ProsidingPertemuandaTIPresentasillmiah P3TM-BATANYoavakarta14-15Juli 1999
Buku 11
299
PENGUKliRAN KUALITAS RADIASI KELUARAN PESAWAT SINAR-X UNTUK PEMERIKSAAN FOTO THORAX DI RUMAH SAKIT DR. SAR)ITO
S 62.
Helfi Yuliati, Mukhlis Akhadi P3KRBiN -BATAN, Jakarta
ABSTRAK PENGUKURAN KUAL/TAS RAOIASI KELUARAN PESAWAT SINAR-X UNTUK PEMERIKSAAN FOTO THORAX 01 RUMAH SAKIT OR. SARJITO. Telah difakukan Pengukuran kualitas radiasi keluaran pesawat Sinar-X diagnostik untuk pemeriksaan foro thorax di Rumah Sakit dr. Sarjito, Yogyakarta. Penelitian difakukan dengan cara mengukur nifai paparan sinar-X menggunakan dosimeter saku dengan dan tanpa lempeng aluminium (AI) dengan ketebalan dari 1 hingga 4 mm. HVL yang diperoleh dapat dipakai untuk mengetahui kualitas keluaran pesawat sinar-X. Oari penelitian ini diperoleh kualitas sinar-X setara dengan HVL (2,482 :t 0,284) mmAI. Nifai tersebut temyata masih berada di dalam rentang yang direkomendasikan untuk pesawat sinar-X yang dioperasikan pada kVp 80 kV. Metode pengukuran ini cukup sederf1ana, namun dapat dipakai secara rutin untuk pengecekan kualitas radiasi keluaran pesawat Sinar-X dengan hasif yang cukup akurat.
ABSTRACT MEASUREMENT OF RADIA TION QUALITY OF X-RA Y MACHINE OUT -PUT FOR THORAX PHOTO EXAMINATION IN DR. SARJITO HOSPITAL. Measurement of radiation quality of thorax photo diagnostic X-Ray machine out-put in dr. Satjito Hospital, Yogyakarta, has been carried out. Experiment was conducted by measuring exposure of X-ray using pocket dosimeter with and without aluminium (AI) filter with its thickness from 1 to 4 mm. HVL data which is obtained in this measurement could be used to estimate the radiation quality of X-ray machine out-put. From the experiment it was obtained that effective energy of X-ray was equal to HVL of (2,482:t 0,284) mmAI. This value is still in the recommended range for X-ray machine operated at kVp of 80 kV. This measurement method is quite simple, but can be routinely used to check radiation quality of X-ray machine out-put, with quite accurate result.
PENDAHULUAN P enemuan Sinar-X oleh fisikawan Jennan Wilhelm C. Roentgen pada tahun 1895 temyata
mampu mengantarkanfisika ke arab terjadinya perubahan mendasar dalam bidang kedokteran. Dalam kegiatanmedik, Sinar-X dapatdimanfaatkan untuk diagnosamaupunterapi. Penggunaanradiasi pengion untuk keperluan diagnosa dalam bidang kedokteran disebut radiodiagnosa, yaitu suatu metode untuk mengetahuiada tidaknya kelainan dalam tubuh denganmenggunakanradiasipengion, terutama sinal-X. Contoh yang paling populer dalam kegiatanini adalahpemeriksaanfoto thorax dengansinar-Xkonvensional. Untuk tujuan medik, tubuh manusiayang pada prinsipnya dapat dibedakan baik secara anatomimaupunfisiologi, padamulanyamerupakan obyek yangtidak dapatdilihat secaralangsungoleh mata.Namundenganditemukannnyasinal-X, tubuh manusiatemyatadapatdiubah menjadi obyek yang Helfi Yuliati, dkk
