Film Sinar X

Intrumentasi Medis 2007

FILM SINAR-X

1. Struktur film - Kristal dan Emulsi - Pembentukan latent image

2. Alat pencuci film (Film Processing unit) 3. Sensitometri dan Densitometer 4. Intensifying Screen 5. - Parameter Kualitas Citra 6. Cassette


PESAWAT DIAGNOSTIK SINAR-X

FILM SINAR-X • Konstruksi

a. Lapisan pelindung emulsi (hardened gelatine)+antistatic b. Lapisan emulsi kristal silver halida (peka cahaya/ tebal 5 µm)

- single emulsion (5 lapis) - double emulsion (7 lapis)

c. Lapisan perekat untuk menjamin emulsi merekat ke bahan base d. base polyester (PET) atau Triacetate (tebal ± 175 µm)

Keuntungan polyester : - secara optik jernih - waterproof - tidak mudah terbakar - diberi warna biru, untuk meningkatkan penampakan/jelas

e. Lapisan anti-halation (penyerap) mencegah scatter ke lapisan emulsi (hanya untuk film single emulsion)

• tebal film : - single emulsion 0.03 – 0.04 mm → Ag: 5 g/m3 - double emulsion 0.08 – 0,1 mm → Ag: 20 g/m3

• Efek Phtotograpi

- Proses photo kimia - Silver halida +( radiasi sinar-X /light) → logam silver (Ag)

→ Latent image → Film “dicuci” (develop) +fixing → visible image

Single emulsion Double emulsion


PESAWAT DIAGNOSTIK SINAR-X n EMULSI 4Struktur

4Bentuk struktur butir Kristal Silver (perak) Halida, disebut → grain dengan ukuran < 1 µm mengandung ± 1012 Ag

- AgBr (silver bromide) → lazim dipakai - AgI - AgCl

4Gelatin berguna sebagai : - penyangga kristal dan mencegah terjadi pengumplan

kristal → kristal merata - penyerap enersi → menambah kepekaan - mempermudah proses difusi dalam pencucian

(developing) → (mempunyai sifat swelling shrinking)


PESAWAT DIAGNOSTIK SINAR-X n KARAKTERISTIK EMULSI

• Parameter Kualitas film tergantung dari karakteristik emulsi

• Kontras

Ukuran grain seragam : - kontras tinggi

Ukuran grain tak seragam : - kontras rendah

• Unsharpness Sinar-X tidak memberikan blur pada film

- Kristal merupakan ”point object

Sinar biasa memberikan blur pada film - Sinar biasa memberikan hamburan

• Resolusi Ukuran grain kecil

- kepekaan rendah - resolusi tinggi

Ukuran grain besar - kepekaan tinggi - resolusi rendah



n SPEKTRAL EMULSI

n Spektrum gelombang elektromaknit

Daerah panjang gelombang cahaya λ : 400 – 700 nm

n FILM PEKA SINAR BIRU kristal AgBr peka : →hingga λ 490 nm (blue)

n FILM PEKA SINAR HIJAU AgBr + zat pewarna magenta peka: → hingga λ 600 nm (green)

→ orthochromatic film

blue sensitive emulsion


PESAWAT DIAGNOSTIK SINAR-X n PROSES PEMBENTUKAN LATENT IMAGE

n SIFAT KRISTAL AgBr 4lattice ion Ag+ dan ion Br – bentuk kubus 4struktur lattice → mengandung “impurities” membentuk:

- ion Ag+ bebas (interstitial ion = ion sela/celah) - noda/bintik (speck) pusat kepekaan S pd permukaan kristal → kepekaan akan naik bila diberi “impurity” sulfur

n LATENT IMAGE TERBENTUK 2 TAHAP

o Tahap pertama 1. photon (sinar-X/light) menyinari kristal AgBr 2. seluruhnya atau sebagian enersi diserap oleh kristal

(photoelectrik efek atau Compton efek) 3. penyerapan enersi memicu reaksi kimia 4. electron terlepas dari ion Br -

4 Br - + photon → Br + electron

o Tahap kedua 5. electron bergerak bebas dalam kristal 6. atom Br keluar dari ikatan kristal 7. elektron bebas beregerak dan ditangkap pusat kepekaan (S) 8. S menjadi bermuatan negatip 9. S akan menarik muatan positif „ion Ag+ bebas“ 10. ion Ag+ dinetralisir oleh S

