MAGNETIC RESONANCE IMAGING (MRI) - … · Web viewBila gradien koil X, Y dan Z bekerja secara...

ELEKTRONIKA KEDOKTERAN

MAGNETIC RESONANCE IMAGING

MAGNETIC RESONANCE IMAGING (MRI)

Gambar 1 Sistem MRI

Pendahuluan

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.

Teknik penggambaran MRI relatif kompleks 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.

MUHAMMAD YUNUS / D41102066



Untuk menghasilkan gambaran MRI dengan kualitas yang optimal sebagai alat

diag-nostik, maka harus memperhitungkan hal-hal yang berkaitan dengan teknik

penggambaran MRI, antara lain :

a. Persiapan pasien serta teknik pemeriksaan pasien yang baik

b. Kontras yang sesuai dengan tujuan pemeriksaanya

c. Artefak pada gambar, dan cara mengatasinya

d. Tindakan penyelamatan terhadap keadaan darurat.

Tipe MRI

MRI bila ditinjau dari tipenya terdiri dari :

a. MRI yang memiliki kerangka terbuka (open gantry) dengan ruang yang luas

b. MRI yang memiliki kerangka (gantry) biasa yang berlorong sempit.

Sedangkan bila ditinjau dari kekuatan magnetnya terdiri dari :

a. MRI Tesla tinggi ( High Field Tesla ) memiliki kekuatan di atas 1 – 1,5 T

b. MRI Tesla sedang (Medium Field Tesla) memiliki kekuatan 0,5 – T

c. MRI Tesla rendah (Low Field Tesla) memiliki kekuatan di bawah 0,5 T.

Sebaiknya suatu rumah sakit memilih MRI yang memiliki tesla tinggi karena alat

tersebut dapat digunakan untuk teknik Fast Scan yaitu suatu teknik yang

memungkinkan 1 gambar irisan penampang dibuat dalam hitungan detik,

sehingga kita dapat membuat banyak irisan penampang yang bervariasi dalam

waktu yang sangat singkat. Dengan banyaknya variasi gambar membuat suatu lesi

menjadi menjadi lebih spesifik.




Prinsip MRI

Pasien ditempatkan dalam medan magnet, dan gelombang elektromagnet pulsa

diterapkan untuk membangkitkan “objective nuclide” di dalam tubuh. Nuclide yang

dibangkitkan akan kembali ke dalam energi semula dan akan melepaskan energi yang

diserap sebagai gelombang elektromagnet. Gelombang elektromagnet yang dilepas

ini adalah sinyal MR. Sinyal ini dideteksi dengan kumparan (coil) untuk membentuk

suatu gambar (image).

Yang perlu diperhatikan dengan memakai MR adalah nucleus (proton di dalam

tubuh). Nucleus mempunyai massa dan muatan positif serta berputar pada sumbunya.

Nucleus yang berputar ini dianggap sebagai suatu magnet batang kecil (small bar

magnet). Karena nucleus ditempatkan di dalam medan magnet statis, maka akan

berputar (precession). Ketika suatu pulsa RF yang mempunyai frekuensi sama dengan

kecepatan/frekuensi dari putaran diberikan, nucleus menyerap energi dari pulsa (yang

disebut gejala resonansi). Pulsa RF adalah gelombang elektromagnet dan disebut

pulsa RF (Radio Frequency) karena band frekuensinya. Ketika pulsa RF dimatikan,

nucleus kembali ke keadaan semula sambil melepaskan energi yang diserap (yang

disebut relaxation). Dengan membuat nucleus memancarkan sinyal ketika

melepaskan energi yang diserap, suatu gambar (image) dihasilkan.




Gambar 2 Komposisi dasar sistem MRI

Instrumen MRI

Secara garis besar instrumen MRI terdiri dari:

a. Sistem magnet yang berfungsi membentuk medan magnet.

Agar dapat mengoperasikan MRI dengan baik, kita perlu mengetahui tentang :

tipe magnet, efek medan magnet, magnet shielding ; shimming coil dari pesawat

MRI tersebut

b. Sistem pencitraan berfungsi membentuk citra yang terdiri dari tiga buah

kumparan koil, yaitu:

- Gradien coil X, untuk membuat citra potongan sagittal.

- Gardien coil Y, untuk membuat citra potongan koronal.

- Gradien coil Z untuk membuat citra potongan aksial .

