UJI KARAKTERISASI KUALITAS RADIASI SINAR X SEBAGAI

UJI KARAKTERISASI KUALITAS RADIASI SINAR X SEBAGAI
PARAMETER QUALITY CONTROL
Oleh :
Sri Dewi Astuty Ilyas, S.Si., M.Si, Khaerati, Supri H, St. Chadidjah
Jurusan Fisika Fakultas MIPA Universitas Hasanuddin
Email : [email protected]
Abstract
A study concerning the test of the quality characteristic X-ray radiation as the parameters of Quality Control.
The test was conducted as a test of the suitability of the quality assurance program tools including diagnostic radiology
quality assurance program and quality control (QA / QC). Test the suitability of the effect on image quality and patient
dose is testing X-ray plane functions radiodiagnostic which aims to ensure that every parameter tested the accuracy of
radiation on aircraft performance or function according to specifications and tools in case of deviation should be
within the specified tolerance limit value. The type of tests performed is consistency and linearity test, HVL test and
Focusing test on the production of X-rays.
The results show that the linearity and consistency tests, the level of alignment at various tube current value
does not exceed 10% of the linearity of the output radiation for each tube voltages respectively 3.3% at the setting
50kV, 60kV 3.7% at the setting, 3 , 5% in the setting 70kV, 80kV 2.4% at the setting, and 1.1% at 90kV settings, the Test
HVL, for 70kV tube voltage generated HVL value was 3.2 mmAl, for 80kV tube voltage generated HVL value is 3,
4mmAl, and for a tube voltage of 90kV generated HVL value was 3.8 mmAl; Focusing on the test, use allignment Beam
angle deviation of 10 cm of 4.4 ⁰ (FFD 50cm), 4.8 ⁰ (FFD 70cm), 3.6 ⁰ (FFD 90cm), 3.2 ⁰ (FFD 110cm), and 2.8 ⁰
(FFD 130cm), whereas the use of allignment 20cm and 30cm Beam produces a large deviation angle.
Key Words : quality of radiation, quality control, HVL, Linierity, focusing
Abstrak
Telah dilakukan penelitian tentang uji karakteristik kualitas radiasi sinar X sebagai parameter Quality
Control. Pengujian ini dilakukan sebagai uji kesesuaian dalam program jaminan mutu alat-alat radiologi diagnostik
yang meliputi program jaminan kualitas dan kendali kualitas (QA/QC). Uji kesesuaian yang berpengaruh pada kualitas
citra dan dosis pasien yaitu pengujian fungsi pesawat sinar-X radiodiagnostik yang bertujuan untuk menjamin bahwa
setiap parameter penyinaran pada pesawat teruji akurasi kinerjanya atau fungsinya sesuai dengan spesifikasi alat dan
bila terjadi penyimpangan harus berada dalam nilai batas toleransi yang ditentukan. Adapun jenis pengujian yang
dilakukan adalah uji konsistensi dan linieritas, uji HVL dan dan uji konsistensi Titik Fokus terhadap produksi sinar X.
Hasil yang didapat menunjukkan bahwa dalam uji Linieritas dan Konsistensi, tingkat kesejajaran pada
berbagai nilai arus tabung tidak melebihi 10% dengan linearitas output radiasi untuk setiap tegangan tabung berturutturut 3,3% pada pengaturan 50kV, 3,7% pada pengaturan 60kV, 3,5% pada pengaturan 70kV, 2,4% pada pengaturan
80kV, dan 1,1% pada pengaturan 90kV, pada Uji HVL, untuk tegangan tabung 70kV dihasilkan nilai HVL adalah
3,2mmAl, untuk tegangan tabung 80kV dihasilkan nilai HVL adalah 3,4mmAl, dan untuk tegangan tabung 90kV
dihasilkan nilai HVL adalah 3,8mmAl; pada Uji Titik Fokus, penggunaan Beam Allignment 10 cm menghasilkan
penyimpangan sudut sebesar 4,4⁰ (FFD 50cm), 4,8⁰ (FFD 70cm), 3,6⁰ (FFD 90cm), 3,2⁰ (FFD 110cm), dan 2,8⁰ (FFD
130cm), sedangkan pada penggunaan Beam Allignment 20cm dan 30cm menghasilkan penyimpangan sudut yang
besar.
