BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Pengertian Sinar-X
Sinar-X adalah pancaran gelombang elektromagnetik yang sejenis dengan gelombang radio, cahaya tampak (visible light) dan sinar ultraviolet, tetapi dengan panjang gelombang yang sangat pendek yaitu hanya 1/10.000 panjang gelombang cahaya yang kelihatan. Karena panjang gelombangnya yang pendek, maka sinar-X dapat menembus bahan yang tidak tertembus sinar yang terlihat (M. Akhadi, 2001).
2.1.1 Proses Terjadinya Sinar-X dari Tabung Roentgen
1. Sumber elektron (filamen).
Sumber elektron adalah kawat pijar atau filamen (katoda) di dalam tabung sinar-X Pemanasan filamen dilakukan dengan suatu transformator khusus (Arif Jauhari, 2008).
2. Anoda.
Anoda terbuat dari tembaga sering kali berbentuk pejal dan mempunyai radiator di luar tabung yang membuat pendingin. Tabung sinar-X yang tinggi, mempunyai anoda yang cukup dan didinginkan oleh oli atau air yang mengalir melalui tabung tersebut (Arif Jauhari, 2008).
3. Katoda.
Katoda adalah sumber elektron dan terdiri dari filamen tungsten yang dipanaskan oleh arus listrik sampai memijar dan mengeluarkan elektron. Untuk mencapai target elektron, dipercepat dengan cara memberikan beda potensial yang tinggi antara anoda dan katoda.
4. Alat pemusat berkas elektron
Alat pemusat berkas elektron merupakan suatu lensa elektronik yang menyebabkan elektron-elektron tidak berpencar, tetapi diarahkan semua ke bidang fokus, dapat menimbulkan sinar-X di tempat lain atau memberi muatan listrik pada dinding bagian dalam dari kaca tabung sinar-X (Arif Jauhari, 2008).
5. Target.
Target merupakan bagian dari anoda yang terbuat dari bahan yang mempunyai Z (nomor atom) tinggi agar efisiensi produksi sinar-X sebaik mungkin. Walaupun efisiensinya tinggi, kurang dari 1% energi elektron berubah menjadi sinar-X. Selebihnya berubah menjadi panas sehingga target harus mempunyai titik lebur yang tinggi juga harus dapat menghilangkan panas. Ini diperoleh dengan membuat anoda dari tembaga yang membuat konduktivitas panas tinggi, dengan sebuah target terbuat dari tungsten yang ditempelkan berhadapan dengan katoda.
6. Tabung pembungkus.
kaca pyrex agar mampu menahan panas generator yang tinggi dan mampu memelihara isi bagian dari tabung hampa udara. Tabung ini memungkinkan produksi sinar-X yang lebih efisien dan daya tahan yang lebih lama (M. Akhadi, 2001).
7. Perisai tabung.
Perisai tabung terbuat dari bahan yang berupa lempengan timah yang tahan terhadap sinar-X dan tahan terhadap goncangan. Perisai seharusnya diberi isolasi listrik, hal ini biasanya dapat diperoleh dengan memasukkan minyak ke dalamnya. Jalan keluarnya pancaran sinar-X pada perisai tabung seharusnya sesuai dengan ukuran dan diberikan proteksi timbal yang serupa agar sinar guna yang mengenai daerah yang dibatasi ini tidak lebih dari dosis maksimal yang diperlukan (M. Akhadi, 2001).
8. Rumah tabung.
Tabung sinar-X selalu dipasang di dalam sebuah kotak timbal yang dirancang untuk mencegah bahaya serius yang sering terjadi pada masa awal radiologi yaitu adanya radiasi karena eksposi yang berlebihan dan sengatan listrik. Terjadinya kebocoran radiasi disebabkan karena adanya sinar-X yang menembus dinding perisai tabung. Radiasi ini tidak berperan dalam menghasilkan informasi diagnostik dan menghasilkan sinar-X yang tidak berguna bagi pasien (Krane, 2008).
9. Filter.
10.Pembatas sinar.
