DAFTAR ISI

BAB I. PENDAHULUAN

A Latar Belakang 3

TIU 3

TIK 3

B Sinar X 4

BAB II. PEMANFAATAN BIDANG KESEHATAN

A. DIAGNOSTIK

1. Pesawat Sinar X (Prinsip Kerja, Kegunaan, dan Aspek Keselamatan ) 7

a. Konvensional 8

b. Fluoroscopy 10

c. Mammography . 11

d. Gigi 16

e. Intervensional .... 18

f. CT-Scan (Computed Tomography) 19

B. RADIOTERAPI 22

1. Brachyteraphy 23

a. Manual Loading (konvensional) 23

b. Remote Afterloading 26

2. Teleterapi 27

a. Pesawat Terapi Sinar X 29

b. Gamma Teletherapi 29

c. Teleterapi Linac 32

C. KEDOKTERAN NUKLIR 36

1. Karakteristik Sumber Terbuka 36

a. Pencitraan oleh Gamma Camera 37

b. Diagnostik 38

c. Terapi 41

2. Aspek Keselamatan 42

a. Pemindahan Sumber 42

b. Cara Bekerja Dengan Sumber Terbuka 42

c. Teknik Penanganan Sumber Radiasi 44

1

BAB. III. PEMANFAATAN DALAM BIDANG INDUSTRI

A. RADIOGRAFI 45

1. Sumber Radiasi Radiografi 45

a. Sinar X 45

b. Sinar Gamma 45

2. Radiografi . 46

3. Proses Penyinaran Radiografi 48

a. Prinsip Kerja Alat 48

b. Sistem Keselamatan Alat 51

B. GAUGING 54

1. Teknik Gauging Dalam Industri 55

a. Thickness Gauging 55

b. Level Gauging . 55

c. Density Gauging 56

d. Neutron Moisture Gouging 57

C. ANALISIS 64

1. Fluoresensi Sinar X (XRF) 64

2. Tangkapan Elektron 65

D. LOGGING 67

1. Dasar-Dasar Logging 70

2. Peralatan Logging dan Tekniknya 71

3. Operasi Well Logging 72

E. TEKNIK PERUNUT RADIOISOTOP 76

1. Prinsip Kerja 76

2. Aspek Keselamatan 76

F. IRRADIATOR 81

1. Tipe-Tipe Irradiator 81

2. Irradiator di Indonesia. 86

a. Irradiator Gamma 86

b. Irradiator Berkas Elektron 87

2

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang.

Pemanfaatan radiasi yang sudah begitu meluas dalam berbagai bidang

pemanfaatan yaitu kesehatan, industri, penelitian dan pendidikan dan

bervariasinya aktivitas yang digunakan yang disesuaikan dengan tujuan

pemanfaatan. Resiko yang berhubungan dengan penggunaan sumber radiasi

yang terencana umumnya telah dapat diprediksi sehingga persyaratan

keselamatan telah dapat ditentukan. Walaupun begitu kecelakaan masih

juga terjadi dan bahkan terjadi juga kecelakaan yang serius dan mematikan.

Oleh karena itu perhatian dari masyarakat proteksi radiasi mengupayakan

pada usaha untuk pencegahan daripada melakukan penanggulangannya.

Salah satu cara yaitu dengan dilakukan pengenalan terhadap peralatan yang

menggunakan sumber radiasi dan zat radioaktif tersebut.

Obyek pengawasan dalam bidang FR-ZR dalam bidang kesehatan dan

industri dicoba disajikan dalam makalah ini yang meliputi jenis dan

gambaran fisik peralatan, kegunaan serta prinsip kerja/ prosedur

pengoperasian, aspek keselamatan dan potensi bahaya dalam

pengoperasiannya.

Tujuan Instruksional Umum

Peserta mengetahui tentang jenis peralatan sumber radiasi yang digunakan

dalam pemanfaatan bidang kesehatan dan industri, prinsip kerja dan sistem

serta aspek keselamatan peralatan dalam pengoperasiannya.

Tujuan Instruksional Khusus

3. Peserta mengetahui tentang jenis dan gambaran fisik peralatan yang

digunakan dalam pemanfaatan di bidang kesehatan dan industri

4. Peserta mengetahui tentang prinsip kerja dan sistem keselamatan

peralatan sumber

3

5. Peserta memahami potensi bahaya yang ada bagi pekerja, masyarakat

dan lingkungan

B. SINAR-X

Penggunaan pesawat sinar-X secara tepat yang meliputi perancangan dan

pemasangan, prosedur pengoperasian secara benar dengan memperhatikan

norma keselamatan radiasi dan penahan radiasi perlu mendapat perhatian

dengan seksama. Rumah tabung sinar-X harus mempunyai penahan radiasi

dan mekanisme pengontrol berkas yang bekerja dengan baik. Persyaratan

ruang dan keselamatan dari fasilitas radiasi harus diperhatikan sejak awal

sebelum instalasi pesawat didirikan.

1. Wadah tabung sinar-X

Setiap tabung sinar-X harus ditempatkan dalam wadah atau perisai

pelindung lain. Di dalam wadah juga terdapat alat pendingin seperti

minyak. Wadah tabung biasanya terdiri dari timbal atau uranium susut

kadar yang dilapisi logam. Celah atau lubang pada wadah tabung tidak

boleh lebih besar dari yang diperlukan untuk menghasilkan berkas sinar

dengan ukuran maksimum.

Gambar I.1. Bagian-bagian tabung pesawat sinar-X

4

Gambar I.2. Tabung sinar-X

2. Proses pembentukan sinar-X pada pesawat sinar-X adalah sebagai

berikut :

a. Arus listrik akan memanaskan filamen pada katoda sehingga akan

terjadi awan elektron disekitar filamen (proses emisi termionik).

b. Tegangan (kV) di antara katoda (negatif) dan anoda (positif) akan

menyebabkan elektron-elektron bergerak ke arah anoda.

c. Fokus (focusing cup) berfungsi untuk mengarahkan pergerakan

elektron-elektron (berkas elektron) menuju target.

d. Ketika berkas elektron menubruk target akan terjadi proses eksitasi

pada atom-atom target, sehingga akan dipancarkan sinar-X

karakteristik, dan proses pembelokan (pengereman) elektron

sehingga akan dipancarkan sinar-X bremstrahlung.

e. Berkas sinar-X yang dihasilkan, yaitu sinar-X karakteristik dan

bremstrahlung, dipancarkan keluar tabung melalui jendela.

f. Pendingin diperlukan untuk mendinginkan target karena sebagian

besar energi kinetik elektron pada saat menumbuk target akan

berubah menjadi panas.

Dari pembahasan di atas terlihat bahwa sinar-X yang dihasilkan oleh

pesawat sinar-X terdiri atas sinar-X karakteristik yang memiliki

spektrum energi diskrit dan sinar-X bremstrahlung yang memiliki

spektrum energi kontinyu.

Terdapat dua pengaturan (adjustment) pada pesawat sinar-X yaitu

pengaturan arus berkas elektron (mA) yaitu dengan pengatur arus

5

filamen dan pengaturan tegangan di antara anoda dan katoda (kV).

Pengaturan arus filamen akan menyebabkan perubahan jumlah elektron

yang dihasilkan filamen dan intensitas berkas elektron (mA) sehingga

mempengaruhi intensitas sinar-X. Semakin besar mA akan

menghasilkan sinar-X yang semakin besar. Pengaturan tegangan kV

akan menyebabkan perubahan gaya tarik anoda terhadap elektron

sehingga kecepatan elektron menuju (menumbuk) target akan berubah.

Hal ini menyebabkan energi sinar-X dan intensitas sinar-X yang

dihasilkan akan mengalami perubahan. Semakin besar kV akan

menghasilkan energi dan intensitas sinar-X yang semakin besar pula.

6

BAB II.

PEMANFAATAN DALAM BIDANG KESEHATAN

A. DIAGNOSTIK

Dalam pemberian paparan radiologi diagnostik harus dipastikan bahwa :

1 Para praktisi medik yang meminta atau melaksanakan diagnosis

radiologi :

a. Menggunakan peralatan yang sesuai

b. Mengusahakan paparan sekecil mungkin pada pasien dengan tetap

memperhitungkan norma kualitas citra yang ditetapkan oleh

organisasi profesi dan batas pengendalian paparan medik; dan

c. Memperhatikan informasi hasil pemeriksaan sebelumnya guna

menghindari pemeriksaan berulang yang tidak diperlukan;

2 Praktisi medik, teknisi dan staf pencitraan lainnya memilih parameter

sedemikian rupa sehingga kombinasinya memberikan paparan sekecil

mungkin pada pasien dengan kualitas citra dan tujuan pemeriksaan

tetap tercapai, untuk radiologi anak dan intervensional radiologi,

pemilihan parameter berikut harus lebih diperhatikan, yakni :

3. Area yang diperiksa, jumlah dan ukuran proyeksi penyinaran (misal

jumlah film atau potongan Tomografi) dan waktu pemeriksaan (misal

waktu fluoroskopi);

a. Jenis penerima citra (misal film kecepatan rendah atau tinggi);

b. Penggunaan grid anti hamburan;

c. Kolimasi berkas utama sinar-X untuk memperkecil volume jaringan

yang terirradiasi dan memperbesar kualitas bayangan;

d. Nilai-nilai parameter operasional (misal tegangan tabung; arus dan

waktu atau hasil kalinya);

e. Teknik-teknik penyimpanan citra dalam pencitraan dinamis (misal

jumlah citra per detik); dan

f. Faktor-faktor pengolah citra (misal suhu developer dan algoritma

rekonstruksi citra);

4. Peralatan mobile radiology digunakan hanya untuk pemeriksaan khusus

atau bilamana pasien tidak mungkin dibawa ke ruang pesawat sinar-X

7

stasioner dan ini dilakukan dengan memperhatikan nilai-nilai proteksi

radiasi.

5. Pemeriksaan radiologi yang mengakibatkan paparan pada perut atau

panggul wanita hamil atau yang diduga hamil harus dihindari, kecuali

adanya alasan klinis yang sangat kuat.

6. Setiap pemeriksaan radiologi pada daerah perut atau panggul wanita

usia subur harus direncanakan sehingga memberikan dosis minimal

pada janin yang mungkin ada.

7. Bilamana mungkin, disediakan pelindung organ yang peka terhadap

radiasi seperti gonad, lensa mata, payudara dan tiroid.

Adapun jenis pesawat yang digunakan adalah :

1. Pesawat sinar-X a. konvensional

Pesawat sinar-X harus memiliki sistem diafragma atau kolimator

pengatur berkas radiasi, sehingga apabila diafragma tertutup rapat

maka laju kebocoran radiasinya tidak melebihi batas yang diizinkan.

Gambar II.1. Pesawat sinar-X yang tetap (fix)

Gambar II.2. Pesawat sinar-X mobile

8

Tabel II.1. Tingkat kebocoran radiasi pesawat sinar-X

Pemeriksaan Laju kebocoran yang diizinkan

Diagnostik 100 mR/jam pada jarak 1 m dari fokus dalam

kondisi maksimum

Filtrasi permanen minimal untuk diagnostik ditetapkan seperti dalam

tabel II.2. Nilai filter permanen tersebut harus dinyatakan secara tertulis

pada wadah tabung sinar-X. Ukuran titik focus (focal spot), tempat

terjadinya sinar-X, biasanya antara 0,22 mm s/d 2 mm.

Tabel II.2. Filtrasi Permanen

Total filtrasi minimal Tegangan tabung maksimum

1,5 mmAl s/d. 70 kV

2,0 mmAl 70 100 kV

2,5 mmAl Di atas 100 kV

Aspek keselamatan dalam Pengaturan dan pembatasan waktu

penyinaran

1. Harus ada penunjukan tegangan tabung, arus tabung dan waktu

penyinaran yang dipilih; penunjukan jumlah muatan listrik (mAs)

dapat dipakai sebagai pengganti penunjukan arus tabung dan waktu

penyinaran secara terpisah.