1
I. Pendahuluan
Salah satu bidang kajian dalam ilmu fisika adalah
fisika inti dan fisika modern, dimana dalam teori dan
prinsipnya diaplikasikan dalam berbagai bidang. Salah
satu diantaranya adalah bidang kesehatan atau
kedokteran. Setelah berkembangnya ilmu fisika dari
fisika klasik menjadi fisika kuantum yang
menggunakan prinsip gelombang, ditemukanlah sinar
X yang dimanfaatkan dalam bidang kedokteran yang
dapat menembus obyek untuk menggambarkan organ
dalam tubuh manusia.
atom target dengan elektron cepat. Proses pembelokkan
ini melibatkan perlambatan dan karenanya memerlukan
emisi energi berupa foton. Mekanisme ini disebut
bremsstrahlung (bahasa jerman dari ‘radiasi
pengereman’).
Produksi sinar X melalui mekanisme terakhir tersebut
yang dimanfaatkan dalam bidang kesehatan khususnya
dalam bidang radiologi. Perkembangan teknologi telah
memberikan banyak sumbangan tidak hanya dalam
perluasan wawasan ilmu dan kemampuan diagnostik
radiologi, akan tetapi juga dalam proteksi radiasi pada
pasien-pasien yang mengharuskan pemberian radiasi
kepada pasien serendah mungkin sesuai dengan
kebutuhan klinisnya. Selama radiasi sinar-X menembus
bahan atau materi dan terjadi tumbukan foton dengan
atom-atom bahan yang akan menimbulkan ionisasi di
dalam bahan tersebut, kejadian inilah yang
memungkinkan timbulnya efek radiasi terhadap tubuh,
baik yang bersifat non stokastik, stokastik maupun efek
genetik. Ketaatan terhadap Prosedur kerja dengan
radiasi, Standar pelayanan radiografi, Standar Prosedur
pemeriksaan radiografi semua perangkat dimaksudkan
untuk meminimalkan tingkat paparan radiasi yang
diterima oleh pekerja radiasi, pasien maupun
lingkungan dimana pesawat radiasi pengion
dioperasikan.
Program keselamatan dan kesehatan kerja dalam
medan radiasi pengion tersebut dilakukan secara
berkala pada jangka waktu tertentu, sehingga dapat
mendeteksi perkembangan ketidaknormalan fungsi
peralatan dan sekaligus dapat diketahui tindakan
perbaikan yang mungkin sangat diperlukan sebelum
terjadi kerusakan yang signifikan terhadap kualitas
citra. Program ini disebut Program Jaminan Kualitas
(Quality Assurance) dan Program Control Kualitas
(Quality Control) yang bertujuan meyakinkan bahwa
fasilitas Sinar X diagnostik akan menghasilkan gambar
berkualitas tinggi secara konsisten dengan minimal
paparan dari pasien dan segi penyembuhan personel.
Beberapa kegiatan uji yang termasuk dalam program
Quality Control terdiri dari Reproduksibilitas Keluaran
radiasi Sinar X, Linearitas dan kemampuan untuk
memproduksi nilai mA, Reproduktifitas dan akurasi
dari timer, Reproduktifitas dan akurasi dari kVp,
Akurasi sumber-to-film indikator jarak, Cahaya/Sinar
X bidang kongruensi, Nilai HVL (filter Aluminium),
Konsistensi Titik Fokus dan Entrance Skin Exposure.
Standar kelayakan pengujian parameter dalam Program
Quality Control (QC) Pesawat sinar-X seperti yang
tercantum dalam tabel 1 berikut :
Tabel 1. Parameter Uji dalam Program Quality Control
Pesawat Sinar-X
Teknik Kualitas kontrol yang dilakukan dalam
penelitian ini yaitu pemantauan (atau pengujian) dan
pemeliharaan terhadap komponen sistem Sinar X dan
kemampuan produksi radiasi oleh pesawat meliputi Uji
HVL, Uji Linieritas dan konsistensi, serta Uji Titik
Fokus (Focal Spot). Sedangkan uji karakteristik dalam
hal ini dilakukan sehubungan dengan produksi sinar X
(kualita output radiasi) dengan energy efektif yang
bergantung factor eksposi yang diberikan.
