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

## Jurnal Imejing Diagnostik
http://ejournal.poltekkes- smg.ac.id/ojs/index.php/jimed/index
Kualitas Citra Sekuen T2W TSE Cartesian Versus T2W TSE BLADE: Analisis Kuantitatif pada MRI Cervical

## Potongan Axial
Dwi Rochmayanti 1 , Emi Murniati 2 , Fatimah 3 , Akhmad Haris Sulistiyadi 4
1234) Jurusan Teknik Radiodiagnostik dan Radioterapi, Poltekkes Kemenkes Semarang, Indonesia
Corresponding Author: Dwi Rochmayanti e-mail: dwirochmayanti@poltekkes-smg.ac.id

## ABSTRACT
Backgroud: blurring artifact is an issue in axial cervical MRI using T2 Turbo Spin Echo (TSE) weighted Cartesian. T2W TSE BLADE is potential to substitute  its shortcomings.  This study aims to analyze the image quality and artifacts between T2W TSE Cartesian and T2W TSE BLADE on axial cervical MRI examination and to determine the better sequence in producing image quality.
Methods: this is a quantitative research with descriptive approach. 7 volunteers were scanned for cervical axial examination with T2W TSE, T2W TSE Cartesian and T2W TSE Blade. Images were processed in Mathlab TM . SNR of intervertebral disc, spinal cord and CSF were measured using ROI. Image resolution were find out from pixel spacing in DICOM info. Blurring artifact were analyzed by comparing the signal of blurred area to the background noise. Data were analyzed using descriptive statistics.
Results: SNR of T2W TSE Cartesian and T2W TSE BLADE were 22,144 and 17,532 (intervertebral disc), 20,952 and 16,786 (spinal cord), and 16,717 and 12,883 (CSF) respectively. Image resolution (mean) were 0,391 pixel/mm (T2W TSE Cartesian) and 0,625 (T2W TSE BLADE). Blurring artifact were 8,161 (T2W TSE Cartesian) and 6,826 (T2W TSE Blade).
Conclusion: T2W TSE Cartesian was superior in pixel intensity and SNR, while the blade technique was superior  in  terms  of  spatial  resolution  and  artifacts reduction.  Thus, it  is recommended to  be  applied  in clinical field if the SNR or image detail is the priority.
Keywords: T2W TSE; Cartesian; BLADE; cervical MRI.

