Kamera Gamma

KAMERA GAMMA

Peralatan Kamera Gamma merupakan alat diagnostik medik yang dapat menghasilkan citra anatomi dan fungsi organ dengan cara mendeteksi berkas radiasi dari radioisotop yang dimasukkan ke dalam tubuh pasien. Peralatan Kamera Gamma terdiri dari 3 bagian utama yaitu bagian deteksi, bagian pencitraan dan bagian mekanik. Baik tidaknya hasil pemakaian peralatan ini sangat tergantung pada keahlian pengguna/operator dalam menangani peralatan ini, baik dari segi elektronik, mekanik, protokol pengoperasian, pengolahan hasil citra maupun protokol klinisnya. Pengguna yang telah ahli akan mampu menghasilkan data citra yang baik, mudah dibaca dan hasil analisis citra yang akurat. Pada umumnya keahlian pengguna akan meningkat dengan banyaknya pengalaman yang diperoleh dalam mengoperasikan peralatan, semakin sering mengoperasikan akan semakin meningkat keterampilannya, terutama ketrampilan dalam melakukan akuisisi data dan menganalisi data citra. Sayangnya untuk menjalankan perangkat lunak akuisisi pencitraan selalu terkait dengan pemakaian radiasi, pasien dan peralatan Kamera Gamma itu sendiri. Untuk itu, guna membiasakan pengguna dalam pemakaian perangkat lunak akuisisi pencitraan, maka dikembangkan suatu media pelatihan pemakaian perangkat lunak pencitraan yang dapat dipelajari sendiri tanpa harus menggunakan radiasi, pasien ataupun menghidupkan peralatan Kamera Gamma. Perangkat lunak pelatihan ini dikembangkan oleh Institute of Oncologi Unversity Ljubljana Slovenia yang diberi nama Medicview Teaching dikembangkan dari perangkat lunak Medicview Acquisition yang telah digunakan dalam akuisisi data pada peralatan Kamera Gamma. Fasilitas menu dan cara pemakaian pada kedua perangkat ini adalah sama, hanya berbeda pada cara akuisisi data yaitu data bukan berasal dari pasien langsung tetapi memproses ulang data pasien yang telah disimpan dalam data base, data disimulasikan seolah-olah akuisisi data langsung dari pasien. Sedangkan untuk penganalisisan data dan pengolahan hasil citra, caranya sama seperti analisis data sesungguhnya. Maksud penulisan makalah ini adalah untuk memperkenalkan adanya media pelatihan perangkat lunak pencitraan sehingga diharapkan dapat memberikan gambaran tentang cara akuisisi pencitraan pada Kamera Gamma serta pengetahuan lain di bidang kedokteran nuklir.

Prinsip Kerjanya

Peralatan Kamera Gamma terdiri dari 3 bagian utama yaitu bagian deteksi, bagian pencitraan dan bagian mekanik. Bagian deteksi terdiri dari detektor Kristal sintilator NaI(Tl), penguat awal dan bagian pengolah sinyal, dari bagian ini dihasilkan sinyal berbobot posisi X, Y dan Z. Bagian pencitraan terdiri dari modul antar muka dan perangkat lunak akuisisi dalam komputer, bagian ini mengolah sinyal masukan menjadi suatu citra obyek. Sedang bagian mekanik terdiri dari beberapa sistem mekanik beserta kontrol penggerak mekanik.

Pemakaian alat untuk pemeriksaan pasien secara ringkas dapat diterangkan sebagai berikut. Mula mula pasien dilakukan penanganan klinis sesuai dengan kasus yang dideritanya, kemudian pasien ditempatkan pada meja pasien, detektor diarahkan kebagian organ yang diperiksa. Detektor akan mendeteksi zarah radiasi yang dipancarkan oleh isotop yang terakumulasi dalam organ pasien. Pulsa pulsa listrik yang dihasilkan oleh detektor akan dikuatkan oleh rangkaian penguat awal, oleh bagian pengolah sinyal pulsa tersebut dibobotkan kedalam bentuk sinyal posisi berdimensi X dan Y. Selain itu, pulsa keluaran detektor juga dicek kebenarannya sebagai bobot energi oleh penganalisis tinggi pulsa (Single Chanel Analyzer), sehingga pulsa yang sesuai dengan bobot energi isotop saja yang dilewatkan, oleh teknik logika pulsa ini dibentuk menjadi sinyal Z. Sinyal X, Y dan Z yang dihasilkan,diumpankan ke bagian masukan modul antarmuka pencitraan untuk diubah menjadi sinyal digital agar dapat dipahami oleh perangkat lunak akuisisi pada komputer. Hasil perekaman data akan dicitrakan oleh perangkat lunak akuisisi Medicview menjadi citra organ pasien, selanjutnya citra organ ini dilakukan analisis menggunakan studi pasien, pengolahan data citra, penyimpanan file, pelaporan dan pengiriman file kepada dokter maupun bagian lain untuk penanganan lebih lanjut. 

