ABSTRAK KURNIAWAN. Pengukuran Kontaminasi Internal 131I Menggunakan Whole Body Counter Dibimbing oleh : IRMANSYAH dan FADIL NAZIR. Telah dilakukan pembuatan phantom thyroid dengan berbahan dasar resin dengan metode teknik cetak, memiliki dimensi diameter 9,55 cm, tinggi 12,5 cm, dan volume thyroid bagian dalam 13,75 ml. Tujuan pembuatan phantom untuk mempelajari kontaminasi internal 131I dan juga radionuklida lainnya dalam tubuh manusia terutama kelenjar gondok (thyroid). Penelitian ini dilakukan untuk melihat hasil cacahan alat dari Whole Body Counter (WBC) dalam mendeteksi pancaran radiasi terutama sinar gamma. WBC merupakan spektrometri gamma dengan memanfaatkan interaksi antara sinar gamma dan atom-atom pada detektor. Hasil cacahan tersebut digunakan untuk mencari kurva efisiensi. Dengan menggunakan kurva tersebut penilaian kontaminasi dapat ditentukan Didapat kurva bahwa dengan menggunakan persamaan efisiensi “gross” Untuk posisi tepat di bawah detektor didapat : y = 0,0109x + 837,74. Untuk posisi 87 cm : y = 0,0016x + 16,8. Untuk posisi 164 cm: y = 2E-05x - 1,0651.
2
PENGUKURAN KONTAMINASI INTERNAL 131I MENGGUNAKAN WHOLE BODY COUNTER
KURNIAWAN
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Fisika
DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2007
i
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Bogor pada tanggal 29 April 1983 sebagai anak ketiga dari tiga bersaudara pasangan H. Dasuki dan Hj. Sumyati. Penulis lulus dari SMU Negeri 2 Bogor pada tahun 2000 dan pada tahun 2001 melanjutkan pendidikan di Departemen Fisika Institut Pertanian Bogor melalui jalur Ujian Seleksi Masuk IPB (USMI). Selama perkuliahan penulis aktif diberbagai organisasi seperti Himpunan Mahasiswa Fisika (HIMAFI) dan Himpunan Mahasiswa Islam (HMI) komisariat FMIPA. Selain itu penulis juga pernah menjadi asisten Fisika Dasar I, Elektronika Dasar, Elektronika Analog, Elekronika Digital dan Aplikasi Komputer pada kurun waktu 2002-2005. Selama kuliah juga penulis sering menghadiri seminar-seminar diantaranya seminar nasional Biofisika dan Fisika Medis dan juga mengikuti pelatihan-pelatihan komputer seperti Macromedia Flash, Adobe Photoshop dan pelatihan kompetensi Administrator komputer oleh Pemkot Bogor dan mengikuti MGMP oleh Dinas Pendidikan Kota Bogor. Penulis juga pernah menjadi pengajar di SLTP Negeri 16 Bogor.
ii
KATA PENGANTAR Alhamdulillah, puji dan syukur senantiasa penulis panjatkan kepada Allah SWT, karena hanya dengan izin dan kehendak-Nyalah penulis dapat menyelesaikan penelitian dan karya tulis ilmiah dengan judul Pengukuran Kontaminasi Internal 131I Menggunakan Whole Body Counter. Penulis menyadari bahwa selesainya penulisan karya ilmiah ini tidak terlepas dari pihak-pihak yang telah banyak membantu. Oleh karena itu penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Ayahanda H. Dasuki dan Ibunda Hj. Sumiyati. Terima kasih atas semua do’a dan kasih sayang yang tiada hentinya. Keluarga besar Bapak Usu terima kasih atas do’a dan bantuannya. 2. Bapak Ir. Irmansyah, M.Si dan Bapak dr. Fadil Nazir SpKN selaku dosen Pembimbing yang telah memberikan saran, bimbingan, koreksi dan motivasi selama pengerjaan tugas akhir ini. 3. Ibu dr Maria Evalisa SpKN sebagai KaSub Yankes tempat penelitian ini berlangsung, Bapak Drs Gatot Wurdiyanto MSc selaku KaSub Standardisasi yang mengijinkan peminjaman sumber, Bapak Drs Sugiana dan Ibu Kristin, Bapak Drs Hermawan Chandra dan juga seluruh staf di Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi BATAN Pasar Jum’at. Jakarta terima kasih atas kerja samanya. 4. Ibu Yessi M.Si sebagai penguji skripsi dan seluruh staf pengajar Departemen Fisika IPB 5. GerET, Ai, Coe, My Secret within! 6. Pam2, Erus, Sigit, Hasan, Richie, Yayat, Iman, Ma2n, Acho, TB, Agus, Doddy, Eko, Jani, Arief Friend Forever Bro! Ayank, Die, Esti, Phi, Ade, Piah, Enda, Poe, Wi2t, Ka!, Supri Thanks for the life experiences 7. Seluruh anak Mafia 35, Mafia 36, Mafia 37, dan juga Adikku semua. 8. Pak Toni, Pak Maul, Pak Firman, Kang Asep, Pak Yaya, Bu Grace, Pak Mus Bu Dini, Bu Eli dan Mas Jun, terimakasih. 9. Hese, Ote, Nie, Risma, Ade H, Thankyou For the lessons of life. 10. Dan semoga semua pihak yang telah membantu penulis selama ini baik langsung atau tak langsung diberikan imbalan yang setimpal oleh Allah SWT. Penulis menyadari masih banyak kekurangan pada tulisan ini, oleh karenanya penulis sangat berharap penelitian di bidang ini dilanjutkan. Akhirnya penulis berharap semoga tulisan ini dapat menjadi sumbangsih bagi ilmu pengetahuan. Bogor, April 2007
KURNIAWAN
iii
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL..........................................................................................
