PROTEKSI RADIASI DAN BIOLOGI RADIASI
Proteksi Radiasi
Proteksi dan Risiko Radiasi Dua faktor utama berkaitan dengan pengukuran radiasi: Ionisasi materi oleh radiasi Energi radiasi yang diserap (absorbsi) oleh materi
Berhubungan langsung dengan konsekuensi biologis akibat interaksi radiasi dengan tubuh manusia
1.
Satuan Ci dan Bq untuk mengukur keradioaktifan atau jumlah bahan radioaktif di dalam suatu sumber radiasi
2.
Satuan roentgen (R) untuk mengukur paparan (exposure) dari radiasi elektromagnetik. Lewatnya radiasi sinar x dan g sebesar 1R akan menghasilkan 2.082 x 109 pasangan ion per cm3 udara pada STP
3.
Satuan Rad (radiation adsorbed dose) dan Gy (gray) untuk mengukur dosis radiasi yang diserap. Kuantitas setiap radiasi pengionisasi yang ekivalen dengan 100 erg energi yang diserap per gram bahan penyerap (absorber).
1 R = 0.869 Rad untuk udara; 1 R = 0.96 Rad untuk jaringan 4.
Satuan Rem (roentgen equivalent man) dan Sv (sievert) untuk mengukur dosis biologis
Proteksi dan Risiko Radiasi Efek biologis dari radiasi
Berapa banyak energi diserap Bagamana energi terdistribusi di dalam bahan penyerap
Jenis radiasi berbeda bisa mendepositkan jumlah energi yang sama di dalam jaringan yang sama, tetapi pola distribusinya bisa berbeda Kerusakan radiasi akan lebih besar terhadap sel-sel jaringan jika energi radiasi 100 erg yang diserap terkosentrasi dibagian terkecil dari 1 gram jaringan dari pada jika 100 erg energi didepositkan secara merata di seluruh 1 gram jaringan.
RBE (Relative Biologic Effectiveness) merupakan ukuran yang digunakan untuk menjelaskan derajat efek biologis yang dihasilkan oleh jenis radiasi yang berbeda dengan dosis terserap yang sama. RBE = dosis radiasi sinar x dan g dalam Rad yang diperlukan untuk menghasilkan efek biologis tertentu dibagi dengan dosis radiasi dalam Rad setiap radiasi pengionisasi yang diperlukan untuk menghasilkan efek biologis yang sama.
Proteksi dan Risiko Radiasi RBE tergantung dari besarnya LET radiasi tertentu.
Lebih besar LET makin tinggi efek biologis dari radiasi tertentu yang diserap. Energi yang diserap dalam jarak yang pendek akan menyebakan lebih banyak “injury” yang diterima bila dibandingkan dengan energi yang diserap dalam jarak yang jauh. Beberapa radiasi bisa menghasilkan lebih banyak ionisasi per panjang lintasan yang dilalui. Radiasi demikian dikatakan memiliki ionisasi spesifik yang tinggi dan karena itu akan mendepositkan energi yang lebih banyak dalam panjang lintasan yang sama, artinya radiasi. memiliki LET yang tinggi.
Misalnya, 0.05 rad radiasi a di dalam jaringan menghasilkan efek biologis yang sama seperti yang ditunjukkan oleh 1 rad radiasi sinar-x atau g, maka RBE radiasi a adalah 20. Bila 1 rad radiasi b menghasilkan efek biologis yang sama dengan 1 rad radiasi sinar-x atau g, maka RBE radiasi b adalah 1.
Dalam proteksi radiasi akan memudahkan untuk menjumlahkan kontribusi dosis dari tipe radiasi berbeda, kemudian digunakan suatu `modifier` sebagai faktor kualitas radiasi (Q) yang berhubungan dengan tipe dan energi radiasi serta LET nya.
