PENGUKURAN TEGANGAN PESAWAT SINAR-X RADIODIAGNOSTIK SECARA NON-INVASIVE

Proseding Seminar Pengembangan Teknologi

Dan Perekayasaan Instrumentasi Nuklir, Serpong 20 Mei 2003 fSSN NO: 1693

-

3346

PENGUKURAN TEGANGAN PESAWAT SINAR-X RADIODIAGNOSTIK

SECARA NON-INVASIVE

Risna Puspitasari1 dan Nasukha2

1. Departemen Fisika - Universitas Indonesia, Depok 2. Bidang Dosimetri - P3KRBiN - Batan, Jakarta ABSTRACT

Voltage measurement of radiodiagnostic X-ray machines by non-invasive method. Diagnose succeed on radiodiagnostic X-ray imaging depend on many factors, such as the voltage accuracy on the panel to the real voltage. To investigate, it has been carried out voltage measurement to some radiodiagnostic x-ray machines by using non-invasive method. Two instruments which are kVp test cassette Wisconsin model105A and RMI digital kVp meter were used on this experiment. Three machines found 0.93 to 0.99 of linearity and up to 19.0 % of relative error measured by using kVp test cassette Wisconsin. However, six machines were measured by using RMI digital

kVp meter found 0.99 of linearityand less

than 2.2 % of relative error, but for one machine

to be

0.93 of linearity

and 12.4%of relativeerror.

ABSTRAK

Pengukuran tegangan Pesawat Sinar-X Radiodiagnostik secara non-invasive. Keberhasilan diagnose dengan menggunakan Pencitraan Sinar-X radiodiagnostik sangat bergantung kepada banyak faktor, diantaranya keakurasian tegangan yang tertera pede panel pesawat dengan tegangan sebenarnya dihasilkan. Untuk mengetahuinya, telah dilakukan pengukuran terhadap beberapa pesawat sinar-X radiodiagnostik dengan menggunakan metode non-invasive. Dua instrumen, yaitu kVp test cassette Wisconsin model 105A den RMI digitalkVp meter digunakan dalam penelitian ini. Tiga pesawat diukur dengan kVp test cassette Wisconsin, kelinieritasannya diperoleh berkisar 0,93 sampai 0,99 dengan kesalahan relatif mencapai 19,0 %. Sedangkan enam buah pesawat diukur dengan menggunakan RMI digital kVp meter didapatkan kelinieritasannya cukup sempurna, yakni 0,99 dengan kesalahan relatif dibawah 2,2 %, kecuali ditemukan satu pesawat dengan linieritas 0,93 dengan kesalahan relatif 12,4

PENDAHULUAN

Tubuh manusia yang pada dasarnya bisa ditinjau secara anatomi ataupun fisiologi untuk kepentingan kedokteran, pada mulanya dianggap sebagai obyek yang 'invisible' oleh mata. Namun, ketika W Rontgen pada tahun 1895, Fisikawan Jerman telah menunjukkan bahwa tubuh manusia bisa menjadi 'transparan', yang ketika itu cincin dan telapak jari istrinya digambarkan dalam sebuah film dari hasil penemuannya, yaitu sinar-x. Demikian kiranya sinar-x dapat membedakan kerapatan ( densitas ) dari jaringa yang ada di dalam tubuh

manusia yang dilewatinya.

Untuk mengetahui penggunaan sinar-X di dunia kedokteran ini dapat dilihat dari data-data kontribusi radiasi ini terhadap masyarakat. Seperti diketahui bahwa sumbangan papa ran radiasi (buatan manusia ) merupakan penyumbang terbesar terhadap distribusi dosis yang diterima oleh populasi masyarakat, sebagai contoh di Inggris [ 1 ]. sekitar 90 % dosis radiasi terhadap populasi dari seluruh sumber radiasi kecuali

radiasi Jatar belakang, disebabkan dari radiasi medis sinar-x. Sementara dosis efektif kolektif tahunan dari radiasi medis seluruh dunia di perkirakan antara 2 - 5 106 orang-Sv dan sekitar 90 - 95 % diakibatkan dari hasil pemeriksaan diagnostik sinar-x [ 2 ]. Sedangkan rata-rata dosis efektif tahunan seluruh dunia sekitar 15 % nya berasal dari pemakaian radiasi di bidang medis [ 3].

