Aspek fisika dan matematika metode pencitraan resonansi magnetik

SASONO, Margi, Dr. Gede Bayu Suparta

2004 | Tesis | S2 Ilmu Fisika

Telah dikaji aspek fisis dan matematis dari metode pencitraan resonansi magnetik (MRI). Citra MRI medis diperoleh dari proses deteksi magnetisasi atom-atom Hidrogen yang terkandung di dalam tubuh pasien. Estimasi kuantitas magnetisasi diamati berdasarkan perubahan fluks magnetik yang dikonversikan ke dalam sinyal tegangan. Kekuatan sinyal tergantung pada kerapatan proton, konstanta waktu relaksasi spin-kisi T1 dan relaksasi spin-spin T2 serta sifat magnetik tubuh pasien. Distribusi magnetisasi dikodekan ke dalam sinyal oleh aplikasi medan gradien magnetik linear. Akuisisi data citra terdiri atas proses eksitasi pulsa frekuensi radio (RF) dan akuisisi sinyal dalam kawasan frekuensi ruang (ruang-k). Data citra adalah hasil transformasi Fourier dari nilai magnetisasi di dalam ruang fisis sampel. Secara matematis, rekonstruksi sebuah citra MRI dapat diperoleh dengan transformasi Fourier balik dari data tersebut. Data ruang-k diakuisisi dengan metode spin warp. Dalam kajian ini sejumlah metode spin warp yakni spin echo (SE), gradient recalled echo (GRE) dan inversion recovery (IR) diuji dengan eksperimen medis. Eksperimen pemayaran dilakukan terhadap kepala transversal seorang relawan menggunakan alat MRI dengan kekuatan medan magnetik luar statis 0,3 T. Sebagai parameter masukan adalah TR (time repetition), TE (time echo), FA (flips angle), dan TI (time inversion). Citra MRI yang diperoleh berupa film citra negatip (gray-level). Karena keterbatasan akses, citra dalam bentuk numerik belum dapat diperoleh. Oleh karena itu, film ini didigitasi dengan alat scanner dan hasilnya dianalisis dengan perangkat lunak penganalisis citra. Hasil analisis menunjukkan bahwa kontras citra ditentukan oleh parameter-paremeter masukan tersebut.

The physical and mathematical aspects of magnetic resonance imaging (MRI) method has been studied. A medical MRI image is obtained from detection of magnetization of Hidrogen atoms in human tissues. Estimation quantity of magnetization is based on changes in magnetic fluxs, which is converted into signal voltage. The signal intensity depends on proton density, time relaxation spin-lattice T1, time relaxation spin-spin T2, and magnetic properties of the human tissues. The distribution of magnetization can be encoded into signal by the application of linear gradient magnetic. The acquisition of data consists of the exitation of RF pulse and the signal acquisition in the domain of spatial frequency (k-space). The MRI data is a Fourier transform of the magnetization in physical space. Mathematicaly, the reconstruction of an MRI image may be obtained from inverse Fourier transform of the data set. A k-space completely filled by spin warp acquisition method. In this study, a number spin warp method, namely spin echo (SE), gradient recalled echo (GRE), and inversion recovery (IR) were demonstrated by an medical experiment. A scanning experiment has been carried out on a volunteer head using an MRI system with permanent magnetic field 0,3 T. The scanning input of parameters are TR (time repetition), TE (time echo), FA (Flips angle), and TI (time inversion). Images obtained in this experiment were in gray-level on radiographic films. Due to limited access, digital images were unable to be recovered. Therefore, the films were digitized using a scanner. As the results, digital images were obtained so that it can be analyzed using application software of RadViewer. The results of analysis shows that MRI images contrast were determined by the scanning input parameters.

Kata Kunci : fisika, matematika, magnetisasi, pencitraan, resonansi magnetik, physics, mathematics, magnetization, imaging, magnetic resonance