## Journal of Vocational Health Studies
www.e-journal.unair.ac.id/index.php/JVHS

## ANALYSIS OF ASIR VARIATION EFFECT TO SNR ON UNENHANCED ABDOMINAL CT SCAN IN UROLITHIASIS
ANALISIS PENGARUH VARIASI METODE ADAPTIVE STATISTICAL ITERATIVE RECONSTRUCTION (ASIR) TERHADAP NILAI SIGNAL TO NOISE RATIO (SNR) CT ABDOMEN NON KONTRAS DENGAN KLINIS UROLITHIASISR
Rizki Aditiya Pratama Putra 1* , Paulus Rahardjo 2 , Pramono 3
1 Student of Radiology Imaging Technology, Departement of Health, Faculty of Vocational  Studies, Universitas Airlangga, Surabaya - Indonesia
2 Department of Radiology, Faculty of Medicine, Universitas Airlangga, Surabaya – Indonesia
3 Radiographer, Radiodiagnostic Division, Dr.Soetomo General Hospital, Surabaya – Indonesia

## A B S T R A C T
Background : Adaptive Statistical Iterative Reconstruction (ASIR) reconstruction in unenhanced abdominal CT scan can reduce the radiation dose from 11.6 mSv to 2.07 mSv. However, the decrease in dose is accompanied by a decrease in image quality. Signal to Noise Ratio (SNR) is one of image quality parameters. Purpose: This study aims to determine the effect of the ASIR method on the optimal Signal to Noise Ratio (SNR) value in unenhanced abdominal CT of urolithiasis in clinical data. Method : 27 samples collected and the SNR were measured on the ASIR reconstruction results at the level of 40%, 50%, 60% by placing the ROI  in organ structures with different densities. Result : The results of this study indicate that the ASIR method has a significant effect on the SNR value. Based on the linear regression test, the value was 0.005 ( p< 0.05) and only had an effect of 9.5% on SNR . Conclusion : It can be concluded that the ASIR method affects the optimal SNR value for unenhanced abdominal CT on urolithiasis. The ASIR 60% level was recommended.

## A B S T R A K
Latar Belakang : Pemeriksaan CT abdomen tanpa kontras dengan menggunakan rekonstruksi ASIR dapat mereduksi dosis radiasi dari 11,6 mSv menjadi 2,07 mSv. Namun, penurunan dosis disertai dengan penurunan kualitas hasil citra. Signal to Noise Ratio (SNR) merupakan salah satu parameter kualitas citra. Tujuan : Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh metode Adaptive Statistical Iterative Reconstruction (ASIR) terhadap nilai Signal to Noise Ratio (SNR) yang optimal pada CT abdomen non kontras dengan klinis urolithiasis .
Metode : Dari 27 sampel, diukur SNR pada hasil rekonstruksi ASIR di level 40%, 50%, 60% dengan menempatkan ROI di struktur organ dengan densitas yang berbeda. Hasil : Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa teknik ASIR memiliki pengaruh yang signifikan terhadap nilai SNR. Berdasarkan uji regresi linier menghasilkan nilai 0.005 ( p < 0.05) serta hanya memiliki pengaruh sebesar 9.5% terhadap SNR. Kesimpulan : Dapat disimpulkan bahwa metode ASIR berpengaruh terhadap nilai SNR yang optimal untuk pemeriksaan CT abdomen non kontras dengan klinis urolithiasis . Level ASIR yang direkomendasikan adalah ASIR 60%.