Disatu sisi telah diketahui banyak manfaat dan keuntungan penggunaan sinar-x di dunia kedokteran, di sisi lain memberikan dampak dan resiko paparan terhadap perorangan dan praktisi medik. Dengan demikian justifikasi praktek pemeriksaan dengan sinar-x disamping cukup memberikan manfaat, maka harus mempertimbangkan dosis serendah-rendahnya terhadap perorangan dan praktisi medik. International Commission Radiation Protection ( !.C.RP ) dengan rekomendasinya nomor 60 [ 4 ] menyebutkan bahwa karena sebagian besar penyebab paparan radiasi medis jelas telah dijustifikasi dan karena

Proseding Seminar Pengembangan Teknologi

Dan Perekayasaan Instrumentasi Nuklir, Serpong 20 Mei 2003

ISSN NO : 1693

-

3346

prosedur langsung seringkali memberikan manfaat dan keuntungan terhadap individu terpapar namun kurang mendapat perhatian dalam optimisasi proteksi dibandingkan dengan penggunaan radiasi pada umumnya.

Agar tujuan diagnostik tercapai maka standard pelayanan radiologi, khususnya pada penggunaan peralatan sinar-x untuk radiodiagnostik harus dipenuhi. Standard pelayanan radiologi bisa meliputi peralatan, sumber daya manusia (SDM) maupun sarana penunjangnya. Program jaminan kualitas yang didalamnya termasuk kendali kualitas merupakan suatu kebutuhan terhadap standard pelayanan radiologi, diantaranya untuk peralatan sinar-x. Pengukuran tegangan peralatan sinar-x untuk diagnostik harus dilakukan dalam kaitannya dengan program jaminan kualitas, sehingga penilaian kinerja peralatan dan instrumen untuk menguji, toleransi penyimpangan yang dikehendaki perlu diketahui dan dilakukan secara berkala.

TEORI

Untuk menghasilkan sinar-X yang digunakan untuk mendiagnosa pasien pada pesawat sinar-X sangat bergantung pada tujuan organ apa yang akan didiagnosa dan dibutuhkan tegangan. Organ tubuh yang mengandung jaringan lunak, seperti payudara diperlukan tegangan pesawat lebih rendah jika dibandingkan dengan organ tubuh yang mengandung jaringan keras, sep..ertitulang.,Untuk itu tegangan pesawat sinar-X radiodiagnostik biasanya dirancang untuk suatu tujuan tertentu. Pesawat sinar-X yang digunakan untuk pemeriksaan payudara, atau pesawat Mammografi biasanya dioperasikan pada tegangan sekitar 25 kV sampai 35 kV, sedangkan pesawat sinar-X konvensional yang biasa digunakan untuk pemeriksaan foto thorax dan sejenisanya biasanya dioperasikan pada tegangan sekitar 50 kV sampai 110 kV.

Tegangan pesawat sinar-X

radiodiagnostik untuk mensupply tegangan tabung, seringkali diperoleh dari sumber tegangan PLN yang kemudian melalui transformator dan rectifier diatur sedemikian rupa sangat

tergantung masing-masing kinerja pesawat tersebut. Ada pesawat sinar-X radiodiagnostik yang baik dan memenuhi kriteria dan standard, namun tidak sedikit juga ditemui pesawat yang dibawah kriteria dan standard.