Dasar-Dasar Kamera Gamma                                                                                                                 

Sinar gamma dipancarkan oleh sebuah nuklida melewati sebuahc oll imator untuk menghasilkan kilatan citra didalam sebuah cakram detector yang dibentuk oleh Kristal Sodium Iodide. Sistem kamera sintilasi menentukan sebuah lokasi di tiap peristiwa sintilasi dan kemudian menghasilkan titik fokus cahaya yang baik pada posisi yang bersesuaian dari tabung sinar katoda. Gambar yang dihasilkan masih memiliki akurasi dan karakteristik yang belum bagus. Ini memerlukan pemrosesan sinyal lanjut yang mampu memperbaiki distorsi yang terjadi pada citra sehingga dihasilkan citra kualitas yang bagus. Gambar 2. menunjukan bentuk dari citra dalam kristal kamera dengan sintilasi yang dihasilkan dari penyerapan sinar gamma.

 Citra dalam kristal kamera dengan sintilasi yang dihasilkan dari penyerapan sinar gamma

Collimator terdiri dari sejumlah besar timbal dengan beberapa lubang paralel yang memiliki tampang lintang yang sama. Jumlah sinar gamma yang diterima oleh beberapa daerah kristal secara langsung sebanding dengan jumlah nuklida yang ditempatkan dibawah organ. Karena sinar gamma memancar ke segala arah, maka hanya persentase kecil (biasanya 0.01%) dari sinar yang dipancarkan oleh organ tersebut yang mampu dideteksi dan mampu membentuk citra. Sinar gamma yang dipancarkan dari tubuh pasien ditangkap oleh kristal kristal sintilasi berdiameter besar (NaI(Tl)) setelah melalui suatu kolimator. Guna kolimator adalah untuk memberikan penajaman pada citra karena hanya melewatkan sinar gamma yang searah dengan orientasi lubang kolimator dan menahan gamma hamburan. Sedangkanshie ld timbal menjamin hanya sinar gamma yang datang dari tubuh pasien saja yang dideteksi. Ketika suatu photon gamma berinteraksi dengan kristal sodium iodida yang diaktivasi oleh Thallium (NaI(Tl)) maka dihasilkan pulsa pancaran cahaya (fluorescent light) pada titik interaksi yang intensitasnya sebanding dengan energi sinar gamma.

Pulsa pancaran cahaya tersebut kemudian dideteksi dan dikuatkan oleh setiap PMT sepanjang permukaan belakang kristal, dimana tabung dengan jarak terjauh menerima cahaya lebih kecil dari pada tabung yang terdekat Efisiensi kristal ini untuk mendeteksi sinar gamma dari xenon 133 (81 keV) dan technetium 99m (140 keV) adalah mendekati 90%, artinya hanya 10% dari foton gamma yang melalui kristal yang tidak menghasilkan suatu pulsa cahaya. Posisi dari kilatan cahaya ditentukan dengan melihat bagian belakang kristal yang terdiri dari Photomultiplier tubes (PMT).

  Kamera gamma komersial menggunakan 37 PMT yang disusun sedemikian rupa.

Sebuah pipa cahaya transparan disediakan untuk optical coupling PMT ke kristal. Karakteristik optik dari pipa cahaya tersebut memiliki pengaruh yang sangat penting dalam resolusi kamera dan keseragaman medan. Pulsa arus keluaran dari tiap – tiap PMT diterapkan ke masukan tiap – tiap preamplifier yang memperkuat dan membentuk pulsa sebelum dikirim untuk pemrosesan lebih lanjut. Sinyal keluaran preamplifier adalah tegangan yang memiliki tinggi pulsa yang sebanding dengan arus dari PMT dan energy radioaktif yang masuk ke detektor. Lintang sinyal diset pada level ambang sebagai umpan pada summing ampllifiers yang merubahsinyal tersebut menjadi empat posisi koordinat sinyal yakni X+ , X , Y+, Y  dan sinyal energi total ZT juga dibuat untuk menormalisasi sinyal – sinyal tampilan (±X ,±Y) sehingga citra organ yang ditampilkan pada layar benar – benar replica dari organ asal.

