fabrikasi bagian-bagian perangkat...

Prosiding Pertemuan Ilmiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN – BATAN, 14 November 2013

- 216 -

FABRIKASI BAGIAN-BAGIAN PERANGKAT SCINTIGRAPHY UNTUK TIROID

Wiranto Budi Santoso

PRPN – BATAN, Kawasan Puspiptek, Gedung 71, Tangerang Selatan, 15310

ABSTRAK

FABRIKASI BAGIAN-BAGIAN PERANGKAT SCINTIGRAPHY UNTUK TIROID.Telah dilakukan fabrikasi bagian-bagian penyusun perangkat scintigraphy untuk tiroid.Perangkat scintigraphy untuk tiroid berfungsi untuk menghasilkan citra prosesmetabolisme organ tiroid dalam suatu satuan waktu. Keluaran dari perangkat inidigunakan untuk diagnosis kondisi kesehatan tiroid. Perangkat scintigraphy untuk tiroidterdiri dari bagian elektronik, elektromekanik, dan pengolah data. Bagian elektronik yangdibuat terdiri dari sistem deteksi, catu daya, penganalisis tinggi pulsa, penguat pembentuksinyal, penguat penjumlah, dan ADC (Analog to Digital Converter). Bagian elektromekanikterdiri dari wadah sistem deteksi, pemegang sistem deteksi, tiang penyangga sistemdeteksi, dan landasan tiang penyangga. Bagian pengolah data terdiri dari akuisisi data,pemrosesan data, dan tampilan data. Bagian-bagian ini siap diintegrasi menjadiperangkat scintigraphy untuk tiroid.

Kata kunci: scintigraphy, tiroid, elektronik, elektromekanik, pengolah data

ABSTRACT

THE FABRICATION OF SCINTIGRAPHY EQUIPMENT PARTS FOR THYROIDORGAN. The fabrication of scintigraphy equipment parts for thyroid organ has beenconducted. The function of scintigraphy equipment for thyroid organ is to provide imagesof metabolism process in thyroid in certain times. The result of this equipment is used fordiagnosing thyroid health conditions. The scintigraphy equipment for thyroid consists ofelectronics, eletromechanics, and data management parts. The built electronics partconsists of detection system, power supply, pulse high analyzer, shaping amplifier,summing amplifier, and ADC (Analog to Digital Converter). Electromechanics partconsists of detection system container, holder, supporting pole, supporting pole base.Data management part consists of data acquisition, processing, and display. Those builtparts are ready to be integrated to be scintigraphy equipment for thyroid.

Keywords: scintigraphy, thyroid, electronics, electromechanics, data management

1. PENDAHULUAN

Organ kelenjar tiroid (gondok) mempunyai peran penting dalam mengendalikan

proses metabolisme tubuh [1]. Kelenjar tiroid berfungsi untuk memproduksi hormon tiroid.

Hormon tiroid ini dapat mempengaruhi fungsi organ penting tubuh seperti: detak jantung,


- 217 -

pernapasan, laju pembakaran kalori, perawatan kulit, pertumbuhan, stabilitas panas tubuh,

kesuburan, dan pencernaan. Posisi kelenjar tiroid pada tubuh ditunjukkan pada gambar 1.

Karena berperan penting terhadap kesehatan tubuh, kondisi kesehatan kelenjar

tiroid harus dipantau. Diagnosis kelainan yang terjadi pada kelenjar tiroid dilakukan

dengan perangkat kamera gamma berukuran besar. Hal ini mengakibatkan

pengoperasian perangkat diagnosis ini menjadi tidak ekonomis karena memerlukan daya

listrik dan ruangan yang besar. Perangkat scintigraphy untuk tiroid didesain berdimensi

kecil sehingga hanya memerlukan daya listrik rendah dan ruangan yang kecil.

Gambar 1. Kelenjar tiroid [1].

