MAKALAH RADIOLOGI DENTAL DIGITAL IMAGING

Perbandingan CCD dan CMOS dalam Digital Dental Radiografi

Disusun oleh :

1. SilviAnindaRizka A (10/300486/KG/8737) 2. NindyRevitaLaurentia (10/302198/KG/8745) 3. R.A.SaptoriniD.T.S.S (10/302317/KG/8747) 4. Tiara OktavianiSaputri (10/302473/KG/8751) 5. Low XinYi (10/304722/KG/8755) 6. Lee ZhiJian (10/304737/KG/8758) 7. MirtaWindraCharisma (10/304895/KG/8765) 8. Frayda Cempaka Sari (10/304937/KG/8769) 9. Gretta Paramita Fauziah (10/304982/KG/8773) 10. Nurlina Puspita (10/305024/KG/8777) 11. SellyAmalia (10/305089/KG/8779) 12. Miski Nabila Fasya (10/305101/KG/8781) 13. Indra Prasetyanti (10/305129/KG/8783) 14. NidaMunadiah Rahim (10/305533/KG/8785)

FAKULTAS KEDOKTERAN GIGI UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA 2012

BAB I PENDAHULUAN

Kedokteran gigi saat ini sudah mengalami kemajuan perkembangan yang baik pada segala bidang. Salah satunya pada bidang Radiografi. Radiografi sangat penting dalam kedokteran gigi, karena kita dapat mengetahui gambaran bagian anatomi tubuh atau gigi untuk menegakkan diagnosa. Teknik radiografi yang paling sering di gunakan di kalangan dokter gigi adalah radiografi konvensional. Radiografi konvensional pada awalnya merupakan dasar dari penegakkan diagnosis, penentuan rencana perawatan, dan evaluasi hasil perawatan. Namun radiografi konvensional

