Prosiding Presentasi l'miah
Kesela1natan IioteJ ~ka
Radiasi dan Lingkungan Chandra,
14 Vesember
X
~O04
KOMP ARASI UNJUK KERJA DETEKTOR NaI(TI) DENGAN DETEKTOR CsI(TI) PADA RENOGRAF
Prayitno, Setyadi WS.,dan BambangSupardiyono Puslitbang Teknologi Maju -BA TAN
ABSTRAK KOMPARASI UNJUK KERJA DETEKTOR NaI(TI) DENGAN DETEKTOR CsI(Tl) PADA RENOGRAF. Kondisi kesehatan yang memadai daTi setiap individu masyarakat merupakan salah satu kebutuhan dasar manusia agar mereka mampu hidup berkarya secaraproduktif. Sebagaialat diagnosis yang menggunakan perunut radioaktif yang menunjukkan proses kinetika clan dapat diikuti sebagai fungsi waktu, renograf berfungsi sebagai alat uji fungsi ginjal yang handal clan sederhana. BATAN mengembangkan renograf ini dengan menggunakan detektor NaI(Tl). Detektor ini memegang peran penting baik daTi segi teknik deteksi radioaktip maupun harga. Pada makalah ini dibahas komparasi unjuk kerja antara detektor NaI(n) dengan detektor CsI(TI) pada renograf guna menunjang usaha mengganti detektor NaI(TI). Dilakukan dengan menggunakan renograf tipe BI 756 dimana salah sam detektor Nal(TI) diganti dengan detektof, CsI(TI), clan untuk keperluan spektroskopi detektor CsI(TI) digunakan peralatan spektroskopi nuklir buatan ORTEC. Hasil komparasi menunjukkan unjuk kerja detektor NaI(TI) clan CsI(TI) yang hampir sarna, yaitu : resolusi; 10,23 % clan 10,20 %; effisiensi : 1,408 % clan 2,014 %; stabilitas dengan uji Chi kuadrat dengan tingkat kepercayaan 99 % untuk keduanya. Dari hasil komparasi unjuk kerja ini detektor CsI(TI) mampu menggantikan detektor NaI(TI).
ABSTRACT COMPARISON OF NAI(TI) AND CS I(T1) DETECTOR PERFORMANCE IN RENOGRAF. The good healthy condition of every individual people is one of the human basic needs so that they could life with high productivity. A Renograph as a diagnostic equipment to the renal function of the patients uses radioactive tracer techniques to show the kinetic process in the organ an<;ican be """ observed as the function of time. With its very compact design and by state of the arts electronic components used, renograph is become more reliable and economic. BATAN's scientists have developed this renograph namely BI 756M since 1990using 2x2 inch NaI(TI) detector. The detector is the one of important component both in technical behavior and price aspect. This paper describes the comparative study between NaI(TI) detector and CsI(TI) detector performances in order to evaluate the possibility of replacement the NaI(TI) with CsI(TI). In the experiment the BI 756M dual probes renograph is used which one of the detectors replaced by CsI(TI) detector. The ORTEC nuclear spectroscopy system was used as the counting system for CsI(TI). The comparation test showed that the performances of these two kind of detector was almost the same, that were the detector resolution are 10.23%and 10.20%respectively, the detector efficiency were 1.048 % and 2.408%respectively. The statistic counting reliability for the both detector system by chi-squaretest method at the 99% confident level were same. So that it Callbe concluded that the CsI(TI) detector can be used as the substitution of NaI(TI) detector for renograph system. .
