pengukuran osteoporosis menggunakan radiografi digital
DESCRIPTION
aplikasi radiografi untuk pengukuran kepadatan tulangTRANSCRIPT
PENGUKURAN OSTEOPOROSIS MENGGUNAKAN RADIOGRAFI
DIGITAL
Oleh:
Rosenti Pasaribu
06/198087/PA/11267
I. PENDAHULUAN
I.1. LATAR BELAKANG
I.2. PERUMUSAN MASALAH
I.3. BATASAN MASALAH
I.4. TUJUAN PENELITIAN
I.5. MANFAAT PENELITIAN
I.1. LATAR BELAKANG
Tulang alat vital bagi tubuh memberi
bentuk tubuh, dll Tulang mengalami remodeling : aktivitas osteoblast dan
osteoclast.Massa tulang berkurang :
Penurunan hormon esterogen Asupan kalsium kurang Gaya hidup: alkohol, merokok , dll
Osteoporosis (OP): massa tulang berkurang, mikroarsitektur tulang rusak, tulang menjadi rapuh dan mudah patah.
Hasil penelitian Litbang depkes RI 2005 : 1 dari 3 wanita dan 1 dari 5 pria cenderung menderita OP
Densitas tulang (g/cm2) diukur dengan densitometerRekomendasi WHO: DEXA teknik rontgen menggunakan dual energi untuk membedakan jaringan lunak dengan tulang.
Kendala: pesawat mahal sehingga rumah sakit tidak mampu membeli.
Asumsi: perlu dikembangkan pesawat yang lebih murah.
Pesawat radiografi sinar-x telah banyak dimanfaatkan di Indonesia dengan berbagai fungsi seperti rontgen tulang dan uji tak rusak pada industri.
I.2. PERUMUSAN MASALAH
Bagaimana mengkalibrasi pesawat radiografi sinar-x?
Bagaimana cara mengukur osteoporosis dengan radiografi digital?
Apakah pengukuran kepadatan tulang dengan pesawat radiografi digital dan DEXA memiliki kesesuaian ?
I.3. BATASAN MASALAH
Pengambilan data BMD dilakukan dengan Pesawat DEXA GE LUNAR dan pengambilan citra menggunakan pesawat radiografi digital merek shimadzu yang terdapat di rumah sakit DR. Kariadi semarang.
Obyek kalibrasi adalah spine phantom DEXA.
I.4. TUJUAN PENELITIAN
Tujuan penelitian adalah mengembangkan sistem densitometer berbasis radiografi digital untuk diagnosa osteoporosis
I.5. MANFAAT PENELITIAN
Dapat mengkalibrasi pesawat radiografi digital untuk mendiagnosa osteoporosis
Dapat mengetahui cara mengukur osteoporosis menggunakan radiografi digital.
Dapat mengetahui kesesuaian pengukuran osteoporosis menggunakan radiografi digital dan DEXA.
Dapat memanfaatkan pesawat radiografi digital yang memiliki harga lebih murah.
II. TINJAUAN PUSTAKA
Teknik radiografi sinar-x dapat digunakan untuk menginspeksi keadaan internal suatu obyek tanpa harus merusak obyek tersebut.Aston (1991) dalam bukunya telah menuliskan koefisien
serapan massa jaringan tulang dan jaringan otot manusia pada berbagai tenaga sinar-x
Waskito Nugroho (1996) telah melakukan penelitian pengkoreksian pembentukan citra pada pesawat Roentgen akibat ketakhomogenan sinar-x, dengan menerapkan suatu penyelesaian yaitu menormalisasi citra
penelitian untuk mengetahui kondisi internal produk gerabah (Prabancana, 2006),
inspeksi kandungan logam dalam cat (Fidiani, 2008), penelitian untuk mengetahui kondisi internal produk cor
aluminium (Wahyudi, 2009)Sri Lestari (2008) telah melakukan penelitian tentang
mengekstraksi informasi fisis dari hasil multi-citra radiografi digital
Susilo, dkk (2009) melakukan kajian spine phantom dengan teknik radiografi DEXA.