mempunyai radiasi yang cukup besar, yang dapat berdampak buruk pada pasien (Fadhilah,2001). Seiring dengan perkembangan jaman di temukan teknik radiografi yang dapat menutupi kekurangan dari teknik radiografi konvensional yaitu teknik radiografi digital . Digital imaging adalah teknik untuk menghasilkan gambaran radiografi di mana informasi tentang jumlah sinar X yang diserap dapat dimanipulasi dengan komputer untuk menghasilkan gambaran terbaik (Dorlands Medical Dictionary, 2003). Teknik radiografi digital mempunyai eksposi yang lebih kecil dari radiografi konvensional dan Dosis radiasi yang lebih rendah karena digital imagereceptor lebih efisien pada rekaman energyphoton dari conventionalfilms. Selain itu, radiografi digital juga disertai perangkat imageprocessing yang dapat meningkatkan kualitas gambaran rontgen yang di hasilkan (Whaites, 2003). Ada pun kelebihan lain yang dimiliki oleh radiografi digital, antara lain: Cepat dan efisien karena tidak membutuhkan kamar gelap untuk pencetakan gambar,Hasil lebih akurat,Sistem sinar-X pesawat dapat tetap digunakan dengan dilakukan modifikasi, Dapat digunakan untuk radiografi mobileX-ray unit dengan detector digital (flat digital), Processing konvensional tidak dilakukan dan dapat menghindari semua kesalahan processing dan risiko menangani bahan kimiawi saat processing, Mudah disimpan dan pengarsipan informasi pasien dan inkorporasi terhadap rekam pasien, Mudah transfer gambar secara elektronik (Teleradiografi), Perbaikan dan processing gambaran. Paket software dapat melakukan beberapa perbaikan gambaran termasuk: Inversi, Alterasi pada kontras, Embossing atau pseudo-3D, Pembesaran, Ukuran automatis, Pseudocolourization (Whaites, 2003). Karena keuntungan yang di miliki oleh radiografi digital, maka pada makalah ini akan dibahas lebih lanjut mengenai radiografi digital yaitu mengenai beberapa image reseptor yang ada pada radiografi digital diantaranya adalah CCD sensor dan CMOS sensor.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA A.Digital Imaging Digital Imaging adalah suatu proses menghasilkan gambaran secara digital (di dalam komputer). Dengan kata lain, gambar yang telah diambil oleh suatu image receptor dan hasilnya akan tampak pada layar computer bukan pada film. Dalam beberapa sistem, gambaran radiografik akan tampak langsung dalam layar computer sesaat setelah pengambilan gambar, tetapi dengan reseptor lain harus di scan terlebih dahulu (Barnett, 2005).Radiografi Digital Imaging adalah suatu metode dengan memproses gambar menjadi format digital yang dapat ditampilkan untuk dilihat dan dapat disimpan secara elektronik, dengan menggunakan computer (Anderson dan Pendleton, 2001). Radiografi digital imaging menawarkan beberapa fitur yang berpotensi meningkatkan kualitas diagnosis : menggunakan warna( tidak hitam putih), kemampuan magnifikasi, dan kemampuan mengubah derajat densitas gambar pada layar, disebut juga peningkatan kontras. Gambaran digital (suatu gambar yang diambil dengan reseptor non film) menghasilkan radiasi ionisasi lebih sedikit, dalam beberapa kasus dapat menunjukkan pengurangan yang signifikan yaitu sekitar 90%.Hal ini membuat sensor elektronik intraoral sebagai pengganti film, menggunakan komputer (alat elektronik yang memiliki kemampuan untuk menyimpan data dalam memorinya) dan printer ( mekanisme mengkonversikan data dalam bentuk cetakan). Rekam data akan disimpan dalam memori komputer. Data ini dapat dilihat dalam layar monitor dan dapat dicetak sebagai hardcopy yang dapat disimpan oleh pasien maupun dikirimkan ke perusahaan asuransi dan ke dokter gigi lain (Anderson dan Pendleton, 2001). Digital Imaging merupakan hasil interaksi sinar X dengan electron dalam sensor pixel elektronik (elemen gambar), konversi data analog ke data digital, prosesing komputer, dan display gambar tampak pada layar komputer. Data didapat melalui sensor yang berkomunikasi dengan komputer. Digital imaging ini ada dua metode pengambilan gambarnya yaitu direk digital imaging dan indirek digital imaging (Williamson dan Parks, 2002). a.Metode Direk Digital Imaging Metode direk digital imaging memproduksi gambaran dinamik yang menyediakan tampilan gambar secara langsung, peningkatan kualitas gambar, penyimpanan, retrieval, dan transmisi. Sensor digital lebih sensitive dibanding film dan menghasilkan paparan radiasi yang lebih rendah. Dynamic range atau latitude adalah suatu rata-rata paparan yang akan menghasilkan gambaran dalam rata-rata desitas yang berguna.Direk digital imaging merupakan suatu komponen yang mampu menghasilkan gambar secara langsung. Komponen ini termasuk sumber sinar X, sensor elektronik, digital interface card, komputer dengan converter analog ke digital (ADC), layar monitor, software, dan printer. Sensor direk digital imaging ada charge-coupled device (CCD) atau complementary metal oxide semiconductor active pixel sensor (CMOS-APS)(Williamson dan Parks, 2002).

