ARTEFAK dan SnR RATIO pada MODALITAS CT-SCANNING

Arif Jauhari

A. PENDAHULUAN

Dengan kemajuan teknologi di bidang komputer, kualitas citra CT-Scan dapat dibuat lebih baik dari hasil radiografi konvensional. Karena citra CT Scan bisa membedakan berbagai jenis organ jaringan lunak maupun tulang. Hal ini akan memberikan tambahan informasi diagnosis yang sangat besar. SIstem komputer bisa mendapatkan kualitas gambaran yang cukup tinggi dengan menggunakan waktu yang cukup singkat dan bahkan CT-Scan dapat menghasilkan gambaran tiga dimensi yang sangat akurat untuk melihat anatomi suatu organ dan menghasilkan diagnosis suatu penyakit.

Walau demikian, pada citra CT-Scan terkadang masih timbul gambaran yang tidak diinginkan yang dapat mengganggu interpretasi dari citra CT Scan, keadaan ini disebut artefak. Artefak ini bisa disebabkan oleh berbagai hal, dari pergerakan pasien sampai dengan faktor fisika.

B. ARTEFAK

Artefak merupakan suatu gangguan pada tampilan citra CT-Scan akibat berbagai kesalahan.

1. Macam-macam artefak

a. Streak

Streak merupakan artefak yang berbentuk garis-garis vertikal yang disebabkan tidak adanya keseimbangan antara scanning permulaan dengan scanning akhir. Penyebabnya adalah pergerakan pasien, dan sifat mekanik yang tidak seimbang.

b. Beam Hardening

Beam hardening merupakan artefak yang berbentuk garis yang di sebabkan oleh perubahan komposisi spektrum sinar-X akibat adanya material yang lebih padat.

c. Partial Volume

Partial volume merupakan artefak yang terbentuk diantara dua daerah yang sangat padat seperti pada os petrosum. Disebabkan tidak adanya korelasi yang tepat antara atenuasi dan absorbsi pada voxel yang tidak homogen.

d. Shading (bayangan)

Shading merupakan perubahan progresif dari densitas suatu bagian dengan bagian lainnya pada suatu gambar. Penyebabnya respon detektor yang tidak sinkron dan penurunan spektrum energi sinar-X. Contohnya ”cupping” yaitu artefak padat pada jaringan otak dekat calvaria.

e. Moire Pattern (pola kain sutra)

Moire pattern (pola kain sutra) merupakan suatu artefak yang berbentuk sebagai garis radial halus yang biasanya ditemukan dekat tulang padat atau dekat batas lengkung suatu gambar yang padat, disebabkan fungsi mekanik yang kurang baik.

f. Ring

Ring merupakan suatu artefak yang berbentuk cincin. Penyebabnya banyak, diantaranya tidak adanya keseimbangan antara detektor yang berputar dengan tabung sinar-X. Rekalibrasi alat dapat menghilangkan artefak ini.

g. Noise

Noise bukan artefak yang sebenarnya, tetapi menggambarkan penurunan resolusi suatu citra CT-Scan. Akibat ketidaktepatan penentuan CT Number. Noise dapat terjadi akibat posisi yang tidak tepat sehingga menghalangi radiasi optimal untuk mencapai detektor.

2. Sumber Artefak

Faktor penyebab artefak adalah sebagai berikut:

a. Faktor Fisika

· Beam Hardening

Berbentuk garis karena adanya perubahan komposisi spektrum sinar-X. Hal ini terjadi akibat adanya material yang lebih padat. Contohnya:

i. Cupping artefak yaitu dengan satu silinder diproyeksikan tampak bayangan kurva semacam atefak yang tidak seharusnya terjadi dan putus-putus karena adanya pengerasan, yaitu ketika photon energi rendah lebih banyak diserap. Contohnya artefak padat pada jaringan otak dekat kalvaria.

ii. Streak dan dark band yaitu adanya 2 objek yang memiliki tingkat kerapatan struktur yang berbeda, kemudian mempengaruhi bayangan yang sebenarnya.

Langkah-langkah untuk meminimalisasi beam hardening adalah:

- filtrasi yaitu dengan menempatkan filter yang terbuat dari tembaga atau aluminium.

- koreksi kalibrasi adalah dengan koreksi kalibrasi citra untuk mendiagnosis objek dengan phantom.

