A. PENDAHULUAN

Radiasi merupakan proses perambatan energi dalam suatu media atau ruang dimana energi

yang dirambatkan dapat diserap oleh suatu benda lain. Energi yang dipancarkan dapat berupa

gelombang atau parttikel. Radiasi terjadi jika terdapat suatu inti yang tidak stabil atau dapat

dikatakan inti tersebut kelebihan energi , suatu saat inti akan melepaskan kelebihan energi

tersebut dan mungkin melepaskan satu atau dua atau lebih partikel atau gelombang sekaligus.

Radiasi ada yang alamiah dan ada yang buatan, radiasi yang alamiah seperti radiasi matahari

yang terbentuk karena adanya reaksi di inti matahari. Sedangkan untuk radiasi yang dibuat

oleh manusia dapat ditemukan dibenda-benda elektronik seperti telepon,tv,komputer dan alat-

alat elektronik lainnya. Radiasi ada yang berbahaya bagi manusia ada juga yang tidak

berbahaya. Radiasi yang tidak berbahaya seperti radiasi dari sinar x yang sekarang

dimanfaatkan dalam dunia kedokteram. Radiasi yang terjadi pada inti atom-atom berat akan

berbahya bagu tubuh manusia. Selain itu dosis atau intensitas radiasi perlu diperhatikan jika

kita terpapar radiasi dengan dosis yang tidak normal akan menyebabkan berbagai gangguan

kesehatan,mutasi gen bahkan kematian. Akibat minimnya pengetahuan pada masyarakat

tentang radiasi,masyarakat beranggapan bahwa radiasi itu buruk tidak bermanfaat, padahal

radiasi memiliki manfaat yang penting dalam kemajuan teknologi,seperti sinar x yang dapat

melihat gambar tubuh kita. Aplikasi atau pemanfaatan radiasi banyak sekali salah satu nya

pemanfaatan dalam teknologi medis salah satu nya untuk mendiagnosa penyakit yang diderita

pasien, s

B. TUJUAN

1. Menginformasikan kepada khalayak tentang manfaat radiasi dalam bidang

kedokteran.

2. Menjelaskan pemanfaatan radiasi dalam bidang kedokteran terutama diagnosa.

C. ISI

Pemanfaatan Radiasi Untuk Diagonosa

Radiasi digunukan untuk mengumpulkan informasi tentang struktur dan fungsi organ seorang

pasien. Pengumpulan informasi tentang struktur dan fungsi organ pasien sangat penting selain

bisa mengetahui penyakit apa yang diderita pasien juga untuk mengetahui langkah apa yang

harus dilakukan untuk mengobati sang pasien.

Hasil gambar diagnosa ditentukan oleh dari tipe detektor yang digunakan dan sumber radiasi

yang digunakan atau penempatan sumber radiasi diluar badan pasien atau didalam tubuh

pasien.

Diagnosa dapat dibedakan menjadi dua yaitu :

1. Diagnosa Aktif

Informasi dari diagnosa aktif didapatkan dari transmisi radiasi yang melewati tubuh

pasien misalanya Sinar X. Untuk meningkatkan kualitas gambar yang didapatkan dari

Sinar X biasanya pasien disuruh menelan suatu bahan atau disuntikan suatu bahan

yang berguna untuk untuk membantu penyebaran transmisi radiasi yang melalui tubuh

pasien karena untuk mendapatkan gambar pada jaringan tanpa dengan bantuan itu

gambar yang didapatkan tidak akurat. Bahan yang biasa di masukkan ketubuh

manusia biasanya barrium enemas.

2. Diagnosa Aktif

Contoh diagnosa aktif adalah dengan PET atau Kamera Gamma. Bahan biokimia

dimasukkan kedalam tubuh pasien dan radiasi dideteksi dengan posisi atau arah

sehingga gambar bagian dari tubuh yang diinginkan dapat terbentuk.

