Upload
sarahaufadhita
View
233
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
radiasi biofis
Citation preview
A. PENDAHULUAN
Radiasi merupakan proses perambatan energi dalam suatu media atau ruang dimana energi
yang dirambatkan dapat diserap oleh suatu benda lain. Energi yang dipancarkan dapat berupa
gelombang atau parttikel. Radiasi terjadi jika terdapat suatu inti yang tidak stabil atau dapat
dikatakan inti tersebut kelebihan energi , suatu saat inti akan melepaskan kelebihan energi
tersebut dan mungkin melepaskan satu atau dua atau lebih partikel atau gelombang sekaligus.
Radiasi ada yang alamiah dan ada yang buatan, radiasi yang alamiah seperti radiasi matahari
yang terbentuk karena adanya reaksi di inti matahari. Sedangkan untuk radiasi yang dibuat
oleh manusia dapat ditemukan dibenda-benda elektronik seperti telepon,tv,komputer dan alat-
alat elektronik lainnya. Radiasi ada yang berbahaya bagi manusia ada juga yang tidak
berbahaya. Radiasi yang tidak berbahaya seperti radiasi dari sinar x yang sekarang
dimanfaatkan dalam dunia kedokteram. Radiasi yang terjadi pada inti atom-atom berat akan
berbahya bagu tubuh manusia. Selain itu dosis atau intensitas radiasi perlu diperhatikan jika
kita terpapar radiasi dengan dosis yang tidak normal akan menyebabkan berbagai gangguan
kesehatan,mutasi gen bahkan kematian. Akibat minimnya pengetahuan pada masyarakat
tentang radiasi,masyarakat beranggapan bahwa radiasi itu buruk tidak bermanfaat, padahal
radiasi memiliki manfaat yang penting dalam kemajuan teknologi,seperti sinar x yang dapat
melihat gambar tubuh kita. Aplikasi atau pemanfaatan radiasi banyak sekali salah satu nya
pemanfaatan dalam teknologi medis salah satu nya untuk mendiagnosa penyakit yang diderita
pasien, s
B. TUJUAN
1. Menginformasikan kepada khalayak tentang manfaat radiasi dalam bidang
kedokteran.
2. Menjelaskan pemanfaatan radiasi dalam bidang kedokteran terutama diagnosa.
C. ISI
Pemanfaatan Radiasi Untuk Diagonosa
Radiasi digunukan untuk mengumpulkan informasi tentang struktur dan fungsi organ seorang
pasien. Pengumpulan informasi tentang struktur dan fungsi organ pasien sangat penting selain
bisa mengetahui penyakit apa yang diderita pasien juga untuk mengetahui langkah apa yang
harus dilakukan untuk mengobati sang pasien.
Hasil gambar diagnosa ditentukan oleh dari tipe detektor yang digunakan dan sumber radiasi
yang digunakan atau penempatan sumber radiasi diluar badan pasien atau didalam tubuh
pasien.
Diagnosa dapat dibedakan menjadi dua yaitu :
1. Diagnosa Aktif
Informasi dari diagnosa aktif didapatkan dari transmisi radiasi yang melewati tubuh
pasien misalanya Sinar X. Untuk meningkatkan kualitas gambar yang didapatkan dari
Sinar X biasanya pasien disuruh menelan suatu bahan atau disuntikan suatu bahan
yang berguna untuk untuk membantu penyebaran transmisi radiasi yang melalui tubuh
pasien karena untuk mendapatkan gambar pada jaringan tanpa dengan bantuan itu
gambar yang didapatkan tidak akurat. Bahan yang biasa di masukkan ketubuh
manusia biasanya barrium enemas.
2. Diagnosa Aktif
Contoh diagnosa aktif adalah dengan PET atau Kamera Gamma. Bahan biokimia
dimasukkan kedalam tubuh pasien dan radiasi dideteksi dengan posisi atau arah
sehingga gambar bagian dari tubuh yang diinginkan dapat terbentuk.
