CT SCAN Winda Wirasa, ST.MT Definisi • Merupakan alat radiografi yang menghasilkan gambar potongan tubuh secara melintang (tomografi) • Menggunakan proses secara komputerisasi untuk menghasilkan gambar suatu irisan objek Sejarah CT Scan 1917 J.H Radon : transformasi Radon, gambar dari objek yang tidak diketahui dapat digambarkan dari proyeksinya. 1963 A.M Cormark : mengembangkan teknik untuk menentukan distribusi penyerapan tubuh manusia. 1972 G.N Hounsfield dan J.Ambrose : menghasilkan gambar CT pertama untuk keperluan klinis. 1974 60 unit CT terpasang untuk pemeriksaan kepala 1979 Hounfield dan Cormark dianugrahi hadiah nobel 1989 spiral CT 1998 MultiscaleCT 2000 > 30000 clinical CT installations Komponen-Komponen CT SCAN 1. Meja Pemeriksaan • Meja pemeriksaan merupakan tempat pasien diposisikan untuk dilakukannya pemeriksaan CT-Scan. • Setiap scanning satu slice selesai, maka meja pemeriksaan akan bergeser sesuai ketebalan slice ( slice thickness ). • Terletak dipertengahan gantry dengan posisi horizontal • Dapat digerakkan maju, mundur, naik dan turun dengan cara menekan tombol 2. Gantry Gantry merupakan komponen pesawat CT-Scan yang didalamnya terdapat: • X-ray tube • Kolimator • Detektor • DAS ( Data Acquisition System ). Pada gantry ini juga dilengkapi dengan indikator data digital yang memberi informasi tentang ketinggian meja pemeriksaan, posisi objek dan kemiringan gantry. Tabung sinar-x dan detektor yang letaknya selalu berhadapan didalam gantry akan berputar mengelilingi objek yang akan dilakukan scanning. a. Tabung sinar-x Berfungsi sebagai pembangkit sinar-X dengan sifat: 1. 2. 3. Bekerja pada tegangan tinggi diatas 100 kV Ukuran focal spot kecil 10 – 1 mm Tahan terhadap goncangan b. Kolimator Pada pesawat CT-Scan, umumnya terdapat dua buah kolimator, yaitu: Kolimator pada tabung sinar-x Fungsinya: untuk mengurangi dosis radiasi, sebagai pembatas luas lapangan penyinaran dan mengurangi bayangan penumbra dengan adanya focal spot kecil. Kolimator pada detektor Fungsinya: untuk pengarah radiasi menuju ke detektor, pengontrol radiasi hambur dan menentukan ketebalan lapisan ( slice thickness ). c. Detektor dan DAS ( Data Acqusition system ) Adapun fungsi detector dan DAS secara garis besar adalah: Menangkap sinar-x yang telah menembus objek • Mengubah sinar-x dalam bentuk cahaya tampak • Mengubah cahaya tampak menjadi sinyal-sinyal electron dan menguatkannya • Mengubah sinyal elektron tersebut kedalam bentuk data digital. 3. X-ray Control a. X-ray terdiri dari geneator sinar-X bertegangan tinggi/high voltage transformer, RARC (Rapid Accelerator Rotor Controller) dan X-ray tube indicator. b. X-ray control ini berperan penting pada saat dilakukan pemanasan tabung sinar-X 4. Komputer Merupakan pengendali dari semua instrument pada CTScan. Berfungsi untuk melakukan proses scanning, rekonstruksi atau pengolahan data, menampilkan ( display ) gambar serta untuk menganalisa gambar. Adapun elemen-elemen pada computer adalah sebagai berikut: a. Input Device b. CPU c. Output Device a. Input Device Adalah unit yang menerjemahkan data-data dari luar kedalam bahasa computer sehingga dapat menjalankan program atau instruksi. b. CPU ( Central Procesing Unit ) Merupakan pusat pengolahan dan pengelolaan dari kesseluruhan system computer yang sedang bekerja. Terdiri atas : ALU ( Arithmetic Logic Unit ) : Berfungsi untuk melaksanakan proses berupa arithmetic operation seperti penambahan, pengurangan, pembagian, serta perkalian. Control Unit : Berfungsi untuk mengontrol keseluruhan system computer dalam melakukan pengolahandata. Memory Unit : Berfungsi sebagai tempat penyimpanan data ataupun instruksi yang sedang dikerjakan. c. Output Device Digunakan untuk menampilkan hasil program atau instruksi sehingga dapat dengan mudah dilihat oleh personilyang mengoperasikannya, misalnya CRT (Cathoda Ray Tube). 