CT Scan ( Computed Tomography Scanner )

1. DEFINISI

         CT Scan ( Computed Tomography Scanner ) adalah suatu prosedur yang digunakan untuk mendapatkan gambaran dari berbagai sudut kecil dari tulang tengkorak dan otak.

CT-Scan merupakan alat penunjang diagnosa yang mempunyai aplikasi yang universal utk pemeriksaan seluruh organ tubuh, seperti sususan saraf pusat, otot dan tulang, tenggorokan, rongga perut.

Pemeriksaan ini dimaksudkan untuk memperjelas adanya dugaan yang kuat antara suatu kelainan,
yaitu :

a.Gambaran lesi dari tumor, hematoma dan abses.
b.Perubahan vaskuler : malformasi, naik turunnya vaskularisasi dan infark.
c.Brain contusion.
d.Brain atrofi.
e.Hydrocephalus.
f.Inflamasi.





Gambar 1. CT scan

2. PRINSIP DASAR

         Prinsip dasar CT scan mirip dengan perangkat radiografi yang sudah lebih umum dikenal. Kedua perangkat ini sama-sama memanfaatkan intensitas radiasi terusan setelah melewati suatu obyek untuk membentuk citra/gambar. Perbedaan antara keduanya adalah pada teknik yang digunakan untuk memperoleh citra dan pada citra yang dihasilkan. Tidak seperti citra yang dihasilkan dari teknik radiografi, informasi citra yang ditampilkan oleh CT scan tidak tumpang tindih (overlap) sehingga dapat memperoleh citra yang dapat diamati tidak hanya pada bidang tegak lurus berkas sinar (seperti pada foto rontgen), citra CT scan dapat menampilkan informasi tampang lintang obyek yang diinspeksi. Oleh karena itu, citra ini dapat memberikan sebaran kerapatan struktur internal obyek sehingga citra yang dihasilkan oleh CT scan lebih mudah dianalisis daripada citra yang dihasilkan oleh teknik radiografi konvensional.

         CT Scanner menggunakan penyinaran khusus yang dihubungkan dengan komputer berdaya tinggi yang berfungsi memproses hasil scan untuk memperoleh gambaran panampang-lintang dari badan. Pasien dibaringkan diatas suatu meja khusus yang secara perlahan – lahan dipindahkan ke dalam cincin CT Scan. Scanner berputar mengelilingi pasien pada saat pengambilan sinar rontgen. Waktu yang digunakan sampai seluruh proses scanning ini selesai berkisar dari 45 menit sampai 1 jam, tergantung pada jenis CT scan yang digunakan( waktu ini termasuk waktu check-in nya).

         Proses scanning ini tidak menimbulkan rasa sakit . Sebelum dilakukan scanning pada pasien, pasien disarankan tidak makan atau meminum cairan tertentu selama 4 jam sebelum proses scanning. Bagaimanapun, tergantung pada jenis prosedur, adapula prosedur scanning yang mengharuskan pasien untuk meminum suatu material cairan kontras yang mana digunakan untuk melakukan proses scanning khususnya untuk daerah perut.

 3. STRUKTUR KOMPONEN DASAR PESAWAT CT-SCAN

Komponen-komponen pesawat, meliputi :

a. 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 slice ( slice thickness ). Meja pemeriksaan terletak dipertengahan gantry dengan posisi horizontal dan dapat digerakkan maju, mundur, naik dan turun dengan cara menekan tombol yang melambangkannmaju, mundur, naik, san turun yang terdapat pada gantry.

b. Gantry            

           Gantry merupakan komponen pesawat CT-Scan yang didalamnya terdapat tabung sinar-x, filter, detektor, DAS ( Data Acquisition System ). Serta lampu indikator untuk sentrasi. Pada gantry ini juga dilengkapi denganindikator data digital yang memberi informasi tentang ketinggian meja pemeriksaan, posisi objek dan kemiringan gantry.

               Pada pertengahan gantry diletakkan pasien. Tabung sinar-x dan detektor yang letaknya selalu berhadapan didalam gantry akan berputar mengelilingi objek yang akan dilakukan scanning.

1) Tabung sinar-x
Berfungsi sebagai pembangkit sinar-X dengan sifat:
1. Bekerja pada tegangan tinggi diatas 100 kV
2. Ukuran focal spot kecil 10 – 1 mm
3. Tahan terhadap goncangan
2) Kolimator

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

3) Detektor dan DAS ( Data Acqusition system )

          Setelah sinar-x menembus objek, maka akan diterima oleh detector yang selanjutnya dan dilakukan proses pengolahan data oleh DAS. Adapun fungsi detector dan DAS secara garis besar adalah: untuk menangkap sinar-x yang telah menembua objek, 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.

c. Komputer

        Merupakan pengendali dari semua instrument pada CT-Scan. Berfungsi untuk melakukan proses scanning, rekonstruksi atau pengolahan data, menampilkan ( display ) gambar serta untuk menganalisa gambar.

