Magnetic Resonance Imaging

Oleh: Melati Azizka Fajria 

Apa Si MRI itu ???

      Magnetic Resonance Imaging (MRI) merupakan suatu teknik penggambaran penampang tubuh berdasarkan perinsip resonansi magnetic inti atom hydrogen. Untuk mengetahui lebih lanjut, Magnetic Resonance Imaging (MRI) adalah suatu alat kedokteran di bidang pemeriksaan diagnostik radiologi , yang menghasilkan rekaman gambar potongan penampang tubuh / organ manusia dengan meng-gunakan medan magnet berkekuatan antara 0,064 – 1,5 tesla (1 tesla = 1000 Gauss) dan resonansi getaran terhadap inti atom hidrogen.

      Dasar dari pencitraan resonansi magnetik (MRI-Magnetic Resonance Imaging) adalah fenomena resonansi magnetik dari inti benda. Resonansi magnetik sendiri adalah getaran inti atom (necleon) karena adanya penyearahan momen magnetik inti dari bahan oleh medan magnetik luar dan rangsangan gelombang EM yang tepat dengan frekuensi gerak gasing inti tersebut.

Gimana ya cara kerja MRI itu ???

      Seperti yang kita ketahui bahwa Tubuh manusia sebagian besar terdiri dari air ( H2O) yang mengandung 2 atom hydrogen yang memiliki no atom ganjil ( 1) yang pada intinya terdapat satu proton. Inti hydrogen merupakan kandungan inti terbanyak dalam jaringan tubuh manusia yaitu 1019 inti/ mm3 , memiliki konsentrasi tertinggi dalam jaringan 100 mmol/ Kg dan memiliki gaya magnetic terkuat dari elemen lain.
Dalam aspek klinisnya, perbedaan jaringan normal dan bukan normal didasarkan pada deteksi dari kerelatifan kandungan air ( proton hydrogen ) dari jaringan tersebut. Sehingga melalui MRI dapat diketahui apakah di dalam tubuh pasien terdapat kanker yang notabene merupakan jaringan tidak normal dalam tubuh manusia.

      Berdasarkan dari kondisi yang ada maka, prinsip dasar dari cara kerja suatu MRI adalah Inti atom Hidrogen yang ada pada tubuh manusia (yang merupakan kandungan inti terbanyak dalam tubuh manusia) berada pada posisi acak (random), ketika masuk ke dalam daerah medan magnet yang cukup besar posisi inti atom ini akan menjadi sejajar dengan medan magnet yang ada. Kemudian inti atom Hidrogen tadi dapat berpindah dari tingkat energi rendah kepada tingkat energi tinggi jika mendapatkan energi yang tepat yang disebut sebagai energi Larmor.

            Ketika terjadi perpindahan inti atom Hidrogen dari tingkat energi rendah ke tingkat energi yang lebih tinggi akan terjadi pelepasan energi yang kemudian ini menjadi unsur dalam pembentukan citra atau dikenal dengan istilah Free Induction Decay (FID). Secara sederhana prinsip tadi dapat dilihat pada gambar di bawah ini :

Gambar.1 :

Tingkatan Energi Sebuah Inti Atom dengan Nomer Spin

Quantum 3

            Kemudian perilaku atom Hidrogen lainnya ketika masuk kedalam daerah medan magnet yang cukup besar adalah dia akan melakukan presisi ketika di dalam medan magnet tadi diberikan lagi medan magnet pengganggu yang frekuensinya dapat diubah-ubah sehingga dengan peristiwa tersebut dapat dihasilkan signal FID yang akan dirubah kedalam bentuk pencitraan. Hal ini dapat dilihat pada gambar di bawah ini

Gambar.2 : Presisi inti atom Hidrogen ketika diberikan pulse berupa medan

magnet dengan frekuensi berubah-ubah

            Secara ringkas, proses terbentuknya citra MRI dapat digambarkan sebagai berikut: Bila tubuh pasien diposisikan dalam medan magnet yang kuat, inti-inti hidrogen tubuh akan searah dan berotasi mengelilingi arah/vektor medan magnet. Bila signal frekuensi radio dipancarkan melalui tubuh, beberapa inti hidrogen akan menyerap energi dari frekuensi radio tersebut dan mengubah arah, atau dengan kata lain mengadakan resonansi. Bila signal frekuensi radio dihentikan pancarannya, inti-inti tersebut akan kembali pada posisi semula, melepaskan energi yang telah diserap dan menimbulkan signal yang ditangkap oleh antena dan kemudian diproses computer dalam bentuk radiograf. 

Gambar 3 : Diagram Blok Proses MRI

      Dalam perkembangan dunia kedokteran,terutama dalam bidang instrumentasinya MRI berkembang pesat dengan bertambahnya kekuatan medan magnet yang dihasilkan, semakin tinggi kekuatan teslanya semakin tinggi kemampuan yang akan dihasilkan baik dari sisi pencitraan maupun dari sisi lain khususnya spektroskopi.

Apa sih Keunggulan MRI ???