5. Layar TV Monitor Berfungsi sebagai alat untuk menampilkan gambar dari objek yang diperiksa serta menampilkan instruksi-instruksi atau program yang diberikan. 6. Image Recording Berfungsi untuk menyimpan program hasil kerja dari computer ketika melakukan scanning, rekonstruksi dan display gambar. Digunakan : Magnetik Disk : Digunakan untuk penyimpanan sementara dari data atau gambaran, apabila gambaran akan ditampilkan dan diproses. Magnetic disk dapat menyimpan dan mengirim data dengan cepat, bentuknya berupa piringan yang dilapisi bahan ferromagnetic. Kapasitasnya sangat besar. Floppy Disk :Biasa disebut dengan disket, merupakan modifikasi dari magnetic disk, bentuknya kecil dan fleksibel atau lentur. Floppy disk mudah dibawa dan disimpan. Kapaasitasnya relative kecil (sekarang sudah tidak digunakan lagi). 7. Operator Terminal Merupakan pusat semua kegiatan scanning atau pengoperasian system secara umum serta berfungsi untuk merekonstruksi hasil gambaran sesuai dengan kebutuhan. 8. Multiformat Kamera Digunakan untuk memperoleh gambaran permanen pada film. Pada satu film dapat dihasilkan beberapa irisan gambar tergantung jenis pesawat CT dan film yang digunakan. 9. Operator Display Console (ODC) Operator Display Console (ODC), merupakan kombinasi antara Operator Terminal dan SDC. Alat ini disampaing sebagai pusat kegiatan scanning juga dapat memanipulasi hasil gambaran sesuai yang kita kehendaki. 10. Peralatan 3-Dimensi Software/CSI-3D Software ini dipergunakan untuk memperoleh gambaran dari obyek yang diinginkan berupa gambaran 3 dimensi. Sistem CT Scanner Sistem CT Scanner Peralatan CT Scanner terdiri atas tiga bagian yaitu: Sistem pemroses citra Sistem komputer dan Sistem kontrol. Sistem Pemroses Citra “pemindai tomografi computer” Pembentukan gambar pada CT-SCAN melewati proses berikut : • Pelemahan intensitas sinar-x oleh objek yang ditembus oleh sinar-x tersebut. • Terjadi proses penyerapan sinar-x oleh jaringan tubuh tergantung dari kerapatan jaringan yang bergantung pada kerapatan dari organ/jaringan • Sinar-x yang diteruskan intensitasnya menjadi lebih kecil sesuai dengan apa yang dilewatinya hingga muncullah perbedaaan kontras diberbagai titik tertentu hingga muncullah suatu gambar. Manfaat CT Scanner CT Scanner memiliki kemampuan yang unik untuk memperhatikan suatu kombinasi dari jaringan, pembuluh darah dan tulang secara bersamaan. CT Scanner dapat digunakan untuk mendiagnose permasalahan berbeda seperti : Adanya gumpalan darah di dalam paru-paru (pulmonary emboli) Pendarahan di dalam otak ( cerebral vascular accident) Batu ginjal Inflamed appendix Kanker otak, hati, pankreas, tulang, dll. Tulang yang retak Prinsip kerja dari alat CT-Scan adalah sebagai berikut : sinar–x yang keluar dari tabung akan melewati celah sempit yang disebut kolimator. Sinar-x akan menembus organ dan mengalami atenuasi (pelemahan). Sinar-x yang menembus bahan akan mengenai detector, dan kemudian detector akan mengubah energy sinar-x menjadi energy cahaya. Energi cahaya yang keluar dari detector akan digandakan oleh Image Intensifier. Setelah itu cahaya tampak akan masuk ke dalam Photo Multiplier Tube (PMT) dan akan diubah menjadi sinyal listrik. Sinyal listrik yang merupakan data analog akan di ubah menjadi data digital oleh ADC (Analog to Digital Converter). Data digital dari ADC akan di akuisisi ke dalam DAS (Data Acquisition System) dan dikirim ke CPU. Pada CPU, data akan diolah dan direkonstruksi. Ada beberapa prosedur yang bisa digunakan dalam teknik rekonstruksi gambaran: Algebraic Reconstruction Techniques (ART) Dilakukan pemecahan lebih dari 260.000 nilai µ tidak diketahui dengan mengukur atenuasi sekitar 1.400 pembacaan dengan sekitar 700 kanal detector. Kekurangan : perhitungan dapat dilakukan hanya setelah sebuah rotasi penuh, pemindaian spiral menjadi tidak efektif. Convolution Backprojection Procedures.: Adalah sebuah teknik