Enam Puluh Derajat, 17.900 Hertz, dan 50 Desibel di Meja Fantom

Cekricek.id — Sejak persamaan Doppler dipakai untuk mengukur aliran darah, sudut penempelan probe selalu jadi persoalan yang tak bisa dihindari. Sudut nol memberi hasil paling akurat. Anatomi tubuh jarang mengizinkannya.

Yang biasa ditempuh operator adalah kompromi, yaitu memiringkan probe sampai enam puluh derajat terhadap arah aliran. Kompromi itu punya harga sendiri.

Harganya tercatat dalam persamaan. Nilai kosinus enam puluh derajat adalah setengah, sehingga kecepatan yang terbaca tinggal separuh kecepatan sebenarnya.

Persoalan itu yang dibawa Sri Oktamuliani ke laboratorium bersama Takuro Ishii dan Yoshifumi Saijo. Oktamuliani dari Departemen Fisika Universitas Andalas, dua lainnya dari Tohoku University.

Laporan mereka berjudul Optimizing Doppler Ultrasound Parameters: The Study of Insonation Angle, PRF, and Dynamic Range in Blood Flow Assessment. Judulnya sudah memuat ketiga parameter itu.

Artikel itu terbit di Jurnal Ilmu Fisika Volume 17 Nomor 1. Penerbitnya Universitas Andalas, Padang.

Naskahnya masuk pada 7 Januari 2025 dan terbit daring pada 25 Februari tahun yang sama. Prosesnya berlangsung kurang dari dua bulan.

Yang mereka uji bukan pasien, melainkan sebuah fantom aliran. Alat itu meniru kondisi aliran darah dalam lingkungan yang bisa dikendalikan sepenuhnya.

Alat yang Dipakai, 2025

Mesin ultrasonografinya Xario 100 keluaran Canon Medical Systems, Tokyo, dengan transduser linear array PLU-1204 BT. Rentang frekuensinya 5 sampai 18 megahertz.

Untuk seluruh percobaan, frekuensinya dikunci pada 5 megahertz. Alasannya keseimbangan antara resolusi dan daya tembus.

Fantomnya Doppler 403 buatan Gammex, Middleton, Amerika Serikat. Di dalamnya ada pembuluh tiruan berdiameter dalam 5 milimeter.

Satu pembuluh dipasang mendatar pada kedalaman 2 sentimeter, satu lagi menyerong empat puluh derajat dari kedalaman 2 sampai 16 sentimeter. Laju alirannya bisa diatur.

Cairan yang dialirkan bukan darah, melainkan cairan peniru darah. Kerapatannya 1,03 gram per sentimeter kubik dan kekentalannya 4,1 sentipoise.

Laju alirannya dipatok pada 5 mililiter per detik, nilai tengah pada alat itu. Kecepatan rata-ratanya 25,5 sentimeter per detik.

Kecepatan puncaknya 50,9 sentimeter per detik, dengan bilangan Reynolds 292,85. Angka itu jauh di bawah ambang aliran turbulen.

Fantom Aliran dan Kajian-Kajian Sebelumnya

Sebelum sampai ke tiga parameter itu, peneliti lebih dulu menempatkan pekerjaannya di antara kajian yang sudah ada. Ultrasonografi dipilih di klinik karena tiga alasan yang sama sejak lama.

Alasan pertama sifatnya yang tidak invasif, tanpa perlu memasukkan alat ke dalam tubuh. Alasan kedua citranya tampil seketika.

Alasan ketiga biayanya lebih murah dibandingkan modalitas pencitraan lain. Ketiganya membuat alat ini dipakai luas di berbagai layanan.

Untuk aliran darah, yang dipakai adalah moda Doppler yang mengukur kecepatan sekaligus arah aliran di dalam tubuh. Ketepatannya dipakai untuk mendeteksi penyumbatan arteri dan kelainan katup jantung.

Karena taruhannya diagnosis, kinerja alat perlu diuji berkala dengan objek yang sifatnya diketahui. Objek semacam itu disebut fantom.