III.DASAR TEORI
III.1. SINAR-X memiliki panjang gelombang 0,02 – 10 Å
Gambar 3.1.Skema tabung sinar-x
• sinar-x Bremsstrahlung dengan spektrum kontinu
• sinar-x karakteristik mempunyai spektrum diskrit.
III.2. INTERAKSI SINAR-X DENGAN MATERI
Hukum Lambert:
Efek serapan mengakibatkan keberagaman intensitas berkas sinar-x setelah menembus obyek.
intensitas sinar-x dideteksi oleh detektor dan diubah menjadi citra radiografi. Perbedaan intensitas sinar-x akan ditunjukkan oleh kontras citra yang diperoleh.
III.3. RADIOGRAFI DIGITAL
Sinar-X pesawat radiografi sinar-x konvensional dengan memanfaatkan film sebagai media perekam
Radiografi digital menggunakan alat Image Intensifier sebagai pengganti film
Ketakhomogenan Intensitas Sinar-X
Terdapat beberapa penyebab mengapa intensitas sinar-x tidak homogen pada daerah penyinaran, yaitu: Pesawat rontgen memancarkan sinar-x dengan berkas kerucut efek Heel lintasan radiasi
a
Bidang penyinaran
b
c
Tabung sinar-x
Kerucut berkas sinar-x
Sudut kerucut
Gambar 3.7. Skema berkas penyinaran sinar-x (Nugroho,1996)
Normalisasi citra digital dilakukan dengan:
1. Menangkap citra tanpa obyek dengan orde matrik citra M X N, yang merupakan pemetaan intensitas sinar-x datang, I0, yakni:
2. Menentukan matriks kebalikan dari matriks diatas, yaitu:
3. Menangkap citra dengan obyek, dengan orde matrik citra harus sama dengan citra hasil nomor 1, yakni M X N, yang memberikan:
4. Mengalikan matrik citra hasil nomor 3 dengan matrik nomor 2 per elemen matrik citra, sesuai dengan baris kolom elemen matrik citra tersebut, yang memberikan:
5. Akan diperoleh hasil matriks berorde M X N:
III.4. CITRA DIGITAL
Citra didefenisikan sebagai suatu fungsi kontinyu dari intensitas cahaya dalam bidang dua dimensi.
citra digital adalah citra yang diskrit, baik koordinatnya maupun nilainya.
nilai piksel berada pada interval dengan 0 mewakili warna hitam dan L mewakili warna putih. Pada alat digitisasi yang digunakan derajat keabuan berada pada (0,255)
III.5. OSTEOPOROSIS
Gambar 3.7: A. Tulang normal ; B. Tulang osteoporosis
Berasal dari kata: osteo = tulang dan porous = berpori-pori.Tubuh memiliki kecenderungan untuk mengontrol keseimbangan mineral dalam darah. Untuk tetap memelihara tingkat kalsium darah, maka kalsium akan diserap dari tulang. Jenis OP: • OP Primer• OP sekunder
A B
III.6. DUAL ENERGY X-RAY ABSORPTIOMETRY (DEXA)
Perangkat pesawat DEXA
•Tabung sinar-X
• Detektor
•PC
• Teknisi
Gambar 3.10: A. Skema DEXA
Pengukuran densitas tulang dalam 3 komponen menggunakan alat yang terdiri dari dual energi dengan menerapkan prinsip: • Sinar-x yang mengenai tubuh bukan
tulang akan menerapkan analisis luasan massa lemak dan luasan jaringan bukan lemak
• Sinar-x yang mengenai tubuh mengandung tulang akan menerapkan analisis luasan massa jaringan lunak dan luasan massa mineral tulang Gambar 3.10: B.
berkas pensil pada DEXA
BAB IVMETODE PENELITIAN
IV.1. Tempat Penelitian
Penelitian dilaksanakan di dua tempat yang terpisah, yaitu: pengambilan data dilaksanakan di Rumah sakit Dr. Kariadi Semarang dan analisis data dilakukan di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.
