MAKALAHSISTEM KERJA POSITRON EMISSION TOMOGRPAHY ( PET ) SCAN POSITRON EMISSION TOMOGRAPHY( SPECT )
untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Komputer Radiologi yang Diampu oleh : Yeti Kartikasari
Anggota Kelompok 4 :
1. Dimas Achmad Nur Sa’id (P1337430215028)
2. Hidayatul Mustafid (P1337430215001)
3. Selfiana Claudiana (P1337430215055)
4. Karina Widya Nastiti (P1337430215066)
Kelas IIB
PRODI DIV TEKNIK RADIOLOGI
POLTEKNIK KESEHAT KEMENTRIAN KESEHATAN SEMARANG
2017
DAFTAR ISI
LEMBAR DEPAN... i
DAFTAR ISI... ii
KATA PENGANTAR... iv
BAB I PENDAHULUAN...1
BAB II LANDASAN TEORI...2
A. Pengertian PET dan SPECT...2
B. Prinsip Kerja PET-Scan dan SPECT...5
C. Fungsi PET dan SPECT...9
D. Kekurangan dan Kelebihan PET dan SPECT...9
BAB III PENUTUP... 11
A. Kesimpulan... 11
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala limpahan nikmat yang diberikan sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas makalah mata kuliah Kedokteran Nuklir. Untuk melaksanakannya penulis memerlukan bantuan dari berbagai pihak baik dalam bentuk material maupun spiritual. Penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada :
1. Yth. Ibu Yeti Kartikasari selaku pengampu mata kuliah Kedokteran Nukir.
2. Teman-teman yang telah memberi dorongan kepada penulis dalam penyelesaian tugas ini.
Penyusunan makalah ini mempertimbangkan sisi kesesuaian dengan materi yang telah ditentukan. Dengan demikian penulis berharap setelah terselesaikannya tugas ini nantinya ada manfaat yang dapat diambil oleh teman-teman sekalian.
Semarang, Maret 2017
BAB I
PENDAHULUAN A. Latar Belakang
Pengobatan medis telah berkembang dengan pesat begitu pola modalitas-modalitas yang digunakan untuk menegakkan diagnosa. Dewasa ini, penderita kanker meningkat dengan sangat pesat, banyak modailitas-modalitas yang tidak hanya mendeteksi kanker lewat pemeriksaan diagnostic, dan pengobatan melalui radioterapi. Terdapt satu modalitas yang menggunakan zat radioaktif dengan paruh waktu yang kecil dan memiliki dosis yang lebih rendah yaitu Kedokteran Nuklir.
Pada modalitas ini menggunakan alat PET atau Positron Emission Tomography dan SPECT atau Scan Positron Emission Computed Tomography dalam penggambaran citra. Pada PET pengambaran citra dilakukan melalui pemancaran radioaktif yang
1. Apa Prinsip-prinsip kerja PET dan SPECT?
2. Apa fungsi dari PET dan SPECT ?
3. Apa Kelebihan dan Kekurangan PET dan SPECT?
C. Tujuan
1. Untuk mengetahui prinsip-prinsip kerja PET dan SPECT
2. Untuk mengetahui Fungsi dari PET dan SPECT
BAB II
LANDASAN TEORI A. Pengertian PET dan SPECT
Positron Emission Tomography (PET) Scan merupakan salah satu modalitas kedokteran nuklir, yang untuk pertama kali dikenalkan oleh Brownell dan Sweet pada tahun 1953. Prototipenya telah dibuat pada sekitar tahun 1952, sedangkan alatnya pertama kali dikembangkan di Massachusetts General Hospital, Boston pada tahun 1970. Positron yang merupakan inti kinerja PET pertama kali diperkenalkan oleh PAM Dirac pada akhir tahun 1920-an. PET adalah metode visualisasi metabolisme tubuh menggunakan radioisotop pemancar positron. Oleh karena itu, citra (image) yang diperoleh adalah citra yang menggambarkan fungsi organ tubuh.
