BAB I

PENDAHULUAN

Cerebral Whiter Matter atau substansia alba serebri merupakan bagian dari

subkorteks yang menghubungkan antara substansia gricea dengan korteks serebri.

Substansia alba terdiri dari serabut saraf akson dan selubung myelin. Warna putih

pada substansia alba disebabkan oleh substansi pada myelin. Kira-kira separuh dari

berat otak dan volume otak dibentuk oleh substansia alba. Rata-rata aliran darah ke

bagian substansia alba hanya 20ml/100 gram/menit. Fungsi utama substansia alba

serebri adalah untuk menghubungkan beberapa area di otak dan menghantarkan

sinyal diantara beberapa area otak tersebut.

White matter disease adalah suatu kelainan yang bersifat progresif yang

disebabkan oleh penuaan dimana terjadi penurunan bagian dari saraf (substansia alba

atau white matter) yang menghubungkan beberapa area di otak dengan area lainnya

dan medulla spinalis. Kelainan ini akan mengakibatkan ketidakseimbangan dan

masalah pada mobilitas pada usia lanjut. Kelainan ini biasanya di diagnosis ketika

tidak ada lagi penyebab yang ditemukan pada kelainan keseimbangan dan ketika MRI

pada otak menunjukkan perubahana spesifik pada white matter.

Gejala penyakit ini dapat berupa gangguan keseimbangan sehingga mudah

terjatuh, adanya kesulitan untuk melakukan dua aktivitas atau lebih dalam waktu

bersamaan seperti berjalan sambil berkomunikasi, dan dapat juga terjadi perubahan

mood seperti mudah terjadi depresi. Kelainan ini dapat ditemukan pada orang dewasa

seperti pada penyakit Binswangers, multipel sklerosis, akut demyelinisasi

ensefalomyelitis, posterior reversibel leukoensefalopati, dan mitokondria

ensefalopati, sehingga untuk dapat membedakan tipe lesi pada white matter

diperlukan pencitraan resonansi magnetik atau MRI.

1

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

MRI (Magnetic Resonance Imaging)

MRI merupakan suatu metode untuk mendapatkan gambar dari gelombang

resonansi yang ditimbulkan dari pancaran gelombang elektromagnetik pada suatu

benda didalam medan magnet. Prinsip-prinsip MRI yaitu :

a. Setiap atom terdiri dari inti yang dikelilingi oleh elektron ,didalam inti

terdapat proton yang bermuatan positif dan netron yang tak bermuatan

(netral).

b. Proton selalu bergerak melingkari sumbu yang akan menimbulkan aliran

muatan dalam tubuh manusia, proton didapatkan pada atom positif ganjil,

seperti Hidrogen, Pospor,Natrium,Carbon.

c. Dalam tubuh manusia posisi momentum inti atom tersebut berserakan

arahnya, bila atom tersebut diletakkan dalam medan magnet, maka inti akan

terarah sesuai medan magnet yaitu ke utara (paralel) atau ke selatan (anti

paralel). proton yang paralel (ke arah Utara) lebih banyak dari yang anti

paralel (ke selatan).

d. Dalam medan magnet ini inti tidak diam tetapi berputar mengelilingi sumbu

magnet pada posisi miring melingkar membentuk kerucut terbalik, gerakan ini

menyerupai gasing yang hendak berhenti berputar. Gerakan ini disebut

Prosesi.

kecepatan perputaran gerakan proton ini dapat dinilai dengan jumlah putaran

perdetik (disebut Frequensi Larmor). Yang tergatung dari kuatnya medan

magnet, semakin besar kekuatan medan magnet, maka semakin tinggi

frequensi larmor tersebut.

