e-ISSN 2621-7457 , p-ISSN 2356-301X

## Jurnal Imejing Diagnostik
http://ejournal.poltekkes- smg.ac.id/ojs/index.php/jimed/index
Analisis Prosedur Pemeriksaan Magnetic Resonance Spectroscopy (MRS) pada Kasus Tumor Otak
Putri Susilowati 1 , Widya Nurmayanti 2
1 Instalasi Radiologi RSUD Prof. Dr. Margono Soekarjo, Indonesia
2 Poltekkes Kemenkes Semarang, Indonesia
Corresponding author: Widya Nurmayanti E-mail: widyanurma04@gmail.com
Received: June 13 rd , 2020; Revised: June 17 th , 2020; Accepted: June 30 th , 2020

## ABSTRACT
Background : Magnetic Resonance Spectroscopy (MRS) is a method for measuring or assessing changes in  the  chemical  elements  of  brain  tissue  in  abnormalities  such  as  tumours,  stroke,  epilepsy,  metabolic disorder, infections, and neurodegenerative disease. MRS sequences require techniques to suppress fat and water signals, so the value of metabolic elements such as NAA< Choline, Creatine, Lipids, and Lactate not been covered by fat and water. The peak amplitude of metabolic elements in MRS depends on the parameter used in the MRS sequences especially TE. Some studies suggest that variation and combinations of TE can provide more complete information on metabolite element, and can even be used to grading tumour stages. Methods : Type of this research is a qualitative study with an observational approach. Data collection was conducted in June  2019 at Radiology Department with observation method, unstructured interview, and documentation related to Magnetic Resonance Spectroscopy procedures. Data processing and analysis are carried out descriptively related to the result of observation, interview, and documentation.
Results : The Head MR Spectroscopy examination procedure is a follow-up procedure of contrast MRI of the head. The main metabolite elements assessed on MRS are NAA, Choline, and Creatine, while those calculated and analyzed are the Area Under Cover (AUC)  Integrals which are a collection of NAA and Choline signals. MRS sequences use Multi Voxel Spectroscopy (MVS). Chemical Shift Imaging (CSI) is used to suppress fat and water signals. TE parameter used in MRS sequences is only intermediate 135 ms.
Keywords: MRS; TE; MRI Brain Tumor.

## Pendahuluan
Aplikasi Nuclear  Magnetic  Resonance (NMR) dalam bidang biomedis dibedakan menjadi dua  kelompok  yaitu Magnetic  Resonance Imaging dan Magnetic  Resonance  Spectroscopy . Magnetic Resonance  Imaging (MRI)  merupakan  prosedur atau metode pemeriksaan non invasive menggunakan resonansi magnetik untuk mengetahui  lokasi  secara  anatomis  dari  suatu kelainan patologis, Sedangkan Magnetic Resonance Spectroscopy (MRS)  adalah  suatu  prosedur pemeriksaan  non  invasif  menggunakan  resonansi magnetik untuk membandingkan komposisi kimiawi  antara jaringan  normal  dan  jaringan  yang tidak  normal.  Pemeriksaan  MRS  dilakukan  untuk
mendiagnosa  kelainan  berupa  tumor,  epilepsi  dan perubahan  jaringan  yang  mungkin  terjadi  pada pasien-pasien stroke (Tognarelli et al., 2015).
MRS  merupakan  protokol  tambahan  setelah protokol MRI  Kepala  rutin  dengan  media  kontras. MRS  merupakan  metode  untuk  mengukur  atau menilai  perubahan  unsur  kimia jaringan  otak  pada kelainan  patologis  berupa  tumor,  stroke,  epilepsy, metabolic disorder, infeksi, dan penyakit neurodegeneratif.  Spektrum  MRS  tidak  langsung dilengkapi  dengan  hasil  diagnosis,  dibutuhkan intepretasi  dan  harus  selalu  dikorelasikan  dengan citra MRI konvensional (Horská & Barker, 2010).
