Prosiding Pertemuan daTI Presentasi llmiahP3TM-BATAN Yoavakarta 14-15 Juli 1999 Buku 11 299

S 62.PENGUKliRAN KUALITAS RADIASI KELUARAN PESAWATSINAR-X UNTUK PEMERIKSAAN FOTO THORAX DI RUMAHSAKIT DR. SAR)ITO

Helfi Yuliati, Mukhlis AkhadiP3KRBiN -BATAN, Jakarta

ABSTRAK

PENGUKURAN KUAL/TAS RAOIASI KELUARAN PESAWAT SINAR-X UNTUKPEMERIKSAAN FOTO THORAX 01 RUMAH SAKIT OR. SARJITO. Telah difakukanPengukuran kualitas radiasi keluaran pesawat Sinar-X diagnostik untuk pemeriksaan forothorax di Rumah Sakit dr. Sarjito, Yogyakarta. Penelitian difakukan dengan cara mengukurnifai paparan sinar-X menggunakan dosimeter saku dengan dan tanpa lempeng aluminium(AI) dengan ketebalan dari 1 hingga 4 mm. HVL yang diperoleh dapat dipakai untukmengetahui kualitas keluaran pesawat sinar-X. Oari penelitian ini diperoleh kualitas sinar-Xsetara dengan HVL (2,482 :t 0,284) mmAI. Nifai tersebut temyata masih berada di dalamrentang yang direkomendasikan untuk pesawat sinar-X yang dioperasikan pada kVp 80 kV.Metode pengukuran ini cukup sederf1ana, namun dapat dipakai secara rutin untukpengecekan kualitas radiasi keluaran pesawat Sinar-X dengan hasif yang cukup akurat.

ABSTRACT

MEASUREMENT OF RADIA TION QUALITY OF X-RA Y MACHINE OUT -PUT FOR THORAXPHOTO EXAMINATION IN DR. SARJITO HOSPITAL. Measurement of radiation quality ofthorax photo diagnostic X-Ray machine out-put in dr. Satjito Hospital, Yogyakarta, has beencarried out. Experiment was conducted by measuring exposure of X-ray using pocketdosimeter with and without aluminium (AI) filter with its thickness from 1 to 4 mm. HVL datawhich is obtained in this measurement could be used to estimate the radiation quality of X-raymachine out-put. From the experiment it was obtained that effective energy of X-ray wasequal to HVL of (2,482:t 0,284) mmAI. This value is still in the recommended range for X-raymachine operated at kVp of 80 kV. This measurement method is quite simple, but can beroutinely used to check radiation quality of X-ray machine out-put, with quite accurate result.

PENDAHULUAN transparan. Sinar-X mampu membedakan kerapatandari berbagai jaringan dalam tubuh manusia yangdilewatinya[l]. Dengan penemuan sinar-X ini,informasi mengenai tubuh manusia menjadi mudahdiperoleh tanpa perlu melakukan operasi bedah.Masyarakat mulai percaya pada kemampuan sinar- Xketika Roentgen mempertontonkan gambar rotatelapak tangan dan jari-jari istrinya yanB memakaicincin yang dibuat menggunakan sinar-X 2].

Sinar-X terbentuk karena adanya elektronberkecepatan tinggi menabrak target logam berat.Pada saat berkas elektron menabrak target, sebagianbesar energi elektron tersebut hilang dalam bentukpanas, sebagian energi lainnya hilang untukmemproduksi sinar-X, namun ada pulakemungkinannya semua energi kinetik elektrontersebut diubah menjadi raton sinar-X[3]. Sinar-Xyang terbentuk melalui cara ini disebut sinar-XBremsstrahlung. Besar energi elektron (E dalam eV)yang dipercepat dengan beda potensial V (Volt)dirumuskan sebagai :

