## ANALISIS PERBEDAAN CITRA MRI BRAIN PADA SEKUENT1SE DAN T1FLAIR

## Nursama Heru Apriantoro, Christianni
Jurusan Teknik Radiodiagnostik dan Radioterapi, Politeknik Kesehatan Kemenkes Jakarta 2 Jl. Hang Jebat III/F3, Kebayoran Baru, Jakarta 12120 Email: nursama_91@yahoo.co.id
Abstrak --  MRI  adalah  bagian  dari  ilmu  kedokteran  untuk  mediagnosa  kelainan  organ  dengan memanfaatkan  medan  magnet  dan  pergerakan  proton  atom  hidrogen.  Salah  satu  pemeriksaan  MRI adalah pemeriksaan brain. Pemeriksaan MRI brain dapat dilakukan T1 weighted image Spin Echo (T1 SE)  atau  T1  Fluid  Attenuated  Inversion  Recovery  (T1  FLAIR).  Kajian  dilakukan  untuk  menentukan perbedaan T1 SE dan T1 FLAIR dari segi citra berdasarkan nilai Rasio Signal terhadap Noise (SNR) dengan  MRI  GE  Type  Signa  HD  xt  1.5  Tesla.  Penelitian  menggunakan  pendekatan  kuantitatif.    20 pasien    telah  diambil  pada  pemeriksaan  MRI  brain  pada  potongan  axial,  dengan  parameter  T1  SE potongan axial dengan parameter Time Repetition (TR) 700 ms, Time Echo (TE) 20 ms, Field of View (FOV) 240 mm, Slice Thickness 5,0 mm, Spacing 1,0 mm, Number of Excitations (NEX) 1, Phase 224, dan  total  slice  20.  T1  FLAIR    parameter  TR  3000  ms,  TE  13,9  ms,  TI  920  ms,  FOV  240  mm,  slice thickness  5,0  mm,  spacing  1,0  mm, NEX  1,  phase  224,  dan  total  slice  20.  SNR  dihitung  pada anatomi  brain  meliputi  CSF  (Cerebro  Spinal  Fluid),  White  Matter  dan  Gray  Matter.  Hasil  penelitian kedua  sequence  tersebut  menunjukkan  bahwa  sequence  T1  SE  lebih  baik  daripada  sequence  T1 FLAIR.
Kata kunci : T1 weighted image Spin Echo, T1 Fluid Attenuated Inversion Recovery, Signal to Noise Ratio
Abstract --  MRI  is  part  of  medical  department  to  diagnose  abnormalities  of  organs  by  utilizing  the magnetic  field  and  protons  spin  of  hydrogen  atoms.  One  of  the  MRI  examinations  is  the  brain examination. MRI examination of brain can be done Spin Echo T1-weighted image (T1 SE) or T1 Fluid attenuated inversion recovery (T1 FLAIR). The study was conducted to determine differences between T1  SE  and  T1  FLAIR  of  the  image  based  on  the  Signal  to  Noise  Ratio  (SNR)  value  using  MRI  GE Type Signa HD xt 1.5 Tesla. Research was using quantitative approach. 20 patients were taken of the brain examination in the axial slice. SNR was calculated at brain anatomy includes CSF, White Matter and Gray Matter. The results of the comparison between two sequences depending on SNR value is T1 SE sequence better than sequence T1 FLAIR.
Keywords : T1 weighted image Spin Echo (SE), T1 Fluid Attenuated Inversion Recovery (FLAIR), Signal to Noise Ratio (SNR).