- koreksi software, dapat diaplikasikan secara otomatis dengan menghindari scanning di wilayah tulang.

- radiografer, pengaturan posisi pasien atau pergerakan gantry.

· Partial Volume

Artefak yang terbentuk karena tidak adanya korelasi yang tepat antara atenuasi dan absorbsi pada voxel yang tidak homogen. Misalnya pada daerah diantara kedua os petrosum dengan cara membuat potongan yang lebih tipis.

· Photon Starvation

Suatu paket pencahayaan yang menyebabkan perpendaran, biasanya terjadi pada objek yang mempunyai tingkat atenuasi tinggi seperti pada bahu. Teknik untuk meminimalisasi photon starvation dengan automatic tube current modulation dan adaptive filtration.

· Under Sampling

Karena menggunakan teknik resolusi tinggi.

b. Faktor Pasien

Faktor pasien ini disebakan karena adanya:

· Pergerakan oleh pasien

Pergerakan oleh pasien dapat menyebabkan shading artefak. Dapat diatasi oleh radiografer melalui cara komunikasi yang jelas ke pasien, immobilisasi dan waktu yang singkat. Dengan teknik overscan dan underscan mode, software correction dan cardiac gating.

· Metallic material.

Berupa streak artefak sebagai akibat dari densitas yang sangat tinggi yang tidak dapat di tangani oleh komputer. Instruksikan kepada pasien untuk melepaskan benda-beda logam. Artefak ini dapat diatasi oleh software koreksi tapi menurunkan detail gambar pada area tersebut.

· Incomplete projection.

Dapat berupa streak atau shading akibat objek tidak berada pada FOV (Field Of View). Artefak ini dapat diatasi dengan cara memposisikan pasien dan pemilihan FOV dengan benar.

c. Faktor Scanner-based

Dikarenakan oleh fungsi scanner yang tidak sempurna. Bentuknya berupa ring artifact yang diakibatkan dari error reading pada detektor. Biasanya hal ini terjadi pada detektor yang miscallibration. Dapat dicegah dengan cara kalibrasi ulang atau perbaikan detektor dan aplikasi software khusus.

d. Faktot Helical Multisection

Faktor Helical multisection dikarenakan proses rekonstruksi.

1. Helical artefak single slice

Terjadi akibat proses rekonstruksi dan posisi yang tidak tepat antara x-ray tube dan centre plane. Mengakibatkan terjadinya distorsi pada obyek. hal ini dapat diminimalkan dengan pemilihan pitch yg rendah dan slice thickness yang tipis.

2. Helical artefak multislice

Terjadi karena proses intersepsi pada detektor multi-slice. Berupa gambaran windmill. Dapat diminimalkan dengan menurunkan pitch.

3. Multiplanar-3D Artifacts berupa Stair Step Artifact

Disebabkan oleh kolimasi yang besar dan rekonstruksi interval yang tidak overlap.

4. Multiplanar-3D Artifacts berupa Zebra Artifact

Terjadi akibat peningkatan noise dan inhomogenitas pada sumbu-z.

C. SIGNAL TO NOISE RATIO

Signal-to-noise ratio (SNR or S/N) adalah pengukuran electrical engineering, yang juga digunakan diberbagai bidang termasuk pada pengukuran ilmiah, sinyal biologi sel.

Analog dan digital komunikasi atau sinyal-ke-rasio kebisingan, sering tertulis S/N atau SNR, adalah ukuran dari kekuatan sinyal relatif terhadap latar belakang kebisingan. The ratio is usually measured in decibels (dB). Rasio biasanya diukur dalam decibels (dB).

