Parameter Pencitran Computed Tomography Scanning

Nilai noise pada pencitraan CT-Scan sangat bergantung pada pemilihan parameter pemeriksaan CT-Scan, berikut adalah parameter CT- Scan yang mempengaruhi nilai noise.

1. Tebal potongan irisan
Tebal potongan irisan (slice thickness)adalah tebalnya irisan atau potongan dari obyek yang diperiksa. Nilainya dapat dipilih antara 0,5 mm - 10mm sesuai dengan keperluan klinis. Ukuran yang tebal akan menghasilkan gambaran dengan detail yang rendah sebaliknya dengan ukuran yang tipis akan menghasilkan detail-detail yang tinggi. Bila ketebalan meninggi akan timbul gambaran-gambaran yang mengganggu seperti garis dan bila terlalu tipis  gambaran akan terlihat tidak halus. Slice thickness yang tebal mengurangi ketajaman pada bidang atau (axis craniocaudal), ketajaman pada tepi struktur organ juga berkurang pada gambar transaksial. Dan semakin meningkat tebal slice thickness kemungkinan terjadinya partial volume artefak semakin besar sehingga gambar tampak kabur.

Pixel dan voxel pada gambar CT scan

Matriks gambar terdiri dari picture element atau pixel. Sebuah pixel merupakan elemen dasar dari gambar digital dua dimensi. Setiap pixel pada gambar CT scan berhubungan dengan voxel (volume element) pasien. Voxel memiliki dimensi bidang yang sama dengan pixel tetapi termasuk juga slice thickness. Setiap pixel pada gambar CT scan menampilkan rata-rata atenuasi sinar – X dari jaringan dalam suatu  voxel.

Tebal potongan irisan (slice thickness) yang meningkat maka kontras resolusi akan meningkat sedangkan spatial resolusi akan menurun dan image noise akan berkurang. Sebaliknya tebal potongan irisan (slice thickness) semakin tipis maka ukuran voxel akan tereduksi sehingga spatial resolusi dan image noise akan meningkat sedangkan kontras resolusi menurun.

 2. Faktor Eksposi
Faktor eksposi adalah faktor-faktor yang berpengaruh terhadap eksposi meliputi tegangan tabung (kV), arus tabung (mA) dan waktu (s). Besarnya tegangan tabung dapat dipilih secara otomatis pada tiap-tiap pemeriksaan.

 3. Field Of  View (FOV)
FOV adalah diameter maksimal dari gambar yang akan direkonstruksi. Besarnya bervariasi dan biasanya berada pada rentang 12-50 cm. FOV kecil akan meningkatkan detail gambar (resolusi) karena FOV yang kecil mampu mereduksi ukuran pixel, sehingga dalam rekonstruksi matriks hasilnya lebih teliti. Namun bila ukuran FOV lebih kecil maka area yang mungkin dibutuhkan untuk keperluan klinis menjadi sulit untuk dideteksi.

 4. Rekontruksi Matriks
Rekonstruksi matriks adalah deretan baris dan kolom dari picture eleman (pixel) dalam proses perekonstruksian gambar. Rekonstruksi matriks ini merupakan salah satu struktur element dalam memori komputer yang berfungsi untuk merekonstruksi gambar. Pada umunya matriks yang digunakan berukuran 512 X 512 yaitu 512 baris dan 512 kolom. Rekontruksi matriks berpengaruh terhadap resolusi gambar. Semakin tinggi matriks yang dipakai maka semakin tinggi detail gambar yang dihasilkan.

 5. Rekonstruksi Algorithma
Filter kernel merupakan bagian dari rekonstruksi algoritma, algoritma dalam hal ini merupakan persamaan-persamaan matematika yang dikonvolusikan pada data-data hasil pengukuran. Gunanya dalam CT sangat penting untuk menghilangkan kebanyakan efek blurring, dan sangat melekat dengan fisik rekonstruksi image CT yang menggunakan teknik yang disebut dengan back projection. Hal ini dikerjakan dengan mengaplikasikan filter digital yang disebut kernel ke semua data redaman dengan cara yang sama.

Semoga bermanfaat ...!!!

Pengukuran Noise pada Citra Computed Tomography Scanning

Noise  sangat penting untuk mengukur performance CT-Scan  ketika perbedaan koefisien atenuasi yang terjadi secara natural sangat kecil antara jaringan yang normal dan jaringan yang tidak normal. Noise pada CT-Scan dapat dievaluasi dengan mengukur nilai fluktuasi CT number pada area yang spesifik  dengan menscaning phantom air yang uniform.