I. PENDAHULUAN Kondisi kesehatan yang memadai daTi setiap individu masyarakat merupakan salah satu kebutuhan dasar manusia
agar mampu hidup berkarya secara produktif[l] Jauh sebelurnnya banyak masalah yang berkaitan dengan proses hayati hanya diketahui dengan samar-
samar. Dib~ndingkan dengan beberapa
sebuah
Prosiding
Presentasi
llmiah
~
metoda yang telah
Keselamatan Ifotel
ada sebelumnya, im
metoda perunut dengan radioaktif
yang
Kartika
masih
Radiasi Chandra.
dan Lingkungan 14 Ves~~r
terns diusahakan
X
2-004
dengan
menggunakan detektor dan peralatan
merupakan bagian dari teknologi nuklir
lain yang
mampu menunjukkan beberapa keunggul-
Salah satu usaha yang dilakukan adalah
an, seperti diantaranya ; memiIiki sifat
dengan menggunakan detektor CsI(ll)
sensitif clan spesifik, menunjukkan proses
sebagai pengganti
kinetika reaksi kimia yang dapat diikuti
Dengan menggunakan
detektor CsI(n),
sebagai fungsi waktu, sementara unsur /
prototipe renograf y~g
dibuat memiliki
senyawa perunut sendiri
tidak sampai
beberapa keunggulan antara lain, lebih
mengganggu proses biologi yang sedang
murah, kompak, karena menggunakan
diamati[2J. Sebagai alat diagnosis yang
komponen elektronik sedikit clan kompak,
menggunakan
sehingga bentuknya portabel.
perunut
radioaktif
yang
menunjukkan proses kinetika yang dapat diikuti
sebagai fungsi waktu, renografi
dapat dilakukan
mempunyai
nilai kompetisi.
detektor
NaI(TI).
Pada rnakalah ini dibahas komparasi unjuk kerja detector NaI(TI) clan detektor
dengan menggunakan
CsI(Tl) pada renograf. Digunakan perang-
kamera gamma atau renograf[3]. Renograf
kat Renograf ripe BI 756 buatan BATAN.
dengan detektor probe merupakan per-
Untuk
alatan yang relatif sederhana yang meman-
detektcir NaI(Tl) diganti dengan detektor
faatkan teknik nuklir. .1311 disuntikkan pada
CsI(TI), clan untuk keperluan spektroskopi
pasien
detektor
untuk
Keluarannya
menilai berupa
fungsi
ginjal.
kurva hubungan
keperluan
CsI(Tl)
tersebut salah satu
digunakan
peralatan
spektroskopi nuklir buatan ORTEC. Hasil
antara waktu dengan aktivitas. Kurva ter-
komparasi ditampilkan pada Komputer
sebut dikenal dengan renogram [4]
pribadi Renograf BI 756, dengan Perang-
ini
BAT AN mengembangkan
renograf
kat Lunak yang dilengkapi dengan pengu-
dengan
detektor
jian standard termasuk pengujian Chi
NaI(Tl),
menggunakan
telah
pula
dibuat
kuadrat. Dari hasil komparasi ini didapat-
prototipe renograf menggunakan detektor
kan data akurat unjuk kerja kedua detek-
GeigerMuller (GM) tipe 'pan-cake'. Proto-
tor tersebut pada renograf, yang akan
tipe ini telah diuji coba pada beberapa
dilanjutkan dengan pengujian klinis pada pasien dengan cara ini. Sehingga keinginan untuk lebih
menghasilkan renograf yang
murah,
praktis
clan
kompak,
sema~in menjadi kenyataan.
PuslitbangKeselamatan
Radiasi dan Biomedika Nuklir-Badan
Tenaga Nuklir
Nasional
60
4. 11.3.2. 2.
Prosiding
Presentasi
Ilmiah
Keselatnatan
Radiasi
IfoteJ Kartika
Chandra.
dan Lingkungan .14 Vesember
X
IlO04
II. TATA KERJA 11.1.Bahan clan Peralatan 1. Renograf BI 756 dengan Blok diagram seperti pada Gambar 1
Gambar1. DiagramBlok Renograf 2. Spektroskopi Nuklir
buatan Ortec
lengkap dengan catu daya dalam bentuk NIM Modul.
11.3.CaraPengambilanData 11.3.1.Pengujian Statis Pengujian statis dilakukan
3. Alat Ukur Bantu seperti Osiloskop,
guna
";;
mendapatkan parameter-parameter ma-
Meterdll.
sing"masing.cdetektor yaiRl resolusi dan
Multi Channel Analyzer 8 k Kanal
efisiensi
buatan Nuclear Data.
dengan mencacah sumber Cs-137 meng-
[6,7].
