Computed Tomography (CT) Scan

 Dasar-dasar Computed Tomography (CT) Scan.

a.      Perkembangan CT Scan

1)     Scanner Generasi Pertama

Prinsip scanner generasi pertama, menggunakan pancaran sinar-X model pensil yang diterima oleh satu detektor. Waktu yang dicapai 4,5 menit untuk memberi informasi yang cukup pada satu slice dari rotasi tabung dan detektor sebesar 180 derajat. Scanner ini hanya mampu digunakan untuk pemeriksaan kepala saja (Bontrager, 2010).

2)     Scanner Generasi Kedua

Scanner generasi ini mengalami perkembangan besar dan memberikan pancaran sinar-X model kipas dengan menaikkan jumlah detektor sebanyak lebih dari 30 buah. Dengan waktu scanning yang sangat pendek, yaitu antara 15 detik per slice atau 10 menit untuk 40 slice (Bontrager, 2010).

3)     Scanner Generasi Ketiga

Scanner generasi ketiga ini, dengan kenaikan 960 detektor yang meliputi bagian tepi, berhadapan dengan tabung sinar-X yang saling rotasi memutari pasien dengan membentuk lingkaran 360º secara sempurna untuk menghasilkan satu slice data jaringan. Waktu scanning pada scanner generasi ketiga ini berkurang sangat signifikan  jika dibandingkan dengan scanner generasi pertama dan kedua (Bontrager, 2010).  

4)     Scanner Generasi Keempat

Sekitar tahun 1980 scanner generasi ini diperkenalkan dengan teknologi fixed-ring yang mempunyai 4800 detektor atau lebih. Saat pemeriksaan berlangsung, X-ray tube mampu berputar 360 derajat mengelilingi pasien yang diam (Bontrager, 2010).

b.      Komponen Dasar CT Scan.

CT Scan memiliki tiga komponen utama yaitu : Komputer, gantry dan meja  pemeriksaan (couch), serta operator konsul. Gantry dan couch berada di dalam ruang pemeriksaan sedangkan komputer dan operator konsul diletakkan terpisah dalam ruang kontrol (Frank, 2012).

1)     Komputer

Komputer menyediakan link diantara radiografer dengan komponen lain dari sistem imejing. Komputer dalam CT Scan mempunyai 4 fungsi dasar, yaitu : sebagai kontrol akuisisi data, rekonstruksi gambar, penyimpanan data gambar, dan menampilkan gambar scanning.

2)     Gantry dan meja pemeriksaan (couch)

Gantry adalah perangkat CT yang melingkar sebagai  rumah dari tabung sinar-x, Data Acquisition System (DAS), dan detector array. Unit CT terbaru juga memuat continuous slip ring dan generator bertegangan tinggi di dalam gantry. Struktur pada gantry mengumpulkan pengukuran atenuasi yang diperlukan untuk dikirim ke komputer untuk rekonstruksi citra.  Gantry bisa disudutkan kedepan dan kebelakang hingga 30⁰ untuk menyesuaikan bagian tubuh.

a)         Tabung sinar-X

Berdasarkan strukturnya, tabung sinar-X sangat mirip dengan tabung sinar-X konvensional tetapi perbedaanya terletak pada kemampuannya untuk menahan panas dan output yang tinggi.

b)         Detektor

Detektor pada CT berfungsi sebagai image receptors. Detektor menghitung jumlah radiasi yang menembus tubuh pasien dan dikonversikan kedalam sinyal elektrik proporsi intensitas radiasi. Ada dua tipe detektor yang digunakan dalam CT yaitu detector solide state (sintilasi) dan detektor isian gas.

Meja pemeriksaan merupakan tempat untuk memposisikan pasien, biasanya terhubung otomatis dengan komputer dan gantry. Meja ini terbuat dari kayu atau fiber karbon yang dapat digunakan untuk mendukung pemeriksaan tetapi tidak menimbulkan artefak pada gambar scanning.

Kebanyakan dari meja pemeriksaan dapat diprogram untuk bergerak keluar dan masuk gantry, tergantung pada pasien dan protokol pemeriksaan yang digunakan
(Frank, 2012).

3)     System console

Konsul tersedia dalam berbagai variasi. Model yang lama masih menggunakan dua sistem konsul yaitu untuk pengoperasian CT Scan sendiri dan untuk perekaman dan pencetakan gambar. Bagian dari sistem konsul ini yaitu :

a)         Sistem Kontrol

Pada bagian ini petugas dapat mengontrol parameter-parameter yang berhubungan dengan beroperasinya CT Scan seperti pengaturan tegangan tabung (kV), arus tabung (mA), waktu scanning, ketebalan irisan (slice thickness), dan lain-lain. Juga dilengkapi dengan keyboard untuk memasukkan data pasien dan pengontrolan fungsi tertentu pada komputer.

b)         Sistem Pencetakan Gambar

Setelah gambaran CT Scan diperoleh, gambaran tersebut dipindahkan ke dalam bentuk film. Pemindahan ini dengan menggunakan kamera multiformat. Cara kerjanya yaitu kamera merekam gambaran di monitor dan memindahkannya ke dalam film. Tampilan gambar di film dapat mencapai 2-24 gambar tergantung ukuran filmnya (biasanya 8 x 10 inchi atau 14 x 17 inchi).

c)         Sistem Perekaman Gambar

Merupakan bagian penting yang lain dari CT Scan. Data-data pasien yang telah ada, disimpan dan dapat dipanggil kembali dengan cepat.