2

e. Bila gerakan proton diproyeksikan pada bidang 3 dimensi ( sumbu x,y,z ),

maka akan terbentuk proyeksi pada ketiga sumbu tersebut. Vektor sumbu

terbesar disebut Magnetisasi Longitudinal yang searah dengan arah medan

magnet.

f. Bila diberikan gelombang elektromagnetik berupa radio frekuensi ( RF )

secara hamburan pendek ( Short Burst ) dengan frequensi yang sama dengan

frequensi larmor, maka gerakan proton ini akan berubah arahnya. Keadaan ini

disebut Resonansi . Gerakan proton yang bergerak mendekati asal RF hingga

proyeksi vektor pada sumbu Longitudinal berkurang sampai hilang dan timbul

vector baru X dan Y disebut Magnetisasi Transversal.

Persiapan – persiapan pada pemeriksaan dengan menggunakan MRI yaitu :

a. Pemeriksaan MRI dapat menyebabkan beberapa macam kerusakan.

Kerusakan oleh karena medan magnet ini dapat berupa: gangguan terhadap

benda-benda yang diproses dengan gelombang elektromagnetik, misalnya

kartu kredit, pita magnetik, data disket, jam analog. Data-data pada benda-

benda ini bila dekat dengan medan magnet akan terhapus.

b. Benda-benda yg bersifat feromagnetik disekitarnya akan tertarik ke dalam

medan magnet dengan kecepatan yangg cukup besar, sehingga orang yang

mendekati medan magnet ini harus bebas dari benda-benda feromagnetik.

Kejadian ini tergantung kuatnya medan magnet, bila kekuatan medan

magnet <0,1 Tesla biasanya dapat diabaikan.

c. Implant feromagnetik yang ditanam pada penderita seperti alat pacu jantung

dapat terpengaruh, karena itu tidak boleh mendekati medan magnet. Klip

aneurisma pembuluh darah intrakranial yang bersifat feromagnetik dapat

lepas. Benda-benda implant lain seperti gigi palsu, perhiasan, uang logam

selain dapat mempengaruhi kualitas gambar disekitar benda tersebut, juga

dapat lepas dan menjadi proyektil yang berbahaya bagi penderita maupun

3

alatnya. Karena itu sebaiknya penderita/orang yang masuk kedalam ruangan

pemeriksaan MRI bebas dari benda2 feromagnetik.

d. Persuasi sebaik-baiknya agar penderita tidak mengalami klaustrofobia, yang

dilakukan selama pemeriksaan. Bila tidak menolong dapat diberikan sedasi

ringan. Pemeriksa harus mengawasi keadaan penderita selama pemeriksaan,

terutama bila keadaan penderita tidak stabil, misalnya epilepsi, kelainan

irama jantung, tidak sadar.

e. Pada penderita dengan inkontinensia urinae sebaiknya disuruh kencing

dahulu atau dipasang kateter. Namun sebaiknya bila menggunakan media

kontras, penderita sebaiknya tidak mengosongkan kandung kencing sebelum

pemeriksaan, karena dapat dipakai sebagai orientasi organ didalam pelvis.

Anestesi umum kadang-kadang diperlukan terutama pada anak2 dan

penderita yang gelisah. Namun harus diperhatikan bahwa benda-benda

anestesi yang terbuat dari logam dapat membahayakan disamping

mempengaruhi kualitas gambar.

Beberapa keuntungan atau kelebihan penggunaan MRI yaitu :

a. Mempunyai daya kontras yg besar pada jaringan, karena jaringan tersebut

berhubungan erat dengan amplitudo.

b. Informasi yang diberikan sangat khas, karena merupakan fungsi dari densitas

atom.

c. Dapat dibuat gambar dengan irisan yang multipel , dimana bisa diputar secara

elektronik pada beberapa orientasi tanpa merubah posisi penderita.

d. Non ionik dan Non invasif

4

Efek biologis yang ditimbulkan akibat penggunaan MRI yang dapat merugikan

penderita yaitu :

a. Gangguan pendengaran dapat terjadi secara temporer oleh karena suara

bising alat ini selama pemeriksaan. Penelitian Brummet, Menunjukkan

hilangnya pendengaran <15dB bila tidak memakai penutup telinga pada 43%

penderita, sedangkan hanya 10% bila digunakan penutup telinga dengan lama

rata – rata terpapar dengan suara tersebut selama 42,1 menit.

b. Dapat terjadi efek meningkatnya suhu jaringan oleh karena sinyal RF yang

diabsorbsi < 1 watt / kg biasanya efek pemanasan ini tidak terjadi.

c. Fibrilasi vertrikel dapat terjadi karena pengaruh medan magnet dilaporkan

pada percobaan binatang. Keadaan ini dipengaruhi oleh panjang pulse ( RF

signal ) dan pengulangannya.dikatakan bahwa >60Hz menurunkan nilai

ambang fibrilasi ventrikel.