Research Report Penelitian

## A R T I C L E   I N F O
Received  29 September 2020 Accepted 9 November 2020 Online 19 November 2020
* Korespondensi ( Correspondence ): Rizky Aditiya Pratma Putra
E-mail : rizkiaditiya1@gmail.com
Keywords: Adaptive Statistical Iterative Reconstruction (ASIR) , Signal to Noise Ratio (SNR) , Unenhanced abodominal CT scan, Urolithiasis
Journal of Vocational Health Studies p-ISSN: 2580–7161; e-ISSN: 2580–717x DOI: 10.20473/jvhs.V4.I2.2020.78-82 Open access under Creative Commons Attribution-Non Commercial-Share A like 4.0 International Licence (CC-BY-NC-SA)
Kata kunci:
Adaptive Statistical Iterative Reconstruction (ASIR) , Signal to Noise Ratio ( SNR), CT abdomen non kontras, Urolithiasis
Rizky Aditiya Pratma Putra et al.  |  Journal of Vocational Health Studies 04 (2020): 78-82 79

## PENDAHULUAN
Modalitas imaging tersedia untuk mendiagnosa klinis urolothiasis yaitu CT memiliki sensitivitas sebesar 95% dan spesifitas 98% (Brisbane et al., 2016). Dari data tersebut, menunjukkan modalitas CT imaging memiliki tingkat sensitivitas dan spesifitas yang tinggi. Selain itu, CT dapat menghitung nilai atenuasi dari renal calculi, mengevaluasi efek obstruksi dari renal calculi , menggambarkan anatomi dari sistem urinaria secara cross-sectional dan dapat menunjukkan abnormalitas yang lainnya (Cheng et al., 2012).
Berdasarkan penjelasan dari (Sahani, 2009), pemeriksaan CT abdomen dengan klinis renal calculi ginjal. Dosis yang diterima pasien semula sebesar 11,6 mSv kemudian jika menggunakan metode rekonstruksi ASIR sebesar 2,07 mSv. Hal ini, membuktikan rekonstruksi ASIR dapat menurunkan dosis radiasi sebesar 81%. Sedangkan yang kita harapkan, pemeriksaan CT dapat menghasilkan dosis yang rendah tetapi tidak mengurangi dari sisi kualitas citra. Salah satu metode yang bisa digunakan adalah rekonstruksi iteratif. Rekonstruksi iteratif adalah teknik rekonstruksi berulang yang mengacu pada algoritma iteratif untuk menghasilkan hasil citra yang low noise dan resolusi spasial tinggi (Anam et al., 2014).
Teknik iterative reconstruction algorithm dapat memperbaiki image quality , meningkatkan resolusi, menurunkan noise , selain itu dapat mengurangi dosis (Wang et al., 2013). Teknologi pengurangan noise yang baru, seperti rekonstruksi gambar berulang dapat menurunkan dosis tanpa mengurangi kualitas gambar (Cheng et al., 2012). Beberapa perusahaan mulai memperkenalkan teknik iterative reconstruction yang ia miliki, seperti halnya pada GE Healthcare memperkenalkan metode Adaptive Statistical Iterative Reconstruction (ASIR) (Willemink et al., 2013).
Adaptive Statistical Iterative Reconstruction (ASIR) adalah salah satu teknik iterative reconstruction yang dapat mereduksi noise pada citra (Thibault et al., 2007). Salah satu rekonstruksi citra yang terbaru pada MSCT scan untuk meminimalisir image noise dan meningkatkan image quality yaitu dengan pengaplikasian metode Adaptive Statistical Iterative Reconstruction (ASIR) (Vardhanabhuti et al., 2013), (Nagatani et al., 2015).
Pada rekonstruksi Filtered Back Projection (FBP) dan Adaptive Statistical Iterative Reconstruction (ASIR) memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing. Rekonstruksi menggunakan Filtered Back Projection (FBP) mempunyai kelebihan diantaranya seperti waktu rekonstruksi sangat cepat, rekonstruksi pertama pada modalitas CT imaging. Tetapi, rekonstruksi ini memiliki beberapa kekurangan seperti masih terdapat noise pada citra yang dihasilkan dan juga masih kurang dalam menampilkan detail kontras. Jika pada rekonstruksi Adaptive Statistical Iterative Reconstruction (ASIR) memiliki kelebihan dapat meningkatkan kualitas citra seperti mengurangi noise maupun artefak gambar dan juga menampilkan detail kontras yang baik. Sedangkan
untuk kekurangannya, diantaranya proses rekonstruksi citra menghasilkan waktu yang lama (Stiller, 2018).