Gambar 2.6 : komponen CT Scan (Frank, 2012).

Keterangan :

1.  Komputer dan operator konsul

2.  Gantry

3.  Meja pemeriksaan (Couch)

Komponen lain dalam CT Scan (Frank, 2012) :

1)     Display Monitor

Berguna untuk menampilkan data gambar CT scan pada layar monitor. Untuk citra CT scan agar bisa ditampilkan pada layar monitor Cathode Ray Tube (CRT) harus dalam bentuk yang dapat dikenali komputer, data CT digital harus dikonversikan menjadi gambar gray-scale. Data digital gambar CT dapat dimanipulasi untuk memperkuat tampilan gambar.

2)     Multiplanar Reconstruction (MPR)

Keuntungan lain dari gambar digital CT yang asli adalah kemampuan untuk merekonstruksi gambar axial menjadi coronal, sagital atau oblik tanpa tambahan radiasi yang diterima pasien. Rekonstruksi citra dalam berbagai bidang didapatkan dengan menumpuk beberapa gambar axial yang  berdekatan membuat data volume. Karena nomor CT dari data gambar dalam volume sudah diketahui, potongan gambar dapat dihasilkan dalam berbagai bidang yang diinginkan dengan memilih bidang tertentu pada suatu data.

c.      Parameter CT Scan

Gambar pada CT Scan dapat terjadi sebagai hasil dari berkas-berkas sinar-X yang mengalami perlemahan setelah menembus objek, ditangkap detektor, dan dilakukan pengolahan dalam komputer. Sehubungan dengan hal tersebut, maka dalam CT Scan dikenal beberapa parameter untuk pengontrolan eksposi dan output gambar yang optimal.

1)     Slice Thickness

Slice thickness adalah tebalnya irisan atau potongan dari objek yang diperiksa. Pada umumnya ukuran yang tebal akan menghasilkan gambaran dengan detail yang rendah, sebaliknya ukuran yang tipis akan menghasilkan gambaran dengan detail yang tinggi. Jika ketebalan irisan semakin tinggi, maka gambaran akan cenderung terjadi artefak, dan jika ketebalan irisan semakin tipis, maka gambaran cenderung akan menjadi noise (Catur, 2011).

Nilai slice thickness pada teknologi Multi-Slice CT (MSCT) dapat dipilih antara 0,5 mm-10 mm sesuai dengan keperluan klinis. Setiap generasi MSCT, mempunyai ketebalan slice yang berbeda (CTisus, 2012).

Gambar 2.7 : diagram variasi desain detektor 32 dan 64 slice (www.tech.snmjournals.org)

2)     Range

Range adalah perpaduan atau kombinasi dari beberapa slice thickness. Sebagai contoh untuk CT Scan kepala, range yang digunakan adalah dua. Range pertama lebih tipis dari range kedua. Range pertama meliputi irisan dari basis cranii hingga pars petrosum dan range kedua dari pars petrosum hingga verteks. Pemanfaatan dari range adalah untuk mendapatkan ketebalan irisan yang berbeda pada satu lapangan pemeriksaan.

3)     Volume Investigasi

Volume investigasi adalah keseluruhan lapangan dari objek yang diperiksa. Lapangan objek ini diukur dari batas awal objek hingga batas akhir objek yang akan diiris semakin besar.

4)     Faktor Eksposi

Faktor eksposi adalah faktor-faktor yang berpengaruh terhadap eksposi meliputi tegangan tabung (kV), arus tabung (mA) dan waktu eksposi (s). Besarnya tegangan tabung dapat dipilih secara otomatis pada tiap-tiap pemeriksaan. Tetapi terkadang  pengaturan tegangan tabung diatur ulang untuk menyesuaikan ketebalan objek yang akan diperiksa
(Jaengsri, 2004).

5)     Field of View (FOV)

Field of view (FOV) adalah diameter maksimal dari gambaran yang akan direkonstruksi. Besarnya bervariasi dan biasanya berada pada rentang 12-50 cm. FOV kecil, antara 100 mm sampai dengan 200 mm akan meningkatkan resolusi sehingga detail gambar dan batas objek akan tampak jelas. FOV kecil akan menyebabkan noise meningkat. FOV sedang, yaitu 200 mm diharapkan gambar yang dihasilkan memiliki spasial resolusi yang baik, noise serta artefak sedikit. FOV besar, antara 350 mm sampai dengan 400 mm akan menghasilkan spasial resolusi yang rendah karena pixel menjadi besar akibat dilakukannya magnifikasi. FOV besar akan menyebabkan noise berkurang dan kontras resolusi meningkat serta dapat dihindari munculnya streak artifact (Catur, 2011).