Kegiatan ini bertujuan untuk melakukan pembuatan bagian-bagian penyusun

perangkat scintigraphy untuk tiroid berdasarkan desain yang telah dibuat. Perangkat

scintigraphy untuk tiroid menggunakan PSPMT (Position Sensitive Photo Multiplier Tube)

berukuran 3 inchi sehingga dimensi perangkat dapat diperkecil dibandingkan dengan

kamera gamma tradisional.

2. TEORI

2.1. Perangkat Scintigraphy

Perangkat scintigraphy berfungsi untuk mendeteksi sinar gamma yang dipancarkan

oleh radionuklida dalam organ tubuh sesuai dengan proses metabolisme yang terjadi

pada organ tersebut [2]. Proses pencitraan menggunakan perangkat scintigraphy

dilakukan dengan menyuntikkan radionuklida ke dalam tubuh pasien. Sistem deteksi

perangkat scintigraphy diposisikan di atas organ yang akan diamati proses

metabolismenya. Proses pencitraan menggunakan perangkat scintigraphy dapat dilihat

pada gambar 2.


- 218 -

Gambar 2. Proses pencitraan menggunakan perangkat scintigraphy [3].

Perangkat scintigraphy terdiri dari kristal scintilasi, tabung pengganda foton

(Photomultiplier Tubes – PMT), rangkaian logika posisi, dan komputer penganalisis data

[2]. Bagian kristal scintilasi, tabung pengganda foton, dan rangkaian logika posisi

dikelompokkan ke dalam sistem deteksi perangkat scintigraphy. Sistem deteksi

perangkat scintigraphy berfungsi untuk mendeteksi posisi radiasi yang datang dari organ

tubuh. Setelah mengenai kristal scintilasi, radiasi akan diubah menjadi foton. Foton yang

dihasilkan akan sebanding dengan intensitas radiasi yang datang. Selanjutnya foton

tersebut akan diperbanyak oleh tabung pengganda foton (PMT). Kemudian PMT akan

mengubah foton menjadi sinyal listrik. Sinyal listrik ini diteruskan ke rangkaian logika

posisi untuk ditentukan koordinat posisi datangnya radiasi.

2.2. PSPMT

PSPMT merupakan bagian dari sistem deteksi perangkat scntigraphy yang

berfungsi untuk menggandakan foton yang dihasilkan oleh kristal scintilasi dan

menghasilkan sinyal listrik sebanding dengan posisi datangnya radiasi. PSPMT terdiri dari

fotokatoda, dinoda (dynodes), dan anoda yang tersusun secara ortogonal X dan Y.

Keluaran anoda dihubungkan ke untai resistor pembagi tegangan. Untai resistor pembagi

tegangan menghasilkan keluaran XA, XB, YC, dan YD. Elektron yang dipancarkan dari

fotokatoda akan menumbuk dinoda sehingga menghasilkan elektron sekunder. Awan

elektron yang dihasilkan oleh dinoda terakhir akan dikumpulkan oleh anoda dan

didistribusikan pada ke empat ujung untai pembagi tegangan (QXA, QXB, QYC, dan

QYD). Hubungan antara posisi datangnya cahaya dengan distribusi muatan yang

dihasilkan dapat dilihat pada gambar 3.


- 219 -

Gambar 3. Distribusi muatan pada PSPMT [3].

3. METODE

Pembuatan sistem deteksi perangkat scintigraphy untuk tiroid dilakukan dengan

tahapan-tahapan sebagai berikut:

Evaluasi desain perangkat scintigrapy.

Pada tahap ini dilakukan evaluasi terhadap desain sesuai dengan persyaratan desain

dan persyaratan teknis yang harus dipenuhi oleh perangkat scintigraphy yang akan

dibuat.

Pembuatan sistem deteksi.

Sistem deteksi perangkat scintigraphy yang dibuat terdiri dari: kristal scintilasi NaI(Tl),

PSPMT, rangkaian untai resistor dan perisai radiasi.

