MAKALAH RADIOLOGI DENTAL DIGITAL IMAGING
Perbandingan CCD dan CMOS dalam Digital Dental Radiografi
Disusun oleh :
1. SilviAnindaRizka A (10/300486/KG/8737) 2.
NindyRevitaLaurentia (10/302198/KG/8745) 3. R.A.SaptoriniD.T.S.S
(10/302317/KG/8747) 4. Tiara OktavianiSaputri (10/302473/KG/8751)
5. Low XinYi (10/304722/KG/8755) 6. Lee ZhiJian (10/304737/KG/8758)
7. MirtaWindraCharisma (10/304895/KG/8765) 8. Frayda Cempaka Sari
(10/304937/KG/8769) 9. Gretta Paramita Fauziah (10/304982/KG/8773)
10. Nurlina Puspita (10/305024/KG/8777) 11. SellyAmalia
(10/305089/KG/8779) 12. Miski Nabila Fasya (10/305101/KG/8781) 13.
Indra Prasetyanti (10/305129/KG/8783) 14. NidaMunadiah Rahim
(10/305533/KG/8785)
FAKULTAS KEDOKTERAN GIGI UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA
2012
BAB I PENDAHULUAN
Kedokteran gigi saat ini sudah mengalami kemajuan perkembangan
yang baik pada segala bidang. Salah satunya pada bidang Radiografi.
Radiografi sangat penting dalam kedokteran gigi, karena kita dapat
mengetahui gambaran bagian anatomi tubuh atau gigi untuk menegakkan
diagnosa. Teknik radiografi yang paling sering di gunakan di
kalangan dokter gigi adalah radiografi konvensional. Radiografi
konvensional pada awalnya merupakan dasar dari penegakkan
diagnosis, penentuan rencana perawatan, dan evaluasi hasil
perawatan. Namun radiografi konvensional
mempunyai radiasi yang cukup besar, yang dapat berdampak buruk
pada pasien (Fadhilah,2001). Seiring dengan perkembangan jaman di
temukan teknik radiografi yang dapat menutupi kekurangan dari
teknik radiografi konvensional yaitu teknik radiografi digital .
Digital imaging adalah teknik untuk menghasilkan gambaran
radiografi di mana informasi tentang jumlah sinar X yang diserap
dapat dimanipulasi dengan komputer untuk menghasilkan gambaran
terbaik (Dorlands Medical Dictionary, 2003). Teknik radiografi
digital mempunyai eksposi yang lebih kecil dari radiografi
konvensional dan Dosis radiasi yang lebih rendah karena digital
imagereceptor lebih efisien pada rekaman energyphoton dari
conventionalfilms. Selain itu, radiografi digital juga disertai
perangkat imageprocessing yang dapat meningkatkan kualitas gambaran
rontgen yang di hasilkan (Whaites, 2003). Ada pun kelebihan lain
yang dimiliki oleh radiografi digital, antara lain: Cepat dan
efisien karena tidak membutuhkan kamar gelap untuk pencetakan
gambar,Hasil lebih akurat,Sistem sinar-X pesawat dapat tetap
digunakan dengan dilakukan modifikasi, Dapat digunakan untuk
radiografi mobileX-ray unit dengan detector digital (flat digital),
Processing konvensional tidak dilakukan dan dapat menghindari semua
kesalahan processing dan risiko menangani bahan kimiawi saat
processing, Mudah disimpan dan pengarsipan informasi pasien dan
inkorporasi terhadap rekam pasien, Mudah transfer gambar secara
elektronik (Teleradiografi), Perbaikan dan processing gambaran.
Paket software dapat melakukan beberapa perbaikan gambaran
termasuk: Inversi, Alterasi pada kontras, Embossing atau pseudo-3D,
Pembesaran, Ukuran automatis, Pseudocolourization (Whaites, 2003).
