## PENERAPAN TEKNIK PARALLEL IMAGING PADA PESAWAT MRI 0,35 TESLA UNTUK OPTIMALISASI KUALITAS INFORMASI ANATOMI PADA MRI LUMBAL

## PEMBOBOTAN T1WI DAN T2WI POTONGAN SAGITAL

## SELECTING PARALLEL IMAGING TECHNIQUES APLLIED ON  THE MRI 0.35 TESLA TO OPTIMISE  THE  CLINICAL QUALITY OF  T1WI AND T2WI FROM LUMBAR SPINE MRI SAGITTAL VIEW
Gatot Murti Wibowo 1) , Dartini 2) , Hari Prayitno 3) 1,2,3) Health Polytechnics of Semarang-Indonesia e-mail : wgatotmurti@yahoo.co.id

## ABSTRACT
Background  : Parallel  imaging  is  one  of  the  MRI  Scanning  techniques  used  to  reduce  the  overall  scan  time  when  the  patients  with unvoluntary  movement  being  examined  with  a  low  magnetic  field  of  0,35  T.    This  research  aims  to  determine  the  difference  between  the clinical  image  quality  of  the  conventional  turbo  spin  echo  (TSE)  with  mSENSE  and  that  of  the  TSE  with  GRAPPA  parallel  imaging techniques from  which resulting the  MRI T1 and T2  Weighted Images (T1WI and T2WI) sagittal view  of lumbar spines, and to define the techniques that clinically provide the most approriate anatomical information.
Methods  : This  experimental  study  is  made  performed  by  the  MRI  0.35  T  in  which  10  patients  who  had  hernia  nucleus  pulposus  (HNP) desease participated in the experiments ramdomly.  The appointed Radiologists blended in the image evaluation using an image checklist to assess the visualisation of anatomical organs on the resulted sagittal lumbar MRI T1WI and T2WI. The two non-parametric statistical tools, Friedman test and the post hoc Wilcoxon matched pairs test, is used to analyze all the data descriptively. Testing the resesearch hypotheses with 95% of confident interval is to proved the differences between resulted sagittal lumbar MRI T1WI and T2WI..
Results : The results shown there is a significant difference on the image quality of anatomical information when conventional TSE, parallel imaging-mSENSE and -GRAPPA, with T1WI are applied in the imaging techniques. When those imaging techniques are employed to obtain T2WI, the result is not significant in  contrast.
Conclusion : Good imaging techniques with adequate clinical image quality are ranked sequently as the conventional TSE, the  mSENSE and GRAPPA.
Keyword : Turbo spin echo (TSE), parallel imaging mSENSE, GRAPPA, T1WI-T2WI

