Pogi, usg, 2014, final, 5. prinsip fisika dasar & biosafety pemeriksaan usg, 20140326

PRINSIP FISIKA DASAR DAN BIOSAFETY PEMERIKSAAN ULTRASONIGRAFI

PELATIHAN STANDARISASI DAN SERTIFIKASI KOMPETENSI

ULTRASONOGRAFI OBSTETRI DAN GINEKOLOGI DASAR PERKUMPULAN OBSTETRI GINEKOLOGI INDONESIA

AGENDA •  FISIKA DASAR

–  Gelombang suara –  Prinsip kerja alat ultrasonografi –  Transduser (penghasil gelombang) –  Jenis pencitraan –  Perjalanan gelombang suara di jaringan –  Aplikasi gelombang suara (resolusi dan penetrasi) –  Artefak

•  BIOSAFETY –  Efek gelombang suara di jaringan –  Mechanical Index (MI) dan Thermal Index (TI) –  Rekomendasi ALARA dan ASAP

•  PESAN DIBAWA PULANG •  KEPUSTAKAAN

HANYA UNTUK PENDIDIKAN & PENELITIAN POGI/USG/Dasar/2014

POGI/USG/Dasar/2014

HANYA UNTUK PENDIDIKAN & PENELITIAN

•  TUJUAN UMUM –  Setelah mempelajari materi dalam Bab ini

peserta didik diharapkan mampu memahami dasar-dasar fisika dan prinsip biosafety dalam pemeriksaan USG OBGIN.

POGI/USG/Dasar/2014


•  TUJUAN KHUSUS

–  Mampu menjelaskan prinsip gelombang suara (frekuensi, panjang gelombang, kecepatan, amplitudo, daya dan intensitas)

–  Mampu menjelaskan prinsip dasar alat ultrasonografi –  Mampu menjelaskan fungsi, mekanisme dan jenis transduser –  Mampu menjelaskan berbagai jenis dan prinsip pencitraan pada

alat ultrasonografi –  Mampu menjelaskan berbagai kemungkinan perjalanan

gelombang suara di jaringan –  Mampu menjelaskan berbagai aplikasi ultrasound pada

pemeriksaan sonografi (resolusi dan penetrasi) –  Mampu menjelaskan terjadinya artefak pada pemeriksaan

sonografi –  Mampu menjelaskan efek biologis gelombang suara di jaringan –  Mampu menjelaskan mechanical index (MI) dan thermal index (TI) –  Mampu menjelaskan prinsip ALARA dan ASAP

Gelombang suara

•  Suara èenergi gelombang mekanis, è getaran-getaran partikel è berjalan melalui suatu media perantara.


Eik-‐Nes SH. Physics and instrumenta7on. In : Ultrasound in Obstetrics and Gynaecology, 2009:1-‐20

Compression

Rarefac/on

C C C C C C

R R R R R R

C R C R C R C R C R C R

POGI/USG/Dasar/2014

Gelombang suara


Frekuensi (f) : jumlah gelombang per de1k yang dihasilkan oleh par1kel di medium akibat gelombang yang melewa1nya. Diekspresikan dengan Hertz (di mana 1 Hz = 1 gelombang yang terjadi 1ap de1knya)

Panjang gelombang (λ) : adalah jarak antara dua posisi gelombang yang iden1k (antara 2 Compression atau 2 Rarefac/on)

C C

R R POGI/USG/Dasar/2014

Gelombang suara


Kecepatan gelombang : adalah kecepatan dari gelombang suara pada saat melalui suatu medium (ditentukan oleh densitas dan kompresibilitas medium)

Jenis jaringan lunak Kecepatan suara Udara Air

Lemak Liver Darah Otot Tulang

330 m/de1k 1497 m/de1k 1450 m/de1k 1550 m/de1k 1570 m/de1k 1585 m/de1k 4080 m/de1k

Densita

s

POGI/USG/Dasar/2014

Gelombang suara


Udara yang terdapat di antara transduser dan jaringan akan mengganggu penetrasi gelombang suara ke jaringan dan mengalami refleksi

Penggunaan jelly di antara transduser dan jaringan akan mencegah masuknya gelembung udara, sehingga memudahkan penetrasi gelombang suara

POGI/USG/Dasar/2014

Prinsip kerja alat ultrasonografi


?

Kelelawar dapat mendeteksi adanya suatu objek dengan memancarkan gelombang suara frekuensi 1nggi, dan menerima pantulan gelombang suara

POGI/USG/Dasar/2014


•  Ultrasound ègelombang suara berfrekuensi >20.000 Hz.

