BAB II CT-Scan

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pengertian CT-Scan

CT Scan ( Computed Tomography Scanner ) adalah suatu prosedur

yang digunakan untuk mendapatkan gambaran dari berbagai sudut kecil dari

tulang tengkorak dan otak. CT-Scan merupakan alat penunjang diagnosa yang

mempunyai aplikasi yang universal utk pemeriksaan seluruh organ tubuh,

seperti sususan saraf pusat, otot dan tulang, tenggorokan, rongga perut.

2.2 Perkembangan CT-Scan

Perkembangan CT Scan sangat pesat. Dimulai dari generasi I yang

hanya memiliki satu detector dan menggunakan berkas Pencil Beam, sampai

yang sekarang ini sudah menggunakan Multi Slice Detector (MSCT) dan

Dual Source CT (DSCT).

2.2.1 CT-Scan Generasi Pertama

Perintis   :  EMI, London, 1977

X-ray      :  pencil beam

Gerakan :  translate – rotate

Detektor :  single detector

Rotasi    :  180 derajat

Waktu    :  4,5 – 5,5 menit / scan slice

Applikasi        :  head scan

Pada generasi pertama prinsip pergerakan tabung menggunakan

prinsip yang dinamakan translation-rotation. Dimana pada generasi ini

hanya memiliki satu detektor dan untuk menghasilkan satu scanning

lengkap memerlukan waktu scanning 135-300s

Gambaran pergerakan tabung dan detektor pada generasi pertama :

2.2.2 CT-Scan Generasi Kedua

Merupakan pengembangan dari generasi ke satu.

X-ray      :  narrow fan beam

Gerakan :  translate – rotate

Detektor :  multi detector ( 3-60)

linier array detector

Rotasi    :  180 derajat

Waktu    :  20 detik - 2 menit / scan slice

App        :  head scanner

CT scan generasi kedua masih menggunakan prinsip

translation-rotation tapi yang membedakannya dengan generasi

pertama pada generasi ini digunakan detektor berjenis series. Pada

generasi ini waktu yang diperlukan untuk satu kali scanning paling

cepat sebesar 5 – 150s.

Gambaran gerakan tabung dan detector pada alat CT Scan generasi

kedua :

2.2.3 CT-Scan Generasi Ketiga

Pengembangan dari generasi kedua.

X-ray      :  wide fan beam

Gerakan :  rotate – rotate

Detektor :  multi detector (10-280) curve array detector

Rotasi    :  360 derajat

Waktu    :  1,4-14 detik / scan slice

App        :  whole body scanner

Generasi ketiga ini  antara pergerakan tabung dan detektornya

menggunakan prinsip rotation. Dimana  bentuk dari detektornya

setengah lingkaran. Lamanya waktu yang dibutuhkan untuk satu kali

scanning pada generasi ini paling cepat sebesar 0,4 – 10s.

Gambaran gerakan tabung dan detector pada generasi ketiga :

2.2.4 CT-Scan Generasi Keempat

Pengembangan dari generasi ketiga

X-ray      :  wide fan beam

Gerakan :  stationary-rotate system

Detektor :  multi detector (424-2400)

slip ring detector

Rotasi    :  360 derajat

Waktu    :  <10 detik / scan slice

App        :  whole body scanner

CT Scan generasi ini detektornya berbentuk seperti cincin yang

dinamakan  ring. Sehingga hanya tabungnya saja yang berputar 360

derajat dan detektornya statis (diam). Waktu yang diperlukan untuk satu

kali scanning selama 1 – 5s

Gambaran pergerakan tabung sinar-x dan detector :

2.2.5 CT-Scan Generasi Kelima

Pada Electron Beam Technique tidak menggunakan tabung

sinar-x, tapi menggunakan electron gun yang memproduksi pancaran

electron berkekuatan 130 KV. Pancaran electron difokuskan

olehelectro-magnetic coil menuju fokal spot pada ring tungsten. Proses

penumbukkan electron pada tungsten menghasilkan energy sinar-x. 