Mengingat tegangan tabung pada pesawat sinar-x radiodiagnostik yang cukup tinggi dalam orde puluhan sampai ratusan kiloVolt (kV), maka pengukuran secara langsung sulit dilakukan. Untuk itu pengukuran

tegangan dilakukan dengan

menggunakan metode non-invasive, atau pengukuran secara tidak langsung. Secara sederhana metode ini dapat dijelaskan dengan menggunakan persamaan berikut

:

1=loe-Jix (1)

Ji = C1 (kV) + C2 (2)

Dengan menggunakan dua detektor untuk dua bahan penyerap yang berbeda ketebalan, maka diperoleh dua pengukuran yang bersamaan, yakni

:

11=loe-Jix1

(3)

12=loe-Jix2 (4)

Persamaan 4 dan di 3 digabungkan sehingga diperoleh perbandingan ( ratio = r ) sebagai berikut :

r = e-Ji II x (5)

Dengan menghubungkan persamaan 2 dan 5 dan melakukan beberapa pengukuran tegangan maka akan diperoleh persamaan :

kV = ar + b (6)

Dengan demikian linieritas hubungan antara kV terhadap 2 bacaan bacaan detektor dapat digunakan untuk mengetahui tingkat stabilitas tegangan pesawat sinar-X tersebut. Metode ini juga dapat digunakan dengan cara menggunakan tingkat kehitaman film dan ini dikenal dengan Pengujian kV dengan kaset Wisconsin.

PERCOBAAN

Peralatan yang digunakan :

1. kVp test cassette Wisconsin model 105A

2. RMI digital kVp meter

3. Pesawat sinar-x radiodiagnostik

.

Tanka X-ray unit model RTO-125

.

2 buah Multix Compact-K Siemens

Proseding Seminar Pengembangan Teknologi

Dan Perekayasaan Instrumentasi Nuklir, Serpong 20 Mei 2003

ISSN NO: 1693

-

3346

.

Toshiba

X-ray Model KCD-10M-8

.

Shimadzu R-20 Prosedur Percobaan

.

Pengukuran dengan menggunakan kVp test cassette Wisconsin model 105A

Film sinar-X radiodiagnostik berukuran 18 cm x 24 cm dimasukkan ke dalam kVp test cassette Wisconsin model 105A dalam kamar gelap. Cassette ditempatkan secara paralel dengan posisi tabung X. Jarak fokus sinar-X terhadap permukaan cassette diatur sekitar 100 cm. Tutup bagian cassette yang tidak dibutuhkan untuk pengukuran tegangan yang diperlukan, sesuai dengan tegangan pada panel pesawat sinat- sinar-X. Kemudian iradiasi bagian cassette yang terbuka sesuai dengan luas lapangan yang dibutuhkan dan disesuaikan untuk kebutuhan tingkat kehitamannya. Ulangi lagi untuk pengukuran tegangan yang lain dengan menutupi bagian cassette yang tidak diperlukan. Setelah selesai iradiasi, cucilah film dikamar gelap dengan mesin pemroses film clematis ataupun manual, sesuai dengan prosedur pencucian film yang benar.

Hasil tingkat kehitaman film kemudian

diukur dengan menggunakan

densitometer, sehingga diketahui densitas optiknya. Dari 4 kolom pasangan dengan 10 titik kehitaman, dan setiap kolom (kanan) setiap pasangan digunakan sebagai referensi. setelah itu dapat dibuatkan hubungan antara kV dengan nomor step kehitaman yang dihasilkan yang sesuai. Percobaan yang sarna juga dilakukan terhadap beberapa pesawat sinar-X radiodiagnostik yang lain.

.

Pengukuran dengan menggunakan RMI digital kVp meter

RMI digital kVp meter ditempatkan pada berkas sinar-X pesawat radiodiagnostik dengan luas lapngan radiasi sesuai dengan yang telah disediakan oleh kVp meter tersebut. jarak fokus terhadap permukaan kVp meter diatur sesuai dengan tanggapannya. Iradiasi kVp meter dengan sinar-X yang dihasilkan oleh pesawat tersebut sesuai dengan tegangan yang diukur. Bacaan r yang dihasilkan dari RMI digital kVp meter ini diperoleh untuk beberapa macam pengukuran tegangan. Percobaan yang

sarna juga dikerjakan untuk beberapa pesawat sinar-X radiodiagnostik yang lain.