2. Untuk pengatur penyinaran otomatis cukup ada penunjukan

tegangan tabung; untuk tegangan tabung dan arus tabung dengan

nilai tetap perlu ada penunjukan pada panel pengatur dan dijelaskan

dalam dokumen penyerta.

3. Jika pembangkit sinar-X ini juga dapat digunakan untuk

fluoroskopi, harus ada suatu cara untuk menjaga agar arus tabung

berada dalam + 25 % dari nilai yang ditetapkan sebelumnya.

4. Rangkaian penyinaran yang ditetapkan sebelumnya harus

diperlihatkan dengan jelas dalam sebuah tabel dalam dokumen

9

penyerta; faktor-faktor penyinaran ini hendaknya tersedia dekat atau

pada panel pangatur.

5. Sakelar penyinaran harus terpasang sedemikian, sehingga dapat

dijalankan dari tempat yang aman (2m dari susunan tabung dan dari

pasien).

a. di belakang bangunan pelindung atau

b. di dalam ruangan dengan menggunakan apron pelindung dan

jika perlu sarung tangan (untuk pengaturan khusus seperti

memegang film pada pasien anak kecil).

6. Untuk memperkecil radiasi pada pasien dan radiasi hambur dalam

kamar sinar-X ukuran berkas radiasi harus dibuat sekecil mungkin

sesuai dengan kebutuhan diagnostik dari pemeriksaan tersebut.

7. Waktu penyinaran biasanya sangat pendek dengan maksud untuk

memperkecil kemungkinan kaburnya bayangan akibat gerakan

bagian yang difoto.

8. Pesawat harus dilengkapi dengan peralatan untuk membatasi berkas

Sinar Guna (misalnya dengan diafragma berkas cahaya yang dapat

diatur dan kerucut yang dapat diganti-ganti).

b. Fluoroskopi

Untuk keselamatan radiasi pada pesawat fluoroskopi untuk pekerja

radiasi, pesawat harus dilapisi kaca Pb dengan ketebalan setara dengan:

1) 1,5 mm Pb untuk tegangan s/d 70 kV;

2) 2,0 mm Pb untuk tegangan 70 100 kV; dan

3) tambahan 0,1 mm Pb / kV untuk tegangan di atas 100 kV

10

Error!

Detektor dan penerima gambar

Meja pasien CCTV

Tabung sinar-X

Gambar II.3. Pesawat Fluoroskopi

Pengaturan dan pembatasan waktu penyinaran :

1) Sakelar penyinaran dari jenis tekan terus (clep presroom)

2) Sakelar memberikan peringatan yang berbunyi sebelum akhir

selang waktu dan secara otomatik mematikan alat sesudah

beberapa menit.

3) Sakelar penyinaran harus terletak sedemikian rupa, sehingga :

c. dapat diatur oleh dokter ahli yang melakukan fluoroskopi

d. terlindung terhadap kemungkinan tertekan/terputar tanpa

sengaja

e. kedua tangan dan lengan bagian depan berada dalam daerah

yang terlindung terhadap radiasi hambur

4) Waktu kumulatif tidak boleh lebih dari 10 menit

Prinsip kerja peralatan fluoroskopi adalah seperti pada gambar di

bawah ini :

11

Gambar II.4. Prinsip kerja peralatan fluoroscopy

Pembatasan ukuran berkas radiasi

1) Usahakan ukuran berkas radiasi sekecil mungkin, ukuran berkas

mempengaruhi penerimaan radiasi pada pasien.

2) Berkas yang sempit juga memperbaiki kualitas bayangan,

karena mengurangi radiasi hamburan pada tabir fluoroskopi.

3) Untuk proteksi radiasi hamburan di bawah tabir fluoroskopi

ketebalan tabir setara dengan 0,5 1,0 mm Pb; ukurannya tidak

boleh kurang dari 45 x 45 cm.

4) Diafragma harus diatur sedemikian, sehingga tidak dapat dibuka

sampai luas tertentu yang dapat menyebabkan berkas langsung

melebihi batas tabir.

Prosedur Pengoperasian

1) Hanya petugas yang diperlukan boleh berada dalam kamar

penyinaran.

2) Mereka harus menggunakan apron pelindung dan jika perlu

sarung tangan pelindung, sebaik mungkin pemanfaatan penahan

radiasi tetap yang tersedia di tempat itu.

3) Untuk fluoroskopi konvensional penting dilakukan adaptasi

keadaan gelap selama 20 menit, arus listrik yang dipakai tidak

boleh melebihi 4 mA pada tegangan 100 kV.

12

4) Fluoroskopi dapat dianggap sebagai alat radiografi murni.

5) Untuk diingat pada tegangan (kVp) yang sama, penyinaran

radiografi dengan 60 mAs adalah sama dengan fluoroskopi pada

1 mA untuk jangka waktu 1 menit.

Alat Keselamatan

1) Tanda yang sederhana pada pintu (lampu merah menyala) dan

kunci untuk mencegah dibukanya pintu selama fluoroskopi.

2) Dosimeter untuk pasien yang dapat memberikan peringatan

dengan bunyi terhadap kombinasi waktu, ukuran berkas dan

output.

3) Penguat bayangan yang dipasang secara benar dan digunakan

hati-hati dapat memperkecil keluaran sinar-X yang dibutuhkan

sampai dengan faktor 10.

4) Penguat bayangan juga memungkinkan fluoroskopi dilakukan

dengan cahaya ruangan.

5) Dengan penguat bayangan arus listrik tidak boleh melebihi 1

mA pada 100kV.

Pemilihan Alat Fluoroskopi

1) Pesawat harus mempunyai jarak folus-kulit yang panjang

(minimum 40 cm).

2) Kesetaraan aluminium untuk filter total (filter inheren + filter

tambahan) yang secara permanen terdapat dalam berkas Sinar

Guna harus mempunyai nilai minimum seperti tertera dalam

Tabel II.2.

13

Detektor

Tabung sinar-X

Gambar II.5. Pesawat mobile fluoroskopi untuk bedah

c. Mamografi

Untuk sistem pesawat sinar-X yang didesain hanya untuk

mamografi, transmisi dari radiasi primer melalui alat penyangga

penerima bayangan harus dibatasi sedemikian rupa sehingga

penyinaran pada jarak 5 cm dari permukaan yang dapat dicapai

setelah melalui alat penyangga penerima bayangan tidak lebih besar

dari 0,1 Gy untuk tiap kali tabung diaktifkan. Pengukuran

penyinaran dilaksanakan dengan mengoperasikan sistim pada jarak

sumber-bayangan (SID) minimum sesuai desain. Kepatuhan

terhadap peraturan ditentukan dengan memasang beda tegangan

pada tabung dan perkalian antara arus tabung dan waktu pada nilai

maksimum dan merupakan hasil pengukuran rata-rata pada daerah

seluas 100 cm persegi dengan dimensi linier yang tidak lebih besar

dari 20 cm.

14

Gambar II.6. Susunan Pesawat Mamografi

Pesawat untuk mammografi yang beroperasi pada tegangan di

bawah 50 kV harus memiliki filter permanen minimal 0,5 mm Al.

d. Pesawat sinar-X untuk Gigi

Pada pesawat sinar-X untuk pemeriksaan mulut, gigi dan rahang,

berlaku semua ketentuan yang berhubungan dengan pesawat sinar-

X diagnostik, meskipun tegangan tabung lebih rendah. Karena jarak

fokus-kulit yang lebih pendek, dosis yang diterima pada kulit akan

lebih tinggi. Apron pelindung harus tersedia untuk menutupi pasien

dari bagian leher ke bawah selama penyinaran berlangsung.

Peralatan ini harus mempunyai kerucut pengaman yang baik. Ada 2

jenis kerucut : kerucut plastik runcing dan kerucut ujung terbuka.

Kerucut plastik runcing harus dilengkapi dengan kolimator yang

efektif dengan sebuah diafragma logam dan tabung logam yang

berada dalam kerucut. Untuk tegangan kurang dari 70 kV saringan

(filter) total pada pesawat setara 1,5 mm Al. Untuk tegangan di atas

70 kV saringan total pada pesawat setara dengan 2,5 mm Al.

15

Gambar II.7. Pesawat sinar-X untuk gigi dengan kerucut ujung terbuka

Gambar II.8. Pesawat sinar-X untuk gigi dengan kerucut plastik runcing

Ketentuan tambahan untuk keperluan radiografi dental

1) Untuk pemotretan gigi umum

a) Rangkaian listrik pengendalian khusus untuk pemotretan gigi,

harus dibuat sedemikian rupa, sehingga pesawat tidak dapat

dipakai untuk fluoroskopi.

b) Sakelar penyinaran sebaiknya jenis tekan terus; pemotretan

ulang tidak mungkin dilakukan tanpa melepaskan tekanan jari

pada sakelar dan mengembalikan pengatur waktu penyinaran ke

kedudukan semula.

c) Operator yang berada di kamar yang sama dengan pasien harus :

f. berdiri pada jarak lebih dari 2 m dari pasien

16

g. berdiri di belakang tabir Pb yang tebalnya tidak

kurang dari 0,5 mm (sebaiknya tabir dilengkapi kaca intip

kaca Pb setara dengan 0,5 mm Pb)

2) Untuk pemotretan gigi dengan film dalam mulut

a) Penyinaran harus dikendalikan dengan sakelar tekan terus

b) Pengatur waktu penyinaran harus dapat menghentikan

penyinaran secara otomatis setelah selang waktu dan

lamanya tidak boleh kurang dari 5 detik.

c) Harus dilengkapi dengan kerucut dental untuk menjamin

jarak minimum fokus-kulit seperti yang dikehendaki

diafragma permanen berukuran tetap :

h. untuk penggunaan kerucut dental yang dapat

ditukar harus dijamin diafragma selalu berada di

tempatnya dan membatasi ukuran berkas sinar guna,

sehingga tidak melampaui ukuran maksimum yang

diperkenankan.

i. di luar berkas sinar guna, diafragma harus memberikan

tingkat perlindungan yang sama seperti yang diharuskan

untuk susunan tabung Sinar-X

j. diameter berkas sinar guna pada ujung bawah

kerucut dental harus tidak lebih dari 7,5 cm dan

sebaiknya tidak lebih dari 6 cm.

k. untuk kerucut yang silindris dan divergen

dengan/tanpa ujung terbuka, ukuran maksimum berkas

sinar guna harus sesuai dengan luas kerucut dental pada

ujung kerucut.

l. tempat kedudukan fokus dan arah sumbu berkas

sinar guna harus diketahui dengan mudah.

m. jarak minimum fokus-kulit harus terjamin oleh

kerucut dental dengan ukuran diameter di atas seperti

ditentukan dalam tabel berikut :

17

Pesawat untuk tomografi dental panoramik lapangan

1) Pengaturan dan pembatasan penyinaran

a) Selama penyinaran jarak minimum fokus-kulit harus 15 cm;

dalam segala hal diusahakan agar jarak fokus-kulit minimal

20 cm.

b) Penyinaran harus dikendalikan dengan sakelar tekan-terus.

c) Di luar berkas sinar guna, diafragma celah yang dipasang

tetap pada susunan tabung sinarX harus memberikan

pelindung yang sama tingkatnya seperti yang dikehendaki

untuk susunan tabung sinar-X.

Gambar II.9. Pesawat X-ray panoramic tomografi

e. Pesawat Sinar-X Intervensional

Peralatan sinar-X yang biasa digunakan dalam Intervensional

adalah peralatan fluoroskopi dan CT-Scan. Hasil foto sinar-X

digunakan untuk pedoman dalam penempatan kateter, stents, dll

dalam pembuluh darah dan organ tubuh untuk tujuan perbaikan

atau pengobatan pada kondisi khusus/tertentu.

