Sekapur Sirih Tentang Photoacoustic Imaging

Tumben ngepost beginian, Ul? Mbok ben.

***

Photoacoustic imaging. Opo kuwi? Daripada bingung coba kita lihat per kata. Photo itu, berhubungan dengan cahaya. Acoustic, berhubungan dengan bunyi, atau gelombang mekanik (gelombang yang muncul akibat adanya gerakan/getaran) pada umumnya. Imaging, kata dasarnya image, gambar. Kalo digabung kurang lebih jadi gini: teknik mengambil gambar dengan bantuan cahaya dan gelombang mekanik. 

Still not helping, Ul. Oh tenang, I have plenty of time to explain this bit by bit.

Jadi sebenernya photoacoustic imaging ini adalah salah satu cara yang bisa dipake untuk mengambil gambar dari daleman tubuh kita. Jaringan-jaringannya gitu maksudnya. Cara yang lain, yang lebih duluan tenar, adalah X-ray. Tapi kali ini lupakan dulu X-ray, kapan-kapan deh dibahas juga kalo ada mood.

Mari kita singkat photoacoustic imaging menjadi PI mulai dari sekarang, atas nama kepraktisan.

PI ini, setipe dengan X-ray, tekniknya adalah dengan memancarkan gelombang elektromagnetik ke jaringan tubuh makhluk hidup. Dalam kasus PI, yang dipancarkan adalah laser. Lasernya pun nggak dipancarkan secara kontinu, tapi berupa pulse, jadi cuma sekeclap-sekeclap(?) gitu lah kira-kira. Laser itu singkatan loh, kepanjangannya "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation". Nah, jadi intinya laser itu salah satu bentuk dari cahaya. Dari sinilah asal kata photo di PI.

Acoustic nya dari mana? Sabar, we'll get to it soon (maybe).

Laser itu cahaya, cahaya itu bentuk dari energi. Kalo dipancarkan ke jaringan tubuh, sebagian bakal diserap, dan dikonversi jadi bentuk energi lain: panas. Nah panas ini menyebabkan terjadinya "transient thermoelastic expansion" atau gampangnya pemuaian.

Intermezzo dulu tentang pemuaian. Dulu jaman SD saya pertama kali diajarin tentang pemuaian sama guru IPA merangkap wali kelas saya. Jadi waktu itu pemuaian diilustrasikan seperti ini. Bayangkan ada sekelompok orang berkumpul, anggap saja berbaris, rapat baik dengan sisi kiri kanan maupun depan belakang. Barisan ini anggaplah sebagai sebuah benda, dan orang per orang ini adalah molekul yang menyusun si benda.

Anak SD lagi baris

Kalau tiba-tiba matahari bersinar terik sekali, pasti si orang-orang dalam barisan mulai kepanasan, dan lama-kelamaan mereka nggak akan betah berada dalam barisan yang rapat kanan kiri depan belakang. Alhasil, mereka bakal bergerak menjauh satu sama lain, sehingga jarak antar orang bakal lebih gede daripada sebelumnya. Total barisan ini bakal lebih makan tempat daripada sebelum kena terik matahari. Kurang lebih beginilah, pemuaian.

Selain pemuaian, benda yang kena panas juga bakal menghasilkan gelombang ultrasonik. Masih inget pelajaran SD? Ada gelombang infrasonik, audiosonik, ultrasonik. Manusia cuma bisa denger yang audiosonik, sementara infrasonik dan ultrasonik bisa didengar oleh beberapa jenis hewan. 

Beliau bisa mendengar bunyi-bunyi yang tidak bisa didengar manusia.

Nah, darimana asal gelombang ultrasonik tadi? Kalo kita balik lagi ke ilustrasi tentang pemuaian, gelombang ultrasonik ini nampaknya muncul dari gerakan molekul benda ketika saling menjauh gara-gara kena panas. Walau nggak bisa didengar oleh manusia, gelombang ultrasonik ini termasuk gelombang bunyi. Dari sinilah asal kata acoustic di PI.