Penerapan radiasi pada alat medis yang berfungsi untuk mendiagnosa pasien

a. Sinar X

Mekanisme Penyinaran Sinar X

Sinar-X yang dipancarkan dari sistem pembangkit sinar-X merupakan pancaran foton dari

interaksi elektron dengan inti atom di anoda. Pancaran foton tiap satuan luas disebut

penyinaran atau exposure. Foton yang dihasilkan dari sistem pembangkit sinar-X dipancarkan

ketika elektron menumbuk anoda. Beda tegangan antara katoda dan anoda menetukan besar

energi sinar-X, juga mempengaruhi pancaran sinar-X. Dilihat dari spektrumnya sinar-X

dibedakan menjadi 2 yaitu sinar-X kontinyu dan sinar-X karasteristik. Sinar-X merupakan

gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang yang pendek. Hal ini dipertegas

dengan penelitian Friedsish dan Knipýing pada tahun 1912, yang mengemukakan bahwa

panjang gelombang sinar-X sama dengan sinar ultraviolet ( ? = 10-8 cm ) yaitu gelombang

elektromagnetik dengan panjang gelombang yang pendek (Van Der Plassts, 1972). Interaksi

dengan materi terjadi bila sinar-X ditembakkan pada suatu bahan. Sinar-X yang ditembakkan

mempunyai energi yang lebih tinggi sehingga mampu mengeksitasi elektron-elektron dalam

atom sasarannya.

Pembentukan Sinar X

Sinar-X ditemukan pertama kali oleh Wilhelm C. Rontgen pada tahun 1895 dari universitas

Worzburg jerman. Penemuan ini berawal dari pemberian beda potensial antara katoda dan

anoda hingga beberapa kilovolt pada tabung sinar-X. Perbedaan potensial yang besar ini

mampu menimbulkan arus elektron sehingga elektron-elektron yang dipancarkan akibat

pemanasan filamen akan dipercepat menuju target dalam sebuah tabung hampa udara.

Keterangan gambar: 1. Katoda 4. Keping wolfarm 7. Anoda 2. Filamen 5. Ruang hampa 8.

Diafragma 3. Bidang fokus 6. Selubung 9. Berkas sinar guna

Prinsip kerja dari pembangkit sinar-X dapat dijelaskan sebagai berikut, beda potensial yang

diberikan antara katoda dan anoda menggunakan sumber yang bertegangan tinggi. Produksi

sinar-X dihasilkan dalam suatu tabung berisi suatu perlengkapan yang diperlukan untuk

menghasilkan sinar-X yaitu bahan penghenti atau sasaran dan ruang hampa. Elektron bebas

terjadi karena emisi dari filamen yang dipanaskan. dengan sistem fokus, elektron bebas yang

dipancarkan terpusat menuju anoda. Gerakan elektron ini akan dipercepat dari katoda menuju

anoda bila antara katoda dan anoda diberi beda potensial yang cukup besar. Gerakan elektron

yang berkecepatan tinggi dihentikan oleh suatu bahan yang ditempatkan pada anoda.

Tumbukan antara elektron dengan anoda ini menghasilkan sinar-X, pada tumbukan antara

elektron dengan sasaran akan ada energi yang hilang. Energi ini akan diserap oleh sasaran

dan berubah menjadi panas sehingga bahan sasaran akan mudah memuai. Untuk

menghindarinya bahan sasaran dipilih yang berbentuk padat. Bahan yang biasa digunakan

sebagai anoda adalah platina, wolfram, atau tungsten. Untuk menghasilkan energi sinar-X

yang lebih besar, tegangan yang diberikan ditingkatkan sehingga menghasilkan elektron

dengan kecepatan yang lebih tinggi. Dengan demikian energi kinetik yang dapat diubah

menjadi sinar-X juga lebih besar.

Radiografi Sinar X

Radiografi sinar-X adalah ilmu yang mempelajari citra suatu objek yang diradiasi dengan

sinar-X. Bila sinar-X dilewatkan pada suatu objek, maka sebagian radiasi yang ada akan

diteruskan sehingga citra objek dapat direkam pada film. Satuan yang biasa digunakan untuk

penyinaran radiografi adalah Rontgen, disingkat R. Satu Rontgen dapat diartikan sebagai

sejumlah sinar-X agar menghasilkan ion-ion yang membawa muatan satu statcoulomb tiap

centimeter kubik diudara dengan suhu nol derajat celsius pada tekanan 760 mmhg.