dengan proyeksi balik sederhana. Yaitu dengan mendata setiap proyeksi dan membalik proyeksi yang terjadi. Rekonstruksi yang didapat cukup baik dan cepat, namun masih kurang akurat. Kemudian dengan ditambahkan filter (Convolution Back Projection dengan filter/kernel) gambaran yang dihasilkan menjadi jauh lebih baik. Dari CPU, data akan dapat dikirim ke Monitor untuk ditampilkan, ke Memory Unit (storage) untuk disimpan, ataupun dikirim ke output devices lainnya untuk di cetak. Gambaran jaringan pada CT Scaan Jaringan Hounsfield Unit Warna abu-abu Udara -1000 Hitam (↓↓↓) Lemak -100 Hitam (↓↓) Cairan serebrospinal 0 Hitam (↓) Abu- Otak Darah Tulang 30 abu (-) Putih (↑↑) 100 Putih (↑↑↑) 1000 CARA KERJA CT SCAN Cara kerja pesawat CT-SCAN terdiri dari 2 cara yakni : 1. Teknik Sequence 2. Teknik Spiral 1. Teknik Sequence Pada CT-Scan tipe generasi lama proses pengambilan gambar dengan memakai teknik sequence yakni meja pasien bergerak maju terlebih dahulu baru kemudian tabung sinar-x melakukan eksposure sambil berputar mengelilingi pasien, jadi bergerak secara bergantian. Dengan memakai teknik sequence ini maka waktu yang dibutuhkan untuk satu pengambilan gambar lebih lama karena satu kali putaran gantry hanya menghasilkan satu potongan gambar. 2. Teknik Spiral Pada CT-Scan multi slice / Emotion Duo proses pengambilan gambarnya menggunakan teknik Spiral (kontinyu) yakni meja pasien bergerak maju dan secara bersamaan tabung sinar-x melakukan eksposure sambil mengelilingi pasien. Lamanya proses ini ditentukan oleh beberapa luas objek yang akan diambil gambarnya, jenis organ atau jaringan. Pada tipe ini sudah menggukan multi slice sehingga waktu yang dibutuhkan untuk satu penggambilan gambar lebih singkat karena satu kali putaran gantry bisa mengasilkan dua atau lebih potongan gambar dan gambar yang dihasilkan lebih detail dari pada single slice. Diagram Blok Prinsip Kerja CT Scanner Dengan menggunakan tabung sinar-x sebagai sumber radiasi yang berkas sinarnya dibatasi oleh kollimator, sinar x tersebut menembus tubuh dan diarahkan ke detektor. Intensitas sinar-x yang diterima oleh detektor akan berubah sesuai dengan kepadatan tubuh sebagai objek, dan detektor akan merubah berkas sinar-x yang diterima menjadi arus listrik, dan kemudian diubah oleh integrator menjadi tegangan listrik analog. Tabung sinar-x tersebut diputar dan sinarnya di proyeksikan dalam berbagai posisi, besar tegangan listrik yang diterima diubah menjadi besaran digital oleh analog to digital Converter (A/D C) yang kemudian dicatat oleh komputer. Selanjutnya diolah dengan menggunakan Image Processor dan akhirnya dibentuk gambar yang ditampilkan ke layar monitor TV. Gambar yang dihasilkan dapat dibuat ke dalam film dengan Multi Imager atau Laser Imager. Berkas radiasi yang melalui suatu materi akan mengalami pengurangan intensitas secara eksponensial terhadap tebal bahan yang dilaluinya. Pengurangan intensitas yang terjadi disebabkan oleh proses interaksi radiasi-radiasi dalam bentuk hamburan dan serapan yang probabilitas terjadinya ditentukan oleh jenis bahan dan energi radiasi yang dipancarkan. Dalam CT scan, untuk menghasilkan citra obyek, berkas radiasi yang dihasilkan sumber dilewatkan melalui suatu bidang obyek dari berbagai sudut. Radiasi terusan ini dideteksi oleh detektor untuk kemudian dicatat dan dikumpulkan sebagai data masukan yang kemudian diolah menggunakan komputer untuk menghasilkan citra dengan suatu metode yang disebut sebagai rekonstruksi. Pemprosesan data Suatu sinar sempit (narrow beam) yang dihasilkan oleh X-ray didadapatkan dari perubahan posisi dari tabung X-ray, hal ini juga dipengaruhi oleh collimator dan detektor. Secara sederhana dapat digambarkan sebagai berikut : Gambar Colimator dan detektor Sinar X-ray yang telah dideteksi oleh detektor kemudian dikonversi menjadi arus listrik yang kemudian ditransmisikan ke komputer