REFERENSI TUGAS ELEKTRONIKA KEDOKTERAN NIRMALA
advertisement
REFERENSI TUGAS ELEKTRONIKA KEDOKTERAN Pancaran Sinar-X Karakteristik untuk Pemeriksaan Medis MUKHLIS AKHADI Ahli Peneliti Madya di Puslitbang Keselamatan Radiasi dan Biomedika Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional, Jakarta Pendahuluan Pada 1900, fisikawan berkebangsaan Jerman Max Planck (1858-1947) melakukan studi untuk mempelajari radiasi benda hitam. Planck berhasil menemukan suatu persamaan matematika untuk radiasi benda hitam yang benar-benar sesuai dengan data percobaan yang diperolehnya. Persamaan tersebut selanjutnya disebut Hukum Radiasi Benda Hitam Planck, yang menyatakan bahwa intensitas cahaya yang dipancarkan dari suatu benda hitam berbeda-beda sesuai dengan panjang gelombang cahaya. Teori Planck ini dikenal juga sebagai "teori kuantum". Teori kuantum dari Planck diakui kebenarannya karena dapat dipakai untuk menjelaskan berbagai fenomena fisika yang saat itu tidak bisa diterangkan dengan teori klasik. Menjelang 1918, Planck memperoleh hadiah Nobel bidang fisika berkat teori kuantumnya itu. Niels Bohr, ahli fisika berkebangsaan Swedia, pada 1913 menerapkan teori kuantum dalam studi spektrum atom yang dilakukannya. Bohr mengemukakan teori baru mengenai struktur dan sifat-sifat atom yang merupakan gabungan dari penemuan Ernest Rutherford mengenai struktur atom dan teori kuantum dari Max Planck. Bohr dengan cara yang mengagumkan dalam teori atomnya berusaha untuk memperhitungkan adanya garis yang berbeda-beda dalam spektrum atom. Teori atom Bohr memudahkan perhitungan tentang adanya garis dalam spektrum suatu unsur. Apabila suatu unsur dipanasi, elektron bagian dalam orbit atom akan menyerap energi dari luar. Apabila suatu unsur didinginkan, elektron akan kehilangan energi dan kembali lagi ke orbit semula. Jika peristiwa ini terjadi, satu NIRMALA DEWI D411 01 072 REFERENSI TUGAS ELEKTRONIKA KEDOKTERAN atau lebih kuantum energi akan dilepaskan dalam bentuk cahaya. Panjang gelombang maupun frekuensi cahaya yang dilepaskan bergantung pada kandungan energi dari kuantum yang dilepaskan. Sebuah elektron di dalam atom dapat berpindah dari lintasan tertentu ke lintasan lainnya. Lintasan-lintasan yang dilalui elektron akan menentukan tingkat energi elektron dalam lintasan itu. Lintasan yang paling stabil adalah yang paling dekat dengan inti, yaitu lintasan dengan n = 1. Dalam lintasan ini, elektron mempunyai energi potensial yang paling rendah. Apabila elektron menyerap sejumlah energi tertentu dari luar, maka elektron itu dapat meloncat ke lintasan dengan energi potensial yang lebih tinggi, yaitu lintasan dengan n = 2, 3, 4, dan seterusnya. Dalam kondisi ini dikatakan bahwa elektron berada dalam keadaan tereksitasi sehingga tidak stabil. Pada saat elektron kembali ke keadaan dasarnya (kembali ke lintasan semula), elektron tersebut akan memancarkan kelebihan energinya dalam bentuk radiasi elektromagnetik. Teori atom Bohr merupakan langkah maju ke depan. Untuk sumbangan ini, Bohr dianugerahi Hadiah Nobel Bidang Fisika pada 1922. Untuk mendapatkan gambaran secara singkat mengenai atom, model atom Bohr dewasa ini telah diterima secara luas. Dalam model ini digambarkan bahwa atom terdiri atas inti atom yang bermuatan positif dan kulit atom dengan sejumlah elektron bermuatan negatif yang mengitari inti atom melalui lintasan-lintasan dengan tingkat energi tertentu. Oleh Bohr, lintasan-lintasan elektron itu dinamai kulit K (n = 1), kulit L (n = 2), kulit M (n = 3), dan seterusnya. Semakin besar nilai n, lintasan elektron semakin menjauhi inti. Karakteristik fisika sinar-X ternyata dapat dipahami dengan baik menggunakan teori kuantum dan model atom Bohr ini. Sinar-X Karakteristik Pada pesawat sinar-X, metode terpenting dalam proses produksi sinar-X adalah proses yang dikenal dengan bremsstrahlung, yaitu istilah dalam bahasa Jerman yang berarti radiasi pengereman (braking radiation). Elektron sebagai partikel bermuatan listrik yang bergerak dengan kecepatan tinggi, apabila melintas dekat ke inti suatu atom, maka gaya tarik elektrostatik inti atom yang kuat akan NIRMALA DEWI D411 01 072 REFERENSI TUGAS ELEKTRONIKA KEDOKTERAN menyebabkan elektron membelok dengan tajam. Peristiwa itu menyebabkan elektron kehilangan energinya dengan memancarkan radiasi elektromagnetik yang dikenal sebagai sinar-X bremsstrahlung. Sinar-X dapat pula terbentuk melalui proses perpindahan elektron atom dari tingkat energi yang lebih tinggi menuju ke tingkat energi yang lebih rendah. Adanya tingkat-tingkat energi dalam atom dapat digunakan untuk menerangkan terjadinya spektrum sinar-X dari suatu atom. Sinar-X yang terbentuk melalui proses ini mempunyai energi sama dengan selisih energi antara kedua tingkat energi elektron tersebut. Karena setiap jenis atom memiliki tingkat-tingkat energi elektron yang berbeda-beda, maka sinar-X yang terbentuk dari proses ini disebut sinar-X karakteristik. Sinar-X bremsstrahlung mempunyai spektrum energi kontinyu yang lebar, sementara spektrum energi dari sinar-X karakteristik adalah diskrit. Sinar-X karakteristik terbentuk melalui proses perpindahan elektron atom dari tingkat energi yang lebih tinggi menuju ke tingkat energi yang lebih rendah. Beda energi antara tingkat-tingkat orbit dalam atom target cukup besar, sehingga radiasi yang dipancarkannya memiliki frekuensi yang cukup besar dan berada pada daerah sinar-X. Sinar-X karakteristik terjadi karena elektron atom yang berada pada kulit K terionisasi sehingga terpental keluar. Kekosongan kulit K ini segera diisi oleh elektron dari kulit di luarnya. Jika kekosongan pada kulit K diisi oleh elektron dari kulit L, maka akan dipancarkan sinar-X karakteristik K . Jika kekosongan itu diisi oleh elektron dari kulit M, maka akan dipancarkan sinar-X karakteristik K . Oleh sebab itu, apabila spektrum sinar-X dari suatu atom berelektron banyak diamati, maka di samping spektrum sinar-X bremsstrahlung dengan energi kontinyu, juga akan terlihat pula garis-garis tajam berintensitas tinggi yang dihasilkan oleh transisi K , K , dan seterusnya. Jadi, sinar-X karakteristik timbul karena adanya transisi elektron dari tingkat energi lebih tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah seperti ditunjukkan pada Gambar 1. Adanya dua jenis sinar-X menyebabkan munculnya dua macam spektrum sinar-X, yaitu spektrum kontinyu yang lebar untuk spektrum bremsstrahlung dan dua buah atau lebih garis tajam untuk sinar-X karakteristik NIRMALA DEWI D411 01 072 REFERENSI TUGAS ELEKTRONIKA KEDOKTERAN seperti ditunjukkan pada gambar 2. Fluoresensi Sinar-X Sejumlah mineral sangat diperlukan oleh tubuh manusia untuk kesehatan dan pertumbuhan. Secara umum, mineral itu memiliki dua fungsi utama, yaitu membangun dan mengatur. Beberapa mineral diperlukan tubuh dalam jumlah relatif besar, lebih dari 100 mg sehari. Mineral kelompok ini disebut makromineral, seperti Ca, P, Na, Cl, K, Mg, dan S. Kelompok mineral lainnya disebut mineral perunut/kelumit (trace element) yang diperlukan oleh tubuh dalam jumlah sangat sedikit. Dalam tubuh manusia, ada 14 unsur kelumit yang termasuk esensial bagi manusia, yaitu : Co, Cr, Cu, F, Fe, I, Mn, Mo, Ni, Se, Si, Sn, V, dan Zn. Teknik fluoresensi sinar-X dapat dipakai untuk menentukan kandungan mineral kelumit dalam bahan biologik maupun dalam tubuh secara langsung. Di beberapa negara maju, teknik ini banyak digunakan untuk memeriksa kandungan unsur kelumit yodium (I) stabil, baik yang terdapat dalam kelenjar gondok, darah, maupun urine. Yodium diperlukan oleh tubuh dalam jumlah yang sangat kecil, tetapi kelenjar gondok baru akan berfungsi secara normal apabila persediaan I di dalam tubuh cukup memadai. Defisiensi I dalam diet seseorang dapat mengakibatkan pembesaran kelenjar gondok (goiter). Teknik pemeriksaan kandungan I di dalam tubuh dapat dilakukan dengan cara menembakkan radiasi foton elektromagnetik ke sasaran yang diteliti. Sumber radiasi yang sering digunakan adalah radioisotop americium-241 (241Am) dengan radiasi elektromagnetik yang dipancarkannya berenergi 60 keV. Radiasi elektromagnetik yang dipancarkan dari 241Am akan berinteraksi dengan sebuah elektron yang berada di kulit K unsur I di dalam tubuh atau bahan biologik lainnya. Karena menyerap energi elektromagnetik, maka elektron yang berada di kulit K atom I akan memiliki energi kinetik yang cukup untuk melepaskan diri dari ikatan inti, sehingga elektron itu akan terpental keluar. Proses lepasnya elektron dari ikatan inti tadi disebut proses pengionan materi oleh radiasi. Kekosongan elektron di kulit K ini selanjutnya akan diisi oleh elektron NIRMALA DEWI D411 01 072 REFERENSI TUGAS ELEKTRONIKA KEDOKTERAN lainnya yang berada di kulit yang lebih luar, misalnya kulit L atau kulit M. Perpindahan elektron ke kulit yang lebih dalam itu akan disertai dengan pancaran radiasi elektromagnetik dengan energi tertentu. Untuk unsur-unsur tertentu, pancaran radiasi elektromagnetik tersebut adalah dalam