## Pendahuluan
Magnetic Resonance Imaging (MRI) salah satu metode  pilihan  untuk  pencitraan  tulang  belakang yang dapat mengidentifikasi hampir semua patologi yang relevan secara klinis, termasuk degenaratif dan inflamasi,  serta  lesi  traumatik  atau  neoplamatik (Meindl, et all, 2009). Salah satu pemeriksaan MRI tulang belakang adalah pemeriksaan MRI cervical.
Pemeriksaan MRI cervical merupakan tantangan bagi praktisi MRI karena struktur anatomi cervical yang tidak homogen dan gerakan pasien yang tidak disengaja.  Pada  pemriksaan  MRI  cervical,  proses menelan,  gerakan  pasien  yang  kasar,  dan pernapasan  yang  dalam  adalah  sumber  utama terjadinya  artefak  (Elmaoğlu  and  Celik,  2012), sehingga perlu diperhatikan kenyamanan pasien dan penggunaan  pulsa  sekuen  yang  cepat  untuk mengurangi  terjadinya  artefak  yang  diakibatkan karena pergerakan.
Pulsa sekuen Turbo Spin Echo (TSE) merupakan pulsa  sekuen  spin  echo,  namun  memiliki  waktu scanning yang lebih cepat. Pada pulsa sekuen spin echo,  sebuah  eksitasi  pulsa  90º  diikuti  oleh  pulsa rephasing 180º. Hanya satu tingkat phase encoding yang  diaplikasikan  per-TR  pada  setiap  potongan dan  hanya  ada  satu  baris  dari k-space yang  terisi. Sebagai  faktor  yang  mempengaruhi  scan  time fungsi  dari  TR, Number  of  Exitation (NEX)  dan jumlah  dari phase  encoding ,  salah  satu  atau  lebih harus  dikurangi.  Mengurangi  TR  dan  NEX  akan mempengaruhi  pembobotan  citra  dan Signal  to Noise Ratio (SNR). Menurunkan jumlah dari phase encoding akan menurunkan spatial resolution yang tentu  saja  merupakan  hal  yang  dihindari.  Pada sekuen  TSE, scan  time dikurangi  dengan memberikan lebih dari satu tingkat phase encoding sehingga  dapat  mengisi  lebih  dari  satu k-space dalam  setiap  TR.  Cara  ini  dilakukan  dengan menggunakan pulsa rephasing 180º berulang untuk
memproduksi  sebuah  echo  train  leingth  (ETL) (Westbrook and John Talbot, 2019).
K-space adalah  perangkat  penyimpanan. K- space menyimpan data digital yang dihasilkan dari frekuensi  spasial  yang  dibuat  dari  pengkodean spasial.  Contoh  pengisian k-space yang  sering digunakan adalah Cartesian dan BLADE. Cartesian adalah pengisian k-space sederhana yang dilakukan secara linear dari atas ke bawah atau dari bawah ke atas    (Westbrook  and  Talbot,  2019),  sedangkan BLADE  merupakan  pengisian  k-space  yang ditingkatkan  dari  pusat  k-space,  dimana  blok  data persegi  panjang  diperoleh  dan  kemudian  diputar. Informasi yang berlebihan terkonsentrasi dipusat k- space,  digunakan  untuk  meningkatkan  SNR  atau untuk identifikasi waktu selama pemindaian dimana pasien  mungkin  bergerak,  sehingga  blok  data tersebut  dapat  diproses  dengan phase-shifting algorithm untuk  menghilangkan  efek  pergerakan pada  data  selama  proses  rekontruksi  dan  artefak motion dapat ditekan (Ravenel, 2013).
Penggunaan  pulsa  sekuen  TSE  Cartesian  pada pemeriksaan  MRI  cervical  potongan  axial  yang menggunakan k-space Cartesian, terdapat kelemahan yaitu citra terlihat blurring pada daerah spinal  cord  yang  diakibatkan  oleh  pergerakan  dari cerebro  spinal  fluid (CSF),  dan  rentan  terhadap motion artifact. Penggunaan T2W axial dari tulang belakang  dan  sumsum  tulang  belakang  rentan terhadap  berbagai  jenis  artefak  terutama  di  daerah cervical  dan  thoracal  (Melherm,  2000).  Salah  satu solusi  untuk  mengatasi blurring arefact pada pemeriksaan MRI cervical adalah dengan menggunakan TSE BLADE.
Citra  MRI  adalah  citra  digital,  ini  sangat tergantung  pada  kontras  citra  dan  karakteristik spasialnya. Namun demikian, salah satu kelemahan dari  fleksibilitas  ini  adalah  kesulitan  yang  lebih besar  dalam  hal  pemilihan  parameter  scanning. Secara umum waktu scanning tidak dapat diabaikan dan  ada  kecenderungan  tertentu  terhadap  artefak. Namun, batasan paling mendasar dalam MRI adalah Signal to Noise Ratio (SNR) yang tergantung pada perangkat  keras,  sebagian  besar  kekuatan  medan utama  dan  koil  radiofrekuensi,  sifat  relaksasi jaringan  dan  pada  pilihan  sekuen  parameter. Kualitas  citra  yang  baik  tergantung  pada  pilihan parameter scanning yang baik (McRobbie, 2007).
Berdasarkan pada optimisasi penggunaan sekuen  TSE  Blade  untuk  meminimalkan  kualitas citra dan reduksi artefak blurring pada sekuen TSE Cartesian pada pemeriksaan MRI cervical potongan axial,  maka  peneliti  melakukan  studi  tentang analisis kualitas citra antara sekuen TSE Cartesian
dan  TSE  Blade  Pada  Pemeriksaan  MRI  Cervical Potongan Axial Dengan Pembobotan T2.