Phantom noise diisi dengan air. Tiap-tiap dinding terbuat dari Plexiglas dengan ketebalan kurang dari 1 cm. Bahan lain mungkin bisa digunakan sebagai dinding phantom dengan syarat perbedaan koefisien atenuasi linier bahan tersebut terhadap  air kurang dari Plexiglas untuk semua kondisi pengoperasian pada semua pesawat CT-Scan . Diameter luar phantom 8 inchi (203 mm) dengan parameter pemeriksaan kepala, 32 inchi (330 mm) dengan parameter pemeriksaan tubuh. Sampel CT number diambil dari pusat phantom dengan luas area 2 cm2  yang menghasilkan ± 25 piksel .

Noise  pada gambar tampak sebagai titik-titik air (butiran). Noise  sebaiknya dievaluasi secara harian dengan menggunakan phantom air. Noise umumnya diukur sebagai standar deviasi dari nilai piksel dengan ROI (Region of Interest) pada phantom air yang discanning. Semua pesawat CT-Scan mempunyai kemampuan untuk mengidentifikasi  ROI  pada gambar digital dan menghitung nilai mean dan standar deviasi dari CT number pada ROI tersebut.

Nilai standar deviasi haruslah bernilai nol atau lebih tinggi, jika suatu daerah ROI memiliki nilai 90 HU dan standar deviasinya 0 berarti semua nilai piksel dalam suatu area ROI tersebut adalah homogen. Bila standar deviasi menampilkan sebuah nilai selain nol berarti terdapat variasi nilai atenuasi dalam area ROI, semakin besar nilai standar deviasi berarti semakin besar pula variasi nilai atenuasi dalam area ROI. Menurut Seeram  rentang nilai standar deviasi yang diperbolehkan adalah 2-7 HU sehingga dapat dikatakan bahwa seluruh hasil pengukuran masih dapat diterima.

Pengukuran nilai noise pada CT Scan dengan softwere ROI

Untuk menjamin kualitas gambar CT-Scan diperlukan pengukuran nilai noise yang merupakan bagian dari program kendali mutu  peralatan dan fungsi CT-Scan. Dalam pencapaian tujuan kendali  mutu diperlukan adanya sebuah instrumen yang digunakan sebagai pengganti pasien atau manusia, instrumen tersebut biasanya berbentuk tabung silinder yang berisi air yang disebut dengan phantom . Phantom yang disediakan oleh pabrik berbeda-beda sesuai dengan evaluasi kinerja alat dan kontrol kualitas yang dilakukan. Umumnya phantom terbuat dari plastik berbentuk silinder, yang diisi dengan air atau material lainnya untuk mengukur performance alat dengan spesifik parameter . Dua macam phantom yang populer digunakan adalah tipe starburst  dan bar patterns dari Captphan (Alderson Reasearch Laboratories) dan phantom Plexiglass yang terdiri dari rangkaian/seri barisan lubang-lubang dengan diameter yang berbeda-beda seperti yang disarankan oleh American Association of Physicist in Medicene/ AAPM. Berikut adalah contoh bentuk phantom air untuk mengukur nilai noise pada citra CT Scan.

Panthom air untuk pengukuran nilai noise pada citra CT Scan

Semoga bermanfaat ...!!!

Prinsip Kerja Computed Tomography Scanning

Computed Tomography (CT) pada prinsipnya adalah sebuah metode untuk memperoleh dan merekonstruksi citra secara cross section dari sebuah objek (tubuh). Metode ini berbeda dengan proyeksi citra X-ray konventional, dimana hasil CT menampilkan citra potongan irisan (slice) dari obyek sehingga tidak menampilkan citra yang saling tumpang tindih atau superposisi. Perbedaan berikutnya CT mampu menampilkan citra yang berasal intensitas sinar-X transmisi dengan tingkat perbedaan koefisien attenuasi linier (μ) yang rendah hampir 0,25 – 0,5 %, sedangkan citra X-ray konventional tingkat perbedaan intensitas sinar-X transmisi hanya 10%.(2)

Prinsip dasar citra CT Scan adalah hasil olahan data pengukuran nilai perlemahan sinar-X yang menembus bidang tubuh yang melewati objek dengan nilai koefisien attenuasi linier (μ) dan ketebalan yang berbeda-beda. Teknologi ini menggunakan data-data ini untuk merekonstruksi data digital dari cross section tubuh, dengan masing-masing image pixel mewakili nilai pengukuran rata-rata koefisien attenuasi linier (μ) dari unsur voxel dengan ketebalan irisannya.