bentuk sinar-X karakteristik. Pancaran sinar-X karakteristik ini demikian khasnya untuk masing-masing unsur kelumit di dalam tubuh, sehingga masing-masing unsur itu menghasilkan sinar-X karakteristik yang energinya berbeda-beda, bergantung pada jenis unsurnya. Di sinilah teknik fluoresensi sinar-X memiliki kelebihan dalam menganalisis unsur kelumit dalam tubuh dibandingkan dengan teknik analisis lainnya. Untuk unsur I, sinar-X karakteristik yang dipancarkannya berenergi 28,5 keV jika kekosongan elektron di kulit K diisi oleh elektron dari kulit L, dan 32,4 keV jika kekosongan itu diisi oleh elektron dari kulit M. Intensitas pancaran sinar-X karakteristik dari unsur I tadi selanjutnya dapat dideteksi dan diukur dengan pemantau radiasi. Hasil pengukuran intensitas sinar-X karakteristik akan setara dengan jumlah unsur I yang terdapat di dalam tubuh atau sampel biologis yang diperiksa. Jadi, dengan menganalisis lebih lanjut hasil cacahan radiasi sinar-X karakteristik tadi, dapat diperkirakan jumlah unsur kelumit I di dalam tubuh orang yang diperiksa. Analisis Kuantitatif Alih energi dari radiasi kepada materi yang dilaluinya dapat menimbulkan berbagai jejak atau tanggapan tertentu yang dapat diamati. Kuantitas jejak yang timbul akan sebanding dengan jumlah energi radiasi yang dialihkan ke materi. Oleh sebab itu, bahan-bahan yang mampu memperlihatkan gejala tertentu apabila berinteraksi dengan radiasi ini dapat dipakai sebagai pemantau (detektor) radiasi. Salah satu jenis jejak yang dapat timbul dari interaksi itu adalah proses pengionan materi. Pemantau radiasi yang bekerjanya memanfaatkan fenomena pengionan dan paling umum digunakan adalah detektor semikonduktor dari bahan silikon (Si) yang diaktivasi dengan lithium (Li) sehingga membentuk detektor semikonduktor Si(Li). NIRMALA DEWI D411 01 072 REFERENSI TUGAS ELEKTRONIKA KEDOKTERAN Pengertian pemantau semikonduktor mencakup sekelompok zat padat yang dapat dipakai untuk pemantauan radiasi. Namun, pada kenyataannya, hanya kristal Si dan Ge yang memenuhi syarat sebagai pemantau radiasi. Fenomena fisika yang dimanfaatkan dalam proses pemantauan ini adalah terjadinya konduktivitas listrik karena adanya perpindahan elektron dari pita valensi menunju pita konduksi apabila kristal semikonduktor berinteraksi dengan radiasi pengion. Pengumpulan elektron-elektron yang dilepaskan dari proses pengionan oleh radiasi sepanjang jejaknya di dalam zat padat merupakan dasar dari proses kerja pemantau ini. Pemantau semikonduktor sambungan n-p telah digunakan secara luas untuk pemantauan radiasi yang menghasilkan pengionan dalam jumlah besar. Penggunaan medium padat dengan kerapatan pengionan yang tinggi memberikan banyak keuntungan, karena medium itu dapat dipakai untuk menghentikan partikel berenergi tinggi dan memantau radiasi dengan ionisasi spesifik rendah. Zat padat ini dapat memantau partikel bermuatan yang jangkauannya di dalam zat padat kira-kira 1 mm atau kurang. Energi yang diperlukan untuk pembentukan pulsa listrik pada pemantau semikonduktor sangat kecil dibandingkan dengan pemantau jenis lainnya. Oleh sebab itu, spektrum energi radiasi elektromagnetik yang dihasilkan oleh pemantau semikonduktor ini lebih tajam dibandingkan dengan spektrum yang dihasilkan oleh pemantau jenis lainnya. Kelebihan lain yang dimiliki oleh pemantau semikonduktor adalah linieritas pada daerah energi yang sangat lebar. Kombinasi dari resolusi yang tinggi serta linieritas yang lebar ini menjadikan pemantau semikonduktor sebagai spektrometer radiasi terbaik jika dikombinasikan dengan instrumen elektronik yang sesuai. Hampir semua spektrometri radiasi elektromagnetik moderen dilakukan dengan pemantau semikonduktor. Resolusi energi yang sangat bagus pada pemantau Si(Li) berukuran sangat kecil menjadikan pemantau ini sangat baik untuk digunakan dalam spektrometri sinar-X karakteristik. Pulsa listrik dari pemantau akan diproses lebih lanjut oleh penguat awal dan peralatan elektronik berupa penganalisis saluran ganda (multi channel analyzer, MCA), sehingga pada layar penganalisis itu dapat ditampilkan spektrum radiasi NIRMALA DEWI D411 01 072 REFERENSI TUGAS ELEKTRONIKA KEDOKTERAN elektromagnetik yang ditangkap detektor. Data tampilan spektrum radiasi pada layar penganalisis dapat dipakai untuk analisis spektrometri radiasi secara kuantitatif. Analisis kuantitatif dilakukan melalui pengukuran luas daerah di bawah kurva spektrum radiasi elektromagnetik tersebut. Pemantau semikonduktor Si(Li) mempunyai efisiensi yang cukup baik untuk pemantauan radiasi elektromagnetik. Dengan menggabungkan alat pantau tersebut dengan komputer, data masukan akan diproses lebih lanjut sehingga dihasilkan informasi kandungan I di dalam kelenjar gondok maupun bahan biologik lainnya yang diperiksa. Penutup Pemanfaatan sinar-X dalam bidang kedokteran untuk keperluan diagnosis sudah dikenal secara luas, baik oleh para praktisi kesehatan maupun masyarakat umum. Dalam perjalanan berikutnya, perkembangan teknologi telah mengantarkan ke pemanfaatan sinar-X untuk keperluan radioterapi. Hadirnya alat pemercepat partikel semacam akselerator linier (LINAC) memungkinkan dilakukannya radioterapi kanker jenis tertentu dengan sinar-X berenergi tinggi. Peran sinar-X dalam dunia kesehatan ternyata tidak berhenti hanya pada kegiatan radiodiagnosis dan radioterapi. Studi secara intensif oleh para pakar pada giliran berikutnya telah mengantarkan ke arah penemuan pemanfaatan yang lain dari sinar-X. Pengenalan yang baik tentang karakteristik fisika sinar-X, didukung dengan penguasaan ilmu pengetahuan dan teknologi fisika nuklir, terutama mengenai fisika radiasi serta standarisasi radiasi yang didukung pula oleh peningkatan kemampuan teknik dalam pemantauan radiasi, telah mengantarkan para ilmuwan ke arah pemanfaatan sinar-X karakteristik untuk penelitian medis. Perkembangan mutakhir dalam pemanfaatan sinar-X ini tentu memiliki arti yang sangat besar dalam upaya meningkatkan kualitas pelayanan medis untuk meningkatkan taraf kesehatan publik pada umumnya. http://www.tempo.co.id/medika/arsip/072002/sek-2.htm NIRMALA DEWI D411 01 072 REFERENSI TUGAS ELEKTRONIKA KEDOKTERAN Akselerator Partikel untuk Radioterapi MUKHLIS AKHADI Ahli Peneliti Madya di Puslitbang Keselamatan Radiasi dan Biomedika Nuklir, Badan Tenaga Nuklir Nasional Pendahuluan Penggunaan radiasi dalam bidang kedokteran terus menunjukkan peningkatan dari waktu ke waktu. Dalam bidang kedokteran, pemanfaatan teknik nuklir ini meliputi tindakan-tindakan radiodiagnosa, radioterapi, dan kedokteran nuklir. Ketiga jenis kegiatan tersebut umumnya menggunakan sumber radiasi yang spesifikasi fisiknya berbeda-beda. Penggunaan radiasi pengion untuk keperluan diagnosa dalam bidang kedokteran disebut radiodiagnosa, yaitu suatu metode untuk mengetahui ada tidaknya kelainan dalam tubuh dengan menggunakan radiasi pengion, terutama sinar-X. Untuk tujuan medik, tubuh manusia yang pada prinsipnya dapat dibedakan baik secara anatomi maupun fisiologi, pada mulanya merupakan objek yang tidak dapat dilihat secara langsung oleh mata. Namun, dengan ditemukannnya sinar-X, tubuh manusia ternyata dapat diubah menjadi objek yang transparan. Sinar-X mampu membedakan kerapatan dari berbagai jaringan dalam tubuh manusia yang dilewatinya. Dengan penemuan sinar-X ini, informasi mengenai tubuh manusia menjadi mudah diperoleh tanpa perlu melakukan operasi bedah. Masyarakat mulai percaya pada kemampuan sinar-X ketika Roentgen mempertontonkan gambar foto telapak tangan dan jari-jari istrinya yang memakai cincin yang dibuat menggunakan sinar-X. Selain untuk keperluan radiodiagnosa, radiasi pengion jenis foton (sinar-_ dan sinar-X) dalam perkembangan berikutnya juga dimanfaatkan untuk radioterapi. Kedua jenis radiasi tersebut mempunyai daya tembus yang tinggi terhadap organ NIRMALA DEWI D411 01 072 REFERENSI TUGAS ELEKTRONIKA KEDOKTERAN tubuh dengan kemampuan tembusnya ditentukan oleh besar energi yang dimilikinya. Selain menggunakan radiasi foton, sejak beberapa dasawarsa lalu juga telah dirintis pemanfaatan berbagai jenis partikel nuklir untuk radioterapi. Kini, ada berbagai jenis radiasi pengion untuk keperluan radioterapi yang dibangkitkan menggunakan akselerator (alat pemercepat) partikel. Akselerator adalah alat yang dipakai untuk mempercepat gerak partikel bermuatan seperti elektron, proton, inti-inti ringan, dan inti atom lainnya. Mempercepat gerak partikel bertujuan agar partikel tersebut bergerak sangat cepat sehingga memiliki energi kinetik yang sangat tinggi. Untuk mempercepat partikel ini diperlukan medan listrik ataupun medan magnet. Dilihat dari jenis gerakan partikel, ada dua jenis akselerator, yaitu akselerator dengan gerak partikelnya lurus (lebih dikenal dengan sebutan akselerator linier) dan gerak partikelnya melingkar (akselerator magnetik). Akselerator partikel pertama kali dikembangkan oleh dua orang fisikawan Inggris, J.D. Cockcroft dan E.T.S. Walton, di Laboratorium