CT Scan dan MRI hanya mampu mendeteksi kanker terbatas pada aspek anatomi tubuh. Misalnya, CT Scan dan MRI hanya mampu mendekteksi kanker di payudara, kepala, hati, dan sejumlah titik tubuh lainnya. Sedangkan mekanisme kerja organ tubuh yang disebut metabolisme tubuh tidak dapat dipantau oleh CT Scan atau MRI. Sedangkan pada PET-Scan, aspek anatomi dan metabolik sekaligus masuk radar deteksi alat canggih ini. Dimana pun atau kemana pun kanker merambat PET-Scan dapat mendeteksinya. Bahkan kemampuan deteksi alat ini mencakup semua aspek penting tentang kanker seperti jenis, tingkat keganasan (stadium), lokasi, serta cara rambat penyakit mematikan ini.
SPET Scan atau SPECT Scan adalah pencitraan fungsional otak dengan tomografiemisi foton tunggal (single photon emission tomography/SPET), juga dikenal sebagai tomografi emisi foton tunggal terkomputeriasai (single photon emissioncomputed tomography/SPECT) yang memungkinkan gambar tiga dimensi dari aliran darah serebral yang berasal dari data dua dimensi. Tomografi emisi positron ini dapat digunakan untuk mengukur metabolisme serebral regional dan karakteristik neurotransmitter reseptor lain.
SPECT membentuk citra transversal distribusi nuklida pemancar sinar x atau gamma dalam pasien. Citra proyeksi planar standar diperoleh dari putaran 180° (umumnya SPECT untuk jantung) dan 360° (untuk SPECT bukan jantung). Umumnya SPECT menggunakan satu atau lebih head/kepala sintilasi kamera yang bergerak mengelilingi pasien.
Dalam tomografi dengan emisi ada 3 keterbatasan fundamental yang harus diperhatikan. Pertama collection effeciency, radiasi gamma dipancarkan ke segala arah lapisan, namun hanya yang masuk ke detektor yang dipakai untuk pencitraan. Oleh karenanya efesiensi sangat terbatas, kecuali bila pasien dapat dikelilingi oleh detektor. Kedua atenuasi radiasi gamma oleh pasien. Penyederhanaan telah dilakukan dengan menjumlahkan pencacahan dari dua detektor yang berhadapan ataupun dari beberapa detektor. Oleh karenanya perlu faktor koreksi. Namun koreksi atenuasi teliti tidak
diperlukan dalam SPECT. Ketiga adalah masalah umum dalam kedokteran nuklir, yakni waktu koleksi hanya merupakan fraksi waktu radiasi gamma dipancarkan. Dengan demikian citra dibentuk dengan foton yang sangat terbatas.
Pembentukan citra dilakukan dengan kepala kamera bergerak mengelilingi pasien mengambil data dari berbagai sudut. Pengambilan data dapat secara kontinu (continues acquisition) selama kepala kamera bergerak, ataupun pada saat kepala kamera berhenti pada suatu sudut tertentu (step and shoot acquisition). Bila kepala kamera dapat membentuk citra ideal, maka gerakan kepala kamera dari atas dan bawah pasien secara berbarengan dengan gerakan 180° harusnya telah dapat dipakai untuk rekonstruksi citra transversal.
Atenuation medium (setengah ketebalan pasien) mengurangi foton yang sampai pada head detektor, mengakibatkan blur/kekaburan citra yang dipengaruhi oleh jarak dari kolimator. Untuk mengurangi blur akibat gerakan kepala kamera, pesawat model baru dilengkapi dengan sistem untuk gerakan kamera mengikuti body contouring.
Untuk brain SPECT, memungkinkan gerakan kepala kamera dengan radius relatif lebih pendek, sehingga resolusi spasial dalam citra menjadi tinggi. Pada pesawat lama, pemeriksaan kepala yang memasukkan base of the brain (pangkal otak) yang harus melewati bahu, mendapatkan kesulitan. Namun pada pesawat modern sudah dapat dilakukan pencitraan kepala/brain dengan memasukkan bahu pasien pada lapangan gerakan kepala kamera.