Tiga Prinsip Dasar Proteksi Radiasi Justifikasi Optimasi proteksi Limitasi
(batas dosis perorangan)
Asas Justifikasi Setiap kegiatan dengan menggunakan radiasi pengion hanya boleh dilaksanakan setelah dilakukan pengkajian apakah manfaat yang diperoleh lebih besar dari kerugian yang ditimbulkan Harus mempertimbangkan keuntungan dan kerugian yang dihasilkan bila kegiatan dengan radiasi pengion dilaksanakan
Asas Optimasi Paparan radiasi yang diperoleh dari kegiatan harus serendah mungkin dengan mempertimbangkan faktor ekonomi dan sosial Asas optimasi mengandung pengertian bahwa setiap komponen dalam program telah dipertimbangkan secara seksama, termasuk biaya yang terjangkau
Asas Limitasi (Pembatasan Dosis Perorangan) Dosis yang diterima oleh seseorang dalam menjalankan kegiatan dengan sumber radiasi, tidak boleh melampaui Nilai Batas Dosis (NBD) yang telah ditetapkan oleh instansi yang berwenang
Radiasi Pengion Directly ionizing
Partikel Indirectly ionizing
Elektromagnetik
linear energy transfer (LET)
Proteksi Radiasi Eksterna Tiga faktor
dasar:
Waktu Jarak Penahan
PENGENDALIAN WAKTU Exposure rate X =10mGy/h
Time = Total dose 1 hour = 10 mGy
2 hours = 20 mGy
PENGENDALIAN JARAK
Hukum Kuadrat Terbalik (Inverse square law)
d=50cm
150 mSv/h 0.06 mSv/h
PENGGUNAAN PENAHAN RADIASI
Penahan/Perisai Radiasi
Paparan Internal
Inhalasi
Ingestion/Absorption
Proteksi Radiasi Interna
Tiga Prinsip Dasar Proteksi Radiasi Justifikasi Optimasi proteksi Limitasi
(batas dosis perorangan)
Dosimetri
Dosimetri Radiasi Penting dan perlu mengetahui dengan jelas berapa dosis radiasi yang diterima tubuh keseluruhan (whole body) dan yang diterima organ individual bila radiofarmaka diberikan kepada pasien. • Jumlah radiasi yang diabsorbsi harus diketahui untuk tujuan mengkaji risiko radiasi terhadap pasien.
• Informasi dosis radiasi menentukan berapa jumlah maksimum keradioaktifan yang perlu diberikan untuk suatu prosedur kedokteran nuklir.
Radiofarmaka terdistribusi diseluruh tubuh, tetapi tidak perlu secara merata. Organ yang berbeda akan mengabsorbsi jumlah radiasi yang berbeda. Organ kritis adalah organ yang menerima dosis radiasi paling tinggi. Kadang-kadang organ kritis bukan merupakan organ target yang dicitra. Misal 99mTc-HMPAO digunakan untuk pencitraan otak (brain imaging), tetapi organ kritisnya adalah `lacrimal gland`
Aktivitas Menggambarkan banyak radiasi yang dipancarkan
oleh sumber radioaktif
Definisi: jumlah peluruhan inti per satuan waktu
Satuan : Becquerel (Bq) 1 Bq = 1 disintegrasi per detik Curie (Ci) 1 Ci = 3,7 × 1010 Bq
Paparan Paparan 1 Rontgen merupakan kuantitas radiasi
foton yang menghasilkan 1 esu ion positif atau negatif di dalam 1cm3 udara normal Roentgen (R) = 2,58 x 10-4 coulomb/kg = 1 esu/cm3
Dosis Serap / Absorbed dose (D) Ukuran jumlah energi yang terdeposisi (E) per
massa (m) medium yang dilintasi
Satuan: Gray (Gy) = Joule/kg rad (radiation absorbed dose), 1 rad = 1 cGy 1 Gy = 100 rad
Dosis Tara / Equivalent dose (HT) Digunakan sebagai ukuran efek biologi dari satu
jenis tertentu radiasi pada organ atau jaringan HT = WR x D
D = dosis serap pada suatu organ/jaringan WR = faktor bobot radiasi Satuan: Sievert (Sv) = Joule/kg rem (radiation equivalent man), 1 rem = 10 mSv 1 Sv = 100 rem
Radiation weighting factors (WR) ICRP 60 (1991)
Radiation type and energy range Photons (X-rays and gamma-rays) all energies Electrons, all energies Neutrons <10 keV 10-100 keV >100 kev to 2 MeV 2-20 MeV >20 MeV Protons >20MeV Alpha-particles, fission fragments