Bila gradien koil X, Y dan Z bekerja secara bersamaan maka akan terbentuk

potongan oblik


Image Processing

system

SignalRf

Display

Permanent magnet (generating a constant static magnetic field)

Gradient magnetic field coil (providing MR signal with positional information)

Transmitter coil (applying an RF pulse)

Receiver coil (receiving MR signal)

Nc



Gambar 3 Potongan sagittal dari kepala manusia

c. Sistem frekuensi radio berfungsi membangkitkan dan memberikan radio

frekuensi serta mendeteksi sinyal.

d. Sistem komputer berfungsi untuk membangkitkan sekuens pulsa,

mengontrol semua komponen alat MRI dan menyimpan memori beberapa citra.

e. Sistem pencetakan citra, fungsinya untuk mencetak gambar pada film

rontgent atau untuk menyimpan citra.

Magnet

Sebagai inti dari MRI adalah magnet untuk menghasilkan medan magnet statis.

Berikut adalah 3 macam magnet yang sekarang dipakai dalam sistem MRI:

1. Magnet tetap (Permanent Magnet/PM)

2. Magnet resistif (Resistive Magnet/RM)

3. Magnet superkonduktif (Superconductive Magnet/SCM)

1. Magnet tetap (Permanent Magnet/PM)

Magnet tetap adalah sama dengan suatu magnet batang. Sistem MRI yang

menggunakan suatu magnet tetap dapat dianggap suatu magnet batang yang besar.




Gambar 4 MRI dengan magnet tetap

Ciri-ciri sistem MRI yang menggunakan magnet tetap adalah sebagai berikut:

1. Karena tidak ada daya listrik untuk menghasilkan medan magnet, biaya

pemakaian sangat rendah.

2. Sistem sangat berat.

Keuntungan sistem ini adalah biaya pemakaian (running cost) yang sangat

rendah dibanding sistem yang lain (magnet kumparan dan magnet

superkonduktif).

2. Magnet Resistif (Resistive Magnet/RM)

Magnet resistif dapat dianggap suatu magnet listrik. Magnet ini menghasilkan

medan magnet yang kuat dengan mengalirkan suatu arus listrik yang besar

melalui suatu kumparan tembaga, aluminium, atau materi yang lain yang

mempunyai hambatan listrik (electric resistance) rendah.


N

S

N

S

Patient

Magnetic field

Large bar magnet



Gambar 5 Metoda MRI dengan magnet resistif

Ciri-ciri sistem magnet resistif adalah sebagai berikut:

1. Termasuk tidak mahal

2. Gampang untuk menangani

3. Biaya pemakaian sangat tinggi karena:

a. Arus sebesar 200 A mengalir

b. Harus ada aliran air untuk pendinginan sistem, karena panas yang

terjadi sangat tinggi

3. Magnet Superkonduktif (Superconductive Magnet/SCM)

Dari 3 macam magnet, magnet superkonduktif mungkin paling tidak dikenal.

Magnet ini adalah suatu magnet listrik yang menggunakan suatu kumparan

sebagai materi dengan suatu gejala superkonduktif terjadi. Gejala superkonduktif

adalah bahwa hambatan listrik (electrical resistance) dari suatu logam menjadi nol

bila metal didinginkan dengan temperature yang sangat rendah (-272° C), dan

temperature pada saat tersebut disebut temperature kritis (critical temperature) Tc.

Hambatan listrik menjadi nol berarti bahwa suatu arus besar dapat mengalir

dengan memakai tegangan (voltage) rendah beberapa volt.


CoolingWater Coil

(Aluminium sheet)

Cooling-water flanges(sandwitching the coil)



Gambar 6 Gejala superkonduktif

Ciri-ciri sistem MRI dengan magnet superkonduktif adalah sebagai berikut:

1. Pemakaian daya listrik sangat rendah dibandingkan dengan sistem

magnet kumparan.

2. Medan magnet yang kuat dapat dihasilkan karena arus listrik yang

cukup besar dapat dialirkan.

3. Untuk mendapatkan temperatur yang sangat rendah, kumparan harus

dicelupkan ke dalam helium cair (-272° C).

Magnet superkonduktif memerlukan biaya daya listrik yang rendah daripada

magnet kumparan untuk mendapatkan medan magnet yang kuat, yang membuat

magnet superkonduktif lebih berguna, tetapi masalahnya adalah helium cair yang

dibutuhkan untuk mendinginkan kumparan.