Dari data piksel citra lapisan transversal dapat dibentuk citra coronal dan sagital. Untuk pencitraan jantung, diperlukan citra oblique dengan arah paralel ataupun tegak lurus sumbu panjang ventrical kiri. Karena anatomi setiap pasien unik, maka sumbu panjang jantung pada monitor harus ditandai terlebih dahulu.
Untuk mengurangi keterbatasan SPECT akibat kolimator dan waktu pengambilan data, telah dibuat SPECT yang dilengkapi dengan dua atau tiga kamera sintilasi yang dapat bergerak mengelilingi pasien. Dengan multi kepala kamera dimungkinkan untuk menggunakan kolimator resolusi relatif tinggi pada suatu batas kuantum mottle dalam pencitraan dibanding dengan kepala kamera tunggal.
Kepala kamera dobel saling berhadapan (180°) cocok untuk kepala dan leher, serta seluruh tubuh. Triple head, fixed angle camera bagus untuk head and neck serta tubuh, namun tidak cocok untuk planar seluruh tubuh, karena keterbatasan lebar kristal. Double head, dengan sudut variabel sudut lebih serba guna, dapat untuk pencitraan head and neck, whole body planar dengan konfigurasi 180°, serta untuk jantung dengan konfigurasi 90°. Bila dua kamera pada posisi 90°, keduanya tidak dapat dekat pasien tanpa sebagian tubuh pasien berada di luar FOV. Oleh karenanya diciptakan SPECT yang dilengkapi dengan kepala kamera dengan konfigurasi saling membentuk sudut 76°.
B. Prinsip Kerja PET-Scan dan SPECT 1) Prinsip Kerja PET
Sel-sel kanker memiliki tingkat metabolisme yang lebih tinggi dari sel-sel lain. Salah satu karakteristik adalah bahwa sel-sel kanker memerlukan tingkat yang lebih tinggi glukosa untuk energi. Ini adalah langkah-langkah proses biologis PET. Positron emisi tomografi (PET) membangun sistem pencitraan medis gambar 3D dengan mendeteksi gamma sinar radioaktif yang dikeluarkan saat glukosa (bahan radioaktif) tertentu disuntikkan kepada pasien. Setelah dicerna, gula tersebut diolah diserap oleh jaringan dengan tingkat aktivitas yang lebih tinggi / metabolisme (misalnya, tumor aktif) daripada bagian tubuh.
PET-scan dimulai dengan memberikan suntikan FDG (suatu radionuklida glukosa-based) dari jarum suntik ke pasien. Sebagai FDG perjalanan melalui tubuh pasien itu memancarkan radiasi gamma yang terdeteksi oleh kamera gamma, dari mana aktivitas kimia dalam sel dan organ dapat dilihat. Setiap aktivitas kimia abnormal mungkin merupakan tanda bahwa terdapat tumor.
Sinar Gamma yang dihasilkan ketika sebuah positron dipancarkan dari bahan radioaktif bertabrakan dengan elektron dalam jaringan. Tubrukan yang dihasilkan
menghasilkan sepasang foton sinar gamma yang berasal dari situs tabrakan di arah yang berlawanan dan terdeteksi oleh detektor sinar gamma diatur di sekitar pasien.
Gambar 2. Proses kerja PET-Scan a) Blok Diagram Sistem PET-Scan
Sinyal dari setiap output PMT dikonversi menjadi tegangan dan amplitudo oleh low noise amplitudo (LNA). Sinyal yang dihasilkan oleh PMT berupa sinyal pulsa yang lambat. Kekuatan sinyal dari setiap PMT ditentukan dengan mengintegrasikan sinyalnya menjadi pulsa. Setelah LNA, sistem ini menggunakan variabel-gain amplifier (VGA) untuk mengkompensasi variabilitas sensitivitas dari PMTS.
Output dari VGA dilewatkan melalui lowpass filter, offset kompensasi, dan kemudian dikonversi menjadi sinyal digital dengan bit 10 sampai 12-bit analog-ke-digital (converter ADC sampling) dengan 50Msps untuk menilai 100Msps.