Penerapan radiasi pada alat medis yang berfungsi untuk mendiagnosa pasien
a. Sinar X
Mekanisme Penyinaran Sinar X
Sinar-X yang dipancarkan dari sistem pembangkit sinar-X merupakan pancaran foton dari
interaksi elektron dengan inti atom di anoda. Pancaran foton tiap satuan luas disebut
penyinaran atau exposure. Foton yang dihasilkan dari sistem pembangkit sinar-X dipancarkan
ketika elektron menumbuk anoda. Beda tegangan antara katoda dan anoda menetukan besar
energi sinar-X, juga mempengaruhi pancaran sinar-X. Dilihat dari spektrumnya sinar-X
dibedakan menjadi 2 yaitu sinar-X kontinyu dan sinar-X karasteristik. Sinar-X merupakan
gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang yang pendek. Hal ini dipertegas
dengan penelitian Friedsish dan Knipýing pada tahun 1912, yang mengemukakan bahwa
panjang gelombang sinar-X sama dengan sinar ultraviolet ( ? = 10-8 cm ) yaitu gelombang
elektromagnetik dengan panjang gelombang yang pendek (Van Der Plassts, 1972). Interaksi
dengan materi terjadi bila sinar-X ditembakkan pada suatu bahan. Sinar-X yang ditembakkan
mempunyai energi yang lebih tinggi sehingga mampu mengeksitasi elektron-elektron dalam
atom sasarannya.
Pembentukan Sinar X
Sinar-X ditemukan pertama kali oleh Wilhelm C. Rontgen pada tahun 1895 dari universitas
Worzburg jerman. Penemuan ini berawal dari pemberian beda potensial antara katoda dan
anoda hingga beberapa kilovolt pada tabung sinar-X. Perbedaan potensial yang besar ini
mampu menimbulkan arus elektron sehingga elektron-elektron yang dipancarkan akibat
pemanasan filamen akan dipercepat menuju target dalam sebuah tabung hampa udara.
Keterangan gambar: 1. Katoda 4. Keping wolfarm 7. Anoda 2. Filamen 5. Ruang hampa 8.
Diafragma 3. Bidang fokus 6. Selubung 9. Berkas sinar guna
Prinsip kerja dari pembangkit sinar-X dapat dijelaskan sebagai berikut, beda potensial yang
diberikan antara katoda dan anoda menggunakan sumber yang bertegangan tinggi. Produksi
sinar-X dihasilkan dalam suatu tabung berisi suatu perlengkapan yang diperlukan untuk
menghasilkan sinar-X yaitu bahan penghenti atau sasaran dan ruang hampa. Elektron bebas
terjadi karena emisi dari filamen yang dipanaskan. dengan sistem fokus, elektron bebas yang
dipancarkan terpusat menuju anoda. Gerakan elektron ini akan dipercepat dari katoda menuju
anoda bila antara katoda dan anoda diberi beda potensial yang cukup besar. Gerakan elektron
yang berkecepatan tinggi dihentikan oleh suatu bahan yang ditempatkan pada anoda.
Tumbukan antara elektron dengan anoda ini menghasilkan sinar-X, pada tumbukan antara
elektron dengan sasaran akan ada energi yang hilang. Energi ini akan diserap oleh sasaran
dan berubah menjadi panas sehingga bahan sasaran akan mudah memuai. Untuk
menghindarinya bahan sasaran dipilih yang berbentuk padat. Bahan yang biasa digunakan
sebagai anoda adalah platina, wolfram, atau tungsten. Untuk menghasilkan energi sinar-X
yang lebih besar, tegangan yang diberikan ditingkatkan sehingga menghasilkan elektron
dengan kecepatan yang lebih tinggi. Dengan demikian energi kinetik yang dapat diubah
menjadi sinar-X juga lebih besar.
Radiografi Sinar X
Radiografi sinar-X adalah ilmu yang mempelajari citra suatu objek yang diradiasi dengan
sinar-X. Bila sinar-X dilewatkan pada suatu objek, maka sebagian radiasi yang ada akan
diteruskan sehingga citra objek dapat direkam pada film. Satuan yang biasa digunakan untuk
penyinaran radiografi adalah Rontgen, disingkat R. Satu Rontgen dapat diartikan sebagai
sejumlah sinar-X agar menghasilkan ion-ion yang membawa muatan satu statcoulomb tiap
centimeter kubik diudara dengan suhu nol derajat celsius pada tekanan 760 mmhg.