Nuclei  yang  sering  digunakan  adalah 1 H (proton), 23 Na (sodium), dan 31 P (phosphor). Proton spectroscopy menghasilkan SNR yang lebih tinggi
dibandingkan  dengan  sodium  dan  phosphor.  Pada MRI, total sinyal dari seluruh proton pada tiap voxel digunakan  untuk  menghasilkan  citra,  sehingga puncak  grafik  spektroskopi  lemak  dan  air  akan menjadi  sangat  dominan  sehingga  metabolit  unsur kimia yang lain tidak terlihat. Sedangkan pada MRS gambaran puncak grafik spektroskopi lemak dan air tidak  diperlukan,  maka  dilakukan  penekanan terhadap sinyal lemak dan air dengan menggunakan teknik Chemical  Shift  Imaging (CSI).  Untuk mendapatkan  penilaian  unsur  kimia  tumor secara akurat,  voxel  pada CSI  matrix harus  ditempatkan tepat  di  area  tumor  yang  mengalami  penguatan (enhancement),  hindari  area  nekrosis,  perdarahan, kalsifikasi, atau kista (Horská & Barker, 2010).
Amplitudo  puncak  MRS  tergantung  pada parameter  yang  digunakan  pada  sekuens  MRS terutama Time Repetition (TR) dan Time Echo (TE). Signal loss karena T1 relaxation dan T2 decay harus dihindari, untuk itu parameter terbaik adalah dengan menggunakan  TR  2000  ms  dan  TE  yang  pendek yaitu 30-35  ms.  TE  yang  panjang  akan mengatenuasi sinyal dari resonansi molekul makro yang tidak diinginkan, seperti dari lipid (Tognarelli et al., 2015). Carlos Majos et al menyebutkan bahwa TE  yang  pendek  (35  ms)  mampu  menghasilkan spektrum  yang  dapat  digunakan  untuk  klasifikasi tumor  sedikit  lebih  baik  dibandingkan  dengan  TE yang  panjang  (136  ms)  pada  hampir  semua  jenis tumor otak. Tetapi hanya pada kasus meningioma, TE panjang menghasilkan sensitivitas dan spesifisitas yang lebih baik dibandingkan TE yang pendek (Barker, 2001). Sedangkan menurut Radwa Kamel et al, kombinasi antara short TE (35 ms) dan intermediate TE  (135  ms)  dengan  menggunakan dua localization menghasilkan  akurasi  yang  lebih baik  dalam grading neoplasma  otak  dibandingkan dengan  penggunaan  TE  yang  berbeda  secara terpisah  (Naser et al.,  2016).  Perbedaan  parameter menentukan hasil spektrum dan juga informasi yang dapat  disimpulkan  dari  spektrum  tersebut  (Barker, 2001).
Metabolisme  kimia  pada  otak  yang  mucul pada spectrum MRS akan muncul pada nilai dengan satuan parts  per  million (ppm)  yang  spesifik,  dan setiap  nilai  yang  muncul  merefleksikan  proses seluler  dan  biokimia.  N-acetylaspartate  (NAA) merupakan neural  marker ,  nilainya  akan  turun ketika ada kelainan patologis yang merusak sistem neuron.  Creatine  menunjukkan  ukuran  energi  sel. Sedangkan choline menunjukkan ukuran
peningkatan perubahan seluler dimana pada tumor dan  proses  peradangan  tingkat  perubahan  seluler meningkat.  Spektrum  MRS  normal  menunjukkan dari kanan ke kiri NAA, creatine, choline dan myo- inositol.  Metode  yang  umum  digunakan  untuk menganalisis spectrum secara klinis adalah dengan melihat  rasio  metabolit  yaitu  NAA/Cr,  NAA/Cho, dan  Cho/Cr.  Nilai  normal dan  abnormal  dari  rasio metabolit  adalah  NAA/Cr  (2,0  /  <1,6),  NAA/Cho (1,6/<1,2), dan Cho/Cr (1,2/>1,5) (Barker, 2001).
MR  Spectroskopi  memiliki  kelebihan  antara lain, mampu mendeteksi adanya infiltrasi sel kanker diluar  tepi  tumor,  dapat  menjadi  panduan  bagi dokter  spesialis  bedah  untuk  mendapatkan  sampel jaringan  tumor  yang  paling  aktif  metabolismenya ketika dilakukan biopsi sehingga hasil pemeriksaan patologi  anatomi  lebih  akurat  dalam  menentukan stadium kanker, dan mampu membedakan reccurrence tumor dan jaringan yang muncul akibat efek  terapi  radiasi  dimana  pada reccurence tumor spektrum  NAA  ,  creatine,  dan  choline  rendah, sedangkan  pada  nekrosis  karena  radiasi  spektrum lipid  dan  lactate  mengalami  peningkatan  (Ionin  & Ershov, 2014). Keterbatasan MRS adalah spectrum dari RNA, DNA, sebagian besar protein, enzim, dan phospholipid, juga beberapa neuro transmitter tidak muncul (Hamsini et al., 2018).
