Intrumentasi Medis 2007 FILM SINAR-X 1. Struktur film - Kristal dan Emulsi - Pembentukan latent image 2. Alat pencuci film (Film Processing unit) 3. Sensitometri dan Densitometer 4. Intensifying Screen 5. - Parameter Kualitas Citra 6. Cassette
Intrumentasi Medis 2007
FILM SINAR-X
1. Struktur film - Kristal dan Emulsi - Pembentukan latent image
2. Alat pencuci film (Film Processing unit) 3. Sensitometri dan Densitometer 4. Intensifying Screen 5. - Parameter Kualitas Citra 6. Cassette
Intrumentasi Medis 2007
PESAWAT DIAGNOSTIK SINAR-X
FILM SINAR-X • Konstruksi
a. Lapisan pelindung emulsi (hardened gelatine)+antistatic b. Lapisan emulsi kristal silver halida (peka cahaya/ tebal 5 µm)
- single emulsion (5 lapis) - double emulsion (7 lapis)
c. Lapisan perekat untuk menjamin emulsi merekat ke bahan base d. base polyester (PET) atau Triacetate (tebal ± 175 µm)
Keuntungan polyester : - secara optik jernih - waterproof - tidak mudah terbakar - diberi warna biru, untuk meningkatkan penampakan/jelas
e. Lapisan anti-halation (penyerap) mencegah scatter ke lapisan emulsi (hanya untuk film single emulsion)
• tebal film : - single emulsion 0.03 – 0.04 mm → Ag: 5 g/m3 - double emulsion 0.08 – 0,1 mm → Ag: 20 g/m3
• Efek Phtotograpi
- Proses photo kimia - Silver halida +( radiasi sinar-X /light) → logam silver (Ag)
→ Latent image → Film “dicuci” (develop) +fixing → visible image
Single emulsion Double emulsion
Intrumentasi Medis 2007
PESAWAT DIAGNOSTIK SINAR-X n EMULSI 4Struktur
4Bentuk struktur butir Kristal Silver (perak) Halida, disebut → grain dengan ukuran < 1 µm mengandung ± 1012 Ag
- AgBr (silver bromide) → lazim dipakai - AgI - AgCl
4Gelatin berguna sebagai : - penyangga kristal dan mencegah terjadi pengumplan
kristal → kristal merata - penyerap enersi → menambah kepekaan - mempermudah proses difusi dalam pencucian
(developing) → (mempunyai sifat swelling shrinking)
Intrumentasi Medis 2007
PESAWAT DIAGNOSTIK SINAR-X n KARAKTERISTIK EMULSI
• Parameter Kualitas film tergantung dari karakteristik emulsi
• Kontras
Ukuran grain seragam : - kontras tinggi
Ukuran grain tak seragam : - kontras rendah
• Unsharpness Sinar-X tidak memberikan blur pada film
- Kristal merupakan ”point object
Sinar biasa memberikan blur pada film - Sinar biasa memberikan hamburan
• Resolusi Ukuran grain kecil
- kepekaan rendah - resolusi tinggi
Ukuran grain besar - kepekaan tinggi - resolusi rendah
Intrumentasi Medis 2007
PESAWAT DIAGNOSTIK SINAR-X
n SPEKTRAL EMULSI
n Spektrum gelombang elektromaknit
Daerah panjang gelombang cahaya λ : 400 – 700 nm
n FILM PEKA SINAR BIRU kristal AgBr peka : →hingga λ 490 nm (blue)
n FILM PEKA SINAR HIJAU AgBr + zat pewarna magenta peka: → hingga λ 600 nm (green)
→ orthochromatic film
blue sensitive emulsion
Intrumentasi Medis 2007
PESAWAT DIAGNOSTIK SINAR-X n PROSES PEMBENTUKAN LATENT IMAGE
n SIFAT KRISTAL AgBr 4lattice ion Ag+ dan ion Br – bentuk kubus 4struktur lattice → mengandung “impurities” membentuk:
- ion Ag+ bebas (interstitial ion = ion sela/celah) - noda/bintik (speck) pusat kepekaan S pd permukaan kristal → kepekaan akan naik bila diberi “impurity” sulfur
n LATENT IMAGE TERBENTUK 2 TAHAP