## 1. PENDAHULUAN
Magnetic Resonance Imaging (MRI) merupakan  salah  satu  pemeriksaan  penunjang diagnosa  dalam  ilmu  kedokteran    (Bushong, 1998;  Brown  dan  Semelka,  2010)  dengan menggunakan medan magnet berkekuatan tinggi 0,1  sampai  3  tesla  (Bontrager  dan  Lampignano, 2005). Konsep MRI memanfaat spin proton atom- atom  hidrogen  yang  terdapat  dalam  tubuh manusia,  dengan  memberikan  radiofrekuensi yang sesuai dengan frekuensi Larmor proton.
Pada  MRI  dikenal  istilah  pulsa sequence yang  dapat  menghasilkan  gambar  T1 Weighted Image (T1WI), T2 Weighted Image (T2WI), Spin Echo (SE), Proton  Density (PD)  dan Fluid Attenuated  Inversion  Recovery (FLAIR)  dengan intensitas yang berbeda-beda. Perbedaan intensitas yang dihasilkan ini membantu
mendiferensiasikan  suatu  patologi  atau  kelainan (Westbrook  &  Kaut,  1998).  Perbedaan  intensitas pada  hasil    gambaran  MRI  dengan  pulsa sequence yang  berbeda  ini  memiliki  kelebihan masing-masing.  Terutama  untuk  menampilkan citra  brain  (otak)  yaitu Cerebro  Spinal  Fluid (CSF), white matter dan Gray matter.
Pada  MRI brain potongan  axial  pada  T1 beberapa  Rumah  Sakit  masih  menggunakan  T1 FLAIR.    Berbeda  dengan  teori  bahwa  untuk potongan  axial  T1  menggunakan  T1 Weighted Image Spin  Echo/Fast  Spin  Echo  (SE/FSE) (Westbrook,  1999).  Menurut  Moeller  dan  Reif (2003)  untuk  potongan  axial  pembobotan  T1 pada  pemeriksaan  MRI brain menggunakan  T1 Weighted  Image Spin  Echo.  Pulsa sequence Spin Echo digunakan hampir disemua pemeriksaan dengan hasil citra yang sangat baik
karena memiliki nilai Signal to Noise Ratio (SNR) yang  tinggi,  tetapi  kerugiannya  adalah  waktu yang relatif panjang (Westbrook & Kuat, 1998).

## Intrumentasi Dasar MRI
Instrumen  MRI  terdiri  dari  a)  magnet utama,  untuk  menghasilkan  medan  magnet berkekuatan  tinggi  yang  mampu  memposisikan proton  hidrogen  di  dalam  tubuh  menjadi  searah atau berlawanan terhadap medan magnet utama. b)  koil  gradien,  koil  yang  digunakan  untuk menentukan irisan, frekuensi dan sudut fase dari obyek    yang  dikehendak,  koil  gradien  dapat menampilkan  bidang  X  (potongan  sagital),  Y (potongan  coronal),  dan  Z  (potongan  axial) sebagaimana  ditunjukkan  pada  Tabel  1  dan Gambar  1.  c)  Koil  radiofrekuensi,  terdiri  dari  koil pemancar ( transmitter ) dan  koil penerima
( receiver ), fungsinya mirip antena yaitu memancarkan  gelombang  RF  sehingga  terjadi resonansi dengan proton hidrogen, dan menerima  sinyal  balik  sebagai  output  gambar (Woodward, 2001).
Tabel 1. Pemilihan Irisan pada Koil Gradien Slice Slice- Select Gradient Phase- Encoding Gradient Frequency Encoding Gradient Sagital X Y Z Axial (body) Z Y X Axial (head) Z X Y
Coronal
Y X Z
Gambar 1.  Citra MRI Brain: A. Sagital B. Coronal C. Axial (Bontrager dan Lampignano, 2005)
Waktu Relaksasi Waktu relaksasi terdiri dari: Waktu Relaksasi  Longitudinal  (T1)  yaitu  waktu  yang dibutuhkan  NMV  ( Nuclear  Magnetization  Vector ) untuk  kembalinya  63%  magnetisasi  longitudinal ( Mz )  dan  Waktu  Relaksasi  Transversal  (T2), waktu  yang  dibutuhkan  komponen  magnetisasi transversal  ( Mxy )  untuk  meluruh  hingga  37% nya.  Persamaan T1 dan T2 ,  ditunjukkan  dalam Persamaan 1 dan 2.  (Dale et al ., 2010)
Mz (t) = Mo (1 - e -t/T1 ) (1)
M xy (t) = M o e −t/T2 (2)

