PROTEKSI RADIASI DAN BIOLOGI RADIASI

PROTEKSI 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 cm}3 _{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

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.

Jenis radiasi berbeda bisa mendepositkan jumlah energi yang sama di dalam jaringan yang sama, tetapi pola distribusinya bisa berbeda

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

Proteksi dan Risiko Radiasi

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.

RBE tergantung dari besarnya LET radiasi tertentu.

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

Tiga Prinsip Dasar

Proteksi Radiasi



Justifikasi



Optimasi proteksi



Limitasi

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

Partikel

Elektromagnetik

Directly ionizing



Tiga faktor

dasar:



Waktu



Jarak



Penahan

PENGENDALIAN WAKTU

Exposure rate

=10mGy/h

X Time = Total dose

1 hour = 10 mGy

Hukum Kuadrat Terbalik

(Inverse square law)

150 mSv/h

0.06 mSv/h

d=50cm

PENGGUNAAN PENAHAN

RADIASI

Tiga Prinsip Dasar

Proteksi Radiasi



Justifikasi



Optimasi proteksi



Limitasi

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

99m

_{Tc-HMPAO digunakan untuk pencitraan otak (brain imaging), tetapi}

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

Paparan



Paparan 1 Rontgen merupakan kuantitas radiasi

foton yang menghasilkan 1 esu ion positif atau

negatif di dalam 1cm

3

_{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

Dosis Tara / Equivalent dose (H

_T

)



Digunakan sebagai ukuran efek biologi dari satu

jenis tertentu radiasi pada organ atau jaringan

H

_T

= W

_R

x D

D

= dosis serap pada suatu organ/jaringan

W

_R

= faktor bobot radiasi

Satuan:

Sievert (Sv) = Joule/kg

rem (radiation equivalent man), 1 rem = 10 mSv

1 Sv = 100 rem

Radiation weighting factors (W

_R

)

ICRP 60 (1991)

Radiation type and energy range

W

_R

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

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)= Σ

_T

W

_T

x H

_T

W

_T

:

faktor bobot jaringan/organ T

Tissue and organ

weighting factors

Organ or tissue

Tissue w eighting

factor (W

_T

)

G onads

Red bone m arrow

Colon

Lung

Stom ach

Bladder

Breast

Liver

O esophagus

Thyroid

Skin

Bone surface

Rem ainder

Total

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

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

Kromosom

•Rangkaian sangat kompleks double helix DNA

berikatan dengan protein

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

)

Aberasi kromosom

stabil:



Sel yang mengandung

aberasi kromosom ini

(

translokasi dan delesi

)

tetap hidup dan mampu

melakukan pembelahan

Translocation

Aberasi kromosom stabil dan kanker

Aberasi kromosom

Kanker

Karsinoma kolon

Neuroblastoma

Retinoblastoma

Small-cell carcinoma (paru)

Karsinoma ovarium

Burkitt lymphoma

Chronic myelogenous leukemia

Chronic lymphocytic leukemia

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

sel hidup

disfungsi organ sel normal

sel abnormal

efek deterministik

efek stokastik

# ada dosis ambang # tanpa dosis ambang

# keparahan bergantung # probabilitas

dosis

bergantung dosis

# umumnya tanpa masa laten # ada masa laten

# individu terpapar # 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

Human data on

radiation cancerogenesis

Type or localization of cancer

Population

groups

Leukemia

Thyroid

gland

Lung

Breast

Bone

Skin

A-bomb survivors

₊

₊

₊

₊

Ra-dial painters

+

Early radiologists

₊

₊

U-miners

₊

Exposed in a nuclear accident

+

Efek Deterministik pada

Sistem Pembentukan Darah

 Sel darah berasal dari sel stem sumsum tulang



eritrosit (sdm)



transport O

₂

dan CO

₂



lekosit (sdp)



granulosit dan limfosit



sistem imun



trombosit (platelet)



pembekuan darah

 Dosis 0,5 Gy



penurunan segera komponen 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

Kecelakaan Industri Radiografi

di Yanango, Lima PERU

Ir-192 (37 Ci / 1,37 TBq), 20 Feb. 1999

22 Februari 1999 1 Maret 1999

20-30 menit (18 Maret 1999)

42 jam

_{3,5 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

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

SINDROMA RADIASI AKUT

I.

Sindroma Sistem Hematopoitik



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

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 seluruh tubuh fetus dari pemeriksaan kedokteran nuklir pada periode kehamilan awal dan akhir.

Prosedur, radiofarmaka dan aktivitas pemberian

Kehamilan awal (mGy)

Kehamilan 9 bulan (mGy)

99m_{Tc bone scan (phosphate), 750 MBq} 99m_{Tc lung perfusion (MAA), 200 MBq} 99m_{Tc lung ventilation (aerososl), 40 MBq} 99m_{Tc thyroid scan (pertechnetate),400 MBq} 99m_{Tc red blood cell, 930 MBq}

99m_{Tc liver colloid, 300 MBq} 99m_{Tc renal DTPA, 750 MBq} 67_{Gaabcess/tumor, 190 MBq} 123_{I thyroid uptake, 30 MBq} 123_{I thyroid uptake, 0,55 MBq} 131_{I metastase imaging, 40 MBq} 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