Sinar-x akan keluar melewati kolimator yang membentuknya menjadi

pancaran fan beam.  Kemudian sinar-x akan mengenai obyek dan hasil

atenuasinya akan mengenai solid state detector dan selanjutnya

prosesnya sama dengan prinsip kerja CT Scan yang lain.  Perbedaannya

hanya pada pembangkit sinar-x nya bukan menggunakan tabung sinar-x

tetapi menggunakan electron gun.

2.2.6 CT-Scan Generasi Keenam

Akuisisi data dilakukan dengan meja bergerak sementara tabung

sinar-x berputar, sehingga gerakan tabung sinar-x membentuk pola

spiral terhadap pasien ketika dilakukan akuisisi data.

Pola spiral ini diterapkan pada konfigurasi rancangan CT

generasi ketiga dan keempat.

Pengembangan dari generasi ketiga dan keempat

X-ray      :  wide fan beam

Gerakan :  stationary-rotate system

eja bergerak dalam  terowongan gantry selama  scanning (spiral CT)

Detektor :  multi detector (424-2400)

slip ring detector

Rotasi    :  360 derajat

Waktu    :  <10 detik / scan slice

App        :  whole body scanner (multi slice, 3D, 4D)

Gambaran pergerakan tabung sinar-x, detector dan meja pasien :

2.2.7 CT-Scan Generasi Ketujuh

Dengan menggunakan multi array detector, maka apabila

kolimator dibuka lebih lebar maka akan dapat diperoleh data proyeksi

lebih banyak dan juga diperoleh irisan yang lebih tebal sehingga

penggunaan energy sinar-x menjadi lebih efisien.

2.2.8 CT-Scan Generasi Kedelapan

Dual Source CT (DSCT) menggunakan dua buah tabung sinar-x

dan terhubung pada dua buah detector. Masing-masing tabung sinar-x

menggunakan tegangan yang berbeda. Yang satu menggunakan

tegangan tinggi (biasanya sekitar 140 KV) dan tabung yang lainnya

menggunakan tegangan rendah (sekitar 80 KV).  DSCT berguna untuk

menentukan jenis bahan atau zat.

Dari perkembangan teknologi CT Scan dapat diperoleh indicator

perkembangannya sebagai berikut :

1. Makin compact / ringkas komponennya

2. Makin cepat scanning time nya

3. Makin halus resolusinya

4. Makin banyak slice nya

5. Makin luas dimensinya

6. Makin banyak manfatnya

7. Makin kecil bahayanya.

2.3 Komponen CT-Scan

2.3.1 Meja pemeriksaan

Meja pemeriksaan merupakan tempat pasien diposisikan untuk

dilakukannya pemeriksaan CT-Scan, bentuknya kurva dan terbuat dari

Carbon Graphite Fiber. Setiap scanning satu slice selesai, maka meja

akan bergeser sesuai ketebalan slice (slice thickness)

2.3.2 Gantry

Gantry, merupakan komponen pesawat CT-Scan yang

didalamnya terdapat tabung sinar-x, filter, detector, DAS (Data

Acquisition System), dan lampu indikator untuk sentrasi. Pada Gantry

ini juga dilengkapi dengan indikator data digital yang memberi

informasi tentang ketinggian meja pemeriksaan, posisi objek dan

kemiringan Gantry.

Pada pertengahan Gantry diletakkan pasien. Tabung sinar-x

dan detector letaknya selalu berhadapan di dalam Gantry yang

kemudian akan berputar mengelilingi objek yang akan dilakukan

scanning.

1). Tabung sinar-x

Tabung sinar-x berfungsi sebagai pembangkit sinar-x.

2). Kolimator

Pada pesawat CT-Scan, umumnya terdapat dua buah

kolimator, yaitu :

a. Kolimator pada tabung sinar-x, yang fungsinya adalah untuk :

mengurangi dosis radiasi, sebagai pembatas luas lapangan

penyinaran dan mengurangi bayangan penumbra dengan

adanya focal spot kecil.

b. Kolimator pada detector, yang fungsinya adalah untuk :

pangarah radiasi menuju ke detector, pengontrol radiasi

hamburan dan menentukan ketebalan lapisan (slice

thickness).

3). Detector dan DAS (Data Acquisition System)

Jumlah detector keseluruhan adalah 512 detector, yang

menggunakan gas Xenon bertekanan tinggi.

