MAGNETIC RESONANCE IMAGING (MRI)

ELEKTRONIKA KEDOKTERAN
MAGNETIC RESONANCE IMAGING
MAGNETIC RESONANCE IMAGING (MRI)
Gambar 1 Sistem MRI
Pendahuluan
Magnetic Resonance Imaging yang disingkat dengan MRI adalah suatu alat
diagnostik mutahir untuk memeriksa dan mendeteksi tubuh dengan menggunakan
medan magnet dan gelombang frekuensi radio, tanpa operasi, penggunaan sinar X
ataupun bahan radioaktif.
Hasil pemeriksaan MRI adalah berupa rekaman gambar potongan penampang
tubuh/organ manusia dengan menggunakan medan magnet berkekuatan antara 0,064
– 1,5 tesla (1 tesla = 1000 Gauss) dan resonansi getaran terhadap inti atom hidrogen.
Beberapa faktor kelebihan yang dimilikinya, terutama kemampuannya membuat
potongan koronal, sagital, aksial dan oblik tanpa banyak memanipulasi posisi tubuh
pasien sehingga sangat sesuai untuk diagnostik jaringan lunak.
Teknik penggambaran MRI relatif kompleks karena gambaran yang dihasilkan
tergantung pada banyak parameter. Bila pemilihan parameter tersebut tepat, kualitas
gambar MRI dapat memberikan gambaran detail tubuh manusia dengan perbedaan
yang kontras, sehingga anatomi dan patologi jaringan tubuh dapat dievaluasi secara
teliti.
MUHAMMAD YUNUS / D41102066
ELEKTRONIKA KEDOKTERAN
MAGNETIC RESONANCE IMAGING
Untuk menghasilkan gambaran MRI dengan kualitas yang optimal sebagai alat
diag-nostik, maka harus memperhitungkan hal-hal yang berkaitan dengan teknik
penggambaran MRI, antara lain :
a. Persiapan pasien serta teknik pemeriksaan pasien yang baik
b. Kontras yang sesuai dengan tujuan pemeriksaanya
c. Artefak pada gambar, dan cara mengatasinya
d. Tindakan penyelamatan terhadap keadaan darurat.
Tipe MRI
MRI bila ditinjau dari tipenya terdiri dari :
a. MRI yang memiliki kerangka terbuka (open gantry) dengan ruang yang luas
b. MRI yang memiliki kerangka (gantry) biasa yang berlorong sempit.
Sedangkan bila ditinjau dari kekuatan magnetnya terdiri dari :
a. MRI Tesla tinggi ( High Field Tesla ) memiliki kekuatan di atas 1 – 1,5 T
b. MRI Tesla sedang (Medium Field Tesla) memiliki kekuatan 0,5 – T
c. MRI Tesla rendah (Low Field Tesla) memiliki kekuatan di bawah 0,5 T.
Sebaiknya suatu rumah sakit memilih MRI yang memiliki tesla tinggi karena alat
tersebut dapat digunakan untuk teknik Fast Scan yaitu suatu teknik yang
memungkinkan 1 gambar irisan penampang dibuat dalam hitungan detik,
sehingga kita dapat membuat banyak irisan penampang yang bervariasi dalam
waktu yang sangat singkat. Dengan banyaknya variasi gambar membuat suatu lesi
menjadi menjadi lebih spesifik.
MUHAMMAD YUNUS / D41102066
ELEKTRONIKA KEDOKTERAN
MAGNETIC RESONANCE IMAGING
Prinsip MRI
Pasien ditempatkan dalam medan magnet, dan gelombang elektromagnet pulsa
diterapkan untuk membangkitkan “objective nuclide” di dalam tubuh. Nuclide yang
dibangkitkan akan kembali ke dalam energi semula dan akan melepaskan energi yang
diserap sebagai gelombang elektromagnet. Gelombang elektromagnet yang dilepas
ini adalah sinyal MR. Sinyal ini dideteksi dengan kumparan (coil) untuk membentuk
suatu gambar (image).
