Kualitas Citra Radiografi

Pembentukan Gambar Radiografi

Salah satu dari faktor penting sinar-x adalah bahwa sinar-x dapat menembus bahan. Tetapi hanya yang benar-benar sinar-x saja yang mampu menembus objek yang dikenainya dan sebagian yang lain akan diserap. Sinar-x yang menembus itulah yang mampu membentuk gambaran atau bayangan. Besarnya penyerapan sinar-x oleh suatu bahan tergantung tiga faktor:

1. Panjang gelombang sinar-X.
2. Susunan objek yang terdapat pada alur berkas sinar-X.
3. Ketebalan dan kerapatan objek.

Setelah sinar-x  yang keluar dari tabung mengenai dan menembus obyek yang akan difoto. Bagian yang mudah ditembusi sinar x (seperti otot, lemak, dan jaringan lunak) meneruskan banyak sinar x sehingga film menjadi hitam. Sedangkan bagian yang sulit ditembus sinar x (seperti tulang) dapat menahan seluruh atau sebagian besar sinar x akibatnya tidak ada atau sedikit sinar x yang keluar sehingga pada film berwarna putih. Bagian yang sulit ditembus sinar x mengalami ateonasi yaitu berkurangnya energi yang menembus sinar x, yang tergantung pada nomor atom, jenis obyek, dan ketebalan. Adapun bagian tubuh yang mudah ditembus sinar x disebut Radio-lucen yang menyebabkan warna hitam pada film. Sedangkan bagian yang sulit ditembus sinar x disebut Radio-opaque sehingga film berwarna putih. Telah diketahui bahwa panjang gelombang yang besar yang dihasilkan oleh kV rendah akan mengakibatkan sinar-x nya mudah diserap. Semakin pendek panjang gelombang sinar-x (yang dihasilkan oleh kV yang lebih tinggi) akan membuat sinar-x mudah untuk menembus bahan (lihat pembahasan tentang pengaruh kilovolt).

Bagaimana susunan objek ketika terjadi penyerapan sinar-x? Hal ini tergantung dari nomor atom unsur tersebut. Sebagai contoh satu lempeng aluminium yang mempunyai nomor atom lebih rendah dibanding tembaga, mempunyai jumlah daya serap lebih rendah terhadap sinar-x dibanding satu lempeng tembaga pada berat dan daerah yang sama. Timah hitam (nomor atomnya lebih besar) adalah penyerap terbaik sinar-x. Karena alasan inilah ia digunakan pada wadah tabung yang juga bertujuan untuk proteksi, contoh yang lainnya adalah dinding ruangan sinar-x dan pada sarung tangan khusus serta apron yang digunakan selama proses fluoroskopi.

Hubungan antara penyerapan sinar-x dengan ketebalan adalah sederhana yaitu unsur yang mempunyai lempengan yang tebal dapat menyerap radiasi lebih banyak dibanding lempengan yang tipis pada satu unsur yang sama. Kerapatan/kepadatan suatu unsur yang sama akan juga mempunyai kesamaan efek, contoh 2,5 cm air akan menyerap sinar-x lebih banyak dibanding 2,5 cm es karena berat timbangan es akan berkurang 2,5 cm per kubik disbanding air.

Mengingat pemeriksaan kesehatan yang menggunakan sinar-x, satu hal yang harus dipahami bahwa tubuh manusia mempunyai susunan yang kompleks yang tidak hanya mempunyai perbedaan pada tingkat kepadatan saja tetapi juga mempunyai perbedaan unsur pembentuk. Hal ini menyebabkan terjadinya perbedaan tingkat penyerapan sinar-x. Yaitu, tulang lebih banyak menyerap sinar-x dibanding otot/daging; dan otot/daging lebih banyak menyerap dibanding udara (paru-paru). Lebih jauh lagi pada struktur organ yang sakit akan terjadi perbedaan penyerapan sinar-x dibanding dengan penyerapan oleh daging dan tulang yang normal. Umur pasien juga mempengaruhi penyerapan, contoh pada umur yang lebih tua tulang-tulang sudah kekurangan kalsium dan akan mengurangi penyerapan sinar-x dibanding tulang-tulang di usia yang lebih muda.

