5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Produksi sinar-X Wilhelm Conrad Rontgen seorang ahli fisika di Universitas Wurzburg, Jerman pertama kali menemukan sinar Rontgen pada tahun 1895, sewaktu melakukan eksperimen dengan sinar katoda saat itu dia melihat timbulnya sinar fluorosensi yang berasal Kristal barium platinosianida dalam tabung CrookesHittorf yang dialiri listrik. Kemudian dia melanjutkan penelitiannya dan menemukan sinar yang disebutnya sebagai sinar baru atau sinar-X. ( Rasad, 2005) Sinar-X merupakan gelembong elektromegnetik, dimana dalam proses terjadinya memiliki energi yang berbeda-beda. Perbedaan tersebut didasarkan pada energi kinetik elektro. Sinar-X yang berbentuk ada yang memiliki energi sangat rendah sesuai dengan energi electron pada saat timbulnya sinar-X. juga ada yang berenergi tinggi, yakni berenergi sama dengan energi kinetik elektro pada saat menumbuk target anode. Pada dasarnya pesawat sinar-X terdiri dari tiga bagian utama, yaitu tabung sinar-X , sumber tegangan tinggi yang mencatu tegangan listrik pada kedua elktrode dalam tabung sinar-X dan unit pengatur bagian pesawat sinar-X. Proses terjadinya sinar-X adalah sebagai berikut Filamen pada katoda dipanaskan dengan pemberian arus generator sehingga terbentuk elektron elektron pada permukaan katoda. Dalam hal ini anoda bermuatan positif terhadap katoda. Ketrika diberikan beda potensial antara katoda dan anoda, maka elektron akan menumbuk anoda. Dari tumbukan inilah terbentuk sinar-X 1 % dan 99 % energi panas. ( Rasad,2005 )
5 Universitas Sumatera Utara
6
Gambar 2.1 Produksi Sinar-X
(Sumber : RTEC III, Bushong ch 8&9_Xray Production and Emission_WEB)
2.2 Spektrum sinar-X Konversi energi kinetik elektron menjadi radiasi sinar-X. sinar-X Bremsstrahlung berasal dari elektron melintas mendekati inti atom ( nucleus ) target, gaya tarik coulomb yang kuat menyebabkan elektron mengalami pengereman dan arah elektron dibelokkan dari lintasan awal dimana hal ini berakibat hilangnya energi kinetik elektron berubah menjadi sinar-X dengan energi sebanding dengan energi kinetik yang hilang, sinar-X Bremsstrahlung dapat kita lihat pada Gambar 2.2.
Universitas Sumatera Utara
7
Gambar 2.2 Sinar-X Bremsstrahlung Terbentuknya sinar-X karakteristik pada Gambar 3.3 melalui tahapan : 1. Elektron datang berinteraksi dengan elektron kulit K 2. Elektron kulit K keluar dari kulit atom terjadi jka energi elektron yang datang lebih besar dari energi ikat elektron kulit K meninggalkan kekosongan pada kulit K 3. Elektron atom dari tingkat energi yang lebih besar bertransisi mengisi kekosongan pada kulit K 4. Sinar-X karakteristik terpancar ketika elektron atom mengisi kekosongan kulit K, dengan energi yang sebanding dengan selisih energi ikat kedua atom.
