REFERAT
KUALITAS GAMBAR RADIOGRAFI KONVENSIONAL
Diajukan sebagai salah satu persyaratan PPDS I Radiologi Fakultas Kedokteran UGM Yogyakarta
Oleh :
dr. Budi Windarta
NIM: 12/339149/PKU/13210
Pembimbing :
dr. Bambang Purwanto Utomo, Sp. Rad
BAGIAN RADIOLOGI FAKULTAS KEDOKTERAN
UNIVESITAS GADJAH MADA
YOGYAKARTA
i
HALAMAN PENGESAHAN
REFERAT
KUALITAS GAMBAR RADIOGRAFI KONVENSIONAL
Oleh : dr. Budi Windarta
Diajukan sebagai salah satu persyaratan PPDS I Radiologi
Fakultas Kedokteran UGM Yogyakarta
Telah diperiksa dan disetujui oleh:
Pembimbing
dr. Bambang Purwanto Utomo, Sp. Rad
Mengetahui,
Kepala Bagian Radiologi Ketua Program Studi Radiologi
ii DAFTAR ISI
Halaman Pengesahan ……… i
Daftar isi ……… ii
BAB I. Pendahuluan ………. 1
BAB II. Tinjauan Pustaka………. 3
1. Definisi Kualitas Radiografi……….. 3
2. Kualitas Gambar Radiografi………... 3
2.1.Faktor Film/Reseptor ………..……….. 3
2.2.Faktor Geometri………. 6
2.3.Faktor Pasien……….. 7
BAB III. Pembahasan………. 8
BAB IV. KESIMPULAN ………. 11
Lampiran ……… 12
1 BAB I
PENDAHULUAN
Seorang ahli radiologi (radiologist) memerlukan radiograf-radiograf yang berkualitas tinggi untuk membuat diagnosa yang akurat. Kualitas radiograf yang rendah mengandung citra informasi klinik yang minim dan sulit untuk di intepretasi. Hal ini juga akan menuntut untuk dilakukan pemeriksaan ulang terhadap organ tubuh dari pasien yang sama atau bila tidak diulang dengan baik justru kadang kala menjadi faktor penyebab utama terjadinya kesalahan diagnosa (missed diagnoses). Mendefenisikan tentang kualitas dari suatu radiograf pada dasarnya tidak mudah, dan sulit untuk dapat diukur secara persis. Banyak faktor yang turut berpengaruh terhadap kualitas radiograf, namun pendapat para ahli relatif tidak seragam dalam menemukan faktor-faktor penyebabnya, sehingga kebanyakan praktisi cenderung menggukan rambu-rambu kualitas gambar yang lebih bersifat universal yang dapat diterima atau dibaca oleh kalangan medis.
Menurut Hardy, et al. yang melakukan penelitian pada tahun 2000 pada rumah sakit-rumah sakit pemerintah dan klinik di Inggris melaporkan diantaranya adalah menentukan kualitas standard untuk radiograf yang secara klinik dapat di terima dan dapat berlaku untuk semua praktisi di Rumah sakit adalah sulit, karena besar ketergantungannya terhadap kebiasaan rutinitas kondisi intepretasi images
yang bersifat lokal pada rumah sakit yang bersangkutan. Walaupun demikian di negara-negara maju, baik di Eropa, sebagian negara-negara di Asia dan Afrika dan bahkan di Amerika, dalam 1 dekade terakhir ini sudah memulai studi-studi tentang kualitas radiografi terstandar dengan mengacu, mengadaptasikan standar-standar ”European guidelines on quality images for diagnostic imaging” yang dikeluarkan oleh Komisi Masyarakat Eropa (Commision of European Community) Bidang Badiologi (CEC, 1996). Kemungkinan sebagai salah satu pendekatan yang mudah bagi kalangan praktisi di Indonesia saat ini adalah mencoba meningkatkan pemahaman terhadap konsep kualitas gambar dengan penekanan pada karakteristik-karakteristik terpenting kualitas gambar secara radiografi antara lain:
2
Resolusi Gambar, Kontras Gambar, Noise Gambar dan Artefak-artefak yang biasa terjadi pada radiograf/image.1
Alasan dari penulisan referat ini karena masih sulitnya menentukan definisi kualitas image x-ray radiograf karena belum adanya pengukuran secara pasti. Sedangkan tujuan penulisan referat ini, untuk mempelajari pendekatan-pendekatan dalam menilai kualitas image x-ray radiograf dan faktor-faktor terpenting yang mempengaruhinya.