Transmisi sinar-X dilakukan ketika  tabung sinar-X memutari dan menyinari obyek yang selanjutnya detektor yang berhadapan dengan tabung sinar-X menangkap sinar-X yang telah menembus obyek tersebut. Pada saat yang bersamaan detektor referensi menangkap sinar-X yang langsung dari sumber. Berkas sinar-X tersebut diubah oleh detektor menjadi sinyal listrik dan sinyal listrik ini kembali diubah oleh ADC  (Analog to Digital Converter ) menjadi data digital dan selanjutnya dikirim ke komputer untuk diolah dan direkontruksi dengan penerapan prinsip matematika atau yang lebih dikenal dengan rekontruksi algorithma. Setelah proses selesai maka data yang telah diperoleh berupa data digital diubah kembali menjadi data analog dan ditampilkan di monitor berupa gambar anatomis irisan obyek.(2)  Berikut basic skema pencitraan CT Scan :

Basic skema pencitraan CT Scanning

Pesawat CT Scan terdiri dari beberapa komponen utama. Berikut adalah bagian-bagia komponen pesawat CT Scan :

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 pemeriksaan akan bergeser sesuai ketebalan potongan irian (slice thickness). Meja pemeriksaan terletak di pertengahan gantry dengan posisi horizontal dan dapat digerakkan ke beberapa arah yaitu maju, mundur, naik dan turun dengan cara menekan tombol yang bertanda yang terdapat pada gantry.

2.    Gantry

Gantry merupakan komponen pesawat CT-Scan yang di dalamnya terdapat tabung  sinar-X, filter, detektor, DAS ( Data Acquisition System ). Serta lampu indikator untuk sentrasi. Pada gantry ini juga dilengkapi dengan indikator data digital yang memberi informasi tentang ketinggian meja pemeriksaan, posisi obyek dan kemiringan gantry. Pada pertengahan gantry diletakkan pasien. Tabung sinar-x dan detektor yang letaknya selalu berhadapan  dalam gantry akan berputar mengelilingi objek yang akan dilakukan scanning. Di dalam gantry terdapat :

    1). Tabung sinar-x, berfungsi sebagai pembangkit sinar-X yang bekerja dengan  pada tegangan tinggi   diatas 100 kV, ukuran focal spot kecil 1-10 mm, tahan terhadap goncangan.

    2). Kolimator pada pesawat CT-Scan, umumnya terdapat dua buah kolimator, yaitu:

          a). Kolimator pada tabung sinar-X

                Pada tabung sinar-x fungsinya untuk mengurangi dosis radiasi, sebagai pembatas luas lapangan   penyinaran dan mengurangi bayangan penumbra dengan adanya focal spot kecil.

          b). Kolimator pada detektor

Fungsinya untuk pengarah radiasi menuju ke detektor, pengontrol radiasi hambur dan menentukan ketebalan lapisan ( slice thickness).

    3).   Detektor dan DAS ( Data Acqusition system )

Setelah sinar-x menembus objek, maka akan diterima oleh detector yang selanjutnya akan dilakukan proses pengolahan data oleh DAS. Adapun fungsi detector dan DAS secara garis besar adalah: untuk menangkap sinar-x yang telah menembus obyek, mengubah sinar-x dalam bentuk cahaya tampak, kemudian mengubah cahaya tampak tersebut menjadi sinyal-sinyal electron, lalu kemudian menguatkan sinyal-sinyal electron tersebut dan mengubah sinyal electron tersebut kedalam bentuk data digital.

Semoga bermanfaat ...!!!

Kualitas Citra Computed Tomography Scanning

Terdapat  beberapa metode yang dapat digunakan untuk mengukur kualitas citra CT-Scan dan ada 5  karakteristik prinsip yaitu spatial resolusi, kontras resolusi, noise, linearitas dan image uniformity (5). Lima karakteristik terutama pada penentuan kualitas citra yaitu : spasial resolusi, kontras resolusi, distorsi dan artefak(4). Masing-masing karakteristik dipengaruhi oleh beberapa faktor yang  berhubungan dengan processing, geometry, gerakan, subject contrast, film contrast tehnique, penerima gambar, ukuran focal spot, kondisi pengamatan, dan kinerja pengamat. Kualitas citra CT-Scan ditentukan oleh spasial resolusi, kontras resolusi, noise, gambar artefak dan dosis radiasi.