Untuk melihat pembuluh darah digunakan media yang kontras,

teknik yang digunakan adalah digital subtraction angiography

(DSA). Fluoroskopi pada interventional radiology biasanya

18

membutuhkan waktu lebih lama dengan daerah paparan radiasi

yang lebih luas. Sehingga dosis radiasi yang diterima pasien, dokter

dan petugas proteksi radiasi menjadi tinggi.

Karena paparan radiasi yang diterima pasien cukup tinggi maka

peralatan fluoroskopi yang digunakan perlu ditambahkan alat yang

dapat mengukur dosis yang diterima pasien secara kontinyu (seperti

alat dose-area product meter), alat tersebut harus menunjukan

waktu selama fluoroskopi dilakukan dan dilengkapi dengan alarm

peringatan untuk dokter pada interval waktu tertentu, lebih baik jika

lama penyinaran tidak lebih dari 5 menit.

meter

Gambar II.10 DA

f. CT-Scan (Computed T

CT-Scan (computed t

diagnosa kedokteran p

dilakukan dengan mel

2 mm) pada tubuh ditangkap oleh suatu

detektor bergerak d

Berdasarkan perbedaa

penyinaran kemudian

Dose-area product Alat pembaca DAP meter

P (Dose Area Product meter)

omography)

omography) pertama kali digunakan untuk

ada awal tahun 1970-an. Teknik diagnosa ini

ewatkan seberkas sinar-X terkolimasi (lebar

pasien dan berkas radiasi yang diteruskan

sistem detektor. Sumber sinar-X berikut

i suatu bidang mengitari tubuh pasien.

n respon detektor pada berbagai posisi

dibuat suatu rekonstruksi ulang untuk

19

mendapatkan gambar bidang tomografi dari objek (pasien) yang

disinari.

Gambar II.11. Prinsip pencitraan akuisisi pada alat CT-Scan

Peralatan CT-Scan terdiri dari :

n. Meja tempat pasien

o. Gantry scanning yang berisi sumber sinar-X

terkolimasi dan susunan detektor

p. Perangkat elektronik untuk akuisisi data

q. Generator sinar-X

r. Komputer, TV-monitor berikut panel kontrol

20

Gambar II.12. Peralatan pesawat CT-Scan

Gantry Scanning

Meja pasien Peralatan untuk

akuisisi data

Meja pasien dan gantry scanning harus dapat menempatkan posisi

pasien pada posisi yang tepat, akurat dan nyaman, sehingga dari proses

rekonstruksi akan didapatkan hasil tomografi yang benar. Tegangan

sinar-X yang digunakan bervariasi dari 50-150 kV dengan kuat arus

antara 0-600 mA. Gambar bidang tomografi yang ditampilkan pada

layar monitor komputer selanjutnya dapat dibuatkan film fotografi

(seperti pada diagnostik konvensional), dicetak pada printer ataupun

disimpan dalam disket (floppy disk).

Penggunaan

CT-scan ini paling banyak digunakan untuk melihat potongan

penampang lintang dari susunan syaraf pusat (otak) manusia. Pasien

yang akan diperiksa harus tidur di meja pasien. Setelah didapatkan

posisi yang dikehendaki, kemudian dilakukan pengambilan data yang

diatur dari panel kontrol. Panel kontrol ini harus terletak di ruang

pemeriksaan. Pengambilan data ini bisa memakan waktu beberapa

menit, tergantung dari jenis pemeriksaan dan tipe pesawat CT-scan

yang digunakan.

Setelah data terkumpul, kemudian dilakukan proses rekonstruksi untuk

mendapatkan gambar. Proses rekonstruksi ini merupakan suatu

21

pekerjaan yang sangat komplek dan hanya dilakukan dengan komputer,

sehingga teknik diagnosa ini dikenal computerized tomography atau

computed tomography.

Seperti halnya pada diagnostik sinar-X konvensional, CT-scan ini juga

kurang baik untuk pemeriksaan bagian/organ tubuh yang bergerak.

Sehingga sampai saat ini CT-scan lebih banyak digunakan untuk

pemeriksaan bagian kepala.

Aspek Proteksi Radiasi

Untuk setiap pemeriksaan, seorang bisa menerima dosis radiasi sampai

dengan 10 mSv (1 rem) pada bagian tubuh yang sangat sempit. Karena

dapat memberikan dosis cukup tinggi, maka pesawat CT-scan harus

ditempatkan pada ruang khusus yang berpenahan radiasi cukup. Selama

pengambilan data, operator/radiografer tidak diperkenankan berada di

dalam ruang pemeriksaan. Ruangan perlu diberikan tanda-tanda/lampu

ketika pemeriksaan sedang berlangsung. Disain dinding penahan radiasi

adalah seperti halnya pada pesawat sinar-X konvensional.

B. RADIOTERAPI

Radioterapi merupakan salah satu cara pengobatan penyakit dengan

menggunakan radiasi. Berdasarkan metode, radioterapi dapat digolongkan

menjadi :

1. Brachyterapi

2. Teleterapi

1 Brachyterapi

Brachyterapi merupakan radioterapi dimana sumber radiasi secara

langsung dikontakkan dengan tumor, baik secara internal maupun

eksternal.

22

Dalam terapi dengan brachyterapi dikenal dua teknik yaitu manual

loading (konvensional) dan Remote afterloading.

a. Manual loading (konvensional)

Cara ini pertama kali digunakan untuk iradiasi pasien kanker rahim

(uterus) pada tahun 1908. Di negara maju penggunaan metode ini telah

dikurangi dan digantikan dengan metode remote afterloading.

Ada 3 teknik dalam brachyterapi konvensinal yaitu:

o Interstisial, yaitu sumber dimasukkan atau ditanam langsung ke dalam jaringan tumor dengan cara pembedahan.

o Intracavitary, yaitu sumber dimasukkan dengan menggunakan alat bantu seperti kateter melalui lubang mulut dsb, disebut juga sebagai

aplikasi intraluminal.

o Surface, yaitu dengan menempelkan sumber di atas permukaan tumor atau pada kulit, disebut juga terapi superficial.

Gambar II.13 (a) Berbagai Jenis Aplikator untuk Brachyterapi,

(b) Aplikator untuk terapi superficial

Sumber-sumber radioaktif yang digunakan pada brachyterapi antara

lain seperti pada :

(a) (b)

23

Tabel III.1 Jenis Radioisotop yang digunakan dalam brachyterapi

Sumber T1/2 (MeV) HVL (mmPb) 222Rn 3.83 d 0.047 - 2.45 (0.83 avg) 8.0 60Co 5.26 y 1.17, 1.33 11.0 137Cs 30 y 0.662 5.5 192Ir 74.2 d 0.136 - 1.06 (0.38 avg) 2.5

198Au 2.7 d 0.412 2.5 125I 60.2 d 0.028 avg 0.025

103Pd 17 d 0.021 avg 0.008 226Ra 1600 y 0.047 - 2.45 (0.83 avg) 8.0

Radium-226 saat ini sudah tidak digunakan lagi di negara maju, dan di

beberapa negara penggunaan sumber radium sudah berkurang.

Penggantian Ra-226 dilakukan dengan 2 pertimbangan pokok yaitu :

o Keselamatan (safety) o Biaya (cost)

Problem utama penggunaan sumber radium adalah kebocoran sumber

dengan resiko kontaminasi sebab waktu paro sumber yang sedemikian

lama (1622 tahun) sehingga aktivitas sumber tetap hingga beberapa

generasi. Problem lain adalah radium mempunyai energi foton yang

sangat besar, sehingga membutuhkan penahan radiasi (shielding) yang

sangat tebal dengan biaya yang mahal. Aktivitas sumber untuk

brachyterapi perlu dikoreksi misalnya untuk sumber Cs-137 koreksi

aktivitas dilakukan tiap 6 bulan sekali dan sumber diganti tiap 10 15

tahun, sedangkan untuk Ir-192 koreksi dilakukan tiap hari dan

penggantian dilakukan tiap 6 bulan.

24

Proteksi radiasi dan penanganan sumber

Bekerja dengan brachyterapi secara manual harus sangat hati-hati

mengingat penanganan sumber dilakukan secara manual sehingga

menyebabkan penerimaan paparan radiasi yang tinggi bagi dokter

maupun perawat.

Pada saat melakukan sterilisasi dan disinfeksi, perlu dihindari adanya

paparan radiasi yang tidak perlu terhadap petugas (perawat) dan staf

lain dan juga kerusakan sumber khususnya sumber radium.

Prinsip dasar proteksi radiasi (waktu, jarak, dan perisai) harus menjadi

pedoman dalam bekerja dengan sumber radiasi eksterna.

Sumber perlu diuji secara reguler setiap enam bulan sekali. Uji sumber

meliputi uji bentuk fisik/kimia, uji kebocoran (uji usap), uji terhadap

distribusi dan uniformitas radionuklida. Sumber yang bocor harus

ditempatkan dalam kontainer yang terproteksi dengan baik.

Inventarisasi terhadap semua sumber radioaktif perlu dilakukan untuk

mencegah hilangnya sumber dengan cara pemeriksaan dan perhitungan

sumber secara periodik. Jika jarum radioaktif dimasukkan ke dalam

tubuh pasien maka tubuh pasien dimana jarum radioaktif dimasukkan

harus dijahit.

Setiap tindakan dengan brachyterapi harus diperiksa secara rutin,

misalnya 2 kali sehari untuk menjamin bahwa posisi jarum/tabung

radioaktif tidak berubah atau tetap. Setiap ada perubahan harus segera

diberitahukan pada dokter ahli radioterapi.

25

b. Remote afterloading

Remote afterloading merupakan teknik brachyterapi yang dilengkapi

dengan sistem remote untuk mendorong sumber keluar dari wadah

sumber hingga masuk ke aplikator melalui kateter atau kabel. Sumber

kemudian ditarik kembali ke wadahnya setelah waktu penyinaran

selesai secara elektromekanik dengan kendali komputer.

Remote afterloading merupakan brachyterapi mutakhir dan suatu sistem

terdiri dari 2 unit yaitu :

- Unit penyinaran (Treatmen unit)

- Unit kontrol (Control Unit) dan dilengkapi alat penunjang

Berdasarkan laju dosis (dose rate) sumber yang digunakan, remote

afterloading dapat dikelompokkan menjadi :

- Low dose rate (LDR) : Range dose rate 30-100 cGy/jam, dan waktu

penyinaran 20-50 jam.

- Medium dose rate (MDR) : Range dose rate 100-200 cGy/jam,

waktu penyinaran 1-20 jam

- High dose rate (HDR) : Range dose rate > 2000 cGy/jam atau > 33

cGy/menit, waktu penyinaran 1-60 menit secara bertahap misalnya

15 menit/penyinaran.

Gambar II.14 Unit HDR Brachyterapi

26

Sumber yang digunakan untuk remote afterloading adalah Cs-137

(waktu paro 30 th, waktu efektif sekitar 10-15 th), C0-60 (waktu paro

5,4 th, waktu efektif sekitar 5 th), dan Ir-192 (waktu paro 74 hari, waktu

efektif sekitar 3 bl).

2 Teleterapi

Teleterapi merupakan terapi menggunakan radiasi dimana sumber radiasi

tidak dikontakkan dengan obyek terapi (kanker) secara langsung atau

berjauhan dengan obyek terapi.

Berdasarkan sumber untuk terapi, teleterapi dapat dibedakan menjadi :

a) Sinar X

b) Sinar gamma (Gamma teleterapi)

c) Linac (Linear accelerator)

a. Pesawat terapi sinar X

Pesawat sinar X untuk terapi pada prinsipnya sama dengan pesawat

sinar X untuk diagnostik dengan beberapa perbedaan teknis. Pesawat

sinar X untuk terapi di bagi menjadi 2 bagian :

- Terapi tegangan rendah (Low voltage therapy), tegangan 40 120

kV untuk terapi kanker kulit atau tumor permukaan.