Pembatas sinar-X adalah suatu alat yang dilekatkan untuk membuka rumah tabung sinar-X guna mengatur ukuran dan bentuk sinar-X, misalnya kolimator. Kolimator terdiri dari tiga pasang shutter yaitu shutter terdepan, shutter tengah, dan shutter dalam. Shutter terdepan digunakan untuk mengatur lapangan sinar-X. Saat shutter terdalam mengeluarkan radiasi yang menyebar maka shutter tengah dari pipa pencegah berguna untuk menghentikan radiasi hambur. Alat pembatas sinar-X ini terdiri dari dua pasang shutter yang sama setiap pasang dan dapat digerakkan secara bersama-sama, sehingga antara kedua pasang shutter tersebut dapat difungsikan untuk mengurangi timbulnya penumbra. Dua shutter ini dapat digunakan sebagai sistem dia fragma yang dapat diatur sesuai dengan ukuran luas lapangan yang diinginkan dan biasanya dilengkapi dengan sistem cahaya tampak sedemikian rupa sehingga ukuran berkas sinar-X pada pasien kelihatan seperti sinar tampak.
Adapun bagian daripada kolimator adalah: - Lampu.
Lampu pada kolimator berperan memberikan petunjuk dalam menentukan luas lapangan penyinaran sinar-X sesuai dengan yang dibutuhkan. Lampu tersebut berada di dalam kotak kolimator. Ketika tombol lampu ditekan, maka garis persilangan di dalam lapangan cahaya menunjukkan pusat dari lapangan penyinaran. Berkas cahaya lampu yang keluar dari kotak kolimator tersebut menunjukkan ukuran lapangan penyinaran yang terkena radiasi primer.
- Cermin.
2.1.2 Sifat Fisik Sinar-X
Adapun sifat-sifat fisik sinar-X adalah 1. Daya Tembus.
Sinar-X dapat menembus bahan, dengan daya tembus sangat besar dan digunakan dalam radiografi. Makin tinggi tegangan tabung (besarnya KV) yang digunakan, makin besar daya tembusnya.
2. Pertebaran.
Apabila berkas sinar-X melalui suatu bahan atau suatu zat, maka berkas tersebut akan bertebaran ke segala jurusan, menimbulkan radiasi sekunder (radiasi hambur) pada bahan/zat yang dilaluinya.
3. Penyerapan.
Sinar-x dalam radiografi diserap oleh bahan/zat sesuai dengan berat atom atau kepadatan bahan/zat tersebut. Makin tinggi kepadatannya atau berat atomnya, makin besar penyerapannya.
4. Efek Fotografik.
Sinar-X dapat menghitamkan emulsi film (emulsi perak-bromida) setelah diproses secara kimiawi (dibangkitkan) di kamar gelap.
5. Pendar Fluor (Fluoresensi).
Sinar-X menyebabkan bahan-bahan tertentu seperti kalsium-tungstat atau zink-sulfid memendarkan cahaya (luminisensi), bila bahan tersebut dikenai radiasi sinar-X (Arif Jauhari, 2008).
2.1.3 Interaksi Sinar-X dengan Materi
Interaksi sinar-X dengan materi mengakibatkan kehilangan energi dari sinar-X pada saat melewati materi (zat) terjadi karena tiga proses utama, yaitu:
• Efek fotolistrik
• Efek Compton
• Efek produksi pasangan
produksi pasangan timbul karena interaksi dengan medan listrik inti atom (Arif Jauhari, 2008).
Apabila I0 adalah intensitas sinar-X yang datang pada suatu permukaan materi (zat) dan Ix adalah intensitas sinar-X yang berhasil menembus lapisan setebal x materi tersebut maka akan terjadi pengurangan intensitas. Hubungan antara I0 dengan Ix adalah sebagai berikut:
Ix = I0 e−mx ( 2.1 )
m disebut koefisien absorbsi linier.
Oleh karena m tidak memiliki satuan, maka jika x dinyatakan dalam cm haruslah m dinyatakan dalam 1/cm (cm-1). Seringkali lebih disukai untuk menggantikan x dengan (rx) dan dinyatakan dalam gram/cm2 yaitu yang menyatakan massa dari lapisan tebal x dengan penampang 1 cm2. Sedangkan m digantikan menjadi (m /r) dinyatakan dalam cm2/gram, disebut koefisien absorpsi massa.