Cavendish, Universitas Cambridge pada 1929. Atas jasanya ini, mereka dianugerahi hadiah Nobel bidang fisika pada 1951. Pada mulanya, akselerator partikel dipakai untuk penelitian fisika energi tinggi dengan cara menabrakkan partikel berkecepatan sangat tinggi ke target tertentu. Namun, ada beberapa jenis akselerator partikel yang dirancang untuk memproduksi radiasi berenergi tinggi untuk keperluan radioterapi. Tabung sinar-X merupakan contoh paling sederhana tentang jenis akselerator partikel tunggal. Dalam tabung ini, elektron yang dipancarkan oleh filamen panas dipercepat melalui tabung hampa menuju target tungsten atau wolfram (W) yang diberi beda potensial positif tinggi terhadap sumber elektron. Sinar-X terpancar ketika elektron berkecepatan tinggi tersebut berhenti dalam target. Tabung sinar-X dioperasikan dalam beda tegangan hingga kira-kira 2 x 106 V. Hal itu berarti elektron dipercepat di dalam tabung hingga memiliki energi kinetik sebesar 2 x 106 eV, dan sinar-X yang dihasilkannya memiliki energi maksimum 2 x 106 eV atau 2 MeV. Tabung Betatron dan Sinkrotron Elektron NIRMALA DEWI D411 01 072 REFERENSI TUGAS ELEKTRONIKA KEDOKTERAN Untuk mendapatkan sinar-X dengan energi yang sangat tinggi, para ilmuwan telah membangun mesin pembangkit sinar-X yang sangat kuat. Salah satu di antaranya adalah mesin pembangkit yang diberi nama betatron. Mesin ini pada prinsipnya adalah suatu tabung sinar-X berukuran sangat besar. Betatron pertama kali diperkenalkan pada 1941 oleh Donald William Kerst dari Universitas Illinois, Amerika Serikat. Penamaan betatron mengacu pada salah satu jenis sinar radioaktif, yaitu sinar-ß, yang merupakan aliran elektron berkecepatan tinggi. Betatron terdiri atas tabung kaca hampa udara berbentuk cincin raksasa yang diletakkan di antara dua kutub magnet yang sangat kuat. Penyuntik berupa filamen panas yang berperan sebagai pemancar elektron dipasang untuk menginjeksikan aliran elektron ke dalam tabung pada sudut tertentu. Setelah elektron disuntikkan ke dalam tabung, ada dua gaya yang akan bekerja pada eletron tersebut. Gaya yang pertama membuat elektron bergerak mengikuti lengkungan tabung. Di dalam medan magnet, partikel akan bergerak melingkar. Gaya yang kedua berperan mempercepat gerak elektron hingga kecepatannya semakin tinggi. Melalui gaya kedua ini, elektron memperoleh energi kinetik yang sangat besar. Dalam waktu sangat singkat, elektron akan bergerak melingkar di dalam tabung beberapa ribu kali. Apabila energi kinetik elektron telah mencapai nilai tertentu, elektron dibelokkan dari jalur lengkungnya sehingga dapat menabrak target secara langsung yang berada di tepi ruangan. Dari proses tabrakan ini dipancarkan sinarX berenergi sangat tinggi. Sebagian besar betatron menghasilkan elektron berenergi kira-kira 20 MeV. Betatron memiliki kelemahan karena mesin itu memerlukan magnet berukuran sangat besar guna mendapatkan perubahan fluks yang diperlukan untuk mempercepat elektron. Untuk mengatasi kelemahan ini, diperkenalkan jenis akselerator elektron lainnya yang menggunakan magnet berbentuk cincin yang diberi nama sinkrotron elektron. Alat ini berfungsi sebagai pemercepat elektron yang mampu menghasilkan elektron dengan energi kinetik lebih besar dibandingkan betatron. Elektron dengan energi antara 50--100 kV dipancarkan dari filamen untuk selanjutnya dipercepat di dalam alat. Pada saat akhir proses NIRMALA DEWI D411 01 072 REFERENSI TUGAS ELEKTRONIKA KEDOKTERAN percepatan, elektron ditabrakkan menuju sasaran sehingga dihasilkan sinar-X dengan energi dan intensitas tinggi. Akselerator Linier Akseletaror linier (Linear Accelerator, LINAC) pertama kali diperkenalkan oleh R. Wideroe di Swiss pada 1929, namun unjuk kerjanya saat itu kurang memuaskan. LINAC mempunyai kelebihan dan kekurangan dibandingkan dengan akselerator magnetik. Kelebihan LINAC adalah alat ini memerlukan magnet dengan ukuran yang jauh lebih kecil dibandingkan pada akselerator magnetik untuk menghasilkan partikel dengan energi kinetik yang sama. Ukuran alat dan biaya yang diperlukan untuk mengoperasikan LINAC kira-kira proporsional dengan energi akhir partikel yang dipercepat. Sedang pada akselerator magnetik, tenaga yang diperlukan akan lebih tinggi untuk menghasilkan energi akhir partikel yang sama besarnya. Oleh sebab itu, untuk mendapatkan partikel berenergi sangat tinggi, LINAC akan lebih ekonomis dibandingkan akselerator magnetik. Di samping itu, penyuntikan partikel yang akan dipercepat dalam akselerator magnetik sangat sulit dilakukan, sedang pada LINAC partikel dalam bentuk berkas terkolimasi secara otomatis terpancar ke dalam tabung akselerator. LINAC dapat dipakai untuk mempercepat partikel hingga berenergi di atas 1 BeV. Betatron praktis tidak mungkin mencapai energi setinggi itu karena memerlukan magnet berukuran sangat besar. LINAC semula dipakai untuk mempercepat partikel bermuatan positif seperti proton. Namun, setelah melalui berbagai modifikasi, mesin ini dapat pula dipakai untuk mempercepat partikel bermuatan negatif seperti elektron. Dalam hal ini, elektron yang dipercepat mampu bergerak dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya (elektron dengan energi 2 MeV bergerak dengan kecepatan 0,98 c, dengan c adalah kecepatan cahaya). Jika elektron berenegi tinggi itu ditabrakkan pada target dari logam berat maka dari pesawat LINAC ini akan dipancarkan sinar-X berenergi tinggi. Radioterapi dapat juga dilakukan menggunakan elektron berenergi tinggi. Elektron NIRMALA DEWI D411 01 072 REFERENSI TUGAS ELEKTRONIKA KEDOKTERAN yang dipercepat dalam LINAC dapat langsung dimanfaatkan untuk radioterapi tanpa harus ditabrakkan terlebih dahulu dengan target logam berat. Jadi, LINAC dapat juga berperan sebagai sumber radiasi partikel berupa elektron cepat yang dapat dimanfaatkan untuk radioterapi tumor. Akselerator Proton Radioterapi dengan foton mengandalkan kemampuan foton dalam menghancurkan sel kanker. Jika foton ditembakkan pada suatu sasaran, elektron-elektron dalam atom sasaran itu akan menyerap energi foton sehingga elektron memiliki energi yang cukup untuk melepaskan diri dari ikatan inti atom. Proses lepasnya elektron ini disebut ionisasi. Elektron-elektron inilah yang berperan besar dalam proses penghancuran sel kanker. Dalam perjalanannya di dalam organ, elektron akan mengionisasi molekul DNA dalam sel, sehingga sel-sel kanker mengalami kerusakan yang akhirnya mati. Proton memberikan banyak harapan pada para ahli radiologi untuk pengobatan kanker dengan ketepatan tinggi. Sejak 1946, fisikawan Robert Wilson dari Harvard telah menyadari kemungkinan pemanfaatan proton untuk tujuan pengobatan. Wilson mengamati bahwa berkas proton dengan energi tertentu bergerak menempuh garis lurus dengan panjang jejak relatif sama. Hal ini berarti jika berkas proton ditembakkan ke organ tubuh, volume organ yang teradiasi proton itu adalah seluas berkas proton dikalikan panjang jejaknya di dalam tubuh. Wilson juga mengamati bahwa berkas proton akan kehilangan sebagian besar energinya pada akhir lintasannya. Oleh sebab itu, berkas proton akan memberikan sebagian besar dosis radiasinya pada organ tubuh di akhir lintasannya. Sifat ini dapat dimanfaatkan untuk mengkonsentrasikan sebagian besar dosis radiasi proton pada suatu daerah di mana kanker bersarang. Dengan teknik ini, sel-sel di permukaan tubuh yang dilalui berkas proton tidak banyak mengalami kerusakan. Jadi, proton akan jauh lebih efektif dibandingan dengan sinar-_ jika dipakai untuk radioterapi kanker yang bersarang di kedalaman jauh di bawah permukaan tubuh. Sifat menguntungkan lainnya yang dimiliki proton adalah bahwa panjang jejaknya NIRMALA DEWI D411 01 072 REFERENSI TUGAS ELEKTRONIKA KEDOKTERAN di dalam tubuh sangat ditentukan oleh besar energi yang dimilikinya. Semakin besar energi proton, akan semakin panjang lintasannya. Sifat ini sangat menguntungkan karena pemberian dosis radiasi pada kanker yang bersarang di kedalaman tubuh dapat diatur melalui pengaturan energi proton yang akan ditembakkan ke sasaran itu. Dengan pengaturan energi yang tepat, berkas proton mampu mencapai tempat dimana kanker bersarang dan akan menyerahkan sebagan besar energinya ke sasaran yang dituju. Dengan teknik ini, sel-sel normal yang dilalui berkas proton yang berada di antara permukaan tubuh dan tempat kanker bersarang tidak akan banyak mengalami kerusakan. Proton merupakan partikel nuklir bermuatan positif sehingga dapat dipercepat di dalam akselerator. Mempercepat gerak proton ini bertujuan untuk mendapatkan proton dengan energi sesuai dengan yang diinginkan. Karena dapat dipercepat, maka energi proton dapat diatur sedemikian rupa disesuaikan dengan kedalaman organ di mana kanker bersarang. Keuntungan yang paling utama dan tidak dimiliki oleh teknik radioterapi kanker lainnya adalah bahwa berkas proton dapat diarahan secara tepat menuju sasaran. Karena proton bermuatan listrik maka berkas itu dapat diarahkan dengan medan magnet dari luar. Itulah