Kualitas gambar yang kurang optimal akibat adanya noise dapat membuat radiolog menjadi kesulitan dalam menegakkan sebuah diagnosa. Hal ini, juga dapat menyebabkan kesalahan dalam menegakkan diagnosa klinis pasien. Oleh karena itu, hal tersebut harus senantiasa diperhatikan untuk menjaga kualitas gambar dengan mempertahankan nilai dosis sekecil- kecilnya.
Salah satu parameter yang menentukan kualitas hasil suatu citra adalah Signal to Noise Ratio (SNR). Signal to Noise Ratio (SNR) adalah perbandingan antara amplitudo sinyal dengan amplitude noise . SNR merupakan salah satu parameter dalam penilaian kualitas citra dari segi noise . Sinyal citra dihubungkan langsung dengan jumlah dari foton, sementara noise bisa dilihat sebagai piksel fluktuasi stokastik di sekitar nilai rata-rata (Verdun et al., 2015).
Berdasarkan latar belakang tersebut, perlu dilakukan penelitian dalam menentukan pengaruh variasi metode Adaptive Statistical Iterative Reconstruction (ASIR) terhadap nilai Signal Noise to Ratio (SNR) CT abdomen non kontras pada kasus klinis urolithiasis .

## MATERIAL DAN METODE
Jenis penelitian yang dilakukan dalam penulisan ini adalah analitik-observasional dengan menggunakan desain retrospektif dalam pendekatan kuantitatif. Pada penelitian ini, mengambil raw data pasien pemeriksaan CT abdomen non kontras dengan ketentuan pasien adalah pada bulan Januari 2019 sampai Januari 2020 di Unit Radiologi, Rumah Sakit National Hospital, Surabaya sejumlah 27 data dan telah memenuhi kriteria inklusi dan eksklusi. Kriteria inklusi meliputi raw data pasien dengan pemeriksaan CT scan abdomen non kontras terdapat renal calculi di traktus urinaria. Sedangkan, kriteria eksklusi yaitu pasien berumur ≤ 18 tahun atau pasien dalam kondisi hamil.
Data hasil pemeriksaan CT scan abdomen non kontras yang sudah terkumpul, akan dilanjutkan dengan merekonstruksi citra. Citra disini menjalani rekonstruksi menggunakan metode ASIR dengan 10 tingkatan antara lain 40%, 50%, 60%. Kemudian, untuk menentukan nilai Signal to Noise Ratio (SNR) dilakukan dengan meletakkan Region of Interest (ROI) untuk mendapatkan nilai noise pada background dan nilai rata-rata di berbagai titik, yaitu daerah right lobe liver, lemak subkutan, psoas muscle, renal calculi dan parenkim ginjal dengan area sebesar 40-110 mm2  (Kulkarni et al., 2012). Validasi nilai ROI dilakukan sebanyak 3 kali. Untuk mendapatkan nilai dasar noise yang didefinisikan sebagai standart deviasi dari pengukuran yang dibuat.
Rumus SNR :  μ σ Keterangan :  μ : Nilai rata - rata dari objek σ : Nilai standart deviasi dari background
Rizky Aditiya Pratma Putra et al.  |  Journal of Vocational Health Studies 04 (2020): 78-82
Data dianalisis menggunakan SPSS V.22 dengan uji normalitas diguanakan untuk mengetahui distribusi variabel yang digunakan. Metode yang digunakan adalah Saphiro Wilk dan uji signifikansi menggunakan metode uji regresi linier apabila data berdistribusi dengan normal.

## HASIL
Data penelitian tersebut dilakukan rekonstruksi menggunakan metode Adaptive Statistical Iterative Reconstruction (ASIR) dengan variasi level ASIR 40%, ASIR 50% dan ASIR 60%.
Dari hasil rekonstruksi tersebut, kemudian dilakukan penempatan ROI di berbagai titik yaitu right lobe liver, psoas muscle, lemak subkutan, renal calculi, parenkim ginjal dan pada background (udara) dengan menggunakan aplikasi radian dicom. Selanjutnya, pada organ menghasilkan nilai rata-rata dan pada background (udara) menghasilkan nilai SD (Standart Deviasi). Dari data penelitian, dapat menghasilkan rerata rata-rata dan standart deviasi pada Tabel 1.