Kekurangan dengan menggunakan helium cair adalah sebagai berikut:

1. Tidak mudah untuk menangani

2. Harga helium cair sangat mahal

3. Helium cair menguap pada kecepatan 0,6 sampai 0,7 liter/jam

4. Penggunaan kembali helium gas sesudah penguapan adalah sulit


Elec

trica

lre

sist

ance

Temperature

Critical Temperature Tc



Pelindung untuk MRI

Dua macam pelindung (shield) sangat penting untuk MRI:

1. MRI dipengaruhi oleh noise radio

Gelombang elektromagnet yang digunakan MRI mempunyai frekuensi yang sama

dengan siaran radio. Jika sistem MRI yang dipasang tanpa pelindung (shield),

maka akan terpengaruh noise radio serta mempengaruhi mutu gambar (image)

yang dihasilkan. Untuk menjamin mutu gambar, seluruh sistem ruang MRI harus

diberi pelindung.

Gambar 7 Radio-wave (RF) shield

2. MRI dipengaruhi bahan magnet (pengaruh luar terhadap sistem MRI)

Jika ada suatu benda dari bahan magnet di sekeliling MRI, akan mengganggu

uniformity dari medan magnet yang menyebabkan mutu gambar menjadi rendah.

Pelindung magnet tidak diperlukan karena kasus ini tergantung pada kondisi

sekeliling.

Artefak pada MRI dan Upaya Mengatasinya

Artefak adalah kesalahan yang terjadi pada gambar yang menurut jenisnya dapat

terdiri dari :

a. Kesalahan geometric

b. Kesalahan algoritma


Radio-wave shieldRadionoise



c. Kesalahan pengukuran attenuasi.

Sedangkan menurut penyebabnya terdiri dari :

a. Artefak yang disebabkan oleh pergerakan physiologi, karena gerakan jantung

gerakan per-nafasan, gerakan darah dan cairan cerebrospinal, gerakan yang terjadi

secara tidak periodik seperti gerakan menelan, berkedip dan lain-lain.

b. Artefak yang terjadi karena perubahan kimia dan pengaruh magnet.

c. Artefak yang terjadi karena letak gambaran tidak pada tempat yang

seharusnya.

d. Artefak yang terjadi akibat dari data pada gambaran yang tidak lengkap.

e. Artefak sistem penampilan yang terjadi misalnya karena perubahan bentuk

gambaran akibat faktor kesala-han geometri, kebocoran dari tabir radio-frekuensi.

Akibat adanya artefak – artefak tersebut pada gambaran akan tampak : gambaran

kabur, terjadi kesalahan geometri, tidak ada gambaran, gambaran tidak bersih,

terdapat garis–garis dibawah gambaran, gambaran bergaris garis miring,

gambaran tidak beraturan.

Upaya untuk mengatasi artefak pada gambaran MRI, antara lain dilakukan dengan

cara :

a. Waktu pemotretan dibuat secepat mungkin memeriksa keutuhan tabir pelindung

radio frekuensi

b. Menanggalkan benda-benda yang bersifat ferromagnetic bila memungkinkan

c. Perlu kerja sama yang baik dengan pasien.

d. Pengambilan sample/gambar sebaiknya lebih dari satu kali.

e. Pengolahan citra yang dilakukan pada komputer (image processing) harus sebaik

mungkin.




Keselamatan

1. Pengaruh kemagnetan dan gelombang radio terhadap tubuh manusia

Pengaruh langsung dari medan magnet pada tubuh manusia tidak pasti

diketahui sampai sekarang. Tetapi, bagaimanapun medan magnet sebesar 2.0 T

dan yang lebih rendah seperti yang dipakai sistem MRI umumnya diakui tidak

mempunyai pengaruh merugikan.