Karena keuntungan yang di miliki oleh radiografi digital, maka pada
makalah ini akan dibahas lebih lanjut mengenai radiografi digital
yaitu mengenai beberapa image reseptor yang ada pada radiografi
digital diantaranya adalah CCD sensor dan CMOS sensor.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA A.Digital Imaging Digital Imaging adalah
suatu proses menghasilkan gambaran secara digital (di dalam
komputer). Dengan kata lain, gambar yang telah diambil oleh suatu
image receptor dan hasilnya akan tampak pada layar computer bukan
pada film. Dalam beberapa sistem, gambaran radiografik akan tampak
langsung dalam layar computer sesaat setelah pengambilan gambar,
tetapi dengan reseptor lain harus di scan terlebih dahulu (Barnett,
2005).Radiografi Digital Imaging adalah suatu metode dengan
memproses gambar menjadi format digital yang dapat ditampilkan
untuk dilihat dan dapat disimpan secara elektronik, dengan
menggunakan computer (Anderson dan Pendleton, 2001). Radiografi
digital imaging menawarkan beberapa fitur yang berpotensi
meningkatkan kualitas diagnosis : menggunakan warna( tidak hitam
putih), kemampuan magnifikasi, dan kemampuan mengubah derajat
densitas gambar pada layar, disebut juga peningkatan kontras.
Gambaran digital (suatu gambar yang diambil dengan reseptor non
film) menghasilkan radiasi ionisasi lebih sedikit, dalam beberapa
kasus dapat menunjukkan pengurangan yang signifikan yaitu sekitar
90%.Hal ini membuat sensor elektronik intraoral sebagai pengganti
film, menggunakan komputer (alat elektronik yang memiliki kemampuan
untuk menyimpan data dalam memorinya) dan printer ( mekanisme
mengkonversikan data dalam bentuk cetakan). Rekam data akan
disimpan dalam memori komputer. Data ini dapat dilihat dalam layar
monitor dan dapat dicetak sebagai hardcopy yang dapat disimpan oleh
pasien maupun dikirimkan ke perusahaan asuransi dan ke dokter gigi
lain (Anderson dan Pendleton, 2001). Digital Imaging merupakan
hasil interaksi sinar X dengan electron dalam sensor pixel
elektronik (elemen gambar), konversi data analog ke data digital,
prosesing komputer, dan display gambar tampak pada layar komputer.
Data didapat melalui sensor yang berkomunikasi dengan komputer.
Digital imaging ini ada dua metode pengambilan gambarnya yaitu
direk digital imaging dan indirek digital imaging (Williamson dan
Parks, 2002). a.Metode Direk Digital Imaging Metode direk digital
imaging memproduksi gambaran dinamik yang menyediakan tampilan
gambar secara langsung, peningkatan kualitas gambar, penyimpanan,
retrieval, dan transmisi. Sensor digital lebih sensitive dibanding
film dan menghasilkan paparan radiasi yang lebih rendah. Dynamic
range atau latitude adalah suatu rata-rata paparan yang akan
menghasilkan gambaran dalam rata-rata desitas yang berguna.Direk
digital imaging merupakan suatu komponen yang mampu menghasilkan
gambar secara langsung. Komponen ini termasuk sumber sinar X,
sensor elektronik, digital interface card, komputer dengan
converter analog ke digital (ADC), layar monitor, software, dan
printer. Sensor direk digital imaging ada charge-coupled device
(CCD) atau complementary metal oxide semiconductor active pixel
sensor (CMOS-APS)(Williamson dan Parks, 2002).