Oleh karena adanya dampak negatif pada penderita yang menggunakan MRI,

maka di Inggris, National Radiological Protection Boned (NRPB) mengeluarkan

panduan untuk pelaksanaan MRI yaitu :

a. Kekuatan medan magnit statik < 2,5 Tesla.

b. Frekuensi sinyal RF < 15 MHz : batas ditentukan atas dasar suhu tubuh tidak

boleh meningkat >1°C.

c. Kekuatan medan magnit dianamik : perubahan medan magnit tak boleh > 20

Tesla per detik untuk pulse > 10 milidetik (msec).

Dengan menggunakan Pencitraan Resonansi Magnetik atau MRI dapat

dibedakan bagian otak yang abu-abu dengan bagian otak yang putih. Bagian otak

yang putih mengandung 12% lebih sedikit air dibandingkan dengan otak yang abu-

abu. Akan tetapi bagian yang putih mempunyai lebih banyak lemak daripada bagian

otak yang abu-abu. Karena banyak mengandung lemak, bagian otak yang putih

5

mempunyai waktu T1 (Longitudinal relaxation time) yang pendek dan T2

(Transversal relaxation time) yang panjang.

Adapun indikasi penggunaan MRI kepala yaitu pada tumor, stroke / CVD

infark hemoragik atau non hemoragik, penyakit demyelinisasi (multiple sclerosis)

atau white matter disease, kelainan vascular seperti aneurisma, AVM, maupun

stenosis, infeksi dan metastase.

Cerebral White Matter

Cerebral Whiter Matter atau substansia alba serebri merupakan bagian dari

subkorteks yang menghubungkan antara substansia gricea dengan korteks serebri.

Substansia alba terdiri dari serabut saraf akson dan selubung myelin. Warna putih

pada substansia alba disebabkan oleh substansi pada myelin. Kira-kira separuh dari

berat otak dan volume otak dibentuk oleh substansia alba. Substansia alba terbentuk

dari zona marginal eksternal dari tubulus neural, zona marginal terdiri dari prosesus

sel saraf yang berkembang menjadi substansia alba ketika mengalami myelinisasi.

Myelinisasi dimulai pada pertengahan kehidupan fetus yang secara lengkap terjadi

pada 18 bulan kehidupan.

Substansia alba berisikan sedikit air dan lebih banyak lipid dibandingkan

dengan substansia grisea. Rata-rata aliran darah ke bagian substansia alba hanya

20ml/100 gram/menit, sedangkan aliran darah ke bagian substansia grisea sekitar 80

ml/100gram/menit. Serabut-serabut saraf yang terdapat di substansia alba

menghubungkan beberapa area di otak dengan area lainnya. Serabut proyeksional

menghubungkan korteks serebri dengan struktur subkortikal seperti serebelum,

serabut komissural menghubungkan area homolog antara kedua hemisfer serebri, dan

serabut asosiasi menghubungkan beberapa area dalam hemisfer serebri yang sama.

Fungsi utama substansia alba serebri adalah untuk menghubungkan beberapa area di

otak dan menghantarkan sinyal diantara beberapa area otak tersebut.