Pengukuran
Filtrasi
Kolimasi
Ukuran Titik Fokus
Kalibrasi kV Puncak
Ketepatan Waktu
Paparan
Frekuensi
Tahunan
Per 6 bulanan
Tahunan
Tahunan
Toleransi
≥ 2,1 mmAl
± 2% SID
± 50%
± 10%
Tahunan
± 5% > 10ms
± 20% ≤ 10ms
II. TEORI RINGKAS
Pesawat
sinar-X
modern
pada
dasarnya
membangkitkan sinar-X dengan cara membombardir
target logam dengan elektron yang berenergy tinggi
dan kecepatan tinggi. Elektron atom yang tertumbuk
akan terpental dari orbitnya, meninggalkan hole yang
segera diisi oleh elektron dari kulit luar disertai
pelepasan foton (cahaya elektromagnetik) yang disebut
sinar-X karakteristik. Pada saat berkas elektron
menabrak target, sebagian besar energi elektron
tersebut hilang dalam bentuk panas, sebagian energi
lainnya hilang untuk memproduksi sinar-X. Sinar-X
yang terbentuk melalui proses ini mempunyai energi
sama dengan selisih energi antara kedua tingkat energi
elektron tersebut. Adapun mekanisme lain yang
mungkin terjadi adalah emisi foton yang dialami oleh
elektron cepat yang dibelokkan oleh inti atom target
atas konsekuensi dari interaksi coulomb antara inti
Linearitas Paparan
Radiasi
Illuminator Film
Tahunan
≤ 10%
Tahunan
≤ 100 lux
(Sumber : Radiation Safety Act 1975, Diagnostic XRay Equipment Compliance Test 2001)
Linearitas output radiasi adalah kemampuan pesawat
radiografi untuk menghasilkan keluaran radiasi yang
proporsional (konstan) terhadap pada penggunaan
berbagai mAs (kombinasi arus dan waktu paparan
sinar-X).
Penentuan Output Radiasi menggunakan persamaan
berikut :
Output =
2
𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑝𝑎𝑝𝑎𝑟𝑎𝑛 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑠𝑖
𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑎𝑟𝑢𝑠 𝑡𝑎𝑏𝑢𝑛𝑔 (𝑚𝐴𝑠)
Dan penentuan
persamaan :
linieritas
output
menggunakan
3.
𝑋𝑚𝑎𝑥 − 𝑋𝑚𝑖𝑛
Linieritas =
× 100%
𝑋𝑚𝑎𝑥 + 𝑋𝑚𝑖𝑛
Nilai HVL adalah nilai ketebalan filter untuk
mengurangi intensitas sinar-X menjadi setengah dari
dosis mula-mula. Nilai ini merupakan nilai paparan
radiasi sinar X yang keluar (melewati filter) harus
mendekati setengah (1/2D0) dari nilai paparan radiasi
tanpa menggunakan filter.
IV. Hasil dan Bahasan
1. Uji Linieritas
Adapun hasil pengukuran nilai paparan radiasi untuk
setiap kV dapat dilihat pada tabel 2 berikut :
Untuk mengetahui nilai HVL dari filter Aluminium,
maka digunakan persamaan sebagai berikut :
𝑯𝑽𝑳 =
(T1=3,5mm,T2=4mm), dengan jarak fokus ke
alat Pen Dosimeter yaitu 70 cm. Luas lapangan
disesuaikan dengan ukuran alat Pen Dosimeter.
Uji Ketepatan Titik Fokus : Mengatur faktor
eksosi 50kV dan 5mAS jarak tabung dan kaset
setinggi 50cm, 70cm, 90cm, 110cm dan 130cm.
sentrasi dipusatkan pada tengah kaset collimator
test tool dan beam alligment test diatas
permukaan kaset dengan variasi ketinggian beam
alligment test tool 10 cm, 20 cm dan 30 cm.
Tabel 2. Hasil Paparan radiasi berbagai mAs dan
kV
T1 ln(D1 ⁄D0 ) – T2 ln(D2 ⁄D0 )
ln (D1 ⁄D2 )
Arus
(mAs)
4
10
16
Kesejajaran pusat berkas sinar-X (titik focus) adalah
ketepatan diagnose secara presisi dan akurasi dalam
menentukan lokasi atau tempat gangguan dalam tubuh
manusia. Misalnya : untuk menentukan pengangkatan
tumor pada jaringan tubuh manusia, apabila informasi
letak tumor ada penyimpangan maka akan
mengakibatkan kesalahan lokasi pembedahan dan atau
kesalahan diagnostik Secara teori sudut penyimpangan
maksimal yang direkomendasikan adalah ≤30.
