MAKALAH FISIKA KESEHATAN “SINAR X (X-RAY)”
Dosen Pengampu : Dra.Astalini,M.Si
Disusun Oleh
Senja Yuniyarsih A1C314009
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
JURUSAN PENDIDIKAN DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
Kata Pengantar
Puji syukur atas kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat hidayah-Nya kepada kita semua sehingga kami dapat menyelesaikan penulisan makalah yang berjudul: ”Sinar X (X-Ray)”. Tidak lupa sholawat serta salam tercurahkan kepada junjungan kita Nabi Muhammad SAW yang kita nantikan syafa’at nya di dunia hingga yaumul akhir.
Pada kesempatan ini kami mengucapkan terimakasih kepada Dosen mata kuliah Fisika Kesehatan, Ibu Dra.Astalini.M.Si yang telah memberikan tugas pembuatan makalah ini. Segala kritik dan saran yang positif kami harapkan dari Dosen Pembimbing dan pembaca makalah ini. Akhir kata terimakasih atas perhatiannya dan kami mohon maaf apabila terdapat salah kata selama dalam penulisan makalah. Oleh karena itu penulis mohon kritik dan saran para pembaca.
Jambi, Apil 2017
Daftar Isi
Kata Pengantar...i
Daftar Isi...i
BAB I Pendahuluan...1
1.1. Latar Belakang...1
1.2. Rumusan Masalah...1
1.3. Tujuan...1
BAB II Pembahasan...1
2.1. Pembentukan Gambar Sinar-X...1
2.2. Radiasi Sinar-X pada Pasien...1
2.3. Pembentukan Gambar Sinar-X pada Fluoroscopy...1
BAB III Penutup...1
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Sinar-x ditemukan oleh Wilhelm Conrad Rontgen seorang berkebangsaan Jerman pada tahun 1895. Penemuanya diilhami dari hasil percobaan percobaan sebelumnya antara lain dari J.J Thomson mengenai tabung katoda dan Heinrich Hertz tentang foto listrik. Kedua percobaan tersebut mengamati gerak electron yang keluar dari katoda menuju ke anoda yang berada dalam tabung kaca yang hampa udara. Pembangkit sinar-x berupa tabung hampa udara yang di dalamnya terdapat filament yang juga sebagai katoda dan terdapat komponen anoda. Jika filamen dipanaskan maka akan keluar elektron dan apabila antara katoda dan anoda diberi beda potensial yang tinggi, elektron akan dipercepat menuju ke anoda. Dengan percepatan elektron tersebut maka akan terjadi tumbukan tak kenyal sempurna antara elektron dengan anoda, akibatnya terjadi pancaran radiasi sinar-x. Pemanfaatan sinar-x di bidang kedokteran nuklir merupakan salah satu cara untuk meningkatkan kesehatan masyarakat.
Aplikasi ini telah cukup beragam mulai dari radiasi untuk diagnostic, pemeriksaan sinar-x gigi dan penggunaan radiasi sinar-x untuk terapi. Radioterapi adalah suatu pengobatanyang menggunakan sinar pengion yang banyak dipakai untuk menangani penyakit kanker. Alat diagnosis yang banyak digunakan di daerah adalah pesawat sinar-x (photo Rontgen) yang berfungsi untuk photo thorax, tulang tangan,kaki dan organ tubuh yang lainnya. Alat terapi banyak terdapat di rumah sakit-rumah sakit perkotaan karena membutuhkan daya listrik yang cukup besar. Di negara maju, fasilitas kesehatan yang menggunakan radiasi sinar-x telah sangat umum dan sering digunakan.
1.2. Rumusan Masalah
1. Bagaimana pembentukan gambar sinar-x ? 2. Bagaimana radiasi sinar-x terhadap pasien ? 3. Bagaimana proses fluoroskopi ?