6

Gambar 1. White matter tract in brain

White Matter Disease

White matter disease adalah suatu kelainan yang bersifat progresif yang

disebabkan oleh penuaan dimana terjadi penurunan bagian dari saraf (substansia alba

atau white matter) yang menghubungkan beberapa area di otak dengan area lainnya

dan medulla spinalis. Kelainan ini akan mengakibatkan ketidakseimbangan dan

masalah pada mobilitas pada usia lanjut. Kelainan ini biasanya di diagnosis ketika

tidak ada lagi penyebab yang ditemukan pada kelainan keseimbangan dan ketika MRI

pada otak menunjukkan perubahana spesifik pada white matter.

Penelitian menunjukkan bahwa seseorang yang memiliki faktor risiko

penyakit jantung berupa hipertensi, hiperkolestrolemia, dan merokok memiliki risiko

lebih besar untuk terkena kelainan pada white matter. Dengan mengontrol faktor

risiko dengan pengobatan medikamentosa dan berhenti merokok dapat

memperlambat progresifitas dari penyakit ini.

Gejala penyakit ini dapat berupa gangguan keseimbangan sehingga mudah

terjatuh, adanya kesulitan untuk melakukan dua aktivitas atau lebih dalam waktu

bersamaan seperti berjalan sambil berkomunikasi, dan dapat juga terjadi perubahan

7

mood seperti mudah terjadi depresi. Kelainan ini dapat ditemukan pada orang dewasa

seperti pada penyakit Binswangers, multipel sklerosis, akut demyelinisasi

ensefalomyelitis, posterior reversibel leukoensefalopati, dan mitokondria

ensefalopati.

Lesi atau penyakit pada substansia alba dapat dibagi menjadi tiga kategori

yaitu penyakit demyelinisasi, Important non demyelinisasi disease of adults, dan

gangguan dismyelinisasi pada anak-anak.

1. Penyakit demyelinisasi, yaitu penyakit yang disebabkan oleh hilangnya myelin-

myelin pada area substansia alba.

a. Multipel sklerosis

Multipel sklerosis merupakan penyebab tersering pada gangguan

demyelinisasi. Onset penyakit ini pada dekade ketiga dan keempat, dan

biasanya lebih sering mengenai wanita dibandingkan pria. Penyakit ini

memberikan gambaran klinis neurologi berupa defisit motorik fokal, parestesia

atau defisit sensorik lain, neuritis optikus dan paraparesis.

Penyebab dari multipel sklerosis ini tidak diketahui secara pasti namun

diduga kuat berhubungan dengan proses autoimun. Proses patologi terjadi pada

fokus demyelinisasi (plak multipel sklerosis) yang berisi infiltrat sel

mononuklear yang sering ditemukan pada lokasi perivaskuler.

Lokasi dari lesi dapat terjadi di berbagai area dalam otak dan substansia

alba medula spinalis, namun lokasi lesi tersering terjadi di area periventrikuler

(dari vena ependymal menuju ventrikel) sehingga melibatkan corpus callosum,

batang otak, dan pedunkulus serebri media. Ukuran lesi biasanya antara 3 mm -

8 mm dan lesi berbentuk bulat atau oval. Gambaran lesi khas berupa lesi oval

pada perpendikular menuju permukaan ventrikel yang menyerupai gambaran

Dawson’s fingers.

Gambaran pada MRI berupa lesi yang hipo atau isointensitas pada T1W1

dan hiperintensitas pada T2W1. Adanya plak yang hipointensitas pada T1

weight image merupakan indicator keparahan penyakit ini. Bentuk lesi dan

lokasi lesi sangat penting unutk membedakan multipel sklerosis dari penyakit

8

lain substansia alba. TR yang memanjang atau TE yang memendek (densitas

proton) dan adanya gambaran Fluid Attenuated Inversion Recovery (FLAIR)

merupakan hal penting untuk mendapatkan lesi di periventrikular.