      Magnetic Resonance Imaging (MRI) merupakan modalitas imejing mutakhir yang berkembang pesat sejak diaplikasikan secara klinik pada ± tahun 1980. Seperti pendahulunya (CT Scan), MRI juga merupakan modalitas imejing dengan dasar computer yang menampilkan potongan penampang tubuh sesuai yang kita kehendaki.

            Kelebihan dari MRI ini dibandingkan dengan modalitas imejing terdahulu (konvesional, CT, USG) antara lain adalah kemampuan menampilkan detail anatomi secara jelas dalam berbagai potongan (multiplanar) tanpa mengubah posisi pasien.Selain itu hasil pencitraan yang dihasilkan oleh MRI lebih jelas serta dapat dilihat dari berbagai sisi tanpa melibatkan pengunaan radiasi, memberikan hasil tanpa perlu mereposisi pasien, tidak menggunakan kontras untuk sebagian besar pemeriksaan MRI. Fasilitas MRI dilengkapi dengan kemampuan untuk menilai fungsi organ tertentu secara dinamik (Functional MRI), untuk menilai distribusi darah baik di otak maupun di jantung (Perfusion Imaging) serta melihat metabolisme yang ada didalam sebuah tumor (Spectroscopy Imaging). 

Gambar 4. Kiri: MRI, Kanan: Penampang MRI

 

Berikut merupakan beberapa kelebihan MRI dibandingkan dengan pemeriksaan CT Scan yaitu :

1. MRI lebih unggul untuk mendeteksi beberapa kelainan pada jaringan lunak seperti otak, sumsum tulang serta muskuloskeletal.
2. Mampu memberi gambaran detail anatomi dengan lebih jelas.
3. Mampu melakukan pemeriksaan fungsional seperti pemeriksaan difusi, perfusi dan spektroskopi yang tidak dapat dilakukan dengan CT Scan.
4. Mampu membuat gambaran potongan melintang, tegak, dan miring tanpa merubah posisi pasien.
5. MRI tidak menggunakan radiasi pengion.

      Mengingat MRI bersifat non invasive,sehingga karena hal tersebut dalam pemeriksaan menggunakan MRI tidak menimbulkan rasa nyeri pada pasien serta dengan menggunakan MRI memberikan informasi yang baik keadaan jaringan lunak, hal tersebut disebabkan karena jaringan lunak yang terdapat dalam tubuh manusia sebagian besar terdiri dari air. Dengan prinsip kerja dari MRI adalah inti atom Hidrogen yang ada pada tubuh manusia (pasien) berada pada posisi acak (random), ketika masuk ke dalam daerah medan magnet yang cukup besar posisi inti atom hidrogen ini akan menjadi sejajar dengan medan magnet yang ada, sehingga benar adanya bila dengan menggunakan MRI didapatkan pencitraan jaringan lunak yang lebih baik dibandingkan dengan menggunakan CT scan.

            Selain itu, Berbeda dengan CT Scan yang menggunakaan radiasi pengion, maka pada MRI didasarkan pada interaksi antara gelombang radio dan inti hydrogen tubuh oleh adanya medan magnet yang kuat. Sejak diaplikasikan secara klinik, MRI telah berkembang cepat dan dalam waktu relative singkat telah menjadi modalitas imejing yang memberikan kontribusi yang besar dalam diagnosa khususnya dalam pemeriksaan musculoskeletal system, sumsum tulang, tulang rawan, ligamentum, otot, meniscus, dll.

Bagaimana Hasil Pencitraan dari MRI???

Hasil citra MRI tubuh

Berikut hasil citra MRI lutut:

 
Teknik MRA  (Magnetic Resonance Angiogarphy)

MRA adalah visualisasi karakteristik pembuluh darah serta aliran darah dengan menggunakan pesawat MRI.

Hasil citra MRI kepala:

Kiri: otak dengan tumor; Kanan: otak normal

Dari Kanker ke Fisika

Lukmanda Evan Lubis (Fisika UI - 0706262496)

Nah loh!! Kemarin ‘Dari Fisika ke Kanker’, sekarang dibalik...gimana sih?!

Sabar dulu...di post sebelumnya kami sudah bahas bagaimana kanker tercipta dari proses fisika, nah sekarang kami akan bahas bagaimana fisika kembali ambil bagian dalam proses diagnostik, yang kemudian memungkinkan pendeteksian kanker!

Sudah pada tahu tentang sinar-X kan? Kami yakin Anda pasti sering dengar. Buat kalangan awam—tanpa mengeksklusi kami dari kalangan tersebut—sinar X adalah sekedar foto yang bisa melihat bagian dalam tubuh sekali jepret. Tapi apakah se-simple itu? Weitz, tidak lah! Tentu saja, lagi-lagi, fisika, mata pelajaran yang memberatkan dan membuat kepala berasap itu, bermain di sini!

Sebelumnya mohon maaf, karena beberapa kata dalam pembahasan ini mungkin hanya familiar bagi orang-orang yang belajar fisika meskipun tidak canggih-canggih amat karena ini diambil dari tugas kelompok kami yang dikumpulkan semester lalu. So...hayuh...segera kita bahas!