4 Ag+ + electron → Ag 11. terbentuk “latent image”

o dalam proses developing → kristal akan menjadi hitam → “visible image”



n PROSES DEVELOPING LATENT IMAGE

n Radiasi

n Developing

n Fixing

5 Step pencitraan film - Radiasi

↓ - Developing

↓ - Fixing

↓ - Washing

↓ - Drying


PESAWAT DIAGNOSTIK SINAR-X n ALAT PENCUCI FILM (FILM PROCESSOR)

n Prinsip dasar kerja − Langkah sistem pencucian film :

1.Developing → 2. Rinsing → 3. Fixing → 4. Washing → 5. Drying

− Sistem replenisher : → menambah cairan kimia developer dan fixer untuk

menjaga aktifitasnya. − Sistem transport film − Sistem pengendali suhu cairan kimia

n Proses Manual

− Kerugian : Proses kerja tidak standard − Terdiri 4 tangki:

- tangki developer - tangki air - tangki fixer - tangki air

n Proses Otomatis

Keuntungan : - Proses kerja standard →kualitas citra konstan - waktu proses pencucian konstan - suhu cairan kimia konstan - aktifitas cairan kimia terkendali (automatic replenisher) - proses difusi cairan kimia ke film uniform/rata - pengeringan uniform/rata

Dev. Fix. Rinse

Dryer

Table Top Model Capacity 60 films/hr Capacity > 100 films/hr


PESAWAT DIAGNOSTIK SINAR-X n SENSITOMETRI

n Metoda kuantifikasi hubungan antara besar paparan radiasi pada film dan densitas yang dihasilkan dengan kondisi parameter proses film tertentu.

n Digunakan untuk mengevaluasi dan monitoring proses pencucian film

n SENSITOMETER

n 21 step wedge

n DENSITOMETER

n KURVA KARAKTERSITIK

film

D = Kehitaman (Density)



Spesifikasi film

n Kurva karakteristik

hBase fog daerah A – B hDaerah linear C – D Gradation γ hOver exposure daerah D – E (saturated) n Spectral sensivity

- blue sensitive - green sensitive

Sensitometer

Densitometer



n EVALUASI KURVA KARAKTERISTIK

Evaluasi sesuai ketentuan ANSI

1. Fog (Do) - densitas bagian film tidak kena penyinaran → densitas base film + fog akibat proses developer ( D = 0.1 – 0.2)

2. Gradient rata2 (G): - daerah kurva → hubungan penyinaran dan densitas yang dihasilkan

konstan (bagian garis lurus AB) - kemiringan garis lurus → derajat kontras ( contrast index) - nilai gradient → tan α (G = 1,5 – 3 tergantung format film)

3. Speed index - besar penyinaran → densitas ± 1 - menunjukan sensifitas dan kecepatan film

4. Dmax - Densitas maksimum dari kombinasi film dan proses developing - penyinaran naik → Dmax tetap (saturation) - Dynamic Range dari film kurang lebar → kerugian dari film

Catatan : Kurva diperoleh dengan parameter proses ( waktu dan suhu proses) sesuai anjuran pabrik.



g INTENSIFYING SCREEN

n Fungsi Intensifying screen n Sinar-X mempunyai sifat dapat menghitamkan film n Efficiensi penyerapan film terhadap Sinar-X sangat rendah n Sinar yang dipendarkan oleh intensifying screen dapat

memberikan 97% kehitaman film n Kombinasi film + intensifying screen dapat mengurangi dosis

radiasi sinar-X dengan faktor 10 – 20 x

n Gejala radio luminescence n Beberapa garam kristal akan memendarkan cahaya bila

diberi radiasi sinar-X 4Fluorescence pendaran sinar biasa selama iradiasi 4Phosphorescence pendaran sinar biasa selama iradiasi dan

beberapa sekond sesudah iradiasi

n Prinsip kerja Intensifying screen: - bahan phospor menyerap enersi photon sinar-X - konversi enersi photon sinar-X → photon cahaya - emisi photon cahaya → cahaya memberikan “latent image” ke film → effisiensi bahan phospor tergantung dari efisiensi

penyerapan, efisiensi konversi dan emisi

n Konstruksi intensifying screen

1. Bahan base, PET film 2. Lapisan refleksi/absorbsi 3. Lapisan perekat 4. Lapisan Phospor 5.Lapisan pelindung

X-ray



PARAMETER IMAGE QUALITY

SPEED

n Bahan lapisan phosphor

4Kristal Calcium tungstate (CaWO4) dipakai sejak 1886 (blue spectral)