Tumor  otak  adalah  pertumbuhan  sel-sel abnormal di dalam atau disekitar otak secara tidak wajar dan tidak terkendali. Tumor otak merupakan salah  satu  bagian  dari  tumor  pada  sistem  syaraf, disamping  tumor  spinal  dan  tumor  syaraf  perifer. Ada  beberapa  jenis  tumor  otak  yang  dibedakan kedalam dua kelompok berdasarkan perkembangannya,  yaitu  tumor  jinak  dan  tumor ganas (Wh, 2010).
Pada kasus tumor otak, MRS dapat digunakan untuk  menilai  stadium  keganasan.  Stadium keganasan  yang  meningkat  ditandai  dengan  nilai NAA  dan  creatine  yang  menurun,  choline,  lactate dan  lipid  yang  naik.  Penurunan  NAA  dikarenakan tumor  merusak  neuron,  sedangkan  penurunan creatine  disebabkan  karena  aktivitas  metabolik tumor yang tinggi menyebabkan terkurasnya energi yang  tersimpan  dalam  sel(Gupta  et  al.,  2000). Tumor dengan perkembangan yang sangat aktif dan cepat akan menyebabkan nilai choline naik (Gupta et al., 2000). Lipid ditemukan pada area tumor yang mengalami  nekrosis,  sedangkan  lactate  muncul ketika  tumor  mulai  mengontrol  suplai  darah  dan
menggunakan  glikolisis  anaerob  (Herholz  et  al., 1992).

## Metode
Jenis  penelitian  ini  adalah  penelitian deskriptif  analitik  dengan  pendekatan  observasi. Pengambilan data dilakukan pada bulan Juni 2019 menggunakan pesawat MRI SIEMENS MAGNETOM  AERA  berkekuatan  1,5  Tesla. Sampel  pasien  yang  digunakan  pada  kajian  ini adalah  pasien  MRS  dengan  diagnose  klinis  tumor otak.
Pengambilan data dilakukan melalui observasi,  wawancara  dengan  radiografer,  dan dokumentasi pelaksanaan pemeriksaan MR Spektroskopi  Kepala  pada  kasus  tumor  otak. Deskripsi  dan  analisis  data  dilakukan  berdasarkan hasil  observasi,  wawancara  serta  dokumentasi untuk kemudian diambil kesimpulan dan saran.

## Hasil dan Pembahasan
Prosedur pemeriksaan MRS pada kasus tumor otak adalah sebagai berikut :
1. Persiapan Pasien Pasien  harus  memenuhi  beberapa  persyaratan persiapan terlebih dahulu, antara lain :
a. Melakukan pemeriksaan ureum dan creatinine  untuk  mengetahui  kondisi  ginjal pasien  terkait  dengan  penggunaan  media kontras.  Hasil  pemeriksaan  ureum  dan creatinine harus normal.
b. Puasa  6-8  jam  sebelum  pemeriksaan  untuk mengantisipasi terjadinya afiksi ketika terjadi muntah akibat reaksi alergi media kontras.
c. Pasien diberikan penjelasan tentang prosedur dan  tujuan  pemeriksaan  serta  efek  samping yang  terjadi  dari  prosedur  pemeriksaan, kemudian  diminta  untuk  mengisi  lembar persetujuan tindakan ( inform consent ).
d. Dilakukan screening terhadap  pasien  sesuai dengan checklist screening pasien yang telah tersedia  meliputi  riwayat claustrophobia , tindakan operasi yang pernah dilakukan oleh pasien,  penggunaan  material  logam  dalam tubuh  pasien  seperti  plat  tulang, pacemaker , dan  kawat  gigi  sebagai  upaya  untuk menjamin keselamatan pasien.
e. Dilakukan  skin  test  sebelum  injeksi  media kontras untuk  mengetahui potensi terjadinya reaksi alergi terhadap media kontras.