1 R=1 stc

cm3

Satu Rontgen dari radiasi foton mempunyai energi rata-rata antara 0.1 Mev sampai 3.0 Mev

yang mampu menghasilkan dosis serap sebesar 0.96 rad. Dengan demikian dapat dikatakan

imenghasilkan dosis sebesar 1 rad. Jadi,

1 R = 1 rad

Keluaran sistem generator sinar-X dipengaruhi oleh arus listrik, waktu penyinaran, besarnya

potensial dan jarak target. Secara matematis dapat dinyatakan dengan persamaan :

keluaran=k (I .t )¿¿

Dengan,

k = konstanta penyinaran

I = arus tabung

t = waktu penyinaran

V = Potensial tabung sinar-X

d = jarak target terhadap sumber radiasi

Potensial (kV), Arus (mA) dan waktu (t) mempengaruhi densitas bayangan. Pemilihan

potensial (kV) yang terlalu rendah akan menyebabkan penyinaran yang diberikan tidak

mampu menghasilkan densitas pada film. Sedangkan pemilihan potensial (kV) yang terlalu

tinggi akan menimbulkan gambar film yang buruk sehingga informasi yang diperlukan hilang

(kabur). Waktu penyinaran digunakan untuk menentukan lamanya penyinaran. Hal ini

terutama dimaksudkan untuk mengurangi ketidaktajaman gambar yang dihasilkan di film

karena gerakan objek yang diambil. Dengan waktu penyinaran yang minimal dapat

digunakan untuk mengontrol densitas rata-rata bayangan. Bila waktu penyinaran yang dipilih

ditingkatkan atau diperbesar akan mengakibatkan gambar yang dihasilkan di film menjadi

kurang tajam. Hal ini terjadi bila ada faktor gerakan dari objek yang diradiasi. Hubungan

antara variasi waktu penyinaran dengan potensial dapat dinyatakan dengan persamaan:

mA s1

mA s2

=k V 2

4

kV 13

Dengan,

mA : arus listrik yang diberikan

s1, s2 : waktu penyinaran

V1, kV2 : potensial yang diberikan

Gambar diatas menunjukkan adanya pengurangan intensitas sinar-X . Radiasi sinar-X

dipancarkan dari fokus tabung sinar-X dalam arah garis lurus. Pancaran itu kemudian

didistribusikan dalam Jarak yang semakin besar. Hal ini menyebabkan intensitas sinar-X itu

menjadi berkurang dengan perbandingan kuadrat jarak. Bila jarak yang diberikan diperbesar

menjadi dua kalinya, maka intensitasnya berkurang menjadi seperempatnya, dan bila

jaraknya diperbesar tiga kali lipat maka intensitasnya berkurang menjadi sepersembilan dari

intensitas semula. Hubungan antara waktu penyinaran dengan jarak sumber radiasi ke film

dinyatakan dengan persamaan:

mA s1

mA s2

=d1

2

d22

Dengan ,

mA : arus listrik yang diberikan

s1, s2 : waktu penyinaran

d1, d2 : jarak sumber radiasi ke film

Dari dua persamaan sebelumnya dapat dinyatakan hubungan antara potensial dan jarak

sumber radiasi: d1

2

d22=

kV 24

kV 14

Dengan ,

d1, d2 : jarak sumber radiasi ke film

kV1, kV2 : potensial yang diberikan

b. Positron Emission Tomography Scanner (PET- Scanner)

Cara Kerja PET

PET scan adalah pencitraan gambar dari suatu jaringan atau organ tubuh manusia gambar

yang dihasilkan berupa gambar 3 dimensi yang berwarna. PET mendeteksi radiasi sinar

gamma yang dipancarkan oleh suatu tracer ( positron-emitting radionuclide),yang mana

berada dalam tubuh pasien ( ditelan oleh pasien ). PET memiliki beberapa kelebihan

dibanding dengan beberpa metode pencitraan lainnya seperti CT atau MRI,dimana CT dan

MRI hanya memeberikan gambaran anatomis saja,sedangkan PET mampu memberika

gambaran fungsional dan anatomis. PET bekerja menggunakan positron dengan karateristik

fisik tertentu sebagai basis untuk deteksi resolusi tinggi dan gambaran yang lebih baik.