transparan.Sinar-X mampumembedakankerapatan dari berbagaijaringan dalam tubuh manusia yang dilewatinya[l]. Dengan penemuan sinar-X ini, informasi mengenaitubuhmanusiamenjadimudah diperoleh tanpa perlu melakukan operasi bedah. Masyarakatmulai percayapadakemampuansinar-X ketika Roentgen mempertontonkangambar rota telapaktangandan jari-jari istrinya yanB memakai cincinyang dibuatmenggunakansinar-X2]. Sinar-X terbentukkarena adanya elektron berkecepatantinggi menabraktarget logam berat. Padasaatberkaselektronmenabraktarget,sebagian besar energi elektrontersebuthilang dalam bentuk panas, sebagian energi lainnya hilang untuk memproduksi sinar-X, namun ada pula kemungkinannyasemua energi kinetik elektron tersebutdiubah menjadi raton sinar-X[3].Sinar-X yang terbentuk melalui cara ini disebut sinar-X Bremsstrahlung. Besarenergielektron(E dalam eV) yang dipercepatdengan beda potensial V (Volt) dirumuskansebagai:
Pengolahan Limbah Radioaktif & Lingkungan
ISSN 0216-3128
300
Prosiding Pertemuan danPresentasi llmiah P3TM-BATAN Yogyakarta 14-15Juli1999
Buku II
E = Ve
(1)
dengan e adalahmuatanelementerelektron(1,6 x 10.19C). Sinar-X dapat pula terbentuk melalui proses perpindahan elektron atom dari tingkat energi yang lebih tinggi menuju ke tingkat energi yang lebih rendah. Sinar-X yang terbentuk melalui proses ini mempunyai energi sarna dengan selisih energi aurora kedua tingkat energi elektron tersebut. Karena setiap jenis atom memiliki tingkat-tingkat energi elektron yang berbeda-beda, maka sinar-X yang terbentuk dari proses ini disebut sinar-X karakteristiE4]. Sinar-X bremsstrahlung mempunyai spektrum energi kontinyu, sementara spektrum energi dari sinar-X karakteristik adalah diskrit. Untuk keperluan medis, energi efektif sinar-X bremssrtahlung sering kali cukup disetarakan dengan nilai tebal paro atau half value layers (HVL )[5], yaitu tebal filter untuk mengurangi intensitas sinar-X menjadi setengah dari intensitas mula-mula. Nilai HVL ditentukan oleh koefisien pelemahan linier (f.1) yang nilainya berbeda untuk energi yang berbeda[6]. Oleh sebab itu, nilai f.1 tersebut dapat dipakai untuk mengidentifikasi energi atau paling tidak memperkirakan kualitas radiasi jenis foton. Nilai f.1 dapat dihitung melalui penurunan persamaan dasar pengurilDgan intensitas radiasi sebagai berikur7] : It = 10 exp (-1-1t) atau 1-1= (lIt) In (loIIJ
(2)
Dengan II adalah intensitas radiasi setelah melalui bahan penyerap dengan ketebalan t, daD 10 adalah intensitas radiasi mula-mula. Untuk t = 1 HVL, maka II = Yz10,sehingga diperoleh persamaan
baru: HVL = 0,693 / ~
(3)
Kualitas m&upun energi sinar-X bergantung pada tegangan puncak (kVp) yang digunakan dalam tabung pesawat. Tabung yang dioperasikan pada tegangan puncak 100.000 Volt misalnya, biasanya dinyatakan dengan kVp 100 kV. Energi maksimum yang dihasilkan oleh pesawat tersebut adalah 100 keY. Namun hanya sebagian kecil keluaran sinar-X yang mencapai energi tersebut, sedang sebagian besarnya memiliki energi yang lebih rendah[8]. Kebergantungan kualitas radiasi terhadap kVp biasanya dinyatakan dengan kebergantungannya terhadap nilai HVL aluminium (AI) atau tembaga (Cu). Aluminium digunakan untuk sinar-X dengan kVp hingga 100 kV, sedang tembaga digunakan untuk kVp di ares 100 kV. Badan Tenaga Atom Intemasional[8] mensyaratkan kemumian filter Al tidak boleh kurang dari 99,99 % untuk fIVL < 0,2 mmAl dan 99,8 % jika HVLnya ~ 0,2 rom.
