla, dan sekarang banyak dipakai untuk kepentingan klinik.
Helium cair digunakan untuk mempertahankan kondisi superkonduktor
agar selalu berada pada temperatur yang diperlukan. Bushberg, 2002
2.2.2 Koil Gradien
Seluruh peralatan sistem pencitraan MRI dilengkapi dengan kumparan penghantar yang bersifat resistif yang disebut kumparan Gradien . Kumparan
gradien akan membangkitkan kuat medan magnetik yang besarnya berbeda tergantung pada lokasinya dan medan gradien ini akan dibangkitkan nyala mati
secara bergantian selama dan antara pulsa eksitasi RF. Fungsi dari medan gradien ini adalah untuk mengkodekan informasi ruang dalam sinyal RF yang dipancarkan
oleh proton. Medan gradien magnetik yang nyala mati akan membangkitkan medan yang disebut time varying magnetic field TVMF. Atau medan magnet
yang berubah terhadap waktu. Sebenarnya dalam sistem MRI ada 3 set kumparan gradien yang menghasilkan TVMF dalam arah tiga sumbu ortogonal X,Y,Z.
gradien tersebut. a.
Gradien koil X, untuk membuat citra potongan sagital b.
Gradien koil Y, untuk membuat citra potongan koronal c.
Gradien koil Z, untuk membuat citra potongan aksial Untuk melakukan pencitraan potongan arah miring oblik digunakan kombinasi
dari kumparan-kumparan Evert J Blink, 2004.
8
Gambar 2.2 Skema dan tabel menunjukkan Gx, Gy, dan Gz
Evert J Blink, 2004
Gambar diatas menunjukkan skema dan tabel Gx, Gy, dan Gz yang digunakan untuk seleksi bagian slice dan fase frekuensi encoding selama di
bidang akuisisi pencitraan.
2.2.3 Koil Radiofrekuensi RF
Pada pulsa RF mengubah energi proton sehingga dapat menyebabkan transisi dan pemberian frekuensi radio dengan waktu yang singkat disebut pulsa
frekuensi radio yang merupakan gelombang elektromagnetik, pulsa RF yang diberikan sama dengan frekuensi Larmor yang dimiliki proton. Pada keadaan
tersebut proton yang sedang berpresisi akan mendapat tambahan energi. Dalam pemberian frekuensi radio proton pada tingkat energi rendah akan tereksitasi ke
tingkat energi yang lebih tinggi, peristiwa ini disebut resonansi magnetik. Pulsa RF yang menggerakkan magnetisasi M dari posisi setimbang ke bidang
transversal disebut pulsa 90 . Pulsa RF yang menggerakkan M dengan arah yang
berlawanan dengan arah asalnya dinamakan pulsa 180 . Kedua pulsa tersebut
merupakan pulsa yang mempunyai persamaan yang sangat besar dan penting dalam metode MRI. Beberapa masalah RF dalam gambar MRI tidak disebabkan
oleh ganguan luar melainkan oleh masalah dengan komponen internal dari sistem seperti kerusakan dari pemancar RF, sambungan listrik yang buruk, atau
kegagalan sirkit terkait dengan kumparan penerima Blink, 2004.
9
Koil radio frekuensi RF terdiri dari dua tipe koil yaitu koil pemancar transmitter dan koil penerima receiver. Koil pemancar berfungsi untuk
memancarkan gelombang RF pada inti yang terlokalisir dengan frekuensi tertentu sehingga terjadi proses resonansi, sedangkan koil penerima berfungsi untuk
menerima sinyal output dari sistem. Bentuk dan ukuran koil penerima ini telah dirancang disesuaikan dengan bagian tubuh yang akan diperiksa, misalnya koil
untuk Brain, vertebra atau ekstremitas. Beriku adalah jenis-jenis koil : 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
e. Phase Array Coil
2.2.4 Sistem Komputer MRI
Sistem computer MRI ini berfungsi untuk membangkitkan pulse sequence, mengontrol semua komponen alat 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 MRI yang dapat dilihat pada layar monitor, disimpan ke dalam disk
atau CD, atau bisa langsung dicetak.