Sinar-X

Sinar X ditemukan oleh Wilhelm Conrad Roentgen di tahun 1895. Pada saat itu, secara tidak sengaja Roentgen menyadari bahwa ada berkas cahaya tak terlihat yang mampu menembus kertas hitam yang dipakaianya menghalangi tabung Crookes. Iapun segera mengalihkan risetnya dari mengamati sinar hijau yang muncul dari tabung Crookes menjadi mengamati secara jelas pancaran sinar tak terlihat namun berpendar tersebut (yang kemudian ia beri nama sinar X). Hasil pengamatannya memperlihatkan bahwa sinar X dapat menembus berbagai materi yang tidak tertembus oleh cahaya tampak. Roentgen membuktikan bahwa sinar tersebut dapat menembus tangannya dan memperlihatkan tulang yang ada di dalamnya dengan mengambil gambar tangannya sendiri dan menangkap bayangannya pada film.

Atas penemuan itu, Roentgen mendapatkan hadiah Nobel bidang Fisika di tahun 1901, dan dunia kedokteran pun turut mendapatkan keuntungan untuk urusan diagnostik. Bidang diagnostik kedokteran kini dapat melihat bagian dalam tubuh manusia tanpa melakukan pembedahan, dan saat itu penemuan ini merupakan suatu hal besar dan revolusioner. Seiring dengan berkembangnya teknologi pemanfaatan sinar-X, aplikasi sinar-X pun meluas dan merambah bidang terapi penyembuhan penyakit.

Untuk keperluan diagnostik sendiri, citra (image) sinar-X diperoleh pada permukaan film fotografi. Citra terbentuk karena terjadi perbedaan intensitas sinar-X yang datang (sampai) ke film setelah di’lewat’kan melalui bagian tubuh yang difoto. Bagian tubuh yang lebih rapat dan mengandung unsur kimia tertentu dapat bereaksi dengan sinar-X dan menyebabkan kuantitas sinar-X yang sampai ke film menjadi berkurang. Contoh kasusnya adalah pada pemotretan organ tulang. Tulang mengadung banyak unsur kimia kalsium (Ca) dan unsur kalsium menyerap banyak partikel sinar-X sehingga menyebabkan berkurangnya sinar-X yang tiba di film pada daerah yg terhalangi tulang tersebut. Hasilnya adalah citra berwarna putih sebagai gambaran tulang pada film, sedangkan organ lainnya akan dilewatkan begitu saja dan menghitamkan film.

Gambar hasil fotografi sinar-X dari tangan istri Wilhelm Conrad Roentgen tahun 1896 (sumber: Encyclopaedia Britannica)

Terbentuknya Sinar-X pada Pesawat Sinar-X

Pada aplikasinya, penciptaan sinar-X tak lagi mengandalkan mekanisme tabung Crookes, melakinkan dengan menggunakan pesawat sinar-X modern. Pesawat sinar-X modern pada dasarnya membangkitkan sinar-X dengan mem’bombardir’ target logam dengan elektron berkecepatan tinggi. Elektron yang berkecepatan tinggi tentunya memiliki energi yang tinggi, dan karenanya mampu menembus elektron-elektron orbital luar pada materi target hingga menumbuk elektron orbital pada kulit K (terdekat dengan inti). 

Elektron yang tertumbuk akan terpental dari orbitnya, meninggalkan hole pada tempatnya semula. Hole yang ditinggalkannya itu akan diisi oleh elektron dari kulit luar dan proses itu melibatkan pelepasan foton (cahaya elektromagnetik) dari elektron pengisi tersebut. Foton yang keluar itulah yang kemudian disebut sinar-X, dan keseluruhan proses terbentuknya sinar-X melalui mekanisme tersebut disebut mekanisme sinar-X karakteristik. 

Adapun mekanisme lain yang mungkin terjadi adalah emisi foton yang dialami oleh elektron cepat yang dibelokkan oleh inti atom target atas konsekuensi dari interaksi Coulomb antara inti atom target dengan elektron cepat. Proses pembelokkan ini melibatkan perlambatan dan karenanya memerlukan emisi energi berupa foton. Mekanisme ini disebut Bremsstrahlung (bahasa Jerman dari ‘radiasi pengereman’).

Ilustrasi proses terbentuknya sinar-X baik Bremsstrahlung maupun sinar-X karakteristik (sumber: http://ss-radiology.blogspot.com)

                Selanjutnya, pesawat sinar-X modern memanfaatkan kedua kemungkinan di atas untuk memungkinkan produksi sinar-X.

Ilustrasi cara kerja pesawat sinar-X (sumber: Encyclopaedia Britannica)

Seperti terlihat pada gambar ilustrasi, beda potensial antara anoda dan katoda dibuat sedemikian rupa sehingga mencapai angka yang cukup untuk membuat elektron melompat dengan kecepatan tinggi setelah katoda diberi energy (biasanya 1000 Volt). Setelah elektron pada katoda melompat dan menghantam filamen pada anoda, terjadilah sinar-X yang terjadi dengan mekanisme sinar-X karakteristik ataupun Bremsstrahlung. 

