unhas.ac.idunhas.ac.id/tahir/bahan-kuliah/bio-medical/tugas/tugas... · web viewpada 1900,...

REFERENSITUGAS 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 DEWID411 01 072


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



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



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



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).



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



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




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



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



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 sinar-

X 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



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



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



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



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



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.



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



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.



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. Lembaga-

lembaga penelitian juga dapat menerapkan hasil-hasil penelitiannya untuk

kepentingan masyarakat luas.

http://www.tempo.co.id/medika/arsip/092001/pus-1.htm


http://www.tempo.co.id/medika/arsip/092001/pus-1.htm


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



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 pengaruh-

pengaruh 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



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.



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



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



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.



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 * sampai 20 mSv per pemeriksaan

Gas Radon dalam rumah * 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



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.



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



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



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.



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



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



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



(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.


Radiografi Am

Sinar-x telah di temui oleh seorang Profesor Fizik berbangsa Jer-man 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.




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 mele-takan 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 di-antara tiub sinar katod dan skrin, satu bayang tangan dengan tulang-tulang di dalamnya je-las 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 pengam-bilan gambar x-ray di tunjukkan semasa perjumpaan tahunan Persatuan Fotografi Amatur di Taiping, Perak pada penghujung tahun 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 mem-punyai 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 5 cm

Sinar cahaya 4 x 10 -5 cm – 7 x 10 –5 cm

Sinar ultraungu 10 –5 cm – 7 x 10 –5 cm

Sinar-x 10 -7 cm - 10 –9 cm

Sinar gama 10 -9 cm

Sinar kosmos < 10 –10 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 gelom-bang 10-8 cm. Sinar ini kerap digunakan untuk pemeriksaan x-ray diag-nostik, manakala panjang gelombang yang lebih pendek lagi yang di-hasilkan dengan tenaga 200-1000 keV digunakan dalam rawatan ra-dioterapi 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 seo-rang ahli sains berbangsa Jerman iaitu Wilhelm Conrad Roentgen, ketika menjalankan eksperimen terhadap sinar katod dengan menggunakan tiub kaca dan melalukan arus elektrik bervoltan tinggi menerusi tiub tersebut.

Pancaran sinar-x dapat diperolehi daripada sejenis alat elektronik yang dinamakan tiub x-ray. Daripada kajian ahli sains didapati sinar-x mem-punyai 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 platinosi-amida.

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 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 di-panaskan oleh tenaga elektrik. Pemanasan yang berlaku menyebabkan elektron dihasilkan dari filemen. Ini semua berlaku untuk persediaan elektron bagi di pecutkan untuk mendap-atkan sinaran-x.



Gambar menunjukkan sebuah tiub x-ray.

http://radiologi.hukm.ukm.my/2005/perkhidmatan/am.htm


http://radiologi.hukm.ukm.my/2005/perkhidmatan/am.htm

http://network.realmedia.com/RealMedia/ads/click_nx.ads/lycosangelfire/ros/728x90/wp/ss/a/145374@Top1?x

http://network.realmedia.com/RealMedia/ads/click_lx.ads/lycosangelfire/memberpop/1x1/wp/ss/a/558121840/Position3/OasDefault/DEF2004020008_Lycos_1x1a/1x1.gif/63613962366134343434373136306130?

http://network.realmedia.com/RealMedia/ads/click_nx.ads/lycosangelfire/memberpop/1x1/wp/ss/a/13573783@Position3?

unhas.ac.idunhas.ac.id/tahir/bahan-kuliah/bio-medical/tugas/tugas... · web viewpada 1900,...

Documents