sejarah perkembangan ct-scan

CT-Scan

            Seiring dengan era globalisasi yang akan kita hadapi, diperlukan motivasi untuk meningkatkan kemampuan dan keahlian Sumber Daya Manusia (SDM) yang ada agar mampu bersaing di era perdagangan bebas. Berdasarkan kenyataan tersebut maka masih diperlukan SDM yang berkualitas tinggi dibidangnya masing-masing. Untuk itu dilakukanlah berbagai pelatihan maupun kegiatan lain guna meningkatkan kualitas SDM yang ada.

            Peningkatan kualitas SDM ini meliputi berbagai bidang termasuk dalam bidang kesehatan. Dalam bidang kesehatan sangat diperlukan peningkatan ilmu pengetahuan dan teknologi modern serta SDM berkualitas guna mengimbangi perkembangan penyakit yang semakin kompleks. Peningkatan kualitas SDM serta teknologi modern terjadi juga dalam bidang Radiologi.

            Radiologi merupakan salah satu bidang dalam ilmu kesehatan yang ikut berperan penting dalam menentukan dan menegakkan diagnosa sehingga dapat ditentukan tindakan yang tepat dan cepat dalam upaya penyembuhan. Pelayanan kesehatan pada bidang radiologi juga membutuhkan tenaga kesehatan yang berkualitas. Politeknik Kesehatan Jakarta II Jurusan T. Radiodiagnostik dan Radioterapi sebagai institusi pendidikan yang bertanggungjawab pada masalah ini berupaya menyiapkan tenaga-tenaga kesehatan yang berkualitas sebagai penyelenggara kegiatan pelayanan kesehatan dibidang radiologi.

            Kemajuan dibidang radiologi diikuti dengan kemajuan alat-alat radiologi bila dahulu hanya kita kenal pengambilan gambar dengan teknik radiografi konvensional sekarang sudah digunakan pencitraan dengan bantuan komputer diantaranya CT-Scan, MRI, SPECT, PET dan CR. Dengan kemajuan ini memudahkan Radiolog untuk mendiagnosa jenis penyakit yang diderita pasien. Tetapi disini kami hanya ingin menjelaskan lebih dalam tentang CT-Scan.

           

A. SEJARAH DAN PRINSIP DASAR CT-SCAN

            Pengenalan penggunaan komputer pada bidang radiologi di mulai dua dekade terakhir pada tahun 1955. K. C. Tsien menggunakan komputer untuk menentukan dengan cepat dan akurat perhitungan dosis radiasi pada pasien yang terkena kanker. Jadi bukan hanya dibidang matematika tetapi juga berhasil dibuktikan penggunaan komputer pada bidang kesehatan.

            Sekarang aplikasi komputer pada bidang radiologi mulai dari penyimpanan data pasien secara otomatis dan juga laporan radiologi. Untuk beberapa masalah yang sulit pada penggambaran. Penerapan gambaran mencakup gambaran diagnosa, analisis gambar secara otomatis dan Computed Tomography. Computed Tomography adalah jenis penggambaran terbaru yang dikembangkan pada tahun 1969 oleh Godfrey N. Hounsfield dari EMI.

            Pada tahun 1967 Hounsfield meneliti sebuah teknik penggambaran dan  kemudian menarik kesimpulan bahwa jika berkas sinar X yang menembus tubuh dari semua arah dan dilakukan pengukuran dari semua transmisi yang di bentuk oleh sinar X ini memungkinkan untuk mendapatkan informasi tentang struktur dalam tubuh.

            Konsep dasar dari CT-Scan, matematika dapat dipelajari kembali perkembangannya. Sejarah dari teknik penggambaran ini dimulai dari tahun 1917. Dibawah ini menunjukkan ringkasan dari perjalanan CT- Scan.

              1917             Radon                             Konsep dasar dari tomografi yang menggunakan konsep dasar matematika.

              1956             Bracewell                        Dilakukan praktik penggambaran pertama kali.

              1961-1963    Oldendorf, Kuhl,            Menggunakan teknik penggambaran Edward, and Cormack                                          pada bidang kesehatan.

               1967            Hounsfield                      Dikerjakan pada teknik rekontruksi.

              1967- 1970     Hounsfield                    Pengembangan penggunaan CT kepala pertama kali.