If the incoming signal strength in microvolts is V _s , and the noise level, also in microvolts, is V _n , then the signal-to-noise ratio, S/N, in decibels is given by the formulaJika kekuatan sinyal masuk dalam microvolts adalah V_s, dan tingkat kebisingan, juga di microvolts adalah _nV, maka sinyal-to-noise ratio, S / N, dalam decibels diberikan oleh rumus

S/N = 20 log ₁₀ (V _s /V _n ) S / N = 20 log ₁₀ (V _s / _n V) (1)

If V _s = V _n , then S/N = 0.Jika V_s = V_n, maka S / N = 0. In this situation, the signal borders on unreadable, because the noise level severely competes with it. In digital communications, this will probably cause a reduction in data speed because of frequent errors that require the source (transmitting) computer or terminal to resend some packets of data. Dalam situasi ini, sinyal tidak berbatasan, karena tingkat kebisingannya tinggi. Dalam komunikasi digital, hal ini akan menyebabkan penurunan kecepatan data karena kesalahan yang sering terjadi dan memerlukan sumber (transmisi) ke komputer atau terminal ulang beberapa paket data. Ideally, V _s is greater than V _n , so S/N is positive. Idealnya, V_s lebih besar daripada _nV_, maka S / N adalah positif. As an example, suppose that V _s = 10.0 microvolts and V _n = 1.00 microvolt. Then Sebagai contoh, jika = 10,0 V_s dan _nV microvolts = 1,00 mikrovolt. Maka:

S/N = 20 log ₁₀ (10.0) = 20.0 dB S / N = 20 log ₁₀ (10,0) = 20,0 dB (2)

which results in the signal being clearly readable.yang menghasilkan sinyal yang jelas dibaca. If the signal is much weaker but still above the noise -- say 1.30 microvolts -- thenJika sinyal ini jauh lebih lemah, tetapi masih di atas kebisingan - semisal 1,30 microvolts – maka:

S/N = 20 log ₁₀ (1.30) = 2.28 dB S / N = 20 log₁₀ (1,30) = 2,28 dB (3)

which is a marginal situation.yang merupakan situasi marjinal. Akibatnya akan There might be some reduction in data speed under these conditions.ada beberapa pengurangan kecepatan data pada kondisi ini. If V _s is less than V _n , then S/N is negative.

Jika V_s kurang dari _nV_, maka S / N adalah negatif. In this type of situation, reliable communication is generally not possible unless steps are taken to increase the signal level and/or decrease the noise level at the destination (receiving) computer or terminal. Dalam situasi ini, pengiriman data pada umumnya mungkin tidak handal, kecuali jika dilakukan langkah-langkah untuk meningkatkan tingkat sinyal dan/atau mengurangi tingkat kebisingan di tempat tujuan (menerima) atau komputer terminal.

Communications engineers always strive to maximize the S/N ratio. Traditionally, this has been done by using the narrowest possible receiving-system bandwidth consistent with the data speed desired.Komunikasi teknis selalu berusaha untuk memaksimalkan S / N rasio. Secara tradisional, ini dilakukan dengan menggunakan sistem-bandwidth yang sesempit mungkin (narrowest) sehingga konsisten dengan data kecepatan yang dikehendaki. However, there are other methods.Namun, ada metode lain. In some cases, spread spectrum techniques can improve system performance.Dalam beberapa kasus, teknik penyebaran spektrum dapat meningkatkan kinerja sistem. The S/N ratio can be increased by providing the source with a higher level of signal output power if necessary.S/N ratio dapat ditingkatkan dengan menyediakan sumber dengan tingkat yang lebih tinggi dari sinyal keluaran daya yang diperlukan. In some high-level systems such as radio telescopes, internal noise is minimized by lowering the temperature of the receiving circuitry to near absolute zero (-273 degrees Celsius or -459 degrees Fahrenheit). In wireless systems, it is always important to optimize the performance of the transmitting and receiving antennas.Dalam beberapa tingkat tinggi seperti sistem radio teleskop, kebisingan internal diatasi dengan meminimalkan penurunan suhu dirangkaian sehingga dekat ke angka nol absolut (-273 derajat Celcius atau -459 derajat Fahrenheit). Dalam metode nirkabel, sistem ini penting untuk mengoptimalkan kinerja dari transmisi dan penerimaan antena.

D. PENUTUP

Artefak yang terjadi pada rekonstruksi citra adalah gambaran garis-garis dan gambaran-gambaran lain yang disebabkan karena pergerakan komponen-komponen yang tidak sinkron (tidak tepat). Untuk mencegah artefak harus dicek kembali posisi pasien, menginstal software khusus dan mengkalibrasi pesawat CT Scan.

Signal-to-noise ratio (SNR or S/N) adalah pengukuran electrical engineering, yang juga digunakan di berbagai bidang termasuk pada pengukuran ilmiah, sinyal biologi sel. ã