Pembuatan modul-modul elektronik.

Modul-modul elektronik yang dibuat terdiri dari: catu daya tegangan rendah dan

tegangan tinggi, penganalisis tinggi pulsa, penguat pembentuk sinyal, penguat

penjumlah, dan ADC.

Pembuatan modul-modul elektromekanik.

Modul-modul elektromekanik yang dibuat terdiri dari: wadah sistem deteksi, pemegang

sistem deteksi, tiang penyangga sistem deteksi, dan landasan tiang penyangga.

Pembuatan pengolah data.

Perangkat lunak pengolah data yang dibuat terdiri dari: akuisisi data, pemrosesan data,

dan tampilan data.


- 220 -

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil perekayasaan bagian-bagian sistem deteksi perangkat scintigraphy untuk

tiroid diuraikan berikut ini. Perekayasaan sistem deteksi perangkat scintigraphy mengacu

pada persyaratan desain dan persyaratan teknis dari desain dasar perangkat scintigraphy

[2].

Perangkat scintigraphy yang direkayasa didesain terdiri dari: modul sistem deteksi,

bagian elektronik, bagian elektromekanik, dan bagian pengolah data. Blok diagram dari

perangkat scintigraphy yang direkayasa diperlihatkan pada gambar 4.

Gambar 4. Blok diagram perangkat scintigraphy [4].

4.1. Sistem deteksi perangkat scintigraphy

Sistem deteksi perangkat scintigraphy terdiri dari: kristal scintilasi, tabung

pengganda foton sensitif terhadap posisi (Position Sensitive Photomultiplier Tube –

PSPMT), dan untai resistor (resistor chain). Blok diagram sistem deteksi perangkat

scintigraphy dapat dilhat pada gambar 5.

Gambar 5. Blok diagram sistem deteksi perangkat scintigraphy.


- 221 -

a. Kristal scintilasi

Kristal scintilasi berfungsi untuk mengubah radiasi yang datang menjadi foton.

Kristal scintilasi yang akan digunakan adalah NaI(Tl).

b. PSPMT

PSPMT merupakan tabung pengganda foton yang sensitif terhadap posisi. PSPMT

berfungsi untuk menggandakan foton. Selain itu, PSPMT bersama-sama dengan

untai resistor pembagi tegangan menghasilkan koordinat X dan Y dari radiasi yang

datang. PSPMT yang digunakan adalah PSPMT tipe R2486 dari Hamamatsu.

Gambar 6. PSPMT Hamamatsu R2486

c. Untai resistor (resistor chain)

Untai resistor berfungsi untuk memberikan bobot terhadap posisi datangnya radiasi

pada detektor. Keluaran dari untai resistor ini dapat digunakan untuk menentukan

koordinat posisi dari radiasi yang datang.

Gambar 7. Untai resistor


- 222 -

Gambar 8. Blok diagram penentuan koordinat posisi pada PSPMT

Berdasarkan desain yang telah dibuat, dilakukan pembuatan sistem deteksi

perangkat scintigraphy. Sistem deteksi perangkat scintigraphy yang dihasilkan

dapat dilihat pada gambar 9.

Gambar 9. Sistem deteksi perangkat scintigraphy yang dihasilkan

4.2. Bagian elektronik

Bagian elektronik perangkat scintigraphy untuk tiroid terdiri dari catu daya tegangan

rendah dan tegangan tinggi, penganalisis tinggi pulsa, penguat pembentuk sinyal,

penguat penjumlah, dan ADC. Desain dan modul yang dibuat dari bagian elektronik

diperlihatkan pada gambar-gambar berikut ini (Gambar 10 sampai dengan Gambar 20).


- 223 -

Modul catu daya terdiri dari modul catu daya tegangan rendah dan tegangan tinggi.