Adapun hasil uji normalitas terhadap nilai yang dimiliki oleh masing–masing organ menggunakan SPSS v.22 ditampilkan pada Tabel 2.
Tabel 1. Pengukuran nilai SNR dari masing – masing organ ROI ASIR 40% ASIR 50% ASIR 60% Right lobe liver 7.2385 ± 2.1207 8.2370 ± 2.5313 9.2622 ± 3.0087 Psoas muscle 8.5556 ± 2.0085 9.8048 ± 2.4169 11.2004 ± 2.4035 Subcutaneous fat -18.814 ± 4.9378 -20.8133 ± 4.8602 -23.2707 ± 5.3542 Renal calculi 41.7019 ± 11.0429 47.2319 ± 15.5682 52.6585 ± 14.3222 Parenkim ginjal 4.9519 ± 1.32356 5.6444 ± 1.45747 6.54152 ± 1.66858 Tabel 2. Uji normalitas, level signifikan (p < 0.05)
Organ Saphiro Wilk Statistic df Sig. Right lobe liver ASIR 40% .961 27 .397 Right lobe liver ASIR 50% .957 27 .322 Right lobe liver ASIR 60% .956 27 .303 Psoas muscle ASIR 40% .950 27 .220 Psoas muscle ASIR 50% .962 27 .412 Psoas muscle ASIR 60% .975 27 .726 Subcutaneous fat ASIR 40% .933 27 .082 Subcutaneous fat ASIR 50% .931 27 .075 Subcutaneous fat ASIR 60% .960 27 .376 Renal calculi ASIR 40% .960 27 .378 Renal calculi ASIR 50% .971 27 .635 Renal calculi ASIR 60% .977 27 .793 Parenkim ginjal ASIR 40% .947 27 .183 Parenkim ginjal ASIR 50% .938 27 .108 Parenkim ginjal ASIR 60% .940 27 .119
Rizky Aditiya Pratma Putra et al.  |  Journal of Vocational Health Studies 04 (2020): 78-82 81
Berdasarkan Tabel 2, menunjukkan p- value lebih besar dari α atau 0.05 maka dapat diketahui dari nilai signifikansi yang dihasilkan oleh ketiga metode tersebut, sehingga dapat disimpulkan data dari renal calculi berdistribusi normal. Selanjutnya, akan dilakukan uji regresi linier. Uji regresi linier adalah uji yang digunakan untuk mengetahui pengaruh variabel bebas terhadap variabel terikat. Uji signifikansi tersebut untuk mengetahui perbedaan signifikansi secara keseluruhan antara level ASIR (40%, 50%, 60%) yang digunakan untuk mengukur nilai signal to noise ratio berdasarkan Tabel 3 sebagai berikut.
Tabel 3. Uji regresi linear Pengaruh ASIR terhadap Nilai SNR R R2 Sig 0.308 0.095 0.005
Pada Tabel 3, menunjukkan besarnya nilai korelasi atau hubungan (R) adalah sebesar 0.308 dan besarnya presentase pengaruh variabel bebas terhadap variabel terikat (koefisien determinasi) yang merupakan hasil dari penguadratan R yaitu 0.095 memiliki arti bahwa pengaruh variasi level metode ASIR terhadap nilai SNR adalah sebesar 9.5% sedangkan sisanya dipengaruhi oleh variabel lain. Sementara itu, hasil dari nilai signifikansinya adalah sebesar 0.005 atau kurang dari 0.05. Hal tersebut menunjukkan bahwa terdapat pengaruh dari variasi level metode ASIR terhadap nilai SNR.