Efek foto listrik.
Pada efek foto listrik energi foton diserap oleh atom, yaitu oleh elektron, sehingga elektron tersebut dilepaskan dari ikatannya dengan atom. Elektron yang dilepaskan oleh efek foto listrik disebut foto elektron. Proses efek foto listrik terutama terjadi pada foton yang berenergi rendah yaitu antara energi 0, 01 MeV hingga 0, 5 MeV bila energinya kecil.
Hamburan Compton
Penghamburan compton merupakan suatu tumbukan lenting sempurna antara sebuah foton dan sebuah elektron bebas. Dimana foton berinteraksi dengan elektron yang dianggap bebas (tenaga ikat elektron lebih kecil dari energi foton datang), seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini:
Gambar 2.2 Penghamburan compton: suatu tumbukan lenting
sempurna antara sebuah foton dan sebuah elektron.
Dalam suatu tumbukan antara sebuah foton dan elektron bebas maka tidak mungkin semua energi foton dapat dipindahkan ke elektron jika momentum dan energi dibuat kekal. Hal ini dapat diperlihatkan dengan berasumsi bahwa reaksi semakin dimungkinkan. Jika hal itu memang benar, maka menurut hukum kekekalan semua energi foton diberikan kepada elektron .
Efek Produksi Pasangan
Proses produksi pasangan hanya terjadi bila energi datang lebih dari 1.02 MeV. Apabila foton semacam ini mengenai inti atom berat, foton tersebut lenyap dan sebagai gantinya timbul sepasang elektron-elektron. Positron adalah partikel yang massanya sama dengan elektron-elektron bermuatan listrik positif yang besarnya juga sama dengan muatan elektron. Proses ini memenuhi hukum kekekalan energi:
hv1 = (2 m0 c2) + (K+) + (K-) ( 2.2 )
Oleh karena proses ini hanya bisa berlangsung bilamana energi foton datang minimal (2 m0c2) (1.02 MeV) m0 adalah massa diam elektron dan c adalah kecepatan cahaya.
Gambar 2.3 Efek produksi pasangan.
2.2 Besaran dan Satuan Radiasi
Radiasi mempunyai satuan atau ukuran untuk menunjukkan besarnya paparan atau pancaran radiasi dari suatu sumber radiasi, maupun banyaknya dosis radiasi yang diberikan atau diterima oleh suatu medium yang terkena radiasi. Satuan radiasi ada beberapa macam tergantung pada kriteria penggunaannya yaitu:
2.2.1 Satuan untuk paparan radiasi.
Paparan radiasi adalah kemampuan sinar-X untuk menimbulkan ionisasi di udara dan digunakan untuk mendeskripsikan sifat emisi sinar-X dari sebuah sumber radiasi. Satuan ini mendeskripsikan keluaran radiasi dari sebuah sumber radiasi namun tidak mendeskripsikan energi yang diberikan pada sebuah objek yang disinari. Satuannya adalah Roentgen atau R
1 Roentgen (R) = 2.58 x 10-4 Coulomb/kg udara
2.2.2 Satuan Kecepatan Pemaparan (Exposure Rate)
Kecepatan pemaparan (ER) adalah besar pemaparan per satuan waktu. Satuannya adalah R/jam atau mR/jam;
1 mR = 10-3 R.
2.2.3 Satuan untuk Dosis serap
Dosis serap (D) ialah perbandingan energi yang diberikan oleh radiasi pengion (E) kepada materi dalam elemen volume yang mempunyai massa (m). Satuan ini menggambarkan jumlah radiasi yang diterima oleh pasien. Satuannya adalah Roentgen Absorbed Dose (rad) dan gray (Gy).
1 Gy = 1J/kg = 100 rad
2.3 Dosimetri
Dosimetri radiasi dapat diartikan sebagai ilmu yang mempelajari besaran dan satuan dosis radiasi, sedang pengertian dosis adalah kuantisasi dari proses yang ditinjau sebgai akibat radiasi mengenai materi (Dwi Seno, 2008).