Pengujian
dilakukan
gunakan Multichannel Analyzer beserta
perlengkapanspektroskopinuklir.
11.2. Bahan Yang Digunakan
1
Sumber zat radioaktip Standar 137CS dengan aktivitas
saat pencacahan
0,588 ~Ci. Sumber
Pengujian Dinamis
Pengujian radioaktip
perunut
dengan aktivitas 280 JlCi.
1311
dinamis
dilakukan
menggunakan setupperala tan seperti pacia Gambar 1. Dengan cara pencacahan sumber radioaktip 137CSdan 1311,serta Jatar. Pengujian dilakukan dengan memvariasi
lebar jendela TSCA (Timing
Puslitbang Keselamatan Radiasi dan Biomedika Nuklir-Badan Tenaga Nuklir Nasional
61
Renogram. Tabe12.
Prosiding
Presentasi
llmiah
Keselamatan Uotel
Single ChannelAnalyzer) antara 10% dan 20 %. Hasil pengujian ditampilkan pada
Kartika
Radiasi Chandra.
dan Lingkungan .14 Vesember
X
:J,O04
III. HASIL DAN PEMBAHASAN 111.1. PengujianStatis lII.l.l. Resolusi detektor Resolusi
11.3.3.Pengujian Stabilitas Renograf BI 756 diIengkapi dengan
detektor
dinyatakan
dengan lebar setengah tinggi maximum (FWHM =
Full Width at Half Maximum)
perangkat lunak yang secara terpadu menguji stabilitas alat dengan metoda Chi kuadrat [8]. Pengujian ini dimaksudkan agar seluruh perangkat keras berfungsi dengan bill,
sebelum dioperasi-
kan untuk memeriksa pasien. Dengan mencacah sumber radioaktip 137CS clan
dimana saWall yang digunakan adalah keV atau dinyatakan dalam % terhadap tenaga. Resolusi detektor dinyatakan dengan persarnaan [9], sedangkan basil dari pengujian resolusi dari kedua detektor diperlihatkan pada Tabell.
1311serta tatar, perangkat lunak akan
melaporkan perhitungan kuadrat.
basil
Chi
FWHM Resolosi (R) =
'x
100 %
E
(1)
dengan : E adalah tenaga puncak daTi sumber standard yaitu 137CS
Tabell. Hasil pengukuran resolusi detektor NaI(Tl) dan detektor CsI(ll)
UI.l.2. Efisiensi Detektor Hasil pengujian effisiensi darikedua det~ktor dapat dilihat pada Tabe12. Hasil pengujian efisiensi detektor CsI(Tl) dan NaI(Tl)
Puslitbang Keselamatan Radiasi dan Biomedika Nuklir-Badan
Tenaga Nuklir
Nasional
}c #i~,cJ~"
62
Prosiding
Presentasi [lmiah
Keselamatan UoteJ
Kartika
Radiasi dan Lingkungan ChandJ:-a,
.1'4 Vesember
X
:2004
III. 1.3. Pengujian Dinamis 111.1.3.1.Lebar jendela 10 %
Pengujian dinamis dilakukan meng-
dan Gambar 3, dimana Renogram sebelah
gunakan sumber zat radioaktip 137Csdan
kiri
hasil pencacahan dengan detektor
1311 dengan lebar jendela 10% pada tampil-
NaI(ll)
an Renogram disajikan pada Gambar 2
menggunakandetektorCsI(ll).
sedangkan
sebelah
kanan
Gambar 2. Kurva Renogram dengan sumber 137CSlebar jendela 10%
Gambar 3. Kurva Renogram dengan sumber 1311 lebar jendela 10 %
-~ ---~--Puslitbang Keselamatan Radiasi dan Biomedika Nuklir-Badan Tenaga Nuklir Nasional
-., -.!