              1971                Atkinson- Morley         Klinik Pengobatan pertama yang

                                      hospital (England)        menggunakan CT kepala.               

1972                Hounsfield dan             Publikasi pertama CT pada British                          Ambrose              Institut of Radiology                                   

              1973                Mayo klinik( US)          CT kepala pertama kali digunakan.

              1974                Ledley (US)                  Pengenalan CT Scan seluruh tubuh.

              1975                RS Nortshwich Park,    Pemasangan prototipe CT general

                                      Institut Radiology        purpose

                                      Malline Kordt dan Klinik

                                      Mayo, USA

1979                               Sir Odfrey Newbold     Menerima Nobel bidang Fisika

Hounsfield                    kedokteran melalui presentasi

                                               Teknik CT Scan

1985                               RSCM dan RSPAD,    CT Scan hadir pertama kali

Indonesia

1995                Indonesia                      CT Scan bertambah 10 buah setelah

                                                             ± 10 tahun menjadi 20 buah

2000                Indonesia                      CT helical berkembang mencapai

                                                             10 buah

2001                Indonesia                      Jumlah CT Scan dan Helical

                                                             ± 70 buah

Dan perkembangan dalam bidang CT Scan terus mengalami kemajuan dari hanya scanning  kepala ( head scanning ) menjadi scanning seluruh tubuh ( whole body scanning ). Untuk pergerakan tabung sinar X dan detektor CT Scan mengalami perkembangan, yaitu:

1. Translate- Rotate Scanner, dimana tabung sinar X dan detektor berpindah menurut garis melintangi pasien dan perputarannya tabung sinar X 1 derajat dan rotasi detektor sampai 180 derajat.
2. Translete- Rotate Scanner dengan fan beam, yaitu scaner yang memiliki tabung sinar X yang memancarkan berkas sinar berbentuk seperti kipas. Ia mempunyai multiple detektor hingga 50 buah dan  tabung sinar X dapat berotasi 3-10 derajat. Pesawat ini hanya digunakan untuk pemeriksaan kepala.
3. Rotate-Only Scanner yang memiliki tabung sinar X dan detektor yang berotasi mengelilingi pasien. Berkas sinarnya berbentuk fan beam, detektornya terbuat dari xenon yang terdapat 200-700. Tabung sinar X dapat berotasi 30-90 derajat dan detektor dapat berotasi 360 derajat.
4. Rotate-Stationary System, yang merupakan scanner dengan tabung sinar X yang berotasi tapi detektornya tidak bergerak (statis) karena dipasang diseluruh gantry secara melingkar.
5. Elektronik Motion Scanner, terdiri dari:

e.1.    Pesawat CT- Spiral, sumber sinar X nya berotasi secara kontinyu dengan pasien bertranslasi melalui berkas sinar X. Dimana meja pemeriksaan pasien bergerak maju selama tabung sinar-x berotasi. Atenuasi sinar X yang melalui obyek ditangkap detektor yang kemudian ditransfer ke komputer.

e.2.   CT- Multi Slice, CT-Scan multi slice menggabungkan dua bahkan lebih detektor array yang berdampingan sehingga dapat menghasilkan dua atau lebih gambaran secara simulan ( dalam waktu yang bersamaan). CT- Scan multi slice pada dasarnya menggunakan teknik CT- Spiral. Rotasi tabung sinar-x dan detektor mengelilingi pasien selesai dalam waktu kurang dari satu detik. Dapat dilakukan rekonstruksi gambaran dalam bentuk tiga dimensi ( 3D).

