Sistem Ultrasonik – Melihat yang Tak Terlihat dengan Gelombang Suara

Teknologi ultrasonografi modern telah mengubah pencitraan medis dari gambar anatomi statis menjadi penilaian fungsional dinamis, semuanya tanpa radiasi pengion. Artikel ini membahas fisika, aplikasi klinis, dan inovasi mutakhir dalam ultrasonografi diagnostik.

Prinsip-prinsip Fisika
Ultrasonografi medis beroperasi pada frekuensi 2-18MHz. Efek piezoelektrik mengubah energi listrik menjadi getaran mekanis pada transduser. Kompensasi penguatan waktu (TGC) menyesuaikan pelemahan yang bergantung pada kedalaman (0,5-1 dB/cm/MHz). Resolusi aksial bergantung pada panjang gelombang (λ = c/f), sedangkan resolusi lateral berkaitan dengan lebar berkas.

Garis Waktu Evolusi

• 1942: Aplikasi medis pertama Karl Dussik (pencitraan otak)
• 1958: Ian Donald mengembangkan ultrasonografi obstetri.
• 1976: Konverter pemindaian analog memungkinkan pencitraan skala abu-abu.
• 1983: Color Doppler diperkenalkan oleh Namekawa dan Kasai.
• 2012: FDA menyetujui perangkat berukuran saku pertama.

Modalitas Klinis

1. Mode B
   Pencitraan skala abu-abu fundamental dengan resolusi spasial hingga 0,1 mm
2. Teknik Doppler

• Doppler Warna: Pemetaan kecepatan (batas Nyquist 0,5-2 m/s)
• Power Doppler: 3-5 kali lebih sensitif terhadap aliran lambat.
• Doppler Spektral: Mengukur tingkat keparahan stenosis (rasio PSV >2 menunjukkan stenosis karotis >50%)

3. Teknik Lanjutan

• Elastografi (Kekakuan hati >7,1 kPa menunjukkan fibrosis F2)
• Ultrasonografi dengan peningkatan kontras (mikrogelembung SonoVue)
• Pencitraan 3D/4D (Voluson E10 mencapai resolusi voxel 0,3 mm)

Aplikasi yang Sedang Berkembang

• Ultrasonografi Terfokus (FUS)
  • Ablasi termal (tingkat kelangsungan hidup 85% dalam 3 tahun pada tremor esensial)
  • Pembukaan sawar darah-otak untuk pengobatan Alzheimer.
• Ultrasonografi Titik Perawatan (POCUS)
  • Pemeriksaan FAST (sensitivitas 98% untuk hemoperitoneum)
  • Garis B ultrasonografi paru (akurasi 93% untuk edema paru)

Batasan Inovasi

1. Teknologi CMUT
   Transduser ultrasonik mikrobermesin kapasitif memungkinkan bandwidth ultra lebar (3-18MHz) dengan bandwidth fraksional 40%.
2. Integrasi AI

• Samsung S-Shearwave menyediakan pengukuran elastografi yang dipandu AI.
• Perhitungan EF otomatis menunjukkan korelasi 0,92 dengan MRI jantung.

3. Revolusi Genggam
   Butterfly iQ+ menggunakan 9000 elemen MEMS dalam desain chip tunggal, dengan berat hanya 205g.
4. Aplikasi Terapeutik
   Histotripsi mengablasi tumor secara non-invasif dengan kavitasi akustik (uji klinis untuk kanker hati).

Tantangan Teknis

• Koreksi aberasi fase pada pasien obesitas
• Kedalaman penetrasi terbatas (15cm pada 3MHz)
• Algoritma pengurangan noise bintik
• Hambatan regulasi untuk sistem diagnostik berbasis AI

Pasar ultrasonografi global (8,5 miliar dolar AS pada tahun 2023) sedang mengalami perubahan besar berkat sistem portabel, yang kini menyumbang 35% dari penjualan. Dengan teknologi baru seperti pencitraan super-resolusi (memvisualisasikan pembuluh darah berukuran 50μm) dan teknik rendering neural, ultrasonografi terus mendefinisikan ulang batasan diagnostik non-invasif.