## PEMBAHASAN
Teknik ASIR ini membutuhkan hasil citra rekonstruksi dari FBP yang nantinya akan direkontstruksi secara berulang menggunakan metode ASIR secara berulang. Rekonstruksi ASIR membutuhkan photon statisticand object modelling untuk merekonstruksi citra tersebut. Rekonstruksi dengan model optic memungkinkan peningkatan resolusi spasial sementara rekonstruksi model statistik memungkinkan pengurangan noise gambar (Lee et al., 2013). ASIR melakukan proses rekonstruksi secara berulang kali mengubah nilai pixel hounsfield suatu citra sehingga menjadi nilai akhir dengan menggunakan matrix aljabar. Noise berbanding terbalik dengan dosis. Hal ini menunjukkan bahwa dengan menurunkan noise citra, metode ASIR ini dapat mereduksi arus tabung sehingga mengurangi dosis radiasi dengan mempertahankan kualitas citra. Maka dari itu, teknik ASIR berpengaruh dalam hal menurunkan noise pada citra CT scan . Dengan mengubah nilai pixel hounsfield tersebut akan dievaluasi dan direkonstruksi secara berulang yang menghasilkan nilai pixel yang ideal sebagai objek penurunan noise .
Signal to Noise Ratio (SNR) dipengaruhi oleh sinyal dan noise yang ada pada daerah ROI. Untuk mengetahui nilai SNR suatu citra, perlu dilakukan perhitungan dengan menggunakan ROI. Pada penelitian ini menggunakan ukuran ROI sebesar 40-110 mm2 dan dilakukan peletakan ROI pada daerah right lobe liver, subcutan fat, psoas muscle, parenkim ginjal, renal calculi serta daerah background . Peletakan ROI pada organ right lobe liver, subcutan fat, psoas muscle bertujuan untuk merepresentasikan nilai sinyal yang diterima oleh organ, otot dan lemak di cavum abdomen dan jika untuk klinis urolithiasis direpresentasikan oleh ROI pada parenkim ginjal dan renal calculi . Hasil ROI yang didapat pada 5 daerah tersebut akan menampilkan nilai rata-rata dan standart deviasi. Untuk mendapatkan nilai SNR, terlebih dahulu dengan cara membagi sinyal rata- rata pada daerah terukur (daerah r ight lobe liver, lemak subkutan, psoas muscle, parenkim ginjal, renal calculi) dan standar deviasi noise (background).
Pada penelitian ini menghasilkan bahwa ASIR 60% memiliki nilai SNR yang lebih tinggi pada daerah right lobe liver, lemak subkutan, psoas muscle, parenkim ginjal dan renal calculi sedangkan pada subcutaneous fat memiliki SNR yang tinggi pada tingkatan ASIR 40%. Hal ini dikarenakan nilai mean pada subcutaneous fat memiliki nilai minus dikarenakan nilai rata-rata merepresentasikan nilai HU pada subcutan fat memiliki rentang -212 sampai dengan -72. Data tersebut menunjukan perbedaan setiap masing–masing level ASIR. Berdasarkan data tersebut, dapat disimpulkan pada level ASIR 60% menunjukkan nilai SNR yang tinggi sehingga citra yang dihasilkan memiliki noise yang rendah.

## KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian, analisa data dan pembahasan, dapat ditarik kesimpulan bahwa hasil analisa variasi metode Adaptive Statistical Iterative Recontruction (ASIR) berpengaruh terhadap nilai Signal to Noise Ratio (SNR) pemeriksaan CT abdomen non kontras dengan klinis urolithiasis . Terdapat perbedaan nilai SNR yang signifikan menggunakan metode Adaptive Statistical Iterative Reconstruction (ASIR) dengan variasi level ASIR-40, ASIR-50, dan ASIR-60. Dengan demikan, teknik rekonstruksi menggunakan ASIR level 60 mempunyai nilai SNR yang optimum pada CT scan abdomen non kontras kasus urolithiasis pada modalitas CT GE Optima 660 128 slice . Teknik ASIR 60% direkomendasikan pada pemeriksaan CT abdomen non kontras dengan klinis urolithiasis menggunakan modalitas CT scan GE optima 660 128 slice . Dan untuk peneliti selanjutnya, dapat melanjutkan penelitian ini dengan meneliti hasil kualitas citra seperti CNR, spatial resolution dan artefak.