Modul catu daya tegangan rendah berfungsi untuk memasok daya untuk komponen

elektronik. Sedangkan modul catu daya berfungsi untuk menyediakan tegangan operasi

untuk sistem deteksi. Tegangan operasi sistem deteksi yang digunakan sebesar – 1000

Vdc. Modul catu daya yang dihasilkan diperlihatkan pada Gambar 13.

Gambar 10. Rangkaian skematik catu daya tegangan rendah

Gambar 11. Blok diagram catu daya tegangan tinggi


- 224 -

Gambar 12. Diagram koneksi catu daya tegangan tinggi

Gambar 13. Modul catu daya tegangan yang dihasilkan

Penganalisis tinggi pulsa berfungsi untuk menyeleksi pulsa yang masuk

berdasarkan tinggi pulsa. Pulsa yang dilewatkan adalah pulsa yang mempunyai tinggi

pulsa di dalam rentang yang diperbolehkan. Rentang tinggi pulsa ditentukan oleh rentang

jendela energi (window energy) dengan ambang batas bawah (Lower Level Discriminator

- LLD) dan ambang batas atas (Upper Level Discriminator - ULD). Modul penganalisis

tinggi pulsa yang dihasilkan ditampilkan pada Gambar 15.


- 225 -

Gambar 14. Rangkaian skematik penganalisis tinggi pulsa

Gambar 15. Penganalisis tinggi pulsa yang dihasilkan

Penguat pembentuk pulsa terdiri dari penguat pembentuk sinyal dan peak detector.

Peak detector berfungsi untuk menentukan tinggi pulsa yang datang. Penguat

pembentuk sinyal dilengkapi dengan Base Line Restorer untuk pemulihan dasar sinyal.

Dalam modul ini juga terdapat penguat penjumlah (summing amplifier). Modul penguat

pembentuk pulsa yang dihasilkan dapat dilihat pada Gambar 18.


- 226 -

Gambar 16. Rangkaian skematik pembentuk sinyal

Gambar 17. Rangkaian skematik penguat penjumlah


- 227 -

Gambar 18. Modul pembentuk pulsa yang dihasilkan

Gambar 19. Diagram koneksi modul ADC.


- 228 -

Gambar 20. Modul ADC yang digunakan.

4.3. Bagian elektromekanik

Bagian elektromekanik perangkat scintigraphy untuk tiroid terdiri dari: wadah sistem

deteksi, pemegang sistem deteksi, tiang penyangga sistem deteksi, dan landasan tiang

penyangga. Bagian elektromekanik ini merupakan modifikasi dari bagian elektromekanik

perangkat lama. Pada sebelah kiri Gambar 21 menunjukkan bagian elektromekanik yang

lama. Sedangkan pada sebelah kanan memperlihatkan bagian elektromekanik yang

dihasilkan.

Gambar 21. Bagian mekanik perangkat scintigraphy untuk tiroid.


- 229 -

4.4. Bagian pengolah data

Bagian pengolah data perangkat scintigraphy untuk tiroid merupakan perangkat

lunak untuk mengakuisisi, memproses, dan menampilkan data. Perangkat lunak pengolah

data perangkat scintigraphy untuk tiroid dibuat menggunakan bahasa pemrograman

LabVIEW. Tampilan menu utama perangkat lunak pengolah data perangkat scintigraphy

untuk tiroid dapat dilihat pada Gambar 22. Data intensitas radiasi yang diperoleh diproses

dan disimpan dalam bentuk matriks sesuai dengan koordinat radiasi datang. Contoh

matriks yang dihasilkan dapat dilihat pada Gambar 23. Matriks data ditampilkan dalam

bentuk gradasi warna seperti yang ditampilkan pada Gambar 24.

Gambar 22. Tampilan menu utama pengolah data perangkat scintigraphy untuk tiroid.

Gambar 23. Matriks data pengolah data perangkat scintigraphy untuk tiroid.


- 230 -

Gambar 24. Tampilan hasil pengolah data perangkat scintigraphy untuk tiroid.