Hubungan diantara intensitas sinar-x pada daerah yang berbeda gambarannya didefinisikan sebagai kontras subjek. Kontras subjek tergantung pada sifat subjek, kualitas radiasi yang digunakan, intensitas dan penyebaran radiasi hambur, tetapi tidak tergantung terhadap waktu, mA, jarak dan jenis film yang digunakan.

 

 

Faktor - Faktor yang Mempengaruhi Gambaran Radiografi

1.      Pengaruh Milliampere (mA)

Peningkatan mA akan menambah intensitas sinar-x, dan penurunan mA akan mengurangi intensitas. Sehingga semua intensitas sinar-x atau derajat terang/brightness akan bertambah sesuai dengan peningkatan intensitas radiasi sinar-x di titik fokus. Oleh sebab itu, derajat terang dapat diatur dengan mengubah mA. Perlu juga dipahami bahwa intensitas sinar-x yang bervariasi akan terus membawa hubungan yang sama antara satu dengan yang lainnya.

2.      Pengaruh Jarak

Dalam proses pemotretan sinar x, terdapat pengaturan jarak pemotretan yang meliputi : 

• jarak antara fokus-film (Focus Film Distance disingkat FFD), disebut juga SID (Source to Image Reseptor Distance) 
• jarak antara film-objek (Film Object Distance disingkat FOD) 
• Jarak antara obyek-fokus (Object Focus Distance), disebu juga SSD (Source to Skin Distance)

Sekali lagi, intensitas sinar-x dari suatu pola bisa diatur menjadi sama dengan cara merubah semua hal, bukan dalam hal-hal yang menyangkut kelistrikan, tapi dengan menggerakkan tabung mendekati atau menjauhi objek. Dengan kata lain, jarak tabung ke objek mempengaruhi intensitas gambaran.
Hal ini dapat dibuktikan dengan demontrasi yang sederhana. Tanpa penerangan lain dalam ruangan, pindahkan lampu yang menyala mendekati kertas bercetak. Anda akan melihat bahwa semakin dekat cahaya ke buku, makin terang halaman itu terkena cahaya. Hal yang sama juga berlaku pada sinar-x, pada saat jarak objek ke sumber radiasi dikurangi, intensitas sinar-x pada objek meningkat; pada saat jaraknya ditambah intensitas radiasi pada objek berkurang. Semua ini merupakan kesimpulan dari faktor bahwa sinar-x dan cahaya merambat dalam pancaran garis lurus yang melebar.

Perubahan jarak hampir sama dengan perubahan mA dalam hal efeknya terhadap semua intensitas gambaran. Terhadap banyaknya perubahan intensitas gambaran keseluruhan bila mA atau jarak diubah adalah merupakan suatu kaidah hitungan aritmetika sederhana.

3.      Pengaruh Kilovolt (kV)

Perubahan kV menyebabkan beberapa pengaruh. Pertama, perubahan kV menghasilkan perubahan pada daya tembus sinar-x dan juga total intensitas berkas sinar-x akan berubah. Hal ini terjadi dengan tanpa perubahan pada arus tabung.

 

 

Pencitraan Biomedik

Definisi Umum Pencitraan

 Suatu citra (image) adalah suatu larik bilangan (array of numbers) dimensi dua (2D) atau lebih. Secara konseptual, citra f bisa dianggap sebagai suatu fungsi riil yang terdefinisi pada domain riil juga. Jadi,untuk kasus dua dimensi, citra bisa dituliskan sebagai f: (x,y)→ R; dimana x,y∈R dengan R himpunan bilangan riil, sehingga citra tersebut bisa dinyatakan sebagai f(x,y).

Pada umumnya pengolahan citra berhubungan dengan citra-citra dijital. Dalam hal ini, citra f(x,y) dicuplik (sampled) secara diskrit pada kisi seragam (uniform grid/lattice) dan kemudian dikuantisasi. Maka akan diperoleh suatu citra baru yaitu  f:(m,n)→I, dengan m,n ∈I; dimana I adalah himpunan bilangan bulat (integer). Namun demikian, secara umum sistem pengolahan citra mengandaikankan citra asal bernilai riil dan menghasilkan bilangan riil juga (meskipun secara teknis pada akhirnya citra ini didijitasi sebelum disimpan atau dikirimkan). Oleh karena itu, selanjutnya dianggap citra adalah diskrit dan bernilai riil f(m,n).