3
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
1. Definisi Kualitas Radiografi.
Mutu gambar secara radiografi (radiographic quality) biasa diartikan sebagai kemampuan atau kesanggupan suatu gambar radiografi memperlihatkan struktur anatomi dari organ tubuh yang diperiksa.1
Suatu Radiograf yang benar-benar dapat mereproduksi kembali gambaran struktur anatomi dan jaringan-jaringan adalah dikatakan sebagai radiograf berkualitas tinggi atau ”high-quality radiograph” demikian pula sebaliknya atau
biasa disebut dengan ”poor-quality radiograph”.1
2. Kualitas Gambar Radiografi/x-ray.
Kualitas gambar radiografi kedokteran sangat komplek dan konsep dasarnya akan selalu menjadi bahan diskusi yang menarik. Konsep ini mencakup tipe-tipe yang bermakna pada target maupun temuan yang menjelaskan terjadinya latar belakang anatomi mengapa itu bisa terjadi. Parameter fisik dalam sistim radiografi yang dinilai dalam kualitas radiografi meliputi densitas, kontras dan visibilitas/detail berperan dalam membedakan gambaran akhir radiografi dan tidak hanya berpengaruh pada kondisi kelainan yang ditemukan tetapi juga pada gambaran anatomi normal.2,3 Dari segi teknik kualitas radiografi sangat tergantung pada aspek fotoradiografi dan geometrik, secara umum dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti faktor film, faktor geometrik dan faktor obyek yang diperiksa, secara skematis dapat dilihat pada gambar 1.3, 7
2.1. Faktor Film/Reseptor.
Karakterisrik factor film/reseptor ini berkaitan erat dengan system dosis, energi, noise, DQE (detective quantum efficiency) dan digitization (Bit depth, Matrix). Tingkat paparan pada reseptor ditentukan oleh optical density yang dibutuhkan untuk diagnosis. Saat ini ada dua jenis reseptor yang digunakan dalam pencitraan x-ray yaitu sistim film-screen dan digital detektor, kedua jenis reseptor
4 tersebut mempunyai perbedaan karakteristik secara fisik diantaranya pada sistim film-screen paparan optimal berdasarkan optical density film yang digunakan dan ditetapkan sebagai speed class sistim film screen dalam ISO 9236-1 sebagai dasar paparan radiasi yang diperlukan untuk mencapai optical density 1.0 pada film. Speed merupakan sensitifitas film yang ditetapkan sebagai : S=K0/Ks, dimana K0 sama dengan 10-3Gy dan Ks adalah kerma udara pada kombinasi di samping film screen pada phantom spesifik untuk menghasilkan optical density 1.0 diatas basis dan pelapis film. Untuk Speed Class atau sensitifitas class (SC) mempunyai nilai range seperti 6, 12, 25, 50, 100, 200, 400, 800, 1600), pada radiografi umum menggunakan 200-800 sedangkan pada mammografi menggunakan SC 12 dan 25. Noise (granularity, quantum noise) dan resolusi yang dihasilkan tergantung speed class film. Jika noise rendah dan resolusi tinggi untuk keperluan gambar yang detail (misalnya mammografi) maka sistim speed class rendah yang digunakan dan dosis pada pasien/obyek perlu ditingkatkan. Sedangkan pada digital detektor Brightness dan kontras pada pencitraan digital ini selalu tergantung paparan radiasi pada detektor, dalam arti lain tidak ada hubungan antara resolusi dengan paparan. Resolusi terbentuk secara khusus oleh sistim geometri radiografi dan matrik serta ukuran pixel pada reseptor digital. Overexposure dan underexposure hanya dikenali pada noise level (quantum noise) gambar. Brightness dan kontras penting untuk dibedakan setelah proses digital pada data yang tersedia. Sementara underexposure bisa dikenali dengan meningkatnya noise level akan tetapi overexposure tidak bisa dikenali dengan mudah pada tampilan gambar digital. Dosis yang tinggi akan menghasilkan kualitas gambar yang tinggi dengan meningkatnya karakteristik noise tetapi akan memberi dampak yang kurang baik pada pasien.3