6)     Gantry Tilt

Gantry tilt adalah sudut yang dibentuk antara bidang vertikal dengan gantry (tabung sinar-X dengan detektor). Gantry tilt dapat disudutkan ke depan dan ke belakang sebesar 30⁰. Gantry tilt bertujuan untuk keperluan diagnosa dari masing-masing kasus yang dihadapi, dan menentukan sudut irisan dari objek yang akan diperiksa. Di samping itu, bertujuan untuk mereduksi dosis radiasi terhadap organ-organ yang sensitif seperti mata (Catur, 2011).

7)     Rekonstruksi Matriks

Rekonstruksi matriks adalah deretan baris dan kolom dari picture element (pixel) dalam proses perekonstruksian gambar. Rekonstruksi matriks ini merupakan salah satu struktur elemen dalam memori komputer yang berfungsi untuk merekonstruksi gambar. Jumlah ukuran matriks yang dapat digunakan yaitu 80 x 80, 128 x 128, 256 x 256, 512 x 512 dan 1024 x 1024. Rekonstruksi matriks ini berpengaruh terhadap resolusi gambar yang akan dihasilkan. Semakin tinggi matriks yang dipakai, maka semakin tinggi resolusi yang akan dihasilkan (Radiologi Indonesia, 2009).

8)     Rekonstruksi Algorithma

Rekonstruksi algorithma adalah prosedur matematis (algorithma) yang digunakan dalam merekonstruksi gambar. Ada 3 rekonstruksi dasar algoritma yang digunakan pada CT kepala, cervikal dan tulang belakang.

a)         Algoritma standar

Standar algoritma menyediakan resolusi kontras yang baik dan oleh sebab itu algoritma ini menjadi pilihan untuk pemeriksaan brain. Selain itu juga berguna untuk soft tissue pada kepala, wajah, dan tulang belakang (Seeram, 2001).

b)         Bone algoritma

Bone algoritma membantu meningkatkan spatial resolusi tetapi menghasilkan resolusi kontras yang buruk. Akibatnya, jenis algoritma ini hanya digunakan pada area dengan densitas jaringan yang tinggi seperti Sinus paranasal atau tulang temporal (Seeram, 2001).

c)         Detail algoritma

Detail algoritma memberikan cukup resolusi kontras dengan batas tepi yang baik. Oleh karena itu dapat digunakan untuk memperoleh definisi yang lebih baik antar jaringan, terutama pada leher dan wajah
(Seeram, 2001).

9)     Window Width

Window Width adalah rentang nilai computed tomography yang dikonversi menjadi gray levels untuk ditampilkan dalam Television (TV) monitor. Setelah komputer menyelesaikan pengolahan gambar melalui rekonstruksi matriks dan algorithma, maka hasilnya akan dikonversi menjadi skala numerik yang dikenal dengan nama nilai computed tomography. Nilai ini mempunyai nilai satuan HU (Hounsfield Unit) yang diambil dari nama penemu CT Scan kepala pertama kali yaitu Godfrey Hounsfield.

Tabel 2.1 Tabel Nilai CT pada jaringan yang berbeda penampakannya pada layar monitor (Bontrager, 2010)

Tipe jaringan	Nilai CT (HU)	Penampakan
Tulang Otot Materi putih Materi abu-abu Darah CSF Air Lemak Paru Udara	+1000 +50 +45 +40 +20 +15 0 -100 -200 -1000	Putih Abu-abu Abu-abu menyala Abu-abu Abu-abu Abu-abu Abu-abu gelap ke hitam Abu-abu gelap ke hitam Hitam

Dasar dari pemberian nilai ini adalah air dengan nilai 0 HU. Untuk tulang mempunyai nilai +1000 HU kadang sampai +3000 HU. Sedangkan untuk kondisi udara nilai yang dimiliki -1000 HU. Diantara rentang tersebut merupakan jaringan atau substansi lain dengan nilai yang berbeda-beda pula tergantung pada tingkat perlemahannya. Dengan demikian, penampakan tulang dalam layar monitor menjadi putih dan penampakan udara hitam. Jaringan dan substansi lain akan dikonversi menjadi warna abu-abu yang bertingkat yang disebut gray scale. Khusus untuk darah yang semula dalam penampakannya berwarna abu-abu dapat menjadi putih jika diberi media kontras iodine.

10)   Window Level

Window level adalah nilai tengah dari window yang digunakan untuk penampilan gambar. Nilainya dapat dipilih dan tergantung pada karakteristik perlemahan dari struktur objek yang diperiksa. Window level ini menentukan densitas gambar yang dihasilkan.

d.      Proses pembentukan gambar pada CT Scan

Pembentukan gambar oleh CT Scanner 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).