WR 1 1 5 10 20 10 5 5 20
Dosis Efektif / Effective dose (E) Ukuran yang berhubungan dengan risiko
dengan mempertimbangkan radiosensitivitas relatif dari setiap organ/jaringan E(Sv)= ΣT WT x HT
WT: faktor bobot jaringan/organ T HT : dosis tara pada jaringan/organ T
Tissue and organ weighting factors Organ or tissue
Tissue w eighting factor (W T )
Gonads Red bone m arrow Colon Lung Stom ach Bladder Breast Liver Oesophagus Thyroid Skin Bone surface Rem ainder
0.2 0.12 0.12 0.12 0.12 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.01 0.01 0.05
Total
1.0
Nilai Batas Dosis Definisi ICRP:
dosis yang diterima dalam jangka waktu tertentu atau dosis yang berasal dari penyinaran intensif seketika, yang menurut tingkat pengetahuan dewasa ini memberikan kebolehjadian yang dapat diabaikan tentang terjadinya cacat somatik gawat atau cacat genetik. NBD tahunan di Indonesia: 50 mSv untuk pekerja radiasi 5 mSv untuk masyarakat umum Rekomendasi IAEA : 20 mSv/tahun untuk pekerja radiasi 1 mSv/tahun untuk masyarakat umum
Biologi Radiasi
Efek Radiasi Pada Manusia
Kromosom •Rangkaian sangat kompleks double helix DNA berikatan dengan protein •Pada sel manusia terdapat 23 pasang
Efek radiasi pada DNA
DNA SİNGLE STRAND BREAK
DNA DOUBLE STRAND BREAK
Aberasi kromosom tidak stabil: Sel yang mengandung kromosom bentuk ini (disentrik dan cincin) akan mati
Aberasi kromosom stabil: Sel yang mengandung
aberasi kromosom ini (translokasi dan delesi) tetap hidup dan mampu melakukan pembelahan
Translocation
Deletion
Aberasi kromosom stabil dan kanker Aberasi kromosom
Karsinoma kolon Neuroblastoma Retinoblastoma Small-cell carcinoma (paru) Karsinoma ovarium Burkitt lymphoma Chronic myelogenous leukemia Chronic lymphocytic leukemia
Kanker
Delesi 5q (5q-) :gen p53 Delesi 1p (p31p36) Delesi 13q14 Delesi 3p (p14p23) Translokasi (6;14)(q21;q24) Translokasi (8;14)(q24;q23) Translokasi (9;22)(q34;q11) Translokasi (11;14)(q13;q32)
Sel terpapar radiasi Perbaikan secara enzimatis sel mati disfungsi organ
sel hidup sel normal
efek deterministik # ada dosis ambang # keparahan bergantung dosis # umumnya tanpa masa laten # individu terpapar
sel abnormal efek stokastik # tanpa dosis ambang # probabilitas bergantung dosis # ada masa laten # individu terpapar & turunannya
Efek Stokastik Individu terpajan:
Target : sel somatik karsinogenesis Kanker akibat radiasi tidak spesifik Prediksi risiko kanker diperoleh dari studi epidemiologi pada populassi terpajan radiasi Koefisien peluang pada pekerja radiasi : 4 x 10-2 /Sv
Turunan individu terpajan:
Target : sel reproduktif efek pewarisan Tidak ada bukti konklusif pada manusia Koef. Peluang pada pekerja radiasi : 0,8 x 10-2 /Sv
Human data on radiation cancerogenesis Type or localization of cancer Population groups A-bomb survivors
Leukemia
Thyroid gland
Lung
Breast
+
+
+
+
Exposed in a nuclear accident
Skin
+
Ra-dial painters Early radiologists U-miners
Bone
+
+ + +
Efek Deterministik pada Sistem Pembentukan Darah Sel darah berasal dari sel stem sumsum tulang
Dosis 0,5 Gy penurunan segera komponen darah
eritrosit (sdm) transport O2 dan CO2 lekosit (sdp) granulosit dan limfosit sistem imun trombosit (platelet) pembekuan darah
limfosit menurun dalam beberapa jam platelet & granulosit dalam beberapa hari – minggu Eritrosit menurun lambat dalam beberapa minggu
Kematian terjadi akibat dari infeksi dan hemorrhage