PEMBAHASAN

Data yang diperoleh adalah hasil pengukuran pesawat sinar-X dengan dua alat pengukur tegangan yaitu, cassette (manual) dan kVp meter (digital). Pesawat sinar-X yang digunakan ada yang menggunakan rangkaian listrik satu fase dan tiga fase. Pengukuran dengan manual yang dihasilkan hanya berasal dari rangkaian listrik tiga fase sedangkan rangkaian listrik satu fase tidak dapat diambil datanya, karena pesawat sinar-X yang menggunakan rangkaian listrik satu fase tidak diperoleh hasil yang dikehendaki, karena mAs-nya tidak mencukupi untuk mendapatkan kehitaman film yang cukup.

Karena data yang dihasilkan secara manual, harus terlebih dahulu dihitung nilai kehitaman film pada setiap stepnya. Untuk mengukur tingkat kehitaman digunakan Densitometer. Nilai setiap step ini akan digunakan untuk pengolahan data dengan menggunakan metode least square.

Pada

pesawat

sinar-X yang bermerk Multix Compact-K Siemens didapatkan nilai step sebesar 5 pada tegangan 60 kVp, untuk tegangan sebesar 81 kVp nilai step yang dihasilkan sebesar 7.875, sedangkan pada tegangan 100 kVp menghasilkan nilai step sebesar 9 dan yang terakhir adalah nilai step sebesar 11 yang dihasilkan dari tegangan sebesar 121 kVp, pada pesawat Siemens Poly Mobile diperoleh step sebesar 5.07 pada tegangan sebesar 60 kVp. Tegangan sebesar 81 kVp menghasilkan step sebesar 6, sedangkan pada step yang bernilai 7.9 dihasilkan dari tegangan sebesar 102 kVp, dan untuk tegangan sebesar 125 kVp menghasilkan step sebesar 11.625. Pesawat ketiga adalah pesawat Multix Compact-K Siemens memberikan nilai step 5 untuk tegangan sebesar 60 kVp. Pada tegangan 81 kVp stepnya bernilai 84, sedangkan step yang bernilai 11.75 dihasilkan dari tegangan sebesar 100 kVp dan yang terakhir adalah tegangan sebesar 121 kVp menghasilkan step sebesar 16.25.

Proseding Seminar Pengembangan Teknologi

Dan Perekayasaan Instrumentasi Nuklir, Serpong 20 Mei 2003

ISSN NO : 1693

-

3346

Data yang dihasilkan dengan menggunakan

cassette

dapat dilihat, bahwa semakin besar tegangan yang diberikan maka step yang dihasilkan pun semakin besar. Data yang

dihasilkan, kemudian diolah dengan menggunakan metode least square adalah sebagai berikut .

Gambar 1 Hubungan antara Nomor Step dengan Tegangan (kV)

,,-- --140

130

--,- - ---- --l

I

-- - - -- --- - ----.- -- ---..--. 50 -<-~ ---~

---40,

4

120

c:

110

-,--- --..

>

::. 100

,

--6

8

Nomor

Step

Pada

pengukuran

data

yang

dihasilkan secara manual terdapat dua

alat yang sarna, yaitu Multix Compact-K

Siemens.

Kedua alat ini memiliki

tipe yang sarna tetapi data yang dihasilkan berbeda sehingga menyebabkan hasil akhir dari

pengolahan least square

juga berbeda. Hasil yang didapatkan berbeda karena dapat diakibatkan perbedaan pada proses pencucian film

dan untuk

diketahui bahwa, selain itu alat Multix

Compact-K Siemens yang

berada

pada

nomor tiga adalah pesawat terbaru, sehingga ketelitian pesawat tersebut lebih baik jika dibandingkan pesawat yang pertama. Hal ini dapat dilihat pada hasil least square dengan kesalahan relatif yang lebih kecil