vi
DAFTAR GAMBAR.....................................................................................
vi
DAFTAR LAMPIRAN.................................................................................
vii
PENDAHULUAN Latar Belakang.................................................................................
1
Tujuan Penelitian..............................................................................
1
Manfaat Penelitian............................................................................
1
TINJAUAN PUSTAKA Radiasi non-Pengion dan Radiasi Pengion....................................
1
Dasar-dasar Proteksi Radiasi..........................................................
2
Efek Stokastik...................................................................................
2
Efek Deterministik...........................................................................
2
Iodium Radioaktif............................................................................
2
Aktivitas............................................................................................
3
Analisis Kuantitatif..........................................................................
3
Kelenjar Gondok (Thyroid)..............................................................
3
Resin Polyester..................................................................................
4
Whole Body Counter.........................................................................
4
BAHAN DAN METODE Tempat dan Waktu Penelitian.........................................................
4
Bahan dan Alat.................................................................................
4
Pengambilan data..............................................................................
5
Pembuatan phantom..........................................................................
5
Karakterisasi Fisik Phantom...........................................................
5
Persiapan Sampel dan Alat..............................................................
5
Kalibrasi Alat....................................................................................
5
Akusisi dan Pengolahan Data.........................................................
6
HASIL DAN PEMBAHASAN 1. Hasil Pembuatan Phantom Thyroid.............................................
6
2. Karakterisasi Fisik Phantom Thyroid.........................................
7
iv
3. Pengukuran Nilai Aktivitas 131I...................................................
7
4. Pengukuran Nilai cps...................................................................
7
5. Pengaruh Jarak Terhadap Cacahan...........................................
7
6. Kalibrasi Whole Body Counter.....................................................
8
7. Analisis kuantitatif.......................................................................
9
Kesimpulan dan saran Kesimpulan........................................................................................
9
Saran..................................................................................................
9
DAFTAR PUSTAKA...................................................................................
10
LAMPIRAN..................................................................................................
11
0
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Persentase penurunan nilai cps di B dan C relatif terhadap nilai cps di A................................................................................ Tabel 2. Data hasil kalibrasi WBC.............................................................
7 9
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. Kelenjar gondok manusia.............................................................
3
Gambar 2. Skema alat WBC...........................................................................
4
Gambar 3. Phantom berbentuk leher..............................................................
5
Gambar 4. Rencana peletakkan sumber pada WBC........................................
5
Gambar 5. Ilustrasi pendeteksian sinar γ yang dapat dideteksi......................
6
Gambar 6. Phantom thyroid yang terbuat dari resin......................................
6
Gambar 7. Kurva hubungan antara cacahan per sekon (cps) terhadap waktu (hari)....................................................................................
7
Gambar 8. Kurva hubungan antara cacahan per sekon (cps) terhadap waktu (hari) untuk posisi B, antara pengukuran dan perhitungan
8
Gambar 9. Kurva hubungan antara cacahan per sekon (cps) terhadap waktu (hari) untuk posisi C, antara pengukuran dan perhitungan
8
Gambar 10. Kurva efisiensi untuk berbagai jarak..........................................
9
1
DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1 Tahapan penelitian......................................................................
12
Lampiran 2 Daya ionisasi, daya tembus radiasi, dan shielding....................
13
Lampiran 3 Perbandingan sifat-sifat beberapa resin......................................
14
Lampiran 4 Skema alat dan gambar WBC.....................................................
15
Lampiran 5 Data Hasil cacahan WBC………………………………………
16
Lampiran 6 Radionuclide Safety Data Sheet
131
I……………......................
17
Lampiran 7 Radionuclide Safety Data Sheet Co……………....................