Akuisisi citra static pada kamera gamma analog digambarkan sebagai berikut : misalkan pada koordinat X,Y (45,18) ada pulsa dengan cacah sama dengan N. Sinyal – sinyal tersebut dilewatkan pada rangkaian ADC. Bilangan desimal 45 dan 18 dikonversikan ke bilangan digital sehingga posisinya dapat dipastikan pada system video display dan apabila terjadi pulsa – pulsa diposisi koordinat 48,18 pada kristal maka hasil cacahnya diakuisisi di lokasi yang sesuai pada layar display. Sinyal koordinat X dan Y dapat langsung dikirim ke peralatan penampil gambar atau direkam oleh komputer, sedangkan sinyal Z diolah oleh penganalisis tinggi pulsa (PHA). Titik cahaya dapat dimunculkan pada layar monitor hanya apabila pulsa energinya ada pada daerah jendela yang diatur sebelumnya (preset window) dari PHA dengan koordinat titik cahaya ditentukan oleh sumbu X dan Y.

Bagian-bagian kamera gamma

1. Gantry terdiri dari

a)    kepala detektor : kolimator, detektor kristal sintilasi, photo multiplier tube (PMT)

b)    cincin gantry

c)     rak

d)    meja pasien

2. Hand controler fungsi : menggerakkan detektor, gantry, meja, ada tombol start & stop

3. Display panel fungsi : mengetahui posisi gantry, detektor, meja

4.pengganti kolimator fungsi : menyimpan & mempermudah penggantian kolimator

5. Rak elektronik td: 2 buah komputer yang saling berhubungan

6. imajer : membuat gambar/image pada film radiografi

Kolimator

·         Guna : memfokuskan sinar gamma dari organ ke detektor sintilator

·         Macam : paralel, konvergen, divergen, pin hole

·         Mekanisme :Sinar gamma yang searah melalui kolimator-à menumbuk detektor, sedangkan yang arahnya miring -à menumbuk pipa/diabsorbsi

Efektifitas kolimator

1. dimensi : besar, jumlah, panjang, tebal pipa, misal : Tc-99màparalel hole, tebal 25 mm, 35.000       lubang

2. jarak dari obyek : pd scanning tiroid & renogramà sedekat mungkin agar resolusinya bagus

3. energi gamma yg digunakan : 

70-140 KeVàlow energi, 260-400 KeVà medium, > 400 KeVà high energi

Susunan pipa : paralel, konvergen dsb

Detektor sintilator

ü  Bahan : Sodium iodide (NaI)+Thalium

ü  Mekanisme : radiasi gamma dari obyekà kolimatoràberinteraksi dg kristal sintilator à intensitas cahaya sebanding dg kandungan energi foton.

ü  Dibagian belakang kristal tdp PMT utk mengamplikasi sinar tsb.

ü  Diameter kristal : 10-21 inchi, ketebalan : 1/4 -1/2 inchi, makin luas kristalàmahal

Photo Multiplier Tube (PMT)

ü  Fungsi : merubah signal cahaya menjadi signal elektrik yg terukur

ü  Tempat : dibelakang kristal NaI (Tl), jumlah banyak

ü  Susunannya :

a. elektroda pertama : photo katoda, merubah cahaya menjadi elektron

b. elektroda selanjutnya : dynoda, melipat gandakan elektron-elektron

c. dynoda terakhir : anoda, menghasilkan pulsa out put

PMT                                                          

ü  Pulsa out put kmd diperkuat oleh preamplifier & amplifier

ü  Signal keluaran : x, y, z

ü  Ordinat x & y : tampak pd layar display/ komputer, ordinat z (intensitas) hrs diproses oleh Pulsa Heigh Analizer (PHA)

ü  Jml PMT lama : 17-19, baru : 37-93 (lebih akurat)

PHA                                       

ü  Fungsi : membuang signal radiasi cacah latar, radiasi hambur & mencatat photon dari photo peak yg akan diteruskan ke komputer, signal yg tidak sesuai akan ditolak/dibuangSistem komputer gamma kamera

Ada 2 yaitu :              

1. untuk memproses data yg dikontrol oleh konsul kontrol, digunakan untuk :

a. seleksi prosedur, isotop, informasi pasien, preset time, preset count

b. uji kualitas 

2. untuk mengontrol komputer yg berguna a. mengambil gambar/ image

b. memanggil kembali image yg tersimpan

c. menampilkan, memanipulasi, menganalisa & menghitung gambar yg telah disimpan