P enemuan Sinar-X oleh fisikawan JennanWilhelm C. Roentgen pada tahun 1895 temyata

mampu mengantarkan fisika ke arab terjadinyaperubahan mendasar dalam bidang kedokteran.Dalam kegiatan medik, Sinar-X dapat dimanfaatkanuntuk diagnosa maupun terapi. Penggunaan radiasipengion untuk keperluan diagnosa dalam bidangkedokteran disebut radiodiagnosa, yaitu suatumetode untuk mengetahui ada tidaknya kelainandalam tubuh dengan menggunakan radiasi pengion,terutama sinal-X. Contoh yang paling populerdalam kegiatan ini adalah pemeriksaan foto thoraxdengan sinar-X konvensional.

Untuk tujuan medik, tubuh manusia yangpada prinsipnya dapat dibedakan baik secaraanatomi maupun fisiologi, pada mulanya merupakanobyek yang tidak dapat dilihat secara langsung olehmata. Namun dengan ditemukannnya sinal-X, tubuhmanusia temyata dapat diubah menjadi obyek yang

ISSN 0216-3128Pengolahan Limbah Radioaktif & LingkunganHelfi Yuliati, dkk

Prosiding Pertemuan dan Presentasi llmiahP3TM-BATAN Yogyakarta 14-15 Juli 1999300 Buku II

E = Ve (1)

dengan e adalah muatan elementer elektron (1,6 x10.19 C).

Ketebalan filter tidak boleh lebih dari :t 5 Jlm atau :t1%.

Makalah ini akan membahas metodesederhana untuk menentukan kualitas keluaranpesawat sinar-X diagnostik, yaitu melaluipengukuran HVL bahan filter. Penelitian dilakukanpacta satu pesawat untuk pemeriksaan foto thorax diRumah Sakit dr. Sarjito di Yogyakarta pactapertengahan bulan Juli 1997. Data HVL yangdiperoleh dapat dipakai untuk menguji kualitaskeluaran pesawat sinar-X dengan membandingkanterhadap data acuan yang dikeluarkan olehInternational Standard ISO 403T9J. PengukuranHVL pacta pesawat sinar-X itu sendiri dimaksudkanuntuk mengetahui sedini mungkin perubahan-perubahan fisik yang terjadi di dalam tabungpembangkit sinar-X.

Sinar-X dapat pula terbentuk melaluiproses perpindahan elektron atom dari tingkatenergi yang lebih tinggi menuju ke tingkat energiyang lebih rendah. Sinar-X yang terbentuk melaluiproses ini mempunyai energi sarna dengan selisihenergi aurora kedua tingkat energi elektron tersebut.Karena setiap jenis atom memiliki tingkat-tingkatenergi elektron yang berbeda-beda, maka sinar-Xyang terbentuk dari proses ini disebut sinar-XkarakteristiE4]. Sinar-X bremsstrahlung mempunyaispektrum energi kontinyu, sementara spektrumenergi dari sinar-X karakteristik adalah diskrit.

Untuk keperluan medis, energi efektifsinar-X bremssrtahlung sering kali cukupdisetarakan dengan nilai tebal paro atau half valuelayers (HVL )[5], yaitu tebal filter untuk mengurangiintensitas sinar-X menjadi setengah dari intensitasmula-mula. Nilai HVL ditentukan oleh koefisienpelemahan linier (f.1) yang nilainya berbeda untukenergi yang berbeda[6]. Oleh sebab itu, nilai f.1tersebut dapat dipakai untuk mengidentifikasi energiatau paling tidak memperkirakan kualitas radiasijenis foton. Nilai f.1 dapat dihitung melaluipenurunan persamaan dasar pengurilDgan intensitasradiasi sebagai berikur7] :

TATA KERJA

It = 10 exp (-1-1 t) atau 1-1 = (lIt) In (loIIJ (2)

Dengan II adalah intensitas radiasi setelahmelalui bahan penyerap dengan ketebalan t, daD 10adalah intensitas radiasi mula-mula. Untuk t = 1HVL, maka II = Yz 10, sehingga diperoleh persamaan

baru:

Dilakukan pengukuran nilai paparanpesawat sinar- X menggunakan dosimeter saku(pocket dosimeter) Victoreen skala 250 mR.Pesawat dioperasikan selarna 1,6 detik dengantegangan tabung 80 kVp dan arus listrik 9,6 mA.Pengukuran nilai paparan dilakukan pacta jarak 75cm dari/oca! spot pesawat dengan luas lapangan 15cm x 15 cm. Data basil pengukuran ini setaradengan intensitas mula-mula (10) keluaran pesawat,nilainya dapat dibaca langsung pada dosimeter.Setelah proses pengukuran, skala penunjukan padadosimeter dinolkan kembali menggunakandosimeter charger. Pengukuran yang sarna diulangihingga diperoleh tiga data 10.

Dilakukan pemasangan filter aluminium(AI) pada permukaan kolimator pesawat sinar-X.Tebal filter bervariasi daTi 1,2,3 dan 4 rom. Setiapnilai ketebalan filter dilakukan pengukuran nilaipaparan keluaran pesawat. Pengukuran dilakukansebanyak tiga kali, dan setiap selesai pengukuranskala penunjukan pada dosimeter dinolkan kembali.Data nilai paparan yang diperoleh daTi pengukuranini setara dengan intensitas keluaran pesawatsetelah melalui filter (IJ. Kombinasi data 10 dan Itdapat dipakai untuk menghitung nilai 1-1 filter Aluntuk sinar-X daTi pesawat dengan kVp 80 kVmenggunakan persarnaan (2). Sedang nilai HVL-nya dihitung menggunakan persarnaan (3).

HVL = 0,693 / ~ (3)

Kualitas m&upun energi sinar-X bergantungpada tegangan puncak (kVp) yang digunakan dalam

tabung pesawat. Tabung yang dioperasikan padategangan puncak 100.000 Volt misalnya, biasanyadinyatakan dengan kVp 100 kV. Energi maksimumyang dihasilkan oleh pesawat tersebut adalah 100keY. Namun hanya sebagian kecil keluaran sinar-X

yang mencapai energi tersebut, sedang sebagianbesarnya memiliki energi yang lebih rendah[8].Kebergantungan kualitas radiasi terhadap kVp

biasanya dinyatakan dengan kebergantungannyaterhadap nilai HVL aluminium (AI) atau tembaga(Cu). Aluminium digunakan untuk sinar-X dengankVp hingga 100 kV, sedang tembaga digunakanuntuk kVp di ares 100 kV. Badan Tenaga AtomIntemasional[8] mensyaratkan kemumian filter Altidak boleh kurang dari 99,99 % untuk fIVL < 0,2mmAl dan 99,8 % jika HVLnya ~ 0,2 rom.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengukuran nilai paparan sinar-X dapatdilakukan menggunakan berbagai jenis dosimeter,seperti dosimeter film emulsi, dosimeterthermoluminesensi atau lebih populer den~ansebutan TLD dan dosimeter pengionan gas 101.

Helfi Yuliati, dkkPengolahan Limbah Radioaktif & LingkunganISSN 0216-3128

Prosiding Pertemuan dan Presentasi llmiahP3TM-BA TAN Yoavakarta 14-15 Juli 1999 Buku 11 301

Tabell. Hasil pengukuran keluaran pesawat sinar-X dengan kVp 80 kV

N Tebal filter t>aDaran sinar-X (mR)0 Al(mrn)

Menurut International Standard ISO 4037,sinar-X dari tabung dengan kVp : 80 kV, kualitasradiasinya setara dengan HVL : 0,59 mmCu[9].Dengan membandingkan kerapatan bahan (p), nilaiHVL dalam Cu dapat dikonversikan menjadi HVLdalam AI. Dengan mengambil PCu : 8,9 gr/cm3 danPAl: 2,7 gr/cm3, maka HVL : 0,59 mmCu setaradengan HVL : (8,9/2,7) x 0,59 mmAl atau 1,945mmAl. Nilai itu selanjutnya dijadikan sebagai acuandalam pembahasan basil yang diperoleh dalampenelitian ini. Bila dibandingan dengan data acuandi atas, maka HVL rata-rata yang diperoleh daripenelitian adalah 13 % lebih tinggi dibandingkannilai acuannya.