Sinyal-sinyal dari beberapa PMTS harus dijumlahkan, oleh karena itu gabungan sinyal masukan berupa ultra-high-speed. Sebuah DAC menghasilkan tegangan referensi komparator untuk mengkompensasi offset DC. Akurasi yang sangat tinggi diperlukan untuk menghasilkan sinyal output komparator dengan waktu yang berkecepatan tinggi. Sinyal output dari DAC kemudian masuk ke bagian processing unit untuk dikirim ke image processing.
Dari hasil pendeteksian, dilakukan image reconstruction untuk mendapatkan gambaran sebaran glukosa di dalam tubuh. Perangkat kamera PET biasanya telah dilengkapi dengan program untuk keperluan ini, sehingga hasil image reconstruction dapat diperoleh dengan mudah.
b) Kamera PET
Kamera PET memiliki kejernihan citra yang lebih baik dibandingkan kamera gamma yang secara umum digunakan pada kedokteran nuklir. Hal ini dikarenakan pendeteksiannya didasarkan pada coincidence detection.
Ketika positron dilepaskan dari fluor-18, partikel ini akan segera bergabung dengan elektron dan terjadilah anihilasi. Dari anihilasi ini dihasilkan radiasi gelombang elektromagnetik dengan energi sebesar 511 V dengan arah berlawanan (180o). Adanya dua buah proton yang dilepaskan secara bersamaan ini memungkinkannya dilakukan coincidence detection. Pada coincidence detection ini, sinyal yang ditangkap oleh detektor akan diolah jika dua buah sinyal diperoleh secara bersamaan. Jika hanya satu buah sinyal yang ditangkap, maka sinyal tersebut dianggap sebagai pengotor. Oleh karenanya, hampir seluruh sinyal pengotor dapat dieliminasi dengan cara ini.
c) Hasil foto PET-Scan.
2) Prinsip Kerja SPECT
memungkinkan dokter untuk melihat bagaimana darah mengalir ke jaringan dan organ.
Sebelum SPECT pemindaian, pasien akan disuntik dengan zat kimia yang radiolabled, berarti memancarkan sinar gamma yang dapat dideteksi oleh pemindai. Komputer mengumpulkan informasi yang dipancarkan oleh sinar gamma dan menerjemahkannya ke dalam dua dimensi penampang. Ini lintas-bagian dapat ditambahkan kembali bersama-sama untuk membentuk gambar 3D dari otak pasien. Radioisotop biasanya digunakan dalam SPECT pelacak untuk label adalah yodium-123, teknesium-99m, xenon-133, thallium-201, dan fluorin-18. Bentuk-bentuk radioaktif dari unsur-unsur alam akan lewat dengan aman melalui tubuh Anda dan dapat dideteksi oleh pemindai. Berbagai obat-obatan dan bahan kimia lainnya dapat diberi label dengan isotop.
Jenis pelacak yang digunakan tergantung pada apa yang diinginkan dokter untuk mengukur. Misalnya, jika dokter melihat tumor, ia mungkin menggunakan glukosa radiolabled (FDG) dan melihat bagaimana hal ini dimetabolisme oleh tumor.
Tes berbeda dari PET scan dalam pelacak tetap dalam aliran darah bukannya diserap oleh jaringan sekitarnya, sehingga membatasi gambar ke daerah-daerah di mana darah mengalir. SPECT scan lebih murah dan lebih mudah tersedia daripada PET scan resolusi yang lebih tinggi.
C. Fungsi PET dan SPECT 1. Fungsi PET
Fungsi utama PET adalah mengetahui kejadian di tingkat sel yang tidak didapatkan dengan alat pencitraan konvensional lainnya. Kelainan fungsi atau metabolisme di dalam tubuh dapat diketahui dengan metode pencitraan (imaging) ini.Sedangkan pada PET-Scan, aspek anatomi dan metabolik sekaligus masuk radar deteksi alat canggih ini. Dimana pun atau kemana pun kanker merambat PET-Scan dapat mendeteksinya. Bahkan kemampuan deteksi alat ini mencakup semua aspek penting tentang kanker seperti jenis, tingkat keganasan (stadium), lokasi, serta cara rambat penyakit mematikan ini.