sebabnya, proton dapat dipakai untuk radioterapi kanker yang bersarang dalam organ tubuh yang sangat sensitif seperti mata dan otak. Karena gerakan proton dapat diarahkan maka proton tidak akan mengalami banyak hamburan ketika bertabrakan dengan inti atom sel-sel dalam tubuh. Dengan demikian, para dokter dapat memberikan dosis proton kepada pasien dalam jumlah besar tanpa ada rasa takut akan timbulnya efek samping terhadap sel-sel normal di sekelilingnya. Dalam radioterapi dengan proton ini, dosis radiasi yang diberikan kepada pasien bisa tiga kali lebih besar dibandingkan jika radioterapi dilakukan dengan sinar-_. Teknik radioterapi dengan proton telah diuji coba penggunaannya di berbagai negara maju. Fermi Lab telah mengupayakan pembuatan alat pemercepat partikel ukuran kecil dengan panjang melintang kurang dari 6 m. Setelah diuji coba, mesin tersebut kemudian dipindahkan ke Pusat Medis Universitas Loma Linda di bagian NIRMALA DEWI D411 01 072 REFERENSI TUGAS ELEKTRONIKA KEDOKTERAN selatan California. Alat ini merupakan pemercepat partikel pertama di dunia yang dipakai untuk radioterapi kanker dengan proton. Proyek di Loma Linda akhirnya membangkitkan kesadaran para pakar radioterapi di seluruh dunia bahwa berkas proton dapat dimanfaatkan secara efektif untuk radioterapi kanker dengan ketepatan tinggi, bahkan untuk kanker yang bersarang di tempat sangat sensitif yang tidak bisa dijangkau dengan teknik pengobatan lainnya. Beberapa pusat riset fisika nuklir seperti Harvard (AS), Uppsala (Swedia), dan Louvain-La-Neuva (Belgia) telah melengkapi akseleratornya dengan berkas proton untuk radioterapi kanker. Pelaksanaan radioterapi kanker dengan proton telah diuji coba di beberapa negara. Inggris, sejak 1989 telah mengoperasikan akselerator proton di Douglas Cyclotron Centre. Pasien penderita kanker mata ocular melanoma mengalami pengobatan di tempat ini. Di Harvard juga telah berhasil dilakukan pengobatan pasien chordoma, sejenis kanker yang merusak batang otak. Jepang juga memiliki fasilitas radioterapi dengan proton di Universitas Tsukuba dan berhasil mengobati pasien kanker dengan baik. Generator Netron Penelitian radioterapi dengan netron mulai dilakukan sejak 1950 di Hammersmith Hospital di London. Sejak 1970, setelah diperoleh cukup data tentang efek netron terhadap berbagai jaringan tubuh, pemanfaatan netron untuk radioterapi mulai dilakukan. Perbedaan utama antara radioterapi dengan netron dan sinar-X terletak pada cara interaksi berkas radiasi tersebut dengan sel-sel kanker. Di sinilah netron memiliki kelebihan dibanding sinar-X. Netron berinteraksi secara langsung dengan inti atom H. Bahan-bahan yang banyak mengandung H akan lebih banyak menyerap energi netron dibanding bahan lainnya. Jaringan lunak tubuh manusia sebagian besar terdiri atas air yang tentu saja banyak mengandung atom H, sedang jaringan keras seperti tulang tidak banyak mengandung H. Berdasarkan perbedaan kadar kandungan H ini, maka netron dapat menghancurkan sel kanker yang bersarang dalam jaringan lunak tanpa memberi efek pada jaringan keras. Sedang sinar-X akan lebih banyak NIRMALA DEWI D411 01 072 REFERENSI TUGAS ELEKTRONIKA KEDOKTERAN terserap oleh jaringan keras, sehingga efeknya pun akan lebih banyak menimpa jaringan tersebut. Dalam siklus hidupnya, ada saat di mana sel kanker berada dalam masa istirahat. Dalam fase ini, sel kanker relatif tahan terhadap radiasi dan ada kemungkinannya tidak akan mati oleh penyinaran dengan sinar-X. Sebagai akibatnya, dapat tumbuh lagi kanker pasca penyinaran. Netron mempunyai kelebihan dibandingkan sinar-X untuk radioterapi kanker yang perkembangannya lambat, di mana sebagian besar sel kanker berada pada fasa istirahat. Kerusakan besar pada sel kanker akibat penyerapan energi netron tidak memungkinkan sel kanker itu hidup lagi. Dalam beberapa kasus penyakit kanker, ada suatu sel yang dinamakan sel hipoksit, yaitu sel yang dapat hidup dan berkembang biak meskipun kekurangan suplai oksigen. Sinar-X ternyata kurang efektif untuk membunuh sel kanker semacam ini dibanding dengan kemampuannya dalam membunuh sel yang banyak mendapatkan suplai oksigen. Kerusakan yang ditimbulkan oleh sinar-X pada sel kanker sangat ditentukan oleh keberadaan unsur oksigen di tempat itu. Netron, karena sebagian besar energinya diserap oleh atom H, dapat membunuh sel hipoksit dengan kemampuan dua kali lipat dibandingkan sinar-X. Masalah yang dihadapi dalam pemanfaatan netron untuk radioterapi ini adalah diperlukannya mesin pembangkit netron bernama Cyclotron dalam ukuran besar untuk memproduksi netron berenergi tinggi. Netron dengan energi rendah (7,5 MeV) hanya bisa dipakai untuk terapi kanker di dekat permukaan tubuh. Sedang untuk menghancurkan sel kanker di kedalaman tubuh diperlukan netron berenergi kinetik tinggi, yaitu sekitar 30 MeV. Sayangnya, netron merupakan partikel yang tidak bermuatan listrik sehingga tidak bisa dipercepat untuk memperbesar energinya di dalam akselerator. Sebagai langkah awal dalam pemanfaatan netron untuk radioterapi, kini telah berhasil dikembangkan mesin Cyclotron baru yang mampu memproduksi netron berenergi tinggi. Cyclotron di Catterbredge mampu mempercepat proton hingga berenergi 65,5 MeV. Proton itu selanjutnya ditabrakkan ke sasaran yang dibuat dari unsur Be untuk memproduksi neutron dengan energi antara 30--40 MeV. NIRMALA DEWI D411 01 072 REFERENSI TUGAS ELEKTRONIKA KEDOKTERAN Netron berenergi tinggi ini mampu mencapai tumor yang bersarang di kedalaman tubuh. EULIMA dan HIMAC Pemanfaatan radiasi jenis foton untuk terapi ternyata menemui beberapa kendala, sehingga hanya kanker pada bagian-bagian tubuh tertentu yang dapat diobati dengan baik menggunakan radiasi foton. Salah satu kendala utamanya adalah bahwa berkas foton yang ditembakkan ke dalam tubuh akan kehilangan sebagian besar energinya pada awal lintasannya. Jika posisi kanker yang akan diobati berada jauh di kedalaman tubuh, akan banyak sel norma di permukaan maupun di dalam tubuh yang mengalami kerusakan karena dilewati oleh berkas foton tersebut. Untuk mengatasi kendala yang ditemui dalam radioterapi dengan foton, suatu tim internasional yang terdiri dari para ahli radioterapi, radiologi, dan fisika nuklir dari negara-negara Eropa Barat seperti Belgia, Perancis, Jerman, Italia, Netherlands, dan Inggris telah melakukan studi untuk proyek akselerator medis menggunakan berkas ion berupa inti ringan. Proyek ini dinamakan EULIMA (European Light Ion Medical Accelerator). Berkas ion inti ringan adalah suatu inti atom bermuatan positif yang kehilangan semua elektronnya sehingga ion itu hanya berisi proton dan netron (nukleon) yang terikat menjadi satu. Termasuk dalam inti ringan di sini adalah inti atom helium (He), carbon (C), dan oksigen (O). Meskipun inti-inti tersebut lebih berat dibandingkan proton, para ahli fisika nuklir cenderung mengatakannya sebagai inti ringan karena massanya relatif jauh lebih ringan dibandingkan dengan inti berat seperti uranium. Berkas ion ini memiliki tiga keuntungan sekaligus jika dipakai untuk radioterapi kanker, yaitu: 1. Berkas ion mengandung neutron yang sebagian besar energinya diserap oleh hidrogen di dalam jaringan lunak tubuh manusia, sehingga dapat secara efektif menghancurkan sel kanker dibandingkan sinar-X dan proton. 2. Berkas mengandung proton yang bermuatan listrik sehingga dapat dipercepat di NIRMALA DEWI D411 01 072 REFERENSI TUGAS ELEKTRONIKA KEDOKTERAN dalam akselerator untuk mencapai energi tertentu dan dapat diarahkan ke sasaran secara tepat dengan medan magnet dari luar tubuh pasien. 3. Karena tersusun atas proton dan netron, massa berkas ion lebih tinggi dibandingkan partikel tunggal seperti proton atau neutron saja, sehingga tidak mengalami banyak hamburan dalam menuju sasaran. Dengan demikian, berkas ion dapat ditembakkan dan diarahkan ke sasaran dengan ketepatan yang lebih tinggi dibandingkan proton. Joseph Castro bersama timnya di Lawrence Berkeley Laboratory, California, merupakan perintis dalam penggunaan ion untuk radioterapi di awal 1980-an. Mereka telah melakukan pengobatan pasien tumor di kepala dan leher dengan berkas ion inti atom helium He, C, dan O. Hasil kerja Castro dan kawan-kawannya itu menunjukkan bahwa ion berat dapat dimanfaatkan untuk radioterapi tumor yang secara normal sangat sulit ditangani. National Institute of Radiobiological Science (NIRS), Jepang, telah membangun akselerator untuk keperluan medik berkekuatan besar yang mampu mempercepat ion-ion berat seperti silikon (Si), argon (Ar), dan neon (Ne). Fasilitas medik dengan ion berat ini dibangun di Chiba dan diberi nama HIMAC (Heavy Ion Medical Accelerator in Chiba) yang mulai dioperasikan sejak 1994 lalu. HIMAC memiliki keakuratan yang sangat tinggi dalam menembakkan radiasi ke sasaran, sehingga para dokter dapat memberikan dosis radiasi yang tinggi pada pasien kanker tanpa menimbulkan kerusakan yang berarti terhadap sel-sel normal di sekeliling sasaran. Di samping