Pencitraan fotoakustik untuk deteksi penyumbatan pembuluh darah: studi eksperimental menggunakan phantom

NESBHER VULGIRA, Prof. Dr. Mitrayana, S.Si., M.Si.

2025 | Tesis | S2 Ilmu Fisika

Telah dilakukan penelitian menggunakan sistem pencitraan fotoakustik berbasis laser dioda (808 nm) dan mikrofon kondensor untuk mendeteksi penyumbatan pembuluh darah secara non-invasif pada model phantom. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi kemampuan sistem dalam membedakan antara pembuluh darah sehat dan tersumbat, serta mengkaji pengaruh variasi kedalaman (1–5 mm) terhadap kualitas citra dan akurasi deteksi. Analisis dilakukan berdasarkan parameter intensitas rata-rata, plot profil tampang lintang, rasio kontras, dan nilai Signal-to-Noise Ratio (SNR). Hasil menunjukkan bahwa intensitas sinyal fotoakustik pada pembuluh sehat lebih tinggi dibandingkan pembuluh tersumbat di seluruh variasi kedalaman, misalnya pada kedalaman 1 mm: 76 ± 3 dB (sehat) dan 65 ± 2 dB (tersumbat), sedangkan pada 5 mm: 46 ± 2 dB (sehat) dan 22 ± 1 dB (tersumbat). Nilai rasio kontras antara sehat dan tersumbat berkisar antara 1,4 ± 0,4 hingga 6,6 ± 0,4 dB, dengan nilai tertinggi pada kedalaman 5 mm, yaitu 6,6 ± 0,4 dB. SNR juga menunjukkan penurunan terhadap kedalaman: dari 16,1 ± 0,3 (sehat) dan 13,7 ± 0,3 (tersumbat) pada 1 mm menjadi 3,2 ± 0,3 (sehat) dan 1,5 ± 0,3 (tersumbat) pada 5 mm. Hasil ini membuktikan bahwa sistem mampu membedakan kondisi sehat dan tersumbat, ini menunjukkan potensi sebagai alat bantu diagnostik dini untuk penyakit vaskular secara real-time, aman, dan efisien.

A study was conducted using a photoacoustic imaging (PAI) system based on an 808 nm diode laser and a condenser microphone to non-invasively detect vascular occlusion in a phantom model. This research aimed to evaluate the system’s capability in distinguishing between healthy and occluded blood vessels, and to investigate the effect of occlusion depth (1–5 mm) on image quality and detection accuracy. Analysis was carried out based on average intensity, cross-sectional profile plots, contrast ratio, and Signal-to-Noise Ratio (SNR). The results showed that the photoacoustic signal intensity was consistently higher in healthy vessels compared to occluded ones at all tested depths. For example, at a depth of 1 mm, the measured intensities were 76 ± 3 dB (healthy) and 65 ± 2 dB (occluded), while at 5 mm the intensities decreased to 46 ± 2 dB (healthy) and 22 ± 1 dB (occluded). The contrast ratio between healthy and occluded vessels ranged from 1,4 ± 0,4 to 6,6 ± 0,4 dB, with the highest value observed at 5 mm depth. SNR also declined with increasing depth: from 16,1 ± 0,3 (healthy) and 13,7 ± 0,3 (occluded) at 1 mm to 3,2 ± 0,3 (healthy) and 1,5 ± 0,3 (occluded) at 5 mm. These findings demonstrate that the developed PAI system can effectively differentiate vascular conditions. The system exhibits significant potential as a real-time, safe, and efficient diagnostic tool for early detection of vascular diseases.

Kata Kunci : Fotoakustik, Penyempitan pembuluh darah, Phantom jaringan biologis, Laser dioda, Deteksi non-invasif