10
Gambar 2.3 Sistem Komputer pada MRI
2.3 Prinsip dasar 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. 2.4. Proton memiliki muatan positif dan elektron muatan negatif, atom
hidrogen secara keseluruhan adalah netral.
Gambar 2.4 Inti dari atom H Bryan, 2010
Terlepas dari muatan positif, proton memiliki spin. Spin Proton adalah 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 mengenolkan. Untuk itu, agar tetap diperoleh momen magnetik
inti maka diperlukan unsur yang memiliki nomor atom ganjil.
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
Selama melakukan gerakan presesi, vektor magnetisasi dalam koordinat kartesian dapat diuraikan menjadi dua komponen yaitu :
a. Komponen logitudinal
�
�
pada sumbu z, yakni arah magnetisasi M mula- mula sebelum mengalami simpangan sama dengan arah medan magnet
eksternal. b.
Komponen tranversal �
��
pada bidang xy tegak lurus arah medan magnet ekternal
Selama berpresesi arah �
�
tetap, sedangkan �
��
berputar pada bidang xy, seperti terlihat pada Gambar dibawah ini putaran
�
��
inilah yang menghasilkan sinyal NMR dimana dipancarkan dari proton yang beresonansi yang sinyalnya
disebut sebagai Sinyal Free Induction Decay FID.
15
Gambar 2.7 Peluruhan induksi bebas Bushberg, 2002
2.3.6 Relaksasi Relaxation
Sebuah proses diamana atom hidrogen kembali kepada kesetimbangannya. Selama NMV membuang seluruh energinya yang
diserap dan kembali pada �
disebut sebagai proses Relaksasi. Pada saat NMV kehilangan magnetisasi transversal yang dikarenakan Dephase terjadi proses Relaksasi yang
menghasilkan recoveri magnetisasi longitudinal
�
�
dan decay dari magnetisasi transversal
�
��
. a.
Recoveri dari magnetisasi longitudinal disebabkan oleh proses yang
dinamakan �
1
recoveri. b.
Decay dari magnetisasi transverse disebabkan oleh proses yang dinamakan
�
2
decay. Daniel kertawiguna, 2015
2.3.7 �
�
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
16
kemagnetisasi longitudinal. Rate Recoveri adalah proses eksponensial
denganwaktu yang konstan yang disebut �
1
. �
1
adalah waktu pada saat 63
magnetisasi longitudinal �
�
untuk Recoveri.
m
Gambar 2.8 Proses terjadianya �
1
Recoveri dan Diagram
�
1
Recoveri spin lattice relaksasi Bushberg, 2002
2.3.8 �
�
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
17
tissue konstan. �
2
adalah waktu pada saat 37 magnetisasi transversal
�
��
menghilang Decay.
Gambar 2.9 Proses terjadianya �
2
Decay dan 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. Pengulangan pulsa
RF terjadi sebelum kurva recovery menjadi maksimal sehingga obyek jaringan
dengan �
1
pendek cepat kembali ke kondisi kesetimbangan akan mempunyai jumlah 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 90° diberikan pada obyek,
magnetisasi longitudinal
�
�
akan diputar 90° ke bidang transversal �
��
dan
18
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 pulsa 90
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.
2.3.9 Time Repetition TR, Time Echo TE, Field of View, Signal noise to Ratio SNR
2.3.9.1 Time RepetitionTR dan Time EchoTE
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 akan
mengalami magnetisasi transversal
�
��
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
19
mengontrol jumlah magnetisasi transversal
�
��
yang akan Decay sebelum echo
itu dicatat.