Adapun elemen-elemen pada computer adalah sebagai berikut:
 
1) Input Device
Adalah unit yang menterjemahkan data-data dari luar kedalam bahasa computer sehingga dapat menjalankan program atau instruksi.

2) 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.

3) Output Device
            Digunakan untuk menampilkan hasil program atau instruksi sehingga dapat dengan mudah dilihat oleh personilyang mengoperasikannya, misalnya CRT (Cathoda Ray Tube).

d. Layar TV Monitor
          Berfungsi sebagai alat untuk menampilkan gambar dari objek yang diperiksa serta menampilkan instruksi-instruksi atau program yang diberikan.

e. Image Recording
          Berfungsi untuk menyimpan program hasil kerja dari computer ketika melakukan scanning, rekonstruksi dan display gambar. digunakan:

1) 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.

2) 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).

f. Operator Terminal
         Merupakan pusat semua kegiatan scanning atau pengoperasian system secara umum serta berfungsi untuk merekonstruksi hasil gambaran sesuai dengan kebutuhan.

g. 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.


4. PRINSIP KERJA

Gambar 3. Bagan 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.

• Pemrosesan 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 4. Collimator 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 5. 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 :

Gambar 6.Hasil whole body scanning

5. APLIKASI CT SCAN

            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

Kualitas Image pada CT Scan
Citra (image) adalah suatu representasi, kemiripan, atau imitasi dari suatu obyek atau benda. Citra dikelompokkan menjadi dua yaitu citra tampak dan citra tak tampak. Citra tampak misalnya foto, lukisan dan apa yang nampak di monitor atau televise. Sedangakn citra tak tampak misalnya gambar atau file (citra digital). Untuk dapat dilihat oleh manusia, citra tak tampak ini harus diubah menjadi citra tampak misalnya dengan menampilkannya di monitor, dicetak dimedia kertas dan lain-lain. 

Dari jenis citra tersebut hanya citra digtal yang dapat diolah oleh computer. Jenis citra lain jika ingin diolah dalam computer harus diubah dalam bentuk citra digital. Misalnya organ kepala yang dipindai dengan CT Scan. Kegiatan untuk mengubah informasi citra fisik non digital menjadi digital disebut sebagai pencitraan (imaging).

Citra CT Scan adalah tampilan digital dari crossectional tubuh dan berupa matriks yang terdiri dari pixel-pixel, atau tersusun dari nilai pixel yang berlainan.

Komponen yang mempengaruhi kualitas gambar CT-Scan adalah spatial resolution, kontras resolution, noise dan artefak.

1). Spatial resolusi

Spasial resolusi adalah kemampuan untuk dapat membedakan objek/ organ yang berukuran kecil dengan densitas yang berbeda pada latar belakang yang sama. Resolusi Spatial adalah kemampuan untuk dapat membedakan obyek yang berukuran kecil dengan densitas yang berbeda pada latar belakang yang sama. Dipengaruhi oleh factor geometri, rekontruksi alogaritma, ukuran matriks, magnifikasi, dan FOV. Resolusi spasial atau High Contras Resolusi adalah kemampuan untuk dapat membedakan objek yang berukuran kecil dengan densitas yang berbeda. Resolusi spasial dipengaruhi oleh : faktor geometri, rekonstruksi algoritma/filter kernel, ukuran matriks, pembesaran gambar (magnifikasi), Focal Spot, Detektor

2). Kontras resolusi

Kontras resolusi adalah kemampuan untuk membedakan atau menampakan obyek-obyek dengan perbedaan densitas yang sangat kecil dan dipengaruhi oleh faktor eksposi, slice thicknees, FOV dan filter kernel (rekonstruksi algorithma).

3). Noise

Noise adalah fluktuasi (standar deviasi) nilai CT number pada jaringan atau materi yang homogen. Noise tergantung pada beberapa faktor antara lain : mAs, scan time, kVp, tebal irisan, ukuran objek dan algoritma Sebagai contoh adalah air memiliki CT Number 0, semakin tinggi standar deviasi nilai CT Number pada pengukuran titik-titik air berarti noisenya tinggi. Noise ini akan mempengaruhi kontras resolusi, semakin tinggi noise, maka kontras resolusi akan menurun.

Faktor-faktor yang menyebabkan noise adalah :

a. Faktor eksposi, mAs, kV, semakin besar faktor eksposi akan menurunkan noise.