## Frekuensi Larmor
Pulsa  RF  merupakan  gelombang  yang memiliki frekuensi antara 20 – 120 MHz. Apabila proton  pada  atom  hidrogen  mempunyai  rasio giromagnetik      sebesar  42.58  MHz/T  (Foge, 2010).    Frekuensi  Larmor  (Persamaan  3)  atom
hidrogen  penggunaan medan magnet utama 1.5 T  adalah    63,87  MHz.  Untuk  mendapatkan frekuensi  larmor,  (MHz),  dengan  properti giromagnetik  proton,  (MHz/T)  dan Medan Magnet  Utama ,  B  (T) ditunjukkan  Persamaan  3. (Atlas, 2009; Teng, 2013).
 =  B (3)

## Prinsp Dasar MRI
Proton-proton  atom  hidrogen  (H 1 )    yang bergerak  presisi  (Gambar  2A)  secara  random  di dalam  tubuh  manusia  dengan  NMV  sama dengan  nol,  Pasien  diposisikan  ke  dalam  gantri (Gambar 2B)  dengan medan magnet utama Bo , akan  menselaraskan  gerakan  proton  tersebut menjadi  searah  atau  berlawanan  dengan  medan magnet.  Pemberian  RF  sesuai  dengan  frekuensi larmor  proton  hydrogen  akan  mengakibatkan
terjadinya  resonansi  sehingga  proton-proton atom  H 1 akan  merubah  kedudukan  dengan bertambahnya  energi.  Pada  saat  RF  dihentikan maka proton-proton pada  atom H 1 diselearaskan kembali medan magnet utama sambil melepaskan/memancarkan  energi  dalam  bentuk signal yang kemudian ditangkap oleh receiver RF dan  divisualisasikan  dalam  bentuk  citra.  Proses
perubahan
kedudukan inilah yang mengakibatkan terjadinya waktu relaksasi longitudinal  (T1)  dan  relaksasi  transfersal  (T2), sehingga  menghasilkan  variasi  citra  dari  objek yang didiagnosa.
(A) (B)
Gambar 2. (A) Gerak Presisi Proton Hidrogen (B) Posisi Pasien di dalam Gantri MRI (Westbrook & Kaut, 1998, Carlton dan Adler, 1992)

## 2. METODE
Modalitas  MRI  yang  digunakan  adalah General  Electric  (GE),  USA,  Type  Signa  HD  xt, Superkonduktor  1.5  T.    Dilakukan  pemeriksaan MRI brain pada  20 sampel dengan sequence T1 SE  potongan  axial  dengan  parameter Time Repetition (TR)    700  ms, Time  Echo (TE)    20 ms, Field  of  View (FOV)  240  mm, Slice Thickness 5,0 mm, Spacing 1,0 mm, Number of Excitations (NEX)  1, Phase 224,  dan total  slice 20.  Selanjutnya  pada  sampel  yang  sama dilakukan  pemeriksaan brain sequence T1 FLAIR,  dengan  parameter  TR  3000 ms, TE  13,9 ms, TI 920 ms, FOV 240 mm, slice thickness 5,0 mm,  spacing  1,0  mm, NEX  1,  phase  224,  dan total  slice  20.    Dianalisis  perbedaan  dari  segi anatomi  brain  meliputi  CSF,  White  Matter  dan Gray  Matter  berdasarkan  penghitungan  nilai Signal  to  Noise  Ratio (SNR)  yang  diperoleh berdasarkan  rasio  dari  S  sinyal  rata-rata  diarea
region  of  interest  S,  dengan  rerata  standar deviasi  SD  pada  pencitraan background udara dinyatakan  ke  dalam  Persamaan  4    berikut (Firbank et al ., 1999).
(4)