•  Kebanyakan peralatan diagnostik dalam kedokteran memakai frekuensi 1–20 MHz

(1 MHz = 1.000.000 siklus/detik).


Eik-‐Nes SH. Physics and instrumenta7on. In : Ultrasound in Obstetrics and Gynaecology, 2009:1-‐20

POGI/USG/Dasar/2014



Gaung (echo) Gelombang suara

OBJEK

Transduser akan menghasilkan gelombang suara frekuensi 1nggi yang selanjutnya akan dipantulkan oleh suatu objek Pantulan gelombang suara tersebut selanjutnya ditangkap dan diterjemahkan dalam bentuk gambar

TRAN

SDUSER

POGI/USG/Dasar/2014

hFp://www.genesis.net.au/~ajs/projects/medical_physics/ultrasound/

Prinsip kerja alat ultrasonografi Transduser

POGI/USG/Dasar/2014




Piezoelectric crystal

Transduser memiliki suatu komponen yang disebut sebagai kristal piezoelektrik Kristal tersebut akan membesar ukurannya jika dilewa1 arus listrik dan kembali ke ukurannya yang normal jika aliran listrik berhen1 mengalir Perubahan bentuk kristal piezoelektrik akibat perubahan aliran listrik memicu pembentukan gelombang suara

POGI/USG/Dasar/2014





“Transmit”

“Listen”

Saat arus listrik masuk transduser menghasilkan gelombang suara

Saat arus listrik stop transduser akan menangkap pantulan gelombang suara

POGI/USG/Dasar/2014

Prinsip kerja alat ultrasonografi Jenis transduser


Convex Aplikasi : Abdomen, Obstetri, Ginekologi

Linear Aplikasi : Vaskular

Micro-‐convex Aplikasi : Pediatrik, kardiak

Trans-‐vaginal Aplikasi : Obstetri, Ginekologi

POGI/USG/Dasar/2014







Prinsip kerja alat ultrasonografi Pencitraan


Gambar yang dihasilkan pada mesin USG amat ditentukan oleh amplitudo dari sinyal yang direfleksikan oleh objek. Kekuatan amplitudo sinyal ditentukan oleh : seberapa besar sinyal yang direfeleksikan oleh objek dan kedalaman objek

KEDALAMAN

SINYAL DIKEMBALIKAN

POGI/USG/Dasar/2014

Prinsip kerja alat ultrasonografi Pencitraan


•  A mode (Amplitude mode)

•  B mode (Brightness mode) termasuk real 7me, 2 dimensi

•  M mode (Mo7on mode)

POGI/USG/Dasar/2014

Prinsip kerja alat ultrasonografi Pencitraan : A mode


A berasal dari kata amplitudo. Gelombang suara dipancarkan dalam bentuk garis lurus yang sempit. Pencitraan yang terjadi ditentukan oleh adanya pantulan gelombang suara yang ditentukan oleh amplitudonya.

POGI/USG/Dasar/2014

Prinsip kerja alat ultrasonografi Pencitraan : A mode


A mode dapat digunakan untuk mengukur panjang suatu objek dengan mengandalkan sinyal yang diciptakan oleh gelombang yang memantul setelah melewa1 sebuah objek

1

2

1 2

POGI/USG/Dasar/2014

Prinsip kerja alat ultrasonografi Pencitraan : B mode


B berasal dari kata brightness. Hal ini merujuk kepada besarnya pantulan gelombang suara yang jika semakin kuat, maka semakin bright. Namun gelombang suara ini akan dipancarkan berulang kali ke seluruh bagian objek dan hasil pencitraannya akan direkam sehingga akan tercipta sebuah gambar. Kejadiannya sangat cepat = Real 7me

POGI/USG/Dasar/2014

Prinsip kerja alat ultrasonografi Pencitraan : M mode


M berasal dari kata mo1on. Ar1nya gelombang suara yang dihasilkan seper1 pada B mode digunakan untuk menangkap suatu objek yang bergerak.

POGI/USG/Dasar/2014

Perjalanan gelombang suara


TRANSDUSER

JARINGAN TUBUH

POGI/USG/Dasar/2014

Akan menentukan pembentukan image

Perjalanan gelombang suara : atenuasi


Tubuh akan menyerap energi gelombang suara, sehingga 1dak ada lagi gelombang suara yang dipantulkan kembali ke probe. Akibatnya gaung 1dak tertangkap dan 1dak ada gambar yang dihasilkan. Semakin dalam jaringan yang harus dilewa1, semakin banyak gelombang suara yang akan diserap

Kedalaman jaringan

POGI/USG/Dasar/2014

Perjalanan gelombang suara : refleksi vs. refraksi


Perjalanan gelombang suara ditentukan impedans akus1k medium tersebut. Terdapat gelombang suara yang dipantulkan kembali, disebut sebagai refleksi. Namun jika ada gelombang suara yang melewa1 jaringan dengan impedans akus1k yang berbeda dan diteruskan ke arah yang berbeda disebut sebagai refraksi.