4Kristal Rare earth (Gd2=w2S:Tb) (green spectral) 4Efisiensi kristal Rare earth > effisiensi kristal CaWO4

n Kecepatan (speed) Screen

4Kecepatan dan definisi (sharpness) saling bergantungan 4Tergantung :

- Bahan phospor dan effisiensi - ukuran grain dari kristal phospor - Ketebalan lapisan phospor (d) - Adanya lapisan refleksi atau penyerapan - Adanya zat serapan warna pada bahan pengikat phospor

dan lapisan pelindung

n Kecepatan kombinasi Film-Screen - disebut “speed class “ = film speed x screen speed - standard speed class sesuai dgn ASA - maksimum speed class dgn bahan CaWO4 200 - maksimum speed class dgn bahan Rare Earth 800

UNSHARPNESS/BLUR

n Unsharpness pada Intensifying Screen timbul : - Hamburan cahaya kristal phosphor dilapisan phospor - Hamburan berakibat ukuran penyinaran cahaya di film lebih

besar dari ukuran kristal



n Efek Cross over - timbul karena penggunaan double emulsion pada film - memberi konstribusi “unsharpness” → kualitas citra ↓

n Efek ketebalan (d) bahan phosphor pada unsharpness - Makin tebal (d) , unsharpness makin besar

NOISE

Citra noise kombinasi film-screen terdiri

Film Noise - Noise yang berasal dari kristal AgBr dapat diabaikan ,

fluktuasi densitasnya tidak terlihat pada citra film



Screen Noise o Screen stucture noise - Timbul akibat dari kesalahan produksi (lapisan

phospor tidak homogen), kemungkinan terjadi sangat kecil

o Quantum Noise - Sangat berperanan dalam citra noise kombinasi film-

screen yang berasal dari sumber radiasi - Citra noise dari quatum noise sebagai bintik2 hitam

(grain) yang tidak teratur. - Noise terutama timbul pada dosis sinar-X rendah dan

akan turun secara exponential dgn dosis. - kombinasi film screen dgn speed class tinggi akan

menghasilkan citra sinar-X dengan noise

Wiener Spectrum o Wiener spectrum adalah grafik antara total noise yang

terekam dan spatial frequency dari suatu Sistem pencitraan. - Film grain noise berasal dari film-screen system yang

timbul diseluruh bidang spatial frequency (White Noise)



Resolusi Intensifying Screen

• Standard kecepatan

Type Class

Speed Dose (µGy)

Factor Resolution (Lp/mm)

Unsharpness

50 20 ¼ 10 0.05 Detail (D) 100 10 ½ 7.5 0.07

Univ.(U) 200 5 1 5.5 0.1 400 2.5 2 4.6 0.12 High(H) 800 1.2 4 3.8 0.13

Spectral emission

CaWO4 Film Blue Sensitive Rare Earth Film green Sensitive

MTF kombinasi film- screen



g CASSETTE

n Fungsi cassette 4Sarana tempat kedap cahaya untuk film 4Menekan film hingga menjamin kontak yang baik antara film dan

ke dua intensifying screen

n Syarat cassette 4Mudah penangannya 4Ringan 4Tahan banting 4Kedap terhadap cairan ( darah, bahan developer/fier)

n Konstruksi casstte

Cassette without screen



IMAGE QUALITY EVALUATOR

Basic evaluators o Contrast o Resolution o Noise

Linking Evaluators o Modulation transfer Function (MTF) o Signal to Noise Ratio o Wiener Spectra

Overall evaluators o Roses Model o Contrast detail analysis o Receiver Operating Charateristic Curve (ROC) Analysis

ROSE MODEL

CONTRAST DETAIL

ROC ANALYSIS RESOLUTION

CONTRAST

NOISE

Film Sinar X

Documents

Transcript of Film Sinar X