Universitas Sumatera Utara
8
Gambar 2.3 Sinar-X Karakteristik
2.3 Interaksi Sinar-X Terhadap Materi Sinar-X merupaka gelombang electromagnet yang tidak memiliki massa, muatan, dengan daya tembus yang cukup tinggi. Proses interaksi sinar-X dengan materi meliputi 5 kemungkinan yaitu, hamburan kohern atau hamburan klasik, efek fotolistrik, hamburan Compton, produksi pasangan dan desintegrasi fotonuklir. ( Harold Elford Johns and John Robert Cunningham, 1983
2.4 Dosimeter Diagnostik Ada berbagai dosimeter yang dapat digunakan untuk mendapatkan nilai ESD radiografi. Untuk mendapatkan ESD pasien dengan metode langsung umumnya digunakan Thermoluminescence Dosemeter ( TLD ). TLD yang sering dipakai berbahan : LiF; Mg, Ti, LiF ; Mg, Cu, P dan Li2B407 : Mn. Sebelum digunakan TLD terlebih dahulu diannealing untuk menghapus signal yang tersisa. Prinsip kerja dosimeter ini berdasarkan fenomena Thermoluminescence (TL). Pada saat radiasi pengion berinterkasi dengan Kristal TLD sebagian atau seluruh energy diberikan keatom-atom Kristal maka electron pada atom-atom Kristal akan melompat ketingkat energi yang lebih tinggi dan menyebabkan kekosongan ( hole ).
Universitas Sumatera Utara
9
Electron ini akan terperangkap oleh zat pengotor pada Kristal pemanasan TLD diperlukan pada saat pembacaan TLD, ketika TLD dipanasi menyebabkan electron pada Kristal kembali kekeadaan awal ( ground state ) sambil memancarkan energy dalam bentuk cahaya. Cahaya yang terpancar dihitung dengan menggunakan Photomultiplier ( PMT ) dan intensitas cahaya tersebut diubah menjadi sinyal elektrik dan dikuatkan. Proses pemancaran foton akibat pemanasan ini disebut Thermoliminisensi. ( Vienna : IAEA, 2007 )
2.5 Pengukuran ESD Didalam IAEA technical report series No. 457 memberikan penjelasan tentang pengambilan nilai ESD pemeriksaan radiografi, dimana ESD dapat diperoleh dengan : 1. Metode langsung menggunakan TLD 2. Metode tidak langsung dengan perhitungan ( kalkulasi ) Pengukuran yang dilakukan dengan penelitian ini dilakukan hanya dengan metode langsung yakni menggunakan TLD. Metode langsung merupakan metode pengukuran ESD yang dilakukan dengan meletakkan thermoluminescence dosimeter pada central point ( titik pusat ) lapangan radiasi dan dosimeter akan merekam jumlah dosis permukaan pasien termasuk radiasi hamburan baik tubuh pasien.
2.6
Computed Radiography ( CR ) Computed Radiography (CR) merupakan suatu system atau proses untuk
mengubah system analog pada konvensional radiografi menjadi digital radiografi. Posisi film dan kaset sebagai reseptor pada radiografi konvensional pada CR digantikan oleh imaging plate. CR mempunyai kelebihan dalam proses lokalisasi objek yang akan diamati. Hal tersebut disebabkan dalam proses lokalisasi objek yang akan diamati. Hal tersebut disebabkan karena citra pada CR dapat diatur sesuai dengan keperluan. ( Vienna : IAEA, 2004 )
Universitas Sumatera Utara
10
CR mempunyai perlengkapan operasional terdiri dari : 2.6.1
Imaging Plate Image Plate merupakan media pencatat sinar-X pada CR yang terbuat dari
photosimulable phosphor tinggi, dengan Imaging Plate memungkinkan processor gambar untuk memodifikasi kontras. Image Plate berada dalam kaset imaging. Fungsi dari Image Plate adalah sebagai penangkap gambar dari objek yang sudah disinar ( ekspose). Prosesnya adalah pada saat terjadi penyinaran Image Plate akan menangkap energi dan disimpan oleh phosphor yang akan dirubah sinyal elektronik dengan laser scanner dalam image reader. Imaging terdiri dari beberapa lapisan yang dirancang merekam dan meningkatkan transmisi gambar. Gambar berkas ionisasi (Gambar 2.4) terdiri dari: a. Protective layer/ lapisan pelindung Lapisan ini berfungsi melindungi IP dari benturan kerusakan pada saat proses handling dan transfer, goresan, kontraksi, pecah akibat temperature dan kelembaban. ( Ballinger 2003) b. Phosphor layer/ lapisan fosfor Lapisan yang paling aktif dalam IP. Lapisan fosfor IP adalah lapisan Kristal
Europium-doped
Barium
(BaFX;Eu 2+)
Fluorohalide
atau
Photostimulable Phosphor. Saat menumbuk Kristal ini, BaFX:Eu2+berubah menjadi bentuk gambar laten. Standar resolusi spatial dari IP kira-kira 2.5lp/mm yang terdiri dari 150 nm lapisan BaFX:Eu 2+. c. Support layer/ lapisan penyokong Lapisan peyokong adalah lapisan dasar yang melapisi lapisan lain yang terbuat dari polyester. d. Conductor layer/ lapisan konduktor Lapisan konduktor berfungsi mengeliminasi masalah-masalah elektrostatik dan menyerap cahaya untuk meningkatkan ketajaman. e. Light shield layer / lapisan pelindung cahaya Lapisan ini berfungsi untuk mencegah cahaya masuk saat proses penghapusan data dari IP, kebocoran, dan menurunkan spasial.