1.3. Tujuan
BAB II
PEMBAHASAN
2.1. Pembentukan Gambar Sinar-X
Hal ini relatif mudah untuk membuat gambar sinar-x atau roentgenogram, semua yang diperlukan adalah sumber sinar-x dan film yang dibungkus kertas hitam di gunakan untuk merekam gambar. Namun, membuat gambar sinar-x yang bagus membutuhkan pengetahuan yang cukup dan menggunakan teknologi modern. Pada bagian ini kita membahas bagaimana gambar sinar-x modern diproduksi dan faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas atau detail gambar. Sayangnya, sinar-x tidak dapat difokuskan untuk membuat gambar seperti kamera. Gambar sinar-x pada dasarnya gambar dari bayang-bayang film dengan berbagai struktur dalam tubuh atau sering disebut skiagraps.
Gambar 1. Prinsip-prinsip terlibat dalam pembentukan bayangan dengan cahaya tampak (a) Bayangan dari sebuah benda dengan jarak tertentu dari selembar kertas adalah kabur saat bolham besar digunakan. Bayangan bisa dibuat jauh lebih tajam. (b) bisa menggunakan sebuah bolham dengan diamerer kecil atau (c)
mememindahkan objek lebih dekat ke kertas. (d) Menggunakan air keruh antara bolham dan kertas menyerap cahaya dan menyebarkan sebagian besar sisanya,
mengurangi kontras bayangan
Lebar penumbra dapat dihitung dengan menggunakan : P=DL l
P : Lebar penumbra
D : Diameter sumber cahaya L : Jarak sumber cahaya ke objek l : Jarak objek ke layar (Film) Perhatikan Gambar 2.
Masalah yang muncul dalam memperolah hasil sinar-x yang baik adalah bayangan yang kabur. Hal ini dapat dikurangi dengan menggunakan titik fokus kecil, posisikan pasien dekat dengan film jika memungkinkan (dan meningkatkan jarak antara tabung x-ray dan film sebanyak mungkin), guna mengurangi jumlah radiasi yang tersebar film sebanyak mungkin. Hal ini juga diperlukan menghindari gerakan selama pemaparan, karena gerakan dapat menyebabkan kabur.
Ukuran nominal titik fokus pada banyak unit sinar-x adalah 1 mm (titik fokus kecil) dan 2 mm (titik fokus besar). Namun, titik fokus hampir selalu lebih besar dari ukuran nominalnya. Ukuran sebenarnya dari titik fokus dapat ditentukan dengan beberapa teknik. Menggunakan pendekatan fisika untuk membuat gambar lubang jarum dari titik fokus dan menghitung ukuran titik fokus dari ukuran gambar dan jarak yang digunakan.
Gambar 3. Tempat fokus bisa diukur dengan membuat gambar lubang jarum di tempat film. Jika lubang jarum berada di tengah antara sumber x-ray dan film,
gambarnya akan berukuran sama dengan sumbernya
tidak praktis untuk mengambil banyak sinar-x dari jarak yang jauh. Pada jarak 90 cm (36 in) intensitas sorotan sinar menjadi empat kali lipat yaitu pada 180 cm.
Untuk mendapatkan gambar sinar-x yang memuaskan dari bagian tubuh yang tebal seperti perut dan pinggul, perlu adanya pengurangan penyebaran radiasi di film tersebut. Jumlah radiasi yang tersebar di film bergantung pada energi sinar-x, namun ketebalan jaringan yang dilalui sorotan sinar-x adalah faktor yang paling penting. Semakin tebal jaringan semakin besar penyebarannya. Selain itu, semakin besar sorotannya, semakin besar penyebarannya, dan dengan demikian satu cara sederhana untuk mengurangi radiasi yang tersebar adalah dengan menjaga agar sorotan sinar x-ray tetap sekecil mungkin.