Setelah sinar-x menembus objek, maka akan diterima oleh

detector yang selajutnya dilakukan proses pengolahan data oleh DAS.

Adapun fungsi detector dan DAS secara garis besar adalah :

menangkap sinar-x yang telah menembus objek, mengubah sinar-x

dalam bentuk cahaya tampak, kemudian mengubah cahaya tampak

menjadi signal-signal elektron dan mengubah signal tersebut ke dalam

data digital.

2.3.3 Komputer

Merupakan pengendali dari semua instrumen pada CT-Scan,

berfungsi untuk melakukan proses scanning, rekonstruksi atau

pengolahan data, menampilkan (display) gambar serta menganalisa

gambar.

Adapun elemen-elemen pada komputer adalah sebagai berikut:

1). Input device

Adalah unit yang menterjemahkan data-data dari luar ke

dalam bahasa komputer sehingga dapat menjalankan program

atau instruksi.

2). CPU (Central Processing Unit)

Merupakan pusat pengolahan dan pengontrolan dari

keseluruhan system komputer yang sedang bekerja. Terdiri atas :

ALU (Arithmetric Logic Unit) yang melaksanakan proses berupa

arithmetric operation seperti penambahan, pengurangan,

pembagian serta perkalian, kemudian terdapat Control Unit yang

berfungsi mengontrol keseluruhan sistem komputer dalam

melakukan pengolahan data, dan Memory unit yang berfungsi

sebagai tempat penyimpanan data ataupun yang sedang

dikerjakan.

3). Output device

Digunakan untuk menampilkan hasil program atau

instruksi sehingga dapat dengan mudah dilihat oleh personil yang

mengoperasikannya, misalnya CRT (Cathoda Ray Tube).

2.3.4 Layar TV monitor

Berfungsi sebagai alat untuk menampilkan gambar dari objek

yang diperiksa serta menampilkan instruksi-instruksi atau program

yang diberikan.

2.3.5 Image recording

Berfungsi untuk menyimpan program hasil kerja dari

komputer ketika melakukan scanning, rekonstruksi dan display

gambar. Di R.S. Pusat Pertamina digunakan :

1). Magnetic disc

Berfungsi untuk menyimpan sementara dari data atau

gambaran, apabila gambaran akan ditampilkan dan diproses.

Magnetic disc dapat menyimpan dan mengirim data dengan cepat.

Bentuknya berupa piringan yang dilapisi bahan ferromagnetic.

Kapasitas memorinya sangat besar.

2). Floppy disk

Biasa disebut dengan disket, merupakan modifikasi dari

magnetic disk, bentuknya kecil, tipis, dan flexibel atau lentur.

Floppy disk mudah dibawa dan disimpan. Kapasitas memorinya

relatif kecil.

2.3.6 Operator terminal

Merupakan pusat semua kegiatan scanning atau pengoperasian

sistem secara umum serta berfungsi merekonstruksi hasil gambaran

sesuai kebutuhan.

2.3.7 Multiformat camera

Digunakan untuk memperoleh gambaran permanen pada film.

Pada satu film dapat dihasilkan 9 frame atau 9 gambar.

2.4 Prinsip Dasar CT-Scan

Prinsip fisika dan teknologi pada CT Scan meliputi proses akuisisi

data, pengolahan data, tampilan gambar, penyimpanan dan dokumentasi.

Tahap pertama pada akuisisi data adalah scanning, Selama scanning tabung

sinar-X dan detektor berputar mengelilingi pasien untuk mendapatkan

gambaran, detektor menangkap radiasi yang diteruskan melalui pasien dari

beberapa lokasi (Seeram,2001).