ISSN 0216-3128
Ketebalan filter tidak boleh lebih dari :t 5 Jlm atau :t
1%. Makalah ini akan membahas metode sederhana untuk menentukan kualitas keluaran pesawat sinar-X diagnostik, yaitu melalui pengukuran HVL bahan filter. Penelitian dilakukan pacta satu pesawat untuk pemeriksaan foto thorax di Rumah Sakit dr. Sarjito di Yogyakarta pacta pertengahan bulan Juli 1997. Data HVL yang diperoleh dapat dipakai untuk menguji kualitas keluaran pesawat sinar-X dengan membandingkan terhadap data acuan yang dikeluarkan oleh International Standard ISO 403T9J. Pengukuran HVL pacta pesawat sinar-X itu sendiri dimaksudkan untuk mengetahui sedini mungkin perubahanperubahan fisik yang terjadi di dalam tabung pembangkit sinar-X.
TATA
KERJA
Dilakukan pengukuran nilai paparan pesawat sinar-X menggunakan dosimeter saku (pocket dosimeter) Victoreen skala 250 mR. Pesawat dioperasikan selarna 1,6 detik dengan tegangantabung 80 kVp dan arus listrik 9,6 mA. Pengukurannilai paparandilakukan pactajarak 75 cmdari/oca! spot pesawatdenganluas lapangan15 cm x 15 cm. Data basil pengukuran ini setara denganintensitasmula-mula (10)keluaran pesawat, nilainya dapat dibaca langsung pada dosimeter. Setelahprosespengukuran,skala penunjukanpada dosimeter dinolkan kembali menggunakan dosimetercharger.Pengukuranyang sarnadiulangi hinggadiperolehtiga data10. Dilakukan pemasanganfilter aluminium (AI) pada permukaankolimator pesawatsinar-X. Tebal filter bervariasidaTi1,2,3 dan 4 rom. Setiap nilai ketebalan filter dilakukan pengukuran nilai paparankeluaran pesawat.Pengukurandilakukan sebanyaktiga kali, dan setiap selesaipengukuran skalapenunjukanpada dosimeterdinolkan kembali. Data nilai paparanyang diperoleh daTipengukuran ini setara dengan intensitas keluaran pesawat setelahmelalui filter (IJ. Kombinasi data 10dan It dapat dipakai untuk menghitung nilai 1-1filter Al untuk sinar-X daTi pesawatdengan kVp 80 kV menggunakanpersarnaan(2). Sedang nilai HVLnya dihitungmenggunakan persarnaan (3).
HASIL
DAN PEMBAHASAN
Pengukurannilai paparan sinar-X dapat dilakukan menggunakanberbagaijenis dosimeter, seperti dosimeter film emulsi, dosimeter thermoluminesensi atau lebih populer den~an sebutan TLD dan dosimeter pengionan gas101.