Kriteria MRI untuk penyebaran lokasi (Simon et al, Filippi et al), jika

memenuhi tiga kriteria berikut yang menjadi rekomendasi untuk diagnosis

yaitu :

1. Satu gadolinium, lesi memanjang atau lesi hiperintensitas pada T2

2. Paling sedikit lesi pada satu infratentorial

3. Paling sedikit lesi pada satu juxtakortikal

4. Paling sedikit lesi pada tiga periventrikular.

Urutan rekomendasi (Simon et al, Filippi et al)

1. 3 plane localizer sequence

2. Sagital Fast FLAIR

3. Aksial FSE densitas proton dan T2-weighted images

4. Aksial kontras-enhanced T1 weighted images

Urutan opsional

4A. Aksial unenhanced T1-weight images

5. 3D T1-weighted images

Rekomendasi untuk laporan gambaran MRI (Simon et al, Filippi et al)

1. Jumlah dari lesi

Enhancing lesi T1W1, seluruh lesi hiperintensitas T2W1, lesi baru

hiperintensitas T2W1, dan lesi hipointensitas T1W1

2. Adanya atrofi

3. Lesi volume T2 berupa ringan, sedang, dan berat

4. Deskripsi mengenai terminology lesi berupa periventrikular,

jukstakortikal, infratentorial.

b. Acute desseminated encephalomyelitis (ADEM)

Penyakit ini dapat terjadi baik setelah terjadi infeksi ataupun setelah

vaksinasi dasar. Penyakit ini dapat ditemukan pada orang dewasa dan anak-

9

anak. Onset pada orang dewasa lebih sering terlihat sebagai gejala luas dari

sindroma sistem saraf pusat dengan gangguan kesadaran. Pada anak-anak

biasanya terjadi pada usia tujuh tahun. Kira-kira 80%, gejala berikut ini dapat

dijumpai pada penyakit ini, berupa infeksi saluran pernapasan atas, infeksi

virus atau bakteri spesifik, dan post imunisasi. Infeksi yang biasanya

mendahului penyakit ini berupa campak, rubela, dan chicken pox.

Gambaran MRI pada penyakit ini berupa :

1. Biasanya lesi mengenai bilateral, asimetris di white matter

bagian sentral dengan ukuran yang bervariasi dari mm

sampai beberapa cm.

2. Lesi di thalamus atau ganglia basalis sekitar 25 %

3. Kontras enhancement terlihat sekitar 25 % kasus

4. Lesi medula spinalis yang terlihat di MRI hanya 1/3 kasus

myelopati

2. Non demyelinisasi White Matter Disease of Adults

a. Posterior reversible Encephalopathy Syndrome (PRES)

Sindroma ini dikenal sebagai hipertensi ensefalopati, yang merupakan

kondisi gawat darurat yang dapat menyebabkan terjadinya infark serebri

dan kematian otak apabila tidak ditangani segera. Pengobatan meliputi

pengobatan hipertensi dan menghilangkan agen penyebab. Sindrom ini

terjadi pada peningkatan secara akut tekanan darah sistemik, preeklampsia

atau eklampsia, pengobatan dengan agen imunosupresif yang meliputi

siklosporin A, cisplatin, FK-501, dan takrolimus.

Patofisiologi penyakit ini berupa edema vasogenik yang terjadi akibat

hilangnya autoregulasi pembuluh darah serebral.

Gambaran pada MRI berupa lesi yang hipointensitas pada T1-

weighted images dan hiperintensitas pada T2-weighted MR images. Lesi

biasanya melibatkan area kortikal dan white matter bagian posterior yang

disebabkan oleh sedikitnya persarafan otonom dan arteri pada area ini.

10

Pada diffusion weighted MRI biasanya akan terlihat abnormalitas sinyal di

T2 weighted images yang disebabkan oleh vasogenik, dan lesi akan terlihat

isointensitas pada signal vasogenik edema. Hal ini disebabkan oleh efek

peningkatan intensitas sinyal akibat efek pemanjangan di T2 (T2 shine-

through effect).

b. Infeksi virus

Infeksi virus yang dapat menyebabkan white matter disease yaitu :

1. Progressive multifocal leukoencephalopathy (PML)

Merupakan salah satu penyakit akibat virus yang menyerang

white mater. PML disebabkan oleh infeksi papova virus yang biasanya

terdapat pada penderita imunokompromise seperti pada penerima

transplantasi organ, dan AIDS. Lesi biasanya tunggal atau multiple

pada focus white matter dengan predileksi di separuh posterior

centrum semioval.