Time Repetition TR dan waktu Time Echo TE merupakan kunci dari penciptaan kontras citra MRI. Pada Gambar 2.10 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 2.10 Definisi simbol yang umum 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 2.11a. 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 2.15b 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 berhubungan
dengan �
2
seperti terlihat pada Gambar 2.11b 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
20
dibedakan seperti terlihat pada Gambar 2.15b 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 2.11 a Skema representasi dari TR dan TE b Grafik TR dan TE panjang, pendek saat pembobotan T2 dan T1
Gambar 2.11 diatas menunjukkan saat panjang dengan TR pendek dan pada saat TE pendek untuk pembobotan T2 lemak dan air. Dan pembobotan T1 lemak dan
air
2.3.9.2 Field of View FOV dan Signal noise to Ratio SNR
Field of view FOV merupakan parameter dalam menentukan luas lapangan atau lebih dikenal dengan luas daerah yang akan di scn. Oleh karena itu
pengukuan FOV yang optimal akan memepengaruhi nilai SNR dikarenakan pusat data mentah yang diterima berasal dari luas area yang d scan. Semakin kecil FOV
yang digunakan makan SNR akan semakin tinggi karena sinyal yang diterima merupakan dari objek yang kita scan saja tetai memiliki kekurangan yaitu organ
atau objek yang diterima mengacu hanya organ organ kecil saja. Sehingga bisa menjadi acuan dalam sebuah pemeriksaan, begitu juga apabila FOV besar makan
akan menurunkan nilai SNR dimana sinyal yang diterima bukan hanya dari organ yang diperiksa melainkan dari organ yang disekitar organ yang kita scan juga
terdeteksi oleh coil.
21
Signal to Noise Ratio SNR merupakan hal yang paling menjadi perhatian pada kualitas MRI. Istilah ini didefinisikan sebagai perbandingan amplitudo dari
signal yang diterima oleh coil dengan amplitudo dari noise. Jika signal yang sebenarnya relatif lebih kuat daripada noise maka SNR akan meningkat, dan
kualitas gambar akan lebih baik. Nilai nilai Signal noise to ratio SNR diperoleh sesuai dengan ketentuan Brian, 2010 dengan cara nilai intensitas signal pada
daerah corpus, discus, CSF dan fat masing masing akan dibagi dengan nilai intensitas signal background Berikut adalah hasil penentuan ROI pada organ
corpus, discus, CSF, fat dan background yang telah disebutkan diatas.
2.3.10 Pembobotan
�
1
atau
�
1
weighted
Pada pembobotan T
1
menggunakan parameter TR yang maka pembobotan T
1
akan kelihatan gelap atau hyperintens tetapi untuk jaringan yang mempunyai waktu relaksasi yang cepat maka pembobotan T
1
akan kelihatan terang atau hypointens.
Sebuah citra �
1
Weighted dimana perbedaan waktu antara �
1
jaringan misalnya lemak dan air tergantung dari
Time Repetition TR . Karena TR
mengontrol seberapa jauh setiap vektor dapat memulihkan sebelum pemberian pulsa RF berikutnya, untuk mencapai bobot
�
1
TR harus cukup pendek sehingga lemak atau air memiliki waktu yang cukup untuk sepenuhnya kembali ke
� . Jika
TR terlalu panjang, baik lemak dan air kembali ke �
dan memulihkan magnetisasi longitudinal
�
�
sepenuhnya sehingga sinyal yang diberikan menjadi lemah dan tidak dapat menunjukkan perbedaan antara lemak dan air pada citra
yang dihasilkan. Grafik �
1
Weighted ditunjukkan pada gambar 2.12 di bawah ini Pierce, 1995
22
Gambar 2.12 �
1
Perbedaan Antara Lemak dan Air Bushberg, 2002
2.3.11 Pembobotan
�
�
atau
�
�
weighted
�
2
weighted disebut juga T2WI atau �
2
weighted Imaging yang merupakan salah satu pembobotan untuk MRI whole spine di mana kontrasnya
tergantung pada Time echo TE. . TE mengontrol jumlah peluruhan �
2
yang terjadi sebelum sinyal diterima. Pembobotan T2 cenderung membutuhkan Time
echo TE yang lama untuk memberikan jaringan lemak dan air waktu untuk meluruh atau berdicay. Jika TE terlalu singkat, baik lemak atau air tidak memiliki
waktu untuk meluruh dan tidak dapat menunjukkan perbedaan antara lemak dan air pada citra yang dihasilkan. Grafik
�
2
Weighted ditunjukkan pada gambar 2.13
23
Gambar 2.13 �
2
Perbedaan Antara Lemak dan Air Bushberg, 2002
2.4 Pulsa Sequence 2.4.1 Spin Echo SE
Spin Echo adalah sequence yang paling banyak digunakan pada
pemeriksaan MRI. Pada spin echo standar, segera setelah pulsa RF
90 diberikan,
sebuah FID segera terbentuk. Dengan menggunakan kekuatan radiofrekuensi yang
sesuai, akan terjadi transfer NMV bersudut 90
kemudian diikuti dengan rephasing pulse bersudut
180 Spin echo menggunakan eksitasi pulsa
90 yang
diikuti oleh satu atau lebih rephasing pulsa
180 , untuk menghasilkan
Spin Echo. Spin echo SE sama dengan urutan Gradien echo dengan pengecualian bahwa
ada tambahan refocusing pulsa 180 .