Pengolahan Limbah Radioaktif & Lingkungan
Helfi Yuliati, dkk
Prosiding Pertemuan danPresentasi llmiah P3TM-BATANYoavakarta14-15Juli 1999
Pengukuranmenggunakandosimeter film emulsi clan TLD memerlukan peralatan baca clan pengetahuankhusus yang mungkin tidak dimiliki oleh fihak rumah sakit, sehinggapenggunaannya untuk pengukuransinar-Xlangsungoleh personildi rumah sakit akan menghadapiberbagai kendala. Memiliki peralatanuntuk evaluasi dosimeterfilm emulsi clan TLD juga tidak ekonomis apabila fasilitas tersebut hanya dimaksudkan untuk pengukuran kualitas sinar-X dengan frekwensi beberapakali dalarnsetahun. Dosimeter pengionan gas dalarn bentuk dosimeter saku umumnya tersedia pada setiap instalasiyangmengoperasikansumberradiasi.Oleh sebabitu, dosimeterini dapatdiharapkanada pada setiaprumah sakit yang memiliki pesawatsinar-X. Dosimeter saku biasanya dipakai secara rutin sebagaipelengkap terhadapdosimeterperorangan untuk pemantauandosis pekerja radiasi/operator pesawatsinar-X[IIJ. Bertitik tolak dari kenyataan tersebut maka penulis memilih dosimeter saku sebagai alat pengukur keluaran pesawat sinar-X dalarn penelitian ini. Dengan tambahan filter aluminiumyang cukupmudahdidapatkanclandapat dipakai untuk selarna-larnanyatanpa memerlukan perawatankhusus, dosimeterpengionangas dapat dimanfaatkanuntuk memperkirakanenergi efektif keluaran pesawat sinar-X dengan metode yang cukupsederhana. Tidak semua energi elektron ditransfer menjadi energi sinar-X, sehingga energi efektif sinar-X selalu lebih kecil dari Ve. Oleh sebabitu, dalarn kaitannyadenganpenentuanenergisinar-X, kita tidak bisa semata-matahanya mengandalkan pada penunjukan skala kVp tabung sinar-X. Di sarnping itu, nilai kV yang ditunjukkan oleh pesawatbelum tentusarnadengankV dalarntabung sinar-X. Perbedaanitu dapatdisebabkanoleh usia komponenelektronik maupuncacatpadatarger12J. Karena itu diperlukan adanya pengecekanrutin maupunpenelitiankhususuntuk mengukurkualitas keluaranpesawatsinar-X. Data basil pengukuranpaparan keluaran pesawatsinar-X disajikan pada Tabel 1. Dari data itu selanjutnya dapat dihitung nilai f.l aluminium untuk keluaran sinar-X dari tabungdengankVp 80 kV. Perhitungan dilakukan menggunakan persarnaan (2) clan data basil perhitungannya disajikanpada Tabel2. Dari penelitian ini diperoleh nilai f.l : (0,284 :!: 0,037) rom-I, sedangnilai HVL dihitung menggunakanpersarnaan(3) denganbasil yang diperoleh adalah : (2,482 :!: 0,284) rom. Berdasarkandata tersebut,kualitas radiasikeluaran pesawatsinar-X yang diteliti adalah berkisarpada hargaantara2,198hingga 2,766 mInAl.
Helfi Yuliati, dkk
Buku 11
Tabell. N
0
301
Hasil pengukurankeluaranpesawatsinarX dengankVp 80 kV Tebal filter Al(mrn)
t>aDaran sinar-X (mR)
Menurut InternationalStandardISO 4037, sinar-X dari tabung dengankVp : 80 kV, kualitas radiasinya setara dengan HVL : 0,59 mmCu[9]. Denganmembandingkankerapatanbahan (p), nilai HVL dalam Cu dapatdikonversikanmenjadi HVL dalam AI. DenganmengambilPCu: 8,9 gr/cm3dan PAl: 2,7 gr/cm3,maka HVL : 0,59 mmCu setara denganHVL : (8,9/2,7) x 0,59 mmAl atau 1,945 mmAl. Nilai itu selanjutnyadijadikan sebagaiacuan dalam pembahasanbasil yang diperoleh dalam penelitian ini. Bila dibandingandengandata acuan di atas, maka HVL rata-rata yang diperoleh dari penelitian adalah 13 % lebih tinggi dibandingkan nilai acuannya. Nilai ~ yang diperoleh dari perhitungan semakin kecil untuk filter yang semakin tebal seperti ditunjukkan pada Tabel 2 kolom 4. Penurunannilai ~ tersebutmenyebabkanterjadinya peningkatanHVL sepertiditunjukkanpada Tabel 2 kolom 5. Perubahannilai ~ daD HVL tersebut sebagai basil dari perhitungan menggunakan persamaan (I) yang tidak menyertakan faktor koreksi pertumbuhan,yang nilain.,j'asemakinbesar denganbertambahtebalnyafilterl .Namun apabila diambil dataHVL yang diperolehdari pengukuran denganfilter palingtipis ( HVL : 1,977mrnAl untuk tAl : I mm), denganfaktor koreksipertumbuhannya paling rendahsehinggadapatdiabaikan,makaHVL basil pengukuran hanya 3 % lebih tinggi dibandingkan dengan nilai acuannya. Jadi pengukuranHVL akan lebih tepatjika digunakan filter tipis yang faktor koreksi pertumbuhan radiasinyadapatdiabaikan.Perbedaanbasil tersebut disebabkan oleh faktor spektrum energi rotan, karena persamaan(2) sebenamyahanya berlaku untuk ratonmonoenergetik.