Karena filamen pada anoda dimiringkan ke bawah, foton sinar-X akan menuju ke bawah, keluar dari pesawat sinar-X lalu melewati jaringan yang dipotret. Bayangan/citra pun terbentuk pada film yang diletakkan di bawahnya.

Oke, ini ada link video yang mungkin membantu pemahaman:

 

http://www.youtube.com/watch?v=Bc0eOjWkxpU

Selamat Belajar!!

Dari Fisika ke Kanker

Lukmanda Evan Lubis (Fisika UI - 0706262496)

Waduh! Judulnya kok begitu?! Tunggu dulu...sabar...baca dulu yang di bawah ini...

Maksud dari kalimat di atas bukan berarti belajar fisika menyebabkan kanker, atau belajar fisika adalah gejala awal dari kanker! Artikel ini akan membahas bagaimana kanker bermula (secara fisika) jika penyebabnya adalah fenomena fisika. Emang bisa?? Bukannya kanker itu sebuah penyakit dan fisika adalah sebuah mata pelajaran menyebalkan yang menghantui sejak SMP? Di mana kaitannya?

Jangan berpikir yang aneh-aneh dulu. Lebih baik baca ke bawah lagi...

Pertama-tama, mungkin lebih enak kalau kita bahas tentang kanker itu sendiri secara sekilas (karena kami bukan mahasiswa kedokteran atau biologi, hanya sedikit yang bisa kami bahas tentang kanker...jadi mohon maaf kalau tidak lengkap). 

Apa itu kanker?

Kanker adalah pertumbuhan sel tubuh yang tidak normal (tumbuh sangat cepat & tidak terkontrol), menginfiltrasi, menekan jaringan tubuh sehingga akan mempengaruhi fungsi organ tubuh (demikian kata http://www.detak.org/). Adapun Wikipedia Indonesia bilang “Kanker adalah segolongan penyakit yang ditandai dengan pembelahan sel yang tidak terkendali dan kemampuan sel-sel tersebut untuk menyerang jaringan biologis lainnya, baik dengan pertumbuhan langsung di jaringan yang bersebelahan (invasi) atau dengan migrasi sel ke tempat yang jauh (metastasis).”

Well, kedua definisi diatas memang mirip-mirip. Intinya; kanker adalah sel yang tumbuh seenak-enaknya tanpa memikirkan kemaslahatan bersama dari jaringan di sekelilingnya (bahasa awamnya: ‘daging tumbuh’). Buntutnya, organ yang dihinggapi akan rusak dan jika organ tersebut merupakan organ vital maka ada kemungkinan si penderita akan berpulang ke penciptanya karena tidak optimalnya kinerja organ terebut.

Lalu fenomena fisika mana yang menyebabkan kanker? Belajar fisika sampai malam? Stress karena nilai fisika jelek? Sayangnya bukan kedua diantaranya!

Radiasi. Ya, fenomena fisika yang satu inilah yang dituding sebagai salah satu penyebab kanker. Tapi jangan terburu-buru menyudutkan si radiasi ini sebagai penyebab kanker, sebab pernyataan di atas (radiasi sebagai salah satu penyebab kanker) bukan berarti jika-saya-kena-radiasi-maka-saya-pasti-kena-kanker, tapi maksudnya adalah jika-saya-kena-radiasi-maka-saya-bisa-jadi-baru-mau-akan-mungkin-saja-kena-kanker. Jadi, kanker tidak hanya disebabkan oleh radiasi, dan tidak semua radiasi bisa menyebabkan kanker. Malah, di antara anggota paguyuban penyebab kanker (dengan pola makan, rokok, konsumsi alkohol, hormon, virus, dan efek lingkungan sebagai anggotanya), efek lingkungan—termasuk radiasi di dalamnya—malah menjadi faktor paling kecil penyebab kanker.

Jadi, apa itu radiasi? Okay, di bawah ini ada penjelasan secara gampangnya.

Apa itu radiasi?

Pasti sudah pernah dengar tentang radiasi ‘kan? Secara mudahnya, radiasi bisa dikatakan sebagai energi yang bergerak (merambat). Ada radiasi yang memiliki massa (atau disebut partikuler), dan ada pula yang hanya berupa energi (gelombang elektromagnetik). Secara garis besar pun. Menurut tingkatan energinya, radiasi dibagi menjadi dua, yakni radiasi non pengion dan radiasi pengion. Yang dimaksud dengan radiasi non pengion adalah radiasi yang tidak dapat menyebabkan ionisasi atau ‘pengkutuban’. Mengapa disebut pengkutuban? Ionisasi  adalah peristiwa di mana sebuah (atau lebih) partikel elektron dalam sebuah atom terlepas dari atomnya. Kita tahu bahwa elektron bermuatan negatif, dan sebuah atom yang kehilangan elektron akan bermuatan positif. Kata ‘pengkutuban’ disini maksudnya adalah atom yang tadinya netral terbelah menjadi dua kubu (kutub), yakni kubu negatif—yang merupakan elektron yang terpental—dan kubu positif—tidak lain adalah atom yang ditinggalkan oleh elektron tersebut.