## PENDAHULUAN
Kelainan-kelainan  patologis  yang  biasanya  menyerang vertebra lumbal antara lain karena kelainan bawaan ( scoliosis, kyphosis, hemangioma, spondylolisthesis, lipomatesis, lipoma, bony  malformation ),  trauma  dan  fraktur,  degeneratif  disorder (hernia nukleus pulposus, osteochondrosis, spondylo arthrosisi, foramina stenosis ), inflamasi ( spondylitis, spondylidiscitis,  myelitis,  multiple  sclerosis ),  tumor  dan kelainan pasca operasi (Weyreuther, 2006).
Kelainan-kelainan  pada  Lumbal  dapat  didiagnosa dengan pemeriksaan radiologis, antara lain foto polos vertebra lumbal,  myelografi,  CT  Scan  maupun  MRI.  Myelografi pemeriksaanya  bersifat  invasif,  sedangkan  pemeriksaan  MRI bersifat  non  invasif  dan  tidak  menggunakan  radiasi  pengion, oleh  karena  itu  MRI  merupakan gold  standard dalam mendiagnosa kelainan pada lumbal, terutama HNP.
Dalam  dekade  terakhir,  salah  satu  cara  untuk menurunkan scan  time adalah  dengan  metode parallel imaging . Parallel MRI  merupakan  teknik  canggih  untuk meningkatkan  kecepatan  akuisisi  data  MRI  dengan  melewati beberapa  garis phase  encoding pada k-space sementara  arah frekuensi encoding tetap  disampling  penuh  (Wang,  2010). Parallel MRI  bekerja  dengan  mengambil  keuntungan  dari sensitivitas  informasi  spasial  yang  melekat  dalam  beberapa
elemen receiver  coil untuk  menggantikan  sebagian  waktu spasial encoding ,  yang  biasanya  dilakukan  dengan  mengubah gradien medan magnet (Blaimer dkk, 2004).
Menurut  Blaimer  (2004),  metode  rekonstruksi  Paralel MRI  secara  garis  besar  dapat  diklasifikasikan  menjadi  dua kelompok,  yaitu  rekonstruksi  yang  berlangsung  di  ruang gambar (image  space) misalnya,  SENSE,  PILS  dan rekonstruksi  yang  dilakukan  di  k-space  misalnya,  SMASH, GRAPPA.  Dari  sekian  metode  rekonstruksi  paralel  MRI, metode  yang  dipromosikan  oleh  vendor-vendor  umumnya hanya  dua,  yaitu  SENSE  dan  GRAPPA  yang  istilahnya berbeda-beda pada masing-masing vendor.
Reduksi  scan  time  dalam parallel  imaging memiliki beberapa  manfaat.  Pertama,  sangat  berguna  untuk  sekuens yang  tergantung  pada  waktu  scanning  pendek  seperti single breath  hold .  Kedua,  waktu  pemeriksaan  keseluruhan  dapat dikurangi,  terutama  pada  pasien  dengan  keluhan  nyeri  yang hebat  pada  posisi  tertentu  seperti  nyeri  saat  berbaring,  pada pasien anak-anak atau pada kasus-kasus emergensi. Selain itu, scan  time yang  pendek  juga  dapat  memberikan  manfaat masalah biaya (Nölte, 2008).
Di  Instalasi  Radiodiagnostik  RSUD  Prof.  Dr.  Margono Soekarjo  Purwokerto,  pemeriksaan  MRI  terbanyak  adalah pemeriksaan  MRI  Lumbal  dengan  kasus  HNP.  Pesawat  MRI
yang  digunakan  adalah  merk  Siemens  Magnetom  C!  0,35 Tesla. Berdasarkan studi pendahuluan yang penulis lakukan di Instalasi  Radiodiagnostik  RSUD  Prof.  Dr.  Margono  Soekarjo Purwokerto, protokol rutin yang digunakan pada pemeriksaan MRI  Lumbal  adalah  sekuens TSE  (Turbo  Spin  Echo) untuk pembobotan T1  Sagital,  T2  Sagital serta T2  Transversal dan sekuens SE  (Spin  Echo) untuk  pembobotan T1  Transversal. Kemudian percobaan sederhana dilakukan dengan menerapkan  kedua  teknik  iPAT  di  atas,  yaitu  mSENSE  dan GRAPPA  pada  pemeriksaan  MRI  Lumbal  khususnya  untuk sekuens  TSE,  karena  pada  sekuens  SE,  iPAT  tidak  bisa diterapkan.  Hasilnya  secara  kasat  mata  terdapat  perbedaan tetapi  tidak  begitu  mencolok  jika  dibandingkan  dengan  hasil citra  yang  dihasilkan  tanpa  teknik  iPAT,  khususnya  tentang informasi anatomi ( clinical image quality ). Akan tetapi hal ini belum teruji secara statistik.

## METODE
Penelitian  ini  merupakan  penelitian eksperimental dengan
pendekatan kualitatif  yang  bertujuan  untuk mengetahui  ada  atau  tidaknya  perbedaan  kualitas  informasi anatomi  citra  MRI  Lumbal  sekuens turbo  spin  echo (TSE) pembobotan  T1  dan  T2  potongan  sagital  antara  teknik  rutin dengan teknik parallel imaging metode mSENSE dan metode GRAPPA .
Setelah  dihasilkan  citra  dari  10  pasien,  kemudian dilakukan evaluasi oleh dokter spesialis radiologi menggunakan  kuisioner.  Skor  hasil  penilaian  oleh  responden kemudian diolah secara  deskriptif  dan  statistik.  Uji  statistik dilakukan  dengan  Uji  Friedman  untuk  mengetahui  perbedaan antara ketiga perlakuan. Kemudian dilakukan post hoc dengan uji  Wilcoxon  untuk  mengetahui  perbedaan  antar  dua kelompok sampel.