itu, pelaksanaan penyinarannya juga dapat dilakukan dalam waktu yang sangat singkat. Pasien kanker menjalani penyinaran dalam waktu kurang dari satu menit. Penutup Hadirnya akselerator yang dapat dipakai dalam kegiatan medis untuk radioterapi membawa kabar baik bagi para penderita kanker yang hingga kini masih sulit diobati secara konvensional. Fasilitas radioterapi dengan akselerator ini merupakan sarana yang sangat bermanfaat untuk mempelajari metode interaksi antara partikel nuklir seperti proton, netron, maupun berkas inti dengan sel kanker. NIRMALA DEWI D411 01 072 REFERENSI TUGAS ELEKTRONIKA KEDOKTERAN Penemuan-pemenuam baru dalam penelitian ini diharapkan dapat membantu mengatasi masalah kesehatan umat manusia, mengingat kematian tahunan akibat kanker meningkat dari waktu ke waktu. Data di Jepang, misalnya, menunjukkan bahwa kematian akibat kanker menempati rangking tertinggi sejak 1979. Jumlah kematian akibat kanker itu mencapai 223.604 kasus pada 1991, sedang jumlah pasien kanker baru diperkirakan mencapai 500.000 orang pada 2000. Pihak pengelola rumah sakit beserta seluruh jajaran paramedisnya pun perlu membuka diri guna menambah wawasan untuk mengikuti perkembangan teknologi radioterapi di dunia internasional. Perlu diketahui pula bahwa kegiatan radioterapi yang melibatkan peralatan-peralatan canggih dan rumit seperti akselerator partikel tadi melibatkan cukup banyak tenaga ahli yang terdidik dari berbagai disiplin ilmu. Di samping itu, peralatan untuk penelitian dalam rangka pemanfaatan partikel nuklir untuk radioterapi merupakan fasilitas yang canggih dan sangat mahal. Oleh sebab itu, perlu dirintis adanya jembatan kerjasama antar beberapa instansi terkait yang melibatkan berbagai disiplin ilmu dalam rangka mengakomodasikan berbagai fasilitas dan sumber daya manusia yang ada untuk mempelajari berbagai aspek yang berkaitan dengan pemanfaatan partikel nuklir dalam radioterapi. Hal ini perlu ditempuh agar kita tidak tertinggal terlalu jauh oleh negara-negara maju dalam memberikan pelayanan kesehatan kepada masyarakat. Dengan kerjasama antar instansi ini pula akan diperoleh hasil penelitian yang bernilai tambah. Lembagalembaga penelitian juga dapat menerapkan hasil-hasil penelitiannya untuk kepentingan masyarakat luas. http://www.tempo.co.id/medika/arsip/092001/pus-1.htm NIRMALA DEWI D411 01 072 REFERENSI TUGAS ELEKTRONIKA KEDOKTERAN BATAS DOSIS RADIASI YANG BOLEH KITA TERIMA Seperti kita ketahui, satuan aktivitas adalah Bq. Namun, aktivitas atau nilai Bq tidak mengungkapkan risiko yang diakibatkan oleh suatu sumber radiasi. Suatu sumber radiasi sebesar 100 milyar Becquerel mungkin tidak berbahaya sama sekali (pada jarak 100 meter) atau mematikan jika dimakan. Untuk menggambarkan risikonya kita memerlukan konsep lain, yang dapat menunjukkan jumlah energi radiasi yang diserap oleh jaringan-jaringan, dan akibat kerusakan biologisnya. Jumlah dikenal sebagai dosis radiasi atau sering hanya disebut dosis saja. Satuan dasar dosis radiasi dalam sistem satuan internasional (sistem SI) adalah Sievert (Sv). Akan tetapi lebih praktis untuk menggunakan 1/1000 sievert atau milisievert. Beberapa negara memakai satuan yang dinamakan rem atau 1/1000 nya, yaitu mrem (milirem). 1 Sv = 100 rem, maka 1 rem = 0,01 Sv. Selanjutnya kita hanya akan menggunakan satuan mSv, yang merupakan satuan dosis yang paling umum dipakai. Oleh karena satuan becquerel dan sievert menjelaskan hal-hal yang sama sekali berbeda, maka kita tidak dapat menjawab pertanyaan-pertanyaan seperti berapa sievert dalam 1 becquerel? (berapa buah banyak apel dalam 1 buah persik?). Aktivitas dan dosis radiasi tidak dapat dibandingkan. Konsep dosis radiasi dapat dijelaskan dengan cara sebagai berikut: Bila matahari menyinari sebuah batu, batu itu akan menjadi hangat, karena setiap satuan massa dalam batu itu menyerap energi. Dalam sistem SI satuan energi adalah Joule (J) dan satuan massa adalah kilogram (kg). Ketika jumlah joule yang diserap oleh satu kg batu meningkat, batu akan menjadi semakin hangat. Satuan J/kg, atau Joule per kilogram adalah satuan untuk energi panas yang diserap dalam sistem satuan internasional. Radiasi yang dipancarkan oleh zat radioaktif NIRMALA DEWI D411 01 072 REFERENSI TUGAS ELEKTRONIKA KEDOKTERAN juga diserap oleh setiap materi yang ada dihadapannya. Oleh karena itu, satuan J/kg dapat juga digunakan untuk mengukur dosis radiasi yang diserap. Namun, energi yang diserap saja tidak cukup bagi kita untuk mengetahui pengaruhpengaruh biologis yang mungkin terjadi, oleh karena setiap jenis radiasi menunjukkan reaksi dalam jaringan dengan cara yang berbeda pula. Misalnya, kerusakan akibat 1 J/kg radiasi alpha adalah lebih parah daripada yang diakibatkan oleh 1 J/kg radiasi gamma. Derajat risiko biologis yang diakibatkan oleh jenis-jenis radiasi yang berbeda dihitung dengan mengalikan dosis yang diserap dengan faktor mutu yang menjelaskan risiko biologis yang diakibatkan oleh suatu jenis radiasi. Faktor mutu radiasi gamma adalah 1, merupakan faktor umur yang paling rendah. Kita dapat mengatakan bahwa pengaruh jenis radiasi Iainnya dinyatakan menurut hubungannya dengan radiasi gamma. Radiasi gamma menembus jarak yang relatif panjang dalam jaringan sebelum membentur sebuah atom dalam sebuah sel. Setelah itu ia terus bergerak sampai membentur atom lain. Ini terus berlangsung sampai energi terserap sepenuhnya atau sinar itu menemukan jalan keluar dan tubuh. Karena sinar gamma hanya sedikit mengakibatkan kerusakan jaringan itu, jaringan dapat bertahan dengan baik, dan bahkan dapat memulihkan kerusakan tersebut. Dengan cara yang sama, seperti jika kita memindahkan hanya sepotong batu bata dari sebuah tembok, tidak begitu berpengaruh pada kekuatannya. Sebaliknya, partikel alpha yang relatif besar dan berat diibaratkan seperti banteng yang masuk ke dalam toko pecah belah dan mengakibatkan banyak kerusakan di area yang kecil. Radiasi apha Iebih merusak jaringan hidup, maka faktor mutu radiasi alpha ditetapkan sebesar 20. Ini adalah faktor mutu paling tinggi yang digunakan. Satuan sievert asalnya dan nama seorang pelopor proteksi radiasi, yaitu seorang Swedia bernama Rolf Sievert. Ia lahir pada tahun 1896. ketika Henri Becquerel menemukan zat radioaktif alam. Mr. Sievert adalah salah satu pendiri ICRP pada NIRMALA DEWI D411 01 072 REFERENSI TUGAS ELEKTRONIKA KEDOKTERAN 1928. ICRP merupakan singkatan International Commission on Radiological Protection. RoIf Sievert bertindak sebagai ketuanya dan tahun 1956 sampai dengan 1962. Satuan sievert sangat besar sehingga semua dosis yang kita terima dalam kehidupan sehari-hari hanya berjumlah beberapa dari seperseribu sievert. Oleh karena itu, lebih praktis menyebutkan dalam milisievert (mSv) seperti dalam buku ini. Dengan cara ini kita tidak perlu memulai angka dengan titik desimal atau banyak nol. Rata-rata, dosis akibat radiasi latar belakang adalah sekitar 1-2 mSv per tahun. Gas radon dalam rumah menyebabkan kita menerima dosis sekitar 1-5 mSv per tahun. Dengan satu kali pemeriksaan sinar-X kita terkena sekitar 1-10 mSv, atau bisa lebih. Sekarang kita tahu apa arti dosis, marilah kita bahas konsep lainnya, yaitu laju dosis. Laju dosis menunjukkan intensitas radiasi. Laju dosis menunjukkan dosis yang diterima dalam satuan waktu, misalnya dalam satu jam. Contohnya, jika dosis yang diterima perjamnya adalah 0,5 mSv, tingkat dosisnya adalah 0,5 mSv/jam. Dalam 2 jam dosis yang diterima 1 mSv dan dalam 6 jam 3 mSv. Jika laju dosis dalam nuangan dimana seseorang bekerja adalah 0,1 mSv/jam dan telah ditentukan bahwa dosis yang diterima orang itu dibatasi sampai 2 mSv, maka mudah untuk menghitung bahwa pekerjaan itu harus sudah selesai dalam 20 jam. Dosis diukur dengan alat dosimeter dan Iaju dosis diukur dengan alat ukur Iaju dosis. Alat-alat tersebut dapat disamakan dengan indikator jarak dan speedometer pada mobil. Speedometer menunjukkan pada kita berapa kilo meter atau mil kecepatan mobil per jam dan pengukur laju dosis menunjukkan berapa banyak mSv atau mrem diterima per jamnya. Indikator jarak menunjukkan berapa km/mil yang telah dijalani mobil tersebut, sedangkan dosimeter menunjukkan berapa banyak mSv atau mrem yang telah diterima seseorang seluruhnya. Di tempat kerja tertentu dan dalam pekerjaan tertentu, orang diwajibkan memakai dosimeter. Yaitu, sebuah benda plastik sebesar kotak korek api yang disematkan di dada seorang operator mesin sinar-X atau pekerja pada stasiun pembangkit tenaga nuklir adalah dosimeter pribadinya. NIRMALA DEWI D411 01 072 REFERENSI TUGAS ELEKTRONIKA KEDOKTERAN Suatu cara lama yang baik untuk mengukur dosis radiasi seseorang adalah berdasarkan pada semakin gelapnya sepotong film bila terkena radiasi. Selubung dosimeter film tidak tembus cahaya, tetapi radiasi pasta dapat melewatinya dan mengenai film tersebut. Dengan mencetak film dan mengukur derajat kehitamannya sebulan sekali dosis radiasi yang diterima seseorang dapat diduga. Setiap kali film