Gambaran yang dihasil dari PET dihasilkan melalui berbagai reaksi radionuklir yang

nantinya akan diterima oleh detektor kemudian nantinya akan diterima oleh detektor

kemudian dikalkulasi secara matematis sehingga didapat gambaran PET scanning.

Positron merupakan antipartikel dari elektron,memiliki massa yang sama dengan elektron

tetapi mempunyai muatan positif. Tracer yang ditelan seorang pasien berfungsi untuk

melepaskan positron dari ini atom saat mereka pecah,positron yang terlepas tersebut akan

berinteraksi dendan atom didekatnya,menghasilkan eksitasi dan ionisasi yang akan

menurunkan kecepatan positron. Selama melambat positron bertemu dengan elektron

kemudian saling meniadakan. Pertemuan elektron dan positron menghasilkan energi

photon,selama proses ini dihasilkan dua photon 511 kiloelektron yang dilepaskan 180 derajat

satu dengan lainnya. Pelepasan ini ditangkap oleh detektor sebagai “coincidences”. Dara

coincidences ini diubah menjadi gambaran tomografi dengan menggunakan rekontruksi

matematis yang disesuaikan dengan ketipisan organ pada berbagai densitas dan dari

peluruhan fisik tracer,yang nantinya membentuk gambaran tiga dimensi.

Contoh gambar dari PET

Pembentukan Gambar oleh PET ada bermacam-macam salah satu diantaranya dengan

mengunakan akuisisi data.

Pembentukan Gambar Menggunakan Data Akuisisi

Pencitraan atau pembentukan gambar pada PET dapat digambarkan dengan line integral

dari model akuisisi. Dengan mempertimbangkan pipa pararel yang bergabung dengan dua

elemen detektor sebagai volume of respone (VOR) . Dengan mengabaikan efek seperti

“attenuation,

scattered and accidental coincidences, detector efficiency variations, or count-rate

dependent

effects”. Maka total dari “coincidence events” yang dideteksi akan sebanding dengan total

tracer yang berada di tabung (VOR).

Rekontruksi Gambar 2 Dimensi Dengan Akuisisi Data

Gambar 2 dimensi hasil pencitraan oleh PET hanya mempertimbangkan “Line of response”

(LOR) yang beraada pada suatu bisang perncitraan tertentu. LOR dikumpulkan kedalam

suatu set yang akan di proyeksikan menggunakan tranformasi line integral untuk semua s

untuk arah yang tetap . Kumpulan dari semua proyeksi untuk 0≤<2π akan membentuk

fungsi 2 dimensi dari s dan yang disebut sinogram.

Pencitraan gambar dua dimensi pada PET,kita hanya memproyeksikan secara melintang dari

suatu potongan dari objek yang memiliki volume pada sumbu tertentu. Untuk

memproyeksikan gambar menjadi gambar yang bervolume dilakukan dengan cara

mengulangi proses 2D akuisisi untuk sumbu-sumbu yang lain,seteleah mendapatkan gambar-

gambar dari setiap sumbu kita dapat menggabungkan nya menjadi satu sehingga

mendapatkan gambar 3D.

Rekontruksi Gambar 3 Dimensi Dengan Akuisisi Data

Untuk mendapatkan gambar 3D pada PET ada banyak cara,seperti yang telah diuraikan diatas

dengan menggabungkan gambar dua dimensi dari setiap sumbu (misal sumbu x,y,z). Atau

dengan cara mengkonstruksi langsung dalam bentuk 3D. Namun cara ini terlalu riskan selain

membutuhkan storage yang besar,mengkonstruksi gambar 3D secara langsung menghasilkan

noise yang banyak.