18
Lampiran 8 Radionuclide Safety Data Sheet 137Cs……………....................
19
Lampiran 9 Radionuclide Safety Data Sheet 133Ba…………......................
20
Lampiran 10 Kurva efisiensi untuk berbagai jarak.........................…………
21
Lampiran 11 Dampak paparan radiasi pada kesehatan……………………..
22
60
1
PENDAHULUAN Latar Belakang Kesehatan merupakan anugerah yang tak ternilai bagi manusia. Seluruh organ tubuh yang ada di luar maupun di dalam bersinergi untuk menjalankan fungsinya masing-masing, sehingga dapat beraktivitas dengan baik. Sepanjang hidup seorang manusia, seluruh komponen mulai dari sel- sel sampai dengan organ- organ di dalam tubuh akan mengalami berbagai macam proses baik secara fisiologi (alamiah) maupun patologi (berbagai gangguan) antara lain; terjadinya proses regenerasi maupun kematian pada tingkat seluler yang berbeda-beda termasuk proses mutasi yang diakibatkan oleh berbagai kontaminan (bahan cemaran). Sesuatu dikatakan terkontaminasi jika terdapat material yang tidak diinginkan pada tempat yang tidak seharusnya baik di luar (eksternal) maupun di dalam (internal) tubuh seseorang. Kontaminasi eksternal ini biasanya lebih mudah ditangani untuk menghilangkan atau meminimalkan dengan berbagai cara yaitu menggunakan air, sabun, radiax wash pada rambut atau kulit. Sedangkan kontaminasi internal terjadi di dalam tubuh. Sehingga, lebih sulit untuk ditangani jika sudah masuk dalam sistem metabolisme. Kontaminasi internal sendiri didefinisikan sebagai kontaminasi yang disebabkan oleh sumber-sumber radioaktif (partikel alpha, beta maupun sinar gamma, X dan neutron). Masuk dan terikat oleh organ-organ tertentu di dalam tubuh. Masuknya radionuklida ke dalam tubuh dapat melalui saluran pernapasan (inhalasi) saluran pencernaan (ingesti) dan luka terbuka di kulit. Terdapat empat tahapan selama berlangsungnya kontaminasi internal yaitu (1) masuk tubuh melalui jalan masuk, (2) mengikuti aliran darah atau cairan getah bening, (3) distribusi ke dalam tubuh dan terakumulasi pada organ sasaran dan mengalami proses metabolisme, (4) eksresi melalui urin, feses, dan keringat. Tempat terakumulasi radionuklida pada organ dalam tubuh, ditentukan oleh jenis radionuklida sebagai kontaminan dan bentuk antar susunan kimianya. Serta kandungan pada organ dalam yang sesuai dengan unsur atom dari radionuklida .
Tujuan Penelitian Tujuan umum dari penelitian ini adalah mengukur kontaminasi internal 131I dengan phantom thyroid menggunakan whole body counter. Tujuan khusus dari penelitian ini adalah: 1. Membuat phantom thyroid dan mengkarakterisasi. 2. Menentukan nilai efisiensi mutlak Whole Body Counter dengan menggunakan phantom buatan sendiri (yang sudah dibuat).
Manfaat penelitian Mengetahui cara kerja perangkat whole body counter (WBC)) pada pengukuran kontaminan iodium pada berbagai jarak dari detektor. Dapat mengetahui jarak pancaran radioiodium sehingga dapat mengurangi resiko kontaminasi eksternal pada pekerja radiasi dan juga masyarakat. Manfaat terpenting bagi pekerja radiasi adalah dapat memperkirakan jarak aman bila kontak dengan orang-orang yang diduga terpapar radioiodium, termasuk pasien yang diterapi menggunakan 131I, berdasarkan nilai referensi mutlak yang dihasilkan. Hasil penelitian ini diharapkan dapat menjadi bahan referensi untuk pengukuran kontaminasi internal dengan menggunakan phantom thyroid dan WBC.
TINJAUAN PUSTAKA Radiasi non-Pengion dan Radiasi Pengion Radiasi non-pengion didefinisikan sebagai jenis radiasi yang cukup energi untuk menggerakkan atom di dalam molekul namun tidak sampai mengurangi elektron. Contoh radiasi jenis ini adalah gelombang suara, cahaya tampak, dan gelombang mikro. Radiasi pengion didefinisikan sebagai radiasi yang dapat melepaskan ikatan kuat elektron dari atom sehingga menghasilkan ion.