Pada film konvensional menggunakan dasar kimia fotosensitif menggunakan perak bromide yang peka terhadap radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang kurang dari 510 nm, tingkat sensitivitas tergantung pada panjang gelombang radiasi elektromagnetik, yang terbesar di sekitar 440-450 nm (gambar 2.).4 Ketika film terekspose radiasi elektromagnetik atau sinar-x akan terbentuk bayangan laten dan jika dilakukan proses pembentukan gambar maka
5 akan timbul area hitam, kehitamannya ini dapat diukur menggunakan densitometer sedangkan sensitometri adalah studi kuantitatif hubungan antara paparan dan respon film dengan informasi yang diperoleh biasanya ditampilkan dalam bentuk kurva karakteristik. Sebelum membahas kurva karakteristik secara rinci harus mempertimbangkan visibilitas informasi gambar. Visibilitas informasi gambar mencakup perbedaan kecerahan gambar (brightness) atau perbedaan kepadatan (density). Jika perbedaan kepadatan gambar dari berbagai ekspose kurang dari sekitar 5% maka sulit untuk membedakannya. Perbedaan kepadatan dijelaskan dalam hal kontras, dan untuk mengambil informasi gambar visual harus ada perbedaan kontras pada berbagai bagian gambar. Kepadatan hasil dari berbagai eksposur (intensitas radiasi) yang diterima oleh film dari sinar X-ray yang memiliki pola karakteristik intensitas radiasi dan digambarkan dalam kurva karakteristik (gambar 3.), jika diformulasikan maka D = log I0/It (I0 = light incident, It = light transmitted yang melintas pada film) dimana area dengan kepadatan/densitas tinggi (ekspose tinggi) akan lebih hitam dibandingkan densitas rendah (ekspose rendah). Sebagai contoh Dbone = log 1500/480 = 0,5 dan Dsoft = log 1500/2 = 2,9.4
Gambaran ekspose akan memperlihatkan perbedaan densitas hitam dan putih pada film yang biasa disebut kontras. Perbedaan yang tajam pada densitas akan menghasilkan kontras yang tinggi, begitu pula sebaliknya pada perbedaan densitas yang minimal akan menghasilkan kontras yang rendah. Kontras dipengaruhi oleh subyek yang diperiksa dan film. Pengaruh dari subyek terjadi karena perbedaan attenuasi radiasi x-ray pada jaringan penyusun tubuh misalnya jaringan lemak, air, glandula mammae dan lain-lain. Pada pengaruh film, pemilihan jenis film pada kasus-kasus tertentu bisa menguatkan kontras seperti pada gambar yang difokuskan pada jaringan lunak. Untuk jenis film biasanya tanpa dan dengan intensifying screen, adapun spektrum penguatan kontras dapat dilihat di gambar 4.3, 4
Faktor film lain yang berpengaruh pada produk radiografi adalah Latitude, Latitude bermakna pengembangan luas untuk menentukan karakteristik film (film latitude) dan karakteristik yang berhubungan dengan ekspose (latitude ekspose).
6 Pada radiodiagnostik latitude merupakan range eksposure yang menghasilkan densitas pada kisaran 0,5 – 2,5, sehingga pada film dengan latitude lebar akan menghasilkan tampilan gray scale yang panjang sedangkan latitude film yang sempit akan menimbulkan gray scale yang pendek (gambar 5).4