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  gambar  MRI Gambar  3A.  Citra  MRI brain potongan axial sequence T1 SE salah satu sampel dengan parameter TR 700 ms, TE 20 ms, FOV  240  mm,  slice  thickness  5,0  mm,  spacing 1,0  mm,  NEX  1,  phase  224,  dan  total  slice  20. Gambar  3B.    Citra  MRI brain potongan  axial sequence T1  FLAIR  salah  satu  sampel  yang sama,  diambil  pada sequence T1  SE  parameter TR  3000  ms,  TE  13,9  ms,  TI  920  ms,  FOV  240 mm,  slice  thickness  5,0  mm,  spacing  1,0  mm, NEX 1, phase 224, dan total slice 20.
(B) Gambar 3.  (A) Citra MRI brain axial sequence T1 SE dan (B) T1 FLAIR
Dari  seluruh  citra  MRI  yang  dihasilkan dilakukan  pengukuran  nilai  SNR  menggunakan automatic  software yang    ada  pada    instrumen MRI  dengan  cara  membuat Region  of Interest (ROI)  dengan  luasan  yang  kecil  (1  mm²)  pada white matter , gray matter , CSF, dan pada daerah bebas  / background dengan  luasan    lebar  (752 mm²)  untuk  mengetahui  sinyal  masing-masing. Dalam display akan  tertera  nilai  rata-rata  dan
standar  deviasi  pada  masing-masing  daerah terukur.  Nilai  yang  sudah  didapat  diukur  dengan Persamaan 4 untuk mendapatkan nilai SNR pada CSF , white  matter ,  dan gray  matter .  Hasil pengukuran  nilai  SNR  pada  citra  MRI brain potongan  axial sequence T1  SE  dan  T1FLAIR dari 20 sampel ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2. Nilai SNR pada CSF , white matter dan Gray Matter antara sequence T1 SE dan T1 FLAIR Sampel SNR CSF SNR White Matter SNR Gray Matter T1 SE T1 FLAIR T1 SE T1 FLAIR T1 SE T1 FLAIR 1 67.67 28.89 143.40 138.47 92.67 50.33 2 64.13 14.91 149.45 120.32 89.45 54.84 3 67.60 19.98 140.20 96.81 116.36 68.98 4 56.96 34.86 166.62 166.04 127.43 97.38 5 64.67 12.89 142.73 117.96 101.04 62.59 6 87.36 30.73 183.62 172.49 153.30 122.27 7 61.69 42.55 133.80 130.35 123.49 94.75 8 66.57 20.23 135.74 134.65 110.07 101.16 9 89.96 28.68 175.11 173.54 143.81 122.30 10 73.96 39.90 154.03 152.72 140.03 122.00 11 58.34 37.81 149.05 141.72 95.16 89.94 12 72.27 28.39 159.75 153.28 130.77 117.31 13 60.22 44.12 139.11 137.40 122.92 116.35 14 73.76 24.52 164.12 128.54 141.34 86.62 15 60.87 34.61 167.79 154.90 151.38 120.62 16 86.54 22.27 185.38 154.94 137.27 121.91 17 61.99 37.44 130.53 108.15 98.12 58.93 18 59.76 37.33 153.04 151.59 127.00 117.34 19 81.64 26.04 161.70 158.44 152.29 125.15 20 54.30 21.60 125.76 123.13 111.28 104.80 Rerata 68.51 29.39 153.05 140.77 123.26 97.78 Std Dev 10.65 9.06 17.20 21.03 20.79 25.83 Std Error 2.38 2.03 3.85 4.70 4.65 5.78
Dari  Tabel  2  dapat  dilihat  bahwa  pengukuran pada  3  titik  yaitu  CSF, white  matter dan gray matter didapat  nilai  SNR  pada  tiap-tiap  sampel yang  berbeda.  Dari  distribusi  data  sebanyak  20
sampel  yang  diambil,  diketahui  bahwa  data berdistribusi normal. Kemudian dilakukan pengujian  hipotesa  dengan  menggunakan  uji beda  dua  sampel  berpasangan,  sehingga
didapatkan  hasil  sebagaimana  ditunjukkan  pada Tabel 3.
Tabel 3. Hasil Uji statistik t pada T1 SE dan T1 FLAIR Pasangan Beda Rerata Kepercayaan 95% T dk  P (2-sisi) CSF T1 SE dan T1 FLAIR 31.92 46.33 11.37  19 0.00 White  matter T1 SE dan T1 FLAIR 5.94 18.60 4.06 19 0.00 Gray matter T1 SE dan T1 FLAIR 18.58 32.37 7.73 19 0.00
Tabel  3    menunjukkan  uji  statistic    t  nilai    p    di bawah  0.05.  hal  ini  menunjukkan  bahwa  nilai SNR  CSF,  white  matter,  dan  gray  matter    pada T1  SE  dan  T1  FLAIR  secara  signifikan  sangat berbeda  .    Dilihat  dari  rata-rata  nilai  SNR  baik CSF, White Matter ataupun Gray Matter pada T1 SE  lebih  besar  daripada  T1  FLAIR,    sehingga dapat  dinyatakan  citra  MRI  braim    pada  T1  SE lebih baik daripada T1 FLAIR.