1 R=1 stc
cm3
Satu Rontgen dari radiasi foton mempunyai energi rata-rata antara 0.1 Mev sampai 3.0 Mev
yang mampu menghasilkan dosis serap sebesar 0.96 rad. Dengan demikian dapat dikatakan
imenghasilkan dosis sebesar 1 rad. Jadi,
1 R = 1 rad
Keluaran sistem generator sinar-X dipengaruhi oleh arus listrik, waktu penyinaran, besarnya
potensial dan jarak target. Secara matematis dapat dinyatakan dengan persamaan :
keluaran=k (I .t )¿¿
Dengan,
k = konstanta penyinaran
I = arus tabung
t = waktu penyinaran
V = Potensial tabung sinar-X
d = jarak target terhadap sumber radiasi
Potensial (kV), Arus (mA) dan waktu (t) mempengaruhi densitas bayangan. Pemilihan
potensial (kV) yang terlalu rendah akan menyebabkan penyinaran yang diberikan tidak
mampu menghasilkan densitas pada film. Sedangkan pemilihan potensial (kV) yang terlalu
tinggi akan menimbulkan gambar film yang buruk sehingga informasi yang diperlukan hilang
(kabur). Waktu penyinaran digunakan untuk menentukan lamanya penyinaran. Hal ini
terutama dimaksudkan untuk mengurangi ketidaktajaman gambar yang dihasilkan di film
karena gerakan objek yang diambil. Dengan waktu penyinaran yang minimal dapat
digunakan untuk mengontrol densitas rata-rata bayangan. Bila waktu penyinaran yang dipilih
ditingkatkan atau diperbesar akan mengakibatkan gambar yang dihasilkan di film menjadi
kurang tajam. Hal ini terjadi bila ada faktor gerakan dari objek yang diradiasi. Hubungan
antara variasi waktu penyinaran dengan potensial dapat dinyatakan dengan persamaan:
mA s1
mA s2
=k V 2
4
kV 13
Dengan,
mA : arus listrik yang diberikan
s1, s2 : waktu penyinaran
V1, kV2 : potensial yang diberikan
Gambar diatas menunjukkan adanya pengurangan intensitas sinar-X . Radiasi sinar-X
dipancarkan dari fokus tabung sinar-X dalam arah garis lurus. Pancaran itu kemudian
didistribusikan dalam Jarak yang semakin besar. Hal ini menyebabkan intensitas sinar-X itu
menjadi berkurang dengan perbandingan kuadrat jarak. Bila jarak yang diberikan diperbesar
menjadi dua kalinya, maka intensitasnya berkurang menjadi seperempatnya, dan bila
jaraknya diperbesar tiga kali lipat maka intensitasnya berkurang menjadi sepersembilan dari
intensitas semula. Hubungan antara waktu penyinaran dengan jarak sumber radiasi ke film
dinyatakan dengan persamaan:
mA s1
mA s2
=d1
2
d22
Dengan ,
mA : arus listrik yang diberikan
s1, s2 : waktu penyinaran
d1, d2 : jarak sumber radiasi ke film
Dari dua persamaan sebelumnya dapat dinyatakan hubungan antara potensial dan jarak
sumber radiasi: d1
2
d22=
kV 24
kV 14
Dengan ,
d1, d2 : jarak sumber radiasi ke film
kV1, kV2 : potensial yang diberikan
b. Positron Emission Tomography Scanner (PET- Scanner)
Cara Kerja PET
PET scan adalah pencitraan gambar dari suatu jaringan atau organ tubuh manusia gambar
yang dihasilkan berupa gambar 3 dimensi yang berwarna. PET mendeteksi radiasi sinar
gamma yang dipancarkan oleh suatu tracer ( positron-emitting radionuclide),yang mana
berada dalam tubuh pasien ( ditelan oleh pasien ). PET memiliki beberapa kelebihan
dibanding dengan beberpa metode pencitraan lainnya seperti CT atau MRI,dimana CT dan
MRI hanya memeberikan gambaran anatomis saja,sedangkan PET mampu memberika
gambaran fungsional dan anatomis. PET bekerja menggunakan positron dengan karateristik
fisik tertentu sebagai basis untuk deteksi resolusi tinggi dan gambaran yang lebih baik.