Salah satu parameter yang mempengaruhi CT number adalah pemilihan tegangan tabung sinar-X/kV. Pengaturan tegangan sinar-X menentukan jumlah energi foton sinar-X. CT number akan mengalami kenaikan seiring dengan penurunan tegangan tabung sinar-X. Hal ini akan berpengaruh pada image quality dan level of noise. Penelitian menggunakan variasi kV dianggap perlu semenjak kalibrasi air dan udara pada pesawat CT Scan Somatom Emotion terpelihara dengan cara mengubah tegangan tabung sinar-X. Estimasi tegangan tabung yang memiliki energi tinggi dan memiliki efektifitas energi adalah 80 kV, 110 kV dan 130 kV

b. Ukuran pixel, dipengaruhi oleh FOV dan ukuran matriks. Semakin besar ukuran pixel, noise semakin berkurang, akan tetapi resolusi spatial menurun.

c. Slice thickness, semakin besar slice thickness noise akan berkurang.

d. Algoritma, penambahan prosedur algoritma sesuai kebutuhan dapat meningkatkan image noise, peningkatan image noise dapat menurunkan resolusi kontras.

Keterangan

• Jika ukuran pixel semakin lebar, maka noise dalam resolusi  spasial akan semakin menurun. 
• Jika slice thickness semakin meningkat, maka noise dan  resolusi spasial akan semakin menurun. 
• Jika energi (kV) meningkat, maka dosis radiasi yang  diterima meningkat tapi noise semakin menurun.

4). Artefak

Secara umum Artefak adalah kesalahan dalam gambar (adanya sesuatu dalam gambar) yang tidak ada hubungannya dengan obyek yang diperiksa. Dalam CT Scan artefak didefinisikan sebagai pertentangan / perbedaan antara rekonstruksi CT Number dalam gambar dengan koefisien atenuasi yang sesungguhnya dari obyek yang diperiksa.

6. PERKEMBANGAN CT - SCAN 

1. Generasi I

         Pesawat CT Scan pertama kali dirancang bangun pada tahun 1971 atas dasar tindak lanjut ide teori Dr. Hounsfield dengan prinsip kerja pesawat teknik tomografi. Dimana lingkup kerja pesawat CT Scan hanya terbatas pada pengambilan gambar-gambar diagnosa kepala secara scanner, sehingga pesawat CT Scan waktu itu disebut CT Head Scanner.

Ciri-ciri CT Scan generasi pertama diantaranya :

• X-ray tube yang digunakan masih menghasilkan pencil beam.

• Detector yang digunakan single detector untuk mendapatkan gambaran per-slicenya.

• Pixel yang dihasilkan dalam bentuk pixel recon matrix memiliki ukuran 80 x 80 pixel recon matrix, 13 mm slice thickness 33 mA, 120 KV.

• Scanning time yang bisa dilakukan pesawat adalah 4 s/d 5 menit.

• Kerja x-ray tube secara continous radiation.

• Proyeksi gambar scanning secara paralel untuk tiap kali rotasi.

• Prinsip kerja pesawat menggunakan prinsip kerja teknik tomografi

• Secara translation dan rotation yang bergantian dan berlainan arah antara x-ray tube dengan detector.

• Secara translation dan rotation yang bergantian dan berlainan arah antara x-ray tube dengan detector.

• Perintis    :  EMI, London, 1977

• X-ray      :  pencil beam

• Gerakan  :  translate – rotate

• Detektor  :  single detector

• Rotasi      :  180 derajat

• Waktu     :  4,5 – 5,5 menit / scan slice

• App        :  head scanner

2. Generasi II

         CT Scan generasi kedua muncul pada tahun 1975, dimana pesawat CT Scan II merupakan evolution CT Scan generasi pertama, pada pesawat CT Scan II mempunyai fasilitas komponen yang lebih lengkap, terutama dalam pemakaian komponen detector. Pada CT Scan II, sistem detector yang dipakai adalah multidetector, sehingga sensitifitas pesawat tersebut terhadap berkas radiasi x-ray yang terpancar dari sumber sinar-x lebih tinggi jika dibandingkan dengan pesawat CT Scan yang menggunakan single detector.

CT Scan generasi kedua juga memiliki ciri-ciri khusus diantaranya :

• X-ray tube yang digunakan dapat menghasilkan fan beam.

• Banyaknya detector yang dipakai biasanya lebih dari 30 detector.

• Lama waktu Scanning ± 20 s/d 90 second.

• Menghasilkan x-ray secara continous radiation.

• Sudah bisa digunakan untuk Scan hampir seluruh tubuh.

3. Generasi III

         Berdasarkan hasil rekontruksi gambaran diagnosa yang dihasilkan, CT Scan III mampu menampilkan tampilan gambaran diagnostik suatu objek dengan kemampuan resolusi yang lebih baik daripada gambaran diagnostik yang dihasilkan pada generasi CT Scan sebelumnya. CT Scan III muncul sekitar tahun 1977 setelah CT Scan II muncul. Kemunculan pesawat CT Scan III merupakan imbas dari kemajuan teknologi komputer dalam merekontruksi gambar-gambar medik dengan resolusi citra yang baik. Hal ini ditandai dengan semakin kompleksnya sistem pesawat pada CT Scan III. Sehingga pencitraan medik pada gambaran diagnostik tampak lebih sempurna.