2.4.2 Inversion Time TI
Inversion recovery IR ialah urutan eksitasi SE Spin Echo pulsa 90°
dengan tambahan pulsa inversi 180° yang dimana pulsa 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 180° dan pulsa RF 90 ° adalah Time Inversion TI.
24
Gambar 2.14 Waktu antara pulsa 180 ° dan pulsa RF 90 °
Kontras pada gambar dapat dimanipulasi dengan mengubah waktu inversi. Dengan TI pendek dan pengiriman pulsa eksitasi 90° segera setelah pulsa 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 �
. 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 180º.
Inverting pulsa 180º dapat menghasilkan perbedaan kontras besar antara lemak dan air karena saturasi penuh vektor lemak atau air dapat dicapai dengan
memanfaatkan TI yang sesuai. Daniel kertawiguna, 2004
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
25
pemulihan inversi merupakan urutan pulsa Spin Echo didahului oleh pulsa 180° RF.
Sequence STIR membalikkan magnetisasi longitudinal baik lemak dan air dengan pengiriman pulsa 180°, yang diikuti oleh TI Time Inversion beberapa
ratus milidetik. Untuk menekan sinyal lemak, TI disesuaikan sedemikian rupa sehingga pulsa 90° dipancarkan tepat pada saat ketika lemak melewati nol. TI
menekan lemak sekitar 150 msec pada kekuatan bidang magnet 1,5 T dan sekitar 100 msec pada bidang magnet 0,5 T.
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 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. Bushberg, 2002
2.5 Teknik Composing
Pada perkembangan mesin Magnetik Resonance yang menawarkan kemampuan untuk memeriksa daerah tubuh yang besar tanpa reposisi pasien, MRI
sekarang dapat digunakan untuk pencitraan aspek sistemik penyakit misalnya pada bidang onkologi. Tapi dokumentasi patologi yang kompleks membutuhkan
penilaian yang mudah dan cepat. Untuk tujuan ini, teknik pencitraan composing dapat membantu. Untuk memperoleh informasi dari daerah tubuh yang besar,
Field Of View FOV dan multi-channel kumparan harus diterapkan. Pada system MR yang memiliki medan magnet 1.5T FOV yang besar
sering ditandai dengan pencahayaan homogen disebabkan terutama oleh variasi local sensitivitas coil. Akibatnya, penyesuaian manual harus dibentuk termasuk
untuk daerah kecil. Teknik Composing merupakan teknik pada Pemeriksan MRI tulang belakang yang dilakukan secara keseluruhan tanpa berulang kali
memposisikan pasien. Mengingat pemeriksaan MRI adalah pemeriksaan yang
26
memakan waktu yang cukup lama dibandingkan dengan pemeriksaan radiologi yang lain seperti x-ray atau ct scan.
Teknik composing pada MRI tulang belakang dilakukan yang mana kegunaannya adalah untuk : Menilai ruas tulang belakang dan kedudukannya,
Mendeteksi kelainan tulang belakang dan sumsum tulang belakang, Mendeteksi kelainan syaraf tulang belakang atau hernia nucleic pulpose HNP, Mendeteksi
adanya metastasispenyebaran kanker ke sumsum tulang belakang, Mendeteksi secara keseluruhan penyebaran TB tulang terhadap ruas tulang belakang.
Gambar 2.15 Tampilan dari menu Composing
2.6 Anatomi Whole Spine