- Terapi tegangan ortho (Orthovoltage/deep Therapy), tegangan 150

400 kV, untuk terapi yang letaknya di bawah permukaan kulit.

Peralatan harus dilengkapi dengan safety features bila terjadi hal-hal

sebagai berikut :

o Pembebanan tabung sinar X terlalu tinggi o Sistem pendingin tidak berfungsi o Suhu dalam tabung melampaui nilai kritis o Pintu terbuka

27

Gambar II.15 a) Pesawat sinar X Orthovoltage,

a b

b) Berbagai jenis filter

Tabel III.2 Tingkat kebocoran radiasi pada pesawat sinar X untuk terapi

Pesawat Tegangan

tabung Kebocoran Lokasi

< 50 kVp 1 mGy/jam 5 cm dari permukaan

tabung pesawat sinar X

Supe

rfic

ial

X ra

y

< 150 kVp 1 mGy/jam

1 m dari permukaan

tabung pesawat

sinar X

> 150 kVp 300 mGy/jam 5 cm dari permukaan

tabung pesawat sinar X

Orth

ovol

tage

X

ray

< 400 kVp 10 mGy /jam

1 m dari permukaan

tabung pesawat

sinar X

28

b. Gamma teletherapy

Gantry

Head source

Collimator assembly

Meja pasien

Distance indicator

Gambar II.16 Gamma teleterapi

Pesawat gamma teleterapi terdiri dari beberapa bagian utama :

Gantry stand Head source / radiation head Collimator assembly Distance indicator Control : treatment room controls dan control consule Peralatan penunjang

- Gantry stand, merupakan tempat wadah sumber (radiation

head atau source head) dan yang menjamin perputaran

isocentric dari wadah sumber atau peralatan pembatas

berkas.

- Source head, merupakan wadah sumber radioaktif yang

terbuat dari baja dan sumbernya diberi perisai timbal dan

Uranium Susut Kadar (depleted uranium), dengan pemegang

sumber dari wolfram. Source head juga dilengkapi dengan

sistem beam ON/OFF dan fokalisasi lapangan penyinaran.

- Collimator assembly, alat pengatur/pembatas ukuran

lapangan penyinaran sesuai kebutuhan (tergantung ukuran

atau dimensi tumor), collimator dilengkapi dengan

diafragma dua tahap.

29

- Distance indicator, adalah suatu penunjuk jarak secara optis

yang ditempatkan pada sudut 450 terhadap sumbu kontrol

didalam gantry, menunjukkan jarak antara 65 130 cm.

- Control terdiri dari treatmen room control, control console

(sistem kontrol yang dilengkapi dengan berbagai tombol dan

ditempatkan di ruang operator). Panel kontrol (console

Control) digunakan untuk memulai dan menghentikan

penyinaran, mengontrol interlocks, display dan indikator.

- Sumber (Source). Sumber berada dalam kapsul stainless

steel yang dilas (welded) dengan memenuhi standar

pengujian tertentu. Laju paparan radiasi untuk kebocoran

maksimum 2 mR/jam pada jarak 1 meter dan diwadahi

dalam tungsten holder, sedangkan source holder juga

dilengkapi dengan fiber optik.

- Wadah sumber (radiation head). Sumber radiasi berada

dalam wadah sumber terbungkus dengan uranium susut

kadar (depleted uranium) yang dibungkus dengan timah

hitam (lead).

Koreksi aktivitas (selain ketentuan kalibrasi aktivitas) sumber perlu

dilakukan mengingat sumber mengalami peluruhan sehingga laju

dosis menurun. Laju dosis sumber Co-60 akan menurun sekitar 1%

perbulan dan Cs-137 laju dosis menurun kurang dari 1% perbulan.

Koreksi aktivitas sumber Co-60 dilakukan tiap bulan sekali,

sedangkan untuk Cs-137 dilakukan tiap 6 bulan sekali.

Gambar II.17 Head Sumber Pesawat Teleterapi Gamma dan Bagian-bagiannya

30

Aspek Proteksi radiasi

Pesawat telegamma harus diperiksa apakah sumber bocor dengan cara test usap (wipe test) yang frekuensinya paling tidak sekali

dalam setahun.

Uji kebocoran (leakage test) dilakukan pada saat sumber pada posisi BEAM OFF, petugas mengenakan sarung tangan kemudian

permukaan bagian dalam kolimator (sedekat mungkin dengan

sumber) diusap dengan menggunakan kertas kering (khusus) yang

diberi alkohol.

Jika hasil cacahan menunjukkan angka bacaan diatas radiasi latar (background) atau jika aktivitas lebih besar dari 5 nCi/cm2 maka

sumber mungkin bocor, sehingga perlu diambil tindakan

pengamanan sesuai prosedur.

Sistem Proteksi Alat

Unit harus dilengkapi dengan safety features dan emergency stuck

source.

Safety feature

Sumber akan tetap/kembali pada keadaan OFF jika :

- Listrik padam

- Pintu interlock terbuka

- Source head bergerak selama fixed mode

- Tekanan udara pada interlock rendah

Emergency stuck source

Apabila sumber gagal masuk ke dalam wadah atau macet maka

operator harus melakukan tindakan berikut :

- menekan tombol emergency

- cara manual : memutar roda pada stand searah jarum jam atau

mendorong sumber masuk ke dalam dengan alat khusus T-Bar

(tindakan tergantung model).

31

c. Teleterapi Linac

Pesawat linac merupakan pengembangan dari pesawat sinar X

orthovoltage (tegangan < 1 MV) sedangkan Linac dengan tegangan >

1 MV yang disebut supervoltage therapy. Linac merupakan salah satu

jenis sistem pemercepat elektron secara linear dengan energi tinggi

yaitu mega elektron volt (jutaan elektronvolt).

Pesawat Linac yang digunakan untuk terapi mempunyai energi dari 4

35 MeV, pesawat linac yang rancangannya paling sederhana adalah

yang mempunyai energi 4-6 MeV yang ukuran tabungnya agak

pendek, 50 100 cm.

Linac modern dilengkapi dengan pilihan treatmen berkas radiasi,

yaitu:

- Berkas elektron dan berkas foton (dual mode).

- Dua berkas foton

- Lima atau lebih berkas energi elekteron

Berkas elektron digunakan untuk penyinaran tumor yang berada di

permukaan, misalnya kulit, kepala, payudara dan lain-lain, sedangkan

berkas foton digunakan untuk penyinaran tumor yang posisinya jauh

di dalam permukaan tubuh, misalnya otak, hati, ginjal, rahim, paru-

paru dll.

Bagian utama dari sistem teleterapi linac terdiri atas Stand dan Gantry

serta peralatan penunjang.

Stand terdiri dari beberapa komponen :

- Klystron atau magnetron, pembangkit dan penguat gelombang

mikro

- Wave Guide, pemandu gelombang yang di dalamnya dilengkapi

circulator

32

- Circulator, untuk menghindari berbaliknya gelombang mikro ke

klistron

- Oil tank, tempat minyak sebagai pendingin

- Coiling water system, menjaga temperatur tetap stabil dan

mencegah terjadinya kondensasi dari uap udara atau gelembung

udara.

Gantry Terdiri dari beberapa komponen :

- Accelerator structure, merupakan struktur pemercepat elektron yang

di dalamnya ada modulator.

- Modulator, pencatu daya tinggi

- Electron Gun (Cathode), sebagai sumber elektron

- Bending magnet, sebagai pembawa berkas elektron

- Treatmen head, di dalamnya terdapat alat yang membentuk berkas

radiasi dan alat monitor.

- Beam stopper, menyerap berkas radiasi sehingga mengurangi

persyaratan proteksi shielding ruang penyinaran, tebal dinding dan

pintu ruangan.

Gambar II.18 Pesawat Linac dan Bagian-bagiannya

33

Peralatan penunjang harus dilengkapi dengan :

- Panel Kontrol

- Modulator kabinet

- CCTV, Audio, Card rack cabinet : Filter, Aplikator (berkas elektron),

Pb dll.

Prinsip terjadinya Berkas foton atau berkas elektron

- pada saat linac sudah dalam kondisi ON berarti modulator telah

memberi daya berupa pulsa-pulsa tegangan tinggi ke Klystron atau

Magnetron.

- Selanjutnya gelombang mikro energi tinggi yang dihasilkan klystron

atau magnetron melalui wave guide akan bergerak maju menuju

accelerator structure, kemudian elektron diinjeksikan ke accelerator

structure dan pada elektron diberikan energi tinggi gelombang mikro

sehingga elektron mempunyai tenaga kinetik.

- Dengan adanya medan listrik yang tinggi maka elektron akan

dipercepat ke ujung tabung kemudian magnet akan mempercepat

elektron tersebut serta membelokkan dengan sudut 900 atau 2700,

dengan demikian akan diperoleh elektron berkekuatan tinggi yang

menumbuk target (misal, terbuat dari tungsten) dan selanjutnya

menghasilkan foton yang sangat tinggi. Apabila yang diinginkan

adalah berkas elektron maka elektron berkekuatan tinggi tersebut

langsung diarahkan ke celah berkas tanpa menumbuk target.

- Foton energi tinggi dapat berupa foton sinar X (foton beam) dan

berkas elektron. Untuk mendapatkan berkas sesuai dengan yang

diinginkan misalnya berkas elektron maka tombol energi MeV yang

ditekan sesuai dengan kebutuhan range energi, sedangkan untuk

berkas sinar X maka tombol energi MV yang di tekan.

Unit harus dilengkapi dengan safety features dan tombol emergency.

Radiasi akan berhenti secara otomatis apabila:

o Listrik padam o Pintu interlock terbuka o Pembebanan klystron atau magnetron terlalu tinggi

34

o Gangguan pada water cooling system o Suhu dalam klystron atau magnetron melampaui nilai kritis

Sedangkan tombol emergency adalah suatu alat (saklar) pemutus

hubungan listrik untuk keadaan darurat. Tombol ini berada di panel

kontrol dengan tombol RAD OFF dan di dinding ruang penyinaran

dengan tombol PANIC BOTTOM. Tombol digunakan apabila terjadi

kesalahan prosedur penyinaran.

Pesawat teleterapi Linac dengan tegangan > 10 MV, perlu mendapat

perhatian khusus sebab dapat menghasilkan ozon (O3) dan produksi

netron yang terbentuk selama proses penyinaran.

Pemeriksaan Parameter dan Sistem Keselamatan

Pemeriksaan parameter dan sistem keselamatan peralatan radioterapi

harus dilakukan secara reguler sesuai pedoman (standar) tiap alat.

Tahapan pengujian operasional dilakukan untuk mengetahui kinerja alat

apakah setiap parameter sesuai dan sistem bekerja dengan baik.

Salah satu contoh untuk teleterapi gamma, beberapa parameter yang

harus diperiksa antara lain:

- Alat pengatur posisi, seperti sinar laser atau lampu pengatur posisi

- Alat ukur jarak sumber ke kulit (Source to skin distance/SSD)

- Bacaan atau indikator setting pesawat seperti, sudut gantry dan luas

lapangan.

- Penjajaran pembatas berkas

- Sistem interlock dan tanda peringatan radiasi

Untuk teleterapi Co-60, proteksi alat meliputi safety feature dan

emergency stuck source juga diperiksa. Efektivitas sumber sangat

tergantung pada waktu paro sumber. Secara khusus untuk teleterapi linac

pemeriksaan harus lebih seksama mengingat unit adalah sistem

35

elektromekanik modern yang membutuhkan tingkat kepekaan dan

ketelitian yang tinggi. Linac membutuhkan daya listrik yang sangat besar

yang terkadang dengan fluktuasi yang relatif besar. Pesawat terapi ini

dilengkapi dengan sistem pendingin sehingga temperatur dan suhu

ruangan harus terjaga dengan baik. Pada saat alat akan digunakan

masalah mungkin terjadi karena ketidakstabilan dari sistem, setting dari

parameter harus sesuai dengan yang direncanakan.pada dasarnya laju

dosis keluaran sumber radiasi terapi dengan zat radioaktif Co-60 dan Cs-

137 lebih stabil dibandingkan dengan pesawat sinar X maupun Linac.