Gambar 4. Kisi terdiri dari kepingan timbal dan kepingan plastik tipis dan bolak-ballik serta lebar. Sinar-x yang tidak menyebar melewati kepingan plastik,
sementara sebagian besar sinar-x yang tersebar diserap oleh kepingan timbal. Kisi yang ditunjukkan pada Gambar 4 disebut kisi terfokus yang tidak memusatkan sinar-x, namun memiliki garis miring ke tepi sehingga x-ray tidak tersebar dari jarak optimum (misalnya, 1 m) dapat melewati tanpa hambatan. Bila sumber sinar-x sangat jauh dari jarak optimum, banyak sinar yang tidak tersebar akan diserap di oleh kepingan timah. Jika kisi terfokus diletakkan terbalik, hanya pusat bidang yang akan dilihat pada gambar.
Jika terdapat dua sinar-x yang setara, menggunakan kisi dan tanpa menggunakan kisi, yang diambil dengan menggunakan kisi akan lebih jelas karena megurangi sinar terpencar. Namun, juga akan memberikan paparan sinar kepada pasien yang lebih besar. Sejak mengurangi pencar mengurangi penggelapan film, perlu untuk meningkatkan eksposur dalam rangka untuk mendapatkan kegelapan optimal (densitas optik) dari film. Dan lagi, pancaran yang lebih tinggi harus diberikan karena lempengan timbal menyerap sebagian radiasi yangn tidak menyebar.
Gambar 5. Bagian penampang melintang yang diperluas dari bagian kaset sinar-x.
Layar yang dipasang dalam kaset dengan film dan layar dalam kontak tertutup. Untuk mendapatkan kontak yang lebih baik, kaset vakum telah dikembangkan, tekanan udara luar memegang peranan pada satu layar dalam kontak tertutup dengan film. Vacuum kaset sering digunakan dalam mamografi, di mana gambar yang tidak jelas harus minimum untuk memungkinkan melihat detail halus indikasi kanker.
Sama seperti kita dapat menggunakan film dengan kecepatan yang berbeda dalam fotografi, kita dapat menggunakan film sinar-x dengan kecepatan yang berbeda dalam radiologi diagnostik. Kecepatan yang dimaksud adalah kebalikan dari jumlah pemaparan pada roentgens (R) yang diperlukan untuk menggelapkan film sehingga hanya mentransmisikan 10% cahaya (kerapatan optik = 1.0); Artinya, jika 0,1 R yang di perlukan, kecepatannya adalah 10 R. Secara umum, film berkecepatan tinggi memerlukan lebih sedikit pencahayaan, lebih sensitif namun kurang detail dibanding film kecepatan rendah. Layar penguat yang juga memiliki sensitivitas yang berbeda. Yang paling sensitif disebut layar cepat, lebih efisien namun tidak menunjukkan lebih detail karena lapisan kristal yang lebih tebal digunakan di dalamnya. Layar khusus dengan lapisan kristal yang tipis yang biasa disebut layar detail memiliki resolusi bagus namun membutuhkan pencahayaan yang lebih banyak.
unit sinar-x pencahayaan otomatis atau phototimer, maksudnya adalah sinar-x menabrak film dan berhenti pada saat yang tepat. Phototimer pertama dikembangkan oleh RH Morgan pada 1942.
Setelah pencahayaan sinar-x dibuat, film juga harus di kembangkan (diolah). Seperti banyak foto yang hancur oleh pemrosesan yang ceroboh, banyak radiograf yang diambil dengan benar namun diolah dengan buruk. Bila bahan kimia yang di gunakan sudah tua atau berada pada suhu yang salah, gambar yang dihasilkan bisasangat buruk. Pengoperasian prosesor otomatis harus diperiksa setiap hari dengan mengembangkan film yang diberi paparan standar jika prosesor tidak bekerja secara benar, gelap pada gambar tidak akan benar.