## HASIL
Pada  table  1  dapat  dilihat  bahwa scan  time dengan teknik parallel imaging baik metode mSENSE akan berkurang 48,39%  dari  teknik  rutin  dan  pada  metode  GRAPPA  akan berkurang  sekitar  52,09%  dari  teknik  konvensional  TSE. Grafik  hasil  penilaian  skor  kualitas  informasi  anatomi  citra MRI  yang  dinilai  secara  keseluruhan  masing-masing  variasi teknik dapat dilihat pada gambar 1, 2, 3, 4, 5, dan 6.
Berdasarkan  tabel  2  menunjukkan  bahwa  perlakuan metode  mSENSE  dan  GRAPPA  dilakukan  tanpa  mengubah parameter  dari  teknik  konvensional  TSE.  Accelerating factor (R-factor) merupakan  parameter  tambahan  pada  teknik parallel  imaging ,  pada  penelitian  ini  digunakan accelerating factor 2.  Contoh  citra  hasil  MRI  penelitian  dengan  teknik rutin, parallel  imaging metode  mSENSE  dan  metode GRAPPA dapat dilihat pada gambar 7 dan gambar 8.

## Tabel 1. Reduksi Scan Time
Pembobotan Scan Time Reduksi Scan Time % Konv - TSE Parallel - mSENSE Parallel- GRAPPA T1 2.17 1.12 1.12 1.05 48.39 T2 3.11 1.49 1.49 1.62 52.09
Gambar 1. Grafik teknik Konvensional TSE Pembobotan T1
Gambar 2. Grafik parellel imaging metode mSENSE Pembobotan T1
Gambar 3. Grafik parellel imaging metode GRAPPA Pembobotan T1
Gambar 4. Grafik teknik Konvensional TSE Pembobotan T2
Gambar 6. Grafik Parellel imaging metode GRAPPA Pembobotan T2
Tabel 2. Parameter pemeriksaan MRI Lumbal pembobotan T1 dan

## T2 potongan sagital

## A                           B                       C
Gambar 7. Contoh Citra MRI hasil penelitian pada pembobotan T1, (A). Teknik konvensional TSE, (B). mSENSE, (C). GRAPPA

## A                          B                      C
Gambar 8. Contoh Citra MRI hasil penelitian pada pembobotan T2, (A). Teknik konvensional TSE, (B). mSENSE, (C). GRAPPA