2.2. Faktor Geometri.
Sumber radiasi dalam tabung x-ray pada tempat yang kecil dan x-ray yang dihasilkan dari tabung x-ray mengalami menyimpang saat melewati jarak menuju obyek. Karena divergensi berkas, colimasi sinar x-ray menjadi lebih besar di daerah obyek dan intensitasnya berkurang dengan meningkatnya jarak dari sumber. Akibatnya hasil radiografi mengalami perbesaran obyek (magnifikasi).5 Geometri proyeksi pencitraan transmisi digambarkan pada Gambar 6. Dan pembesaran/magnifikasi dapat didefinisikan secara sederhana sebagai :
Limage M = ---
Lobyek
Limage adalah jarak sumber x-ray dengan detector/film, sedangkan Lobyek adalah jarak sumber x-ray dengan obyek yang diperiksa.5 Pembesaran/magnifikasi akan selalu lebih besar dari 1,0 atau mendekati 1,0 jika benda yang relatif datar (seperti pada radiografi tangan).Faktor magnifikasi akan sedikit berubah pada bagian obyek yang tegak lurus dengan sumber x-ray dan struktur anatomi yang berbeda akan mengalami magnifikasi yang berbeda pula, ini berarti bahwa pengambilan anteroposterior akan memberikan penampilan yang sedikit berbeda dengan posteroanterior. Focal spot pada tabung x-ray sangat kecil tapi tidak benar-benar sebagai titik, yang mengakibatkan hilangnya resolusi tergantung pembesaran. Pengaburan dari sumber x-ray yang minimal tergantung pada uji geometri, seperti yang ditunjukkan pada gambar 7. Panjang gradien tepi (Lg) adalah terkait dengan panjang focal spot (Lf) dirumuskan sebagai :
b Lg = Lf ----
a
dimana b/a adalah magnifikasi. Dalam penerapannya magnifikasi dibuat seminimal mungkin.5
7 Faktor geometri juga mempengaruhi distorsi radiografi, distorsi ini terjadi karena magnifikasi berbeda pada obyek yang sama. Hal-hal yang berpengaruh terjadinya distorsi ini antara lain : ukuran, bentuk dan posisi obyek. Selain distorsi ada satu hal yang berpengaruh pada ketajaman radiografi yaitu geometric unsharpness (ketidaktajaman geometri) yang sering disebut penumbra. Penumbra dirumuskan sebagai P = FSeff (OFD/TOD), dimana FSeff merupakan focal spot efektif, OFD = Object Film Distance, TOD = Target Object Distance.(gambar 8)
2.3. Faktor Pasien.
Faktor obyek terdiri dari kontras dan pergerakan obyek. Pada tehnik radiografi yang tepat, tentunya mempertimbangkan ukuran/ketebalan tubuh pasien, bentuk, komposisi tubuh dan posisi. Obyek/pasien menimbulkan kontras obyek yang mempengaruhi kontras radiografi selain kontras film. Adapun faktor-faktor yang membentuk kontras obyek adalah ketebalan pasien/obyek, densitas jaringan, nomor atom effektif, bentuk obyek dan kilovoltage. Sedangkan pergerakan obyek selama ekspose akan mengakibatkan pengaburan gambar, sehingga mengurangi kualitas radiografi.5
8 BAB III
PEMBAHASAN
Kualitas radiografi adalah kesanggupan bidang radiologi diagnosis untuk menampilkan radiograf anatomi organ secara jelas yang bertujuan untuk deskripsi yang tepat. Kualitas radiografi tergantung pada densitas radiografi, kontras radiografi dan faktor geometri yang berpengaruh terhadap detail radiografi.1 Kualitas gambar radiografi ditentukan oleh metode pencitraan, karakteristik peralatan, dan variabel pencitraan yang dipilih oleh operator. Kualitas foto bukan merupakan faktor tunggal tetapi gabungan dari setidaknya lima faktor: kontras, blur, noise, ketajaman, dan distorsi.6