Gambar proses terjadinya ionisasi oleh radiasi partikuler (sumber: http://ss-radiology.blogspot.com, dengan modifikasi)

Pada radiasi non pengion, radiasi yang datang tidak memiliki energi yang cukup untuk ‘menendang’ elektron keluar dari orbitnya, sehingga tidak bisa melakukan ionisasi. Ibaratnya, radiasi pengion adalah angin yang, jikalaupun masuk ke rumah tidak akan berinteraksi dengan pemilik rumah dan keluar lagi lewat pintu belakang, sedangkan radiasi pengion adalah bola tennis yang untuk masuk ke rumah harus memecahkan kaca, melubangi dinding dan membuat sang pemilik rumah marah-marah. Contoh dari radiasi non pengion adalah cahaya tampak (cahaya lampu yang mungkin saja sekarang sedang menyinari wajah Anda tanpa bereaksi dengan kulit Anda meskipun mungkin menembusnya) dan radiasi panas.

Sedangkan, untuk kasus radiasi pengion, sang radiasi memiliki energi yang cukup untuk berinteraksi dengan materi yang ditumbuknya untuk membuat elektron yang sedang asyik nangkring di orbitnya berpindah, entah itu terlempar dari atom tersebut (terionisasi) atau sekedar pindah orbit (eksitasi).

Jadi bagaimana radiasi bisa menyebabkan kanker?

Dari pemaparan ringkas mengenai radiasi di atas, (moga-moga) telah jelas bahwa radiasi pengion dapat menendang elektron keluar dari orbitnya atau malah keluar dari atomnya. Dari yang kita semua tahu, nomor atom—yang menyatakan jumlah proton, dan pada atom netral memiliki nilai yang sama dengan jumlah elektron—dari sebuah atom menentukan karakteristik atom tersebut secara kimiawi dan fisika. Nomor atom juga menentukan tendensi ikatan atom tersebut dengan atom lainnya, dan konsekuensinya juga mempengaruhi komposisi serta sifat fisika dari suatu molekul. Sebuah atom oksigen dalam satu molekul air (H₂O) bisa saja terlepas dari ikatannya bersama atom hidrogen akibat kehilangan satu elektron (bilamana elektron tersebut adalah elektron valensinya) dan, konsekuensinya H₂O tersebut bukan lagi H₂O dan sifat fisisnya pun berubah.

Sudah akrab dengan istilah DNA ‘kan? Yup, DNA (Deoxyribonucleic Acid) adalah sistem penyimpanan kode spesifik pada suatu sel yang terikat dalam untaian benang kusut yang menyususn kromosom dan terletak pada inti dari inti sel (nucleolus). Ibaratnya, jika seluruh tubuh ini adalah sebuah kesatuan tentara dan satu selnya adalah satu orang prajurit, maka semua kromosom yang dimiliki sebuah sel adalah surat perintah yang dikantongi oleh prajurit tersebut tentang apa-apa yang harus dilakukannya selama bertugas (baca: selama sel tersebut hidup). Surat tersebut terdiri dari beberapa lembar (tiap lembarnya adalah satu kromosom) yang tiap lembarnya terdiri dari beberapa paragraf (DNA) yang setiap kata-nya (kode genetik) menyusun kalimat-kalimat perintah dengan huruf-huruf (atom). Setiap prajurit memiliki surat perintah yang berbeda, sesuai dengan posisi struktural dan lokasi penugasannya. Karenanya, sel yang berada di rambut tidak akan menjadi keras seperti sel pada tulang, dan sekumpulan sel kuku tidak akan membentuk akar rambut seperti sekumpulan sel kulit.

Nah, bayangkan apa yang terjadi bila DNA, yang notebene merupakan sebuah gabungan dari makromolekul yang rumit dan terdiri dari buanyak sekali atom, terkena ‘rombongan’ radiasi pengion? (kalau yang datang cuma satu dan bukan ‘rombongan’, maka tidak akan sampai merusak kode). Pasti atom yang menjadi satuan penyusun kode-kode genetik akan rusak, dan ‘surat perintah’ tadi akan berubah. bisa jadi, bagian yang memerintahkan kode itu untuk mencegah pembelahan sel berlebihan akan terhapus, dan munculah sel-sel yang membelah tanpa henti. Nah, sel-sel ini lah yang kemudian diidentifikasi sebagai kanker!

So? Sudah tahu kenapa radiasi bisa menyebabkan kanker? Yak benar, karena radiasi pengion. Nah, kembali ke radiasi dan jenis-jenisnya. Ada tiga partikel radiasi—selain elektron, proton, neutron dan photon—yang lumayan beken, yakni partikel alpha, beta, dan gamma. Partikel alpha sebenarnya adalah inti dari Helium. Ia hanya terdiri dari sepasang proton dan sepasang neutron, tanpa elektron. Karena terdiri dari banyak penyusun bermuatan, partikel alpha adalah partikel dengan daya rusak paling kuat, namun karena ia begitu ‘gemuk’ (dengan empat biji gembolan), daya tembusnya lemah. Partikel beta memiliki sifat dan tindak-tanduk sama dengan elektron (memiliki massa yang sama dan reaksi fisis yang sama), sedangkan partikel gamma tak lain dan tak bukan adalah nama lain dari photon, yang merupakan gelombang elektromagnetik tak bermassa.