diperiksa maka akan diganti dengan yang baru. Suatu cara baru yang baik untuk mengukur dosis adalah berdasarkan pada perubahan keadaan tenaga dari elektron-elektron pada materi tertentu yang diakibatkan oleh radiasi. Elektron menyimpan kelebihan energinya sampai dosimeter dimasukkan dalam unit pembaca. Satuan energi yang diisikan kemudian dilepas dalam bentuk pulsa cahaya. Unit pembaca mengukur pulsa cahaya dan mencetak dosisnya. Dosimeter ini disebut TLD (Thermo Luminescence Dosimeter). TLD lebih sensitif dan lebih tepat daripada dosimeter film dan dapat dipakai kembali setelah digunakan. Pada stasiun pembangkit nuklir dan di banyak lembaga penelitian, peralatan elektronik yang disebut real-time dosimeter juga digunakan. Alat ini kira-kira sebesar kalkulator saku dan dosis yang terkumpul dapat diperiksa setiap saat. Seseorang juga dapat menetapkan batas dosis pada alat monitor peringatan (alarm), dimana dosimeter tersebut mengeluarkan bunyi apabila tingkat dosis meningkat, atau memberikan peringatan bila mencapai dosis yang telah ditetapkan. Alat ini sangat membantu orang-orang yang harus bekerja di tempat yang beradiasi sangat intensif. Menurut rekomendasi terakhir oleh ICRP seseorang yang di tempat kerjanya terkena radiasi tidak boleh menerima lebih dan 50 mSv pertahun. dan rata-rata pertahun selama 5 tahun tidak boleh lebih 20 mSv. Nilai maksimum ini disebut batas dosis. Jika seorang wanita hamil yang di tempat kerjanya terkena radiasi, diterapkan batas radiasi yang lebih ketat. Dosis radiasi paling tinggi yang diizinkan NIRMALA DEWI D411 01 072 REFERENSI TUGAS ELEKTRONIKA KEDOKTERAN selama kehamilan, setelah melalui tes-tes adalah 2 mSv. Masyarakat umum dilindungi terhadap radiasi dengan menetapkan bahwa tidak ada satu kegiatanpun yang boleh mengenai masyarakat dengan dosis melebihi rata-rata 1 mSv pertahun dan tidak boleh ada satupun kejadian yang boleh mengakibatkan masyarakat menerima Iebih dan 5 mSv. Seluruh batas dosis di atas didasarkan pada rekomendasi-rekomendasi yang diberikan oleh ICRP. Pada banyak negara batas-batas ini dijelaskan oleh UU dan Peraturan Pemerintah. Pada kasus stasiun pembangkit tenaga nuklir, pihak pengawas yang berwenang sering menentukan batas-batas yang bahkan lebih ketat. Secara khusus dosis tertinggi yang diizinkan bagi orang-orang yang tinggal di sekitar pusat pembangkit tenaga nuklir yang melepaskan radioaktif adalah 0,1 mSv pertahun. Pada kenyataannya kebanyakan pembangkit tenaga nuklir hanya melepaskan persentase kecil dan nilai tersebut, yaitu antara 0,001 dan 0,01 mSv per tahun. Manusia telah mempelajari pengaruh radiasi selama lebih dari seratus tahun. Tidak banyak faktor risiko yang diketahui begitu rinci seperti radiasi. Inilah yang memungkinkan untuk memilih batas dosis untuk para pekerja sehingga risiko pekerjaan sama dengan pekerjaan-pekerjaan lain yang dianggap aman. Nilai dosis dalam sebuah dosimeter misalnya, dapat dibaca sebulan sekali dan informasi ini disimpan di dalam sebuah daftar dosis. Dengan cara ini dapat diyakinkan bahwa tidak seorangpun akan mendapatkan dosis melebihi dan batas dosis yang telah ditetapkan sebelumnya. Namun, proteksi radiasi memiliki sasaran yang Iebih menantang daripada hanya mempertahankan dosis di bawah batas yang telah ditetapkan. Batas dosis juga harus dapat dibenarkan dan dioptimalkan. ICRP telah merekomendasi 3 prinsip berikut ini yang harus diamati 1. Prinsip justifikasi, yaitu: manfaat yang diperoleh dan aktivitas-aktivitas termasuk paparan radiasi harus Iebih besar daripada kerugiannya. 2. Prinsip optimasi, yaitu: paparan radiasi harus tetap serendah-rendahnya NIRMALA DEWI D411 01 072 REFERENSI TUGAS ELEKTRONIKA KEDOKTERAN yang layaknya dapat dicapai (as low as reasonably achievable/ALARA concept) 3. Proteksi bagi individu, yaitu: semua dosis harus tetap di bawah batas dosis yang telah ditentukan. Dalam pengobatan, tidak mungkin menerapkan batas dosis bagi para pasien. Pada pemeriksaan sinar-X, seseorang menerima dosis beberapa kali melebihi batas yang ditentukan bagi masyarakat, dan dalam radioterapi batas dosis seratus kali melebihi batas yang ditentukan untuk para pekerja yang di tempat kerjanya terkena radiasi. Pemikirannya adalah bahwa manfaat yang diperoleh dan pengobatan ini lebih besar daripada bahaya yang diakibatkan oleh dosis yang diberikan, walaupun dosis yang diberikan tinggi. Tanpa radioterapi dan tanpa menerima dosis radiasi, pengaruh kanker, misalnya, tetap berakibat fatal. Pada pemeriksaan rutin dengan sinar-X secara kolektif, sejumlah besar orang terkena radiasi cukup banyak. Secara teoritis, ini mengakibatkan risiko tertentu bagi populasi tersebut. Namun. pemeriksaan ini mengungkapkan tandatanda dan berbagai macam kasus penyakit yang mematikan pada tahap awalnya sehingga risiko yang mungkin diakibatkan oleb radiasi tidaklah begitu berat dibandingkan manfaatnya. Orang-orang yang mengoperasikan mesin sinar-X sudah tentu dimonitor dan diharuskan memakai dosimeter. Dosis mereka tidak boleh melewati batas. Di bawah ini rangkuman batas dosis dan dosis radiasi yang boleh diterima setiap hari. BATAS-BATAS DOSIS YANG PALING PENTING: Para pekerja radiasi * rata-rata 20 mSv per tahun. * maksimum 50 mSv per tahun * selama kehamilan 2 mSv per tahun Masyarakat umum * rata-rata I mSv per tahun * I kejadian 5 mSv. NIRMALA DEWI D411 01 072 REFERENSI TUGAS ELEKTRONIKA KEDOKTERAN Dosis-dosis radiasi khusus: Para pekerja radiasi * rata-rata I sampai 3 mSv per tahun * jangkauan keragaman 0 sampai 20 mSv. Pemeriksaan dada dengan sinar-X * kira-kira 1 mSv permeriksaan * jangkauan keragaman 0,1 sampai 10 Sv Pemeriksaan seluruh tubuh dengan sinar-X Gas Radon dalam rumah * sampai 20 mSv per pemeriksaan * rata-rata 2 sampai 4 mSv pertahun * jangkauan keragaman 0,2 sampai 500 mSv Radiasi latar belakang * kebanyak 1 sampai 2 mSv per tahun * dalam kasus ekstrim sampai 20 mSv Bahan bangunan * 0,2 sampai 1 mSv per tahun Pengaruh stasiun pembangkit listrik tenaga nuklir terhadap lingkungan * maksimum yang diijinkan 0,1 mSv per tahun * kenyataannya sering 0,001 sampai 0,01 mSv NIRMALA DEWI D411 01 072 REFERENSI TUGAS ELEKTRONIKA KEDOKTERAN Napak Tilas 106 Tahun Perjalanan Sinar-X : 8 Nopember 1895 – 8 Nopember 2001 MUKHLIS AKHADI Ahli Peneliti Madya di Puslitbang Keselamatan Radiasi dan Biomedika Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional Pendahuluan Sejarah penemuan sinar-X oleh Wilhelm Conrad Roentgen pada 8 Nopember 1895 tidak bisa terlepas dari penelitian sinar katoda. Sinar katoda timbul karena adanya lucutan listrik melalui gas di dalam tabung bertekanan rendah. Untuk menimbulkan bunga api listrik antara katoda dan anoda di udara pada tekanan 1 atmosfer (Atm) diperlukan beda tegangan listrik yang sangat besar, kira-kira 30.000 Volt/cm. Peristiwa-peristiwa yang terjadi di dalam sinar katoda diselidiki oleh beberapa peneliti sekitar tahun 1870. Dengan menggunakan tabung khusus yang disebut tabung Crookes, William Crookes (1832-1919) memasang rintangan antara katoda dan dinding tabung yang dapat berpendar di depan katoda itu. Meskipun dari penelitian ini diketahui sinar katoda merambat lurus, Crookes belum berhasil mengidentifikasi apakah sinar katoda berupa partikel atau gelombang cahaya. Penyelidikan yang lain berhasil mengungkapkan bahwa sinar katoda dibelokkan oleh medan magnet maupun medan listrik. Dengan bantuan sebidang tabir yang dilapisi sulfida seng yang dapat mengeluarkan pendar berwarna biru, akan terlihat perjalanan berkas sinar katoda yang membelok saat didekatkan sebuah magnet batang. Pembelokan ini juga terlihat bila sinar katoda dilewatkan di antara dua bidang kondensator bermuatan listrik. Dari penyelidikan ini dapat disimpulkan bahwa sinar katoda terdiri atas partikel-partikel bermuatan negatif. Inilah penelitian-penelitian awal yang membekali Roentgen ke arah penemuan sinar-X. NIRMALA DEWI D411 01 072 REFERENSI TUGAS ELEKTRONIKA KEDOKTERAN Wilhelm Conrad Roentgen Roentgen dilahirkan 27 Maret 1845 di Lennep (kini bagian dari Remscheid), di daerah sungai Ruhr yang merupakan daerah industri. Saat berusia tiga tahun, orang tuanya pindah ke Belanda dan menetap di kota Apeldoorn. Karena tidak memiliki latar belakang pendidikan menengah formal, Roentgen harus menempuh jalan berliku untuk dapat menempuh pendidikan tinggi. Ia sempat mengikuti beberapa kursus, menjadi pendengar di Universitas Utrecht, sampai akhirnya memperoleh ijazah ilmu mesin dari Sekolah Politeknik di Zurich, Swiss. Di Zurich inilah, kemampuan Roentgen diakui, dan ia dapat mengelola laboratorium fisika eksperimental yang sangat sederhana. Roentgen mempublikasikan beberapa karya ilmiah yang dinilai baik sehingga pada 1879 ia diusulkan untuk menduduki kursi mata kuliah fisika di Universitas Hessian di kota Giessen oleh Helmholtz, Kirchhoff, dan Meyer. Pada 1888, di usia 43 tahun, Roentgen diangkat sebagai guru besar ilmu pasti dan ilmu alam di Universitas Wurzburg. Selama enam tahun pertama di universitas