Universitas Sumatera Utara
11
Gambar 2.4 Lapisan Photostimulable Phosphor Imaging Plate
Gambar 2.5 Imaging Plate
2.6.2
Image Reader Image Reader (Gambar 2.6) berfungsi sebagai pembaca dan mengubah
gambar yang diperoleh dari Image Plate (Gambar 2.5). Semakin besar kapasitas memorinya maka semakin cepat waktu yang diperlukan untuk proses Image Plate, dan mempunyai daya simpan yang besar. Waktu tercepat yang diperlukan untuk membaca Image Plate pada Image Reader yaitu selama 64 detik. Selain tempat dalam proses pembacaan, Image Reader mempunyai peranan yang sangat penting juga dalam proses pengolahan gambar, system transportasi Image Plate serta penghapusan data yang ada di Image Plate. Image Reader sudah dilengkapi
Universitas Sumatera Utara
12
dengan monitor yang berfungsi untuk menampilkan gambar yang sudah dibaca oleh Image Reader disebut Image Console. Image Console berfungsi sebagai media pengolahan data, berupa computer khusus untuk medical imaging dengan touch screen monitor. Image Console dilengkapi oleh berbagai macam menu yang menunjang dalam proses editing dan pengolahan gambar sesuai dengan anatomi tubuh, seperti pada kondisi hasil gambaran organ tubuh, kondisi tulang dan kondisi jaringan lunak.
Gambar 2.6 Image Reader 2.6.3
Image Recorder
Image Recorder mempunyai fungsi sebagai proses akhir dari suatu pemeriksaan yaitu media pencetakan hasil gambaran yang sudah diproses dari awal penangkapan sinar-X oleh Image Plate kemudian dibaca Image Reader dan diolah oleh Image Console terus dikirim ke Image Recorder untuk dilakukan
Universitas Sumatera Utara
13
proses output dapat berupa media compact disc sebagai media penyimpanan atau dengan printer laser yang berupa laser Imaging Film.