o Tahap pertama 1. photon (sinar-X/light) menyinari kristal AgBr 2. seluruhnya atau sebagian enersi diserap oleh kristal
(photoelectrik efek atau Compton efek) 3. penyerapan enersi memicu reaksi kimia 4. electron terlepas dari ion Br -
4 Br - + photon → Br + electron
o Tahap kedua 5. electron bergerak bebas dalam kristal 6. atom Br keluar dari ikatan kristal 7. elektron bebas beregerak dan ditangkap pusat kepekaan (S) 8. S menjadi bermuatan negatip 9. S akan menarik muatan positif „ion Ag+ bebas“ 10. ion Ag+ dinetralisir oleh S
4 Ag+ + electron → Ag 11. terbentuk “latent image”
o dalam proses developing → kristal akan menjadi hitam → “visible image”
Intrumentasi Medis 2007
PESAWAT DIAGNOSTIK SINAR-X
n PROSES DEVELOPING LATENT IMAGE
n Radiasi
n Developing
n Fixing
5 Step pencitraan film - Radiasi
↓ - Developing
↓ - Fixing
↓ - Washing
↓ - Drying
Intrumentasi Medis 2007
PESAWAT DIAGNOSTIK SINAR-X n ALAT PENCUCI FILM (FILM PROCESSOR)
n Prinsip dasar kerja − Langkah sistem pencucian film :
1.Developing → 2. Rinsing → 3. Fixing → 4. Washing → 5. Drying
− Sistem replenisher : → menambah cairan kimia developer dan fixer untuk
menjaga aktifitasnya. − Sistem transport film − Sistem pengendali suhu cairan kimia
n Proses Manual
− Kerugian : Proses kerja tidak standard − Terdiri 4 tangki:
- tangki developer - tangki air - tangki fixer - tangki air
n Proses Otomatis
Keuntungan : - Proses kerja standard →kualitas citra konstan - waktu proses pencucian konstan - suhu cairan kimia konstan - aktifitas cairan kimia terkendali (automatic replenisher) - proses difusi cairan kimia ke film uniform/rata - pengeringan uniform/rata
Dev. Fix. Rinse
Dryer
Table Top Model Capacity 60 films/hr Capacity > 100 films/hr
Intrumentasi Medis 2007
PESAWAT DIAGNOSTIK SINAR-X n SENSITOMETRI
n Metoda kuantifikasi hubungan antara besar paparan radiasi pada film dan densitas yang dihasilkan dengan kondisi parameter proses film tertentu.
n Digunakan untuk mengevaluasi dan monitoring proses pencucian film
n SENSITOMETER
n 21 step wedge
n DENSITOMETER
n KURVA KARAKTERSITIK
film
D = Kehitaman (Density)
Intrumentasi Medis 2007
PESAWAT DIAGNOSTIK SINAR-X
Spesifikasi film
n Kurva karakteristik
hBase fog daerah A – B hDaerah linear C – D Gradation γ hOver exposure daerah D – E (saturated) n Spectral sensivity
- blue sensitive - green sensitive
Sensitometer
Densitometer
Intrumentasi Medis 2007
PESAWAT DIAGNOSTIK SINAR-X
n EVALUASI KURVA KARAKTERISTIK
Evaluasi sesuai ketentuan ANSI
1. Fog (Do) - densitas bagian film tidak kena penyinaran → densitas base film + fog akibat proses developer ( D = 0.1 – 0.2)
2. Gradient rata2 (G): - daerah kurva → hubungan penyinaran dan densitas yang dihasilkan
konstan (bagian garis lurus AB) - kemiringan garis lurus → derajat kontras ( contrast index) - nilai gradient → tan α (G = 1,5 – 3 tergantung format film)
3. Speed index - besar penyinaran → densitas ± 1 - menunjukan sensifitas dan kecepatan film
4. Dmax - Densitas maksimum dari kombinasi film dan proses developing - penyinaran naik → Dmax tetap (saturation) - Dynamic Range dari film kurang lebar → kerugian dari film
Catatan : Kurva diperoleh dengan parameter proses ( waktu dan suhu proses) sesuai anjuran pabrik.
