Menembusi Sempadan Mikroskopik: Teknologi Mikro-CT dalam Revolusi Sains Moden

Penulis: Mohd Hafizi Mahmud¹ & Basri Saidi²,

¹Pensyarah, Pusat Pengajian Pengimejan Perubatan,
Fakulti Sains Kesihatan,
Universiti Teknologi MARA Cawangan Selangor Kampus Puncak Alam

²Juru X-Ray, Pusat Pengajian Pengimejan Perubatan, Fakulti Sains Kesihatan, UiTM Cawangan Selangor

Dunia sains sentiasa mencari jalan untuk memahami struktur alam dengan lebih terperinci. Jika dahulu kita hanya bergantung kepada mikroskop cahaya yang terhad kepada permukaan luaran, atau pembedahan fizikal yang merosakkan sampel,dunia sains telah menghadiahkan kita satu teknologi luar biasa. Teknologi tersebut dikenali sebagai Tomografi Berkomputer Mikro atau Mikro-CT.

Evolusi Dari Hospital ke Makmal Penyelidikan

Sejarah teknologi ini sebenarnya berakar umbi daripada pengimejan perubatan yang digunakan secara meluas di hospital. Pada tahun 1970-an, dunia perubatan diperkenalkan dengan teknologi tomografi berkomputer (CT Scan) yang membolehkan doktor perubatan melihat keratan rentas badan manusia tanpa sebarang pembedahan. Namun, saintis menyedari bahawa untuk mengkaji objek yang lebih kecil seperti serangga, sampel tulang tikus, atau komponen elektronik, resolusi mesin CT yang digunakan di hospital adalah tidak sesuai.

Keperluan ini membawa kepada pembangunan konsep mikrotomografi pada awal tahun 1980-an. Bermula tahun 1994, mesin Mikro-CT mula dikomersialkan, membolehkan penyelidik melihat objek dalam skala mikrometer iaitu saiz yang jauh lebih halus daripada sehelai rambut manusia.

Bagaimana Mikro-CT berfungsi?

Walaupun kedengaran kompleks, prinsip operasi Mikro-CT sebenarnya sangat menarik dan sistematik. Bayangkan anda ingin mengetahui struktur dalaman sebuah sebiji oren tanpa mengupas kulitnya. Mesin Mikro-CT bertindak seperti “pelihat” yang menembusi kulit tersebut menggunakan sinar-X.

Terdapat tiga peringkat utama dalam penghasilan imej resolusi tinggi ini:

Peringkat imbasan : Dalam sistem Mikro-CT, sampel diletakkan di atas pelantar khas sementara sumber sinar-X diputarkan sama ada 180^oatau 360^o mengelilingi sampel tersebut. Sepanjang proses putaran ini, ribuan imej unjuran dua dimensi (2D) akan merakam setiap perincian struktur sampel secara menyeluruh untuk tujuan analisi
Pembinaan semula imej: Data mentah (raw data) daripada ribuan gambar 2D tadi kemudiannya diproses menggunakan algoritma komputer yang canggih. Proses ini “menyusun semula” kepingan-kepingan imej tersebut untuk menghasilkan imej berkeratan rentas digital. Di sinilah kita boleh melihat lapisan demi lapisan bahagian dalaman sampel seolah-olah kita telah menghirisnya secara fizikal.
Analisis imej dan visualisasi 3D: Peringkat terakhir melibatkan penukaran keratan rentas kepada model imej yang dikehendaki, sama ada dalam bentuk tiga dimensi (3D) atau Multiplanar Reconstruction. Model imej ini membolehkan penyelidik membedah struktur fizikal sampel secara maya untuk melihat bahagian dalaman dan luaran dengan terperinci. Selain itu, bantuan perisian khusus seperti CT Analysis membolehkan penyelidik mengukur parameter morfologi secara kuantitatif, termasuk ketumpatan, isi padu, ketebalan struktur, serta tahap keliangan sesuatu bahan.