Oleh sebab itu ketentuan batas waktu pengukuran sumber radiasi terapi

Co-60 dan Cs-137 lebih lama dibandingkan dengan pesawat sinar X

maupun Linac untuk dikalibrasi ulang keluaran berikutnya.

C. KEDOKTERAN NUKLIR

Zat radioaktif atau radionuklida sudah banyak digunakan dalam bidang

kesehatan untuk tujuan :

Diagnostik Terapi

Dalam hal ini kedokteran nuklir merupakan salah satu kegiatan yang

memanfaatkan zat radioaktif dalam bentuk sumber terbuka. Penggunaan

sumber terbuka ini akan menghasilkan limbah radioaktif dan non

radioaktif.

1. Karakteristik Sumber Terbuka

Ilmu kedokteran Nuklir adalah bidang keahlian dalam kedokteran yang

menggunakan isotop radioaktif baik secara pencitraan maupun

pengobatan penyakit. Cabang ilmu kedokteran yang menggunakan

sumber radiasi terbuka untuk mempelajari fisiologi dan anatomi, serta

melakukan diagnosis dan terapi terhadap penyakit.

36

Zat radioaktif adalah sumber terbuka yang digunakan sebagai

radiofarma, aktifitas rendah(beberapa Ci hingga ratusan mCi) dan

berumur paro pendek (T1/2 ), sebagai contoh:

99mTc dengan T1/2 adalah 6 jam dan pemancar radiasi gamma dan energi 0,14 MeV

125I dengan T1/2 adalah 60,1 hari dan pemancar radiasi gamma dan energi 0,035 MeV

131I dengan T1/2 adalah 8,0 hari dan pemancar radiasi beta dengan energi 0,61 MeV (mak) maupun pemancar radiasi gamma dan

energi 0,08-0,7 MeV

32P dengan T1/2 adalah 14,3 hari pemancar radiasi beta dan energi 1,7 MeV ( maksimum)

a. Pencitraan oleh Gamma Camera

Peralatan yang lazim digunakan dalam pencitraan kedokteran

Nuklir yang sering digunakan adalah Gamma Camera. Gamma

camera adalah detector yang dikembangkan oleh Hal anger (1958)

untuk pencitraan dan studi fungsional. Gamma camera dapat

digunakan untuk melihat bagaimana distribusi radiofarmaka melalui

tubuh, atau diserab oleh organ tertentu. Dan pemprosesan hasil

pencitraan serta perolehan data yang dikontrol pada beberapa kasus

oleh Gamma Camera disambungkan pada komputer untuk

menghasilkan suatu citra.

37

Gambar II.19. Ruang kedokteran nuklir menggunakan Gamma Camera

b. Diagnostik

Penggunaan zat radioaktif pada diagnostic dibagi 2 jenis, yaitu :

- Aplikasi in vitro ; dan

- Aplikasi in vivo

In vitro adalah penggunakaan zat radioaktif yang dilakukan diluar

tubuh manusia, aplikasi in vitro ini menggunakan zat radioaktif

dengan aktifitas ribuan Bequerel (kBq) dalam bentuk cair yang

fungsinya untuk mengukur hormon, dalam bentuk sempel biometik.

Zat radioaktif yang digunakan pada umumnya adalah 125I, 57Co, 58Co dan 14C.

Sedangkan in vivo adalah penggunaan zat radioaktif yang

dimasukkan kedalam fungsi dinamis tubuh manusia, dan pada masa

sekarang ini aplikasi diagnostic yang paling banyak digunakan

adalah teknik in vivo yaitu untuk pemeriksaan fungsi tubuh dengan

menggunakan gamma yang menghasilkan suatu citra. Radiofarmaka

in vivo dipersiapkan dengan cara melarutkan 99Tc yang dielusi dari

generator 99mTc ke dalam suatu senyawa tertentu. Rentang aktivitas

sumber yang digunakan untuk radiofarmaka 99mTc adalah 40 800

MBq, sedangkan untuk pesien anak anak diberikan dengan dosis

yang lebih rendah.

38

Pada pemeriksaan in-vivo, setelah radioisotop dimasukkan kedalam

tubuh pasien (diminumkan, disuntikan, dihisap melalui saluran

pernafasan (inhalasi), dsb) maka radiofarmaka selanjutnya dalam

tubuh pasien dapat diperiksa dengan :

1) Membuat gambar (citra) organ atau bagian tubuh pasien yang

mengakumulasikan radioisotope, dengan mrnggunakan kamera

gamma atau kamera positron.

2) Menghitung aktivitas yang terdapat pada organ atau bagian

tubuh pasien yang mengakumulasikan radioisotope dengan

menempatkan detector radiasi gamma diatas organ atau bagian

tubuh tersebut (external body counting )

3) Menghitung aktivitas radioisotope yang terdapat dalam contoh

bahan biologic yang diambil dari tubuh pasien dengan

menggunakan pencacah gamma (sample counting )

Radionuklida lain yang juga digunakan untuk pencitraan diagnostic

meliputi : 67Ga, 111In, 201TI, 123I dan 131I dengan rentang aktivitas 40

400 MBq. Beberapa radionuklida juga digunakan untuk menandai

unsure-unsur darah sebagai perunut. Diagnostik jenis khusus ini

mencakup pengambilan sample darah pasien, radiolabelling darah

dan injeksi kembali.

Radionuklida yang digunakan meliputi : 99mTc,111In, 51Cr, 59Fe dan 125I. Aktivitas radionuklida yang dapat diinjeksikan kembali dalam

jumlah beberapa MBq hingga maksimum pada 200 MBq, dengan

aktivitas lebih besar untuk 99mTc.

Radionuklida dalam bentuk gas dan aerosol juga ada yang

digunakan untuk tujuan diagnosa selama pencitraan paru-paru

dengan menggunakan 81mKr (hingga 6 GBq diberikan per pasien), 133Xe (hingga 400 MBq) dan 99mTc - diethyl tetra penta acietic acid

(DTPA) dalam bentuk aerosol yang dihirup (aktivitas hingga 80

MBq).

39

Sumber terbuka yang digunakan dalam kedokteran nuklir sebagian

terbesar berbentuk cairan yang diberikan melalui suntikan. Namun

disamping itu pula dapat digunakan sumber terbuka dalam bentuk

padat misalnya kapsul gelatin yang berisi Na131I atau dalam bentuk

gas seperti misalnya 13Oksigen .

Dewasa ini untuk keperluan kedokteran nuklir diagnostic pada

umumnya digunakan radiofarmaka yang berbasis 99mTechnetium.

Gambar II.20. Radioaktif berbasis 99m Ttechnetium

Gambar IV.21. 99mTehnetium yang disuntikan pada tubuh pasien

Dalam setiap prosedur diagnosis kedokteran Nuklir harus dijamin

bahwa :

1) Para praktisi medik yang meminta atau melaksanakan diagnosis

kedokteran Nuklir.

2) Mengusahakan paparan sekecil mungkin pada pasien.

3) Memperhatikan informasi dari pemeriksaan sebelumnya untuk

menghindari adanya pemeriksaan ulang yang tidak perlu

4) Memperhatikan pedoman tingkat paparan medik

40

5) Para praktisi medik, teknisi atau staf pencitraan, mengusakan

paparan terkecil pada pasien dengan kualitas citra yang masih

dapat diterima, dengan melalui :

pemilihan radiofarmaka dan aktivitas terbaik, dengan memperhatikan adanya persyaratan khusus untuk anak-anak

dan pasien yang memiliki kelainan fungsi organ.

penggunaan metoda untuk mencegah masuknya radioisotope ke organ yang tidak diperiksa dan mempercepat ekskresi

radioisotope.

Pemberian radionuklida untuk diagnosis dan terapi pada wanita hamil atau yang diduga akan hamil harus dihindari,

kecuali terdapat indikasi klinik yang sangat kuat.

Untuk ibu yang menyusui, pemberian ASI pada bayi perlu dihentikan sampai dengan jumlah radionuklida yang keluar

lewat ASI diperkirakan tidak akan memberikan dosis efektif

lebih besar dari batas yang diijinkan untuk bayi, dan

Pemberian radionuklida pada anak untuk diagnasis dilakukan hanya jika terdapat indikasi klinik sangat kuat,

dan aktivitasnya harus berdasarkan berat badan, luas

permukaan tubuh atau kreteria lainnya.

c. TERAPI

Aplikasi zat radioaktif untuk terapi dalam Kedokteran Nuklir

menggunakan sejumlah sumber terbuka yang dalam aktivitasnya

jauh lebih besar dibandingkan aktivitas sumber terbuka yang

digunakan untuk diagnostic. Beberapa penyakit yang lazim diobati

dengan terapi kedokteran Nuklir adalah thyroid (kelenjar gondok ),

prostate cancer (kanker prostat), hyperthyroidism, cancer bone

pain, polycythaemia (kelainan sel darah merah dan kenaikan jumlah

darah ) dan leukimia (kenaikan jumlah sel darah putih ).

Zat radioaktif 131I adalah sumber yang secara luas digunakan untuk

terapi kanker Thyrotoxicosis dan untuk Ablasi Tiroid atau

41

Metastase. 131I yang digunakan untuk maksud terapi tersebut dapat

diberikan dalam 3 (tiga) bentu fisik, yaitu : cairan Sodium Iodida

yang diminumkan beberapa kali, bubuk yang dimasukkan kedalam

kapsul gelatin untuk diminumkan atau larutan Sodium Iodida steril

yang diinjeksikan. Pada umumnya injeksi hanya diberikan apabila

ada masalah dengan cara diminumkan.

Pada umunya radionuklida atau zat radiaktif sumber terbuka lain

untuk terapi biasanya dilakukan dengan cara injeksi melalui

pembuluh darah (intravena), larutan yang tidak cair misalnya 89Sr

atau 32P. Strontium-89 khususnya digunakan untuk terapi pasien

penderita matastase tulang, aktivitas sumber biasanya beberapa

ratus MBq, sedangkan Yttrium-90, khususnya dalam bentuk larutan

koloid silikat, diinjeksikan ke dalam persendian tulang pasien,

misalnya lutut, dengan aktivitas sumber kira-kira 200 MBq per

injeksi.

2. Keselamatan kerja dengan sumber terbuka

a. Pemindahan sumber

Untuk pemindahan sumber beraktivitas rendah dari tempat

penyimpanannya ke laboratorium, operator menggunakan penjepit

sederhana atau seutas tali untuk menggantungkan sumber yang

terdapat dalam wadah yang tak mudah pecah. Bila sumber

aktivitasnya tinggi khususnya pemancar radiasi gamma maka perlu

digunakan wadah yang berpenahan radiasi.

b. Cara Bekerja dengan Sumber Terbuka

Ketentuan ketentuan yang harus ditaati untuk pekerjaan yang

menyangkut pembukaan kontener dan pengambilannya berikut ini :

1) pekerjaan harus dilakukan didalam laboratorium yang khusus

2) alat alat gelas dan instrument yang digunakan harus diberi

tanda khusus.

42

3) harus dilakukan dengan hati hati, tepat dan rapi.

4) persiapan minimum tertentu yang meliputi tempat kerja,

peralatan dan instrument. Limbah yang terkontaminasi harus

diletakkan ditempat yang mudah dicapai dan diberi tanda

bahaya radiasi serta dibuat secara khusus.

5) pekerjaan penanganan yang tidak rutin harus direncanakan lebih

dulu dan diadakan silmulasi dengan cairan yang tidak aktif.