b. Metode Indirek Digital Imaging Metode Indirek digital imaging menyiratkan gambar yang telah dipapar secara analog dan dikonversikan menjadi format digital. Teknik indirek digital imaging menggunakan scan optikal untuk mengkonversikan gambaran analog ke digital. Teknik ini membutuhkan scanner optical yang bisa memproses gambar transparan serta perangkat lunak yang sesuai untuk menghasilkan citra digital.Contoh sensor gambar yang digunakan dalam metode Indirek ini adalah PSP (Photostimuable Phosphor Plates).Foto ini diambil di plat fosfor sebagai informasi analog dan diubah menjadi format digital ketika plat diproses. PSP terdiri dari dasar poliester dilapisi dengan emulsi halida kristal yang mengubah radiasi-X menjadi energi yang tersimpan (Williamson dan Parks, 2002). C. Sensor Direk Digital Imaging Sensor pada direk digital imaging yaitu charge-coupled device (CCD) dan complementary metal oxide semiconductor active pixel sensor (CMOS-APS)(Williamson dan Parks, 2002). a.Charge Coupled Device(CCD) Charge Coupled Device (CCD) adalah salah satu tipe detektor terdiri dari sebuah chip dengan silikon murni dengan area aktif yang telah dibagi menjadi susunan 2 dimensi dari elemen yang disebut piksel(elemen gambar). Saat salah satu energi elektromagnetik dalam range visible light telah terpancar dari sebuah intensifying screen atau x-rays yang berinteraksi dengan piksel dari sebuah CCD , sebuah energi elektrik terbentuk sehingga piksel dapat menyimpan banyak dan hampir sama seperti pada kapasitor listrik, Total energi yang terbentik dan disimpan oleh sebuah piksel adalah proporsional pada cahaya atau energi x-ray yang terjadi pada piksel. Setelah eksposur dari CCD ke radiasi, energi disimpan oleh piksel individual yang terpindahkan secara elektronikal membuat sebuah sinyal analog output dengan sebuah voltage proporsional pada energi pada setiap rangkaian piksel. CCD digunakan oleh tenaga kesehatan dalam bidang kedokteran gigi untuk radiografi intraoral, panoramic dan sefalometric . Detektor CCD mempunyai permukaan aktif yang lebih kecil areanya dibandingkan detektor lain, CCD memerlukan kabel langsung yang terhubung dengan komputer. Berarti komputer dari sistem dasar CCD harus dekat dengan pasien saat eksposur terjadi dan tidak dapat digunakan untuk memberi pelayanan pada lebih dari satu operator tanpa memindahkan alat.CCD sistem yang koneksinya langsung dengan komputer membuat gambar yang instan.Jarak dinamis dari CCD lebih sedikit dari film radiografi. Namun eksposur radiografi CCD lebih besar dibandingkan detektor pada direk digital radiografi lain(White dan Pharoah ,2000). Digital dental radiologi menggunakan dua metode yaitu CCD dan Photostimulable Phosphor Imaging Plates.Keduanya dapat digunakan pada dental surgery dengan komputer konvensional. CCD adalah sensor yang paling umum digunakan, saat x-ray konvensional unit digunakan untuk memproyeksikan cahaya x-ray ke sensor , sebuah energi elektronik dibentuk dan sinyal analog diproduksi dan digital converter mengubah sinyal analog dari CCD menjadi representasi numeric yang dapat dikenali komputer. Lalu gambaran radiografi terlihat di monitor dan dapat dimanipulasi