2. Persiapan Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan, antara lain :
a. Modalitas MRI Siemens Magnetom Aera 1,5 T
b. Head Coil
c. Oksigen
d. Media kontras Gadodiamide (8 ml)
e. Spuit 20 cc
f. Spuit 1 cc
g. Wing Needle No 21 atau 23
h. Head Set
i. Selimut 3. Prosedur Pemeriksaan Pemeriksaan
MRS menggunakan modalitas  MRI  Siemens  Magnetom  Aera  1,5 Tesla,  merupakan  pemeriksaan  lanjutan  dari MRI Kepala tanpa kontras dan dengan kontras. Rangkaian  sekuens  protokol  pemeriksaan  MR Spektroskopi  Kepala  secara  lengkap  adalah sebagai berikut :
1. Head Scout
2. DWI Transversal
3. T1 Sagital Tanpa Kontras
4. T1 Transversal Tanpa Kontras
5. T2 FLAIR Tanpa Kontras
6. T2 Transversal Tanpa Kontras
7. T2 Coronal Tanpa Kontras
8. MRA 9. Perfusi 10. 2 SWI
11. T1 Sagital Dengan Kontras
12. T1 Transversal Dengan Kontras
13. T1 Coronal Dengan Kontras
14. MR Spectroscopy
Parameter yang digunakan pada sekuens MRS yaitu TR 1500 ms, TE 135 ms, Flip Angle 90,  average  4.  Parameter  TE  yang  digunakan dalam  prosedur  pemeriksaan  MR  Spektroskopi hanya  satu  yaitu intermediate TE  (135  ms). Teknik  pemeriksaan  MRS  menggunakan multi voxel  spectroscopy (MVS)  dengan Chemical Shift  Imaging (CSI)  untuk  menekan  spektrum lemak  dan  air.  CSI  matriks  ditempatkan  pada area lesi dengan mengatur semua area lesi, area pinggir lesi, area odema sekitar lesi, dan jaringan
normal  disekitar  lesi  tercover  secara  kontra lateral. Penempatan CSI matriks harus menghindari  area  udara  dan  tulang  agar  tidak mempengaruhi hasil spektrum  metabolit tumor. Saturasi  band ditempatkan  disekeliling  CSI matriks  baik  dari  potongsn  transversal,  sagital, maupun  coronal. Full  Weight  Half  Maximum (FWHM)  sebagai  indikator  homogenitas  voxel harus diatur <15 sehingga grafik spektrum yang dihasilkan  akan  tepat  yang  ditandai  dengan grafik  spectrum  tajam  dimana  kaki  grafik spektrum choline dan creatine terpisah.
Gambar 1. Penambahan Sekuens MR Spectroscopy setelah MRI dengan Kontras
Gambar 2. Pengaturan FWHM
Gambar 3. Pengaturan Penempatan CSI Matriks dan
Saturation Band
Pada tahap post processing MR Spektroskopi, dibuat grafik spektrum spektroskopi  dengan  melakukan  pengukuran nilai  tiap  voxel  pada  CSI  matrix,  maka  akan muncul spektrum dan nilai-nilai metabolit. Tiap voxel  memiliki  nilai  metabolit  yang  berbeda, untuk itu voxel pada area tumor, tepi tumor, area udema  tumor,  area  nekrosis,  dan  area  normal harus  dibuat  grafik  spektrumnya  dan  dinilai unsur  metabolitnya,  lalu  data  disimpan  untuk kemudian dianalisa dan diekspertise.
Gambar 4. Hasil pengukuran dari salah satu voxel pada CSI matriks menunjukkan spektrum metabolit dari voxel yang diukur
Unsur metabolik utama yang dinilai pada jaringan  otak  adalah  choline/cho  (penanda tumor),  creatine/cr  (nilai  cr  cenderung  stabil pada spectrum), N-acetylaspartate/NAA
(penanda jaringan normal), lipid dan lactate yang akan  muncul  pada  kelainan  tertentu.  Unsur metabolik  yang  dihitung  pada  spektrum spektroskopi  adalah  integral  (I) Area  Under Cover (AUC) yaitu banyaknya kumpulan sinyal (NAA, Cho). Hasil pengukuran dan hasil hitung dari  unsur-unsur  metabolit  akan  dianalisa  dan disimpulkan  jenis  tumornya  oleh  Dokter Spesialis Radiologi.
Prosedur  pemeriksaan  MR  Spektroskopi kepala merupakan prosedur lanjutan dari pemeriksaan  MRI  Kepala  dengan  media  kontras. Prosedur pemeriksaan MR Spektroskopi disebutkan tujuan  dari  pemeriksaan  MR  Spektroskopi  Kepala adalah  untuk  menegakkan  diagnosa  tumor  otak, grading tumor,  membedakan  antara  tumor  dan
infeksi virus, serta untuk evaluasi tumor recurrence post teraphy.