Yang perlu diperhatikan dengan memakai MR adalah nucleus (proton di dalam
tubuh). Nucleus mempunyai massa dan muatan positif serta berputar pada sumbunya.
Nucleus yang berputar ini dianggap sebagai suatu magnet batang kecil (small bar
magnet). Karena nucleus ditempatkan di dalam medan magnet statis, maka akan
berputar (precession). Ketika suatu pulsa RF yang mempunyai frekuensi sama dengan
kecepatan/frekuensi dari putaran diberikan, nucleus menyerap energi dari pulsa (yang
disebut gejala resonansi). Pulsa RF adalah gelombang elektromagnet dan disebut
pulsa RF (Radio Frequency) karena band frekuensinya. Ketika pulsa RF dimatikan,
nucleus kembali ke keadaan semula sambil melepaskan energi yang diserap (yang
disebut relaxation). Dengan membuat nucleus memancarkan sinyal ketika
melepaskan energi yang diserap, suatu gambar (image) dihasilkan.
MUHAMMAD YUNUS / D41102066
ELEKTRONIKA KEDOKTERAN
MAGNETIC RESONANCE IMAGING
Permanent magnet (generating a constant static magnetic field)
Gradient magnetic field coil (providing MR signal with positional information)
Transmitter coil (applying an RF pulse)
Receiver coil (receiving MR signal)
Display
Image
Processing
system
Nc
Signal
Rf
Gambar 2 Komposisi dasar sistem MRI
Instrumen MRI
Secara garis besar instrumen MRI terdiri dari:
a. Sistem magnet yang berfungsi membentuk medan magnet.
Agar dapat mengoperasikan MRI dengan baik, kita perlu mengetahui tentang :
tipe magnet, efek medan magnet, magnet shielding ; shimming coil dari pesawat
MRI tersebut
b. Sistem pencitraan berfungsi membentuk citra yang terdiri dari tiga buah
kumparan koil, yaitu:
-
Gradien coil X, untuk membuat citra potongan sagittal.
-
Gardien coil Y, untuk membuat citra potongan koronal.
-
Gradien coil Z untuk membuat citra potongan aksial .
Bila gradien koil X, Y dan Z bekerja secara bersamaan maka akan terbentuk
potongan oblik
MUHAMMAD YUNUS / D41102066
ELEKTRONIKA KEDOKTERAN
MAGNETIC RESONANCE IMAGING
Gambar 3 Potongan sagittal dari kepala manusia
c. Sistem frekuensi radio berfungsi membangkitkan dan memberikan radio frekuensi
serta mendeteksi sinyal.
d. Sistem komputer berfungsi untuk membangkitkan sekuens pulsa, mengontrol
semua komponen alat MRI dan menyimpan memori beberapa citra.
e. Sistem pencetakan citra, fungsinya untuk mencetak gambar pada film rontgent
atau untuk menyimpan citra.
Magnet
Sebagai inti dari MRI adalah magnet untuk menghasilkan medan magnet statis.
Berikut adalah 3 macam magnet yang sekarang dipakai dalam sistem MRI:
1. Magnet tetap (Permanent Magnet/PM)
2. Magnet resistif (Resistive Magnet/RM)
3. Magnet superkonduktif (Superconductive Magnet/SCM)
1. Magnet tetap (Permanent Magnet/PM)
Magnet tetap adalah sama dengan suatu magnet batang. Sistem MRI yang
menggunakan suatu magnet tetap dapat dianggap suatu magnet batang yang besar.
MUHAMMAD YUNUS / D41102066
ELEKTRONIKA KEDOKTERAN
MAGNETIC RESONANCE IMAGING
N
S
Large bar
magnet
Patient
Magnetic field
N
S
Gambar 4 MRI dengan magnet tetap
Ciri-ciri sistem MRI yang menggunakan magnet tetap adalah sebagai berikut:
1. Karena tidak ada daya listrik untuk menghasilkan medan magnet, biaya
pemakaian sangat rendah.
2. Sistem sangat berat.
Keuntungan sistem ini adalah biaya pemakaian (running cost) yang sangat
rendah dibanding sistem yang lain (magnet kumparan dan magnet
superkonduktif).