## Metode
Penelitian  ini  adalah  penelitian  kuantitatif dengan  pendekatan  deskriptif.  Tujuh volunteer pemeriksaan  MRI  cervical  potongan  axial  di-scan dengan  sekuen  sekuen  T2W  TSE  Cartesian  dan T2W TSE BLADE. Pesawat yang digunakan adalah Siemens  Magnetom®  Avanto  1,5  T.  Parameter yang digunakan, ditunjukkan pada tabel 1.
Volunteer telah mendapatkan penjelasan mengenai  jalannya  pemeriksaan  dan  prosedur persiapan  yang  dilakukan.  V olunteer dilakukan pemeriksaan  MRI Cervical dengan  prosedur volunteer diposisikan  supine  di  atas  pemeriksaan dengan  kedua  tangan  di  samping  tubuh, neck  coil terpasang  di  leher  pasien,  kolimasi  berada  di pertengahan objek.

## Tabel 1. Parameter Sekuen T2W TSE Cartesian dan T2W TSE BLADE
No Parameter T2 TSE Cartesian T2W TSE BLADE 1 TR 4800 ms 4800 ms 2 TE 82 ms 99 ms 3 FOV 200 mm 200 mm 4 NEX 2 1 5 Concetenation 1 1 6 Scan time 3.18 2.26 7 Elliptical filter No Off 8 Slice thickness 3 mm 3 mm 9 Dist. Factor 10% 10% 10 Flip Angle 150 o 150 o 11 Turbo factor/ETL 13 35 12 Trajectory Cartesian BLADE
Citra  ini  adalah  pada  pasien  yang  sama,  diambil  pada irisan, atau potongan ke 8.
Kualitas citra dianalisis berdasarkan SNR, image resolution ,  dan  artefak  menggunakan  Mathlab TM . SNR  dihitung  dengan  membandingkan  intensitas sinyal menggunakan Region of Interest (RoI) pada diskus  intervertebralis, spinal  cord ,  dan  CSF dengan sinyal background . Resolusi citra diketahui dari nilai pixel spacing pada DICOM info. Artefak dianalisis dengan membandingkan intensitas sinyal pada  area  artefak  dibandingkan  dengan  sinyal background.

## Hasil dan Pembahasan
Tujuh volunteer dengan  sebaran  usia  antara  17 s,d 50 tahun. Untuk jenis kelamin laki-laki 1 orang (14%) dan sisanya adalah perempuan 86%. Citra hasil scanning ditunjukkan pada gambar 1.
A B
16,71745714 20,95225714 22,1441 12,8828 16,78584286 17,53177143 0 5 10 15 20 25 Diskus intervertebra Spinal cord Cerebrospinalfluid Blade Cartesian

## Gambar 1. Citra hasil scanning dengan T2W TSE
Cartesian (A) dan T2W TSE BLADE (B)

## PROFILING CITRA
Hasil profiling center dan profiling rerata  dengan Mathlab TM pada kedua kelompok citra ditunjukkan pada gambar 2.
Gambar 2. Hasil profiling center dan profiling rerata pada citra hasil scanning dengan T2W TSE Cartesian (kiri) dan T2W TSE BLADE (kanan)
Gambar 2. menunjukkan bahwa pada hasil profiling center  maupun rata-rata didapatkan bahwa intensitas  piksel  pada  teknik  T2W  TSE  BLADE lebih  tinggi  bila  dibanding  pada  teknik  T2  TSE Cartesian.

## SNR
Hasil perhitungan nilai SNR ditunjukkan   pada tabel 2
Tabel 2. Parameter Sekuen T2W TSE Cartesian dan T2W TSE BLADE No Objek SNR T2W TSE Cartesian T2 TSE BLADE 1 Diskus intervertebralis 17,3077 12,1755 Spinal Cord 21,8707 15,8516 CSF 23,0734 16,8632 2 Diskus intervertebralis 15,0706 11,8997 Spinal Cord 20,0867 17,026 CSF 22,4664 17,5665 3 Diskus intervertebralis 17,1864 12,2433
Spinal Cord 21,0927 16,8715 CSF 22,1815 18,8919 4 Diskus intervertebralis 16,5799 15,5472 Spinal Cord 20,2051 16,7755 CSF 21,6347 16,677 5 Diskus intervertebralis 17,3995 12,2663 Spinal Cord 22,3051 17,4663 CSF 23,8207 19,0348 6 Diskus intervertebralis 17,7295 13,5699 Spinal Cord 20,7702 17,0073 CSF 22,177 17,5636 7 Diskus intervertebralis 15,7486 12,4777 Spinal Cord 20,3353 16,5027 CSF 19,655 16,1254
Secara umum, nilai SNR T2W TSE Cartesian lebih tinggi  bila  dibanding  T2  TSE  BLADE  seperti ditunjukkan pada gambar 3.
Gambar 3. Grafik SNR rata-rata setiap obyek