Densitas radiografi adalah tingkat derajat kehitaman suatu gambaran radiografi. Kehitaman terjadi karena adanya interaksi antara sinar-x dan emulsi film. Secara langsung densitas dipengaruhi oleh faktor ekspose (mAs), mili Amphere (mA) yang menunjukan besarnya arus yang terjadi selama ekspos berlangsung, second (s) merupakan waktu ekspos/lamanya sinar-x yang keluar saat pemotretan dalam satuan detik. Emulsi film akan menghitam jika nilai mAs dinaikkan, densitas yang tinggi didapat pada area yang terpapar langsung oleh sinar-x. Secara tidak langsung densitas dipengaruhi oleh Kilovolt (kV) yang menunjukkan kualitas sinar-x karena berhubungan dengan kemampuan sinar-x dalam menembus bahan. Secara teknis ada hubungan antara Kilovolt terhadap faktor ekspose yang dikenal dengan hukum 15% yaitu setiap peningkatan Kolovolt sebesar 15 % akan meningkatkan factor ekspose menjadi dua kalinya, begitu pula sebaliknya jika Kilovolt diturunkan 15% akan mengurangi faktor ekspose menjadi setengahnya. Faktor lain yang berpengaruh secara tidak langsung terhadap densitas adalah FFD (Focus Film Distance) yang merupakan jarak pemotretan dari fokus pesawat ke film dan ketebalan obyek, tentu saja semakin panjang FFD dan semakin tebal obyek akan menurunkan densitas.5
Kontras berarti perbedaan. Dalam gambar, kontras dapat muncul dalam berbagai nuansa abu-abu, intensitas cahaya, atau warna. Kontras adalah karakteristik yang paling mendasar dari suatu gambar. Sebuah obyek dalam tubuh
9 akan terlihat dalam gambar hanya jika memiliki cukup kontras fisik relatif dengan jaringan sekitarnya. Namun diluar itu, kontras gambar banyak diperlukan untuk visibilitas obyek. Kontras fisik dari sebuah obyek harus mewakili perbedaan dalam satu atau lebih karakteristik jaringan. Misalnya, dalam radiografi, obyek dapat dicitrakan relatif terhadap jaringan sekitarnya jika ada perbedaan yang cukup pada kepadatan atau nomor atom. Ketika nilai kontras, dipakai sebagai bahan acuan maka digunakan perbedaan antara dua titik atau daerah tertentu dalam gambar. Karakteristik utama dari sistem pencitraan yang menetapkan hubungan antara kontras gambar dan kontras obyek adalah sensitivitas kontras, ketika sistem pencitraan memiliki sensitivitas kontras relatif rendah, hanya obyek dengan konsentrasi tinggi (obyek kontras tinggi) akan terlihat dalam gambar. Jika sistem pencitraan memiliki sensitivitas kontras tinggi, benda-kontras yang lebih rendah juga akan terlihat, seperti terlihat dalam gambar 9. Sensitivitas kontras merupakan karakteristik dari metode pencitraan dan variabel pada sistem pencitraan tertentu. Ini merupakan karakteristik yang berhubungan dengan kemampuan sistem untuk menerjemahkan objek fisik kontras dalam kontras gambar. Karakteristik Transfer kontras pada sistem pencitraan dapat ditinjau dari dua perspektif. Dari perspektif kontras gambar yang memadai untuk visibilitas objek, peningkatan sensitivitas kontras menyebabkan kontras benda yang lebih rendah untuk menjadi terlihat. Namun, jika kita mempertimbangkan objek dengan tingkat kontras fisik yang tetap (yaitu, konsentrasi tetap media kontras), kemudian ditingkatkan sensitivitas kontrasnya maka akan meningkatkan kontras gambar, dijelaskan pada gambar 10. 6
Struktur dan benda-benda di dalam tubuh bervariasi tidak hanya berbeda secara fisik tetapi juga dalam ukuran. Benda mulai dari organ besar dan tulang fitur struktural kecil seperti pola trabekula dan kalsifikasi kecil. Ini adalah fitur anatomi kecil yang menambah detail gambar medis. Setiap metode pencitraan memiliki batas untuk objek terkecil yang dapat dicitrakan dan visibilitas detail. Visibilitas detail terbatas karena adanya pengaburan/blur selama proses pencitraan. Pengaruh utama dari gambar blur adalah untuk mengurangi kontras dan visibilitas benda kecil atau detail, secara grafis dapat dilihat pada gambar 11.