2. HIV ensefalitis

Perubahan pada white matter akibat efek langsung dari HIV,

biasanya ditemukan proses difus white matter yang hipodensitas pada

CT dan hiperintensitas pada T2W1 dan berhubungan dengan

progresifitas dan atrofi general.

c. Vaskuler

1. CADASIL

Merupakan kelainan vaskuler yang biasanya multipel dan

menyerang white matter ditandai adanya infark dan demensia dini.

2. Demensia Vaskuler dan onset lambat depresi

Beberapa penelitian menunjukkan bahwa terdapat beberapa

area yang hiperintensitas pada lesi white matter karena angiopati

mikrovaskuler, dan pada lanjut usia yang berhubungan dengan

demensia dan depresi. Hipotesis ini melaporkan bahwa terdapat area

11

yang mengalami disrupsi di sirkuit neural pada area berpikir, memori,

dan afek.

3. Vaskulitis

Biasanya disebabkan oleh spektrum luas yang melibatkan

penyalahgunaan obat, penyakit kolagen vaskuler seperti SLE, proses

granulomatous seperti sarkoidosis, dan infeksi sifilis.

3. Kelainan demyelinisasi, merupakan kegagalan dalam pembentukan normal

myelin di white matter. Kelaian ini biasanya menyerang bayi dan anak-

anak. Berikut ini merupakan kelainan demyelinisasi yang sering dijumpai :

a. Adrenoleukodystrofi

Merupakan kelainan pada peroksisom yang mengakibatkan akumulasi

dari asam lemak rantai panjang. Kelainan ini biasanya diturunkan dalam

bentuk terkait kromosom X dan bentuk neonatus. Bentuk terkait kromosom X

biasanya terjadi pada laki-laki berusia 4-8 tahun yang biasanya menimbulkan

gangguan penglihatan dan disfungsi adrenal, dan lesi terdapat pada posterior

centum semioval. Sedangkan bentuk neonatus diturunkan secara autosomal

resesif yang timbul saat lahir dan mengenai seluruh white matter serebri.

Gambaran MRI berupa gambaran tipikal dengan hiperintensitas pada white

matter di T2 weighted images di area otak posterior dan mengarah ke otak

anterior dengan progresifitas penyakit.

b. Metakromatik leukodistrofi

Merupakan leukodistrofi yang diturunkan secara autosomal resesif

yang disebabkan oleh defisiensi arylsulfatase A. Terdapat dalam bentuk

infantil, juvenil, dan dewasa. Gambaran pada MRI berupa gambaran tipikal

yang konfluen dan difus, simetris hiperintensitas pada white matter pada

12

sinyal T2W1 dengan gambaran folded inkblot folded. Biasanya juga

melibatkan area di serebelum.

c. Penyakit Alexander

Merupakan penyakit akibat petanda biokimiawi yang tidak diketahui

secara pasti, dan biasanya menyerang makrosefali dan bagian frontal dari

white matter.

d. Penyakit Kanavan

Merupakan kelainan autosomal pada bayi dan anak-anak. Gambaran

MRI berupa gambaran hipenintensitas general sinyal white matter dan

makrosefali. Peningkatan puncak NAA merupakan ciri khas yang tampak

pada pemeriksaan dengan spektroskopi MR.

e. Penyakit Krabbe

Merupakan kelainan autosomal resesif akibat akumulasi dari

galaktocereboside. Progresifitas penyakit terjadi sangat cepat pada permulaan

setelah lahir tetapi manifestasi klinis baru terlihat pada usia 3-6 bulan.

Gambaran pada MRI berupa focus kecil yang hiperintensitas pada sinyal di

nucleus dentatum dari serebelum dan area periventrikuler di T2W1. Pada

pasien yang tidak diobati, lesi menjadi semakin luas dan menjadi multifokal

dan pada area periventrikuler berupa pola yang konfluen.

13

14