b. Metode Indirek Digital Imaging Metode Indirek digital imaging
menyiratkan gambar yang telah dipapar secara analog dan
dikonversikan menjadi format digital. Teknik indirek digital
imaging menggunakan scan optikal untuk mengkonversikan gambaran
analog ke digital. Teknik ini membutuhkan scanner optical yang bisa
memproses gambar transparan serta perangkat lunak yang sesuai untuk
menghasilkan citra digital.Contoh sensor gambar yang digunakan
dalam metode Indirek ini adalah PSP (Photostimuable Phosphor
Plates).Foto ini diambil di plat fosfor sebagai informasi analog
dan diubah menjadi format digital ketika plat diproses. PSP terdiri
dari dasar poliester dilapisi dengan emulsi halida kristal yang
mengubah radiasi-X menjadi energi yang tersimpan (Williamson dan
Parks, 2002). C. Sensor Direk Digital Imaging Sensor pada direk
digital imaging yaitu charge-coupled device (CCD) dan complementary
metal oxide semiconductor active pixel sensor (CMOS-APS)(Williamson
dan Parks, 2002). a.Charge Coupled Device(CCD) Charge Coupled
Device (CCD) adalah salah satu tipe detektor terdiri dari sebuah
chip dengan silikon murni dengan area aktif yang telah dibagi
menjadi susunan 2 dimensi dari elemen yang disebut piksel(elemen
gambar). Saat salah satu energi elektromagnetik dalam range visible
light telah terpancar dari sebuah intensifying screen atau x-rays
yang berinteraksi dengan piksel dari sebuah CCD , sebuah energi
elektrik terbentuk sehingga piksel dapat menyimpan banyak dan
hampir sama seperti pada kapasitor listrik, Total energi yang
terbentik dan disimpan oleh sebuah piksel adalah proporsional pada
cahaya atau energi x-ray yang terjadi pada piksel. Setelah eksposur
dari CCD ke radiasi, energi disimpan oleh piksel individual yang
terpindahkan secara elektronikal membuat sebuah sinyal analog
output dengan sebuah voltage proporsional pada energi pada setiap
rangkaian piksel. CCD digunakan oleh tenaga kesehatan dalam bidang
kedokteran gigi untuk radiografi intraoral, panoramic dan
sefalometric . Detektor CCD mempunyai permukaan aktif yang lebih
kecil areanya dibandingkan detektor lain, CCD memerlukan kabel
langsung yang terhubung dengan komputer. Berarti komputer dari
sistem dasar CCD harus dekat dengan pasien saat eksposur terjadi
dan tidak dapat digunakan untuk memberi pelayanan pada lebih dari
satu operator tanpa memindahkan alat.CCD sistem yang koneksinya
langsung dengan komputer membuat gambar yang instan.Jarak dinamis
dari CCD lebih sedikit dari film radiografi. Namun eksposur
radiografi CCD lebih besar dibandingkan detektor pada direk digital
radiografi lain(White dan Pharoah ,2000). Digital dental radiologi
menggunakan dua metode yaitu CCD dan Photostimulable Phosphor
Imaging Plates.Keduanya dapat digunakan pada dental surgery dengan
komputer konvensional. CCD adalah sensor yang paling umum
digunakan, saat x-ray konvensional unit digunakan untuk
memproyeksikan cahaya x-ray ke sensor , sebuah energi elektronik
dibentuk dan sinyal analog diproduksi dan digital converter
mengubah sinyal analog dari CCD menjadi representasi numeric yang
dapat dikenali komputer. Lalu gambaran radiografi terlihat di
monitor dan dapat dimanipulasi
untuk mengubah kontras , resolusi, orientasi dan ukuran.CCD
adalah detektor solid state terdiri dari susunan X-ray atau fosfor
yang sensitif cahaya pada sebuah chip silikon murni. Phosphor ini
mengubah X-ray yang datang menjadi gelombang yang sesuai dengan
response peak dari silikon. RVG (Radio Vosio Graphy)terdiri dari 3
bagian utama , Bagian radio terdiri dari unit X-ray konvensional ,
timer yang tepat untuk pemaparan singkat dan sensor kecil untuk
merekam gambar. Sensor mempunyai layar reseptor yang kecil yang
mentransmisi informasi via berkas fiberoptik ke CCD miniatur.