Lantas apa yang membedakan antara partikel beta dengan elektron dan partikel gamma dengan photon? Hayo?! ‘kan semua propertinya sama, kok namanya bisa beda? Ya, jawabannya adalah mereka memiliki sumber yang berbeda. Photon dan elektron adalah sebutan untuk mereka yang berasal dari luar inti (berasal dari area orbital) dan muncul akibat interaksi orbital, sedangkan gamma dan beta berasal dari inti melalui mekanisme peluruhan radioaktif (kalau mau membahas tentang radioaktif, mungkin lain waktu ya...itu bisa panjang urusannya J).

Ketiga partikel itu memiliki daya tembus yang berbeda dan daya rusak yang berbeda pula.

Ilustrasi yang menjelaskan perbedaan dampak masing-masing jenis partikel radiasi kepada DNA (sumber: file presentasi kuliah ‘Biologi Radiasi’ oleh Ibu Dra. Zubaidah Alatas M.Sc)

Ilustrasi daya tembus partikel radiasi (sumber: Dasar Proteksi Radiasi, Pusdiklat BATAN, 2006) 

Ilustrasi daya tembus partikel radiasi (sumber: Dasar Proteksi Radiasi, Pusdiklat BATAN, 2006)

Pisau Haifu

 

Oleh : Rifqo Anwarie, 0706262691

SALAH satu tantangan terbesar dunia medis adalah bagaimana menyembuhkan tanpa menimbulkan kesakitan baru. Juga tanpa mengorbankan bagian organ yang sehat. Amat kerap orang harus kehilangan salah satu payudara, misalnya, demi menyelamatkan hidupnya dari kanker. Padahal, bagian dari yang dipotong keseluruhan itu hanya beberapa titik yang terkena kanker.

Teknologi pembedahan juga mengharuskan pengorbanan berupa kerusakan jaringan kulit dan otot. Untuk membenahi liver yang rewel terkena kanker, orang harus dikoyak perutnya. Belum lagi pengorbanan berupa pendarahan dan karenanya harus disiapkan transfusi. Kalau berhasil, dilanjutkan dengan proses penyembuhan yang memakan waktu.

Tantangan ini dijawab dengan kemajuan teknologi ultrasound untuk bidang medis. Ilmuwan Tiongkok dari Chongqing Haifu Technology menciptakan alat yang mampu "membunuh" kanker tanpa pembedahan. Namanya HIFU (high intensify focused ultrasonic) atau HIFU System. Prinsipnya, misalnya, liver atau payudara terkena kanker sebesar kacang tanah, maka lokasi sebesar itu pula yang diincar dan dimatikan.

"Pasien bisa melalui prosedur ini dengan sadar, tanpa anestesi. Setelah selesai, pasien bisa langsung pulang,'' kata Xiang Peng, asisten presiden dan manajer internasional Haifu di markas Haifu di Qingsong Road 1, Chongqing, Tiongkok, Jumat (12/6). "Kecuali kalau selesainya prosedur itu sudah malam, dia boleh menginap di rumah sakit," lanjutnya, bercanda.

Teknologi ini berbeda dengan teknik laser yang tetap harus melewati jaringan sehat menuju titik yang sakit, dengan konsekuensi bisa mengganggu organ sehat di jalan laser itu. Teknologi ultrasound langsung melokalisasi titik yang sakit lalu "merebusnya" hingga mati.

Selama ini yang dikenal umum memakai teknologi tersebut adalah USG alias ultrasonografi. Karena perbedaan sifat lapisan dalam tubuh, bisa "dilihat" kondisi bagian dalam tubuh lewat pantulan frekuensi suara yang kasat telinga itu. Hasilnya, kita bisa melihat janin dalam kandungan. Tentu saja energi untuk "melihat" janin itu dibuat rendah agar tak mengganggu calon manusia itu.

Sedangkan HIFU System atau juga dikenal sebagai "Pisau Haifu" melakukan penguatan pancaran ultrasound sehingga menimbulkan panas. Prinsip kerja alat ini didemonstrasikan dengan unik. Air dalam kotak kaca diberi pancaran ultrasound dari alat terapi tumor Haifu Model JC200 atau Model JC Focused Ultrasound Tumor Therapeutic System. Tepat di tengah ada titik putih. "Titik ini adalah bagian air yang ditingkatkan suhunya menjadi 65-75 derajat dengan ultrasound,'' jelas Xiang di depan rombongan wartawan Indonesia.

Titik putih itu bisa diatur besarnya, bisa sebesar beras lalu dibesarkan sebesar kacang tanah, atau lebih besar lagi. Artinya, sasaran yang "digarap" ultrasound itu bisa diatur dengan komputer, sesuai besarnya kanker. Energi yang disalurkan di sana bisa dipancarkan dengan akurat.

Xiang juga mendemokan ketika titik energi ultrasound itu tepat ditempatkan di permukaan air. Menyemburlah titik air itu karena mengalami penguapan. Tangan Xiang lalu dimasukkan ke air, tanpa menyentuh titik air yang panas itu. Tapi, dia lewatkan di bawahnya, antara pemancar frekuensi ultrasound yang juga terendam air dengan titik air itu.