## RESOLUSI SPASIAL
Dari data info citra pada metadata citra (DICOM info)  diketahui  bahwa pixel  spacing T2W  TSE Cartesian  adalah  0,390625  pixel/mm,  sedangkan dengan teknik T2W TSE BLADE memiliki spasial resolusi  sebesar  0,625  pixel/mm.  Hal  ini menunjukkan  bahwa  citra  hasil  scanning  dengan T2W TSE BLADE memiliki  resolusi spasial yang lebih tinggi dibanding T2W TSE Cartesian.

## ARTEFAK
Hasil  pengukuran  artefak  didapatkan  hasil bahwa artefak citra pada T2W TSE Cartesian lebih tinggi dibandingkan T2W TSE BLADE,
sebagaimana diutnjukkan pada gambar 4.
Gambar 4. Hasil pengukuran artefak pada 7 citra
Secara  umum,  apabila  dilihat  data  profil  citra T2W TSE Cartesian memiliki intensitas piksel yang lebih  tinggi  dibandingkan  dengan  T2W  TSE BLADE. Hal ini juga didukung dengan adanya hasil pengukuran  SNR,  dimana  T2W  TSE  Cartesian memiliki  SNR  yang  lebih  tinggi  bila  dibanding dengan  T2W  TSE  BLADE.  Pengaruh  dari Avareges/  NEX  terhadap  SNR  adalah  SNR  akan naik  secara  linier  dibandingkan  dengan  perubahan NEX. Semakin besar NEX maka akan menghasilkan  SNR  yang  besar  pula  (Rohmayanti dkk,  2010).  Penurunan  NEX  1  akan  mengurang SNR sebanyak 41%. Dalam penelitian ini SNR pada TSE  Cartesian  sedikit  lebih  unggul  dibandingkan TSE  BLADE  (Woodward,  1997).  Meskipun  T2W TSE  BLADE  menggunakan  NEX  lebih  rendah dengan  BLADE  itu  sendiri  mampu  meningkatkan SNR karena informasi yang berlebihan terkonsentrasi  dipusat  k-space  digunakan  untuk meningkatkan  SNR  (Ravenel,  2013).  Selain  itu pemilihan  NEX  itu  sendiri  akan  berpengaruh terhadap scan  time (Woodward,  1997)  sehingga scan  time  T2  WTSE  BLADE  lebih  cepat dibandingkan dengan T2W TSE Cartesian.
Pengaruh  TE  terhadap  kualitas  citra  pada pembobotan T2. Pembobotan T2 memiliki nilai TR dan TE yang panjang, jaringan yang memiliki waktu decay yang  cepat  maka  akan  terlihat  gelap,  dan jaringan  yang  memiliki  waktu  decay  yang  lebih lama  maka  akan  terlihat  terang.  (Moeller,  2010). Dalam  hal  ini  lemak  lebih  cepat  dibandingan dengan  water,  sehingga  pada  penelitian  ini  T2W TSE  BLADE  yang  memiliki  nilai  TE  yang  lebih panjang  dibandingkan  dengan  T2W  TSE  TSE Cartesian  akan  mempengaruhi  hasil  citra  dimana cairan  spinal  cord  dan  cerebro  spinal  fluid  lebih terang  dibandingkan  dengan  T2W  TSE  Cartesian. Pada  pengambilan  citra  dengan  Teknik  Blade digunakan Echo Train Length (ETL) yang panjang (pada  BLADE  35  dan  pada  Cartesian  16),  hal  ini dimaksudkan untuk meminilmalkan waktu scanning .  Karena  jika  sama-sama  menggunakan ETL 16, maka waktu scanning yang dihasilkan akan
