BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kemajuan teknologi telah menciptakan inovasi terhadap perkembangan sistem radiografi konvensional ke sistem radiografi digital. Sistem radiografi berawal dari penemuan sinar-X pada tahun 1895 oleh seorang ilmuwan Jerman bernama Wilhelm C. Rontgen yang selanjutnya dikembangkan kearah radiografi digital (Kouris, dkk. 1982). Di Indonesia, pengembangan radiografi digital telah dikembangkan secara optimal mengingat keuntungan penggunaannya yang relatif mudah. Keuntungan dari radiografi digital adalah tidak diperlukan lagi film dan bahan kimia dalam proses pencitraan, citra yang diperoleh dapat langsung dianalisis dan dilakukan perbaikan dengan teknik pengolahan citra untuk mendapatkan kualitas yang lebih baik, penyimpanan citra lebih efisien dengan basis data sehingga memudahkan jika diperlukan pertukaran dengan radiologi lain diberbagai wilayah sebagai pembelajaran ataupun kebutuhan diagnosis. Radiografi digital tidak hanya dimanfaatkan dalam dunia medis, tetapi juga dibidang lain seperti pengecekan hasil produksi dalam bidang industri, karakterisasi unsur dari suatu material dan pengecekan barang bawaan penumpang dan peti kemas dalam bidang keamanan transportasi.
Meskipun memiliki beberapa keunggulan, namun radiografi digital masih mungkin memiliki kelemahan dan keterbatasan pada hasil kualitas citra. Citra yang baik adalah citra yang mampu menampilkan informasi yang hampir menyerupai citra aslinya (obyek) sehingga informasi fisis dari citra asli dapat teramati dengan jelas, sebagai contoh jika obyek berbentuk lingkaran maka pada citra akan ditampilkan lingkaran. Baik tidaknya hasil dari pencitraan yang direpresentasikan tergantung dari suatu sistem pencitraannya. Untuk sistem pencitraan yang ideal umumnya transmisinya tidak mengalami distorsi, artinya sinyal masukan yang dilewatkan
dengan sinyal keluaran tidak terlihat perbedaan yang berarti. Untuk sistem yang ideal tersebut biasanya disebut sebagai sistem pencitraan yang linear dan shift invariant atau secara umum disebut dalam satu kesatuan yaitu sistem Linear Shift Invariant (LSI).
Salah satu komponen penting dalam sistem pencitraan sinar-X digital adalah tabung sinar-X yang terdiri katoda dan anoda dalam ruang hampa. Pada anoda yang merupakan fokus target elektron dari katoda terdapat area focal spot yang menentukan ketajaman citra dari sinar-X. Untuk tetap mendapatkan citra yang tajam akibat sebaran panas dan sinar-X yang melebihi daerah focal spot diperlukan prinsip fokus garis (line fokus principle). Prinsip membuat ukuran focal spot efektif yang diterima permukaan anoda lebih kecil atau minimal sama dengan focal spot yang sebenarnya untuk meminimalkan sudut anoda yang terbentuk antara permukaan anoda dan sinar-X. Sudut anode yang terjadi menimbulkan perbedaan intensitas pada sinar-X. Perbedaan variasi intensitas yang terjadi antara katoda dan sisi anoda pada tabung sinar-X disebut heel effect. Sudut anoda lebih kecil memiliki heel effect yang lebih besar. Gambar 1.1 menunjukkan pancaran sinar-X yang memiliki fenomena
Heel effect dengan nilai besaran sudut-sudut anoda. (Fosbinder dan Kelsey,2002).
Gambar 1.1 Heel effect (Sumber : Fosbinder dan Kelsey, 2002)
dengan sinyal keluaran tidak terlihat perbedaan yang berarti. Untuk sistem yang ideal tersebut biasanya disebut sebagai sistem pencitraan yang linear dan shift invariant atau secara umum disebut dalam satu kesatuan yaitu sistem Linear Shift Invariant (LSI).