"Lihat tak ada yang luka tangan saya," katanya sambil mengelap tangan basah itu dengan tisu. Jadi, antara pemancar ultrasound yang mirip lingkaran mike kecil berwarna merah bata dengan titik pemanasan tak ada "garis" panas. Pemancar ultrasound itu ditempatkan di bawah meja tempat pasien dirawat.

Haifu System bisa mencapai titik kanker tanpa mengubah kondisi di sekitarnya, baik menjadi panas atau menjadi sakit. "Dengan meningkatkan suhunya secara ultrasound, alat ini membunuh kanker di titiknya yang tepat," lanjut pakar berusia sekitar 40 tahun ini. Dengan demikian, organ sehat di sekitar titik itu tak terusik.

Prosedur ini juga disebutkan tak perlu waktu lama. Waktunya hanya beberapa puluh menit untuk kanker atau tumor kecil. Kalau kanker besar memang bisa berjam-jam, bergantung pada kompleksitasnya. "Kalau kanker itu dinyatakan sudah mati, sudah cukup,'' jelasnya.

Sebanyak 20 unit alat ini sudah dipakai di rumah sakit di Tiongkok, termasuk di klinik Haifu sendiri. Yang lain dipakai di Inggris, Jepang, Amerika Serikat, Korea, Hongkong, Rusia, Spanyol, Italia, Ukraina. Untuk membuka mata dunia, demonya di luar negeri dilakukan di Churchill Hospital, Oxford, Inggris. Haifu Chongqing berkolaborasi dengan Ultrasound Therapeutics Limited (UTL) Inggris.

Keberhasilan terapi kanker dari luar tubuh (extracorporeal) ini dinilai sebagai "revolusi" di bidang kedokteran. Tak heran pemerintah Tiongkok sangat membanggakan hasil riset 17 tahun tim pakar mereka di Haifu itu. Sistem ini kemudian dikenal dengan Pisau Haifu, sekalipun sama sekali berbeda dengan fungsi pisau bedah.

Harganya yang USD 2 juta (sekitar Rp 24 miliar) dianggap layak, karena alat ini sangat efisien dalam melayani pasien. Prosesnya tak serumit prosedur pembedahan konvensional biasa. Untuk memastikan alat ini dioperasikan dengan benar, Haifu memasukkan paket harga itu dengan pelatihan dokter ahli yang akan menjadi operator. Sebab, betapapun alat ini bisa dioperasikan siapa pun, dokter tetap diperlukan untuk memastikan diagnosis yang tepat. Haifu sendiri mengoperasikan klinik, bekerja sama dengan Teknik Ultrasound Fakultas Kedokteran Universitas Chongqing.

Alat ini bisa melayani banyak pasien secara ringkas. Kapasitasnya bisa dua ribu pasien setahun atau lima pasien sehari. Bergantung lama tidaknya dan kompleks tidaknya kanker atau tumor yang ditangani. Di Eropa, pasien membayar ongkos sekitar 6 ribu euro (sekitar Rp 85 juta) untuk pelayanan alat ini. Sedangkan di Tiongkok sedikit lebih murah. Menurut situs Haifu, sekitar 10 ribu pasien kanker sudah dilayani dengan alat ini.

Kanker dan tumor yang bisa diterapi dengan alat ini adalah kanker liver, payudara, sarcoma (jaringan ikat), pankreas, renal, dan kanker tulang. Kemampuannya diklaim termasuk menangani kanker yang sudah menyebar.

Ongkos-ongkos tadi dianggap Xiang Peng layak bila dibandingkan dengan bedah konvensional. Apalagi, prosedur ini tak perlu membuat pasien kesakitan dan opname. Kalau prosedur pertama tak berhasil, tinggal diulangi. "Dalam bedah konvensional, akan rumit bila prosedur gagal jahitannya dibuka lagi," ujar sosok yang sangat fasih berbahasa Inggris ini.

Lalu bagaimana hasil "rebusan" bekas kanker di dalam organ sehat tadi? "Akan mengerut," kata Xiang. Dicontohkan, tumor berukuran 148 plus minus 54,2 cm2 setelah "direbus" dengan ultrasound dalam jangka 6 bulan jadi 49,2 plus minus 31,0 cm3 atau mengerut jadi 63,2 persen. Bekas kanker yang terus akan mengerut ini diklaim tidak mengganggu organ sehat.

Prinsipnya, gelombang yang memancar dan mengenai suatu benda akan melambat. Kemudian, energi itu akan memanas. Persis seperti microwave yang memanaskan makanan atau sinar matahari yang memanaskan permukaan bumi. Bedanya, kali ini yang dicecar dengan energi ultrasound dalam HIFU System adalah kanker atau tumor. Itu dilakukan secara non-invasive alias tak perlu membuka kulit atau daging.