Besaran radiasi untuk pertana kali diperkenalkan adalah penyinaran (terjemahan dari istilah exposure) dengan simbol X, yang pada Kongres Radiologi pada tahun 1928 didefenisikan sebagai kemampuan radiasi sinar-X atau gamma untuk menimbulkan ionisasi di udara. Satuannya adalah roentgen atau R, di mana 1R adalah besarnya penyinaran yang dapat menyebabkan terbentuknya muatan listrik sebesar 1 esu (electro-static-unit) pada suatu elemen volume udara sebesar 1cc, pada kondisi temperatur dan tekanan normal (Dwi Seno, 2008).
tersebut. Satuan yang digunakan sebelumnya adalah rad yang didefenisikan sebagai:
1 rad = 100 erg/g
Satuan baru yaitu gray (Gy) di mana: 1 gray (Gy) = 1 joule/kg
Dengan demikian dapat diperoleh hubungan: 1 gray (Gy) = 100 rad
Besaran dosis serap ini berlaku untuk semua jenis radiasi dan semua jenis bahan yang dikenainya, namun bila menyangkut akibat penyinaran terhadap mahluk hidup, maka informasi yang diperoleh tidak cukup. Jadi diperlukan besaran lain yang sekaligus memperhitungkan efek radiasi untuk jenis radiasi yang berbeda.
Dosis serap yang sama tetapi berasal dari jenis radiasi yang berbeda ternyata memberikan akibat/efek yang berbeda pada sistem tubuh mahluk hidup. Pengaruh interaksi yang terjadi sepanjang lintasan radiasi di dalam jaringan tubuh yang terkena radiasi terutama berasal dari besaran proses yang disebut sebagai alih energi linier. Yang paling berperan dalam hal ini adalah peristiwa ionisasi yang terjadi sepanjang lintasan radiasi di dalam materi yang dilaluinya. Dengan demikian, jenis radiasi yang memiliki daya ionisasi besar akan dapat menyebabkan akibat/kerusakan biologik yang besar pula. Besaran yang merupakan kuantisasi dari sifat tersebut dinamakan faktor kualitas (Q), maka dosis serap (H) yang disebut dosis ekivalen, yaitu perkalian antara dosis serap dan faktor kualitas radiasi Q atau faktor bobot radiasi Wr atau radiation weighting factor dapat ditulis :
H = D . Q . N ( 2.3 )
Satuan dosis ekivalen adalah rem, yang dalam falsafah baru – menurut Publikasi ICRP No.26 Tahun 1977, diganti menjadi sievert (Sv), dimana:
1 sievert (Sv) = 100 rem
Satuan sievert (Sv), menggantikan satuan lama rem (rontgen equivalent man).
2.4 Faktor Yang Mempengaruhi Kualitas Gambar
Pada Pesawat sinar-X radiografi umum dikenal beberapa faktor yang mempengaruhi kualitas gambar. Adapun faktor yang mempengaruhi kualitas gambar tersebut antara lain, faktor eksposi, kolimasi, faktor assesoris (perlengkapan untuk pemotretan, yaitu: film, kaset), faktor pencucian film dan faktor objek. Faktor eksposi adalah faktor-faktor yang meliputi tegangan tabung, arus tabung dan waktu eksposi. Tegangan tabung (kilo Voltage, kV) yaitu beda potensial antara tabung katoda dan anoda. Semakin tinggi awan elektron yang dihasilkan maka akan semakin kuat menembus anoda sehingga daya tembus yang dihasilkan akan semakin besar. Arus tabung (milli Ampere, mA) yaitu kuat lemahnya arus yang dihasilkan sinar-X, apabila arus tabung besar maka elektron yang dihasilkan akan semakin besar. Waktu (time, detik) yaitu lamanya waktu eksposi, sangat berpengaruh terhadap jumlah elektron, milli Ampere Second berpengaruh terhadap jumlah elektron dan kuantitas sinar-X.