untuk mengubah kontras , resolusi, orientasi dan ukuran.CCD adalah detektor solid state terdiri dari susunan X-ray atau fosfor yang sensitif cahaya pada sebuah chip silikon murni. Phosphor ini mengubah X-ray yang datang menjadi gelombang yang sesuai dengan response peak dari silikon. RVG (Radio Vosio Graphy)terdiri dari 3 bagian utama , Bagian radio terdiri dari unit X-ray konvensional , timer yang tepat untuk pemaparan singkat dan sensor kecil untuk merekam gambar. Sensor mempunyai layar reseptor yang kecil yang mentransmisi informasi via berkas fiberoptik ke CCD miniatur. Sensor dilindungi dari degradasi x-ray oleh sebuah fiberoptic shield dan dapat disterilisasi dingin untuk kontrol infeksi. Sarung latex disposable digunakan untuk melindungi sensor saat digunakan.Karena sensor tidak butuh dipindahkan dari mulut setelah pemaparan, waktu untuk mengambil gambar lebih dari satu dapat dikurangi. Porsi visio dari sebuah sistem menerima dan menyimpan sinyal yang datang selama pemaparan dan mengubah poin demi poin menjadi satu dari 256 gray levels yang khas. Ini terdiri dari sebuah video-monitor dan unit tampilan processing. Saat gambar ditransmisi ke unit processing , gambar digigitalisasi dan diingat oleh komputer. Unit ini memperbesar gambar 4kali untuk tampilan cepat pada video-monitor dan mempunyai kapabilitas tambahan dari memproduksi gambar berwarna.Ini juga dapat menampilkan gambar multipel secara spontan, termasuk serial gambaran seluruh rongga mulut dalam 1 layar. Fitur zoom juga ada untuk memperbesar porsi gambar sampa ukuran wajah-layar. Bagian Graphy dari unit RVG terdiri dari peralatan penyimpanan digital yang dapat dihubungkan dengan bermacam macam print out atau mass storage device untuk penglihatan selanjutnya atau secepatnya(Grag,dkk,2010). Pada beberapa sistem , gambar x-ray terlebih dahulu diubah menjadi light image oleh layar luminescent radiosensitif. Lebar dari area sensitif dari chip CCD sekitar 20 mm dan tinggi sekitar 24 dan 29 mm. Banyaknya piksel pada area ini daaari 134x203 sampai 385x576. Jelas bahwa area aktif dari sensor lebih kevil dari film dental konvensional. Hanya satu molar atau dua bicuspid atau gigi depan bisa tergambar pada waktu yang sama.saah satu sistem yang digunakan, Pada trophy RadioVisioGraphy (RVG) x-ray awalnya mengenai layar masuk (mouyen et.al,1991) Pada layar ini , energi radiasi diubah menjadi energi cahaya. Gambar cahaya ditransfer ke CCD chip menggunakan sebuah susunan 2D dari fiber optik, Gambar mungkin sedikit distorsi pada border karena fiber optik, namun distorsi tidak mempunyai efek signifikan pada kualitas gambar diagnostik pada situasi normal(Taylor,dkk,1996). b. Complementary Metal Oxide Semiconductors (CMOS) Complementary Metal Oxide Semiconductors (CMOS) adalah dasar untuk kamera video khasconsumer-grade. Teknologi CMOS ini banyak digunakan dalam pembangunan central processing unit computerserta detectors video kameradan teknologi ini lebih murah daripada yang digunakan dalam pembuatan CCDs. Biasanya teknologi ini dimanfaatkan dalam aplikasi intraoral (Pharoah, 2004).

CMOS dapat digunakan untuk dental imaging karena adanya scintilator dilapisi aluminium dengan fotodioda. Lapisan scintilator sinar X ini adalah untuk konversi sinar X ke cahaya tampak , lalu menjadikannya sebagai sinyal listrik dengan mean dari array photodiode. Scintilator ini diisolasi dengan scintilator berdekatan oleh aluminium yang membenar refleksi multiple dan memandu semua cahaya ke fotodioda. Lapisan reflektif di atas scintilator membatasi cahaya di dalam scintilator dan meningkatkan eficiensi.Enkapsulasi aluminium meningkatkan ketebalan scintilator dengan cross talk dan resolusi spasial yang baik.CMOS memiliki kelebihan relative dengan CCD, karena implementasi dari detector sinar X. CMOS memiliki fitur penting untuk memenuhi permintaan untuk system pencitraan daya rendah, miniature dan hemat biaya.Selain itu sensor gambar CMOS dapat mengintegrasi secara monolitikal dari sejumlah besar VLSI elektronik dan mengurangi biaya komponen dan pengemasan.Sensor dari CMOS (CMOS APS sensor) meskipun menunjukan sensitivitas yang lebih rendah namun juga menunjukanlower background noise floor jika dibandingkan dengan slow scan CCD. Sehingga teknologi ini merupakan pilihan yang baik untuk perkembangan digital autoradiografi di masa mendatang(Cabello,dkk, 2006).