2.7 Fantom Leeds Fantom leeds pertama kali dibuat pada tahun 1955, fantom leeds telah menjadi terkenal didunia sebagai standar klinis untuk membangun kinerja operasional yang baik dari pesawat sinar-X. Fantom leeds adalah alat jaminan kualitan untuk perangkat pencitraan medis. Perangkat ini sebagian besar berkaitan dengan tehnik pencitraan sinar-X seperti fluoroscopy, radiografi digital, mamografi, dan computed tomografi (CT) walaupun leeds fantom juga biasa digunakan dalam Quality Ansurance radioterapi dan untuk tehnik lain seperti MRI. (http ://www.leedstestobjects.com/April 2013)
2.8 Anatomi Thorax Thorax atau rongga dada adalah rongga berbentuk kerucut, dimana pada sisi bawah lebih lebar dari sisi atas dan bagian belakang lebih panjang dari bagian depan. Thorax pada bagian belakang terbentuk dari dua belas vertebra thorakalis ( tulang belakang thoracal ), pada bagian depan oleh tulang sternum, pada sisi samping terbentuk dari dua belas pasang iga, yang melengkapi badan mulai dari belakang dari tulang belakang thoracal sampai tulang sternum dibagian depan. Batas bawahnya terdapat diafragma yang membatasi dengan rongga abdomen (Gambar 2.7). Rongga thorax terdiri dari dua bagian utama yaitu paru-paru dan mediastinum. Paru-paru merupakan bagian dari saluran pernafasan. Saluran pernafasan terdiri dari laring, trakea, bronkus, dan paru-paru mediastinum terletak diantara paru kiri dan kanan dan merupakan daerah tempat organ-organ penting seperti jantung, aorta, esofagus, duktus torasika, aorta descenden, vena cava superior, saraf fagus, fenikus dan sejumlah besar kelenjar limfe. (Ballinger, 1995) Fungsi paru-paru adalah sebagai tempat dimana terjadinya pertukaran gas oksigen dan karbondioksida.
Universitas Sumatera Utara
14
Gambar 2.7 Rongga Thorax (Sumber : Akshanur Blog’s_Anatomi Paru-Paru_WEB)
Dari gambaran radiografi rongga thorax memiliki kontras gambaran yang cukup tinggi dikarenakan perbedaan materi penyusun ataupun perbedaan nomor atom masing-masing penyususn organ di thorax. Pada paru-paru yang kaya akan oksigen dan karbondioksida akan memberikan gambaran radio paque ( densitas tinggi / hitam ), sedangkan pada daerah mediastinum akan memberikan gambaran radiolucent ( densitas rendah / putih ), lebih jelas anatomi Radiografi Thorax lihat pada Gambar 2.8.
Universitas Sumatera Utara
15
Gambar 2.8 Gambaran Radiografi Thorax (Sumber :Qucams_Teknik Radiografi Thorax_dan_Anatomi Paru-Paru_WEB)
2.9 Radiografi Thorax Antero Posterior ( AP ) / Postero Anterior ( PA ) Pemeriksaan radiografi thorax ditujukan untuk menilai terutama organ paruparu dan jantung. Untuk mendapatkan gambaran radiografi thorax dewasa secara baik dari segi kualitas gambaran maupun dosis yang dihasilkan maka perlu diperhatikan ( Ballinger, 1995)_Gambar 2.9 : 1. Posisi pasien berdiri posisi Postero Anterior terhadap bucky wall stand, kedua tangan rileks disamping tubuh 2. Mengatur tinggi kaset sehingga batas atas kaset bergerak 3-5 cm diatas shoulder. Posisikan Mid Sagital Plane ( MSP ) tubuh tepat pada garis tengah kaset. Posisikan pasien berdiri tegak lurus dengan berat tubuh tertumpuh pada kedua kaki dengan seimbang, menaikkan dagu pasien diatas bucky wall stand dan mengatur Mid Sagital Plane ( MSP ) kepala vertical 3. Mengatur kedua lengan pasien pada posisi prone, kemudian meletakkan punggung ( bagian belakang ) kedua tangan pada pinggul. Mengatur shoulder berada pada kedua bidang tranfersal yang sama, dorong dan rotasikan shoulder kedepan
Universitas Sumatera Utara
16
4. Instruksikan pasien untuk menarik nafas dalam dan kemudian menahan nafas beberapa detik pada saat ekposi 5. Central ray diatur tegak lurus bidang kaset tepat pada pertengahan kaset dengan central point pada vertebrae thoracal tujuh. 6. Batasi luas penyinaran sesuia dengan besarnya objek dengan menggunakan kolimator 7. Menggunakan jarak fokus ke film ( FFD ) 150 cm
2.9. Gambar Proyeksi Radiografi Thorax PA
Universitas Sumatera Utara
