Waktu pemerosesan terjadinya sinyal MRI yang berasal dari pasien tersebut melalui 3 fase fisika (Bushberg, 2002)yaitu:
1. fase presesi atau magnetisasi 2. fase resonansi dan
3. faserelaksasi.
1. Fase presesi atau magnetisasi
Proses terjadinya fase presesi atau magnetisasi ketika pasien akan dimasukan kedalam medan magnet yang kuat dalam pesawat MRI, dimana magnetik dipole atau proton proton dalam tubuh pasien akan parallel dan tidak parallel dengan kutub medan magnet pesawat, tergantung kekuatan medan magnet pesawat dan selisih proton proton yang searah dan berlawanan arah merupakan inti bebastidak
berpasangan yang akan membentuk jaringan magnetisasi. Proton proton selain terus melakukan spin juga melakukan gerakan relatif yang samadengan gerakan permukan gasing yang disebut gerakan presesi. Frekuensi gerakan presesi tergantung pada jenis atom dan kekuatan medan magnet luar yang mempengaruhinya atau kekuatan medan magnetpesawat MRI.
2. Fase resonansi
Terjadinya fase resonansi adalah pada saat fase presesi gelombang radio (RF) dipancarkan, proton proton hydrogen akan menyerapnya dan mulai bergerak meninggalkan arah longitudinal yang sejajar dengan arah kutub magnet pesawat menuju kearah transversal dan menghasilkan magnetisasi transversal. Fase proton proton bergerak meninggalkan sumbu longitudinal menuju arah transversal disebut sebagai fase resonansi.
3. Fase relaksasi
Fase relaksasi ketika proton-proton hydrogen berada pada bidang transversal ataudecay menuju kembali kearah longitudinal atau recovery sambil melepaskan energi yang diserapnya dari gelombang radio dalam bentuk gelombang elektromagnetik yang dikenal sebagai sinyal MRI,yang akan diterima oleh sebuah kumparan atau antena penerima disisi pesawat MRI, fase ini disebut fase relaksasi. Fase relaksasi dibagi menjadi T1 dan T2. Jika T1 makin lama maka diperoleh sinyal yang makin besar.Awalnya presesi proton proton berada dalam laju dan arah atau fase yang sama namun secara perlahan satu sama lain keluar dari fase tersebut yang disebabkan terjadinya interaksi protondengan proton proton disekitarnya atauspin-spin interaction. Magnetisasi proton proton lokal yang tidak homogen meningkatkan interaksi spin spin dan mempercepat dephasing sehingga mempercepat penurunan besarnya sinyal(signal decay) ke nilai nol. Hal ini berarti terdapat adanya sinyal yang hilang (lossof signal).Waktu yang diperlukan proton proton dari keadaan magnetisasi transversal berkurang hingga sekitar 37% merupakan nilai T2 yang sebenarnya(Bushberg, 2002).
Sinyal MRI adalah sinyal yang dideteksi pada saat spin berelaksasi dibidang transversal yang susunannya berupa sinyal sinusoidal yang meluruh secara eksponensial dengan pertambahan waktu yang disebut dengan Free induction decay (FID). Proses FID dimana setelah pancaran frekuensiradio di
matikan maka spin partikel akan menyerap energi, kemudian energi tersebut akan melemah sedikit demi sedikit dan akan menuju pada satu fase(dephase). Kehilangan sinyal yang diakibatkan oleh medan magnetik lokal yang tidak homogen tersebut, menutupi nilai T2 yang sebenarnya. Nilai T2 yang diakibatkan oleh adanya medan magnetik yang tidak homogen diberi symbol T2. Proses dephasing diakibatkan oleh hasil interaksi spin spin yang sebenarnya dan interaksi spinspin akibat medan magnet yang tidak homogen.
Gambar 2.7 A.Relaksasi T2 dan B. Waktu peluruhanT2
(Bushberg, 2002)
Gambar 2.7 menunjukkan perbandingan dari kurva peluruhan T2 dan T2. T2 tergantung pada homogenitas utamamedan magnet dan kontras kerentanan dalam jaringan misalnya, kontras MRbahan paramagnetik. Hilangnya Mxy fase koherensi terjadi secara eksponensial disebabkanoleh interaksispin-spin intrinsik dalam jaringan, serta ekstrinsik ketidak seragaman medan magnet. T2decayadalah waktu peluruhan yang dihasilkan dari sifat magnetik intrinsik sampel. T2decayadalah waktu peluruhan yang dihasilkan dari kedua variasi medan magnet intrinsik dan ekstrinsik (Bushberg, 2002).
Kekuatan sinyal tergantung pada kerapatan proton atau density proton, waktu relaksasi spin-lattice (T1) dan relaksasi spin-spin (T2) serta sifat magnetik tubuh pasien.Pada pemeriksaan MRI, kandungan protontergantung pada kandungan (kadar) air yang merupakan salah satu material dari komposisi kimia penyusun jaringan yang diperiksa.