Nilai ~ yang diperoleh dari perhitungansemakin kecil untuk filter yang semakin tebalseperti ditunjukkan pada Tabel 2 kolom 4.Penurunan nilai ~ tersebut menyebabkan terjadinyapeningkatan HVL seperti ditunjukkan pada Tabel 2kolom 5. Perubahan nilai ~ daD HVL tersebutsebagai basil dari perhitungan menggunakanpersamaan (I) yang tidak menyertakan faktorkoreksi pertumbuhan, yang nilain.,j'a semakin besardengan bertambah tebalnya filterl .Namun apabiladiambil data HVL yang diperoleh dari pengukurandengan filter paling tipis ( HVL : 1,977 mrnAl untuktAl : I mm), dengan faktor koreksi pertumbuhannyapaling rendah sehingga dapat diabaikan, maka HVLbasil pengukuran hanya 3 % lebih tinggidibandingkan dengan nilai acuannya. Jadipengukuran HVL akan lebih tepat jika digunakanfilter tipis yang faktor koreksi pertumbuhanradiasinya dapat diabaikan. Perbedaan basil tersebutdisebabkan oleh faktor spektrum energi rotan,karena persamaan (2) sebenamya hanya berlakuuntuk raton monoenergetik.

Pengukuran menggunakan dosimeter film emulsiclan TLD memerlukan peralatan baca clanpengetahuan khusus yang mungkin tidak dimilikioleh fihak rumah sakit, sehingga penggunaannyauntuk pengukuran sinar-X langsung oleh personil dirumah sakit akan menghadapi berbagai kendala.Memiliki peralatan untuk evaluasi dosimeter filmemulsi clan TLD juga tidak ekonomis apabilafasilitas tersebut hanya dimaksudkan untukpengukuran kualitas sinar-X dengan frekwensibeberapa kali dalarn setahun.

Dosimeter pengionan gas dalarn bentukdosimeter saku umumnya tersedia pada setiapinstalasi yang mengoperasikan sumber radiasi. Olehsebab itu, dosimeter ini dapat diharapkan ada padasetiap rumah sakit yang memiliki pesawat sinar-X.Dosimeter saku biasanya dipakai secara rutinsebagai pelengkap terhadap dosimeter peroranganuntuk pemantauan dosis pekerja radiasi/operatorpesawat sinar-X[IIJ. Bertitik tolak dari kenyataantersebut maka penulis memilih dosimeter sakusebagai alat pengukur keluaran pesawat sinar-Xdalarn penelitian ini. Dengan tambahan filteraluminium yang cukup mudah didapatkan clan dapatdipakai untuk selarna-larnanya tanpa memerlukanperawatan khusus, dosimeter pengionan gas dapatdimanfaatkan untuk memperkirakan energi efektifkeluaran pesawat sinar-X dengan metode yangcukup sederhana.

Tidak semua energi elektron ditransfermenjadi energi sinar-X, sehingga energi efektifsinar-X selalu lebih kecil dari Ve. Oleh sebab itu,dalarn kaitannya dengan penentuan energi sinar-X,kita tidak bisa semata-mata hanya mengandalkanpada penunjukan skala kVp tabung sinar-X. Disarnping itu, nilai kV yang ditunjukkan olehpesawat belum tentu sarna dengan kV dalarn tabungsinar-X. Perbedaan itu dapat disebabkan oleh usiakomponen elektronik maupun cacat pada targer12J.Karena itu diperlukan adanya pengecekan rutinmaupun penelitian khusus untuk mengukur kualitaskeluaran pesawat sinar-X.