,~ 63
Prosiding
Presentasi
Ilmiah
Keselamatan liotel
111.1.3.2.Lebar jendela
Kaltika
Radiasi Chandra.
dan Lingkungan .14 Vesemper
20 %
Pengujian dinamis dilakukan menggunakan sumber zat radioaktip 137Csdan 1311 dengan tampilan
lebar jendela
Renogram
20% pada
disajikan
pada
CsI(ll).
Gambar 4 dan Gambar 5, dimana Reno-
Gambar 4. Kurva Renogram dengan sumber 137CS lebar jendela 20 %
Gambar 5. Kurva Renogram dengan sumber 1311lebar jendela 20 %
X
:J,004
Prosiding
Presentasi
llmiah
Keselamatan lfoteJ
Kartika
Radiasi Chandra,
dan Lingkungan
X
.14 Vesember
JlOO4
Renogram sebelah kiri
hasil
111.1.3.3.Pengujian Latar. Pengujian dinamis dilakukan dengan menggunakan
latar
sebagai
sumber,
dimana
pencacahan dengan
detektor
NaI(TI)
dengan lebar jendela 20% pada tampilan
sedangkan sebelah kanan menggunakan
Renogram
detektorCsI(TI).
disajikan
pada Gambar 6,
Gambar 6. Kurva Renogram dengan surnber latar dan lebar jendela 20 %
111.1.3.4.Pengujian Stabilitas Alat
Pengujian Stabilitas alat dilakukan
pada Gambar 1, dengan waktu pencacahan 30 menit
sehingga didapatkan
dengan mencacah sumber radioaktip 137Cs, iumlah data yang cukup. Hasil pengujian 1311 daD latar, dengan lebar jendela 10% clan 20 %
Setup pengujian alat seperti
stabilitas alat disajikan pada Tabe13
Prosiding
Presentasi
Ilmiah
Keselamatan Hotel
KaJtika
Radiasi Chandra.
dan Lingkungan .14 Vesember
X
2004
Tabel3. Stabilitas alat yang dinyatakan dengan besar Chi kuadrat untuk berbagai sumber clan lebar jendela, untuk detektor CsI(TI)
Tabel4. Stabilitas alat yang dinyatakan dengan besar Chi kuadratuntuk berbagai sumber clan lebar jendela, untuk detektor NaI(TI)
1
Cs-137
16,766
0,99
10
Baik
2
1-131
12,664
0,99
10
Baik
3
~1.37
29,642
0,99
20
Baik
4
1-131
16,645
0,99
20
Baik
5
Latar
20,33
0,99
20
Bai..\
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
dikatakanbahwa kedua detektormempunyai kemampuan memisahkan spektrum
Resolusi Detektor
yang sarnabaiknya,
Resolusi kedua detektor ditentukan berdasarkan lebar FWHM untuk spektrum 137CS.Perhitungan FWHM menggunakan fasilitas analisis yang dimiliki
Oleh MCA
tire PCA II buatan Nuclear Data, didapatkan nilai resolusi untuk detektor NaI(TI)
IV .1.2. Effisiensi Detektor
Nilai efisiensi detektor NaI(ll) dan CsI(TI) sebesar 1,408 dan 2,014 % terlihat bahwa efisiensi detektor CsI(TI) lebih tinggi dari pada efisiensi detektor NaI(TI).