Tabel 2.2 Densitas hidrogen pada beberapa jaringan (Forshult, 2007) Jaringan Densitas Hidrogen Muscle 82 Water 100 Cerebrospinal fluid 96 Fat 88 Gray matter 84 Liver 81 Lung 5 Bone 12 White matter 70
2.10.1. Parameter Resolusi Citra Parameter resolusi citra terdiri dari:
1. Jenis jaringan 2. Resolusi spasial 1. Jenis jaringan
Jenis jaringan dapat dibagi dua keadaan yaitu cairan atau liquid dan padat atau solid. Jaringan padat memiliki molekul-molekul relatif tetap hal ini berarti medan magnetnya tetap dan variasi lokal medan magnetik disekitar proton cukup berarti, dan jaringan cair medan magnet lokal dari molekul-molekul terdekatnya berubah dengan cepat, sebagai akibat dari gerakan molekulnya.
Didalam jaringan padat tumbukan tidak sering terjadi karena molekul-molekul relatif tetap, lain halnya dengan jaringan cair tumbukan sering terjadi karena molekul-molekulnya bebas bergerak dan mengakibatkan transfer energy lebih banyak sehingga proton lebih cepat mensejajarkan diri kembali kemedan magnet (bushberg, 2001)
Proton mensejajarkan diri secara pararel dan anti-aararel terhadap medan yang diberikan. Proses pensejajaran tersebut terjadi karena interaksi thermal molekul-molekul, dimana molekul-molekul dalam jaringan bertumbukan dan berinteraksi satu sama lain sehingga terjadi transfer energi.
Waktu relaksasi transversal untuk jaringan padat lebih cepat dibanding dengan jaringan cair.Karena struktur molekul relatif tetap sehingga medan-medan
magnetiknya tetap. Ketidakhomogenan lokal tersebut cukup berarti sehingga menyebabkan efek antar medan magnetic cukup berpengaruh, terutama jika arahnya saling berlawanan sehingga interaksi antar spin-spin cukup memberikan pengaruh pada medan magnet total yang memberikan harga T2 cepat.
Pada jaringan cair molekulnya bebas dan bergerak cepat, sehingga magnetisasi lokal totalnya sangat cepat menjadi nol, hal ini menyebabkan interaksi spin-spin tidak cukup berarti. Akiibatnya uuntuk jaringan cair medan magnet internalnya lemah sehingga T2 kurang berpengaruh pada perbahan fase. Hal ini mengakibatkan kostanta waktu T2 jaringan cair panjang.
2. Resolusi spasial atau spatial resolution
Resolusi spasial adalah faktor yang sangat berhubungan dengan kualitas citra. Resolusi spasial dapat diperoleh dengan menentukan jumlah pixel (picture elemen) atau satuan pembentuk gambar yang ditampilkan dalam FOV (Field Of View) dan resolusi spasial berhubungan sekali dengan SNR (Signal to Noise Ratio) (Bushberg, 2001).
Penggunaan pixel-pixel yang mewakili besarnya frekuensi encoding mengontrol waktu scan dimana arah frekuensi encoding terdapat pada window (band width) yang membaca data dari jaringan yang dipilih. Dimana banyaknya data yang diambil menentukan resolusi vertikal.Pada dasarnya resolusi sebanding dengan pemilihan ukuran jaringan dalam arah frekuensi encoding. Dengan menggunakan pixel-pixel kecil Maka akan mempertinggi resolusi spasial tetapi dalam hal ini harga signal to Noise Ratio (SNR) berkurang., sebab besarnya sinyal yang sama harus didistribusikan keseluruh pixel yang jumlahnya banyak.
2.10.2. Rekonstruksi Pencitraan Magnetic Resonance Imaging (MRI)
Melalui antena frekuensi radio khususnya pada saat proton berada diantara selang relaksasi, bisa didapatkan sinyal RF yang dipancarkan dari tubuh pasien yang disebut peluruhan induksi bebas.FID merupakan intensitas sinyal MRI digambarkan sebagai fungsi waktu. Dan dengan melakukan transformasi Fourier terhadap FID menghasilkan spectrum MR. Spektrum MR tersebut merupakan gambar intensitas sinyal terhadap frekuensi dan puncak dari spectrum PR menyatakan suatu karateristik jaringan yang diamati. Jika pada magnet utama tersebut diberikan media magnet gradien yang bedanya bisa diatur (bidang X, Y
dan Z) yaitu pada potongan tubuh sagital, coronal dan axial, maka didapatkan spektrum MR yang sesuai (Bushberg, 2001). Dengan medan magnet gradien yang kuat medan magnetnya jauh lebih kuat dari pada medan magnet utama, akan terjadi pembedaan kuat medan magnet diluar potongan tubuh yang dipilih, sehingga ada bagian yang lebih besar, maupun yang lebih kecil dari frekuensi larmor. Dengan bantuan seperangkat komputer pesawat MRI yang dibuat atau yang deprogram sesuai dengan kekuatan dari medn magnet yang dihasilkan oleh superconductor didapatkan suatu pencitraan MRI. Pencitraan MRI dilakukan melalui suatu metode transformasi Fourier yang dapat mengkontruksi citra dari gambaran MRI. Melalui berbagai proyeksi kemudian dapat direkontruksikan kedalam layar monitor, dan akan terbentuk gambar yang merupakan hasil dari pencitraan resonansi magnetic dan disamping dalam bentuk gambar di monitor juga dapat dimasukkan kedalam kaset (Bushberg, 2001)