Prinsip Dasar CT-Scan

Computer Tomography Scanner (CT Scanner) yang juga dikenal dengan nama Computerized Axial Tomography (CAT), Computerized Aided Tomography (CAT), Computerized Transverse Axial Tomography (CTAT), Recontructive Tomography (RT) dan Computed Transmission Tomography (CTT) merupakan teknik pengambilan gambar dari suatu obyek secara sectional axial dimana berkas sinar mengitari obyek. Adapun sinar X yang mengalami atenuasi, setelah menembus obyek diteruskan ke detektor yang sifatnya sangat sensitif dalam menangkap perbedaan atenuasi dari sinar X kemudian signal-signal elektron tersebut diperkuat  oleh Photomultiplier Tube sinar X dan diubah menjadi signal-signal elektron. Data dalam bentuk signal-signal elektron diubah kedalam bentuk digital oleh Analog to Digital Converter, kemudian Data Acquistion System (DAS) melakukan pengolahan data dalam bentuk data-data digital atau numerik. Data-data inilah yang merupakan informasi komputer dengan rumus matematika atau algorithm direkontruksikan dan hasil rekonstruksi tersebut ditampilkan pada layar TV Monitor berupa irisan tomografi dari obyek yang dikehendaki yaitu dalam bentuk gray scale image yaitu suatu skala dari hitam ke putih. Pada CT Scanner mempunyai koefisien atenuasi linear yang mutlak dari suatu jaringan yang diamati, yaitu berupa CT Number, tulang memiliki nilai besaran CT Number yang tertinggi yaitu sebesar 1000 HU (Housefield Unit), udara mempunyai nilai yang terendah yaitu -1000 HU (Housefield Unit). Sebagai standar, digunakan air yang mempunyai nilai 0 (nol) HU (Housfield Unit).  Nilai diatas merupakan nilai pada pesawat CT yang memiliki faktor pembesaran konstan 1000. untuk memperjelas suatu struktur yang satu dengan struktur yang lainnya yang mempunyai nilai perbedaan koefisien atenuasi kurang dari 10 % maka dapat digunakan window width untuk memperoleh rentang yang lebih luas.

B. STRUKTUR KOMPONEN CT-SCAN

Komponen-komponen pada CT-Scan adalah :

1 . Meja Pemeriksaan

2 . Gantry

3 . Operator Console

4 . Komputer

1.  Meja Pemeriksaan

            Meja pemeriksaan merupakan tempat pasien diposisikan untuk dilakukan pemeriksaan CT-Scan, bentuknya kurva dan terbuat dari Carbon Graphite Fiber. Setiap scanning satu slice selesai, maka meja akan bergeser sesuai ketebalan irisan (slice thickness). Meja pemeriksaan terletak dipertengahan  gantry dengan posisi horizontal dan dapat digerakkan maju, mundur, naik dan turun dengan cara menekan tombol  (↔) untuk  maju-mundur  atau ( ↕ ) untuk  naik-turun.

 

( Gambar Meja Pemeriksaan )

2. Gantry

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

            Pada pertengahan gantry diletakkan pasien. Tabung sinar X dan detektor letaknya selalu berhadapan di dalam gantry yang kemudian akan berputar mengelilingi objek yang akan dilakukan scanning.

            Bila dijelaskan secara deskriptif gantry seperti cincin atau lingkaran yang ditengahnya terdapat lubang dan meja pemeriksaan tempat meletakkan pasien dapat keluar atau masuk kedalam lubang tersebut. Sedangkan detektor berada di dalam gantry yang letaknya melingkar mengikuti bentuk gantry dan tabung sinar X letaknya selalu berhadapan dengan detektor dan bergerak secara melingkar sebesar 360 derajat.

 

a. Tabung sinar X

       Tabung sinar X berfungsi sebagai pembangkit sinar X harus memiliki karakteristk tertentu diantaranya:

a.1 Sangat dianjurkan penggunaan anoda putar.

a.2 Mampu bekerja pada tegangan tinggi diatas 100 kV

a.3 Menggunakan ukuran focal spot ukuran kecil 10,6 mm² - 1,2 mm².

a.4 Idealnya berkas radiasi bersifat homogen. Agar rekontruksi gambaran lebih akurat dan mudah.

a.5 Anode Heat Strorage Capacity (700.000 Heat Unit -2000.000 Heat Unit).

a.6 Tahan terhadap goncangan/shock proof.

a.7 Mampu bekerja pada tegangan di atas 100 kV.

b. Kolimator

            Pada pesawat CT-Scan, umumnya terdapat dua buah kolimator, yaitu :

     b.1 Kolimator pada rumah tabung sinar X (fan beam), yang fungsinya untuk : mengurangi dosis radiasi, sebagai pembatas luas lapangan penyinaran dan mengurangi bayangan penumbra dengan adanya focal spot kecil.

     b.2 Kolimator pada detektor, yang fungsinya adalah untuk : pangarah radiasi menuju ke detektor, pengontrol radiasi hamburan dan menentukan ketebalan lapisan (slice thickness).

c. Detector dan DAS (Data Acquisition System)

            Setelah sinar X menembus objek, maka akan diterima oleh detektor yang selajutnya dilakukan proses pengolahan data oleh DAS. Adapun fungsi detektor dan DAS secara garis besar adalah :

     c.1  menangkap sinar X yang telah menembus objek (sinar X yang telah teratenuasi)

c.2 mengubah sinar X  dalam bentuk cahaya tampak

c.3 mengubah cahaya tampak menjadi signal-signal elektron

c.4 mengubah signal tersebut ke dalam data digital.