6) petugas harus menggunakan jas laboratorium dan sarung tangan.

7) pemipetan tidak boleh dilakukan dengan mulut sebab ada

kemungkinan zat radioaktif dapat masuk ke mulut.

8) semua wadah yang memuat zat radioaktif cair sedapat mungkin

harus dalam keadaan tertutup selama pekerjaan berlangsung.

9) sumber radioaktif harus segera dikembalikan ketempat

penyimpanan bila sudah tidak diperlukan.

10) setelah pekerjaan penangan zat radioaktif selesai maka

permukaan tempat kerja harus dibersihkan dan dilakukan

pemantauan seluruh permukaan, perlengkapan, alat-alat serta

pakaian kerja dan tangan si pekerja radiasi untuk melihat

kemungkinan adanya kontaminasi.

11) Ampul dan wadah yang beri zat radioaktif pemancar beta dan

gamma tidak boleh dipegang dan di buka langsung dengan

tangan. Harus digunakan tang untuk memindahkan dan alat

penanganan jarak jauh untuk membukanya.

12) untuk melindungi tubuh dari radiasi gamma maka zat radioaktif

pemancar radiasi gamma sebaiknya ditangani dari balik

selembar kaca timbal, atau tembok dari bata timbal (dengan

menggunakan cermin untuk menentukan posisi yang tepat).

13) bila pekerjaan dapat menimbulkan uap, gas, dan aerosol maka

pekerjaan harus dilakukan dalam lemari asap yang berventilas

43

c. Teknik penangan Sumber radiasi

Pada penanganan zat radioaktif sumber terbuka yang sebagian terbesar

berbentuk cairan perlu dihindarkan terperciknya cairan ke permukaan

tempat kerja, pembentukan aerosol, dan terkontaminasinya bagian

luar.Bila yang ditangani adalah sumber beraktivitas tinggi maka semua

sentuhan langsung harus dihindarkan sekalipun menggunakan sarung

tangan; dalam hal ini pekerjaan pemindahan instrument yang komplek:

Alat dan jarum suntik untuk menyedot isi vial yang tertutup karet yang kedap udara.

Pipet dengan bola karet Pemindahan cairan dengan tekanan positif atau negative

memungkinkan pengendalian jarak jauh

44

BAB III.

PEMANFAATAN DALAM BIDANG INDUSTRI

A. RADIOGRAFI

Radiografi adalah salah satu cara uji tak merusak atau non-destructive

testing (NDT) dengan memanfaatkan radiasi sinar-X dan/atau gamma

(tabung sinar-X, Ir-192, Co-60,Se-75,Cs-137) yang digunakan untuk

mendeteksi cacat/mutu dari las (welding), coran (Casting), sambungan

(Joint), tempaan/cetakan (forging) dan rakitan (assemblies) di dalam sistem

instalasi industri, keretakan dinding dll.

1. Sumber Radiasi Radiografi

Radiasi yang digunakan dalam radiografi adalah Sinar-X, Sinar- dan berkas neutron. Sumber-sumber radiasi tersebut mempunyai

karakteristik dan sifat yang perlu diketahui:

a. Sinar X

SinarX adalah sinar polikromatis dengan spektrum kontinyu. Daya

tembus sinar bertambah sesuai dengan pertambahan energi

(tegangan tabung) dan berbanding terbalik dengan panjang

gelombang. Intensitas sinar-X ditentukan oleh arus filament,

tegangan tabung dan nomor atom target.

b. Sinar Gamma ( )

Sinar Gamma merupakan gelombang electromagnet. Radioisotop

sumber radiasi gamma yang sering digunakan antara lain Iridium-

192 (Ir-192), Selenium-75 (Se-75) dan Cobalt-60 (Co-60). Co-60

biasanya digunakan untuk pemeriksaan bahan dengan kerapatan

tinggi (mis. besi, cor2an, tembok beton dll) dengan ketebalan antara

45

12,6 18,9 mm dengan waktu paro 5,4 tahun. Untuk Ir-192

biasanya digunakan untuk pemeriksaan bahan besi dengan

ketebalan antara 6,3 - 10,8 mm dengan waktu paro 74 hari.

Sedangkan Selenium-75 mempunyai waktu paro 120

hari,dipergunakan untuk mengukur ketebalan bahan besi sebesar 5-

30 mm. Co-60 dapat juga digunakan untuk pemeriksaan konstruksi

beton berupa void, crak, pembesian atau korosi tulang besi di dalam

beton, Co-60 dapat digunakan untuk pemeriksaan beton sampai

ketebalan 1 m. Berikut tabel karakteristik sumber-sumber radionuklida yang digunakan untuk pengukuran radiografi :

Tabel III.1 Karakteristik Sumber energi Gamma

Radionuklida Energi Gamma Optimum steel Thickness (mm)

Cobalt-60

Caesium-137

Iridium-192

Selenium -75

Ytterbium-169

Thulium -170

High (1,17 and 1,33)

High (0,662)

Med (0,2-1,4)

Med (0,02)

Low (0,008-0,31)

Low 0,08

12,6-150

50-100

10-70

5-30

2,5-15

2,5-12,5

2. Radiografi Film dan Foto-Fluoroskopi

Berdasarkan gambar yang dihasilkan radiografi dapat dibedakan

menjadi dua bagian, yakni :

a. Teknik radiografi dengan Film

Teknik radiografi dengan film merupakan cara klasik dalam proses

pembentukan bayangan dengan radiasi sinar-X atau sinar gamma.

Prinsip teknik ini adalah radiasi yang melalui suatu obyek akan

diserap obyek, dimana banyaknya penyerapan di suatu titik

46

tergantung pada tebal dan kerapatan material obyek dititik tersebut.

Perbedaan penyerapan radiasi dideteksi dan direkam pada film

radiografi sebagai perbedaan tingkat kehitaman (densitas).

Bayangan yang dihasilkan oleh film adalah berbentuk bayangan

negatif.

b. Teknik radiografi tanpa film (foto-fluorografi)

Cara lain untuk membentuk bayangan radiografi tanpa

menggunakan film adalah dengan menggunakan skrin fluoresen

yang dapat berpendar jika terkena radiasi sinar-X. Teknik ini

disebut fluoroskopi dan bayangan yang dihasilkan pada skrin

merupakan bayangan positif. Teknik ini biasa digunakan untuk

memeriksa logam tipis, pengepakan dan pengalengan makanan.

Peralatan yang dibutuhkan dalam uji fluoroscopy terdiri atas

pesawat sinar-X, layar (screen) fluoresen dan benda uji yang

diletakan dalam ruangan yang diberi pelindung radiasi.

3. Proses Penyinaran Radiografi

Prinsip Radiografi adalah sumber radiasi dilewatkan pada benda uji

(specimen) (lihat gambar II.3). Di dalam speciemen radiasi akan

terabsorbsi bervariasi tergantung pada tebal dan kerapatan masa benda

uji. Contoh : cacat pada las-lasan pipa akan menghasilkan akumulasi

paparan sinar transmisi yang lebih besar sehingga akan tampak lebih

hitam pada film. Hasil transmisi yang ditangkap film kemudian

diproses dan dianalisa untuk menentukan cacat atau defect dari benda

uji tersebut. Film hasil radiografi harus memenuhi standard untuk

dianalisa seperti : densitas (Kehitaman), variasi densitas (kekontrasan),

dan sensitifitas.

Kualitas dari gambar dipengaruhi oleh intensitas sinar-X, ketebalan

benda uji dan karakteristik dari film. Kemudian dari film yang

dihasilkan diproses (dicuci menggunakan developer, fixer, dan

47

dikeringkan) dan cacat dari benda uji dapat terlihat sebagai daerah yang

lebih hitam. Selanjutnya film diletakan didalam layar illuminasi

sehingga gambar dapat di uji dan baca. Faktor yang perlu diperhatikan

pada sumber radiasi adalah dimensi sumber (focal Spot), energy (Kv

untuk X-ray ; energi spesifik radionuklida untuk gamma ray), Intensitas

(mA dan Kv untuk X-ray ; aktivitas radionuklida untuk gamma ray),

khusus untuk gamma-ray atau radioisotop perlu diingat waktu

paruhnya.

(a)

Gambar III.1 Bagian-bagian dari Exposure kontainer dari gamma source projector

a. Prinsip Kerja Alat

1). Gamma Kamera

Zat radioaktif (Ir-192,Se-75 dll) disaat tidak dipergunakan

berada ditengah-tengah dalam kamera (pada posisi Kritis/leher

bebek), dan kunci pengaman dalam posisi terkunci. Prinsip

kerja Kamera Radiografi adalah dengan cara mengeluarkan

Zat Radioaktif dari posisi kritis/leher bebek di dalam kamera

radiografi dengan cara memutar alat kendali jarak jauh (Drive

Control Unit, yang disambung pada posisi belakang kamera

radiografi) searah dengan arah jarum jam ke ujung Guide

Tube dengan menggunakan Source Cable melalui pintu

pada bagian depan kamera radiografi.

48

Kolimator

Pistol Grip Control Unit

Source Projector Sentinel Sumber Ir-192

Gamma Source Projector Tech_ops Sumber Ir-192

Source Projector sumber Se-75

Gambar III. 2 Bagian-bagian Pesawat Gamma kamera

2). Pesawat sinar-X

Pesawat sinar-X teridiri atas tiga bagian penting yaitu tabung

sinar-X, High Tension (HT) kabel sepanjang minimal 20 meter

yang terhubung dari kontrol panel ke tabung dan X-ray

Kontrol panel. Pada tabung sinar-X, elektron yang berasal dari

filamen dipercepat oleh tegangan tinggi dari ujung katoda

menuju anoda. Kemudian pada anoda terjadi tumbukan antara

elektron dengan target. Hasil dari tumbukan tersebut dihasilkan

sinar-X bremsstrahlung dan sinar-X karakteristik. Energy

listrik yang dapat dirubah menjadi sinar-X 99% -nya menjadi

energi panas dan hanya 1% menjadi energi sinar-X. Pada

umumnya sinar-X yang digunakan pada radiografi adalah energi

sinar-X bremsstrahlung , karena sifat energi dan spektrum yang

dihasilkan kontinyu. Sinar-X karakteristik tidak populer

digunakan, karena energinya kecil dan sifatnya tidak kontinyu. 49

Tabung X-ray

Kabel High Tension (HT) Panel Kontrol

3). Gamma Crawler

Sebuah alat radiograph yang sangat efektif dan portable,

bergerak dengan menggunakan sistem remote kontrol yang

digunakan dalam uji keretakan (NDT) pada sambungan pipa-

pipa di on-shore dan off-shore. Gamma crawler dilengkapi

dengan detektor untuk menangkap sumber kontrol diluar pipa,

sebagai alat positioning stop and go pada crawler tersebut dalam

memposisikan letak crawler dari dalam pipa sehingga tepat pada

sambungan pipa yang akan diradiasi. Film radiograph

dipasangkan diluar pipa mengelilingi sambungan dan sumber

dari crawler meradiasi keseluruh diameter sambungan (Prinsip

Panoramic) dari dalam pipa. Gamma crawler menggunakan

sumber Ir-192, selenium-75 sebagai sumber radiasi yang akan

disinarkan. Ukuran pipa mempengaruhi bentuk crawler yang

akan digunakan, untuk pipa diameter 6-18 inchi menggunakan

crawler yg lebih kecil dan untuk pipa diameter 18-60 inchi

digunakan tipe crawler yang lebih besar. Lihat gambar III.3

dibawah ini.

50

Gambar III.3 Penggunaan Crawler untuk radiografi pada pipa-pipa on shore di Industri

Gambar III.4 Blok diagram pesawat Crawler yang menggunakan sumber gamma atau

X-ray

b. Sistem Keselamatan alat.