Mengapa Mikro-CT menjadi pilihan penyelidik?

Kelebihan utama teknologi ini adalah sifatnya yang tidak merosakkan (non-destructive). Dalam kaedah konvensional seperti histologi, sampel perlu dipotong nipis, yang bermaksud sampel tersebut musnah dan tidak boleh digunakan lagi untuk ujian lain. Mikro-CT membolehkan sampel kekal utuh, menjadikannya sebagai teknik alternatif untuk analisa lanjutan yang lain.

Selain itu, tahap resolusinya sangat mengagumkan. Jika mesin CT hospital beroperasi pada resolusi 0.5 mm hingga 1 mm, Mikro-CT mampu mencapai resolusi antara 5 hingga 100 mikrometer. Resolusi bertahap tinggi ini membolehkan perubahan morfologi yang sangat halus dapat dikesan.

Aplikasi merentasi pelbagai disiplin

Kegunaan Mikro-CT tidak terhad kepada sesuatu bidang sahaja, malah teknologi ini telah menjadi jambatan yang menghubungkan pelbagai disiplin ilmu. Antaranya adalah:

Dunia biologi dan perubatan: Penyelidik menggunakannya untuk mengkaji struktur organisma kecil seperti serangga dan tumbuhan. Dalam kajian penyakit manusia, model haiwan seperti tikus digunakan sebagai sampel. Penulis sendiri telah menjalankan kajian menggunakan Mikro-CT untuk melihat kesan radiasi terhadap tulang, di mana hasil imbasan berjaya menunjukkan pengecutan ketara pada ketebalan tulang trabekular dan kortikal.
Sains bahan dan kejuruteraan: Dalam pembuatan komponen kritikal, kecacatan sekecil mikrometer boleh memberi impak kepada struktur bahan. Mikro-CT digunakan untuk mengesan rekahan halus atau liang udara dalam logam, polimer, dan seramik tanpa perlu memotong bahan tersebut.
Paleontologi dan arkeologi:Bayangkan anda menjumpai fosil tengkorak kecil yang sudah berusia jutaan tahun dan sangat rapuh. Mikro-CT membolehkan ahli arkeologi melihat lapisan mineral di dalam fosil atau teknik pembuatan artifak purba tanpa menyentuhnya secara fizikal, sekaligus memelihara warisan sejarah dunia.

Fakulti Sains Kesihatan UiTM Kampus Puncak Alam: Hab kecemerlangan Mikro-CT

Makmal Pengimejan Perubatan, Fakulti Sains Kesihatan, Universiti Teknologi MARA (UiTM) Kampus Puncak Alam merupakan salah satu fasiliti di negara ini yang menempatkan mikro-CT. Makmal ini menjadi pusat rujukan aktif yang mengendalikan imbasan pelbagai jenis sampel daripada pihak universiti dan industri.

Antara sampel yang dianalisis di sini termasuklah sampel tulang tikus untuk kajian penyakit dan farmakologi, sampel gigi untuk kajian pergigian dan forensik dan pupa lalat untuk kajian forensik entomologi. Proses imbasan dan analisa sampel di makmal ini juga tidak terhad kepada kajian bidang perubatan dan sains hayat sahaja, malah turut merentas kajian bidang arkeologi. Sebagai contoh, makmal ini pernah menjalankan imbasan dan analisa sampel tulang manusia Perak (Perak Man) yang berusia kira-kira 10000 – 11000 tahun yang ditemui di Tapak Warisan Dunia UNESCO Lembah Lenggong, Perak.

Cabaran di Sebalik Kecanggihan

Walaupun teknologi ini mempunyai kecanggihan dalam penerokaan bidang sains, teknologi Mikro-CT juga ada cabarannya tersendiri. Pertama, kos peralatan dan penyelenggaraan Mikro-CT adalah lebih tinggi berbanding peralatan makmal yang lain, memerlukan peruntukan yang besar untuk memastikan mesin sentiasa dalam keadaan optimum.