Gb.2.3. Interaksi gelombang-object dalam suatu pencitraan

Ada sedikitnya dua macam “citra” yang dimensinya lebih tinggi dari dua. Yang pertama adalah citra f(m, n; t) dimana t ∈I adalah waktu diskrit, yaitu suatu deretan citra dalam urutan waktu. Deretan citra ini disebut juga sebagai video dan bukan merupakan pokok bahasan dalam makalah ini. Jenis yang kedua adalah citra f(m,n,k) dimana m,n,k∈I koordinat spasial. Citra demikian sering ditemui dalam dunia kedokteran, yaitu citra irisan (slice) hasil pencitraan dengan peralatan CT (Computed Tomography) atau MRI (Magnetic Resonance Imaging). Bahkan, pada peralatan CT atau MRI yang berkecepatan tinggi, citra akan berupa suatu urutan irisan citra dalam waktu f(m,n,k;t) yang juga sering disebut sebagai citra 4D.

Dari sudut pandang pencitraan, citra (image) adalah rekaman hasil interaksi antara gelombang dengan benda (object), yang memberikan (sebagian) gambaran atau informasi dari benda tersebut (Gambar 1). Proses pembentukan citra dengan merekam hasil interaksi inilah yang disebut sebagai proses pencitraan (imaging). Dengan demikian ada 3 (tiga) komponen utama dalam pencitraan, yaitu

1. Gelombang pengindera (sensing waves)

2. Benda (object)

3. Alat pengindera (sensor) 

 

Citra Radiografi

Telah diketahui bahwa terbentuknya citra radiografi adalah disebabkan oleh sinar-x yang setelah melalui objek tiba pada film dan merubah susunan kristal perak halide menjadi butir perak berwarna hitam. Aksi sinar-x (kombinasi sinar-x dengan layar pendar) dan cahaya sangat dilipatgandakan oleh cairan pembangkit, tahap processing selanjutnya membuat citra menjadi permanen dan dapat diamati di depan viewer.

Tujuan membuat citra adalah agar citra dapat dilihat dengan jelas, untuk itu citra harus memiliki bentuk yang tegas diiringi oleh adanya kontras radiografi yang cukup. Kontras radiografi adalah perbedaan terang diantara berbagai bagian citra, bagaimana sesuai dengan perbedaan daya serap bagian tubuh terhadap sinar-x. Struktur dari objek tidak akan terlihat, bila nilai kontras disekitarnya tidak cukup. Ada tiga hal dari citra radiografi yang perlu dibedakan, yaitu :

1.      Bentuk jelas / tegas

2.      Detail / definition, menunjukan bagian kecil dari objek dapat dilihat (ketajaman)

3.      Kontras radiografi, menunjukan perbedaan terang (hitam/putih)

4.      Distorsi, perubahan bentuk dan ukuran pada citra radiografi

 

 

Ketajaman Citra Radiografi

Citra-radiografi merupakan bentuk bayangan; citra yang diperoleh sebagai akibat dari sinar x melalui tubuh, mirip dengan bayangan pada tembok bila melewatkan sinar matahari pada tubuh. Bayangan yang membentuk  citra radiografi haruslah dengan bentuk yang jelas dan tajam, dimana tingkat pengaburannya berkurang. Pada praktek bentuk bayangan sering diikuti oleh pengaburan, dimana tingkat pengaburan itu disebabkan oleh beberapa hal, seperti :

1.   Faktor Geometrik; yang berhubungan dengan pembentukan citra (misal : ukuran, jarak)
2.  Faktor Goyang; yang berhubungan dengan penderita (pasien) dan alat
3.   Faktor Fotografi atau intrinsik; yang berhubungan dengan bahan perekam citra.

oLayar Pendar terdiri dari kristal fosfor yang bila terkena sinar-x akan memendarkan cahaya, ini menimbulkan ketidaktajaman bentuk

o Efek Parallax pengamatan dari jarak tertentu dengan sudut yang berbeda

oEmulsi film ”iradiation”, yakni menyebar/melebarnya cahaya yang tiba pada film, menyebabkan ketidaktajaman bentuk citra

Ketajaman Radiografi dimaksudkan untuk membedakan detail dari struktur yang dapat terlihat  pada citra radiografi. Karena itu, semu faktor mengatur kontras (perbedaan densitas) juga mempengaruhi ketajaman. Faktor ini bersifat obyektif  karena dapat diukur. Ketajaman dapatr juga dipengaruhi oleh faktor yang tidak obyektif yang disebut faktor subyektif, sangat bervariasi  tidak dapat diukur, termasuk hal yang berada di luar. Citra seperti kondisi dari “viewer” boleh dikatakan bahwa ketajaman yang dimaksud adalah kualitas visual yang lebih bersifat subyektif.