dalam bentuk sinyal melaui proses berikut : Gambar Proses Pembentukan Citra Setelah diperoleh arus listrik dan sinyal aslinya, maka sinyal tadi dikonversi ke bentuk digital menggunakan A/D Convertor agar sinyal digital ini dapat diolah oleh komputer sehingga membentuk citra yang sebenarnya. Hasilnya dapat dilihat langsung pada monitor komputer ataupun dicetak ke film. Berikut contoh citra yang diperoleh dalam proses scanning menggunakan CT Scanner : Perkembangan CT Scanner Proses pengumpulan data intensitas radiasi terusan pada bidang irisan obyek untuk berbagai sudut dinamakan scanning atau pemayaran. Terdapat berbagai macam cara pemayaran, bergantung pada "generasi" CT scan yang digunakan. Istilah "generasi" menggambarkan tipe komersial yang tersedia yang mengacu pada perbedaan geometris gerak pemayaran, waktu pemayaran, bentuk berkas radiasi perunut, dan system detektor yang berbeda-beda antara satu generasi dan generasi lain. Berdasarkan perkembangan Teknologi, CT Scanner mengalami beberapa perkembangan sesuai kemajuan teknologi. 1. Generasi Pertama Spesifikasi: Gerakan translasi dan rotasi. Berkas sinar-x berbentuk pensil ( pensil beam ). Geometri berkas sinar parallel. FOV ( field of view ) 24cm. Menggunakan 2 buah detector sehingga sekali scan dapat menghasilkan 2 irisan. 160 berkas parallel/proyeksi. 180 proyeksi dengan interval 1 derajat. Detector tidak dapat mendeteksi perbedaan intensitas sinar-x yang sangat besar, oleh karena itu kepala yang diperiksa harus dikelilingi oleh kantong berisi air. Kristal NAl yang digunakan sebagai detector memiliki waktu afterglow yang nyata. Keuntungan : pengaruh hamburan radiasi pada detector ditiadakan karena berkas sinar-x yang berbentuk pensil. Generasi Kedua Spesifikasi: Menggunakan 30 linear array detector. Kerugian : adanya pengaruh radiasi hamburan dan meningkatnya intensitas kearah tepi dari berkas sinar-x yang berbentuk kipas. Hal ini diatasi dengan penambahan filter dasi kupu-kupu pada jendela tabung sinar-x. Keuntungan : waktu scan lebih singkat yaitu antara 18 hingga 30 detik/irisan. Generasi Ketiga Spesifikasi: Konfigurasi rotasi/translasi. Berkas sinar-x berbentuk kipas ( fan beam ). Menggunakan detector array. Waktu scan 1 detik. Kekurangan : kemungkina terjadinya ring artifact karena adanya kerusakan kanal detector. Generasi ke Empat Spesifikasi: tabung sinar-x berputar dan detector diam. detector tersusun melimhkar berbentuk lingkaran. sekitar 8000 buah detector diperlukan. waktu scan 1 detik. kerugian : harga mahal , dosis radiasi pada pasien lebih tinggi. keuntungan : tidak terjadi ring artifact. masalah : jarak antara tabung sinar-x dan elemen detector tidak semuanya sama dapat diatasi dengan kalibrasi dan normalisasi saat scan. Generasi V CT Scan V muncul tidak layaknya seperti CT Scan generasi sebelumnya. Pada CT Scan generasi I, II, III, dan IV hadir dengan prinsip aplikasi fungsional dan peranan x-ray sebagai media pembentuk gambaran diagnostik. Akan tetapi, pesawat CT Scan V muncul tanpa menggunakan peranan x-ray sebagai media untuk menampilkan tampilan diagnosa. Pada Electron Beam Technique tidak menggunakan tabung sinar-x, tapi menggunakan electron gun yang memproduksi pancaran electron berkekuatan 130 KV. Pancaran electron difokuskan oleh electro-magnetic coil menuju fokal spot pada ring tungsten. Proses penumbukkan electron pada tungsten menghasilkan energy sinarx. 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. Generasi Keenam (Spiral / Helical CT) 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 III dan IV · X-ray : wide fan beam · Gerakan : stationary-rotate system · 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) Generasi Ketujuh (Multi Array Detector CT / Multi Slice CT) 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. Generasi Kedelapan (Dual Source CT) 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.