3. Operator Console

            Merupakan pusat semua kegiatan scanning atau pengoperasian sistem secara umum serta berfungsi merekonstruksi hasil gambaran sesuai kebutuhan.

a. Sistem Kontrol

       Digunakan untuk menjalankan unit CT Scan, mengontrol kV, mA, waktu scanning, ketebalan irisan, dan pengaturan parameter. Sistem Kontrol ini juga berperan penting pada saat dilakukan pemanasan tabung sinar X. Sistem kontrol terdiri dari generator sinar X bertegangan tinggi/high voltage transformer, RARC (Rapid Accelerator Rotor Controller) dan X-ray tube indicator.

b. Printer Gambar

            Merupakan alat pencetak film CT Scan

c. Archiving

            Adalah komponen yang berfungsi untuk menyimpan data-data pasien yang sewaktu-waktu dapat dibuka kembali.

4.  Komputer

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

            Adapun elemen-elemen pada komputer adalah sebagai berikut :

a. Input device

       Adalah unit yang menterjemahkan data-data dari luar ke dalam bahasa komputer sehingga dapat menjalankan program atau instruksi.

b. CPU (Central Processing Unit)

       Merupakan pusat pengolahan dan pengontrolan dari keseluruhan sistem komputer yang sedang bekerja. Terdiri atas :

b.1 ALU (Arithmetric Logic Unit) yang melaksanakan proses berupa arithmetric operation seperti penambahan, pengurangan, pembagian serta perkalian

b.2 Control Unit yang berfungsi mengontrol keseluruhan sistem komputer dalam melakukan pengolahan data

b.3 Memory unit yang berfungsi sebagai tempat penyimpanan data ataupun yang sedang dikerjakan.

b.4 Operator Terminal merupakan pusat dari semua kegiatan scanning, patient file manipulation, serta fungsi pengoperasian sistim secara umum(mengatur file pasien, memasukan data-data pasien, nama, umur,dll).

b.5 System Display Console (SDC), digunakan untuk menampilkan suatu gambaran hasil scanning dan memanipulasinya sehingga memperoleh informasi yang diinginkan.

b.6 Operator Display Console (ODC), merupakan kombinasi antara Operator Terminal dan SDC. Alat ini disamping sebagai pusat kegiatan scanning juga dapat memanipulasi hasil gambaran sesuai yang kita kehendaki.

b.7 Peralatan 3-Dimensi Software/CSI-3D, software ini dipergunakan untuk memperoleh gambaran dari obyek yang diinginkan berupa gambaran 3 dimensi.

 

c. Output device

       Digunakan untuk menampilkan hasil program atau instruksi sehingga dapat dengan mudah dilihat oleh personil yang mengoperasikannya, misalnya CRT (Cathoda Ray Tube).

c.1 Layar TV monitor

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

c.2  Image recording

       Berfungsi untuk menyimpan program hasil kerja dari komputer ketika melakukan scanning, rekonstruksi dan menampilkan gambar. Jenisnya :

            c.2.1 Magnetik tape

          Yang terbuat dari dasar plastik yang dilapisi oksida besi atau partikel-partikel metalik lainnya. Pita ini berfungsi untuk merekam data dari objek, yang hasilnya dapat kita lihat pada layar monitor

            c.2.2 Magnetic disc

            Berfungsi untuk menyimpan sementara dari data atau gambaran, apabila gambaran akan ditampilkan dan diproses. Magnetic disc dapat menyimpan dan mengirim data dengan cepat. Bentuknya berupa piringan yang dilapisi bahan ferromagnetic. Kapasitas memorinya sangat besar.

            c.2.3 Floppy disc

          Biasa disebut dengan disket, merupakan modifikasi dari magnetic disk, bentuknya kecil, tipis, dan fleksibel atau lentur. Floppy disk mudah dibawa dan disimpan. Kapasitas memorinya relatif kecil.

c.3 Multiformat camera

       Digunakan untuk memperoleh gambaran permanen pada film. Pada satu film dapat dihasilkan 9 frame atau 9 gambar.