 

Kontras Radiografi

Kontras radiografi memiliki unsur yang berbeda :

• Kontras Objektif, perbedaan kehitaman ada seluruh bagian citra yang dapat dilihat & dinyatakan dengan angka. Adapun penyebabnya :

o   Faktor radiasi : Kualitas sinar primer; Sinar hambur / scatter

o   Faktor film :

o   Faktor processing 

Jenis & susunan bahan pembangkit 

Waktu & suhu pembangkitkan  

Lemahnya cairan pembangkit 

Agitasi film 

Reducer

 

 

Distorsi Citra Radiografi

Merupakan perbandingan yang salah dari struktur yang direkam, bentuk serta hubungan dengan struktur lainnya kurang betul. Hasil yang benar diperoleh bila garis tentgah struktur yang akan di x-foto berada sejajar dengan film yang tegak lurus dengan pusat sinar-x. Hal ini sering terlihat pada x-ray foto gigi, bila hal ini terjadi, maka x-ray foto gigi akan terlihat bertumpuk satu sama lain, dapat lebih panjang atau lebih pendek.

 Ukuran Citra Radiografi

Karena sinar-x yang memencar dari focus  sifatnya divergen mengaklibatkan ukuran citra radiografi boleh disebut menjadi lebih besar dari ukuran sebenarnya. Adapun pembesaran yang terjadi disebabkan oleh jarak focus-film (FFD), film-objek (FOD), garis tengah struktur sejajar film dan tegak lurus dengan pusat sinar-x.; Menghitung besarnya pembesaran :               

                      

Ukuran sebenarnya :	ukuran citra x jarak focus-struktur
	jarak focus-film

 

 Kontras Subjektif, yaitu perbedaan terang di antara bagian film, jadi tidak dapat diukur, tergantung dari pemirsa/pengamat

 

Detil dan Ukuran Obyek

Obyek di dalam tubuh terdiri dari berbagai macam ukuran. Semakin kecil ukuran obyek maka semakin detil gambar anatomi yang harus didapatkan.

Sebagai contoh, bila ukuran obyek besar maka detil yang dihasilkan dapat diamati (tidak mengalami kekaburan), begitu pula bila ukuran obyek diperkecil, maka detil yang dihasilkan juga dapat diamati (tidak mengalami kekaburan). Jadi ketika tidak terjadi kekaburan maka baik obyek yang besar maupun yang kecil dapat kita amati. Sekarang bagaimana kalau obyek tersebut kita kaburkan?

Kekaburan mempunyai batas untuk mampu dilihat pada bayangan yang kecil. Sehingga kekaburan itu mengakibatkan keterbatasan penglihatan detil gambar.

Ada tiga pengaruh dari kekaburan, yaitu:

• Kekaburan mengakibatkan penurunan kemampuan untuk memperlihatkan detil anatomi obyek. Padahal hal tersebut sangat penting dalam penggambaran citra medik.
• Kekaburan menurunkan nilai ketajaman (sharpness) struktur dan obyek citra medik. Sehingga ketidaktajaman (unsharpness) sering digunakan sebagai pengganti istilah kekaburan (blurring).

Kekaburan menurunkan karakteristik citra medik yang disebut resolusi bagian (spatial resolution). Resolusi adalah pengaruh dari kekaburan yang dapat diukur dengan mudah dan digunakan untuk mengevaluasi dan menentukan karakteristik kekaburan dari system dan komponen citra medik. Resolusi digambarkan sebagai banyaknya jumlah pasang garis (LP) yang tampak dalam setiap satuan mm. Menaikkan nilai LP/mm biasanya berhubungan dengan menaikkan detil citra medik. Oleh sebab itu resolusi bagian yang tinggi (baik) menandakan kenampakan (visibility) detil anatomi yang akurat.