ini, Roentgen telah mempublikasikan 17 karya tulis ilmiahnya. Selanjutnya, pada 1894 Roentgen diangkat sebagai rektor Universitas Wurzburg. Di universitas inilah Roentgen pada usianya yang ke-50 menemukan sinar-X pada 8 Nopember 1985. Atas permintaan pemerintah Bavaria, Roentgen akhirnya pindah ke Institut Fisika Lommel di Universitas Ludwig-Maximilian, Munich. Ia menjadi profesor emeritus (pensiun) pada 1920. Atas kemauannya, semua diploma, medali, dan sebagainya yang berkaitan dengan pekerjaan ilmiahnya diserahkan kepada Universitas Wurzburg untuk disimpan di Institut Fisika. Di samping itu, tabung-tabung sinar katoda dan kumparan induksi yang pernah dipergunakannya untuk penelitian diberikan kepada Museum Jerman di Munich. W.C. Roentgen meninggal dunia pada 10 Pebruari 1923 dalam usia 78 tahun. Penemuan Sinar-X Minat yang besar untuk mendalami penelitian sinar katoda mendorong Roentgen mempersiapkan fasilitas untuk penelitian tersebut. Dalam suatu laboratorium yang NIRMALA DEWI D411 01 072 REFERENSI TUGAS ELEKTRONIKA KEDOKTERAN luas, Roentgen memasang sebuah kumparan Ruhmkorff yang dilengkapi interuptor sehingga dapat membangkitkan bunga api listrik sepanjang 10-15 cm. Roentgen juga melengkapi peralatannya dengan tabung Hittorf-Crookes (tabung pelucutan), beberapa tabung Lenard, dan sebuah tabung yang baru diterima dari Muller-Unkel. Peralatan lain berupa pompa vakum Rap untuk menghampakan tabung-tabung tersebut. Sinar-X diamati pertama kali oleh Roentgen pada 8 Nopember 1895, pada saat ia sedang bekerja dengan tabung Crookes di laboratoriumnya di Universitas Wurzburg. Dia mengamati nyala hijau pada tabung yang sebelumnya menarik perhatian Crookes. Roentgen selanjutnya mencoba menutup tabung itu dengan kertas hitam agar tidak ada cahaya tampak yang dapat lewat. Namun, ternyata masih sinar tidak tampak yang lewat. Saat Roentgen menyalakan sumber listrik tabung untuk penelitian sinar katoda, ia mendapatkan ada sejenis cahaya berpendar pada layar yang terbuat dari barium platinosianida. Jika sumber listrik dipadamkan maka cahaya pendar pun hilang. Roentgen segera menyadari bahwa sejenis sinar yang tidak kelihatan telah muncul dari dalam tabung sinar katoda. Karena sebelumnya tidak pernah dikenal maka sinar ini diberi nama sinar-X. Untuk menghargai jasanya, sinar itu dinamakan juga sinar Roentgen. Nyala hijau yang terlihat oleh Crookes dan Roentgen ternyata merupakan gelombang cahaya yang dipancarkan oleh dinding kaca tabung sewaktu elektron menabrak dinding itu. Pada saat yang bersamaan, elektron itu merangsang atom pada kaca untuk mengeluarkan gelombang elektromagnetik yang panjang gelombangnya sangat pendek, dalam bentuk sinar-X. Sejak saat itu, para ahli fisika mengetahui bahwa sinar-X dapat dihasilkan bila elektron dengan kecepatan yang sangat tinggi menabrak atom. Tergiur oleh penemuannya yang tidak sengaja itu, Roentgen menyisihkan penyelidikan-penyelidikan lain dan memusatkan perhatiannya pada penyelidikan sinar-X. Dalam mempelajari sinar yang baru ditemukannya itu, Roentgen mendapatkan bahwa jika bahan yang tidak tembus oleh cahaya ditempatkan di NIRMALA DEWI D411 01 072 REFERENSI TUGAS ELEKTRONIKA KEDOKTERAN antara tabung dan layar pendar, maka intensitas perpendaran pada layar itu berkurang, namun tidak hilang sama sekali. Hal ini menunjukkan bahwa sinar itu dapat menerobos bahan yang tidak tembus oleh cahaya biasa (cahaya tampak). Di samping itu, Roentgen juga bisa melihat bayangan tulang tangannya pada layar yang berpendar dengan cara menempatkan tangannya di antara tabung sinar katoda dan layar. Ia juga menemukan sinar-X dapat memendarkan berbagai senyawa kimia lain seperti senyawa calsium, kaca uranium, kalsit, serta batu garam. Hal lain yang dibuktikannya adalah sinar-X bukan partikel bermuatan karena berjalan melintasi garis lurus, tidak dibelokkan oleh medan listrik maupun medan magnet. Percobaan lainnya yang dilakukan oleh Roentgen adalah dengan meminta istrinya sendiri menjadi objek percobaan. Dengan memasang film fotografi di dalam kaset dan menempatkan tangan istrinya di antara kaset dan tabung sinar katoda, pada film akhirnya tercetak ruas-ruas tulang telapak tangan Ny. Roentgen yang memakai cincin. Setelah berbagai percobaan dilakukannya, pada 28 Oktober 1895, ia menyampaikan karya tulis ilmiahnya yang pertama tentang penemuan sinar-X itu pada perkumpulan fisika kedokteran di Wurzburg. Karya tulis ilmiah yang kedua tentang penemuan sinar-X diserahkan kepada Komisi Redaksi Perkumpulan Fisika Kedokteran pada 9 Maret 1896. Sebelumnya, pada 3 Maret 1896, Universitas Wurzburg mengangkatnya menjadi doktor kehormatan dalam ilmu kedokteran, meskipun pada waktu itu belum banyak orang yang menaruh harapan terhadap aplikasi praktis sinar-X dalam bidang kedokteran. Pada Nopember 1896, Roentgen mempresentasikan hasil penemuannya itu di depan perkumpulan fisika kedokteran Universitas Wurzburg. Tanggapan terhadap penemuan sinar-X datang dari berbagai penjuru dunia. Dalam peringatan hari ulang tahun Univeristas Berlin yang ke-50 dipamerkan hasil penemuan Roentgen. Berbagai penghargaan internasional juga diterima oleh Roentgen, seperti Rumford Medal dari Royal Society di London pada 1896, medali dari Franklin Institute di Philadelphia dan medali dari kerajaan Italia. Penghargaan juga datang dari Kaisar Wilhelm II yang pada saat itu memerintah Jerman. NIRMALA DEWI D411 01 072 REFERENSI TUGAS ELEKTRONIKA KEDOKTERAN Undangan untuk memamerkan hasil penemuannya itu datang pada 13 Januari 1896. Pada kesempatan itu, Roentgen dianugerahi Bintang Orde Mahkota Prusia Kelas II. Pengakuan internasional ditandai dengan dianugerahkannya hadiah Nobel bidang fisika pada 1901 (enam tahun setelah penemuan) kepada W.C. Roentgen. Ini merupakan hadiah Nobel yang pertama kali diberikan dalam bidang fisika. Pesawat Sinar-X Pesawat sinar-X adalah pesawat yang dipakai untuk memproduksi sinar-X. Pesawat ini terdiri atas tabung sinar-X dan variasi rangkaian elektronik yang saling terpisah. Sinar-X dibangkitkan dengan jalan menembaki target logam dengan elektron cepat dalam suatu tabung vakum. Elektron sebagai proyektil dihasilkan dari pemanasan filamen yang juga berfungsi sebagai katoda. Filamen ini dipasang pada bidang cekung untuk memfokuskan elektron menuju daerah sempit pada target (anoda). Pada saat arus listrik dari sumber tegangan tinggi dihidupkan, filamen katoda akan mengalami pemanasan sehingga kelihatan berwarna putih. Dalam kondisi ini, katoda akan memancarkan elektron (sinar katoda). Elektron selanjutnya ditarik dan dipercepat gerakannya hingga mencapai ribuan km/s melalui ruang hampa menggunakan tegangan listrik berorde 102 - 106 Volt. Elektron yang bergerak sangat cepat itu akhirnya ditumbukkan ke target logam bernomor atom tinggi dan bersuhu leleh juga tinggi. Ketika elektron berenergi tinggi itu menabrak target logam, maka sinar-X akan terpancar dari permukaan logam tersebut. Roentgen telah merencanakan untuk melanjutkan penelitiannya mengenai sinar-X dengan tegangan tabung yang lebih tinggi. Banyak kendala dihadapi Roentgen, misalnya tabung sinar-X bocor setelah tegangannya mencapai nilai tertentu. Penyempurnaan tabung sinar-X mula-mula muncul dengan diperkenalkannya katoda jenis filamen yang dapat memfokuskan berkas elektron menuju target logam berat. Tabung jenis ini dapat membangkitkan sinar-X dengan gelombang lebih pendek atau energi yang lebih tinggi. Namun, operasi tabung jenis baru itu tidak menentu karena sinar-X yang dibangkitkannya sangat bergantung pada NIRMALA DEWI D411 01 072 REFERENSI TUGAS ELEKTRONIKA KEDOKTERAN tekanan gas di dalam tabung. Penyempurnaan berikutnya dilakukan pada 1913 oleh fisikawan Amerika William David Coolidge (1873-1975). Tabung Coolidge sangat vakum dan di dalamnya terdapat filamen yang dibuat dari kawat pijar dan target. Tabung Coolidge pada prinsipnya merupakan tabung vakum termionik dengan katodanya memancarkan elektron secara langsung karena mengalami pemanasan oleh aliran listrik yang teratur. Elektron yang dipancarkan dari filamen panas dipercepat menuju ke arah anoda dengan menggunakan tegangan tinggi yang dipasang di sepanjang tabung. Karena elektron menabrak anoda dengan kuatnya, maka dari anoda itu terpancar sinar-X. Jika tegangan anoda dinaikkan, semakin tinggi pula kecepatan gerak elektron menuju anoda, sehingga energi sinar-X yang dipancarkannya juga semakin tinggi. Meskipun efisiensi diusahakan setinggi mungkin, pada umumnya kurang dari 1% energi elektron yang dapat diubah menjadi sinar-X, sedang sisanya muncul sebagai panas. Oleh karena itu, target harus dibuat dari bahan yang memiliki titik leleh sangat tinggi dan harus mampu mengalirkan panas yang timbul. Bagian anoda pesawat sinar-X biasanya memiliki radiator bersirip di bagian luar tabung untuk membantu proses pendinginan target. Pesawat sinar-X yang dioperasikan pada tegangan sangat tinggi, anodanya memiliki lubang pendinginan untuk mengalirkan minyak atau air ke dalamnya. Sebagian