Pengukuran laju paparan permukaan kamera dalam keadaan baik (tidak terdeteksi adanya kebocoran)

pada jarak 5 cm dari permukaan : paparan maksimal : 50 mRem/jam.

paparan rata-rata : 20 mRem/jam.

pada jarak 1 meter dari permukaan : paparan maksimal : 10 mRem/jam.

paparan rata-rata : 2 mRem/jam.

51

Ketentuan yang berlaku untuk batasan dosis bagi pekerja radiasi

dan masyarakat sekitar tempat kerja

Pemakaian peralatan proteksi radiasi yang sesuai, penyiapan tanda radiasi, tali kuning .

Peralatan penunjang pelaksanaan radiografi, krank kabel, kontrol kabel, guide tube, kolimator dll

Safety Lock Projector, kunci pengaman sekaligus pelindung bagian belakang sumber.

Safety Control Connector (control connector), bagian pengontrol yang digunakan pada drive control unit

dihubungkan dengan projector atau kamera.

Selector Assembly (selector ring ASM, lock mech.), bagian kunci belakang untuk memastikan sumber dalam keadaan

aman (locking), atau pada saat penyambungan (connecting)

dengan drive control ataupun operasi (operate) dimana posisi

sumber didalam kamera siap untuk digunakan. Tiga posisi

operasi pada peralatan adalah: LOCK, CONNECT, OPERATE.

Drive Control Units (crank cable), peralatan yang digunakan pekerja radiasi mendorong sumber keluar dari dalam kamera,

serta merupakan alat sistem keselamatan untuk menjaga jarak

antara pekerja radiasi dengan sumber yang digunakan.

Source Guide Tubes, alat penyambung bagian depan kamera yang berfungsi mengarahkan sumber pada operasi.

Source-stop (end stop/snout), metal penutup pada guide tube, yang mana berfungsi untuk menghetikan sumber pada saat

dioperasikan atau didorong, sehingga pusat keberadaan

sumber dapat diketahui.

Source Changers (conection cable), peralatan penyambung yang digunakan pada saat penggantian sumber, peralatan ini

sering juga digunakan pada saat operasi, yaitu dengan

menghubungkan antara kamera dengan guide tubes.

Go No Go Gauge, digunakan untuk memeriksa drive cable connector yang ada didalam drive control unit, juga digunakan

52

untuk memeriksa lubang penghubung pada sumber. Dengan

kata lain berfungsi untuk mengukur tingkat kehausan pada

drive cable connector dan female slot pada pig tail sumber.

Aspek Keselamatan bekerja Bidang Radiografi

Untuk menjamin adanya proteksi radiasi bagi pekeja dan

masyarakat yang berada disekitar pekerjaan radiografi, perlu

difahami prosedur kerja dan mengerti serta mematuhi ketentuan

keselamatan kerja yang harus dipenuhi dalam melaksanakan tugas

yang menjadi tanggung jawab pekerja radiasi. Ketentuan

keselamatan radiografi industri tertuang dalam SK Ka. BAPETEN

No. 08/Ka-Bapeten/V-99.

Dengan melaksanakan prosedur dan ketentuan yang telah

digariskan pemahaman prinsip proteksi radiasi harus menjadi

penekanan dan penggunaan peralatan harus didayagunakan secara

optimal dengan harapan pengaruh radiasi pengion yang

menimbulkan efek negative terhadap manusia tidak terjadi, hal ini

merupakan target yang diinginkan dalam bekerja dengan radiasi.

Untuk mencapai sasaran yang ini, pekerja radiasi perlu mengerti

pengetahuan praktis seluk beluk peralatan dan perlengkapan yang

digunakan dalam pekerjaan lapangan. Pada tulisan ini akan dibahas

secara singkat / praktis peralatan dan perlengkapan radiografi serta

peralatan proteksi radiasi yang diperlukan.

Dalam melaksanakan pekerjaan radiografi, aman dan tidaknya suatu

daerah dari bahaya radiasi tergantung oleh jenis radiasi, kekuatan

sumber radiasi dan penahan radiasi atau kolimator yang digunakan

serta jarak penyinaran ke sasaran.

53

Peralatan dan perlengkapan radiografi yang terkait dengan proteksi

radiasi meliputi :

o Sumber Radiasi (kamera Gamma atau pesawat sinar-X) o Surveymeter o Monitor radiasi perorangan o Wadah dan tempat penyimpanan sumber

B. GAUGING

1. Teknik Gauging Dalam Industri

Proses industri yang ekonomis memerlukan pengontrolan yang cepat,

tepat, dan kadang-kadang secara kontinyu terhadap berbagai besaran

seperti tebal, kepadatan, laju aliran, dan komposisi material yang

diproses. Salah satu jenis sistem kontrol yang memanfaatkan aplikasi

teknik nuklir adalah nuclear gauge. Nuclear gauge adalah sistem

peralatan (terdiri atas sumber radiasi dan detektor radiasi) yang

memanfaatkan sifat-sifat unik radiasi pengion untuk pengontrolan

proses dan kualitas produk. Perlu diketahui bahwa data yang diperoleh

dari detektor akan diteruskan ke sistem komputasi yang terkoneksi

secara integral dengan sistem kontrol.

Penerapan teknik nuklir dalam proses kontrol mempunyai beberapa

kelebihan dibanding dengan teknik lainnya, antara lain :

- sumber radioaktif dapat dipilih sesuai dengan sifat bahan yang

diukur

- tidak merusak, tidak ada kontak, dan tidak meninggalkan bekas

pada bahan

- pengukuran cepat dan dapat dipercaya

- sesuai untuk bahan kimia yang berbahaya atau bahan yang

bertemperatur ekstrim.

Secara garis besar, ada 5 jenis penggunaan utama teknik gauging di

bidang industri, yaitu :

54

a. Thickness gauging Prinsip kerjanya adalah sebagai berikut :

Bila suatu bahan setebal x ditempatkan segaris di antara sumber

radiasi dan detektor, maka berkurangnya intensitas radiasi setelah

menembus bahan dinyatakan dalam :

I = Io . e x (III.1)

I = intensitas radiasi setelah menembus bahan

Io = intensitas radiasi sebelum menembus bahan

= koefisien atenuasi bahan (di tabel) dan x = tebal bahan

Jadi bila I dan Io dapat diukur, maka tebal bahan dapat ditentukan,

misalnya dalam pengukuran tebal kertas, plastik, karet, dll.

b. Level gauging (photon switching) Prinsip kerjanya adalah sebagai berikut :

Sinar-X atau gamma ditransmisikan dari suatu sisi kontainer atau

vessel, lalu diukur oleh detektor yang berada pada sisi yang

berlawanan. Kadang-kadang, sumber radiasi berada di dalam vesel

sedangkan detektor di bagian luar vesel. Intensitas radiasi yang

mencapai detektor ditentukan oleh ketinggian cairan dalam vesel.

Bila permukaan cairan atau padatan berada di atas garis sumber-

detektor, maka radiasi tertahan sehingga jumlah cacah pada detektor

berkurang, demikian juga sebaliknya. Jadi, ketinggian permukaan

cairan atau padatan dapat tetap dipertahankan pada level tertentu.

High level detector

Low level detector

Gambar III.5. Level gauge

55

c. Density gauging

Untuk mengukur densitas, persamaan (III.1) dapat diubah menjadi :

I = Io e (/) x (III.2)

(/) : koefisisen atenuasi massa (di tabel)

Cara pengukurannya sama seperti pada thickness gauging.

Material Flow

Shutter Control

Shielding

Shutter (open)

Source

Detector

Gambar III.6. Pengukuran laju aliran material

Gambar III.7. Density gauge

56

d. Neutron moisture gauging

Pada teknik ini, neutron yang dihasilkan dari sumber neutron cepat

(biasanya 241Am-Be) diperlambat karena tumbukan dengan

hidrogen dan kemudian mengalami hamburan balik. Jumlah neutron

lambat yang ditangkap detektor sebanding dengan kadar air dalam

sampel yang dianalisa.

Gambar III.8. Moisture/density gauge

Gambar III.9. Portable moisture/density gauge

57

e. Teknik gauging transmisi (beta dan foton)

Jenis sumber radiasi :

Pm-147, Am-241, Kr-85, Tl-204, Sr/Y-90, Cs-137, sinar-X

tegangan medium. (aktivitas sumber beta biasanya sekitar 40 MBq -

40 GBq, sedangkan untuk sumber gamma sekitar 0,4 GBq - 40

GBq)

Prinsip kerja :

Sampel diletakkan di antara detektor dan sumber radiasi. Berkas

radiasi ditransmisikan melalui sampel dan diukur intensitas

keluarannya oleh detektor. Intensitas radiasi yang diserap oleh

sampel dapat menyatakan ketebalan atau densitas sampel tersebut.

Source

Product on conveyor belt

Detector

Gambar III.10. Prinsip kerja gauging transmisi

Kegunaan :

1) Gauging transmisi beta

- Pengukuran tebal plastik, kertas, lembaran logam yang tipis,

karet, tekstil.

- Penentuan kadar tembakau dalam rokok

- Pengukuran kadar debu dan polutan pada sampel kertas

filter

58

2) Gauging transmisi foton

- Pengukuran ketebalan plastik, lembaran logam, gelas, karet,

dll. pada rentang ketebalan yang terlalu besar untuk gauging

beta

- Pemonitoran laju aliran massa material pada konveyor atau

pipa

- Pengukuran densitas tulang untuk diagnosis oesteoporosis

- Untuk level gauge

Tabel III.2. Jenis aplikasi gauging transmisi

Sumber Radiasi Jenis Aplikasi

Pm-147 (beta)

Tl204 (beta)

Kr-85 (beta)

Sr/Y-90 (beta)

Sinar-X

Am-241 (gamma)

Cs-137 (gamma)

Co-60 (gamma)

Densitas kertas

Ketebalan kertas, karet, dan tekstil

Ketebalan cardboard

Ketebalan logam tipis; ketebalan tembakau

dalam rokok

Ketebalan baja sampai 20 mm; level cairan

dalam kaleng

Ketebalan baja sampai 10 mm; isi botol

Ketebalan baja sampai 100 mm; isi

pipa/tangki

Isi tungku pembuat arang; isi tempat

pembakaran batu bata

f. Teknik gauging hamburan balik

Prinsip kerja :

Detektor dan sumber radiasi berada pada sisi yang sama terhadap

sampel. sumber radiasi diletakkan di depan jendela detektor. Berkas

radiasi yang dihambur-balikkan oleh sampel akan diukur

intensitasnya oleh detektor, yang mana besaran ini dapat

menyatakan ketebalan dan/atau nomor atom sampel tersebut.

59

Gambar III.11. Backscatter gauge

Shutter

Material

Source Detector

Teknik hamburan balik banyak dimanfaatkan untuk mengukur tebal

lapisan dan pengukuran kadar air dengan neutron. Gauging

hamburan balik dengan gamma atau sinar-X lebih sensitif terhadap

unsur-unsur ringan, misalnya karbon, dibanding gauging transmisi

dengan radiasi yang sama.

Gambar III.13. Backscatter gauge

1). Hamburan balik beta

Jenis sumber radiasi :

Pm-147, Kr-85, Tl-204, Sr/Y-90 (aktivitas biasanya 40-200

MBq)

60

Kegunaan :

- Pengukuran ketebalan sampel yang tipis, baik itu plastik,

kertas, karet, dll.

- Penentuan ketebalan lapis pada suatu bahan (dengan syarat

harus ada perbedaan densitas atau nomor atom dari bahan

pelapis dengan material yang dilapisi)

2). Hamburan balik gamma

Jenis sumber radiasi :

Pu-238, Am-241, Cs-137 (aktivitas di atas 100 GBq)

Kegunaan :

- Penentuan ketebalan alloy yang ringan, plastik, gelas, karet,

dll. (pada ketebalan di luar rentang pengukuran dengan

sumber beta)

- Pengukuran ketebalan dinding pipa, tangki, vessel proses,

dll.