lebih  lama,  hal  ini  tentunya  akan  berdampak negative  pada  pemeriksan  MRI.  Salah  satu kelebihan  teknik  Cartesian  dibanding  dengan BLADE adalah waktu, karena pada saat pengisian data  di k-space pada  Cartesian  lebih  cepat  bila dibanding dengan BLADE (Rini, I, 2020).
Resolusi  spasial  pada  Teknik  Blade  memiliki keunggulan  dibanding  dengan  Teknik  cartesian, meskipun dalam hal SNR lebih rendah pada Teknik ini.  Tiga faktor menentukan  apakah  detail tertentu atau struktur dapat divisualisasikan dalam gambar. Jelas  disana  perlu  kontras  antara  struktur  dan sekitarnya.  Kedua,  jika  resolusi  tidak  mencukupi, informasi  tentang  objek  tidak  akan  ditransfer  ke dalam gambar dengan proses pembentukan gambar. Ketiga,  jika  SNR  atau  CNR  terlalu  rendah,  detail strukturnya mungkin terhalang oleh noise gambar. Oleh  karena  itu,  tahapan  penting  dalam  optimasi gambar adalah putuskan trade-off yang diperlukan antara  ukuran  voxel  diperlukan  untuk  SNR  yang memadai  dan  persyaratan  untuk  ukuran  voxel menjadi  cukup  kecil  untuk  memungkinkan visualisasi detail anatomi atau patologis yang kecil (McRobbie, 2006)
Dalam  hal  penurunan  artefak,  Teknik  BLADE dapat digunakan sebagai alternatif untuk meminimalkan  artefak.  Ini  ditunjukkan  dari  hasil pengukuran  dimana  nilai  artefak  pada  saat digunakan  Teknik  blade  mengalami  penurunan. Sistem trajectory adalah  sistem  pengisian k-space dalam  rekontruksi  sebuah  citra.  Perubahan trajectory dari  BLADE  ke Cartesian akan berdampak  terhadap  penurunan  artefak  dan meningkatkan kualitas citra. BLADE atau Periodically  Rotated  Overlapping  Parallel  Lines with  Enchanced  Reconstruction (PROPELLER) merupakan  pengisian k-space yang  ditingkatkan dari  pusat k-space ,  dimana  blok  data  persegi panjang diperoleh dan kemudian diputar. Informasi yang  berlebihan  terkonsentrasi  dipusat k-space digunakan  untuk  meningkatakns signal  to  noise ratio (SNR)  atau  untuk  identifikasi  waktu  selama pemindaian  dimana  pasien  mungkin  bergerak, sehingga  blok  data  tersebut  dapat  diproses  dengan phase-shifting algorithm untuk menghilangkan efek pergerakan pada data selama proses rekontruksi dan artefak motion dapat ditekan (Ravenel, 2013). Pada sekuen  DWI  PROPELLER  pengisian  k  space menggunakan banyak pulsa 180 yang ditempatkan secara  padat  dan  berulang,  oleh  karena  itu  spin kembali rephase meskipun  melewati  area  magnet heterogenitas  dan  meghasilkan  dephase  yang rendah. Sehingga dengan penggunaan PROPELLER dapat meningkatkan kualitas gambar dimana pada PROPELLER lebih jelas menampakan
8,0862 6,8653 8,7485 9,7138 8,2094 7,4677 8,0339 7,8496 6,1023 6,6202 7,0444 6,1987 7,2259 6,7427 0 2 4 6 8 10 12 1 3 5 7 Artefak Blade Artefak Cartesian
kriteria  anatomi  dan  tidak  terdapatnya  artefak magnetic susceptibility pada citra (Yeti K, 2020).