Fantom aliran meniru kondisi aliran darah fisiologis dalam lingkungan yang terkendali. Dengan begitu ketepatan pengukuran bisa dinilai tanpa melibatkan pasien.

Kajian-kajian sebelumnya, catat peneliti, sudah menguji kinerja Doppler dengan berbagai fantom. Yang belum ada adalah pengujian ketiga parameter itu secara bersamaan pada fantom Doppler 403.

Kajian terdahulu, tulis mereka, cenderung menyetel satu parameter dalam satu waktu. Celah itulah yang mereka isi dengan pendekatan optimasi terpadu.

Sudut Nol dan Sudut Enam Puluh

Dua sudut diuji lebih dulu, yaitu nol derajat dan enam puluh derajat terhadap arah aliran. Gambar diambil pada tiap setelan.

Pada sudut nol derajat, warna merah dan biru muncul bersamaan di dalam pembuluh. Itu tanda aliasing.

Aliasing terjadi ketika kecepatan aliran melampaui batas yang bisa dibaca sistem. Aliran cepat lalu tergambar seolah berbalik arah.

Pada sudut enam puluh derajat, sebaran warnanya menunjukkan kecepatan dan arah aliran dengan lebih tertib. Risiko aliasing turun.

Peneliti menjelaskan sebabnya lewat kosinus tadi. Kecepatan Doppler yang terukur tinggal separuh, sehingga lebih jarang melewati batas baca sistem.

Temuan itu mereka sandingkan dengan dua kajian terdahulu. Satu kajian tahun 2001 menemukan sudut insonasi berpengaruh nyata pada pengukuran kecepatan Doppler spektral.

Baca juga Dua Metode Hitung Amiloid-Beta Memberi Hasil yang Sama

Kajian kedua, terbit 2021, melaporkan sudut enam puluh derajat memang menekan aliasing dengan memotong separuh pergeseran Doppler. Keduanya sejalan dengan hasil di laboratorium ini.

Menaikkan PRF, Menaikkan Batas Baca

Parameter kedua yang diutak-atik adalah pulse repetition frequency, jumlah pulsa yang dikirim tiap detik. Nilai itu menentukan batas kecepatan tertinggi yang masih terbaca.

Batas itu bernama kecepatan Nyquist. Di bawahnya aliran terbaca benar, di atasnya muncul aliasing.

Pada PRF 14.000 hertz, kecepatan Nyquist hanya 9,8 sentimeter per detik. Padahal kecepatan rata-rata cairannya sudah 25,5 sentimeter per detik.

Akibatnya aliasing muncul kuat. Sistem tidak sanggup membaca aliran secepat itu.

PRF dinaikkan ke 15.700 hertz dan kecepatan Nyquist ikut naik ke 14,1 sentimeter per detik. Aliasing berkurang.

Kenaikan berikutnya ke 16.000 hertz mengangkat batas itu ke 25 sentimeter per detik. Pada titik itu aliasing sudah minim.

Pada PRF tertinggi yang diuji, 17.900 hertz, kecepatan Nyquist mencapai 37,4 sentimeter per detik. Angka itu di atas kecepatan rata-rata cairan.

Peneliti mengingatkan kenaikan PRF tidak gratis. Setelan yang terlalu tinggi bisa memasukkan derau atau menurunkan resolusi temporal.

Cara Angka-Angkanya Dibaca

Persamaan yang menopang seluruh pengukuran ini menghubungkan pergeseran frekuensi Doppler dengan kecepatan aliran dan sudut insonasi. Di dalamnya ada kecepatan suara pada jaringan, yang lazim diambil 1.540 meter per detik.

Dari persamaan itu, sudut masuk lewat nilai kosinusnya. Semakin besar sudutnya, semakin kecil kecepatan yang terbaca alat.

Untuk pengujian PRF, sistem diatur ke moda pencitraan kecepatan berwarna. Skema warnanya biru untuk aliran menjauh dan merah untuk aliran mendekat ke transduser.