Haifu tak hanya mengembangkan "Pisau Haifu". "Pisau Haifu" digunakan untuk prosedur penanganan tumor atau kanker di torso atau badan manusia. Ciptaan lain yang lebih terspesialisasi adalah Seapopinna. Alat persis mesin ATM ini disebut sebagai terapi ultrasound pertama untuk alergi rinitis. Fungsinya bisa menerapi penyakit kelainan pada hidung yang berciri bersin-bersin dan mbeler setelah pernapasan terpapar alergen atau pemicu alergi.

Teknik terapinya adalah memasukkan batang sebesar isi bolpoin ke rongga hidung. Uniknya, fokus pemancar ultrasound itu tidak di ujung batang, tetapi di samping. Dengan begitu, pencarian sumber gangguan lebih fleksibel. Batang untuk menembak benjolan pengganggu di rongga hidung itu dihubungkan dengan pembangkit ultrasound di bagian bawah "mesin ATM" dan dipantau lewat "layar ATM". Prosedur ringan semacam ini hanya perlu waktu singkat.

Kreasi lain adalah Seapostar. Alat ini digunakan untuk menerapi penyakit ginekologis. Seperti diketahui, jenis kanker yang umum menyerang organ reproduksi adalah kanker serviks, ovarium, uterus, vagina, vulva, dan tuba falopii. Bentuk alat ini juga mirip ATM. Bedanya, alat pemfokus ultrasound-nya lebih besar, sebesar jempol tangan. Fokus ultrasound-nya berada di ujung batang itu.

Xian Peng menyebut Seapopinna dan Seapostar berharga hanya sepersepuluh "Pisau Haifu" atau Model JC. Sasaran terapi untuk dua alat itu memang masyarakat yang lebih luas. Sebab, alergi rinitis dan gangguan ginekologis adalah problem sangat banyak orang. "Terapi dengan alat ini bisa lebih cepat dan bisa dipakai banyak orang," klaim sosok yang berpenampilan rapi tersebut.

Tapi, tidak ada kreasi manusia yang tidak luput dari kritik. Kritik yang dilancarkan kepada "Pisau Haifu" adalah prosedur tersebut juga dilakukan "dalam gelap", yakni hasilnya baru diketahui setelah terapi berakhir. Tidak seperti pembedahan yang bisa dilihat langsung dan dikontrol dengan kasat mata. Ini memang konsekuensi dari prinsip non-invasive tadi.

Yang juga terus dipercanggih adalah bagaimana menangani kanker atau tumor yang sudah menyebar (metastasis). Jadi, perlu metode "merebus" titik-titik itu dengan lebih akurat dan tak meleset ke bagian organ yang sehat. Seperti halnya pembedahan, "Pisau Haifu" makin efektif bila kankernya masih sangat kecil dan lokasinya terkumpul di suatu tempat. Namun, Peng Xiang menyebut, kini "Pisau Haifu" sudah mampu menangani kanker metastasis.

Teknologi Haifu itu terus dikembangkan dan kini sudah mendapatkan paten internasional. Pengembangannya melampaui banyak kerumitan. Sangat banyak percobaan dilakukan. Penyetelan panas ultrasound pernah meleset dan membakar jaringan sehat. "Misalnya, kulit terbakar," kata Peng Xiang. Namun, kini teknologi "Pisau Haifu" sudah jauh lebih maju. Karena itu, Haifu bisa menjamin keamanan penggunaannya.

Teknologi tersebut mula-mula dikembangkan pada 17 tahun lalu, dipimpin oleh dr Wang Zhibiao, wakil direktur Institut Rekayasa Ultrasonik Medis Tiongkok. Menurut situs resmi Haifu, lembaga itu bagian dari Fakultas Kedokteran Universitas Chongqing. Reputasi Profesor Wang sangat moncer, termasuk di Eropa. Karena keahliannya, dia pernah menjadi juri European Inventor of the Year 2007.

Dokter berusia 50-an tahun itu kini menjabat general manager Haifu. Dia terus memimpin riset pengembangan, aplikasi klinis, dan memasarkan buah teknologinya. Klinik yang dikembangkan Haifu sendiri sudah menangani lebih dari seribu kasus tumor menengah dan terminal. Termasuk tumor atau kanker liver, payudara, tulang, dan kanker/tumor dalam jaringan lunak.

Pengembangan ultrasound yang dilakukan dr Wang Zhibiao itu klop karena bekerja sama dengan dr Wu Feng. Profesor ini adalah direktur Pusat Terapi Tumor yang juga berafiliasi dengan Fakultas Kedokteran Universitas Chongqing. Dialah yang turut menemukan alat Haifu bersama dr Wang.

Direktur klinik Chongqing Haifu Technology itulah yang turut membuktikan suksesnya penanganan kanker liver dan payudara dengan prosedur Haifu secara komplet. Tokoh lain yang tidak kalah besar peranannya adalah Profesor Feng Ruo. Keahlian pakar dari Fakultas Kedokteran Universitas Chongqing ini juga mengenai bidang ultrasound.

Contoh hasil diagnostik MRI dari kanker payudara dengan menggunakan "pisau haifu" :

Sebelum disinari  Hifu

 Setelah disinari dengan hifu

Video animasi dari teknik terapi kanker menggunakan pisau Haifu :