Salah satu komponen penting dalam sistem pencitraan sinar-X digital adalah tabung sinar-X yang terdiri katoda dan anoda dalam ruang hampa. Pada anoda yang merupakan fokus target elektron dari katoda terdapat area focal spot yang menentukan ketajaman citra dari sinar-X. Untuk tetap mendapatkan citra yang tajam akibat sebaran panas dan sinar-X yang melebihi daerah focal spot diperlukan prinsip fokus garis (line fokus principle). Prinsip membuat ukuran focal spot efektif yang diterima permukaan anoda lebih kecil atau minimal sama dengan focal spot yang sebenarnya untuk meminimalkan sudut anoda yang terbentuk antara permukaan anoda dan sinar-X. Sudut anode yang terjadi menimbulkan perbedaan intensitas pada sinar-X. Perbedaan variasi intensitas yang terjadi antara katoda dan sisi anoda pada tabung sinar-X disebut heel effect. Sudut anoda lebih kecil memiliki heel effect yang lebih besar. Gambar 1.1 menunjukkan pancaran sinar-X yang memiliki fenomena
Heel effect dengan nilai besaran sudut-sudut anoda. (Fosbinder dan Kelsey,2002).
Gambar 1.1 Heel effect (Sumber : Fosbinder dan Kelsey, 2002)
dengan sinyal keluaran tidak terlihat perbedaan yang berarti. Untuk sistem yang ideal tersebut biasanya disebut sebagai sistem pencitraan yang linear dan shift invariant atau secara umum disebut dalam satu kesatuan yaitu sistem Linear Shift Invariant (LSI).
Salah satu komponen penting dalam sistem pencitraan sinar-X digital adalah tabung sinar-X yang terdiri katoda dan anoda dalam ruang hampa. Pada anoda yang merupakan fokus target elektron dari katoda terdapat area focal spot yang menentukan ketajaman citra dari sinar-X. Untuk tetap mendapatkan citra yang tajam akibat sebaran panas dan sinar-X yang melebihi daerah focal spot diperlukan prinsip fokus garis (line fokus principle). Prinsip membuat ukuran focal spot efektif yang diterima permukaan anoda lebih kecil atau minimal sama dengan focal spot yang sebenarnya untuk meminimalkan sudut anoda yang terbentuk antara permukaan anoda dan sinar-X. Sudut anode yang terjadi menimbulkan perbedaan intensitas pada sinar-X. Perbedaan variasi intensitas yang terjadi antara katoda dan sisi anoda pada tabung sinar-X disebut heel effect. Sudut anoda lebih kecil memiliki heel effect yang lebih besar. Gambar 1.1 menunjukkan pancaran sinar-X yang memiliki fenomena
Heel effect dengan nilai besaran sudut-sudut anoda. (Fosbinder dan Kelsey,2002).