Sensor dilindungi dari degradasi x-ray oleh sebuah fiberoptic
shield dan dapat disterilisasi dingin untuk kontrol infeksi. Sarung
latex disposable digunakan untuk melindungi sensor saat
digunakan.Karena sensor tidak butuh dipindahkan dari mulut setelah
pemaparan, waktu untuk mengambil gambar lebih dari satu dapat
dikurangi. Porsi visio dari sebuah sistem menerima dan menyimpan
sinyal yang datang selama pemaparan dan mengubah poin demi poin
menjadi satu dari 256 gray levels yang khas. Ini terdiri dari
sebuah video-monitor dan unit tampilan processing. Saat gambar
ditransmisi ke unit processing , gambar digigitalisasi dan diingat
oleh komputer. Unit ini memperbesar gambar 4kali untuk tampilan
cepat pada video-monitor dan mempunyai kapabilitas tambahan dari
memproduksi gambar berwarna.Ini juga dapat menampilkan gambar
multipel secara spontan, termasuk serial gambaran seluruh rongga
mulut dalam 1 layar. Fitur zoom juga ada untuk memperbesar porsi
gambar sampa ukuran wajah-layar. Bagian Graphy dari unit RVG
terdiri dari peralatan penyimpanan digital yang dapat dihubungkan
dengan bermacam macam print out atau mass storage device untuk
penglihatan selanjutnya atau secepatnya(Grag,dkk,2010). Pada
beberapa sistem , gambar x-ray terlebih dahulu diubah menjadi light
image oleh layar luminescent radiosensitif. Lebar dari area
sensitif dari chip CCD sekitar 20 mm dan tinggi sekitar 24 dan 29
mm. Banyaknya piksel pada area ini daaari 134x203 sampai 385x576.
Jelas bahwa area aktif dari sensor lebih kevil dari film dental
konvensional. Hanya satu molar atau dua bicuspid atau gigi depan
bisa tergambar pada waktu yang sama.saah satu sistem yang
digunakan, Pada trophy RadioVisioGraphy (RVG) x-ray awalnya
mengenai layar masuk (mouyen et.al,1991) Pada layar ini , energi
radiasi diubah menjadi energi cahaya. Gambar cahaya ditransfer ke
CCD chip menggunakan sebuah susunan 2D dari fiber optik, Gambar
mungkin sedikit distorsi pada border karena fiber optik, namun
distorsi tidak mempunyai efek signifikan pada kualitas gambar
diagnostik pada situasi normal(Taylor,dkk,1996). b. Complementary
Metal Oxide Semiconductors (CMOS) Complementary Metal Oxide
Semiconductors (CMOS) adalah dasar untuk kamera video
khasconsumer-grade. Teknologi CMOS ini banyak digunakan dalam
pembangunan central processing unit computerserta detectors video
kameradan teknologi ini lebih murah daripada yang digunakan dalam
pembuatan CCDs. Biasanya teknologi ini dimanfaatkan dalam aplikasi
intraoral (Pharoah, 2004).
CMOS dapat digunakan untuk dental imaging karena adanya
scintilator dilapisi aluminium dengan fotodioda. Lapisan
scintilator sinar X ini adalah untuk konversi sinar X ke cahaya
tampak , lalu menjadikannya sebagai sinyal listrik dengan mean dari
array photodiode. Scintilator ini diisolasi dengan scintilator
berdekatan oleh aluminium yang membenar refleksi multiple dan
memandu semua cahaya ke fotodioda. Lapisan reflektif di atas
scintilator membatasi cahaya di dalam scintilator dan meningkatkan
eficiensi.Enkapsulasi aluminium meningkatkan ketebalan scintilator
dengan cross talk dan resolusi spasial yang baik.CMOS memiliki
kelebihan relative dengan CCD, karena implementasi dari detector
sinar X. CMOS memiliki fitur penting untuk memenuhi permintaan
untuk system pencitraan daya rendah, miniature dan hemat
biaya.Selain itu sensor gambar CMOS dapat mengintegrasi secara
monolitikal dari sejumlah besar VLSI elektronik dan mengurangi
biaya komponen dan pengemasan.Sensor dari CMOS (CMOS APS sensor)
meskipun menunjukan sensitivitas yang lebih rendah namun juga
menunjukanlower background noise floor jika dibandingkan dengan
slow scan CCD. Sehingga teknologi ini merupakan pilihan yang baik
untuk perkembangan digital autoradiografi di masa
mendatang(Cabello,dkk, 2006).
BAB III PEMBAHASAN
Direct digital imaging terdiri dari beberapa image receptor
diantaranya adalah ChargeCoupled Device (CCD) dan Complementary
Metal Oxide Semiconductor(CMOS). Pada makalah akan dibahas mengenai
perbandingan antara CCD dan CMOS. CMOS memiliki beberapa keuntungan
diantaranya adalah:1. Konsumsi tenaga yang sedikit. Perkiraan
konsumsi daya CMOS antara 1/3 sampai lebih dari 100 kali lebih
rendah dibanding dengan CCD. Di samping itu dia juga bekerja dengan
voltase yang rendah. CMOS imager hanya membutuhkan satu suplai
volta sedangkan CCD membutuhkan 3 atau 4. 2.