Gambaran yang dihasil dari PET dihasilkan melalui berbagai reaksi radionuklir yang
nantinya akan diterima oleh detektor kemudian nantinya akan diterima oleh detektor
kemudian dikalkulasi secara matematis sehingga didapat gambaran PET scanning.
Positron merupakan antipartikel dari elektron,memiliki massa yang sama dengan elektron
tetapi mempunyai muatan positif. Tracer yang ditelan seorang pasien berfungsi untuk
melepaskan positron dari ini atom saat mereka pecah,positron yang terlepas tersebut akan
berinteraksi dendan atom didekatnya,menghasilkan eksitasi dan ionisasi yang akan
menurunkan kecepatan positron. Selama melambat positron bertemu dengan elektron
kemudian saling meniadakan. Pertemuan elektron dan positron menghasilkan energi
photon,selama proses ini dihasilkan dua photon 511 kiloelektron yang dilepaskan 180 derajat
satu dengan lainnya. Pelepasan ini ditangkap oleh detektor sebagai “coincidences”. Dara
coincidences ini diubah menjadi gambaran tomografi dengan menggunakan rekontruksi
matematis yang disesuaikan dengan ketipisan organ pada berbagai densitas dan dari
peluruhan fisik tracer,yang nantinya membentuk gambaran tiga dimensi.
Contoh gambar dari PET
Pembentukan Gambar oleh PET ada bermacam-macam salah satu diantaranya dengan
mengunakan akuisisi data.
Pembentukan Gambar Menggunakan Data Akuisisi
Pencitraan atau pembentukan gambar pada PET dapat digambarkan dengan line integral
dari model akuisisi. Dengan mempertimbangkan pipa pararel yang bergabung dengan dua
elemen detektor sebagai volume of respone (VOR) . Dengan mengabaikan efek seperti
“attenuation,
scattered and accidental coincidences, detector efficiency variations, or count-rate
dependent
effects”. Maka total dari “coincidence events” yang dideteksi akan sebanding dengan total
tracer yang berada di tabung (VOR).
Rekontruksi Gambar 2 Dimensi Dengan Akuisisi Data
Gambar 2 dimensi hasil pencitraan oleh PET hanya mempertimbangkan “Line of response”
(LOR) yang beraada pada suatu bisang perncitraan tertentu. LOR dikumpulkan kedalam
suatu set yang akan di proyeksikan menggunakan tranformasi line integral untuk semua s
untuk arah yang tetap . Kumpulan dari semua proyeksi untuk 0≤<2π akan membentuk
fungsi 2 dimensi dari s dan yang disebut sinogram.
Pencitraan gambar dua dimensi pada PET,kita hanya memproyeksikan secara melintang dari
suatu potongan dari objek yang memiliki volume pada sumbu tertentu. Untuk
memproyeksikan gambar menjadi gambar yang bervolume dilakukan dengan cara
mengulangi proses 2D akuisisi untuk sumbu-sumbu yang lain,seteleah mendapatkan gambar-
gambar dari setiap sumbu kita dapat menggabungkan nya menjadi satu sehingga
mendapatkan gambar 3D.
Rekontruksi Gambar 3 Dimensi Dengan Akuisisi Data
Untuk mendapatkan gambar 3D pada PET ada banyak cara,seperti yang telah diuraikan diatas
dengan menggabungkan gambar dua dimensi dari setiap sumbu (misal sumbu x,y,z). Atau
dengan cara mengkonstruksi langsung dalam bentuk 3D. Namun cara ini terlalu riskan selain
membutuhkan storage yang besar,mengkonstruksi gambar 3D secara langsung menghasilkan
noise yang banyak.