2. Magnet Resistif (Resistive Magnet/RM)
Magnet resistif dapat dianggap suatu magnet listrik. Magnet ini menghasilkan
medan magnet yang kuat dengan mengalirkan suatu arus listrik yang besar
melalui suatu kumparan tembaga, aluminium, atau materi yang lain yang
mempunyai hambatan listrik (electric resistance) rendah.
MUHAMMAD YUNUS / D41102066
ELEKTRONIKA KEDOKTERAN
MAGNETIC RESONANCE IMAGING
Cooling-water flanges
(sandwitching the coil)
Cooling
Water
Coil
(Aluminium sheet)
Gambar 5 Metoda MRI dengan magnet resistif
Ciri-ciri sistem magnet resistif adalah sebagai berikut:
1. Termasuk tidak mahal
2. Gampang untuk menangani
3. Biaya pemakaian sangat tinggi karena:
a. Arus sebesar 200 A mengalir
b. Harus ada aliran air untuk pendinginan sistem, karena panas yang terjadi
sangat tinggi
3. Magnet Superkonduktif (Superconductive Magnet/SCM)
Dari 3 macam magnet, magnet superkonduktif mungkin paling tidak dikenal.
Magnet ini adalah suatu magnet listrik yang menggunakan suatu kumparan
sebagai materi dengan suatu gejala superkonduktif terjadi. Gejala superkonduktif
adalah bahwa hambatan listrik (electrical resistance) dari suatu logam menjadi nol
bila metal didinginkan dengan temperature yang sangat rendah (-272° C), dan
temperature pada saat tersebut disebut temperature kritis (critical temperature) Tc.
Hambatan listrik menjadi nol berarti bahwa suatu arus besar dapat mengalir
dengan memakai tegangan (voltage) rendah beberapa volt.
MUHAMMAD YUNUS / D41102066
ELEKTRONIKA KEDOKTERAN
Electrical
resistance
MAGNETIC RESONANCE IMAGING
Temperature
Critical Temperature Tc
Gambar 6 Gejala superkonduktif
Ciri-ciri sistem MRI dengan magnet superkonduktif adalah sebagai berikut:
1. Pemakaian daya listrik sangat rendah dibandingkan dengan sistem magnet
kumparan.
2. Medan magnet yang kuat dapat dihasilkan karena arus listrik yang cukup
besar dapat dialirkan.
3. Untuk mendapatkan temperatur yang sangat rendah, kumparan harus
dicelupkan ke dalam helium cair (-272° C).
Magnet superkonduktif memerlukan biaya daya listrik yang rendah daripada
magnet kumparan untuk mendapatkan medan magnet yang kuat, yang membuat
magnet superkonduktif lebih berguna, tetapi masalahnya adalah helium cair yang
dibutuhkan untuk mendinginkan kumparan.
Kekurangan dengan menggunakan helium cair adalah sebagai berikut:
1. Tidak mudah untuk menangani
2. Harga helium cair sangat mahal
3. Helium cair menguap pada kecepatan 0,6 sampai 0,7 liter/jam
4. Penggunaan kembali helium gas sesudah penguapan adalah sulit
MUHAMMAD YUNUS / D41102066
ELEKTRONIKA KEDOKTERAN
MAGNETIC RESONANCE IMAGING
Pelindung untuk MRI
Dua macam pelindung (shield) sangat penting untuk MRI:
1. MRI dipengaruhi oleh noise radio
Gelombang elektromagnet yang digunakan MRI mempunyai frekuensi yang sama
dengan siaran radio. Jika sistem MRI yang dipasang tanpa pelindung (shield),
maka akan terpengaruh noise radio serta mempengaruhi mutu gambar (image)
yang dihasilkan. Untuk menjamin mutu gambar, seluruh sistem ruang MRI harus
diberi pelindung.
Radio
noise
Radio-wave shield
Gambar 7 Radio-wave (RF) shield
2. MRI dipengaruhi bahan magnet (pengaruh luar terhadap sistem MRI)
Jika ada suatu benda dari bahan magnet di sekeliling MRI, akan mengganggu
uniformity dari medan magnet yang menyebabkan mutu gambar menjadi rendah.