Kedalaman jaringan

Jaringan 1 Jaringan 2

Refraksi

Refleksi

POGI/USG/Dasar/2014

Perjalanan gelombang suara


Besarnya gelombang suara yang direfleksikan akan menentukan gambar objek yang dihasilkan. Gambar ditentukan oleh adanya pantulan gelombang

Jaringan 1 Jaringan 2 Jaringan 3

Refleksi

Refleksi

Refraksi

Refraksi

Kedalaman jaringan

POGI/USG/Dasar/2014

Gelombang Suara Time gain compensation


TGC adalah suatu fasilitas pada alat USG yang ditujukan untuk mengatasi gangguan pencitraan akibat pengaruh kedalaman objek yang berbeda

POGI/USG/Dasar/2014

Perjalanan gelombang suara : scattered reflection


Objek dengan permukaan yang iregular dapat memantulkan gelombang suara ke segala arah sehingga mencegah kembalinya seluruh gelombang suara ke arah probe

POGI/USG/Dasar/2014

Perjalanan gelombang suara : specular reflection


Apabila gelombang suara menemukan objek yang padat, maka gelombang suara akan dipantulkan sebagian besar ke satu arah (bayangan cermin)

POGI/USG/Dasar/2014

Aplikasi gelombang suara


= Frekuensi

= Panjang gelombang

POGI/USG/Dasar/2014

Aplikasi gelombang suara High vs. Low frequency


4 gelombang = 4 Hertz

2 gelombang = 2 Hertz

POGI/USG/Dasar/2014

Aplikasi gelombang suara Resolusi


Resolusi adalah kemampuan untuk membedakan dua 11k

POGI/USG/Dasar/2014

Aplikasi gelombang suara Resolusi


high frequency = panjang gelombang pendek = resolusi baik

POGI/USG/Dasar/2014

Aplikasi gelombang suara Kedalaman (depth)


Apabila gelombang ultrasound 1dak dapat mencapai objek, maka 1dak ada gelombang yang dipantulkan, maka 1dak ada gambar yang dihasilkan

POGI/USG/Dasar/2014

Aplikasi gelombang suara Kedalaman (depth)


Aplikasi gelombang suara resolusi


Kehilangan gambar objek yang letaknya lebih dalam

Kehilangan resolusi

POGI/USG/Dasar/2014

Aplikasi gelombang suara memilih frekuensi dan panjang

gelombang


Aplikasi gelombang suara Memilih frekuensi yang tepat


Gambar /dak dapat

Resolusi buruk

Frekuensi terlampau /nggi

Frekuensi terlampau rendah

Frekuensi tepat

Gambar dan resolusi tepat

POGI/USG/Dasar/2014

Artefak

•  Artefak adalah gambar yang keliru dari aspek anatomi atau didapatkannya gambaran noise

•  Dapat disebabkan oleh karena pengaruh mesin, operator alat sonografi, atau kaitannya antara interaksi mesin sonografi dengan jaringan.

•  Refraction; shadowing; enhancement; reverberation


Bushberg JT. The essen7al physic of medical imaging 3rd edi7on

POGI/USG/Dasar/2014

Artefak Refraction


Terjadinya pengalihan arah gelombang suara akibat melalui suatu jaringan yang menyebabkan perubahan kecepatan transmisi suara

POGI/USG/Dasar/2014

Artefak Acoustic shadow


Accous&c shadow dapat terjadi apabila sebagian besar gelombang suara diserap oleh sebuah objek, sehingga hanya sedikit yang ditransmisikan. Akibatnya 1dak banyak pantulan lagi yang akan dihasilkan setelah gelombang suara tersebut melewa1 objek tersebut, sehingga akan menciptakan bayangan yang lebih gelap

POGI/USG/Dasar/2014

Artefak Echo shadow


Echo shadow dapat terjadi apabila sebagian besar gelombang suara diteruskan oleh sebuah objek, sehingga lebih banyak yang ditransmisikan. Akibatnya banyak pantulan yang akan dihasilkan setelah gelombang suara tersebut melewa1 objek tersebut, sehingga akan menciptakan bayangan yang lebih terang

POGI/USG/Dasar/2014

Artefak Reverberation


Reverbera&on adalah suatu artefak yang terjadi akibat banyaknya pantulan gelombang suara yang terjadi di antara dua permukaan. Hal ini menggambarkan adanya suatu pancaran energi gelombang suara yang dipantulkan bolak balik. Artefak ini umumnya terjadi antara transduser dengan jaringan yang memiliki daya pantul gelombang suara yang 1nggi