sebesar10,23 % clan untuk detektor CsI(TI)
Hal ini disebabkan oleh karena CsI(TI)
sebesar
memiliki
10,96 %.. Dari hasil ini kedua
detektor tersebut rnerniliki resolusi yang hampir sarna. Namun secara urnurn dapat
nomor atom dan kerapatan
yang lebih tinggi yaitu 4,51 x 103 kg/ m3
Tabe15. Tabel :hi 1anq
Prosiding
Presentasi
1
Ilmiah
,
dibandingkan dengan NaI(Tl) sebesar 3,67
Keselamatan
Radiasi
J1otel Kartika
l11andra,
dan Lingkungan .14 Vesember -
X
:Al)()4
IV .1.3. Pengujial1 Dinarnis
X 103 kg/m3,
detektor CsI(Tl) lebih
Selain itu
kompak, dilengkapi
oleh penguat awal
berupa penguat hibryd dengan dimensi
terpengaruh oleh lebar window, melainkan
derau clan penyedia daya yang lebih kecil
oleh tenaga sumber radio aktip. Pada
serta menjadi satu dengan detektor, dima-
teknik deteksi spektroskopi nuk1ir reno-
na sintilator dengan ukuran lxlxl
cm3
graf window diset pada puncak tenaga
yang
yang dideteksi secara simetri. Misalnya untuk mendeteksi sumber standar 137CS
dengan Photo Multiplier Tube (PMT) pada
dengan tenaga 661,62keV, lebar 'loindow20
detektor
untuk
% maka lebar window diset secara simetri
ietektor NaI(Tl) penguat awalnya berada
sebesar661,62keY :tl0 %. Hasil pengamat-
terpisah dari detektor itu sendiri. Dengan
an clan Gambar 2 sampai Gambar 6,
ukuran sintilator 2 inch dan tergandeng
disajikan secara semi kuantitatip
NaI(Tl).
Sedangkan
pada
dengan Photo Multiplier Tube (PMT) yang
jauh lebih besar. 5. Hasil Pengujian Dinamis
sebanyak 20 data. Selanjutnya data ter.
IV .1.4. Stabilitas Alat square test
atau uji Chi kuadrat
sebut dihitung dengan rUIrlUSberikut
merupakan suatu cara melakukan pengujian stabilitas
x
alat dengan pencacahan
beberapa kali. Perhitungan chi kuadrat dilakukan agar dapat diketahui tingkat kepercayaan bahwa alat bekerja memuas-
kan
dengan
X2 = Nilai chi kuadrat Xi = data ke i x = jumlah data rata-rata
~ngambilandata cacahandilakukan ~
Keselamatan
RadiasJ
Biomedika Nuklir-Badan
-
Tenaga Nuklir
Nasional
6:
2. 1 b8
Alat dikatakan baik bila hasil perhitungan chi kuadrat diantara 7,633-36,191
137CS,1311dan Jatar seperti pada Tabel 3 dan Tabel 4. Terlihat bahwa stabilitas
memuaskan
sangat
kepercayaan memuaskan 99%). 10,117 -30,144 untuk
Pengujian dengan teknik chi kuadrat ini
tingkat kepercayaan (P) = 0,95 (tingkat
merupakan
kepercayaan bahwa alat bekeIja memuas-
renograf tipe BI 756.
kan95%) Hasil pengujian untuk kedua jenis detektor daD jenis sumber radioaktip, yaitu
kelengkapan
standar
dari
Komparasi beb~rapa parameter detektor NaI(n) dengan detektor CsI(n) disajikanpada Tabe16.
Tabel6. KomparasiDetektorNaI(ll) denganDetektorCsI(ll)
V. SIMPULAN Dari hasil pengujian yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa Berdasarkan pengujian resolusinya clan effisiensi detektor CsI(Tl) clan NaI(Tl),
Pengujian
dinamis
menunjukkan
bahwa IvindolV' yang lebih lebar akan
mengakibatkan jumlah cacah besar, narnun
perbandingan
antara
lebar
'lvindo'lv dengan jurnlah cacah tidak
PuslitbangKeselamatanRadiasidan BiomedikaNuklir-BadanTenagaNuklir Nasional
SUP F. 6. 2. N.