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan
hasil
penelitian
yang dilakukan mengenai perbandingan antara sequence T1 SE dan T1 FLAIR pada pemeriksaan  MRI brain potongan  axial  terhadap kualitas  gambar,  Nilai  rata-rata  SNR  CSF, white matter dan gray  matter yang  dihasilkan  pada  T1 SE  secara  berturut-turut  adalah  68,51;  153,05 dan  123,26.  Nilai  rata-rata  SNR  pada  T1  FLAIR secara  berturut-turut  adalah  29,39;  140,77  dan 97,78.  Jadi,    nilai  SNR  CSF, white  matter dan gray  matter yang  dihasilkan  pada  T1  SE  lebih besar dibandingkan dengan yang dihasilkan oleh T1  FLAIR,  dengan  selisih  nilai  39,12;  12,28  dan 25,48.  Dengan demikian untuk pemeriksaan MRI brain potongan  axial  T1  jika  ingin  mendapatkan kualitas  citra  dengan  nilai  SNR  yang  tinggi  dan nilai noise yang  rendah  maka  gunakan  pulsa sequence Spin Echo (SE).

## REFERENSI
Atlas,  S.W. Magnetic  Resonance  Imaging  of  the Brain  and  Spine,  Volume  One .  Philadelphia: Walter Kluwer. 2009.
Bontrager,  K.  L.,  dan  Lampignano,  J.  P. Text Book of Radiographic Positioning and Related
Anatomy,  Sixth  Edition. St.  Louis:  Westline Industrial Drive. 2005 Brown,  M.A.  dan  Semelka,  R.  C. MRI  Basic Principles  and  Application,  Fourth  Edition. New Jersey: Wiley-Blackwell. 2010
Bushong, S. C. Radiologic Science for Technologists Physics, Biology and
Protection,  Fourth  Edition. St.  Louis:  Mosby Company. 1998.
Carlton  R,  Adler,  A. Principles  of  Radiographic Imaging:  An  Art  and  A  Science .  NY:  Delmar. 1992.
Dale,  B.M.,  Brown,  M.A.,  dan  Semelka,  R.C. MRI:  Basic  Principles  and  Applications .  NY: John Wiley & Sons. 2010.
Firbank,  M.J.,  Coulthard,  A.,  Harrison  R.M.,  and Williams E.O.  Comparison of two methods for measuring  the  signal  to  noise  ratio  on  MR images. Phys.  Med.  Biol .  1999;  44:  N261 –
N264.
Foge  M.A. Principles  and  Practice  of  Cardiac
Magnetic  Resonance  in  Congenital  Heart Disease. Form, Function and Flow . Singapore: Blackwell’s Publishing. 2010.
Moeller,  T.  B.,  dan  Reif,  E. MRI  Parameters  and Positioning. New  York:  Thieme  Stuttgart.
2003.
Teng,  Q. Structural  Biology:  Practical  NMR Applications . NY: Springer. 2013.
Westbrook,  C. Handbook  of  MRI  Technique, Second  Edition. Oxford:  Blackwell  Publishing.
1999.
Westbrook,  C.,  dan  Kaut,  C. MRI  In  Practice, Second  Edition. Oxford:  Blackwell  Publishing. 1998.
Woodward,  P. MRI  for  Technologists,  Second Edition. USA: McGraw-Hill. 2001.