Harganyalebihmurahdibandingdengan CCD. 3. Kecepatan yang tinggi
pada proses pemaparan. Fleksibilitas dan kemungkinan untuk
memperoleh hasil gambaran dalam waktu yang singkat. 4. Untuk
menghindari efek goresan serta blooming. 5. Pembuatan lebih mudah.
6. Pengintegrasian lebih terpadu. Contoh: bias konversidari analog
ke digital Selain memiliki keuntungan tentunya CMOS juga memiliki
kerugian yang akan menjadi masalah yang harus dapat diselesaikan
guna untuk berkompetisi dengan CCD. Adapun kerugian dari CMOS
adalah sebagai berikut : 1. Sensitivitas : kriteria kualitas dasar
untuk sensitivitas pixel merupakan produk dari Fill Factor-nyadan
Quantum Efficiency (FFxQE) dimana Fill Factor merupakan suatu rasio
dari area sensitivitas cahaya dengan total ukuran pixel sedangkan
Quantum Efficiency merupakan suatu rasio antara electron photon
generated yang mengkaptur pixel dan insiden foton pada area pixel.
Hal ini harus menunjukkan bahwa APS (active Pixel Sensors) dapat
mengurangi sensitivitasnya terhadap cahaya incidental dan karena
fill factor terbatas maka quantum efficiency nya berkurang. 2.
Noise : sensor gambar CMOS mendapat sumber kebisingan yang berbeda
yang mengatur batas funda mental kinerja mereka terutama pada
pencahayaan rendah. 3. Dynamic range : dynamic range merupakan
rasio dari sinyal satu rasike noise floor rms dari sensor, dibatasi
oleh ukuran area fotosensitif, waktu integrasi, dan noise floor. 4.
Kualitas gambarnya lebih rendah dibanding dengan CCD
Sama halnya dengan CMOS, CCD juga memiliki keuntungan dan
kerugian.Keuntungan dari CCD antara lain: 1. Kualitas gambar lebih
baik 2. Sensitive terhadap kerusakan yang disebabkan radiasi 3.
Pembuatan memerlukan proses tertentu 4. Memiliki fill factor yang
lebih tinggi 5. Ukuran piksel yang lebih kecil Sedangkan kerugian
dari CCD adalah sebagai berikut: 1. Membutuhkan biaya yang lebih
banyak (mahal) 2. Mengkonsumsi daya yang lebih besar sekitar 1-5
watt 3. Blooming 4. Smearing
Tabel 1.Kelebihan CCD dan CMOS
CCD Tingkat kebisingan rendah (lower noise) Ukuran pixel
lebihkecil Lower dark current 100% fill factor Sensitivitasnya
lebih tinggi Electronic shutter without artifacts
CMOS Konsumsi energy rendah Membutuhkan satus uplai energy
Kemampuan integrasinya tinggi Biayanyalebihmurah Single master
clock Aksesnya acak (random Access)
Tabel 2.Perbandinganantara CCD dan CMOS CCD Diciptakan
Konsumsidaya Sensitifitasterhadapcahaya Sensitifitasterhadapsinar x
Biaya Dynamic Range Kebisingan Fill factor Quantum Efficiency Dark
Current 1967 400 mW Sangatbaik Tinggi Tinggi Sangatbaik Rendah
Lebihtinggi Sangatbaik Lebihsedikit CMOS 1967 40 mW Sangatbaik
Rendah Rendah Sangatbaik Tinggi Lebihrendah Baik Lebihbanyak
Hasil dari pencitraan dengan menggunakan CCD
Hasil dari pencitraan dengan menggunakan CMOS
BAB IV KESIMPULAN
Image reseptor yang ada pada radiografi digital diantaranya
adalah CCD sensor dan CMOS sensor. Bila dibandingkan antara
keduanya maka CMOS sensor lebih baik dibanding CCD sensor dalam
digital dental radiografi.