POGI/USG/Dasar/2014

Keamanan pemeriksaan USG

Siapa yg bertanggung jawab terhadap keamanan pemeriksaan USG ??: 1.  Perusahaan pembuat USG 2.  Pemeriksa 3.  Pemerintah, Kemenkes, IDI, POGI dll

(nasional) 4.  FIGO, ISUOG, AIUM dll (internasional)


Duck FA. Biological effects and safety aspects. In : Ultrasound in Obstetrics and Gynaecology. Edited by Juriy W Wladimiroff and Sturla H Eik-‐Nes. Elsevier, 2009:21-‐32.

POGI/USG/Dasar/2014

Keamanan pemeriksaan USG Dasar pembentukan energi


Amplitudo : Variasi maksimal dari variabel akus1k yang menggambarkan derajat perubahan gelombang suara saat melalui suatu medium. Satuannya dalam bentuk unit. Daya : Rata-‐rata aliran energi yang dihasilkan pada saat gelombang suara melewa1 suatu medium. Satuannya dalam bentuk Wag (W) Intensitas : Adalah energi yang diaplikasikan pada area dengan luas tertentu. Dinyatakan dalam bentuk mWag/Cm2

JARINGAN

POGI/USG/Dasar/2014

Keamanan pemeriksaan USG Dasar pembentukan energi


To permit clinical use of newer ultrasound machines, the FDA increased the allowable output for obstetric ultrasound machines in 1992 to 720 mW/cm2 – See more at: hgp://contemporaryobgyn.modernmedicine.com/contemporary-‐obgyn/news/modernmedicine/modern-‐medicine-‐now/fetal-‐ultrasound-‐how-‐put-‐safety-‐first?id=&pageID=1&sk=&date=#sthash.E5WjQaUt.dpuf

POGI/USG/Dasar/2014

Keamanan pemeriksaan USG Mechanical Index (MI)


Mechanical index (MI) memberikan suatu es1masi mengenai risiko terjadinya efek gelombang suara yang bersifat non-‐termal untuk mengakibatkan terjadinya kavitasi, acous1c streaming, radia1on forces dan pembentukan radikal bebas

POGI/USG/Dasar/2014

Keamanan pemeriksaan USG Thermal Index (TI)


Thermal index (TI) adalah energi yang dihasilkan oleh gelombang suara yang dapat memicu peningkatan suhu sebesar 1°C.

POGI/USG/Dasar/2014

hgp://www.narl-‐lipo.com/images/technique_graphic4.gif

POGI/USG/Dasar/2014


•  Pemeriksaan sonografi pada pasien obstetrik yang mengalami demam

•  WFUMB è perlu kewaspadaan untuk mencegah terjadinya efek negatif akibat peningkatan suhu yang dapat berdampak pada embrio dan janin pada pasien yang sedang demam

•  Febrile è risiko untuk terjadinya gangguan perkembangan janin

•  Untuk meminimalisasi efek TI, maka batasi lama pemeriksaan dan hindari penggunaan rutin dari doppler

POGI/USG/Dasar/2014 HANYA UNTUK PENDIDIKAN & PENELITIAN

Duck FA. Biological effects and safety aspects. In : Ultrasound in Obstetrics and Gynaecology. Edited by Juriy W Wladimiroff and Sturla H Eik-‐Nes. Elsevier, 2009:21-‐32.

Keamanan pemeriksaan USG Thermal Index (TI)


Pemeriksaan Aman & Nyaman

•  Aman : tidak merusak jaringan, tidak menimbulkan infeksi nosokomial, dan tidak merusak lingkungan

•  Paparan energi : < 100 mW/Joule, MI & TI < 1, dan prinsip ASAP (as soon as possible) & ALARA (as low as reasonably achievable) dilaksanakan dengan benar

•  Nyaman : privacy terjaga, bersih, terawat, dan siap pakai





PESAN DIBAWA PULANG

POGI/USG/Dasar/2014


•  Gelombang suara dihasilkan dari efek piezoelectric dari transduser

•  Efek gambar dan energi dihasilkan dari sifat panjang gelombang dan jaringan yang dilalui

•  Lakukan pemeriksaan dengan menggunakan prinsip ALARA dan ASAP

TERIMA KASIH

POGI/USG/Dasar/2014 HANYA UNTUK PENDIDIKAN & PENELITIAN

Health & Medicine

Pogi, usg, 2014, final, 5. prinsip fisika dasar & biosafety pemeriksaan usg, 20140326