Fenomena heel effect selanjutnya mengakibatkan citra yang dihasilkan mengalami ketidakseragaman secara linear serapan intensitas yang menurunkan kualitas kinerja sistem pencitraan. Kualitas suatu sistem pencitraan perlu dijaga agar hasil yang diperoleh juga memiliki kualitas citra yang baik. Sifat kelinearan sistem merupakan salah satu parameter pokok dalam menguji Quality Control (QC) dan
Quality Assurance (QA) suatu sistem pencitraan. Hal ini diperlihatkan dalam standar
kelayakan pengujian parameter dalam program Quality Control (QC) Pesawat sinar-X seperti yang tercantum dalam tabel 1 berikut :
Tabel 1. Parameter Uji dalam Program Quality Control Pesawat Sinar-X
Pengukuran Frekuensi Toleransi
Filtrasi Tahunan ≥ 2,1 mmAl
Kolimasi Per 6 bulanan ± 2% SID
Ukuran Titik Fokus Tahunan ± 50%
Kalibrasi kV Puncak Tahunan ± 10%
Ketepatan Waktu Paparan Tahunan ± 5% > 10ms ± 20% ≤ 10ms
Linearitas Paparan Radiasi Tahunan ≤ 10%
Illuminator Film Tahunan ≤ 100 lux
(Sumber : Radiation Safety Act 1975, Diagnostic X-Ray Equipment Compliance Test 2001)
Berangkat dari permasalahan pokok terkait pentingnya sifat kelinearan suatu sistem. Maka dalam penelitian ini dilakukan suatu cara untuk mengetahui sifat suatu sistem pencitraan apakah bersifat LSI serta melakukan koreksi jika sistem tersebut tidak bersifat LSI sehingga keluaran sistem bersifat LSI. Pengujian kelinearan ini penting dikarenakan dengan mengetahui sifat sistem pencitraan bersifat LSI maka akan memudahkan dalam menginterpretasi masukan sistem. Secara matematisnya dapat dituliskan dalam persamaan 1.1, persamaan ini merupakan persamaan satu tingkat hubungan garis lurus.
m) y(n m) x(n y(n) x(n) (1.1)
Sedang untuk pengujian sifat shift invariant bersifat penting karena terkait dengan sebaran nilai keluaran sinyal. Suatu sistem yang bersifat shift-invariant memiliki sebaran nilai keluaran untuk setiap titik tidak terpengaruh posisi. Dari dasar inilah maka suatu sistem pencitraan lebih baik jika memiliki sifat Linear Shift
Invariant (LSI).
Berdasarkan hal tersebut di atas akan dilakukan suatu pengujian untuk mengetahui sifat LSI dari sistem pencitraan mikroradiografi sinar-X digital yang dikembangkan oleh Grup Riset Fisika Citra –Universitas Gadjah Mada (GRFC-UGM). Jika sistem tersebut belum memiliki sifat LSI, maka akan dicari sebuah metode sederhana untuk mengkoreksi luaran dari sistem. Sehingga diperoleh keluaran yang memiliki sifat keluaran dari suatu sistem yang bersifat LSI.
1.2 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah pada penelitian ini adalah :
1. Bagaimanakah cara mengetahui sifat LSI suatu sistem pencitraan sinar-X digital?
2. Apakah sistem pencitraan mikroradiografi sinar-X digital yang dikembangkan oleh GRFC – UGM telah memiliki sifat LSI?
3. Bagaimanakah cara melakukan koreksi luaran sistem pencitraan sinar-X digital agar luaran sistem bersifat LSI?
1.3 Batasan Masalah
Batasan permasalahan dalam penelitian ini yaitu :
1. Ukuran lubang pada obyek uji pinhole yang terbuat dari bahan acrylic diasumsikan adalah sangat kecil menyerupai sebuah titik.
2. Sistem perangkat radiografi yang digunakan adalah sistem mikroradiografi digital sinar-X yang dikembangkan oleh GRFC-UGM.
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah:
1. Memperoleh cara mengetahui sifat LSI pada suatu sistem pencitraan sinar-X digital.
2. Mengetahui sifat sistem pencitraan dari sistem mikroradiografi sinar-X digital yang dikembangkan dilaboratorium fisika citra oleh GRFC.
3. Memperoleh metode koreksi sehingga keluaran dari sistem pencitraan sinar-X digital bersifat LSI.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini adalah:
1. Diperoleh suatu acuan untuk menentukan suatu sistem pencitraan sinar-X digital bersifat Linear Shift Invariant (LSI).
2. Diperoleh informasi mengenai sistem pencitraan sinar-X digital dari alat mikroradiografi sinar-X digital yang saat ini sedang dikembangkan oleh GRFC-UGM.
3. Didapatkan sebuah metode koreksi yang menjadikan keluaran sistem pencitraan bersifat LSI sekaligus sebagai salah satu parameter dalam uji