Rizky Aditiya Pratma Putra et al.  |  Journal of Vocational Health Studies 04 (2020): 78-82

## UCAPAN TERIMA KASIH
Peneliti mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah berkontribusi terhadap penelitian ini. Penulis menyatakan tidak ada konflik kepentingan dengan pihak yang terkait dalam penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
Anam, C., Haryanto, F., Widita, R., Arif, I., 2014. Teknik Rekonstruksi Iteratif untuk Data Proyeksi Renggang (Sparse Projection Data) sebagai Upaya untuk Mereduksi Dosis CT Scan. In: Seminar Nasional Keselamatan, Kesehatan Dan Lingkungan IX. Jakarta, pp. 53–63.
Brisbane, W., Bailey, M.R., Sorensen, M.E., 2016. An Overview of Kidney Stone Imaging Techniques. Nat. Rev. Urolo 13, 654–662.
Cheng, P.M., Moin, P., Dunn, M.D., Boswell, W.D.,
Duddalwar, V.A., 2012. What The Radiologist Needs to Know about Urolithiasis: Part 1 - Pathogenesis, Types, Assessment, And Variant Anatomy. Am. J. Roentgenol. 198, 540–547.
Kulkarni, N.M., Uppot, R.N., Eisner, B.H., Sahani, D. V.,
2012. Radiation Dose Reduction at Multidetector CT with Adaptive Statistical Iterative Reconstruction for Evaluation of Urolithiasis: How Low Can We Go? Radiology 265, 158–166.
Lee, S., Shima, A., Singh, S., Kalra, M.K., Kim, H.-J., Do, S., 2013. Co-registered Image Quality Comparison in Hybrid Iterative Reconstruction Techniques : SAFIRE and SafeCT. Phys. Med. Imaging 8668.
Nagatani, Y., Takahashi, M., Murata, K., Ikeda, M.,
Yamashiro, T., Miyara, T., Koyama, H., Koyama, M., Sato, Y., Moriya, H., Noma, S., Tomiyama, N., Ohno, Y., Murayama, S., 2015. Lung Nodule Detection Performance in Five Observers on Computed Tomography (CT) with Adaptive Iterative Dose Reduction using Three-Dimensional Processing (AIDR 3D) in A Japanese Multicenter Study : Comparison Between Ultra-Low-Dose CT and Low- Dose CT by R. Eur. J. Radiol. 84, 1401–1412.
Sahani, 2009. New Concept in CT Image Reconstruction ( ASIR ) in The Abdomen. Harvard Medical School.
Stiller, W., 2018. Basics of Iterative Reconstruction Methods in Computed Tomography : A Vendor- Independent Overview. Eur. J. Radiol. 109, 147–154. Thibault, J.-B., Sauer, K.D., Bouman, C.A., Hsieh, J., 2007. A Three Dimensional Statistical Approach to Improved Image Quality for Multislice Helical CT. Med. Phys. 34, 4526–4544.
Vardhanabhuti, V., Loader, R.J., Mitchell, G.R., Riordan, R.D., Roobottom, C.A., 2013. Image Quality Assessment of Standard - and Low - Dose Chest CT using Filtered Back Projection, Adaptive Statistical Iterative Reconstruction, and Novel Model - Based Iterative Reconstruction Algorithms. Am. J. Roentgenol. 3, 542–552.
Verdun, F.R., Racine, D., Ott, J.G., Tapiovaara, M.J., Toroi,
P., Bochud, F.O., Veldkamp, W.J.H., Schegerer, A., Bouwman, R.W., Giron, I.H., Marshall, N.W., Edyvean, S., 2015. Image Quality in CT: From Physical Measurements to Model Observers. Assoc. Ital. di Fis. Medica 31, 823–843.
Wang, H., Tan, B., Zhaoa, B., Liang, C., Xu, Z., 2013. Raw Data Based Iterative Reconstruction Versus Filtered Back Projection : Image Quality of Low-Dose Chest Computed Tomography Examinations in 87 Patients. Clin. Imaging 37, 1024–1032.
Willemink, M.J., de Jong, P.A., Leiner, T., de Heer, L.M.,
Nievelstein, R.A.J., Budde, R.P.J., Schilham, A.M.R., 2013. Iterative Reconstruction Techniques for Computed Tomography Part 1: Technical Principles. Eur. Radiol. 23, 1623–1631.