Contoh-contoh gambar yang dihasilkan oleh PET

Gambar 2D

Gambar 3D

Penggunaan Klinis PET

PET banyak digunakan dalam berbagai bidang diantaranya : oknologi,kardiologi,dan

neuorologi. Di bidang oknologi PET berperan dalam mengidentifikasi dan membedakan

berbagai keganasan serta sebagai alat monitoring terapi berbagai kanker. PET dapat

mendeteksi adanya coronary artery disease dan mengevaluasi fungsional jaringan

miorkardium. Di bidang neurologi dan psikiatri,PET dapat digunakan untuk membedakan

antara rekurensi tumor dengan radiation necrosis,membedakan penyakit alzheimer dengan

demensia, serta dapat menentukan epileptic foci. Pengembangan radiofarmasi PET dengan

sel targer spesifik seperti reseptor dan transporter memungkina penggunaan PET dalam

endokrin onkologi, seperti karsinoma tiroid.

c. Kamera Gamma

Prinsip Dasar Kamera Gamma

Kamera Gamma dapat mendeteksi radiasi dari sinar gamma. Prinsip dasar mendeteksi radiasi

sinar gamma menggunakan collimator yang disusun secara sejajar. Hanya radiasi sinar

gamma yang merambat sepanjang axis saja yang dapat mencapai scintilator dimana energi

dari radiasi dari sinar gamma disimpan untuk menciptakan suatu cahaya kelip. Kelip cahaya

tersebut dideteksi oleh susunan photomultiplier yang berada pada belakan scintilator.

Photomultiplier merubah sinyal cahaya menjadi sinyal elektron yang akan diperbesar oleh

seperangkat alat elektronik pada kamera. Dari sinyal yang diterima oleh photomultiplier,

perkiraan posisi datang nya sinyal berdampak pada energi radiasi gamma.

Emisi yang dipancarkan oleh sinar gamma merupakan fenomena nuklir dengan skala yang

kecil. Kamera gamma berfungsi untuk memperbesar radiasi mikroskopis dan mengubahnya

menjadi sinyal listrik yang dapat diketahui dan dihitung. Dengan mengolah data dalam

bentuk sinyal listrik dapat menampilkan gambar suatu orgam manusia.

Kamera-Gamma terdiri dari :

1. Collimator

2. Scintillating crystal

3. Susunan photomultiplier

4. Sistem elektronik untuk deteksi

Kolimator adalaah pelat tebal yang terbuat dari timah atau tungsten yang dilubangi dengan

banyak pipa kecil. Sinar gamma yang mampu melewati pipa tersebut adalah sinar gamma

yang arah datangnya tegak lurus dengan permukaan timah dan scintillating kristal. Pada saat

pengujian titik pada salah pipa kecil mendekati badan yang akan diuji sedangkan permukaan

timbal atau tungsten akan memberhentikan gamma yang keluar dengan sudut yang miring

atau tidak tegak lurus. Beberapa collimator dapat didesain sesuai dengan kebutuhan seperti

untuk menscan kelenjar tiroid collimator yang digunakan adalah collimator yang berbentuk

seperti lubang jarum untuk otak collimator nya berbentuk otak.

Elemen deteksi pada jantung pada kamera gamma adalah kristal persegi sodium iodide yang

dicampur dengan thalium. Kristal ini memiliki kemapuan untuk menghentikan sinar gamma

dan mengkonversi sebagian energi untuk disimpan dalam scintllations. Kamera gamma

diposisikan sedemikan rupa untuk memastikan bahwa kamera gama memilih foton gamma

yang sedang dipancarkan oleh organ yang sedang didiagnosa.

Hasil Gambar dari kamera gamma

D. PENUTUP

Kesimpulan

1. Pemanfaatan radiasi dalam dunia kedokteran dapat menghasilkan gambar yang

detail dari organ atau jaringan tubuh manusia sehingga membantu dokter

untuk mengecek fungsi organ atau jaringan tubuh manusia

2. Dengan adanya alat-alat pendiagnosa lebih memudahkan dokter untuk

menentukan penyakit apa yang diderita oleh pasien serta langkah selanjutnya

yang harus dilakukan.

3. Alat-alat diagnosa aman untuk digunakan oleh manusia dengan pemakaian

yang tepat.

4. Radiasi yang dipancarkan oleh suatu inti atom dapat membantu dan

mempermudah pekerjaan manusia.

Daftar Pustaka

1. http://www.laradioactivite.com/en/site/pages/

Principe_GammaCamera.htm

2. http://www.laradioactivite.com/en/site/pages/

Principe_GammaCamera.htm

3. http://www.ohio.edu/people/piccard/radnotes/clinical.html

4. http://www.nibib.nih.gov/science-education/science-topics/x-rays