5. KESIMPULAN.

Telah didifabrikasi bagian-bagian penyusun perangkat scintigraphy untuk tiroid.

Bagian-bagian yang telah dihasilkan adalah bagian elektronik, elektromekanik, dan

pengolah data. Bagian elektronik terdiri dari sistem deteksi, catu daya tegangan rendah

dan tegangan tinggi, penganalisis tingi pulsa, penguat pembentuk sinyal, penguat

penjumlah, dan ADC. Sistem deteksi perangkat scintigraphy yang dibuat terdiri dari

kristal scintilasi NaI(Tl), PSPMT, rangkaian untai resistor dan perisai radiasi. Bagian

elektromekanik terdiri dari wadah sistem deteksi, pemegang sistem deteksi, tiang

penyangga sistem deteksi, dan landasan tiang penyangga. Bagian pengolah data

merupakan perangkat lunak pengolah data yang terdiri dari akuisisi data, pemrosesan

data, dan tampilan data. Bagian-bagian penyusun perangkat scintigraphy untuk tiroid siap

diintegrasikan menjadi perangkat scintigraphy untuk tiroid

6. UCAPAN TERIMAKASIH

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Kepala PRPN yang telah memberikan

izin untuk menggunakan fasilitas serta peralatan untuk melakukan kegiatan ini. Tak lupa

penulis juga mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah membantu

pelaksanaan kegiatan ini, terutama rekan-rekan di Bidang Instrumentasi Kesehatan dan

Keselamatan, PRPN – BATAN.


- 231 -

7. DAFTAR PUSTAKA

1. Wikipedia, “Thyroid”, Available at: http://en.wikipedia.org/wiki/Thyroid. diunduh pada 28

September 2013

2. Wiranto Budi Santoso, “Desain Dasar Perangkat Scintigraphy”, Jurnal Perangkat Nuklir

Volume 04 Nomor 07, (2010)

3. Wiranto Budi Santoso dan Leli Yuniarsari, “Perekayasaan Sistem Deteksi Perangkat

Scintigraphy Menggunakan PSPMT”, Majalah Prima Volume 08 Nomor 02, (2011)

4. IAEA, “Quality Control of Nuclear Medicine Instruments 1991” (IAEA-TECDOC-317),

IAEA, Vienna (1991)

5. IAEA, “Quality Control of Nuclear Medicine Instruments” (IAEA-TECDOC-317), IAEA,

Vienna (1984)

6. Hamamatsu, “Position Sensitive Photomultiplier Tube with Crossed Wire Anodes

R2486 Series”, December 2001

TANYA JAWAB

Pertanyaan:1. Filosofi penyerapan radiasi pada tiroid tersebut bagaimana antara tiroid yang sakit

dan yang sehat atau setengah sehat? (Tri Harjanto)

2. Apakah secara sistem telah dicoba untuk pengambilan phantom dengan sumber

radiasi? (Sigit)

3. ADC-nya produk mana? Modulnya beli atau buat sendiri? Time conversionnya

berapa? (Rony Djokorayono)

4. Apakah layar pengolah data akan menampilkan anatomi kelenjar gondok? (Wahyuni)

Jawaban:1. Radiasi yang dipancarkan oleh kelenjar toroid dipengaruhi oleh serapan radiofarmaka

oleh kelenjar tiroid. Kondisi kesehatan jaringan pada kelenjar tiroid mempengaruhi

serapan radiofarmaka pada jaringan organ.

2. Pengujian dengan menggunakan phantom dan sumber radiasi akan dilakukan pada

tahun 2014.

3. ADC menggunakan produk dari National instrument tipe NI-USB 6353 dengan time

conversion setara dengan 1 atau 1,2 MHz.

4. Tampilan pengolah data menampilkan proses metabolisme pada kelenjar gondok,

bukan anatomi kelenjar gondok.

fabrikasi bagian-bagian perangkat...

Documents