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

1. Teknik Scanning “Aksial Slice by Slice”

Teknik scanning “aksial slice by slice” sering disebut teknik

konvensional atau scanning sequence mempunyai keuntungan mudah

untuk menentukan slice. Teknik scanning “aksial slice by slice”  terdiri

atas 4 tahap yaitu  tahap start, gerakan  tabung dan detektor berputar pada

kecepatan konstan. Tahap kedua energi dikeluarkan  tabung sinar X dan

data dikumpulkan setelah berputar 360°. Tahap ketiga stop, yaitu tabung

dan detektor bergerak perlahan untuk berhenti dan tahap keempat meja dan

index pasien siap pada posisi scanning berikutnya.  Teknik ini mempunyai

beberapa keterbatasan yaitu

a. Waktu pemeriksaan lama.

b. Terdapat Inter Scan Delay (ISD) yaitu jeda antar slice yang satu            

dengan slice yang lain sehingga menyebabkan terjadinya slice by      

slice miss registration.

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

d. Bila kelainan terdapat pada area yang sangat kecil tidak dapat  terlihat

karena faktor pernapasan yang tidak tepat.

2. Teknik volume scanning

Teknik volume scanning  ini sering disebut teknik spiral atau

helical karena bentuk irisannya seperti spiral. Teknik ini mempunyai

keuntungan waktu pemeriksaan lebih cepat, volume coverage yang lebih

besar dan sangat bagus untuk aplikasi gambar tiga dimensi. Namun teknik

ini juga mempunyai keterbatasan yaitu :

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

dilakukan.

b. Secara prinsip, raw data diperoleh bukan dari bidang datar tetapi 

diperoleh dari non planar geometri sehingga gambar yang dihasilkan

tetap lebih baik pada konvensional slice by slice.

c.  Kemampuan tabung sinar X harus cukup tinggi untuk dapat digunakan

berputar secara kontinyu selama scanning volume jaringan  dan

diimbangi dengan meningkatnya  kapasitas sistem pendingin.

d.  Gerakan  pada scanning spiral sangat berpengaruh terhadap terjadinya

artefak.

Ketika Hounsfield menemukan CT scanner, dia menggunakan berkas

sinar homogen. Pada awal penelitiannya karena  berkas sinar tersebut

memuaskan maka digunakan pada hukum Lamber-Beer, hubungan

exponensial menguraikan apa yang terjadi pada foton saat melewati jaringan,

dengan menggunakan persamaan  (Seeram,2001) : 

I = I0  e -µx

Di mana I adalah intensitas yang diteruskan, I0 adalah intensitas awal, x adalah

tebal objek, e adalah konstanta Eular’s (2.718) dan µ adalah koefisien

attenuasi linier.

Tujuan CT adalah menghitung koefisiensi atenuasi linier, yang

menandai adanya jumlah atenuasi yang terjadi. Oleh karena itu ini merupakan

pengukuran kuantitatif unit per sentimeter (cm-1) dari sini dihasilkan 

persamaan linier (Curry et al, 1990).

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

I = I0  e -µx

I/ I0  = e -µx

Ln I/ I0  = - µ  x

Ln I/ I0  =  µ  x

µ   = ( I/x) . ( Ln I/ I0  )

Di mana Ln adalah bilangan logaritma. Pada CT, nilai I dan I0 sudah diketahui

(diukur oleh detektor) dan nilai x juga diketahui. Akhirnya nilai µ dapat

dihitung.

Masalah pada CT adalah untuk menentukan atenuasi dalam jaringan

dan menggunakan informasi ini untuk merekonstruksi gambar pada irisan

jaringan. Atenuasi adalah pengurangan intensitas berkas sinar radiasi  saat

melewati objek beberapa foton diserap tapi yang lain dihamburkan. Atenuasi

tergantung pada jumlah elektron, nomor atom, kepadatan jaringan, dan energi

radiasi yang digunakan. Sebagai tambahan, karena ada dua tipe berkas sinar

(homogen dan heterogen) maka bagaimana masing-masing berkas sinar

diatenuasi adalah penting untuk dipahami  pada pembelajaran CT.  Rotasi

tabung sinar-X dan detektor diatur untuk mengumpulkan pengukuran-

pengukuran pancaran atau tembusan yang menggambarkan data akusisi

geometri pada sistem CT (Seeram,2001)

Pengolahan data merupakan penyusunan prinsip matematika yang ada

pada CT. Pengolahan data merupakan tiga satuan langkah suatu proses.