Intrumentasi Medis 2007
PESAWAT DIAGNOSTIK SINAR-X
g INTENSIFYING SCREEN
n Fungsi Intensifying screen n Sinar-X mempunyai sifat dapat menghitamkan film n Efficiensi penyerapan film terhadap Sinar-X sangat rendah n Sinar yang dipendarkan oleh intensifying screen dapat
memberikan 97% kehitaman film n Kombinasi film + intensifying screen dapat mengurangi dosis
radiasi sinar-X dengan faktor 10 – 20 x
n Gejala radio luminescence n Beberapa garam kristal akan memendarkan cahaya bila
diberi radiasi sinar-X 4Fluorescence pendaran sinar biasa selama iradiasi 4Phosphorescence pendaran sinar biasa selama iradiasi dan
beberapa sekond sesudah iradiasi
n Prinsip kerja Intensifying screen: - bahan phospor menyerap enersi photon sinar-X - konversi enersi photon sinar-X → photon cahaya - emisi photon cahaya → cahaya memberikan “latent image” ke film → effisiensi bahan phospor tergantung dari efisiensi
penyerapan, efisiensi konversi dan emisi
n Konstruksi intensifying screen
1. Bahan base, PET film 2. Lapisan refleksi/absorbsi 3. Lapisan perekat 4. Lapisan Phospor 5.Lapisan pelindung
X-ray
Intrumentasi Medis 2007
PESAWAT DIAGNOSTIK SINAR-X
PARAMETER IMAGE QUALITY
SPEED
n Bahan lapisan phosphor
4Kristal Calcium tungstate (CaWO4) dipakai sejak 1886 (blue spectral)
4Kristal Rare earth (Gd2=w2S:Tb) (green spectral) 4Efisiensi kristal Rare earth > effisiensi kristal CaWO4
n Kecepatan (speed) Screen
4Kecepatan dan definisi (sharpness) saling bergantungan 4Tergantung :
- Bahan phospor dan effisiensi - ukuran grain dari kristal phospor - Ketebalan lapisan phospor (d) - Adanya lapisan refleksi atau penyerapan - Adanya zat serapan warna pada bahan pengikat phospor
dan lapisan pelindung
n Kecepatan kombinasi Film-Screen - disebut “speed class “ = film speed x screen speed - standard speed class sesuai dgn ASA - maksimum speed class dgn bahan CaWO4 200 - maksimum speed class dgn bahan Rare Earth 800
UNSHARPNESS/BLUR
n Unsharpness pada Intensifying Screen timbul : - Hamburan cahaya kristal phosphor dilapisan phospor - Hamburan berakibat ukuran penyinaran cahaya di film lebih
besar dari ukuran kristal
Intrumentasi Medis 2007
PESAWAT DIAGNOSTIK SINAR-X
n Efek Cross over - timbul karena penggunaan double emulsion pada film - memberi konstribusi “unsharpness” → kualitas citra ↓
n Efek ketebalan (d) bahan phosphor pada unsharpness - Makin tebal (d) , unsharpness makin besar
NOISE
Citra noise kombinasi film-screen terdiri
Film Noise - Noise yang berasal dari kristal AgBr dapat diabaikan ,
fluktuasi densitasnya tidak terlihat pada citra film
Intrumentasi Medis 2007
PESAWAT DIAGNOSTIK SINAR-X
Screen Noise o Screen stucture noise - Timbul akibat dari kesalahan produksi (lapisan
phospor tidak homogen), kemungkinan terjadi sangat kecil
o Quantum Noise - Sangat berperanan dalam citra noise kombinasi film-
screen yang berasal dari sumber radiasi - Citra noise dari quatum noise sebagai bintik2 hitam
(grain) yang tidak teratur. - Noise terutama timbul pada dosis sinar-X rendah dan
akan turun secara exponential dgn dosis. - kombinasi film screen dgn speed class tinggi akan
menghasilkan citra sinar-X dengan noise
Wiener Spectrum o Wiener spectrum adalah grafik antara total noise yang
terekam dan spatial frequency dari suatu Sistem pencitraan. - Film grain noise berasal dari film-screen system yang
timbul diseluruh bidang spatial frequency (White Noise)
Intrumentasi Medis 2007
PESAWAT DIAGNOSTIK SINAR-X
Resolusi Intensifying Screen
• Standard kecepatan
Type Class
Speed Dose (µGy)
Factor Resolution (Lp/mm)
Unsharpness
50 20 ¼ 10 0.05 Detail (D) 100 10 ½ 7.5 0.07
Univ.(U) 200 5 1 5.5 0.1 400 2.5 2 4.6 0.12 High(H) 800 1.2 4 3.8 0.13
Spectral emission
CaWO4 Film Blue Sensitive Rare Earth Film green Sensitive
MTF kombinasi film- screen
Intrumentasi Medis 2007
PESAWAT DIAGNOSTIK SINAR-X
g CASSETTE
n Fungsi cassette 4Sarana tempat kedap cahaya untuk film 4Menekan film hingga menjamin kontak yang baik antara film dan
ke dua intensifying screen
n Syarat cassette 4Mudah penangannya 4Ringan 4Tahan banting 4Kedap terhadap cairan ( darah, bahan developer/fier)
n Konstruksi casstte
Cassette without screen
Intrumentasi Medis 2007
PESAWAT DIAGNOSTIK SINAR-X
IMAGE QUALITY EVALUATOR
Basic evaluators o Contrast o Resolution o Noise
Linking Evaluators o Modulation transfer Function (MTF) o Signal to Noise Ratio o Wiener Spectra
Overall evaluators o Roses Model o Contrast detail analysis o Receiver Operating Charateristic Curve (ROC) Analysis
ROSE MODEL
CONTRAST DETAIL
ROC ANALYSIS RESOLUTION
CONTRAST
NOISE