Terlihat bahwa paparan radiasi akan meningkat seiring
meningkatnya nilai tegangan dan kombinasi aruswaktu yang diberikan. Dengan menetapkan nilai
paparan radiasi maksimum dan minimum yang
diperoleh dari perubahan arus untuk setiap tegangan,
maka nilai linieritas dihitung dengan menggunakan
persamaan yang ada. Adapun nilai linieritas yang
diperoleh seperti yang tercantum pada tabel 3 berikut :
Sudut kesejajaran ditentukan dengan menggunakan
persamaan berikut :
θ = tan−1 [
Paparan Radiasi (mGy)
50 kV 60 kV 70 kV 80 kV 90 kV
0,117 0,157 0,281 0,411 0,541
0,297 0,396 0,712 1,037 1,371
0,491 0,672 1,203 1,712 2,205
𝑟 (𝐹𝐹𝐷 − ℎ − 𝑥 )
]
𝐹𝐹𝐷 (ℎ + 𝑥)
Tabel 3. Nilai Ouput dan Linieritas
III. Metode Penelitian
Alat dan Bahan :
1. Uji Linieritas : Perangkat Pesawat X-Ray, Full
Function meter, mistar, waterpass.
2. Uji Nilai HVL : Filter mmAl, Pen-Dosimetry
(Pen-Dose), mistar, waterpass.
3. Uji Ketepatan Titik Fokus : Perangkat Pesawat XRay, Collimator Test Tool, Beam Alligment Test
Tool, Kaset/Film Radiografi, mistar, waterpass.
Tegangan
(kV)
50
60
70
80
90
Output (mGy/mAs) Linieritas
(%)
4 mAs 10 mAs 16 mAs
0,029 0,030 0,031
3,3
0,039 0,041 0,042
3,7
0,070 0,071 0,075
3,5
0,102 0,104 0,107
2,4
0,135 0,137 0,138
1,5
Nilai arus waktu (mAs) merupakan salah satu faktor
yang menentukan banyaknya sinar-X yang dihasilkan
oleh suatu tabung pesawat sinar-X. Perubahan mAs
tidak melebihi nilai penyimpangan (linieritas) 10%
sehingga meskipun arus dirubah tetap masih dianggap
linier.
Prosedur Percobaan:
1. Uji Linieritas : Paparan radiasi diukur setelah
menetapkan factor eksposi tegangan 50kV untuk
arus-waktu 4 mAs, 10 mAs dan 16 mAs.
Selanjutnya pengukuran paparan radiasi diulang
untuk tegangan lainnya (60kV, 70kV, 80kV dan
90kV) dengan jarak fokus ke alat Full Function
Meter yaitu 90 cm. Luas lapangan disesuaikan
dengan ukuran alat Full Function meter.
2. Uji Nilai HVL : Paparan radiasi diukur pada tiga
tahapan untuk masing-masing factor tegangan,
pertama tanpa menggunakan filter, kemudian
dengan filter T1 dan filter T2 dengan ketebalan
yang sesuai dengan tegangan yaitu 70 kV
(T1=2,5mm,T2=3mm),
80kV
(T1=3mm,T2=3,5mm)
dan
90kV
2. Uji Nilai HVL
Berikut merupakan nilai paparan radiasi (D0, D1, D2)
yang diperoleh dari setiap pengukuran dengan variasi
tegangan seperti yang tercantum pada tabel 4 berikut :
Tabel 4. Hasil pengukuran Paparan radiasi dan
HVL dengan variasi tegangan
Tegangan
3
Nilai Paparan Radiasi (mGy)
HVL
(kV)
70
80
90
D0
0,294
0,353
0,404
D0 /2
0,147
0,177
0,202
D1
0,151
0,183
0,212
D2 (mmAl)
0,142
3,2
0,164
3,34
0,188
3,79
3. Uji Kesejajaran Titik Fokus
Adapun hasil pengukuran jarak bayangan titik (focal
spot) yang dihasilkan diukur dari titik pusat kolimator,
serta penentuan sudut penyimpangan seperti yang
tercantum pada tabel 5 (pada lampiran).