Kedua, terdapat had saiz sampel. Memandangkan ia direka untuk resolusi tinggi, objek yang ingin diimbas mestilah bersaiz kecil untuk dimuatkan ke dalam ruang imbasan yang terhad. Ketiga, proses pengimejan Mikro-CT yang kompleks boleh mengambil masa antara satu sehingga dua jam bagi setiap sampel. Kekangan masa ini menjadi cabaran utama dalam menguruskan aliran kerja penyelidikan, terutamanya bagi kajian yang melibatkan jumlah sampel yang banyak.

Mikro-CT telah mengubah cara kita melihat dan memahami dunia material serta biologi. Ia memberikan jawapan kepada persoalan yang sebelum ini mustahil untuk dijawab tanpa merosakkan sampel. Dengan integrasi kecerdasan buatan (AI) dalam analisis imej pada masa kini, keupayaan dan ketepatan Mikro-CT dijangka akan menjadi lebih meningkat.

Sebagai kesimpulan, teknologi ini bukan sekadar alat pengimejan, tetapi merupakan instrumen penting bagi membantu penyelidikan di Malaysia berdaya maju dan setanding dengan piawaian penyelidikan di peringkat global. Teknologi ini membuka mata kita bahawa sains sentiasa berkembang demi meningkatkan kualiti hidup manusia dan memartabatkan kemajuan ilmu.
Kredit foto utama-news-medical

Rujukan

Skyscan 1176 In Vivo X-Ray Microtomograph: Instruction Manual, Bruker, Kontich, Belgium

Aliah, N. A. N., Heo, C. C., Shafini, M. N., & Hafizi, M. M. (2019). Age estimation of forensically important blowfly, Chrysomya megacephala (Diptera: Calliphoridae) pupae using micro-computed tomography imaging. Tropical Biomedicine, 36(3), 640–653.

Duval, M., Martín-Francés, L., & Wood, R. (2025). On the impact of micro-CT scanning on radiocarbon dating of fossil material: A cautionary note for the palaeoanthropological community and beyond. Radiocarbon, 67(4), 709–718.

Ferdoush, S., Kzam, S. B., Martins, P. H., Dewanckele, J., & Gonzalez, M. (2023). Fast time-resolved micro-CT imaging of pharmaceutical tablets: Insights into water uptake and disintegration. International Journal of Pharmaceutics, 648, 123565.

Nazri, M. U. I. A., Mahmud, M. H., Saidi, B., Isa, M. N. M., Ehsak, Z., Ross, O., Idris, I., & Ismail, W. I. W. (2021). Cellular and molecular profiles of anterior nervous system regeneration in Diopatra claparedii Grube, 1878 (Annelida, Polychaeta). Heliyon, 7(2), e06307.

Scherberich, J., Windfelder, A. G., & Krombach, G. A. (2023). Analysis of fixation materials in micro-CT: It doesn’t always have to be styrofoam. PLoS ONE, 18(6), e0286039.

Skyscan 1176 In Vivo X-Ray Microtomograph: Instruction Manual, Bruker, Kontich, Belgium.

Syazleen, N. H. N. I., Amalina, A. B. A., Shafini, M. N., Hafizi, M. M., Lema, T. S. a. E., Solehuddin, S., & Rashmizal, A. R. H. (2023). Immediate post-irradiation effects on morphometry and bone mineral density of osteoporotic bone. Journal of Medical Imaging and Radiation Sciences, 54(3), S9–S10.

Zainuddin, M. Z., Mohamad, N. S., Tan, S. K., Ramlan, N. A., & Mohd Yusof, M. Y. P. (2025). Visualizing physiological sclerotic dentin via micro-computed tomography: A pilot study. Imaging Science in Dentistry, 55(4), 385–391.