Pranding
Presentasi
~
~
kepercayaan 99% tidak tergantung dari jenis detektor yang digunakan. 4. Selama melakukan pengujian kedua detektor diberi kolimator dari bahan Timbal (Pb).
llmiah
Keselamatan
~tel
Kartika
Radiasi
dan Lingkungan
Chandra,
:14 Vesember
X
~O04
3. SORENSON, J., Michael, E.P., 1989, Physics in Nuclear Medicine, Grone and Stratton Inc., New York, USA. 4. GOGOT SUYrrNO,
Renografi Dual
1996, Peranan
Detektor Dalam
Penanganan Penderita Penyakit GinjaJ.,
UCAPAN TERIMA KASIH PenuIis mengucapkanterlma kasih kepada pihak-pihak yang telah berperan dalam peneIitian ini : 1
Sill. Juningran clan Sill. Sri Prihartinto A.Md, stat Balai Elektromekaraik yang
telah membantueksperimenini. Bagian Kedokteran NukIir RSUP Dr. Sarjito-Yogya, atas pemberian sumber radioaktip 1311 dengan aktivitas 280 J.lCi
Simposium
Ginjal
21
Sarjito/FK-UGM,
Yogyakarta. 5. BAMBANG
RSUP
Dr.
Desember
ARDIYONO,
I
dkk.,
1994, Renograf Jinjing BI-755, Simposiurn Fisika-PSPKR, BATAN, 11 Januari,
Jakarta.
GLENN Detection and
KNOLL.,
Radiation
Measurement, John
Wiley and Son, New Yark, Brisbane,
TorontoSingapore(1979).
7. TSOULFANIDIS, N., 1983, Measurement and Detection of Radiation,
DAFfAR PUSTAKA 1 SETYADI,WS.,dkk. "Detektor CsI(TI)PIN PHOTODIODE Untuk Renograf Jinjing" Prosiding Temu Ilmiah Dua Tahunan Perhimpunan Kedokteran & Biologi Nuklir Indonesia, Semarang 12
Desember1998.
Nuclear Medical Instruments, Tata Mc. Graw-Hill Publ Company Ltd., London
Bellia at all.
New York. 8. DUDEWICZ, Edward
'f
Satya
Mishra, 1988, Statistika Matematika
Modem, John Wiley and Sons, Ltd Inc" USA
9. WISNU
2. BAIRI, B.R, et al., 1994, Hand book of
G
Hemisphere Publishing Corporation;
gamma pengaktifan Neutron, 6ajah Marla University Press,Yogyakarta,1988.
1977, Nuclear
Instruments and Methods in Physics ResearchA 385. p..116-112.
PuslitbangKeselamatanRadiasidun BiomedikaNuklir-Badan Tena9;a NuklirNasionat
69
Prosiding
Presentasi
llmiah
Keselamatan IfoteJ
DISKUSI
Otto P. Ruslanto (P3KRBiN-BATAN) 1. Dan 3 parameter yang dibandingkan, berapa kali peruIangan dilakukan untuk mengukur / menentukan nilai setiap parameternya ? 2. Apakah hanya 3 parameter tersebut
Kaltika
Radiasi Chandra.
dan Lingkungan 14 Vesember
X
2lJ()4
Jawab:
1. Effisiensi minimum detektor untuk renografbelum diteliti. 2. DetektorbuatanBicron.
yang perIn dibandingkan, bagaimana dengan kondisi Iuar seperti kondisi ruangan dsbnya. ?
Jawab: 1. Minimum 3 kali 2. *Kondisi yang dianggap paling dominan dalam renograf yaitu sifat fisis clan stabilitas, sehingga 3 parameter cukup mewakili. Parameter temperatur masuk dalam stabilitas alat.
Mulyadi Rachmad(P3KRBiN-BATAN) Apa mungkin CsI(Tl) dapat digunakan mengganti NaI(Tl) ?
Jawab: Pada penggunaan Gamma Camera, pada saat ini bentuk mekanik daTi kristal yang digandeng dengan photo dioda, tidak memungkinkan. Sehingga banyak "daerah mati", dimana pada daerah tersebut tidak terekam.
A tang Susila 1. Untuk renogram, berapa minimum eff. sebuah detektor masih dapat digunakan? 2. Apa merekdetektor yang digunakan?
Puslitbang Keselamatan Radiasi dan Biomedika Nuklir~Badan
Tenaga Nuklir
Nasional
70