C. GENERASI CT-SCAN

            Perkembangan CT Scane umunya dilihat dari perkembangan yang terjadi pada sistem scaningnya. Hingga kini perkembangan sistem yang terjadi di dunia CT Scan sudah sampai pada generasi ke lima yang sedang tahap pengembangan lebih lanjut yaitu CT dengan spiral. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada lampiran tabel. 

1. Generasi pertama ( Generasi I )

a.       Dikembangkan pada tahun 1977 oleh EMI.

b.      Pergerakan tabung sinar X dan detektor translasi dan rotasi (Translate – Rotate Scanners).

c.       Tabung sinar X  memancarkan berkas sinar kecil (2 x 13 mm) yang disebut Pencil Beam.

d.      Masih menggunakan Detektor tunggal yang berbahan kristal Sodium Iodide ( NaI ).

e.       Tabung sinar X dapat berotasi 1 derajat.

f.       Pergerakan rotasi detektor 180 derajat mengelilingi pasien.

g.      Waktu scanning 5 menit perslice.

h.      Menggunakan water bath selama pemeriksaan.

i.        Dipergunakan hanya untuk pemeriksaan kepala.

2. Generasi kedua (Generasi II)

a.       Pergerakan tabung sinar X dan detektor translasi dan rotasi (translate-rotate scanner)

b.      Tabung sinar X memancarkan berkas sinar yang berbentuk seperti kipas tipis tetapi lebar yang disebut Fan Beam.

c.       Sudah menggunakan Multiple detektor (detector array) yang berjumlah hingga 50 detektor.

d.      Multiple detektornya terbuat dari kristal sodium iodide.

e.       Tabung sinar X berotasi 3-10 derajat, detektor dapat berotasi 180 derajat.

f.       Waktu scanning 2,5 menit – 12 detik perslice, ada juga yang mengatakan 20 detik percitra.

g.      Sudah tidak perlu menggunakan water bath selama pemeriksaan.

h.      Masih digunakan untuk pemeriksaan kepala.

 

3. Generasi ketiga ( 1975 ) (Generasi III)

a.       Pergerakan tabung  sinar X dan detektor rotasi mengelilingi pasien (Rotate-only Scanner)

b.      Berkas sinar X berbentuk fan beam

c.       Detektor terbuat dari gas xenon dan berjumlah 200- 700 detektor

d.      Tabung sinar X dapat berotasi 30 – 90 derajat, detektor dapat berotasi 360 derajat.

e.       Waktu scanning 5 – 3 detik per slice.

4. Generasi keempat ( 1975 fast scan )

a.       Pergerakan tabung sinar X dan detektor Rotate Stasionary System dimana tabung sinar X berotasi 360 derajat sedangkan detektor tidak bergerak karena dipasang di seluruh gantry secara melingkar.

b.      Berkas sinar X  fan beam dan divergen

c.       Jumlah detektor 600-2000 buah yang terbuat dari kristal Bishmuth Germanium Oxide ( BGO ) dan kristal Cesium Iodide.

d.      Dilengkapi citra 3 dimensi..

5. Generasi kelima ( Generasi V )

Electronic Motion Scanners, terdiri dari :

a..   Pesawat CT- Spiral, sumber sinar X nya berotasi secara kontinyu dengan pasien bertranslasi melalui berkas sinar X. Dimana meja pemeriksaan pasien bergerak maju selama tabung sinar X berotasi. Atenuasi sinar X yang melalui obyek di tangkap detektor yang kemudian ditransfer ke komputer.

b.. CT- Multi Slice, CT-Scan multi slice menggabungkan dua bahkan lebih detektor array yang berdampingan sehingga dapat menghasilkan dua atau lebih gambaran secara simulan ( dalam waktu yang bersamaan). CT- Scan multi slice pada dasarnya menggunakan teknik CT- Spiral. Rotasi tabung sinar X dan detektor mengelilingi pasien selesai dalam waktu kurang dari satu detik. Dapat dilakukan rekonstruksi gambaran dalam bentuk tiga dimensi ( 3D).