Pelindung magnet tidak diperlukan karena kasus ini tergantung pada kondisi
sekeliling.
Artefak pada MRI dan Upaya Mengatasinya
Artefak adalah kesalahan yang terjadi pada gambar yang menurut jenisnya dapat
terdiri dari :
a. Kesalahan geometric
b. Kesalahan algoritma
MUHAMMAD YUNUS / D41102066
ELEKTRONIKA KEDOKTERAN
MAGNETIC RESONANCE IMAGING
c. Kesalahan pengukuran attenuasi.
Sedangkan menurut penyebabnya terdiri dari :
a. Artefak yang disebabkan oleh pergerakan physiologi, karena gerakan jantung
gerakan per-nafasan, gerakan darah dan cairan cerebrospinal, gerakan yang terjadi
secara tidak periodik seperti gerakan menelan, berkedip dan lain-lain.
b. Artefak yang terjadi karena perubahan kimia dan pengaruh magnet.
c. Artefak yang terjadi karena letak gambaran tidak pada tempat yang seharusnya.
d. Artefak yang terjadi akibat dari data pada gambaran yang tidak lengkap.
e. Artefak sistem penampilan yang terjadi misalnya karena perubahan bentuk
gambaran akibat faktor kesala-han geometri, kebocoran dari tabir radio-frekuensi.
Akibat adanya artefak – artefak tersebut pada gambaran akan tampak : gambaran
kabur, terjadi kesalahan geometri, tidak ada gambaran, gambaran tidak bersih,
terdapat garis–garis dibawah gambaran, gambaran bergaris garis miring,
gambaran tidak beraturan.
Upaya untuk mengatasi artefak pada gambaran MRI, antara lain dilakukan dengan
cara :
a. Waktu pemotretan dibuat secepat mungkin memeriksa keutuhan tabir pelindung
radio frekuensi
b. Menanggalkan benda-benda yang bersifat ferromagnetic bila memungkinkan
c. Perlu kerja sama yang baik dengan pasien.
d. Pengambilan sample/gambar sebaiknya lebih dari satu kali.
e. Pengolahan citra yang dilakukan pada komputer (image processing) harus sebaik
mungkin.
MUHAMMAD YUNUS / D41102066
ELEKTRONIKA KEDOKTERAN
MAGNETIC RESONANCE IMAGING
Keselamatan
1. Pengaruh kemagnetan dan gelombang radio terhadap tubuh manusia
Pengaruh langsung dari medan magnet pada tubuh manusia tidak pasti
diketahui sampai sekarang. Tetapi, bagaimanapun medan magnet sebesar 2.0 T
dan yang lebih rendah seperti yang dipakai sistem MRI umumnya diakui tidak
mempunyai pengaruh merugikan.
Sehubungan dengan pengaruh medan magnet yang disebabkan mematikan
medan magnet gradient dan pengaruh pemanasan disebabkan pulsa RF yang dapat
dipikirkan sebagai pengaruh MRI, ‘American and British Safety’ mempunyai
aturan sebagai berikut:
Guideline
Physical item
FDA
(American)
Strength of static magnetic field
2 T or less
Time change of magnetic field
6 T/sec or less
High frequency radio waves
0.4 W/kg or
less
FDA :Food and Drugs Association 8/2/88 Guideline
2. Bahaya/resiko tubuh karena medan magnet
c. Benda seperti logam di dalam tubuh pasien (jepitan, sambungan buatan, dll)
Apakah benda tersebut sejenis logam yang nonmagnetic perlu diperiksa
sebelumnya. Bila logam tersebut nonomagnetic maka akan menyebabkan
artifact pada gambar, tetapi tidak mungkin ada pengaruh pada pasien.
d. Benda yang tertarik magnet (jarum suntik, gunting, pisau , kursi roda, dll)
MUHAMMAD YUNUS / D41102066
ELEKTRONIKA KEDOKTERAN
MAGNETIC RESONANCE IMAGING
Ada kemungkinan suatu benda logam tertarik ke dalam gantry. Daya tarik ini
lebih kuat jika benda tersebut lebih besar atau medan magnet lebih kuat. Oleh
karena itu dibutuhkan perhatian khusus dalam hal ini.
