Magnetic Resonance Imaging (MRI)

gambar pesawat MRI

Perkembangan MRI

Pada tahun 1946, Felix Bloch dan Purcell mengemukakan teori, bahwa inti atom bersifat sebagai magnet kecil, dan inti atom membuat spinning dan precessing. Dari hasil penemuan kedua orang diatas kemudian lahirlah alat Nuclear Magnetic Resonance (NMR) Spectrometer, yang penggunaannya terbatas pada kimia saja.
Setelah lebih dari sepuluh tahun Raymond Damadian bekerja dengan alat NMR Spectometer, maka pada tahun 1971 ia menggunakan alat tersebut untuk pemeriksaan pasien. Pada tahun 1979, The University of Nottingham Group memproduksi gambaran potongan coronal dan sagittal (disamping potongan aksial) dengan NMR. Selanjutnya karena kekaburan istilah yang digunakan untuk alat NMR dan di bagian apa sebaiknya NMR diletakkan, maka atas saran dari AMERICAN COLLEGE of RADIO-LOGI (1984), NMR dirubah menjadi Magnetic Resonance Imaging ( MRI) dan diletakkan di bagian Radiologi.

Magnetic Resonance Imaging (MRI) merupakan suatu teknik penggambaran penampang tubuh berdasarkan perinsip resonansi magnetic inti atom hydrogen. Untuk mengetahui lebih lanjut, Magnetic Resonance Imaging (MRI) adalah suatu alat kedokteran di bidang pemeriksaan diagnostik radiologi , yang menghasilkan rekaman gambar potongan penampang tubuh / organ manusia dengan meng-gunakan medan magnet berkekuatan antara 0,064 – 1,5 tesla (1 tesla = 1000 Gauss) dan resonansi getaran terhadap inti atom hidrogen.

Cara Kerja MRI

Seperti yang kita ketahui bahwa Tubuh manusia sebagian besar terdiri dari air ( H2O) yang mengandung 2 atom hydrogen yang memiliki no atom ganjil ( 1) yang pada intinya terdapat satu proton. Inti hydrogen merupakan kandungan inti terbanyak dalam jaringan tubuh manusia yaitu 1019 inti/ mm3 , memiliki konsentrasi tertinggi dalam jaringan 100 mmol/ Kg dan memiliki gaya magnetic terkuat dari elemen lain.

Dalam aspek klinisnya, perbedaan jaringan normal dan bukan normal didasarkan pada deteksi dari kerelatifan kandungan air ( proton hydrogen ) dari jaringan tersebut. Sehingga melalui MRI dapat diketahui apakah di dalam tubuh pasien terdapat kanker yang notabene merupakan jaringan tidak normal dalam tubuh manusia.

Berdasarkan dari kondisi yang ada maka, prinsip dasar dari cara kerja suatu MRI adalah Inti atom Hidrogen yang ada pada tubuh manusia (yang merupakan kandungan inti terbanyak dalam tubuh manusia) berada pada posisi acak (random), ketika masuk ke dalam daerah medan magnet yang cukup besar posisi inti atom ini akan menjadi sejajar dengan medan magnet yang ada. Kemudian inti atom Hidrogen tadi dapat berpindah dari tingkat energi rendah kepada tingkat energi tinggi jika mendapatkan energi yang tepat yang disebut sebagai energi Larmor.

Ketika terjadi perpindahan inti atom Hidrogen dari tingkat energi rendah ke tingkat energi yang lebih tinggi akan terjadi pelepasan energi yang kemudian ini menjadi unsur dalam pembentukan citra atau dikenal dengan istilah Free Induction Decay (FID). Secara sederhana prinsip tadi dapat dilihat pada gambar di bawah ini :

Tingkatan Energi Sebuah Inti Atom dengan Nomer Spin

Quantum 3

Kemudian perilaku atom Hidrogen lainnya ketika masuk kedalam daerah medan magnet yang cukup besar adalah dia akan melakukan presisi ketika di dalam medan magnet tadi diberikan lagi medan magnet pengganggu yang frekuensinya dapat diubah-ubah sehingga dengan peristiwa tersebut dapat dihasilkan signal FID yang akan dirubah kedalam bentuk pencitraan. Hal ini dapat dilihat pada gambar di bawah ini

Presisi inti atom Hidrogen ketika diberikan pulse berupa medan

magnet dengan frekuensi berubah-ubah

Secara ringkas, proses terbentuknya citra MRI dapat digambarkan sebagai berikut: Bila tubuh pasien diposisikan dalam medan magnet yang kuat, inti-inti hidrogen tubuh akan searah dan berotasi mengelilingi arah/vektor medan magnet. Bila signal frekuensi radio dipancarkan melalui tubuh, beberapa inti hidrogen akan menyerap energi dari frekuensi radio tersebut dan mengubah arah, atau dengan kata lain mengadakan resonansi. Bila signal frekuensi radio dihentikan pancarannya, inti-inti tersebut akan kembali pada posisi semula, melepaskan energi yang telah diserap dan menimbulkan signal yang ditangkap oleh antena dan kemudian diproses computer dalam bentuk radiograf.

Diagram Blok Proses MRI


Keunggulan MRI

Magnetic Resonance Imaging (MRI) merupakan modalitas imejing mutakhir yang berkembang pesat sejak diaplikasikan secara klinik pada ± tahun 1980. Seperti pendahulunya (CT Scan), MRI juga merupakan modalitas imejing dengan dasar computer yang menampilkan potongan penampang tubuh sesuai yang kita kehendaki.