Efek Deterministik pada Kulit 2 – 3 Gy : eritema awal dalam 6-24 jam utk 2-3 hari eritema 7 – 10 hari utk beberapa minggu 3 – 8 Gy : eritema dan epilasi
deskuamasi kering (pengelupasan kulit) 3-6 minggu 12 - 20 Gy : blister (deskuamasi basah) dalam 4-6 minggu
ulceration (tukak/borok) > 20 Gy : nekrosis (kematian jaringan ) dalam 10 minggu atropi dalam bulanan-tahunan
Kecelakaan Industri Radiografi di Yanango, Lima PERU Ir-192 (37 Ci / 1,37 TBq), 20 Feb. 1999
22 Februari 1999
1 Maret 1999
3 Mei 1999
20-30 menit (18 Maret 1999)
April 1999
42 jam
15 hari
3,5 hari
24 hari
Efek Radiasi pada Organ Reproduksi Testis
Perubahan jumlah sperma dan waktu pulih Dosis 0,15 Gy : oligospermia Dosis < 1 Gy : steril beberapa bulan Dosis 1 – 3 Gy : steril 1 – 2 tahun ICRP 60 : 3,5 - 6 Gy
Ovarium Bergantung usia: usia dosis Dosis 0,65 Gy : steril sementara Dosis 5 – 7 Gy : steril pada usia 40-an Dosis 12 – 15 Gy : steril pada usia 20-an ICRP 60: 2,5 – 6 Gy
JANIN
Retardasi pertumbuhan intrauterine Kematian (embrionik, janin, neonatal) Malformasi Congenital
Efek Radiasi pada Janin Bergantung Periode kehamilan:
1. Minggu 0 - 2 kematian janin (0,05 – 0,1 Gy) 2. Minggu 2 – 7 malformasi organ, kematian neonatal, kanker 3. Minggu 8 -40 retardasi mental, kelainan bawaan, kanker Dosis ambang retardasi mental (penurunan IQ): 0,1 Gy pd minggu 8–15 dan 0,4 -0,6 Gy pd minggu 6–25
Efek Radiasi pada Mata
Dosis 0,5 Gy kekeruhan lensa yang teramati Dosis 2–10 Gy katarak dalam 6 bulan - 35 tahun
SINDROMA RADIASI AKUT adalah sekumpulan simpton yang timbul akibat
pajanan radiasi dosis tinggi pada seluruh tubuh secara akut Tahapan :
Sindroma prodromal simpton awal segera pasca pajanan (beberapa jam) masa laten (tenang) terbebas dari sakit (beberapa hari - 2 minggu) Sindroma sistemik yang timbul Masa penyembuhan
SRA plus sindroma kutanius pada kasus Chernobyl
SINDROMA RADIASI AKUT Sindroma Sistem Hematopoitik
I.
Dosis ambang sindroma : 1 Gy S. prodromal : mual, muntah, letih, pusing, hilang nafsu makan dan diare 3 hari Masa laten : 2 – 3 minggu Efek sistemik: penurunan jumlah sel darah Dosis ambang kematian : 3 Gy dalam 3 minggu Infeksi dan Hemorrhage Penurunan sel stem sumsum tulang (sampai 8 Gy)
II. Sindroma Sistem Pencernaan
Dosis ambang sindrom: 5 Gy S. Prodromal: demam, diare parah + darah, kram perut Masa laten : 3 – 5 hari Efek sistemik: kerusakan mukosa & sel stem usus halus Dosis ambang kematian: 10 Gy dalam 3 hari – 2 minggu
III. Sindroma Sistem Syaraf Pusat
Dosis ambang sindroma : 20 Gy S. Prodromal: hilang keseimbangan, susah bernafas, tremor dan koma Masa laten : 15 menit – 3 jam Efek sistemik: kerusakan parah sistem syaraf dan cardiovascular Dosis ambang kematian : 50 Gy dalam < 3 hari
Terima kasih
Dosis seluruh tubuh fetus dari pemeriksaan kedokteran nuklir pada periode kehamilan awal dan akhir.
Prosedur, radiofarmaka dan aktivitas pemberian 99mTc
bone scan (phosphate), 750 MBq 99mTc lung perfusion (MAA), 200 MBq 99mTc lung ventilation (aerososl), 40 MBq 99mTc thyroid scan (pertechnetate),400 MBq 99mTc red blood cell, 930 MBq 99mTc liver colloid, 300 MBq 99mTc renal DTPA, 750 MBq 67Ga abcess/tumor, 190 MBq 123I thyroid uptake, 30 MBq 123I thyroid uptake, 0,55 MBq 131I metastase imaging, 40 MBq
Kehamilan awal (mGy)
Kehamilan 9 bulan (mGy)
4,6-4,7 0,4-0,6 0,1-0,3 3,2-4,4 3,6-6,0 0,5-0,6 5,9-9,0 14-18 0,4-0,6 0,03-0,04 2,0-2,9
1,8 0,8 0,1 3,7 2,5 1,1 3,5 25 0,3 0,15 11