Contoh-contoh gambar yang dihasilkan oleh PET
Gambar 2D
Gambar 3D
Penggunaan Klinis PET
PET banyak digunakan dalam berbagai bidang diantaranya : oknologi,kardiologi,dan
neuorologi. Di bidang oknologi PET berperan dalam mengidentifikasi dan membedakan
berbagai keganasan serta sebagai alat monitoring terapi berbagai kanker. PET dapat
mendeteksi adanya coronary artery disease dan mengevaluasi fungsional jaringan
miorkardium. Di bidang neurologi dan psikiatri,PET dapat digunakan untuk membedakan
antara rekurensi tumor dengan radiation necrosis,membedakan penyakit alzheimer dengan
demensia, serta dapat menentukan epileptic foci. Pengembangan radiofarmasi PET dengan
sel targer spesifik seperti reseptor dan transporter memungkina penggunaan PET dalam
endokrin onkologi, seperti karsinoma tiroid.
c. Kamera Gamma
Prinsip Dasar Kamera Gamma
Kamera Gamma dapat mendeteksi radiasi dari sinar gamma. Prinsip dasar mendeteksi radiasi
sinar gamma menggunakan collimator yang disusun secara sejajar. Hanya radiasi sinar
gamma yang merambat sepanjang axis saja yang dapat mencapai scintilator dimana energi
dari radiasi dari sinar gamma disimpan untuk menciptakan suatu cahaya kelip. Kelip cahaya
tersebut dideteksi oleh susunan photomultiplier yang berada pada belakan scintilator.
Photomultiplier merubah sinyal cahaya menjadi sinyal elektron yang akan diperbesar oleh
seperangkat alat elektronik pada kamera. Dari sinyal yang diterima oleh photomultiplier,
perkiraan posisi datang nya sinyal berdampak pada energi radiasi gamma.
Emisi yang dipancarkan oleh sinar gamma merupakan fenomena nuklir dengan skala yang
kecil. Kamera gamma berfungsi untuk memperbesar radiasi mikroskopis dan mengubahnya
menjadi sinyal listrik yang dapat diketahui dan dihitung. Dengan mengolah data dalam
bentuk sinyal listrik dapat menampilkan gambar suatu orgam manusia.
Kamera-Gamma terdiri dari :
1. Collimator
2. Scintillating crystal
3. Susunan photomultiplier
4. Sistem elektronik untuk deteksi
Kolimator adalaah pelat tebal yang terbuat dari timah atau tungsten yang dilubangi dengan
banyak pipa kecil. Sinar gamma yang mampu melewati pipa tersebut adalah sinar gamma
yang arah datangnya tegak lurus dengan permukaan timah dan scintillating kristal. Pada saat
pengujian titik pada salah pipa kecil mendekati badan yang akan diuji sedangkan permukaan
timbal atau tungsten akan memberhentikan gamma yang keluar dengan sudut yang miring
atau tidak tegak lurus. Beberapa collimator dapat didesain sesuai dengan kebutuhan seperti
untuk menscan kelenjar tiroid collimator yang digunakan adalah collimator yang berbentuk
seperti lubang jarum untuk otak collimator nya berbentuk otak.
Elemen deteksi pada jantung pada kamera gamma adalah kristal persegi sodium iodide yang
dicampur dengan thalium. Kristal ini memiliki kemapuan untuk menghentikan sinar gamma
dan mengkonversi sebagian energi untuk disimpan dalam scintllations. Kamera gamma
diposisikan sedemikan rupa untuk memastikan bahwa kamera gama memilih foton gamma
yang sedang dipancarkan oleh organ yang sedang didiagnosa.
Hasil Gambar dari kamera gamma
D. PENUTUP
Kesimpulan
1. Pemanfaatan radiasi dalam dunia kedokteran dapat menghasilkan gambar yang
detail dari organ atau jaringan tubuh manusia sehingga membantu dokter
untuk mengecek fungsi organ atau jaringan tubuh manusia
2. Dengan adanya alat-alat pendiagnosa lebih memudahkan dokter untuk
menentukan penyakit apa yang diderita oleh pasien serta langkah selanjutnya
yang harus dilakukan.
3. Alat-alat diagnosa aman untuk digunakan oleh manusia dengan pemakaian
yang tepat.
4. Radiasi yang dipancarkan oleh suatu inti atom dapat membantu dan
mempermudah pekerjaan manusia.
Daftar Pustaka
1. http://www.laradioactivite.com/en/site/pages/
Principe_GammaCamera.htm
2. http://www.laradioactivite.com/en/site/pages/
Principe_GammaCamera.htm
3. http://www.ohio.edu/people/piccard/radnotes/clinical.html
4. http://www.nibib.nih.gov/science-education/science-topics/x-rays