Pengolahan Limbah Radioaktif & Lingkungan
ISSN 0216-3128
302
Buku 11
Prosiding Pertemuan danPresentasi Ilmiah P3TM-BATAN Yogyakarta 14-15Juli1999
Selamadioperasikan,tabung sinar-X akan Prentice Hall, Engelwood Cliffs, New Jersey mengalami perubahanfocal spot. Perubahanini 07632 (1991). dapat dipakai sebagaisumber informasi mengenai & WAGNALLS NEW kondisi filamen daDpermukaantarget. Di samping 2. FUNK ENCYCLOPEDIA,Vol. 28, Funk & Wagnalls itu, keluaran pesawatsinar-X tidak pemah stabil Corporation,USA,pp.46-52. walaupun kondisi operasinya dipertahankan 3. KRANE, KENNETH, Fisika Modem stabil[13].Meskipun hasil bacaan penunjukan kV (terjemahan oleh Hans. J. Wospakrik dan Sofia meter maupun stelankV-nya tidak berubah,tidak Niksolihin), Penerbit Uninersitas Indonesia, bisa diharapkanbahwa tegangandi dalam tabung Salemba4, Jakarta10430(1992). sinar-X tidak berfluktuasi. Oleh sebab itu, nilai 4. ALONSO, M and FINN, EDWADR J., HVL padateganganterendahhingga tertinggi hams Fundamental University Physics (Volume III), selalu diperiksa pada interval tidak lebih dari 6 Adison -Wesley PublishingCompany,London bulan, atau kapan saja jika teganganpembangkit (1980). sinar-X di rubah atau terjadi penggantian tabung 5. INTERNATIONAL A TOMIC ENERGY sinar-X[13]. AGENCY, Radiation Protection Procedures, Metode pengukuran kualitas radiasi SafetySeriesNo. 38, IAEA, Vienna(1973). keluaran pesawatsinar-X seperti diuraikan di atas 6. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY dapatdilakukandenganperalatandan metodeyang AGENCY, Protection Against Ionizing cukupsederhana.Namununtukpengecekankualitas Radiation from External Sources Used in radiasi, metode tersebut dapat memberikan basil Medicine, ICRP Publication 33, Pergamon pengukuran yang cukup baik. Data HVL yang Press,Oxford (1981). diperoleh dapat dipakai untuk menguji kondisi 7. CHEMBER, HERMAN, Introductionto Health keluaran pesawat,sehingga dapat dipakai sebagai Physics,PergamonPress,New York (1987). parameter untuk menilai kelayakan operasi suatu 8. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY pesawatsinar-X. AGENCY, Absorbed Dose Determination in Photon and Electron Beans -an International Code of Practice,TechnicalReportsSeries No. KESIMPULAN 277, IAEA, Vienna(1987). 9. INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR Pesawat sinar-X foto thorax di Rumah Sakit dr. Sarjito yang dijadikan sampel dalam penelitian ini masih layak operasi karena kualitas radiasi yang dibangkitkannya masih sesuai dengan standar daTi International Standard ISO 4037. Untuk menghindari munculnya faktor koreksi pertumbuhan radiasi, maka pengukuran HVL/kualitas radiasi sebaiknya dilakukan menggunakan filter dengan ketebalan tidak lebih daTi I mm.