Mari kita singkat ultrasonik menjadi US mulai dari sekarang, atas nama kepraktisan. 

Gelombang US inilah yang bisa kita manfaatkan untuk mendapatkan gambar jaringan tubuh. Si gelombang US yang memancar dari jaringan tubuh yang kena laser tadi, ditangkep oleh US transducer. Opo maneh kuwi transducer? Transducer itu alat yang bisa mengkonversi sinyal dari bentuk energi yang satu ke bentuk yang lain. Kalo US transducer ya berarti dia bisa nangkep gelombang US (bunyi), kemudian mengkonversinya ke bentuk lain biar bisa diproses sampai menghasilkan informasi yang kita butuhkan: gambar jaringan tubuh.

Gimana sih kok dari gelombang US kita bisa dapetin gambar? Kita mesti agak mundur ke bagian penyerapan cahaya (laser). 

Mari kita (lagi-lagi) inget-inget pelajaran SD, atau SMP ya, lupa. Saya diajarkan tentang gimana kok kita bisa lihat warna-warna. Oke, pertama gini. Kalo ada cahaya, kita bisa dengan jelas melihat dan membedakan warna. Kalo gelap, nggak ada cahaya? Mana bisa. Berarti cahaya berperan penting. Lalu, cahaya yang kita lihat, yang kita dapatkan sehari-hari itu warnanya putih. Fun fact, putih adalah gabungan dari semua warna. Bisa dibuktiin kok. Coba bikin spinning wheel kayak yang buat roulette gitu, tapi warnai tiap slice nya dengan warna berbeda cem pelangi gitu. Terus puter. Warnanya bakalan jadi putih!

Nah, suatu benda bisa kelihatan berwarna sesuatu karena ada cahaya (putih) yang memancar ke benda itu, kemudian si benda memantulkan warna tertentu dan menyerap semua warna lainnya. Kasus ekstrem, benda berwarna hitam menyerap semua warna. Sebaliknya, benda putih memantulkan semua warna. Dari dua kasus ekstrem ini, bisa kita simpulkan kalo makin gelap (menuju hitam) warna benda, makin banyak menyerap cahaya. Sebaliknya, makin terang (menuju putih) warna benda, makin sedikit menyerap cahaya.

Sekarang kita tahu kalo penyerapan cahaya (laser) oleh jaringan tubuh dipengaruhi oleh intensitas warna, atau bahasa londo nya, intensity, atau bisa juga brightness. Daleman tubuh kita emang dasarnya warnanya merah kan ya, tapi intensitasnya beda-beda. Ada yang merah tua, merah mencrang, merah muda, dll. Bagian tubuh dengan intensitas warna berbeda menyerap energi cahaya dengan porsi yang berbeda, menghasilkan panas dengan porsi yang berbeda juga, dan akhirnya memancarkan gelombang US dengan porsi yang juga berbeda. Dari situlah, akhirnya kita bisa merekonstruksi gambar bagian dalam tubuh dari gelombang US yang beda-beda porsinya tadi.

Kalo misalnya pingin fokus ke organ atau jaringan tertentu, pingin gambarnya lebih jelas daripada bagian lainnya, kita mesti bikin si organ atau jaringan tertentu tadi berwarna kontras dibanding sekelilingnya. Hal ini bisa dilakukan dengan masukin (entah disuntikin atau gimana) contrast agent, semacem zat warna yang bisa bikin mencrang organ atau jaringan tertentu sehingga hasil imaging nya bakal lebih jelas. Atau, sebenernya haemoglobin a.k.a Hb dalam darah itu adalah contrast agent alami yang sudah cukup mumpuni. Jadi misalnya kalo mau lihat peta aliran darah pake PI, kita nggak perlu agent lagi, karena darah itu sendiri udah cukup mencrang, thanks to Mr Hb. 

Well, that's all, folks! Semoga rada bermanfaat. Saya juga nggak tahu kerasukan apaan sampe bikin postingan beginian. Sampai jumpa di kesempatan berikutnya! :))