2
Dasar-Dasar Proteksi Radiasi Tiga konsep dasar proteksi radiasi yang dapat diterapkan pada semua jenis radiasi pengion yaitu: waktu (time), jarak (distance), dan penahan (shielding). Waktu adalah jumlah paparan radiasi akan bertambah dan berkurang seiring dengan waktu yang dihabiskan dengan sumber. Secara umum semakin lama seseorang dekat dengan sumber, maka semakin banyak paparan yang diterimanya. Sinar gamma dan sinar-x yang menjadi perhatian utama untuk paparan eksternal. Jarak, semakin jauh seseorang dengan sumber, maka semakin sedikit paparan yang diterima. Jarak yang dikatakan aman itu bergantung pada energi dan dosis (aktivitas) dari sumber radiasi tersebut. Shielding adalah penahan yang di tempatkan pada sumber atau pekerja. Yaitu bahan yang dapat menyerap radiasi dan bergantung pada ketebalan serta jenis bahan penahan yang digunakan. Shielding disesuaikan dengan sumber radiasi memancarkan partikel atau sinar tertentu berdasarkan besarnya energi. Hubungan antara jenis radiasi, daya ionisasi, daya tembus dan Shielding dapat dilihat pada lampiran 2. Efek Stokastik Kemungkinan terjadinya efek stokastik memenuhi hubungan probabilistik antara dosis dengan efek. Apabila dosis yang diterima oleh kelompok populasi dalam waktu tertentu makin tinggi, maka frekuensi terjadinya efek stokastik tertentu ternyata juga semakin besar. Empat ciri khas dari efek stokastik ini, yaitu: tidak mengenal dosis ambang, timbulnya efek setelah melalui masa tunda yang lama, keparahannya tidak bergantung pada dosis radiasi yang diterima seseorang, dan tidak ada penyembuhan spontan. Frekuensi kebolehjadian timbulnya efek stokastik dapat dikurangi dengan cara menurunkan penerimaan dosis, tetapi efek stokastik tidak dapat dihindari sepenuhnya karena diasumsikan efek ini dapat terjadi pada setiap nilai dosis radiasi sekalipun sangat rendah. Berdasarkan penelitian, radiasi pengion dapat memutuskan rantai molekul deoksi ribonukleat acid (DNA) dalam kromosom inti sel. Kerusakan inti sel ini dapat memberi peluang terjadinya mutasi sel. Mutasi itu akan menimbulkan perubahan sifat ataupun gangguan fungsi sel anak yang
diwariskan dari sel induknya yang dikenal sebagai kelainan bawaan (congenital effect). Efek Deterministik Efek Deterministik (deterministic effect) berkaitan dengan paparan radiasi dosis tinggi yang kemunculannya dapat langsung dilihat atau dirasakan oleh individu yang terkena radiasi. Efek yang pasti muncul apabila jaringan tubuh manusia terkena paparan radiasi pengion dengan dosis tertentu. Ciri-ciri efek deterministik: menimbulkan efek somatik, mempunyai dosis ambang, umumnya timbul beberapa saat setelah penerimaan dosis radiasi. Dapat dilakukan penyembuhan spontan namun bergantung dari tingkat keparahannya. Keparahan bergantung dengan dosis yang diterima. Iodium Radioaktif Pada proses radiasi oleh suatu unsur radioaktif dapat dipancarkan partikel α (inti Helium), partikel β (elektron baik positif atau positron, maupun negatif) dan sinar γ (gelombang elektromagnetik yang sejenis hampir sama dengan sinar- X). Pada umumnya partikel dan sinar tersebut dapat menimbulkan kerusakan sel hidup, karena terjadinya perubahan molekul di dalam sel oleh sinar berenergi tinggi (khususnya radiasi pengion). Dalam jaringan yang dilewati radiasi pengion terjadi ionisasi, elektron dilepaskan oleh molekul yang terkena radiasi sehingga terbentuk ion positif dan partikel ion negatif. Pada partikel α dan β mempunyai daya tembus kecil, ionisasi terjadi pada daerah yang terbatas dan ion yang terbentuk di daerah itu banyak sekali. Sehingga efek yang ditimbulkan lebih hebat dibandingkan dengan sinar gamma sehingga dapat dimanfaatkan untuk terapi terutama untuk partikel β. Sinar γ bersifat sebaliknya daya tembusnya besar sekali, ionisasi terjadi pada daerah yang luas meskipun jumlah ion yang terbentuk setempat hanya sedikit sehingga lebih banyak digunakan untuk penunjang diagnostik. 127I merupakan iodium yang terdapat di alam dalam kondisi stabil. 131I memancarkan partikel β dan sinar γ. Daya tembus partikel β maksimal hanya 2 mm (dapat dihambat dengan karet maupun kayu) tetapi kira-kira 90% destruksi sel setempat disebabkan oleh partikel β. Sinar γ yang daya tembusnya besar hanya menyebabkan kira-kira 10% dari efek terapi yang timbul oleh 131I. Bahaya iodium yaitu diperkirakan dapat menimbulkan kanker,