Y3= 5.4187x + 34.416

~

~

.2

3

-- -~_.- ---10 12 14 16 18

Proses pengambilan data secara manual seharusnya terdapat delapan data. Lima data yang ada mengalami kegagalan. Empat data yang gagal dihasilkan dari proses pengambilan data pada pesawat Tanka X-Ray yang

menggunakan rangkaian listrik satu

fase. Proses pengambilan data dari pesawat Tanka X-Ray mengalami kegagalan disebabkan alat tersebut adalah alat yang sudah tua karena masih

menggunakan

rangkaian

listrik satu fase, sedangkan pesawat

yang

sekarang banyak

digunakan

menggunakan rangkaian listrik

tiga fase. Selain itu juga alat yang digunakan untuk proses pencucian film kurang bagus. Satu data yang

mengalami

No Nama Pesawat a b Sy Sy Sb

_{Kes relatif}

(%) r

1 Multix Compact-K 5.9 10.3 24.0 4.9 1.2 10.9 0.97 2 Poly Mobile S 21 9.3 78.8 8.9 1.8 19.0 0.93 3 Multix Compact-K 34.4 5.4 4.6 2.1 0.3 4.8 0.99 c:: ca 90 t:n c:: ca 80 t:n CI) 70

I-60

-<-Proseding Seminar Pengembangan Teknologi

Dan Perekayasaan Instrumentasi Nuklir, Serpong 20 Mei 2003 ISSN NO : 1693

-

3346

kegagalan

yang lain adalah pada saat

pengambilan data dengan

menggunakan pesawat Multix Compact yang pertama. Proses tersebut mengalami kegagalan karena disebabkan oleh alat yang digunakan untuk mencuci film kurang baik dan juga

karena pada saat pengambilan data dengan tegangan 80 kVp dipanel ada bagian dari cassette yang tidak tertutupi sehingga menyebabkan sinar-X yang ditembakkan berhambur ke bagian yang

tidak ditutupi

2. Pengukuran dengan Digital kVp Meter (digital)

140

->

130

-i~---~

-

_{L. 120}

<1> +oJ

110

<1>

E

100

c.

>

90

+----~ s::::

80

~

70

;

60

C) <1>

50

I-40 '

40

60

80

100

120

!

i

L

~~=_a

n_g_~~~_~n

eI_~kV~____---~--- -~8~x-+-5--:-935'; p97855x-+---zfj~91-T Y3 = 5.4187x + 34.416' Y;-=

0.808x

+ 5.34

Ys = 1.0187x+ 1.1548-Ys =o.9923x + 2.3186

I+1l

1.2!

!.A 3

1

I

iX4i

I

' 1%51

~-~

140

--Gambar 2. Hubungan antara tegangan panel dengan tegangan kVp meter

Proses pengambilan data dengan menggunakan alat digital kVp meter lebih mudah, karena alat tersebut hanya diletakkan di meja kemudian langsung sinar-X terse but ditembakkan. Pada proses pengambilan data ini apabila pada panel tidak tertera nilai tegangannya, maka jarak antara kVp meter dengan pesawat sinar-X harus lebih dekat lagi. Pada jarak yang jauh tidak didapatkan nilai tegangan yaitu

pada saat pesawat ditembakkan dengan nilai sebesar 60 kVp ke bawah Sedangkan di atas 60 kVp jarak tidak mempengaruhi, karena pada saat melakukan pengukuran dengan nilai tegangan yang sarna pada pesawat, tetapi menggunakan jarak yang berbeda-beda tegangan yang dihasilkan pada panel digital kVp meter tetap

sama-No Nama Pesawat a b Sy Sv Sb Kes relatif r

1 Tanka X-Ray -19.7 1.1 0.5 0.7 0.02 2.1 % 0.99 2 _{Multix Compact-K} -13.2 1.2 1.4 1.2 0.03 2.2 % 0.99 3 Poly Mobile S 1.9 0.9 0.1 0.3 0.006 0.6 % 0.99 4 Toshiba Mobile 5.3 0.8 10.0 3.2 0.1 12.4 % 0.96 5 _{Multix Compact-K} 1.2 1.0 0.2 0.4 0.003 0.3 % 0.99 6 Shimadzu R-20 2.3 0.9 0.1 0.4 0.007 0.8 % 0.99