Kelebihan dari MRI ini dibandingkan dengan modalitas imejing terdahulu (konvesional, CT, USG) antara lain adalah kemampuan menampilkan detail anatomi secara jelas dalam berbagai potongan (multiplanar) tanpa mengubah posisi pasien.Selain itu hasil pencitraan yang dihasilkan oleh MRI lebih jelas serta dapat dilihat dari berbagai sisi tanpa melibatkan pengunaan radiasi, memberikan hasil tanpa perlu mereposisi pasien, tidak menggunakan kontras untuk sebagian besar pemeriksaan MRI. Fasilitas MRI dilengkapi dengan kemampuan untuk menilai fungsi organ tertentu secara dinamik (Functional MRI), untuk menilai distribusi darah baik di otak maupun di jantung (Perfusion Imaging) serta melihat metabolisme yang ada didalam sebuah tumor (Spectroscopy Imaging).

Berikut merupakan beberapa kelebihan MRI dibandingkan dengan pemeriksaan CT Scan yaitu :

1. MRI lebih unggul untuk mendeteksi beberapa kelainan pada jaringan lunak seperti otak, sumsum tulang serta muskuloskeletal.
2. Mampu memberi gambaran detail anatomi dengan lebih jelas.
3. Mampu melakukan pemeriksaan fungsional seperti pemeriksaan difusi, perfusi dan spektroskopi yang tidak dapat dilakukan dengan CT Scan.
4. Mampu membuat gambaran potongan melintang, tegak, dan miring tanpa merubah posisi pasien.
5. MRI tidak menggunakan radiasi pengion.

Mengingat MRI bersifat non invasive,sehingga karena hal tersebut dalam pemeriksaan menggunakan MRI tidak menimbulkan rasa nyeri pada pasien serta dengan menggunakan MRI memberikan informasi yang baik keadaan jaringan lunak, hal tersebut disebabkan karena jaringan lunak yang terdapat dalam tubuh manusia sebagian besar terdiri dari air. Dengan prinsip kerja dari MRI adalah inti atom Hidrogen yang ada pada tubuh manusia (pasien) berada pada posisi acak (random), ketika masuk ke dalam daerah medan magnet yang cukup besar posisi inti atom hidrogen ini akan menjadi sejajar dengan medan magnet yang ada, sehingga benar adanya bila dengan menggunakan MRI didapatkan pencitraan jaringan lunak yang lebih baik dibandingkan dengan menggunakan CT scan.

Selain itu, Berbeda dengan CT Scan yang menggunakaan radiasi pengion, maka pada MRI didasarkan pada interaksi antara gelombang radio dan inti hydrogen tubuh oleh adanya medan magnet yang kuat. Sejak diaplikasikan secara klinik, MRI telah berkembang cepat dan dalam waktu relative singkat telah menjadi modalitas imejing yang memberikan kontribusi yang besar dalam diagnosa khususnya dalam pemeriksaan musculoskeletal system, sumsum tulang, tulang rawan, ligamentum, otot, meniscus, dll.

Instrumen MRI

Penampang MRI

Secara garis besar instrumen MRI terdiri dari:

1. Sistem magnet yang berfungsi membentuk medan magnet. Agar dapat mengoperasikan MRI dengan baik, kita perlu mengetahui tentang : tipe magnet, efek medan magnet, magnet shielding ; shimming coil dari pesawat MRI tersebut ; 
2. Sistem pencitraan berfungsi membentuk citra yang terdiri dari tiga buah kumparan koil, yaitu :a)      Gradien koil X, untuk membuat citra potongan sagittal
   b)      Gardien koil Y, untuk membuat citra potongan koronal
   c)       Gradien koil Z untuk membuat citra potongan aksial
   Bila gradien koil X, Y dan Z bekerja secara bersamaan maka akan terbentuk potongan oblik;
    
3. Sistem frequensi radio berfungsi mem-bangkitkan dan memberikan radio frequensi serta mendeteksi sinyal  
4. Sistem komputer berfung-si untuk membangkitkan sekuens pulsa, mengon-trol semua komponen alat MRI dan menyim-pan memori beberapa citra  
5. Sistem penceta-kan citra, berfungsinya untuk mencetak gambar pada film rongent atau untuk menyimpan citra   

Apakah pemeriksaan dengan MRI aman ? 

Prosedur MRI tidak menimbulkan sakit, kerusakan jaringan dan sebagainya. Namun karena berada di medan magnet yang besar,pada saat pemeriksaan berlangsung akan dapat menarik benda-benda yang bersifat logam, dan menyebabkan tempatnya bergeser .Bisa dibayangkan jika letaknya di dalam tubuh maka akan dapat melukai pasien. Oleh karena itu sangatlah penting diingatkan kepada pasien untuk melepas benda-benda yang bersifat logam sebelum pasien menjalani pemeriksaan MRI. Fasilitas MRI tentu saja mengharuskan operator atau staf radiologi untuk mengetahui keberadaan benda-benda logam di dalam tubuh dengan menanyakan riwayat operasi atau riwayat kesehatan pasien sebelumnya. Benda-benda logam yang ditanamkan di dalam tubuh (implant) antara lain dapat berupa clip pada operasi aneurisma, pacemaker pada jantung, alat bantu dengar (hearing-aid), gigi palsu, dan sebagainya. Pada pasien dengan keadaan-keadaan tersebut diatas prosedur MRI dapat dibatalkan karena takut akan melukai pasien.

Hasil Pencitraan dari MRI

Hasil MRI seluruh badan

Hasil MRI kepala

Hasil MRI lutut