Modalitas pencitraan radiologi diagnostik

Modalitas pencitraan radiologi diagnostik

1. Radiografi
2. Fluoroskopi
3. Digital radiologi
4. CT (Computed Tomography)
5. Kedokteran Nuklir dan PET (Positron Emission Tomography)
6. MRI (Magnetic Resonance Imaging)
7. USG (ultrasonography)

Radiografi

Secara skematis, proses radiografi dapat dilihat dengan jelas dalam gambar, .
Berkas sinar X setelah melewati obyek akan sampai ke detector film. Citra pada film terbentuk karena adanya perbedaan atenuasi antara obyek satu dengan obyek yang lain. Grid digunakan untuk menyerap radiasi hambur yang akan mengaburkan citra. Film dengan resolusi tinggi dipakai agar mampu untuk menghasilkan citra struktur halus. 

Fluoroskopi

Fluoroskopi digunakan untuk observasi obyek dalam tubuh real time, sehingga dapat mengamati gerakan berbagai organ. Untuk fluoroskopi digunakan tabung intensifikasi pencitraan (image intensifyer, II), yang memiliki komponen detector layar fluoresensi. Pada mulanya citra yang dibentuk oleh layar fluoresensi dilihat langsung oleh pengamat (dokter). Dengan kemajuan ilmu dan teknologi, citra yang dihasilkan oleh layar fluoresensi ditangkap oleh system kamera yang langsung dihubungkan dengan TV, dan/atau oleh system video. Selain itu dapat pula hasil citra di ubah menjadi sampel digit yang kemudian diteruskan ke computer. Dengan demikian citra yang ditayangkan TV adalah hasil rekonstruksi computer. 

Digital radiologi

Komputer berkontribusi besar dalam kemajuan pencitraan radiologi diagnostik. Hampir semua modalitas diagnostik memanfaatkan komputer, diantaranya Kedokteran Nuklir (SPECT, PET), USG, MRI, CT, dan juga saat ini radiografi (CR dan DR). Oleh komputer citra dinyatakan dalam bentuk matriks piksel (citra 2 dimensi, 2D) dan voxel (untuk citra 3 dimensi, 3D). Nilai pada piksel menjadi representasi tingkat keabuan atau warna citra. Untuk radiografi, citra dapat berukuran 1024 x 1024 piksel, sedangkan untuk CT dan MRI dapat sekitar 512 x 512 piksel. Dengan citra digital, memungkinkan dibentuk suatu jaringan yang memudahkan komunikasi data medis, yang dikenal sebagai PACS (picture archiving communication systems).
Angiografi konvensional dilakukan untuk memandu pemasukan kateter percutaneously ke dalam arteri femoral menuju aorta dan ke dalam carotid, sampai dengan daerah yang dimaksud. Untuk kontras media digunakan yodium (iodine). Hasilnya citra fluoroskopi yang sering diikuti pula dengan citra video, ataupun seri film radiografi yang dibuat secara cepat. Subtraksi citra sesudah pasien diberi kontras dengan citra sebelum diberi kontras akan menghasilkan citra subtraksi yang memperjelas detail citra yang dimaksud.

Dalam digital subtraction angiography, pemeriksaan diawali dengan membuat citra fluoroskopi digital pada daerah yang dimaksud, kemudian disimpan dalam komputer. Kontras media kemudian disuntikkan, dan dibuat citra kedua yang selanjutnya melalui program komputer disubstraksi dengan citra pertama. 

CT (computed tomography)

Radiografi konvensional menghasilkan citra 2 dimensi, dan tidak dapat dihindarkan seringkali citra organ satu saling tumpang tindih dengan citra organ lain. Dengan adanya komputer, dapat dibuat citra anatomi irisan tubuh dengan modalitas CT. Pengambilan citra dari berbagai arah, yang hasilnya disimpan dalam komputer (sekitar 1000 citra). Selanjutnya berdasarkan data tersebut direkonstruksi citra penampang lintang tubuh 2 dimensi. Dengan menggabungkan citra irisan yang saling berdekatan, citra tubuh 3 dimensi dapat dibentuk. 

Kedokteran Nuklir

Dalam kedokteran nuklir pemeriksaan menggunakan radiofarmaka yang memiliki 2 karakteristik esensial. Pertama material terkonsentrasi dalam daerah tertentu dalam tubuh, dalam organ ataupun dalam jaringan yang dimaksud. Kedua, material harus pemancar radiasi gamma, agar citra organ ataupun jaringan yang dimaksud dapat dideteksi dari luar tubuh. 