Data basil pengukuran paparan keluaranpesawat sinar-X disajikan pada Tabel 1. Dari dataitu selanjutnya dapat dihitung nilai f.l aluminiumuntuk keluaran sinar-X dari tabung dengan kVp 80kV. Perhitungan dilakukan menggunakanpersarnaan (2) clan data basil perhitungannyadisajikan pada Tabel 2. Dari penelitian ini diperolehnilai f.l : (0,284 :!: 0,037) rom-I, sedang nilai HVLdihitung menggunakan persarnaan (3) dengan basilyang diperoleh adalah : (2,482 :!: 0,284) rom.Berdasarkan data tersebut, kualitas radiasi keluaranpesawat sinar-X yang diteliti adalah berkisar padaharga antara 2,198 hingga 2,766 mInAl.

ISSN 0216-3128Helfi Yuliati, dkk Pengolahan Limbah Radioaktif & Lingkungan

302 Prosiding Pertemuan dan Presentasi IlmiahP3TM-BATAN Yogyakarta 14-15Juli 1999Buku 11

Selama dioperasikan, tabung sinar-X akanmengalami perubahan focal spot. Perubahan inidapat dipakai sebagai sumber informasi mengenaikondisi filamen daD permukaan target. Di sampingitu, keluaran pesawat sinar-X tidak pemah stabilwalaupun kondisi operasinya dipertahankanstabil[13]. Meskipun hasil bacaan penunjukan kVmeter maupun stelan kV-nya tidak berubah, tidakbisa diharapkan bahwa tegangan di dalam tabungsinar-X tidak berfluktuasi. Oleh sebab itu, nilaiHVL pada tegangan terendah hingga tertinggi hamsselalu diperiksa pada interval tidak lebih dari 6bulan, atau kapan saja jika tegangan pembangkitsinar-X di rubah atau terjadi penggantian tabungsinar-X[13].

Metode pengukuran kualitas radiasikeluaran pesawat sinar-X seperti diuraikan di atasdapat dilakukan dengan peralatan dan metode yangcukup sederhana. Namun untuk pengecekan kualitasradiasi, metode tersebut dapat memberikan basilpengukuran yang cukup baik. Data HVL yangdiperoleh dapat dipakai untuk menguji kondisikeluaran pesawat, sehingga dapat dipakai sebagaiparameter untuk menilai kelayakan operasi suatupesawat sinar-X.

KESIMPULAN

Pesawat sinar-X foto thorax di RumahSakit dr. Sarjito yang dijadikan sampel dalampenelitian ini masih layak operasi karena kualitasradiasi yang dibangkitkannya masih sesuai denganstandar daTi International Standard ISO 4037. Untuk

menghindari munculnya faktor koreksipertumbuhan radiasi, maka pengukuranHVL/kualitas radiasi sebaiknya dilakukanmenggunakan filter dengan ketebalan tidak lebihdaTi I mm.

UCAP AN TERIMAKASIH

Penulis mengucapkan terima kasih kepadaPimpinan Rumah Sakit dr. Sarjito di Yogyakarta,atas kesempatan daD fasilitas yang diberikan untukmelakukan penelitian ini. Ucapan terima kasihdisampaikan juga kepada Bapak dr. Abdul Latif,Kepala Unit Radiologi Rumah S~kit dr. Sarjito,beserta seluruh staf yang telah memberikanbantuannya selama penelitian ini dilakukan.

Prentice Hall, Engelwood Cliffs, New Jersey07632 (1991).

2. FUNK & W AGNALLS NEWENCYCLOPEDIA, Vol. 28, Funk & WagnallsCorporation, USA, pp. 46-52.

3. KRANE, KENNETH, Fisika Modem(terjemahan oleh Hans. J. Wospakrik dan SofiaNiksolihin), Penerbit Uninersitas Indonesia,Salemba 4, Jakarta 10430 (1992).