besar tabung sinar-X yang beroperasi dewasa ini menggunakan model tabung Coolidge yang dimodifikasi. Tabung yang lebih besar dan lebih kuat memiliki sistem pendingin air pada anti katodanya untuk mencegah pelelehan akibat panas yang timbul dari penembakan elektron. Bersamaan dengan berkembangnya pengoperasian pesawat sinar-X, tumbuh pula industri pesawat pembangkit sinar-X beserta peralatan, perlengkapan, dan suku cadangnya. Untuk mendapatkan sinar-X dengan energi yang sangat tinggi, para ilmuwan telah membangun mesin pembangkit sinar-X yang sangat kuat. Salah satu di antaranya adalah mesin pembangkit yang diberi nama betatron. Sebagian besar betatron dapat menghasilkan elektron berenergi kira-kira 20 MeV sehingga dapat NIRMALA DEWI D411 01 072 REFERENSI TUGAS ELEKTRONIKA KEDOKTERAN dipancarkan sinar-X berenergi sangat tinggi,. Mesin pembangkit sinar-X energi tinggi yang lainnya adalah jenis akselerator linier (LINAC). Alat ini dapat dipakai untuk mempercepat partikel hingga berenergi di atas 1 BeV. Aplikasi Sinar-X dalam Medis Dalam dunia medis sinar-X terutama dimanfaatkan untuk diagnosis. Dengan penemuan sinar-X ini, informasi mengenai tubuh manusia menjadi mudah diperoleh tanpa perlu melakukan pembedahan. Gambar terbentuk karena adanya perbedaan intensitas sinar-X yang mengenai permukaan film setelah terjadinya penyerapan sebagian sinar-X oleh bagian tubuh manusia. Daya serap tubuh terhadap sinar-X sangat bergantung pada kandungan unsur-unsur yang ada di dalam organ. Perkembangan dalam bidang teknologi, terutama setelah ditemukannya beberapa jenis pemantau radiasi dan metode proses pembentukan bayangan gambar dengan komputer, memungkinkan proses pembentukan bayangan gambar pada film diubah dengan cara merekonstruksi bayangan gambar dengan komputer. Dengan teknik ini, bayangan gambar dapat diperoleh dengan segera. Kemampuan untuk membedakan antara jaringan yang satu dengan lainnya juga mengalami peningkatan. CT-scan, misalnya, mampu membedakan antara dua jaringan yang sangat mirip dalam otak manusia, yaitu antara substansia grisea dengan substansia alba. Untuk meningkatkan kualitas gambar dalam radiodiagnostik, seringkali digunakan media kontras dengan cara memasukkan substansi yang bisa menyerap sinar-X lebih banyak ke dalam tubuh yang sedang didiagnosis. Bahan yang sering dimanfaatkan sebagai media kontras adalah Barium (Ba) dan Iodium (I). Penutup Penemuan sinar-X oleh fisikawan Jerman W.C. Roentgen 106 tahun silam ternyata mampu mengantarkan perubahan mendasar dalam bidang kedokteran. Sinar-X dapat dimanfaatkan untuk diagnosis maupun terapi. Termasuk dalam radiodiagnosis ini adalah pemeriksaan dengan computed tomography scanner NIRMALA DEWI D411 01 072 REFERENSI TUGAS ELEKTRONIKA KEDOKTERAN (CT-scan), fluoroskopi, foto toraks sinar-X konvensional, dan radiografi anak. Selain untuk keperluan radiodiagnosis, radiasi pengion jenis foton (sinar-g dan sinar-X) dalam perkembangan berikutnya juga dimanfaatkan untuk terapi. Kedua jenis radiasi tersebut mempunyai daya tembus yang tinggi terhadap organ tubuh. Perkembangan teknologi akselerator memungkinkan aplikasi sinar-X untuk radioterapi kanker dengan hasil yang cukup memuaskan. Dalam perjalanan selama 106 tahun, sinar-X masih tetap mempunyai peran besar dalam dunia kesehatan, dan perannya pun masih akan terus meningkat di masa mendatang seiring dengan meningkatnya pengetahuan dan penguasaan teknologi oleh umat manusia. Kitapun harus berterimakasih kepada W.C. Roentgen atas jasanya yang sangat besar ini. http://www.tempo.co.id/medika/arsip/052002/sek-1.htm Radiografi Am Sinar-x telah di temui oleh seorang Profesor Fizik berbangsa Jerman yang bertugas di Universiti Wurzburg, Bavaria, Wilhelm Conrad Röntgen pada 8hb November, 1895. Beliau mendapati sinar ini mempunyai kuasa ajaib menghasilkan imej di filem fotografi setelah menembusi tisu, pakaian dan logam. Menerusi kajiannnya, Roentgen mendapati hablur garam barium platinosianida bersinar apabila di letakkan berdekatan dengan tiub sinar katod yang di tutup. Ia juga mendapati plat foto yang di tutup di letakan berdekatan dengan sinar katod akan menjadi hitam. Dari sini kesimpulan dapat di buat bahawa sinar-x tidak boleh di lihat, bergerak dalam garis lurus dan mempunyai daya penembusan yang tinggi, iaitu dapat menembusi objek yang legap bagi sinar cahaya biasa. NIRMALA DEWI D411 01 072 REFERENSI TUGAS ELEKTRONIKA KEDOKTERAN Wilhelm Conrad Röntgen yang lahir pada 25 Mac 1845 adalah yang mula-mula menemui Sinar-X. Selepas itu, Roentgen menunjukkan sinar ini datang dari dinding kaca berpendaflour cahaya apabila sinnar katod terkena padanya. Untuk mengesahkan penemuan ini, beliau telah menjalankan satu eksperimen ringkas. Dalam eksperimen ini beliau meletakan satu skrin yang di lapisi dengan barium platinosianida dalam lintasan sinar-x. skrin ini di dapati bersinar apabila terkena pada sinar-x ini. Dengan meletak tangan beliau diantara tiub sinar katod dan skrin, satu bayang tangan dengan tulangtulang di dalamnya jelas kelihatan dalam skrin ini. Ini dapat membuktikan bahaa sinar-x yang terkeluar dari tiub sinar katod mempunyai kuasa penembusan yang tinggi. Mesin X-ray awal. Radiografi di perkenalkan di Malaysia pada 3 Februari 1897, lebih kurang setahun selepas penemuannya oleh Roentgen. Lain-lain pengambilan gambar x-ray di tunjukkan semasa perjumpaan tahunan Persatuan Fotografi Amatur di Taiping, Perak pada penghujung tahun NIRMALA DEWI D411 01 072 REFERENSI TUGAS ELEKTRONIKA KEDOKTERAN 1897, sebuah mesin x-ray lengkap telah di hadiahkan kepada Hospital Ipoh sempena jubli intan Ratu Victoria. Berikutnya, sebuah lai di Kuala Lumpur pada tahun 1905 dan di Pulau Pinang pada tahun 1910. Apakah itu x-ray? "X-RAY" dalam bahasa Malaysia dikenali sebagai sinar-x. Sinar-x ini merupakan salah satu daripada sinaran elektromagnet. Sinar-x ini mempunyai bentuk yang serupa dengan sinar cahaya biasa, inframerah dan gelombang radio; yang berbeza cuma dari segi panjang gelombangnya sahaja. Sinar-x mempunyai gelombang yang pendek. Contoh panjang gelombang berbagai-bagai sinaran elektromagnet adalah seperti berikut:Jenis gelombang Jarak gelombang Gelombang radio 1cm – 3 x 10 Sinar cahaya 4 x 10 -5 cm – 7 x 10 Sinar ultraungu 10 Sinar-x 10 -7 cm - 10 Sinar gama 10 -9 cm Sinar kosmos < 10 –5 5 cm cm – 7 x 10 –10 –9 –5 –5 cm cm cm cm Sinar-x yang dihasilkan dengan tenaga 20-40 keV mempunyai panjang gelombang 10-7 cm dan sinar ini dikatakan sinar-x lembut (soft- rays). Sinar-x yang dihasilkan dengan 40-125 keV mempunyai gelombang 10-8 cm. Sinar ini kerap digunakan untuk pemeriksaan x-ray diagnostik, manakala panjang gelombang yang lebih pendek lagi yang dihasilkan dengan tenaga 200-1000 keV digunakan dalam rawatan radioterapi yang lebih dalam (deep radiotheraphy). Sinar ini biasanya berukuran < 10-8 cm (hard-rays). Sinar-x telah ditemui pada tahun 1895 secara tidak sengaja oleh seorang ahli sains berbangsa Jerman iaitu Wilhelm Conrad Roentgen, ketika menjalankan eksperimen terhadap sinar katod dengan menggunakan tiub kaca dan melalukan arus elektrik bervoltan tinggi NIRMALA DEWI D411 01 072 REFERENSI TUGAS ELEKTRONIKA KEDOKTERAN menerusi tiub tersebut. Pancaran sinar-x dapat diperolehi daripada sejenis alat elektronik yang dinamakan tiub x-ray. Daripada kajian ahli sains didapati sinar-x mempunyai sifat-sifat tertentu yang dapat dibahagikan kepada sifat biasa dan sifat khas. a) Sifat biasa Sinar-x bergerak laju dan lurus. Tidak boleh difokus oleh kanta atau cermin dan tidak boleh dipesong oleh medan magnet sekitar arah tuju yang dilaluinya. Mematuhi peraturan ‘Hukum Kuasa Dua Songsang’ iaitu keamatan sinar berubah dengan kuasa dua songsang jarak daripada punca pancaran. b) Sifat khas Keupayaan menembusi jirim padat. Kesan pendarcahaya - memberikan kesan cahaya kepada sebatian kimia seperti zink sulfida, kalsium tungstat dan barium platinosiamida. Kesan fotografi - memberikan penghitaman kepada filem apabila didedah kepada sinar-x. Kesan pengionan - alur sinar-x yang lintas melalui gas memindahkan tenaganya kepada molekul-molekul yang seterusnya akan berpecah kepada zarah yang bercas positif dan negatif.Kesan biologi - sinar-x bertindak dengan kesemua tisu hidup yang terdapat dalam badan. Sebuah mesin yang di gunakan untuk menjalankan pemeriksaan x-ray am. Bagaimana X-ray dihasilkan? X-ray di hasilkan apabila elektron bergerak pada kelajuan yang tinggi NIRMALA DEWI D411 01 072 REFERENSI TUGAS ELEKTRONIKA KEDOKTERAN dan secara tiba-tiba berlaku perubahan dari segi kelajuan. Semua ini berlaku di dalam sebuah tiub x-ray. Di dalam sebuah tiub x-ray terdapat katod (-) yang merupakan sebuah filamen yang dipanaskan oleh tenaga elektrik. Pemanasan yang berlaku menyebabkan elektron dihasilkan dari filemen. Ini semua berlaku untuk persediaan elektron bagi di pecutkan untuk mendapatkan sinaran-x. Gambar menunjukkan sebuah tiub x-ray. http://radiologi.hukm.ukm.my/2005/perkhidmatan/am.htm NIRMALA DEWI D411 01 072