## Simpulan
Pada pemeriksaan MRI cervical, sekuen T2W TSE Cartesian lebih unggul dalam hal SNR secara umum. Teknik T2W TSE BLADE lebih unggul dalam hal resolusi  spasial  dan  pengurangan    artefak  serta waktu  scan  yang  lebih  cepat. Untuk  pemilihan teknik  yang  terbaik,  disesuaikan  dengan  tujuan pemeriksaan. Apabila dibutuhkan detail yang tinggi, sebaiknya menggunakan teknik BLADE, sedangkan  apabila  dibutuhkan  SNR  yang  tinggi sebaiknya dipilih Teknik Cartesian.

## Daftar Pustaka
Elliott,  James,  Timothy  Flynn,  Aiman  Al-Najjar, Joel  Press,  Bao  Nguyen,  dan  Jon  Timothy Noteboom.  2011.  The  Pearls  and  Pitfalls  of Magnetic  Resonance  Imaging  for  The  Spine. Sports Physical Therapy. Journal of Orthopaedic  &  Sports  Physical  Therapy.
Alexandria. Volume 41(11), 848–860.
https://doi.org/10.2519/jospt.2011.36
Elmaoğlu, Muhammed dan Azim Çelik. 2012. MRI
Handbook:  MR  Physics,  Patient  Positioning,
and Protocols. Springer. New York. https://doi.org/10.2007/978- 1-4614-1096-6 . Finkenzeller,  T.,  Wendl,  C.  M.,  Lenhart,  S., Stroszczynski, C., Schuierer, G., & Fellner, C.
(2015).  BLADE  sequences  in  transverse  T2- weighted MR imaging of the cervical spinecut- off  for  artefacts?  RoFo  Fortschritte  Auf  Dem Gebiet Der Rontgenstrahlen Und Der Bildgebenden  Verfahren,  187(2),  102–108. https://doi.org/10.1055/s-0034-1385179
McRobbie,  D.W.,  2006,  MRI  from  Picture  to proton,  Second  Edition,  Published  in  the United States of America by Cambrridge Press,
New York. ISBN-13 978-0-511-34944-7
Meindl  T,  Wirth  S,  W.  S.  et  al.  (2009).  Magnetic Resonance  Imaging  of  the  Cervical  Spine: Comparison  of  2D  T2-Weighted  Turbo  Spin Echo,  2D  T2*weighted  Gradient-Recalled Echo  and  3D  T2-Weighted  Variable  Flip- Angle Turbo Spin Echo Sequences.
Ravenel, J. 2013. The Essential Physics of Medical Imaging,  2nd  ed..  American  Journal  of
Roentgenology (Vol. 180).
https://doi.org/10.2214/ajr.180.3.1800596 Rini Indrati, dkk, 2020. Optimization Image Quality of knee MRI Sagital Plane T2 Weighted TSE Sequnces with variation of Echo Train Length (ETL) on Cartesian and Blade Technique, E3S
Web  of  Conferences  202,  15015  (2020) https://doi.org/10.1051/e3sconf/20202021501 5. ICENIS 2020 Rochmayanti, Dwi. dkk, 2010, Pengaruh ParameterNumber of Exitation (NEX)
Terhadap SNR. Forum Teknik Majalah Ilmiah Teknologi, Fakultas Teknik UGM, ISSN 0216- 7565. Vol. 33 N0 3 September 2010 Saba,  L.  2016.  Magnetic  Resonance  Imaging Handbook:  Image  Principles,  Neck,  and  the Brain. CRC Press. Boca Raton
Westbrook, Catherine, Kaut, Carolyn, Talbot, John.
2011. MRI in Practice: Fourth Edition. UK  : Blackwell Publishing Ltd
Westbrook, Catherine, dan John Talbot. 2019. MRI in  Practice.  Edisi  Kelima.  Wiley-Blackwell. Hoboken
Yeti  Kartikasari,  dkk,  2020.  Perbedaan  Informasi Citra  Anatomi  sekuen  Diffusion  Weighted Imaging  (DWI)  antara  Penggunaan  Propeller dengan tanpa Propeller pada Pemeriksaan MRI BRAIN  dengan  Kasus  Stroke,  Jurnal  Imejing Diagnostik, http://u.lipi.go.id/1405918007 https://doi.org/10.31983/jimed.v6i1.5565 . Volume 6 No.1