3. Pacemaker
Pasien dengan pacemaker tidak bisa dilakukan scanning MRI, karena medan
magnet akan mempengaruhi pacemaker dan hal ini sangat berbahaya bagi pasien.
Komposisi Sistem
Berikut ini merupakan komposisi sistem magnet tetap, dalam hal ini model MRP20EX
MRI Unit
RF shield
Thermostatic
control
Gradient
magnetic field coil
Magnet
Power supply for
gradient magnetic
field
Fan
Transmitter coil
Preamplifier
Receiver coil
Magnet
Control
panel and
projector
Filter box
Thermostatic
heater
RF transmitterreceiver (including
power amplifier)
Power distribution board
Gantry
Patient table
Image processor
Controls
Central control console
Gambar 8 Komposisi sistem magnet tetap model MRP-20EX
MUHAMMAD YUNUS / D41102066
AC Power
ELEKTRONIKA KEDOKTERAN
MAGNETIC RESONANCE IMAGING

Gantry unit terdiri dari suatu sistem medan magnet statis, sistem medan magnet
garadient, sistem pengontrol thermostatis, kumparan pengirim (transmitter coil)
dan kumparan penerima (receiver coil).

MRI Unit terdiri dari RF transmitter/receiver, RF power amplifier, power unit for
gradient magnetic field, pengontrol thermostatis, dan power distribution unit.

Central control console terdiri dari control panel dan image processing unit.
Image processing system dan seluruh sistem MRI dikontrol oleh 32 bit micro
computer di dalam central control console.
Aplikasi Klinik Pemeriksaan M R I
Pemeriksaan MRI bertujuan mengetahui karakteristik morpologik (lokasi, ukuran,
bentuk, perluasan dan lain-lain dari keadaan patologis. Tujuan tersebut dapat
diperoleh dengan menilai salah satu atau kombinasi gambar penampang tubuh aksial,
sagittal, koronal atau oblik tergantung pada letak organ dan kemungkinan
patologinya.
Adapun jenis pemeriksaan MRI sesuai dengan organ yang akan dilihat, misalnya :
1. Pemeriksaan kepala untuk melihat kelainan pada: kelenjar pituitary, lobang
telinga dalam, rongga mata, sinus.
2. Pemeriksaan otak untuk mendeteksi : stroke / infark, gambaran fungsi otak,
pendarahan, infeksi; tumor, kelainan bawaan, kelainan pembuluh darah seperti
aneurisma, angioma, proses degenerasi, atrofi.
3. Pemeriksaan tulang belakang untuk melihat proses Degenerasi (HNP), tumor,
infeksi, trauma, kelainan bawaan.
4. Pemeriksaan Musculo-skeletal untuk organ : lutut, bahu , siku, pergelangan
tangan, pergelangan kaki , kaki , untuk mendeteksi robekan tulang rawan, tendon,
ligamen, tumor, infeksi/abses dan lain lain.
MUHAMMAD YUNUS / D41102066
ELEKTRONIKA KEDOKTERAN
MAGNETIC RESONANCE IMAGING
5. Pemeriksaan Abdomen untuk melihat hati , ginjal, kantong dan saluran empedu,
pakreas, limpa, organ ginekologis, prostat, buli-buli.
6. Pemeriksaan Thorax untuk melihat : paru –paru, jantung.
MUHAMMAD YUNUS / D41102066
ELEKTRONIKA KEDOKTERAN
MAGNETIC RESONANCE IMAGING
Daftar Pustaka
-
NN, Alat Radiologi IV, Akademi Teknik Elektromedik
-
www.litbang.depkes.go.id/media/data/mri.pdf
-
http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_resonance_imaging#Background_inform
ation
MUHAMMAD YUNUS / D41102066