## PEMBAHASAN
Pada  teknik parallel  imaging baik  metode  mSENSE maupun  GRAPPA  ada  parameter  khusus  yang  dinamakan accelerating  factor.  Accelerating  factor ( R-factor )  ini menyatakan jumlah coil elemen phased array coils yang akan mempengaruhi scan  time (Blaimer  dkk,  2004).  Variasi R- factor ini tergantung dari jumlah coil elemen yang digunakan pada setiap pesawat MRI.
Tabel 3.  Hasil Uji Friedman pada keseluruhan informasi anatomi
citra MRI pada pembobotan T1 Teknik N Mean (min-max) ρ Keterangan Konvensional TSE 150 4.12 (3-5) < 0.001 Ada beda mSENSE 150 3.39 (2-5) GRAPPA 150 3.25 (2-4)
Tabel 4. Hasil Uji Friedman pada keseluruhan informasi anatomi
citra MRI pada pembobotan T2 Teknik N Mean (min-max) ρ Keterangan Konvensional TSE 150 4.12 (3-5) < 0.001 Ada beda mSENSE 150 3.39 (2-5) GRAPPA 150 3.25 (2-4)
Tabel 5. Hasil Uji Wilcoxon pada pembobotan T1 untuk keseluruhan skor
kualitas informasi anatomi citra MRI Teknik ρ Keterangan Konvensional TSE – mSENSE < 0.001 Ada beda Konvensional TSE – GRAPPA < 0.001 Ada beda mSENSE – GRAPPA 0.001 Ada beda Tabel 6. Hasil Uji Wilcoxon pada pembobotan T2 untuk keseluruhan skor kualitas informasi anatomi citra MRI Teknik ρ Keterangan Konvensional TSE – mSENSE < 0.001 Ada beda Konvensional TSE – GRAPPA < 0.001 Ada beda mSENSE – GRAPPA 0.505 Tidak ada beda
Penelitian  ini  menggunakan  pesawat  MRI  0,35  tesla yang  hanya  menggunakan coil dengan  2  elemen,  sehingga hanya  terdapat  ada  satu R-factor yaitu  2.  Sehingga  penelitian ini  tidak  bisa  untuk  menilai  pengaruh  dari R-factor baik terhadap scan  time maupun  kualitas  citra.  Maka  alangkah baiknya jika penelitian ini dilanjutkan pada pesawat MRI yang lain  dengan  tesla  yang  lebih  tinggi  misalnya,  yang  memiliki variasi R-factor yang  lebih  banyak  untuk  mengetahui
pengaruh  dari R-factor tersebut  pada  masing-masing  metode parallel imaging .
Uji beda  secara statistik dilakukan dengan  uji Friedman untuk mengetahui perbedaan ketiga teknik tersebut. Kemudian dilanjutkan  dengan  uji post  hoc Wilcoxon untuk  mengetahui perbedaan  dari  ketiga  teknik  tersebut  dengan  dibedakan  satu persatu  untuk  setiap  dua  teknik.  Hasil  uji Friedman menunjukkan  ada  perbedaan  dari  ketiga  teknik  pada  semua pembobotan  (tabel  3  dan  tabel  4).  Hal  ini  berarti  bahwa  H 0 ditolak dan H a diterima.
Untuk hasil uji Wilcoxon pada pembobotan T1 (tabel 5) didapatkan  ada  perbedaan  pada  semua  kriteria  yang  dinilai antara  teknik  konvensional  TSE  dengan  teknik  mSENSE  dan antara  teknik  rutin  dengan  GRAPPA.  Sedangkan  antara mSENSE  dan  GRAPPA,  pada epidural  fat , discus intervertebralis dan kelainan (HNP) tidak terdapat perbedaan. Hal  ini  menunjukkan  teknik  mSENSE  dan    GRAPPA memiliki  kemampuan  untuk  manampilkan  organ  tersebut secara  sama,  dalam  arti  kejelasan  organ  tersebut.  Hal  ini sedikit  berbeda  dengan  penelitian-penelitian  yang  dilakukan sebelumnya  yang  menyebutkan  tidak  ada  perbedaan  yang signifikan  antara  teknik  konvensional  TSE  dengan  teknik parallel  imaging baik  mSENSE  maupun  GRAPPA.  Seperti penelitan yang dilakukan Ruel dkk (2004) yang menyebutkan teknik parallel  imaging baik  mSENSE  maupun  GRAPPA memberikan  SNR  dan  informasi  citra  yang  tidak  berbeda dengan teknik T2W Fast Spin Echo konvensional.
Pada  pembobotan  T2,  hasil  uji Wilcoxon didapatkan hasil  ρ<0,05  yang  berarti  ada  perbedaan  antara  teknik  rutin dengan  mSENSE,  dan  teknik  rutin  dengan  GRAPPA,  tetapi antara  mSENSE  dengan  GRAPPA  nilai  ρ>0,05  yang  artinya tidak  ada  perbedaan  yang  signifikan  pada  kesemua organ/kriteria  yang  dinilai.  Hal  ini  didasari  oleh  karena Parallel  imaging metode  mSENSE  merupakan  teknik  yang rekonstruksi  citranya  terjadi  pada  image  setelah  transformasi Fourier,  sedangkan  teknik  GRAPPA  rekonstruksi  terjadi  di  k space  sebelum  transformasi  Fourier  (Blaimer,  2004).  Secara visual  kasat  mata  perbedaan  dari  kedua  teknik  ini  mungkin saja  tidak  terlihat  secara  nyata  oleh  mata  manusia.Tetapi secara  teknik  dan  teoritis  kedua  teknik  ini  sedikit  berbeda konsep  rekonstruksi  citranya.  Akan  tetapi  secara  akuisisi kedua teknik ini  sama-sama  memanfaatkan phased array coil atau multi chanel coil elemen dengan teknik undersampling .