UCAP AN TERIMAKASIH Penulismengucapkanterima kasih kepada Pimpinan Rumah Sakit dr. Sarjito di Yogyakarta, ataskesempatandaDfasilitas yang diberikan untuk melakukan penelitian ini. Ucapan terima kasih disampaikanjuga kepada Bapak dr. Abdul Latif, Kepala Unit Radiologi Rumah S~kit dr. Sarjito, beserta seluruh staf yang telah memberikan bantuannyaselamapenelitian ini dilakukan.
DAFT AR PUST AKA TAYLOR, JOHN R. and ZAFIRATOS, CHRIS D., ModemPhysicsfor Scientistsand Engineers,
STANDARDIZATION, X and y Reference Radiationsfor CalibratingDosemetersand Dose Ratemetersand for determiningTheir Response as a Function of Photon Energy, International StandardISO 4037,Switzerland(1979). 10.McKINLAY, ThermoluminescenceDosimetry, Medical Physics Handbooks 5, Adam Hilger Ltd., Bristol, NorwichNR 6 6SA (1981). 11.MARTIN, ALAN and HARBINSON, SAMUEL A., An Introductionto RadiationProtection(3rd Edition),Chapmanand Hall, London(1986). 12. MASSEY, JOHN B., Manual of Dosimetry in Radiotherapy,TechnicalReportSeriesNo. 110, IAEA, Vienna(1970). 13.INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, Calibrationof Dose Meters Used in Radiotherapy,TechnicalReportsSeriesNo. 185, IAEA, Vienna(1979).
TANYA JAWA.B Tri Mardji Atmono );. Bagaimana cara menentukan energi sinar-X setelah keluar dari filter aluminium?
~ Pengukurankualitas disini secarakualitatif atau kuantitatir? ~ Jenisdetektorapayang digunakan? ~ Apa alasanpengoperasianpesawat1,6 Spada tegangan80 kV clanarus listrik 9,6 mA? He/fi Yuliati : .-:;..Cara menentukan energi sinar X dari percobaan ini' adalah : energi cukup disetarakan dengan HVL, jadi yang diukur HVL-nya. . .-:;..Pengukuran dilakukan secara kuantitatif .-:;..Jenis detektor yang dipakai adalah detektor isian gas,pocket dosimeter, .-:;..Alasan mengoperasikan pesawat pada kondisi 1,6 S tegangan 80 kVp, sesuai dengan petunjuk penggunaan alaI. Bahdir Johar :
~ Apakah ada dampak negatif daTi penggunaan sinarX untukfoto thorax, kalauadaberapabatas ambangyangmasihaman?
Helti Yuliati, dkk
~ Apakah sudah dilakukan penggunaanalat lain untukpemeriksaan foto thorax? He/fi Yuliati : ..:;..Untuk tujuan medis tidak ada batasan penggunaan sinar-X untuk Jato thorax, perlu ditekankan adalah penerimaan dosis serendah mungkin dengan hasil sebaik mungkin. ..:;..Be/um ada. Bambang Supardiyono
:
~ Saran: Perlu dilakukan pengukuran semua pesawat sinar-X di RS Sardjito untuk mengetahui kelaikan pesawat dengan umur pesawatdaDwaktuoperasi. He/fi Yuliati: ..:;..Pada prinsipnya BATAN (P3KRBiN) Slap untuk me/akukan kerjasama dengan Rumah Sakit yang memerlukan Pengukuran Ke/uaran Pesawat Sinar-X
Pengolahan Limbah Radioaktif & Lingkungan
ISSN 0216-3128