Dari data tersebut diperoleh menunjukkan bahwa
perbedaan yang tidak signifikan pada penggunaan
beam dengan berbagai macam variasi FFD (beam 10
cm, 20 cm dan 30 cm). Semakin tinggi jarak antara
focus ke film (FFD) maka penyimpangan titik dengan
titik yang berada pada pusat collimator test tool
semakin kecil. Ketepatan titik pusat berkas sinar-X
merupakan faktor yang penting untuk menentukan
Resolusi parsial dalam gambaran radiografi. Resolusi
parsial
adalah kemampuan suatu alat dalam
menampilkan gambaran dua obyek yang kecil yang
saling berdekatan. Yang mana dalam penyimpangan
ketepatan titik pusat berkas sinar-X
dapat
mengakibatkan terjadinya magnifikasi dan distorsi
pada gambaran radiografi sehingga tidak dapat
menegakkan diagnose.
V. Kesimpulan
1. Toleransi kelayakan setiap pesawat sinar X akan
mempengaruhi keluaran radiasi sinar X, sehingga
control kualitas tetap akan terjaga untuk
menghasilkan citra yang berkualitas dan
keselamatan radiasi terhadap pasien dan pekerja
radiasi tetap dalam batas yang diperbolehkan.
2. Linieritas dari output radiasi pada variasi
perubahan mAs konsisten dengan tegangan yang
diberikan, HVL dari filter yang digunakan pada
setiap perubahan factor eksposi memberikan
keluaran radiasi yang mendekati pada pengukuran
tanpa penggunaan filter, serta ketidak sejajaran
titik focus akan menghasilkan informasi yang
menyimpang tentang letak/posisi kelainan dalam
tubuh pasien.
3. Penggunaan Pesawat dalam jangka waktu lama
tanpa upaya perbaikan akan mempengaruhi citra
radiografi yang dihasilkan.
Grafik Linieritas Output Radiasi :
Output Radiasi (mGy/mAs)
Kurva Output Radiasi
DAFTAR PUSTAKA :
1. Atolan, F. 2004. Hubungan antara Aspek
Manajemen dengan Praktek Protap K3 Radiasi
Radiografer di Instalasi Radiologi Rumah Sakit di
Kota
Semarang.
Semarang:
Diponegoro
University Press.
2. Akhadi, Mukhlis. Drs. 2000. Dasar-Dasar
Proteksi Radiasi. Jakarta: PT. Renika Cipta.
3. Alamsyah, Reno.2004. Jaminan Mutu untuk
Keselamatan pada Fasilitas Sumber Radiasi.
Jakarta: Requalifikasi PPR Bidang Industri.
4. BAPETEN. 1999. Ketentuan Keselamatan Kerja
terhadap Radiasi, SK. Kepala Bapeten No. 01
Tahun 1999. Jakarta: Bapeten.
5. Beiser A. 1990. Konsep Fisika Modern. Jakarta:
Erlangga.
6. Chember, H. 1987. Introduction to Health
Physics.2th. New York: Pergamon Press.
7. Danial, D. 1989. An Analysis of Radiographic
Quality. Maryland: Aspen Publisher.
8. Handoko. 1995. Manajemen Kesehatan. Edisi II.
Yogyakarta: Universitas Gajah Mada.
9. Herman, C. 1983. Pengantar Fisika Kesehatan.
Semarang: IKIP Semarang Press.
10. IERP, Radiation Safety Act 1975, Diagnostic XRay Equipment Compliance Test 2000. Australia:
IERP.
0.15
0.125
0.1
0.075
0.05
0.025
0
4 mAs
tegangan 50kV
tegangan 70kV
tegangan 90kV
10 mAs
16 mAs
tegangan 60kV
tegangan 80kV
Grafik hasil pengukuran sudut penyimpangan titik
focus :
4
Lampiran Data dan Gambar :
Tabel 5. Data Penyimpangan Kesejajaran Titik Fokus dengan Variasi Ketinggian Beam Alligment
Beam
Alligment
FFD 50cm
(cm)
X (cm) (0)
10
1,1
4,4
20
2,3
3,6
30
4,6
3,2
Penyimpangan Bayangan Titik Pusat
FFD 70cm
FFD 90cm
FFD 110cm
( )
4,8
4,1
4,5
( )
3,6
4,5
5,1
( )
3,2
4,1
5,5
X (cm)
1,1
2,2
4,5
0
X (cm)
0,8
2,2
4,4
Gambar Skema pengujian Linieritas dan HVL
Gambar Skema pengujian Kesejajaran Titik Fokus
Contoh gambar Citra kesejajaran titik focus :
3 ͦ
1,5 ͦ
5
0
X (cm)
0,7
1,9
4,2
0
FFD 130cm
X (cm)
0,6
1,8
4,2
(0)
2,8
4,0
5,8
6