## SIMPULAN
Ada perbedaan yang signifikan antara teknik konvensional  TSE  dengan  teknik parallel  imaging metode mSENSE  dan  GRAPPA  baik  pada  pembobotan  T1  maupun T2  dengan  nilai  ρ<0,05  pada  uji  Friedman.  Sedangkan  dari hasil  uji post  hoc  Wilcoxon ,  didapatkan  hasil  tidak  ada perbedaan yang signifikan hanya pada pembobotan T2 antara teknik parallel  imaging metode  mSENSE  dengan  metode GRAPPA. Hasil mean rank menunjukkan teknik konvensional TSE  lebih  baik  dari  kedua  teknik parallel  imaging .  Teknik mSENSE lebih baik dari teknik GRAPPA.
Maka  dari  itu,  untuk  pasien-pasien  dengan  tingkat kesakitan  yang  cukup  tinggi  seperti  pada  kasus  HNP  yang
memungkinkan  terjadinya  pergerakan  pasien  sebaiknya diterapkan parallel  imaging metode  mSENSE  untuk mengurangi  waktu  pemeriksaan.  Untuk  mendapatkan  hasil citra  MRI  dengan  detail  yang  tinggi  sebaiknya  digunakan teknik konvensional TSE dengan konekuensi waktu scan yang lebih lama jika dibandingkan dengan teknik parallel imaging .

## DAFTAR PUSTAKA
Blaimer,  Martin.  et  al.  2004. SMASH,  SENSE,  PILS,  GRAPPA:  How  to Choose the Optimal Method. Top Magn Reson Imaging, Volume 15, Number 4.
Griswold, Mark A. et al. 2002. Generalized Autocalibrating Partially Parallel Acquisitions (GRAPPA). Magnetic Resonance in Medicine 47:1202– 1210.
Larkman,    David  J  and  Nunes,  Rita  G.  2007. Parallel  magnetic  resonance imaging. London:  The  Imaging  Sciences  Department,  Clinical Sciences Centre, Faculty of Medicine, Imperial College London.
McRobbie,  D.  W.  et  al.  2006. MRI  From  Picture to  Proton,  Second  edition . United States of America by Cambridge University Press, New York. Nölte , Ingo .  et  al.  2008.  MRI  of  degenerative  lumbar  spine  disease: comparison of non-accelerated and parallel imaging . Neuroradiology (2008) 50:403–409. Springer-Verlag.
Pallamar, J. Fruehwald. et al. 2012. Parallel Imaging of the Cervical Spine at 3T:  Optimized  Trade-Off  between  Speed  and  Image  Quality .  AJNR Am J Neuroradiol 33:1867–74.
Pruessmann,  Klaas  P.  1999.  SENSE :  Sensitivity  Encoding  for  Fast  MRI . Magnetic Resonance in Medicine 42:952–962.
Ruel, Lucile. et al. 2004. Comparison of In Vitro and In Vivo MRI of the Spine Using Parallel Imaging . AJR 2004;182:749–755.
Wang,  Haifeng.  et  al.  2010. Cross-Sampled  GRAPPA  for  Parallel  MRI . USA: University of Wisconsin.
Weishaupt, Dominik. et al. 2006. How Does MRI Work? An Introduction to the Physics and Function of Magnetic Resonance Imaging , Second Edition. ISBN-13 978-3-540-30067-0 Springer Berlin Heidelberg New York.
Westbrook, Chaterine and Kaut, Carolyne. 2011. MRI in Practice , Second Edition. Blackwell Science Ltd : United Kingdom.