2.2. Radiasi Sinar-X pada Pasien
Beberapa minggu setelah Rontgen menenukan sinar-x, ditemukan pula bahwa sinar-x dapat merusak kulit. Satuan yang digunakan dalam paparan radiasi adalah roentgen (R), ukuran jumlah muatan listrik yang dihasilkan oleh ionisasi di udara adalah 1 R = 2,58 x 10-4 C/Kg. Penyinaran yang diterima oleh orang dewasa untuk berbagai penelitian sinar-x diberikan pada tabel dibawah ini :
Lokasi yang
Namun, ada variasi besar dalam pemaparan yang diberikan pada fasilitas medis yang berbeda. Misalnya, dalam sebuah penelitian tentang paparan pada 500 unit chest x-ray di seluruh Amerika Serikat, ditemukan bahwa radiasi yang diterima oleh pasien berkisar antara 3 mR sampai 2300 mR.
menghasilkan satuan baru yang disebut rap (Roentgen-Area Product), dimana 1 rap = 100 R cm2, dan dengan demikian jika menerima paparan di 0,6 R pada area seluas 33 cm2 (paparan gigi tipikal) maka menerima 20 R cm2 atau 0,2 rap.
Ketebalan jaringan yang harus dilalui sinar-x untuk mencapai film mempengaruhi jumlah radiasi yang diterima pasien. Sorotan sinar-x berkurang karena satu faktor, yaitu berkurang sekitar 2 pada setiap 2,5 cm dari tebalnya jaringan dan dengan demikian pasien setebal 25 cm intensitas sorotan sinar-xnya dapat bekuramg sekitar 210 atau 1000. Radiasi sinar-x pada pasien bisa dikurangi dengan cara memadatkan bagian tubuh (seperti perut dan payudara) yang akan di sinari (compress the tissue). Contohnya saat melakukan x-raying pada payudara, radiasi ke pasien bisa dikurangi dengan cara menekan jaringan dengan balon yang terisi udara. Selain mengurangi radiasi, menekan jaringan dapat menghasilkan gambar dengan kerapatan yang lebih seragam, yang memudahkan ahli radiologi untuk menafsirkannya.
Umumnya, radiasi terhadap pasien dapat dikurangi ketika voltase dinaikkan, karena sinar-x berenergi tinggi yang lebih mampu menembus objek dari pada sinar-x berenergi rendah, sehingga sinar-x berenergi rendah diserap oleh tubuh. Namun, sinar-x berenergi tinggi lebih cenderung menyebar, hal ini dapat diatasi dengan menggunakan kisi untuk mengurangi radiasi yang tersebar namun membutuhkan pencahayaan yang lebih besar. Penggunaa voltase tinggi dan kisi terkadang menghasilkan paparan yang lebih besar dari pada penggunaan voltase rendah tanpa kisi, namun gambar yang dihasilkan umumnya lebih memiliki lebih banyak informasi.
Gambar 6. Keluaran dari sinar-xyang ditetapkan sebagai fungsi dari kilovoltase dan jumlah filtrasi.
Gambar 6. Filter dengan mudah menyerap foton sinar-x berenergi rendah. Jumlah foton energi tinggi yang tembus sedikit berkurang
Bagian sorotan sinar-x yang berada di luar area film jelas terbuang akan mengurangi kejernihan gambar dan menghasilkan radiasi yang lebih banyak. Namun pada tahun 1974 sorotan sinar-x yang digunakan pada rontgen di Amerika Serikat rata-rata dua kali lebih besar dari luas area film yang digunakan.
Gambar 7. Radiasi berlebih pada pasien dihasilkan dari sinar x-sinar yang tidak benar. Ini adalah sumber utama radiasi pada kelanjar reproduksi.
Gambar 7 menunjukkan berkas sinar-x yang tidak digunakan dengan baik. Peralatan sinar-x baru yang dibeli di Amerika Serikat setelah tanggal 1 Agustus 1974, memiliki yang mengatur sorotan sinar-x seukuran film yang digunakan, namun tidak ada peraturan yang mengharuskan menggunakan pengatur sorotan sinar tersebut untuk unit lama yang masih digunakan.