Sekuens  MR  Spektroskopi  menggunakan Multi  Voxel  Spectroscopy (MVS)  dan Chemical Shift  Imaging (CSI).  Unsur-unsur  metabolit  yang dinilai  pada  MRS  yaitu  NAA,  Choline,  Creatine, Lipid,  dan  Lactate.  Sedangkan  yang  dihitung  dan dianalisa adalah integral Area Under Cover (AUC) yaitu banyaknya kumpulan sinyal (NAA, Cho).
Parameter TE  yang  digunakan  pada sekuens MR  Spektroskopi  hanya intermediate TE  135  ms, beberapa penelitian menyebutkan bahwa variasi dan kombinasi  parameter  TE  dapat  dilakukan  dan mampu  memberikan  informasi  unsur  metabolit yang lebih lengkap, bahkan dapat digunakan untuk grading stadium  tumor  dengan  lebih  tepat.  Perlu dilakukan kajian lebih lanjut dalam hal pengembangan variasi dan kombinasi parameter TE ( short,  intermediate ,  dan long TE)  untuk mendapatkan  informasi  unsur  metabolit  tumor, sehingga grading tumor,  biopsi  jaringan  tumor, serta  identifikasi  tumor recurrence dan  jaringan yang muncul pasca terapi  dapat dilakukan dengan tepat.
Prosedur  pemeriksaan  MR  Spektroskopi hanya digunakan untuk menilai spektrum metabolit pada kasus tumor otak saja, belum digunakan pada kelainan  patologis  lainnya  seperti  epilepsi, neurogeneratif disease , stroke, infeksi, dan lainnya. Padahal  menurut  literatur  MR  Spektroskopi  tidak hanya  digunakan  untuk  mendiagnosa  tumor  otak saja, tetapi dapat juga digunakan untuk mendiagnosa kelainan di organ-organ lain.

## Daftar Pustaka
Barker, P. B. (2001). N-acetyl Aspartate--A Neuronal Marker? Ann Neurol , 49 (4), 423–424.
Gupta, R. K., Cloughesy, T. F., Sinha, U., Garakian, J., Lazareff, J., Rubino, G., Rubino, L., Becker, D.
P., Vinters, H. v, & Alger, J. R. (2000). Relationships Between Choline Magnetic Resonance Spectroscopy, Apparent Diffusion Coefficient and Quantitative Histopathology in Human Glioma. J Neurooncol , 50 (3), 215–226. https://doi.org/10.1023/a:1006431120031
Hamsini, B. C., Reddy, B. N., Kumaran, Neelakantan, S., & Palasamudram, S. (2018). Clinical
Application of MR Spectroscopy in Identifying Biochemical Composition of the Intracranial Pathologies. New Developments in Neurotransmission Research . https://doi.org/10.5772/intechopen.71728 Herholz, K., Heindel, W., Luyten, P. R., DenHollander,
J. A., Pietrzyk, U., Voges, J., Kugel, H.,
Friedmann, G., & Heiss, W. D. (1992). In Vivo Imaging of Glucose Consumption and Lactate Concentration in Human Gliomas. Ann Neurol ,
31 (3), 319–327. https://doi.org/10.1002/ana.410310315
Horská, A., & Barker, P. B. (2010). Imaging of Brain
Tumors: MR Spectroscopy and Metabolic Imaging. Neuroimaging Clin N Am , 20 (3), 293– 310.://doi.org/10.1016/j.nic.2010.04.003
Ionin, B. I., & Ershov, B. A. (2014). The Fundamentals of NMR Spectroscopy .
Naser, R. K. A., Hassan, A. A. K., Shabana, A. M., & Omar, N. N. (2016). Role of Magnetic Resonance Spectroscopy in Grading of Primary Brain
Tumors. The Egyptian Journal of Radiology and Nuclear Medicine , 47 (2), 577–
584.https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.ejrnm. 2016.03.011
Tognarelli, J. M., Dawood, M., Shariff, M. I. F., Grover, V. P. B., Crossey, M. M. E., Cox, I. J., Taylor- Robinson, S. D., & McPhail, M. J. W. (2015). Magnetic Resonance Spectroscopy: Principles and Techniques: Lessons for Clinicians. Journal of Clinical and Experimental Geaptology , 5 (4), 320– 328. https://doi.org/10.1016/j.jceh.2015.10.006 Wh, S. (2010). Kanker The Silent Killer . Garda Media.