2. Fungsi SPECT
Scan SPECT utamanya digunakan untuk melihat bagaimana darah mengalir melalui arteri dan vena di otak.Dibandingkan dengan CT SCAN dan MRI SPECT akan lebih sensitive terhadap cidera otak karena dapat mendeteksi aliran darah yang berkurang ke Pusat cidera.SPECT Scan juga berguana untuk melakukan evaluasi presurgical kejang medis yang tidak terkendali.Hal imi bertujuan untuk menentukan aliran darah di daerah daerah dimana kejang itu berasal.
D. Kekurangan dan Kelebihan PET dan SPECT
1. Kelebihan dan kekurangan PET (Positron Emossion Tomography) Scan :
a) Kelebihan :
1) PET-Scan memiliki kemampuan yang lebih dibandingkan alat CT-Scan maupun MRI, dimana PET-Scan tidak hanya mendeteksi kanker pada aspek anatomi tubuh saja tetapi mekanisme kerja organ tubuh yang disebut metabolisme tubuh juga dapat dideteksi alat ini. Alat ini bahkan dapat mendeteksi tingkat keganasan, lokasi, serta cara rambat penyakit kanker. 2) PET-Scan semakin dikembangkan, dimana tidak hanya dapat mendeteksi
kanker, tetapi juga dapat digunakan pada bidang-bidang kedokteran lainnya. 3) Dapat mengidentifikasi peribahan sel sebelum dideteksi oleh modalitas
imaging lain seperti CT Scan dan MRI
b) Kekurangan
1) Dapat terjadi reaksi alergi radiofarmaka.
2) Injeksi radiotracer dapat menyebabkan rasa sakit dan kemerah-merahan pada kulit.
3) Pada wanita hamil akan menghambat perkembangan janin.
4) Karena dosis radioaktif sedikit, prosedur diagnostic kedokteran nuklir menghasilkan low radiation exposure.
2. Kelebihan dan Kekurangan PET dan SPECT
a) Kelebihan SPECT
1) Tidak semahal PET karena SPECT center lebih mudah diakses b) Kekurangan SPECT
2) Citra SPECT mempunyai sensitifitas dan detail yang kurang dibanding PET
BAB III
PENUTUP A. Kesimpulan
1. Prinsip kerja PET membangun sistem pencitraan medis gambar 3D dengan mendeteksi gamma sinar radioaktif yang dikeluarkan saat glukosa (bahan radioaktif) tertentu disuntikkan kepada pasien. Setelah dicerna, gula tersebut diolah diserap oleh jaringan dengan tingkat aktivitas yang lebih tinggi / metabolisme (misalnya, tumor aktif) daripada bagian tubuh. Prinsip Kerja SPECT memindai mengintegrasikan dua teknologi untuk melihat tubuh: computed tomography (CT) dan bahan radioaktif (tracer). Tracer adalah apa yang memungkinkan dokter untuk melihat bagaimana darah mengalir ke jaringan dan organ.
2. Fungsi PET Fungsi utama PET adalah mengetahui kejadian di tingkat sel yang tidak didapatkan dengan alat pencitraan konvensional lainnya. Fungsi SPECT utamanya digunakan untuk melihat bagaimana darah mengalir melalui arteri dan vena di otak
DAFTAR PUSTAKA
http://www.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/4680
http://beritaiptek.istecs.org/menyongsong-era-baru-kedokteran-nuklir-di-indonesia/ http://mki.idionline.org/index.php?
uPage=mki.mki_dl&smod=mki&sp=public&key=MTEyLTM http://psychology.wikia.com/wiki/Positron_emission_tomography http://www.tungsten-alloy.com/radiotherapy-radiation.htm http://en.wikipedia.org/wiki/Positron_emission_tomography