2.3. Pembentukan Gambar Sinar-X pada Fluoroscopy
dan pembuluh darah besar, serta pernafasan berupa pergerakan diafragma dan aerasi paru-paru.
Cahaya yang dihasilkan di fluoroscopy konvensional sangat lemah, dan ahli radiologi memandang gambar seperti melihat pada saat malam hari, sehingga sel batang pada mata akan 1000 kali lebih sensitif dibandingkan dengan sel kerucut yang digunakan pada penglihatan normal seperti di siang hari dan tidak bisa melihat secara detail. Karena sel batang memiliiki respon buruk terhadap cahaya merah, ahli radiologi memakai kacamata merah selama sekitar 30 menit sebelum melihat layar yang gelap untuk mengadaptasikan sel batangnya sambil terus melanjutkan pekerjaaan lainnya dengan menggunakan sel kerucutnya. Beberapa operator fluoroskopik awalnya tidak ingin melakukan fluoroscopi dalam keadaan gelap, sehingga meningkatkan output x-ray untuk membuat gambar lebih cerah. Namun hal ini memberikan radiasi baik pada pasien maupun operator dalam jumlah besar.
Gambar 8. Sebuah fluoroskop sepatu. Sejumlah radiasi tersebar (garis putus-putus) dapat menyerang kelanjar reproduksi anak laki-laki.
Karena cahaya yang dipancarkan dari layar fluoroscoic konvensional sangat lemah, fisikawan dan insinyur mencari cara untuk meningkatkan kecerahan gambar tanpa meningkatkan radiasi kepada pasien. Pada tahun 1948 Coltman mengembangkan penguat gambar atau tabung penguat gambar. Komponen dasar dari tabung ini ditunjukkan pada gambar dibawah ini :
Gambar 9. Tabung intensifier gambar. Sinar-x menghasilkan foton cahaya pada layar masukan yang terlepas dari fotokatode. Elektron ini dipercepat ke layar
output dan menghasilkan gambar yang terang.
Sinar-x menabrak layar input di dalam tabung hampa yang besar, dan cahaya berupa foton menabrak photokatoda. Saat menabrak photokatoda, beberapa foton melepaskan elektron yang kemudian dipercepat menuju layar output yang kecil. Elektron diberi energi hingga 25.000 eV, dan masing-masing menghasilkan banyak foton cahaya saat menabrak layar output, yang kemudian dilihat oleh ahli radiologi, kamera film, atau kamera televisi.
Gambar 10. Sistem fluoroscopi modern menggunakan kamera
BAB III PENUTUP 3.1. Kesimpulan
1. Untuk membuat gambar sinar-x atau roentgenogram, semua yang diperlukan adalah sumber sinar-x dan film yang dibungkus kertas hitam di gunakan untuk merekam gambar.
Masalah yang muncul dalam memperolah hasil sinar-x yang baik adalah bayangan yang kabur. Untuk mengatasi hal tersebut, dapat dilakukan beberapa cara :
a. Menggunakan Titik Fokus b. Mengatur Jarak
c. Menjaga agar sorotan sinar x-ray tetap sekecil mungkin. d. Menggunakan Kisi
e. Tipe kaset yang digunakan
f. Kecepatan (speed) lembar penguat
2. Sinar-x dapat merusak kulit. Satuan yang digunakan dalam paparan radiasi adalah roentgen (R), ukuran jumlah muatan listrik yang dihasilkan oleh
Daftar Pustaka
Arif Jauhari. 2008, Berkas Sinar-X dan Pembentukan Gambar.
http://www.puskardim.blogspot.com (Diakses 23 April 2017)
Cameron, John R dan James G. Skofronick. 1978. Medical Physics. Canada : Simultaneously Published