BAB III PEMBAHASAN

Direct digital imaging terdiri dari beberapa image receptor diantaranya adalah ChargeCoupled Device (CCD) dan Complementary Metal Oxide Semiconductor(CMOS). Pada makalah akan dibahas mengenai perbandingan antara CCD dan CMOS. CMOS memiliki beberapa keuntungan diantaranya adalah:1. Konsumsi tenaga yang sedikit. Perkiraan konsumsi daya CMOS antara 1/3 sampai lebih dari 100 kali lebih rendah dibanding dengan CCD. Di samping itu dia juga bekerja dengan voltase yang rendah. CMOS imager hanya membutuhkan satu suplai volta sedangkan CCD membutuhkan 3 atau 4. 2. Harganyalebihmurahdibandingdengan CCD. 3. Kecepatan yang tinggi pada proses pemaparan. Fleksibilitas dan kemungkinan untuk memperoleh hasil gambaran dalam waktu yang singkat. 4. Untuk menghindari efek goresan serta blooming. 5. Pembuatan lebih mudah. 6. Pengintegrasian lebih terpadu. Contoh: bias konversidari analog ke digital Selain memiliki keuntungan tentunya CMOS juga memiliki kerugian yang akan menjadi masalah yang harus dapat diselesaikan guna untuk berkompetisi dengan CCD. Adapun kerugian dari CMOS adalah sebagai berikut : 1. Sensitivitas : kriteria kualitas dasar untuk sensitivitas pixel merupakan produk dari Fill Factor-nyadan Quantum Efficiency (FFxQE) dimana Fill Factor merupakan suatu rasio dari area sensitivitas cahaya dengan total ukuran pixel sedangkan Quantum Efficiency merupakan suatu rasio antara electron photon generated yang mengkaptur pixel dan insiden foton pada area pixel. Hal ini harus menunjukkan bahwa APS (active Pixel Sensors) dapat mengurangi sensitivitasnya terhadap cahaya incidental dan karena fill factor terbatas maka quantum efficiency nya berkurang. 2. Noise : sensor gambar CMOS mendapat sumber kebisingan yang berbeda yang mengatur batas funda mental kinerja mereka terutama pada pencahayaan rendah. 3. Dynamic range : dynamic range merupakan rasio dari sinyal satu rasike noise floor rms dari sensor, dibatasi oleh ukuran area fotosensitif, waktu integrasi, dan noise floor. 4. Kualitas gambarnya lebih rendah dibanding dengan CCD

Sama halnya dengan CMOS, CCD juga memiliki keuntungan dan kerugian.Keuntungan dari CCD antara lain: 1. Kualitas gambar lebih baik 2. Sensitive terhadap kerusakan yang disebabkan radiasi 3. Pembuatan memerlukan proses tertentu 4. Memiliki fill factor yang lebih tinggi 5. Ukuran piksel yang lebih kecil Sedangkan kerugian dari CCD adalah sebagai berikut: 1. Membutuhkan biaya yang lebih banyak (mahal) 2. Mengkonsumsi daya yang lebih besar sekitar 1-5 watt 3. Blooming 4. Smearing

Tabel 1.Kelebihan CCD dan CMOS

CCD Tingkat kebisingan rendah (lower noise) Ukuran pixel lebihkecil Lower dark current 100% fill factor Sensitivitasnya lebih tinggi Electronic shutter without artifacts

CMOS Konsumsi energy rendah Membutuhkan satus uplai energy Kemampuan integrasinya tinggi Biayanyalebihmurah Single master clock Aksesnya acak (random Access)

Tabel 2.Perbandinganantara CCD dan CMOS CCD Diciptakan Konsumsidaya Sensitifitasterhadapcahaya Sensitifitasterhadapsinar x Biaya Dynamic Range Kebisingan Fill factor Quantum Efficiency Dark Current 1967 400 mW Sangatbaik Tinggi Tinggi Sangatbaik Rendah Lebihtinggi Sangatbaik Lebihsedikit CMOS 1967 40 mW Sangatbaik Rendah Rendah Sangatbaik Tinggi Lebihrendah Baik Lebihbanyak

Hasil dari pencitraan dengan menggunakan CCD

Hasil dari pencitraan dengan menggunakan CMOS

BAB IV KESIMPULAN

Image reseptor yang ada pada radiografi digital diantaranya adalah CCD sensor dan CMOS sensor. Bila dibandingkan antara keduanya maka CMOS sensor lebih baik dibanding CCD sensor dalam digital dental radiografi.