Proseding Seminar Pengembangan Teknologi

Dan Perekayasaan Instrumentasi Nuklir. Serpong 20 Mei 2003 ISSN NO : 1693

-

3346

Pengolahan data dengan metode

least square dapat dilihat, bahwa semakin besar nilai x, maka semakin besar pula nilai y. r

yang

ada adalah menyatakan hubungan antara x dan y. Ka lau x naik maka y pun naik, kekuatan hubungan inilah yang ditandai dengan nilai R sebagai kofisien korelasi. pada gambar least square grafik tidak melaui titik 0 (nol). Grafik tidak melalui titik 0 (nol) karena adanya nilai a tidak 0 (nol). Nilai a tidak nol maka sebaiknya skala tegangan (kV) pesawat disesuaikan Nilai a bernilai positif maka garis least square berada diatas 0 atau bernilai positif, sedangkan a yang bernilai negatif garis least square berada di bawah nol maka bernilai negatif.

Tegangan dari PLN berupa arus bolak-balik, dinaikkan dengan menggunakan transformator kemudian arus diubah menjadi arus searah (DC) oleh dioda rectifier. Setelah disearahkan tegangan tersebut masuk ke dalam tabung sinar-X dan digunakan untuk meghasilkan sinar-X. pengukuran tegangan

pada

pesawat sinar-X, tegangan di tabungnya tidak dapat dilakukan pengukuran secara langsung dengan voltmeter karena akan menyebabkan pembebanan pada hambatan tabung sinar-X tersebut. Sehingga arus yang diberikan untuk anoda ke katoda akan berkurang dan radiasi tabung sinar-X tidak akan mencukupi.

KESIMPULAN

Dari hasil pengukuranpesawat sinar-X dengan alat kVp meter dan cassette seperti yang disebutkan di Bab IV diperoleh kesimpulan sebagai berikut :

1. Semakin besar tegangan yang digunakan maka semakin besar pula nilai step yang dihasilkan.

2. Pengukuran tegangan pesawat sinar-X secara non invasive lebih mudah menggunakan digital kVp meter dibandingkan dengan menggunakan cassette.

3. Pesawat sinar-X saat ini lebih banyak menggunakan rangkaian listrik tiga fase.

4. Pada proses pengolahan data kasalahan relatif pada metode manual sebesar 10.9 % untuk pesawat Multix Compact-K Siemens, pesawat Poly Mobile Siemens kesalahan relatifnya sebesar 19.0 % dan 4.7 % untuk pesawat Multix Compact-K Siemens. 5. Kesalahan relatif

pada

proses pengolahan data dengan metode digital untuk pesawat Tanka X-Ray sebesar 2.1 %. Pesawat Multix Compact-K Siemens sebesar 2.2 % dan 0.3 %. Sedangkan kesalahan relatif sebesar 0.6 % untuk pesawat Poly Mobile Siemens. Pada Toshiba Mobile sebesar 12.4 % dan yang terkhir adalah Shimadzu sebesar 0.8 %.

DAFTAR PUST AKA

1. IPSM-NRPB-COR. National Protocol for Patient Dose Measurements in Diagnostic Radiology. London, 1992 2. BENNET, BG. Exposure from medical radiation world-wide. Radiation Protection Dosimetry 1991, 36: 273-242 3. METTLER, FA. Medical Effects of Ionizing Radiation, Philadelphia, 1995 4. ICRP Publikasi 60, 1990

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis pada kesempatan ini ingin mengucapkan terima kasih kepada Kepala Instalasi Radiodiagnostik, RSUPN Ciptomangunkusumo, Jakarta P3KRBiN-Batan, Jakarta yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk melakukan penelitian dan pengambilan data. Lebih utama lagi kepada Pak Iwan Ridwan,

DFM

yang telah banyak membantu dalam terlaksananya penelitian ini.