4. ALONSO, M and FINN, EDWADR J.,Fundamental University Physics (Volume III),Adison -Wesley Publishing Company, London(1980).

5. INTERNATIONAL A TOMIC ENERGYAGENCY, Radiation Protection Procedures,Safety Series No. 38, IAEA, Vienna (1973).

6. INTERNATIONAL A TOMIC ENERGYAGENCY, Protection Against IonizingRadiation from External Sources Used inMedicine, ICRP Publication 33, PergamonPress, Oxford (1981).

7. CHEMBER, HERMAN, Introduction to HealthPhysics, Pergamon Press, New York (1987).

8. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGYAGENCY, Absorbed Dose Determination inPhoton and Electron Beans -an InternationalCode of Practice, Technical Reports Series No.277, IAEA, Vienna (1987).

9. INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR

STANDARDIZATION, X and y ReferenceRadiations for Calibrating Dosemeters and DoseRatemeters and for determining Their Responseas a Function of Photon Energy, InternationalStandard ISO 4037, Switzerland (1979).

10. McKINLAY, Thermoluminescence Dosimetry,Medical Physics Handbooks 5, Adam HilgerLtd., Bristol, Norwich NR 6 6SA (1981).

11. MARTIN, ALAN and HARBINSON, SAMUELA., An Introduction to Radiation Protection (3rdEdition), Chapman and Hall, London (1986).

12. MASSEY, JOHN B., Manual of Dosimetry inRadiotherapy, Technical Report Series No. 110,IAEA, Vienna (1970).

13. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGYAGENCY, Calibration of Dose Meters Used inRadiotherapy, Technical Reports Series No. 185,IAEA, Vienna (1979).

DAFT AR PUST AKA TANYA JAWA.B

TAYLOR, JOHN R. and ZAFIRATOS, CHRISD., Modem Physics for Scientists and Engineers, Tri Mardji Atmono

);. Bagaimana cara menentukan energi sinar-Xsetelah keluar dari filter aluminium?

~ Apakah sudah dilakukan penggunaan alat lainuntuk pemeriksaan foto thorax?

He/fi Yuliati :..:;.. Untuk tujuan medis tidak ada batasan

penggunaan sinar-X untuk Jato thorax, perluditekankan adalah penerimaan dosisserendah mungkin dengan hasil sebaik

mungkin...:;.. Be/um ada.

Bambang Supardiyono :~ Saran: Perlu dilakukan pengukuran semua

pesawat sinar-X di RS Sardjito untukmengetahui kelaikan pesawat dengan umurpesawat daD waktu operasi.

He/fi Yuliati:..:;.. Pada prinsipnya BATAN (P3KRBiN) Slap

untuk me/akukan kerjasama dengan RumahSakit yang memerlukan PengukuranKe/uaran Pesawat Sinar-X

~ Pengukuran kualitas disini secara kualitatif ataukuantitatir?

~ Jenis detektor apa yang digunakan?~ Apa alasan pengoperasian pesawat 1,6 Spada

tegangan 80 kV clan arus listrik 9,6 mA?

He/fi Yuliati :.-:;.. Cara menentukan energi sinar X dari

percobaan ini' adalah : energi cukupdisetarakan dengan HVL, jadi yang diukurHVL-nya. .

.-:;.. Pengukuran dilakukan secara kuantitatif

.-:;.. Jenis detektor yang dipakai adalah detektorisian gas, pocket dosimeter,

.-:;.. Alasan mengoperasikan pesawat padakondisi 1,6 S tegangan 80 kVp, sesuaidengan petunjuk penggunaan alaI.

Bahdir Johar :~ Apakah ada dampak negatif daTi penggunaan

sinar X untuk foto thorax, kalau ada berapa batasambang yang masih aman?

Helti Yuliati, dkk Pengolahan Limbah Radioaktif & Lingkungan ISSN 0216-3128