Sehubungan dengan pengaruh medan magnet yang disebabkan mematikan

medan magnet gradient dan pengaruh pemanasan disebabkan pulsa RF yang dapat

dipikirkan sebagai pengaruh MRI, ‘American and British Safety’ mempunyai

aturan sebagai berikut:

Guideline

Physical item

FDA

(American)

Strength of static

magnetic field2 T or less

Time change of magnetic field 6 T/sec or less

High frequency radio waves0.4 W/kg or

less

FDA :Food and Drugs Association 8/2/88 Guideline

2. Bahaya/resiko tubuh karena medan magnet

c. Benda seperti logam di dalam tubuh pasien (jepitan, sambungan

buatan, dll)

Apakah benda tersebut sejenis logam yang nonmagnetic perlu diperiksa

sebelumnya. Bila logam tersebut nonomagnetic maka akan menyebabkan

artifact pada gambar, tetapi tidak mungkin ada pengaruh pada pasien.




d. Benda yang tertarik magnet (jarum suntik, gunting, pisau , kursi roda,

dll)

Ada kemungkinan suatu benda logam tertarik ke dalam gantry. Daya tarik ini

lebih kuat jika benda tersebut lebih besar atau medan magnet lebih kuat. Oleh

karena itu dibutuhkan perhatian khusus dalam hal ini.

3. Pacemaker

Pasien dengan pacemaker tidak bisa dilakukan scanning MRI, karena medan

magnet akan mempengaruhi pacemaker dan hal ini sangat berbahaya bagi pasien.

Komposisi Sistem

Berikut ini merupakan komposisi sistem magnet tetap, dalam hal ini model MRP-

20EX

Gambar 8 Komposisi sistem magnet tetap model MRP-20EX


Magnet

Magnet

Fan

Preamplifier

Thermostatic heater

Gradient magnetic field coil

Transmitter coil

Receiver coil

Gantry

Control panel and projector

Patient table

Filte

r box

Thermostatic control

Power supply for gradient magnetic

field

RF transmitter-receiver (including power amplifier)

Image processor

Controls

Power distribution board AC Power

MRI Unit

Central control console

RF shield



Gantry unit terdiri dari suatu sistem medan magnet statis, sistem medan

magnet garadient, sistem pengontrol thermostatis, kumparan pengirim (transmitter

coil) dan kumparan penerima (receiver coil).

MRI Unit terdiri dari RF transmitter/receiver, RF power amplifier, power unit

for gradient magnetic field, pengontrol thermostatis, dan power distribution unit.

Central control console terdiri dari control panel dan image processing unit.

Image processing system dan seluruh sistem MRI dikontrol oleh 32 bit micro

computer di dalam central control console.

Aplikasi Klinik Pemeriksaan M R I

Pemeriksaan MRI bertujuan mengetahui karakteristik morpologik (lokasi, ukuran,

bentuk, perluasan dan lain-lain dari keadaan patologis. Tujuan tersebut dapat

diperoleh dengan menilai salah satu atau kombinasi gambar penampang tubuh aksial,

sagittal, koronal atau oblik tergantung pada letak organ dan kemungkinan

patologinya.

Adapun jenis pemeriksaan MRI sesuai dengan organ yang akan dilihat, misalnya :

1. Pemeriksaan kepala untuk melihat kelainan pada: kelenjar pituitary,

lobang telinga dalam, rongga mata, sinus.

2. Pemeriksaan otak untuk mendeteksi : stroke / infark, gambaran fungsi

otak, pendarahan, infeksi; tumor, kelainan bawaan, kelainan pembuluh darah

seperti aneurisma, angioma, proses degenerasi, atrofi.

3. Pemeriksaan tulang belakang untuk melihat proses Degenerasi (HNP),

tumor, infeksi, trauma, kelainan bawaan.

4. Pemeriksaan Musculo-skeletal untuk organ : lutut, bahu , siku,

pergelangan tangan, pergelangan kaki , kaki , untuk mendeteksi robekan tulang

rawan, tendon, ligamen, tumor, infeksi/abses dan lain lain.




5. Pemeriksaan Abdomen untuk melihat hati , ginjal, kantong dan saluran

empedu, pakreas, limpa, organ ginekologis, prostat, buli-buli.

6. Pemeriksaan Thorax untuk melihat : paru –paru, jantung.




Daftar Pustaka

- NN, Alat Radiologi IV, Akademi Teknik Elektromedik

- www.litbang.depkes.go.id/media/data/mri.pdf

- http://en.wikipedia.org/wiki/

Magnetic_resonance_imaging#Background_information


MAGNETIC RESONANCE IMAGING (MRI) - … · Web viewBila gradien koil X, Y dan Z bekerja secara...

Documents

Transcript of MAGNETIC RESONANCE IMAGING (MRI) - … · Web viewBila gradien koil X, Y dan Z bekerja secara...