    1. Spasial Resolusi
Spasial  merupakan derajat blurring  atau derajat kekaburan pada citra CT Scan. Spasial resolusi  citra CT Scan adalah kemampuan untuk dapat membedakan objek yang berukuran kecil dengan densitas yang berbeda pada latar belakang yang sama.
 Spasial resolusi dipengaruhi oleh faktor geometri dan rekonstruksi algoritma. Faktor geometri adalah faktor yang berperan pada proses akuisisi data seperti ukuran focal spot, lebar detektor, slice thickness,  jarak antara fokus, isocenter dan detektor. Jika ukuran focal spot bertambah, detail obyek didistribusikan ke beberapa detektor yang akan menurunkan spasial resolusi. Ukuran detektor yang kecil akan meningkatkan spatial resolusi. Ukuran focal spot dan detektor akan mempengaruhi dalam hubungannya dengan lebar berkas sinar pada isocenter. Tebal potongan irisan (slice thickness) yang kecil juga akan meningkatkan spasial resolusi. Rekonstruksi algoritma mempengaruhi spasial resolusi berdasarkan kemampuannya untuk memperhalus dan mempertegas bagian tepi .(3,4)

    2. Kontras Resolusi
Kontras resolusi adalah kemampuan untuk membedakan atau menampakan obyek-obyek dengan perbedaan densitas yang sangat kecil dipengaruhi oleh faktor eksposi, slice thickness, FOV dan filter kernel (rekonstruksi algorithma). Kontras resolusi dapat juga dinyatakan dengan pengertian sebagai kemampuan CT-Scan untuk menampilkan obyek dalam ukuran 2-3 mm yang memiliki perbedaan densitas  sangat kecil atau sedikit dari lokasi dimana obyek itu berbeda. pada kasus tersebut, terminologi low contrast detectability digunakan untuk menggambarkan kontras resolusi dalam CT-Scan

    3. Nilai Noise
Noise menggambarkan bagian dari citra CT-Scan yang memuat informasi yang tidak berguna.  Pada sebuah pesawat CT-Scan  jika ada satu gambar dengan material yang homogen (misal : air) dan tampak CT number  pada daerah tersebut, akan ditemukan bahwa CT number tidak akan bernilai sama tetapi bervariasi disekitar nilai rata-rata atau nilai mean. Variasi CT number di atas atau di bawah nilai rata-rata disebut dengan noise . Jika semua nilai piksel adalah sama, noise akan bernilai nol. Variasi yang terlalu besar pada nilai piksel akan menghasilkan noise tinggi .

Kualitas Citra Computed Tomography Scanning

    4. Artefak
Secara umum artefak adalah kesalahan dalam gambar (adanya sesuatu dalam gambar) yang tidak ada hubungannya dengan obyek yang diperiksa sehingga dapat menurunkan detail citra. Dalam CT-Scan artefak didefinisikan sebagai pertentangan/ perbedaan antara rekonstruksi CT number dalam gambar dengan koefisien atenuasi yang sesungguhnya dari obyek yang diperiksa. 

Ada 4 macam artefak berdasarkan bentuknya yaitu streaks (goresan), shading   (bayangan), rings (bulatan) dan bands (berkas pita). Streaks disebabkan oleh kesalahan sampling data, partial volume, pergerakan pasien, benda logam, noise, beam hardening, scanning spiral/helical, kesalahan dari mesin. Shading disebabkan oleh partial volume, beam hardening, incomplete projections, radiasi hambur, scanning spiral/helical. Rings dan bands disebabkan oleh kesalahan yang terjadi pada detektor, terjadi pada CT-Scan generasi III.(1)
    

    5. Dosis Radiasi
Jumlah radiasi yang digunakan untuk menghasilkan sebuah citra CT-Scan biasanya menggunakan nilai mA dan waktu scanning (s)  yang bervariasi. Mengubahnya berarti juga akan mengubah dosis radiasi dan radiasi  yang diserap pada setiap voxel-voxel  individu. Noise dapat menurun dengan menaikkan jumlah radiasi yang digunakan (mAs) tetapi dosis radiasi yang diserap oleh jaringan juga akan meningkat.