IV.2. Alat dan Bahan Penelitian
• Pesawat radiografi sinar-x digital shimadzu
• Pesawat DEXA GE LUNAR• Phantom DEXA dengan ukuran
17,5 cm x 2,2 cm, terdiri dari 7 step dan tiap step memiliki panjang dan lebar yang sama.
• Air secukupnya• Wadah tipis
Gambar 4.1. Spine Phantom
IV.3. Tatalaksana Penelitian
MULAI
Persiapan alat DEXA Mengukur
BMD
Analisis BMD
Persiapan RD
Pencitraan phantom
Analisis gray level
Analisis kalibrasi
SELESAI
Gambar 4.2. Bagan proses pelaksanaan penelitian
BAB VHASIL DAN PEMBAHASAN
V.1. Pengukuran Spine Phantom Menggunakan DEXA
0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.40
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
f(x) = 1.29241773002014 x + 0.0431915043653466R² = 0.998753217283266
tebal (cm)
BM
D
Gambar 5.1. Grafik BMD versus tebal phantom
V.2.Pencitraan Spine Phantom Menggunakan Radiografi Digital
V.2.A. Pengaturan A (93kV; 40mAs; 0,24s)
Gambar 5.3. Citra spine phantom hasil seleksi pada pengaturan A
Gambar 5.6. Histogram Citra Gambar 5.3.
a cb
cba
V.3. Perhitungan Nilai Gray Level Citra
0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
f(x) = 1.1469771971111 x − 0.0984523249208817R² = 0.951023618917664
Tebal (cm)
ln ( I0/It )
0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.80
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
f(x) = 0.929837313949463 x + 0.0392165109034272R² = 0.998062859451084
Tebal (cm)
ln ( I0/It )
Gambar 5.10. Grafik ln(I0/It ) versus tebal
phantom dari citra Gambar 5.3.c. menggunakan 4 titik step yang memiliki kelinieran lebih bagus
Gambar 5.9. Grafik ln(I0/It ) versus tebal phantom dari
citra Gambar 5.3.c. yang memiliki histogram pada Gambar 5.6.c.
ln(I0/It) = 0,929x + 0,039
V.4. Kalibrasi Radiografi Digital Berdasarkan Pesawat DEXA
0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.750
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
f(x) = 1.3513647424551 x + 0.0146951735546R² = 0.995969043653267
ln ( I0/It )
BMD
BMD = 1,351 ln(I0/It ) + 0,014
V.4.A.Pengaturan A (93kV; 40mAs; 0,24s)
0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
f(x) = 1.3065384859777 x + 0.0359791208011R² = 0.995241777384962
ln (I0/It )
BMD
V.4.B.Pengaturan B (93kV; 50mAs; 0,3s)
BMD = 1,306 ln(I0/It ) + 0,036
0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
f(x) = 1.295658922142 x + 0.046015771026R² = 0.99465689318912
ln (I0/It )
BMD
V.4.C.Pengaturan C (93kV; 80mAs; 0,55s)
BMD = 1,295 ln(I0/It ) +0,046
VI.1. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian dan analisa diperoleh kesimpulan: Hubungan antara fraksi pelemahan intensitas dengan BMD
adalah bersifat linier. Persamaan kalibrasi pesawat radiografi digital untuk dapat
berfungsi sebagai alat pengukur BMD bukan merupakan tetapan, tetapi akan berubah pada setiap perubahan settingan pesawat.
Radiografi digital yang digunakan dalam penelitian ini hanya baik digunakan untuk mengukur BMD obyek memiliki diameter luasan yang kecil. Oleh karena itu, pesawat radiografi sinar-x tersebut kurang memadai jika digunakan untuk mengukur nilai BMD tulang manusia dalam diagnosa osteoporosis.
VI.2. SARAN
Diharapkan penelitian lebih lanjut untuk mengembangkan sistem bone densitometer yang memiliki ketelitian yang baik dengan harga pesawat yang dapat dijangkau oleh rumah-rumah sakit di Indonesia
TERIMA KASIH