CT Scan III mempunyai ciri-ciri khusus sebagai berikut :

• Sinar-x yang dihasilkan oleh x-ray tube adalah fan beam geometri.

• Detector yang digunakan sebagai pendeteksi sinyal radiasi x-ray lebih banyak daripada CT Scan I dan II, yakni jumlahnya sebanyak 380 s/d 768 element.

• Dapat menghasilkan sinar-x yang bersifat pulsed radiation atau continous radiation (tergantung dari rancangan pesawat tersebut).

• Sistem pergerakkan kerja rotanx dan detector tidak secara linier, melainkan secara rotasi dengan kecepatan tinggi (high speed).

• Exposure time yang relatif cepat ± 500 ms (Somatom Plus 4, Siemens) s/d 1,4 second (Somatom DR Siemens).

• Dapat digunakan untuk mendiagnosa seluruh tubuh.

4. Generasi IV

         Pesawat CT Scan generasi IV muncul pada tahun 1977 setelah munulnya CT Scan III. Pesawat CT Scan IV merupakan suatu modifikasi dari CT Scan III. Karena semua cara kerja yang diaplikasikan pada pesawat CT Scan IV adalah dasar prinsip kerja pesawat CT Scan III. Meskipun berdasarkan kedetailan penyampaian informasi secara digital, CT Scan IV sedikit lebih akurat daripada CT Scan III. Hal ini disebabkan karena pada CT Scan IV dimodifikasi dengan stationary detector.

5. 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. Hal ini disebabkan karena pada CT Scan V menggunakan elektron gun sebagai pembangkit energi foton pengganti sinar-x. 

6. PERKEMBANGAN TERKINI CT SCAN 
CT Scan Terbaru Pangkas Radiasi 90%

      Go4HealthyLife.com, Jakarta - Meski amat berguna untuk meneliti lebih dalam terhadap sebuah penyakit, namun teknologi pemindaian dengan memanfaatkan sinar X, seperti CT scan ini memancarkan radiasi tinggi yang berpotensi merusak jaringan di dalam tubuh. Untuk itu, para ahli berlomba-lomba menghasilkan CT scan yang rendah radiasi.

       Hasilnya adalah sebuah CT scan jantung terbaru yang diklaim memiliki radiasi yang jauh lebih rendah dibandingkan CT scan standar. Coba bayangkan, radiasi dari CT scan teranyar ini sekitar 91% lebih rendah ketimbang CT scan yang digunakan saat ini.       

   "CT angiography koroner telah membangkitkan antusiasme tinggi belakangan ini terkait dengan akurasinya yang sanat tinggi dalam mendiagnosis pasien yang diduga atau sudah terserang penyakit jantung koroner. Namun, antusiasme itu terganggu oleh kekhawatiran mengenai tingginya radiasi yang akan diterima si pasien," ujar Dr. Andrew J. Einstein, direktur cardiac CT research di Columbia University Medical Center.

            Einstein bersama timnya membandingkan pemancaran radiasi dari CT scan standar yang memiliki 64 detektor -- yang mampu memindai jantung sepanjang 4 sentimeter dalam sekali pemindaian -- dengan CT scan teranyar yang memiliki 320 detektor, yang dapat memindai jantung 16 cm. Itu artinya, keseluruhan panjang jantung dapat dipindai dalam sekali rotasi dan dalam satu kali denyutan.  

           Dengan teknologi terbaru ini, dijamin gambar yang dihasilkan lebih jelas dan tak putus-putus. Terlebih lagi, radiasi yang diterima pasien amat kecil karena durasi pemindaian hanya sekitar 0,35 detik, kata Einstein dalam pernyataannya di Radiological Society of North America.

         Studi yang diterbitkan dalam jurnal Radiologi terbitan Maret itu juga ditemukan bahwa dosis radiasi efektif adalah sebesar 35,4 millisievert (mSv) untuk CT scan yang memiliki detektor 64 baris dan 4,4 mSv untuk CT scan 320 baris detektor.

         Ketika kemampuan teknologi CT meningkat dari 16 menjadi 64 detektor, dosis radiasinya naik secara signifikan. Saat ini perkembangan teknologi berjalan ke arah yang berlawanan, yaitu mulai mengurangi pancaran radiasi.



Daftar Pustaka:

http://www.go4healthylife.com/articles/572/1/CT-Scan-Terbaru-Pangkas-Radiasi-90-/Page1.html
http://en.wikipedia.org/wiki/X-ray_computed_tomography 
http://atem-andakara.blogspot.com