Pertama, data mentah (raw data) yang mengalami beberapa bentuk sebelum

pengolahan (processing), yang terdapat perbaikan dan beberapa reformating

(format ulang) pada data yang terjadi. Hal ini diperlukan untuk

mempermudah tahap selanjutnya pada pengolahan data, yaitu rekonstruksi

gambar. Tahap terakhir pada pengolahan data adalah penyimpanan gambar

dari rekonstruksi gambar digital. Gambar ini disimpan pada memory disk

sebagai penyimpanan sementara /penyimpanan jangka pendek (Seeram,2001)

Kriteria dari sebuah gambar hasil CT Scan adalah meliputi resolusi

spasial (spatial resolution), kemampuan mendeteksi kontras dan artefak.

Resolusi Spasial adalah kemampuan untuk menghasilkan objek-objek dengan

tingkat kontras yang tinggi. Dalam hal ini, tingkat kontras yang tinggi

merupakan perbedaan antara hitam dan putih. Semakin kecil ukuran

gambaran putih di depan backgroud gambaran hitam, maka akan lebih sulit

dilihat jika dibandingkan dengan melihat gambaran putih yang ukurannya

lebih besar pada backgroud yang sama. Resolusi kontras yang tinggi ini

diukur dalam satuan line pairs/cm (lp/cm), atau dapat juga diukur dalam MTF

(%). Semakin tinggi tingkat lp/cm sebuah mesin CT Scan, maka resolusi

spasialnya akan semakin bagus (Amarudin,2002).

Kemampuan mendeteksi kontras (Contras Detectability) adalah

kemampuan menghasilkan obyek dengan tingkat kontras yang rendah.

Kemampuan mendeteksi kontras (Contrast detectability) dipengaruhi oleh

ketelitian image dan noise. Tingkat kontras yang rendah mengacu kepada

kemampuan CT Scan secara akurat untuk mengukur perbedaan kerapatan

antara dua objek yang sangat kecil.

Artefak pada CT Scan adalah ketidaksesuaian antara tingkat kerapatan

obyek dengan nilai Hounsfield Unit (HU) yang sebenarnya. Terjadinya

artefak pada CT Scan dapat disebabkan pada akuisisi data, pasien, scanner

yang tidak sempurna, maupun pada proses rekonstruksi.  

Noise dalam image CT ditentukan oleh jumlah kuanta sinar-X yang

sampai ke detektor dan kemudian membentuk image. Noise sangat ditentukan

oleh  mAs,  kV, algorithma,  slice thickness, ukuran tubuh pasien, mode

operasi (kombinasi parameter-parameter), dan display image (monitor, dan

lain-lain). Noise pada image CT dapat kita lihat dari bintik-bintik pada image,

dan berhubungan dengan amplitudo sinyal yang diukur dan sensitivitas dari

alat ukur (Amarudin, 2002).

2.5 Proses Pembentukan Gambar CT-Scan

Pembentukan gambar oleh CT-Scan terdiri atas tiga tahap, yaitu :

akuisisi data; rekonstruksi gambar; dan tampilan gambar, manipulasi,

penyimpanan, perekaman dan komunikasi

(Seeram, 2001).

1. Akuisisi Data

Akusisi data berarti kumpulan hasil penghitungan transmisi sinar-x

setelah melalui tubuh pasien. Sekali sinar-x menembus pasien, berkas

tersebut diterima oleh detektor khusus yang menghitung nilai transmisi

atau nilai atenuasi (penyerapan).

Penghitungan transmisi yang cukup atau data harus terekam

sebagai syarat proses rekonstruksi. Pada skema kumpulan data yang

pertama kali tabung sinar-x dan detektor bergerak pada garis lurus atau

translasi melewati kepala pasien, mengumpulkan hasil penghitungan

transmisi selama pergerakan dari kiri ke kanan. Lalu sinar-x berotasi 1

derajat dan mulai lagi melewati kepala pasien, kali ini dari kanan ke kiri.

Proses gerak translasi-rotasi-stop-rotasi ini dinamakan scanning yang

berulang 180 kali.

Permasalahan dasar yang muncul dengan metode pengambilan data

ini adalah lamanya waktu yang diperlukan untuk mendapat data yang

cukup untuk rekonstruksi gambar. Berikutnya, diperkenalkan skema

scanning pasien yang lebih efisien. Sebagai tambahan, sinyal dari detektor

harus dikonversikan menjadi data yang dapat dipakai oleh komputer untuk

menghasilkan gambar (Seeram, 2001).