- Pengukuran kadar abu dalam batubara

Gauging hamburan balik dengan gamma atau sinar-X lebih

sensitif terhadap unsur-unsur bernomor atom rendah, misalnya

karbon, dibanding gauging transmisi dengan radiasi yang sama.

Tabel III.3. Jenis aplikasi gauging hamburan balik

Sumber Radiasi Jenis Aplikasi

Pm-147 (beta)

Tl-204 (beta)

Sr/Y-90 (beta)

Am-241 (gamma)

Ketebalan kertas; lapisan logam tipis

Ketebalan karet tipis dan tekstil

Ketebalan plastik, karet, gelas, dan

alloy ringan yang tipis

Ketebalan gelas sampai 10 mm dan

61

Cs-137 (gamma)

Am-241/Be

plastik 30 mm

Ketebalan gelas lebih dari 20mm;

densitas batu/batubara

Deteksi hidrokarbon dalam batuan

Kenyataan memang menunjukkan bahwa pemanfaatan teknik gauging di

bidang industri sangat luas dan beragam baik dari jenis industrinya maupun

lokasinya yang tersebar hampir di seluruh Indonesia.

2. Sistem Keselamatan peralatan Gauging

Berikut ini beberapa komponen sistem keselamatan pada penggunaan

nuclear gauge, antara lain yaitu :

a. Housing sumber radiasi

Zat radioaktif yang digunakan sebagai sumber radiasi didesain

sebagai sumber tertutup dan diletakkan di dalam housing. Housing

biasanya terbuat dari timbal karena berfungsi sebagai perisai yang

diharapkan akan mengurangi paparan radiasi di bagian luar housing

menjadi maksimal sebesar 7,5 Sv/jam. Bentuk housing didesain

seperti kolimator yang akan mengarahkan berkas radiasi menjadi

berkas utama ke satu arah tertentu yaitu ke arah detektor. Hal ini

untuk menghindari pancaran radiasi ke segala arah selain ke arah

materi yang diukur. Di bagian luar housing diberi label yang berisi

data tentang sumber radiasi berupa nama unsurnya, aktivitas dan

tanggal saat aktivitas itu diukur, serta nomor serinya. Housing dan

semua komponen keselamatan lainnya sebaiknya mencantumkan

tanda bahaya radiasi.

62

b. Shutter

Umumnya shutter dirancang secara otomatis akan menutup jika

tidak ada material yang akan diukur dan terbuka jika ada material

yang akan diukur. Jadi shutter berfungsi sebagai perisai yang akan

mencegah paparan langsung berkas radiasi utama ke arah manusia.

Pada shutter tsb. harus diberi tanda yang jelas apakah shutter dalam

posisi terbuka atau tertutup.

c. Dosimeter

Fungsi dosimeter adalah untuk memonitor laju dosis di area sekitar

nuclear gauge (controlled area). Dosimeter juga berfungsi untuk

memastikan apakah shutter benar-benar dalam kondisi tertutup atau

tidak sebelum melakukan tindakan lebih lanjut seperti melepas alat

gauging dari tempat install-nya untuk diperbaiki.

d. Perisai lokal

Partikel beta bila diserap oleh material berat di sekitarnya akan

menghasilkan radiasi sinar-X bremsstrahlung. Oleh karena itu,

untuk gauging yang memakai sumber pemancar beta, harus diberi

perisai lokal untuk menyerap sinar-X bremsstrahlung tsb. Biasanya,

perisai lokal ini di-interlock dengan shutter sehingga jika perisai

terbuka maka shutter akan menutup, demikian juga sebaliknya.

e. Guide plates

Untuk mencegah akses langsung terhadap berkas radiasi utama,

baik transmisi maupun hamburan balik, bahan yang akan diukur

biasanya bergerak di antara 2 kepingan pelat sejajar yang dikenal

dengan istilah guide plates.

63

f. Tanda-tanda peringatan radiasi di sekitar area pengawasan

Tanda-tanda peringatan ini penting untuk mencegah kerusakan

portable gauge di lapangan akibat kendaraan berat atau alat-alat

mekanik lainnya dikarenakan ketidaktahuan adanya alat gauging di

tempat tsb. Untuk portable gauge biasanya sulit untuk memasang

shutter yang di-interlock dengan housing sehingga operator harus

lebih berhati-hati jangan sampai terkena paparan radiasi langsung

dari sumber radiasi.

C. ANALISIS

Penggunaan teknik analisis dengan sistem nuklir di bidang industri

dimaksudkan untuk menganalisis komposisi material, baik secara kualitatif

maupun kuantitatif, dengan presisi tinggi dan tidak merusak (non

destructive analysis). Sistem ini memungkinkan pengontrolan yang tepat

terhadap kualitas dan kuantitas produk sehingga diharapkan kualitas

dijamin konstan dan penghamburan bahan baku dapat dihindarkan.

Berikut ini beberapa jenis teknik analisis yang dapat digunakan.

1 Sinar-X Fluoresensi (XRF)

Jenis sumber radiasi :

Fe-55, Pu-238, Pm-147, Am-241, Cd-109, Gd-153, Co-57, H-3

(aktivitas zat radioaktif antara 200 MBq-40 GBq), pesawat sinar-X.

Prinsip kerja :

Bahan yang diirradiasi dengan foton (gamma atau sinar-X) berenergi

rendah dapat menghasilkan hamburan balik foton. Foton akan

mengionisasi atom-atom tertentu sehingga atom-atom mengemisikan

sinar-X fluoresensi dengan energi karakteristik. Sinar-X fluoresen lalu

dianalisis spektrumnya untuk diketahui tingkat-tingkat energinya yang

mana tingkat-tingkat energi tsb. identik dengan unsur-unsur tertentu

dalam sampel. Intensitas sinar-X dengan energi tertentu merupakan

64

ukuran kuantitatif unsur tertentu dalam sampel yang dianalisis. Selain

itu, intensitas sinar-X dapat pula menginformasikan ketebalan sampel.

Kegunaan :

- Pengukuran ketebalan lapisan plastik pada logam

- Pengukuran ketebalan lapisan logam pada logam lain, dengan syarat

kedua logam tersebut memiliki perbedaan nomor atom yang kecil.

Contoh : Sn dan Zn pada logam besi, logam mulia pada logam Cu

- Analisis kimia rutin dalam pengawasan produksi

- Analisis unsur-unsur kelumit dalam sampel

- Analisis bijih logam di tempat-tempat penambangan

- Analisis unsur-unsur pokok dalam logam campuran

- Analisis kandungan unsur dalam semen

Gambar III.14. Pengukuran ketebalan lapisan plastik

Sistem Keselamatan :

Karena menggunakan foton yang berenergi rendah, maka sistem

proteksinya relatif mudah, yaitu dengan menggunakan kontainer/perisai

yang tepat. Akan tetapi, dalam sistem keselamatannya tetap perlu

diprioritaskan pencegahan terjadinya paparan foton tersebut secara

langsung terhadap manusia. Caranya ialah dengan memakai shutter,

yang mana shutter akan menutup bila zat radioaktif sedang tidak

digunakan. Biasanya mekanisme shutter didesain secara otomatis

sehingga shutter hanya terbuka bila ada bahan yang akan dianalisis dan

akan tertutup bila tidak ada bahan yang dianalisis. Indikasi membuka

dan menutupnya shutter juga harus terbaca dengan jelas sehingga akan

65

memudahkan siapa saja yang akan mendekati lokasi peralatan analisis,

misalnya para petugas maintenance. Pemeliharaan yang rutin terhadap

peralatan analisis (detektor, zat radioaktif atau tabung sinar-X, shutter,

dll.) diperlukan untuk mencegah terjadinya kerusakan pada alat-alat

tersebut yang berpotensi untuk menimbulkan kecelakaan radiasi.

2. Tangkapan Elektron

Jenis sumber radiasi :

Ni-63, tritium

Prinsip kerja :

Gas yang akan dianalisis dialirkan dari kolom kromatografi ke kamar

ionisasi yang di dalamnya terdapat sumber beta energi rendah. Arus

ionisasi akan berkurang jika ada unsur tertentu dalam gas yang

memiliki afinitas elektron tinggi yang akan menangkap elektron.

Kegunaan : Pengukuran pestisida yang terhalogenisasi (10-12 g) dan

aplikasi-aplikasi pada detektor eksplosif.

Sistem Keselamatan :

a. Sumber pemancar beta yang digunakan adalah sumber terbuka

sehingga ada kemungkinan terbawanya sejumlah kecil zat radioaktif

dan terakumulasi di bagian outlet kamar ionisasi. Pemonitoran dan

pembersihan secara rutin dapat mencegah terjadinya kontaminasi

sampai level yang signifikan.

b. Bila memakai sumber Tritium, temperatur di mana sumber tsb.

digunakan harus dibatasi untuk mencegah pelepasan gas Tritium

secara berlebihan.

66

D. LOGGING

1. Dasar-Dasar Logging

Logging atau Well logging adalah teknik yang digunakan dalam

industri perminyakan dan gas untuk merekam sifat-sifat batuan dalam

kulit bumi sebagai sarana untuk menemukan zona hidrokarbon dalam

formasi batuan dibawah lapisan kulit bumi.

Ketika Sinar gamma , sinar-X atau neutron berinteraksi dengan susunan

dari material, maka mereka akan kehilangan energi dan akan

dibelokkan dari jalur semula. Bahkan pada banyak kejadian, energinya

diserap secara keseluruhan oleh susunan dari material tersebut.

Fenomena dasar inilah yang dijadikan dasar kegiatan logging, hal ini

dikarenakan setiap lapisan batuan di dalam kerak bumi mempunyai

nilai serap yang berbeda-beda terhadap energi, sehingga formasi batuan

yang ada di dalam kerak bumi dapat diketahui melalui mekanisme ini.

Logging dipakai untuk :

a. Untuk mengetahui perbandingan lapisan minyak dengan air di suatu

kedalaman tertentu di dalam bumi.

b. Untuk pemeriksaan tingkat kepadatan tanah di suatu lokasi yang

akan dijadikan sebagai pondasi suatu bangunan yang akan

dikonstruksi. Contoh landasan pesawat terbang, gedung bertingkat

dan sebagainya

Kegiatan Logging dimulai dengan menurunkan peralatan logging ke

dalam sumur minyak menuju dasar sumur untuk menentukan batuan

yang terdapat dalam formasi dan memberikan perkiraan dimana

terdapatnya daerah yang mengandung minyak dan gas. Peralatan

Logging dikembangkan selama bertahun-tahun pada dasarnya untuk

menentukan adanya kandungan hidrokarbon di dalam pori-pori

batuan dengan mengukur sifat-sifat kelistrikannya, akustik maupun

radioaktif dari batu-batuan atau fluida di dalam kerak bumi.

Logging, atau kegiatan merekam zona batu-batuan / minyak dimulai

67

ketika peralatan logging yang terbawah ditarik keatas menuju mulut

lubang. Data yang dihasilkan ditempatkan dalam sebuah catatan

'Well Log'. Well logging biasanya dilakukan ketika pengeboran

telah selesai dilakukan, yang dapat mencakup kedalaman 300 m

hingga 8000 m bahkan lebih.

Sumber-sumber radiasi yang digunakan

Aplikasi nuklir dapat diklasifikasikan menurut jenis sumber nuklir

yang dipakai. Ada 3 macam sumber yang dipakai :

a. Radiasi sinar gamma

b. Radiasi X ray atau radiasi sinar gamma rendah

c. Radiasi netron primer

Secara komersial sumber-sumber radioisotop tersebut harus

ditempatkan dalam kapsul yang tahan secara kimiawi (Non

Corrosive Material). Pemilihan sumber harus sesuai dengan aplikasi

yang akan dilakukan.