Untuk pengujian rentang dinamis, moda B dan Doppler gelombang pulsa diaktifkan bersamaan. Yang diamati pembuluh mendatar pada fantom itu.

Isi pembuluhnya tampak hitam pada citra abu-abu. Itu menegaskan cairan peniru darah yang dipakai memang berdaya pantul rendah.

Setelan lain dijaga tetap agar perbedaan yang muncul benar-benar berasal dari parameter yang diubah. Indeks mekanik, indeks termal, laju bingkai, dan penguatan dikunci pada nilai yang sama.

Analisis datanya memakai histogram nilai piksel tiap citra. Rata-rata dan ragamnya dihitung untuk memperoleh nilai signal-to-noise ratio.

Hubungan antara rentang dinamis dan nilai itu lalu dipetakan dengan model regresi linear. Analisis ragam satu arah dipakai untuk mengujinya, dengan ambang nyata di bawah 0,05.

Rentang Dinamis dan Angka SNR

Parameter ketiga adalah rentang dinamis, yaitu jarak antara intensitas terendah dan tertinggi yang bisa ditangkap sistem. Empat setelan diuji, dari 30 sampai 60 desibel.

Pada 30 desibel, kontras dan detailnya berkurang. Aliran darah jadi kurang tegas dan jaringan sulit dibedakan.

Pada 40 desibel, keterlihatannya membaik meski perbedaan halusnya masih sulit ditangkap. Pada 50 desibel gambarnya lebih jernih.

Nilai signal-to-noise ratio ikut naik seiring rentang dinamis. Dari 2,30 desibel pada setelan 30, angkanya naik ke 3,42 pada setelan 40.

Pada setelan 50 desibel, nilainya 4,85 desibel. Pada setelan 60 desibel, angkanya mencapai 6,01.

Baca juga Kasar atau Halus, Gilingan Mengubah Kafein Kopi Gayo

Analisis histogramnya menunjukkan sebaran intensitas piksel paling seimbang pada 50 desibel. Dari situ peneliti memilih setelan itu sebagai yang terbaik.

Kesimpulan akhirnya menggabungkan tiga parameter sekaligus. Sudut insonasi enam puluh derajat, PRF 17.900 hertz, dan rentang dinamis 50 desibel.

Catatan atas Laporannya

Yang perlu dicatat pertama adalah ketidakcocokan antara abstrak dan isi. Abstrak menyebut aliasing paling kecil pada sembilan puluh derajat, padahal sudut itu tidak pernah diuji.

Yang diuji hanya nol dan enam puluh derajat. Angka sembilan puluh tidak muncul di bagian mana pun selain abstrak.

Catatan kedua menyangkut rentang dinamis. Bagian hasil menulis 60 desibel memberi kontras dan detail terbaik.

Baca juga Tiga Tahun Tanpa Perubahan, Lalu Berobat ke Malaysia

Beberapa paragraf kemudian, kesimpulannya justru menyebut 50 desibel sebagai yang terbaik. Dua pernyataan itu berdiri berdampingan tanpa penjelasan.

Catatan ketiga menyangkut uji statistiknya. Hasil analisis ragam satu arah dilaporkan dengan nilai F tak hingga, angka yang tidak lazim dalam laporan statistik.

Kecepatan suara pada fantomnya pun tertulis sebagai 155010 meter per detik. Angka itu jelas kesalahan pengetikan, sebab nilai lazimnya sekitar 1550 meter per detik.

Sejumlah kalimat di artikelnya rusak akibat kesalahan penyuntingan. Potongan kata seperti Ranrangeuch dan imageRangimageil terbaca di tengah kalimat yang seharusnya utuh.

Selain itu, seluruh pengukuran dilakukan pada satu laju aliran saja. Tidak ada pengulangan yang dilaporkan, sehingga sebaran nilainya tidak bisa dinilai.

Peneliti sendiri menutup laporannya dengan permintaan yang wajar. Temuan pada fantom ini perlu diuji ulang di klinik dengan data pasien pada berbagai kondisi pembuluh darah.