2. Rekonstruksi Data

Setelah detektor mendapatkan penghitungan transmisi yang cukup,

data dikirim ke komputer untuk proses selanjutnya. Komputer

menggunakan teknik matematika khusus untuk merekonstruksi gambar CT

pada beberapa tahap yang dinamakan rekonstruksi algoritma. Sebagai

contoh, rekonstruksi algoritma yang dipakai oleh Hounsfield dalam

mengembangkan CT-Scan pertama dikenal dengan algebraic

reconstruction technique.

Suatu komputer berperan sentral dalam proses pembentukan

gambar CT. Secara umum, terdiri atas komputer mini dan mikroprosesor

yang terkait dalam melakukan fungsi-fungsi tertentu. Pada beberapa CT-

Scan, detektor mampu melakukan perhitungan yang sangat cepat dan

mikroprosesor khusus melakukan operasi pemrosesan gambar (Seeram,

2001).

3. Tampilan Gambar, Manipulasi, Penyimpanan, Perekaman dan Komunikasi.

Setelah komputer melakukan proses rekonstruksi gambar, hasil

gambar tersebut bisa ditampilkan dan disimpan untuk nantinya dianalisis

ulang. Monitor bersatu dengan konsul kontrol yang memungkinkan

radiografer (operator konsul) dan radiologis (physician konsul)

memanipulasi, menyimpan dan merekam gambar.

Manipulasi gambar menjadi populer pada CT. gambar irisan axial

bisa dijadikan irisan coronal, sagital dan paraxial (reformat). Gambar juga

bisa diberi perlakuan smoothing (melembutkan), edge enhancement,

manipulasi gray scale dan proses tiga dimensi.

Gambar bisa direkam dan selanjutnya disimpan dalam beberapa

format data. Biasanya dalam bentuk film sinar-x karena memiliki rentang

gray scale yang lebar dibanding film biasa. Gambar CT dapat disimpan

dalam pita magnetik dan cakram magnetik. Pada penyimpanan optik, data

yang terekam dibaca oleh sinar laser.

Pada CT, komunikasi bermakna transmisi elektronik data berupa

tulisan dan gambar dari CT-Scan ke alat lain seperti laser printer, diagnostic

workstation, layar monitor di radiologi, Intensive Care Unit (ICU), kamar

operasi dan trauma di Rumah Sakit; dan komputer di luar Rumah Sakit.

Terdapat protokol standar yang digunakan dalam komunikasi CT scan yaitu

Digital Imaging and Communication in Medicine (DICOM). Bagian CT saat

ini beroperasi dalam lingkungan Picture Archiving and Communication

System (PACS) yang memungkinkan perpindahan data dan gambar CT antar

alat di radiologi. Sistem ini juga bisa dikoneksikan dengan Radiology

Information System (RIS) dan Hospital Information System (HIS) (Seeram,

2001).

2.6 Kelebihan dan Kekurangan CT-Scan

2.6.1 Kelebihan

1. Gambar yang dihasilkan memiliki resolusi yang baik dan akurat.

2. Tidak invasive (tindakan non-bedah).

3. Waktu perekaman cepat.

4. Gambar yang direkontruksi dapat dimanipulasi dengan komputer

sehingga dapat dilihat dari berbagai sudut pandang.

2.6.2 Kekurangan

1. Paparan radiasi akibat sinar-x yang digunakan yaitu sekitar 4% dari

radiasi sinar-x saat melakukan foto rontgen. Jadi ibu hamil wajib

memberitahu kondisi kehamilannya sebelum pemeriksaan dilakukan.

2. Munculnya artefak (gambaran yang seharusnya tidak ada tapi

terekam). Hal ini biasanya timbul karena pasien bergerak selama

perekaman, pasien menggunakan tambalan gigi amalgam atau sendi

palsu dari logam, atau kondisi jaringan tubuh tertentu.

3. Reaksi alergi pada zat kontras yang digunakan untuk membantu

tampilan gambar.