10 Jumlah blur pada foto dapat diukur dalam satuan panjang. Nilai ini merupakan lebar gambar kabur dari sebuah benda kecil. Gambar 12 membandingkan nilai blur perkiraan pada alat pencitraan.6
Karakteristik lain pada radiografi yang berpengaruh pada kualitas adalah noise. Noise kadang-kadang disebut sebagai image belang yang memberikan gambar penampilan bertekstur atau kasar. Sumber dan jumlah suara gambar tergantung pada metode pencitraan. Noise berefek pada visibilitas foto, dalam gambar 13 menggambarkan pengaruh noise terhadap visibilitas berdasarkan ukuran tubuh. Faktor noise ditambahkan karena akan mempengaruhi batas antara benda-benda yang terlihat dan tak terlihat.8
Telah diketahui beberapa karakteristik metode pencitraan (sensitivitas kontras, blur, dan kebisingan) menyebabkan objek tubuh tertentu tidak terlihat. Masalah lain adalah bahwa metode pencitraan yang paling dapat membuat fitur gambar yang tidak mewakili struktur tubuh atau objek adalah artefak gambar. Dalam banyak situasi artefak tidak signifikan mempengaruhi visibilitas obyek dan akurasi diagnostic tetapi artefak dapat mengaburkan bagian dari suatu gambar atau dapat ditafsirkan sebagai fitur anatomi. Berbagai faktor yang terkait dengan masing-masing metode pencitraan dapat menyebabkan artefak gambar.6
Sebuah citra medis tidak hanya membuat tubuh internal obyek sebagai obyek terlihat, tetapi harus memberikan kesan yang akurat dari ukuran, bentuk, dan posisi relatif. Prosedur pencitraan bagaimanapun bisa memperlihatkan distorsi dari ketiga faktor ini.6
11 KESIMPULAN
Pendekatan-pendekatan yang harus dinilai dalam menentukan kualitas gambar radiografi adalah pendekatan visibilitas dan geometri. Pendekatan visibilitas meliputi densitas, kontras dan noise, sedangakan pendekatan geometri mencakup ketajaman, magnifikasi (pembesaran) dan distorsi.
Tujuan dari kualitas radiografi adalah mendapatkan resolusi yang cukup sehingga seluruh informasi dapat terlihat secara optimal dalam gambar.
12 LAMPIRAN
Gambar 1. Karakteristik rantai imaging yang berpengaruh terhadap dosis dan kualitas gambar.3
13 Gambar 3. Kurva Karakteristik pada ekspose film dengan intensifying screens.4
14 Gambar 5. Film Latitude
15 Gambar 7. Skematik Focal spot dan gradient tepi.
16 Gambar 9. Skema perbedaan sensitivitas kontras.
17 Gambar 11. Efek blur pada visibilitas detail.
Gambar 12. Nilai range blur dan visibilitas detail pada berbagai alat pencitraan medis.
18 Gambar 13. Efek noise terhadap visibilitas objek
Gambar 14. A. 80 KVp; 40 mAs dengan gambaran kabut dominan, B. KVp dinaikkan 15% gambaran kabut berkurang dan kehitaman bertambah.8
19 DAFTAR PUSTAKA
1. Erna Mariani, Pedoman Kualiti Kontrol Radiologi. 2013.
2. Carlj Vyborny, MD, PhD, Image Quality and the Clinical Radiographic Examination. RadioGraphics 1997 ; 17 : 479-98.
3. Aichinger, H et al.,Radiation Exposure and Image Quality in X-Ray Diagnostic Radiology, Springer-Verlag Berlin Heidelberg. 2012.
4. Jenkins, D J, Radiographic Photography and Imaging Processes, 1980.
5. Bushberg, J.T, et al. Geometry of Project Radiography. The Essential Physics of Medical Imaging 3ed. 2011.
6. Perry Sprawls, Ph.D, Image Characteristics and Quality. Physical Principles of Medical Imaging. 2014.
7. Bushong, S.C, Radiologic Science for Technologists : Physics, Biology and Protection 5th ed.1993.
8. Carroll,Quinn B. Radiography in the digital age : physics, exposure, radiation biology. 2011.