Tujuan radioterapi

Tujuan terapi cancer, menghilangkan atau mematikan sel cancer dan menunda proliferasi lebih lanjut.
Terapi utama :
• bedah, membuang bagian terbesar tumor
• obat, membunuh dan menghalangi proliferasi sel cancer
• immunoterapi, menaikkan pertahanan tubuh
• radiasi pengion, membunuh sel cancer

Semua sel hidup dapat dibunuh oleh radiasi pengion, namun dosis yang diperlukan untuk membunuh sel sangat bervariasi (sel mempunyai radiosensitivitas berbeda-beda). Masalah utama, sel tumor tidak terisolasi dari sel jaringan normal.
• Tumor terletak pada jaringan yang harus masih berfungsi setelah radioterapi
• Tumor dalam jaringan yang harus masih berfungsi setelah radioterapi
• Tumor menyebar dan infiltrasi dalam jaringan lain

Tumor diradiasi, jaringan sehat ikut terradiasi dengan dosis tinggi. Pembunuhan sel oleh radiasi tergantung pada kemungkinan terjadi interaksi sel dengan radiasi (sifat alami, stochastic). Efek radiasi pada sejumlah sel (organ, massa tumor) mempunyai dosis ambang (tidak ada efek klinis untuk dosis di bawah dosis ambang, efek deterministik).
Tanggapan tumor dan jaringan normal terhadap dosis (contoh, kedua kurva terpisah). D0 merupakan dosis perlakuan yang dinginkan. Perhatikan perubahan tanggapan akibat perubahan dosis yang kecil.

Keberhasilan radioterapi bila kedua kurva terpisah lebar.
Optimasi, dosis tinggi pada tumor dan dosis rendah pada jaringan sehat, tidak mungkin dicapai bila tumor sudah infiltrasi ke jaringan sehat. Kurva tanggapan juga tergantung pada waktu keseluruhan penyinaran dan fraksinasi.

Metoda radioterapi

1. Radioterapi eksternal (teleterapi), sumber radiasi di luar tubuh pasien (sinar X, radiasi gamma, elektron, proton, neutron, dan partikel lain)
2. Brakhiterapi, sumber tertutup, sumber radiasi diletakkan dalam volume tumor. Dosis tinggi pada tumor, memperkecil dosis jaringan sehat di sekelilingnya.
3. Radioterapi internal, sumber radiasi terbuka dimasukkan ke dalam tubuh

Dalam 20 th terakhir, komputer sangat berpengaruh dalam praktek radioterapi. Kalkulasi komputer lebih cepat dan teliti dibanding dengan tangan, kemudian berkembang untuk optimasi pemberian dosis

Pesawat terapi eksternal

Kilovoltage units

• Terapi kontak (40 - 50 kV, 2 - 5 mA).
SSD (source skin distance) pendek, sekitar 2 - 5 cm, filtrasi 0.5 - 1.0 mm Al untuk memperoleh kualitas sinar X sekitar 0.6 mm Al.

• Terapi superfisial (50 - 150 kV, 5 - 10 mA). Tambahan filtrasi 1 mm Al, 1 mm Al + 0.25 mm Cu, menghasilkan sinar X dengan kualitas 1.0 - 8.0 mm Al. Pada umumnya perlakuan terapi menggunakan SSD 15 - 20 cm.

• Orthovoltage, deep therapy (150 - 500 kV). Umumnya pesawat orthovoltage beroperasi dengan kondisi 200 - 300 kV, 10 - 20 mA, untuk memperoleh sinar X dengan kualitas 1 - 4 mm Cu (filter tambahan Thoreaus yang merupakan susunan dari Sn, Cu, dan Al dengan Z yang tinggi dekat dengan target sinar X). Penyearah sinar X berbentuk kerucut dengan SSD biasanya 50 cm.

• Teleterapi Co 60
Radiasi gamma dari sumber Co 60 mempunyai energi 1.33 dan 1.17 MeV (rata-rata 1.25 MeV). Pada umumnya isosenter pesawat Co 60 menggunakan SAD 80 cm. Ukuran sumber 1.5 dan 2.0 cm, aktivitas sekitar 6000 - 7000 Ci, memberikan dosis 1.5 sampai 2.0 Gy/menit bila sumber masih baru. Penggunaan lapangan maksimum sekitar 40 x 40 cm2 pada jarak perlakuan 80 cm, d1/2 sekitar 10 cm dalam jaringan.

• Terapi megavoltage, untuk terapi tumor dengan kedalaman tinggi. Pesawat lama, Van de Graaf generator, betatron. Pesawat modern linac (linear accelerator.

Linac (sinar X, elektron) menggunakan frekuensi tinggi gelombang elektromagnet untuk mempercepat elektron. Elektron energi tinggi yang dihasilkan dapat digunakan untuk terapi tumor dekat permukaan, atau dikenakan target untuk menghasilkan sinar X energi tinggi yang digunakan untuk terapi tumor pada kedalaman tinggi.

Elektron yang dihasilkan oleh pemercepat merupakan berkas pensil (2 - 3 cm diameter). Untuk tujuan terapi lapangan radiasi elektron diperluas dengan cara melewatkan berkas elektron pada lapisan penghambur. Untuk memproduksi sinar X energi tinggi, berkas elektron ditumbukkan target. Sinar X yang dihasilkan dilewatkan pada “flattening filter” agar profil sinat X rata.
CT scanner dan CT simulator

CT simulator, gantri dapat berotasi, pada mulanya gambar yang dihasilkan tidak setajam CT diagnostik. CT simulator mutakhir menghasilkan citra hampir seperti hasil untuk diagnostik. Geometri CT simulator lebih leluasa dapat disesuaikan dengan perencanaan terapi, namun kecepatan scan lebih lambat, belum memadai untuk perencanaan 3 dimensi.
CT simulator diintegrasikan dengan CT scanner khusus untuk perencanaan terapi (3 dimensi, volumetrik), rekonstruksi radiografi secara digital dapat dilakukan.