2.5 Kendali Mutu Pesawat Sinar-X Radiografi Umum
diterima pasien seminimal mungkin. Sistem program jaminan mutu penting untuk memastikan kinerja sistem optimal dan mutu gambaran dengan jumlah dosis radiasi yang mengenai pasien seminimal mungkin. Jaminan mutu dirancang untuk menyediakan parameter-parameter kinerja tertentu untuk menentukan apakah spesifikasi suatu unit yang dipasang menyimpang dari spesifikasi awal dari pabrik setelah pemakaian. Suatu program jaminan mutu pesawat sinar-X radiografi umum diselenggarakan oleh tenaga yang berkualitas dari Fisikawan Medis dan Radiografer (BAPETEN, 2008).
2.5.1 Pengujian Kendali Mutu Pesawat sinar-X Radiografi Umum
Untuk melakukan pengujian kendali mutu pesawat sinar-X radiografi umum dilakukan beberapa pengujian yaitu:
Pengujian Penerimaan (Acceptance Testing).
Pengujian ini dilakukan setelah pemasangan alat pesawat sinar-X radiografi umum, dan mempunyai tujuan untuk memastikan bahwa peralatan yang dipasang sudah sesuai dengan spesifikasi pabrikan sebelum alat itu dipakai untuk pemeriksaan pasien.
Pengujian penerimaan ini terdiri dari pengukuran dosis radiasi dan kinerja elektro mekanik, kualitas gambar dan mengevaluasi sistem komponen. Hasilnya akan digunakan untuk mengidentifikasi sistem komponen yang memerlukan sedikit penyesuaian sedangkan bagian yang cacat harus diganti (Depkes RI, 2009).
Pengujian Rutin (Routine Testing).
2.5.2 Metode Uji Kesesuaian Pesawat Sinar-X Radiografi Umum
Untuk melakukan uji kesesuaian pesawat sinar-X radiografi umum memiliki metode uji kesesuaian yang harus dilakukan
Registrasi pesawat sinar-X Radiografi Umum
Registrasi pesawat sinar-X Radiografi Umum meliputi : 1. Data Administratif.
Dapat dilakukan pencatatan data sebelum pesawat dioperasikan, berisi seluruh pemeriksaan dokumen perizinan atau permohonan izin. Bertujuan untuk memeriksa kecocokan identitas pemegang izin (penanggung jawab operasi) pada dokumen perizinan / permohonan izin dengan kenyataan di lapangan.
2. Data konfigurasi pesawat sinar-X.
Dapat dilakukan pencatatan data sebelum pesawat dioperasikan, berisi seluruh pemeriksaan konfigurasi (struktur komponen pesawat) dan kondisi umum pesawat termasuk pergerakan mekanik dari pesawat. Bertujuan juga untuk memeriksa kecocokan identitas pesawat (nomor seri dari pabrikan) pada dokumen dengan kenyataan di lapangan. Dapat diberi catatan bila ada kondisi atau cacat mekanik khusus yang berpotensi menggangu operasi pesawat (Depkes RI, 2009).
Metode uji teknis.
spektrum sinar yang mampu terlihat oleh mata telanjang manusia, sehingga sangat tidak mungkin untuk mengetahui ada tidaknya sinar-X di lingkungan sekitarnya.
1. Keperluan pemeriksaan
Pemeriksaan radiologi khususnya radiodiagnostik hanya memerlukan sejumlah sinar-X untuk dapat menghasilkan gambaran radiografi. Karena luas permukaan tubuh yang menjadi objek pemeriksaan relatif tidak begitu luas, maka keluaran sinar-X perlu dibatasi. Karena sifat sinar-X yang tidak dapat di indra itulah maka dibutuhkan suatu alat bantu yang dapat menampilkan seolah-olah seperti luas sinar-X yang digunakan. Dalam hal ini proteksi radiasi memegang peranan penting dalam pembatasan luas lapangan sinar-X, karena harus melindungi organ-organ yang tidak diperiksa dari paparan radiasi. Untuk membatasi luas lapangan sinar-X yang akan digunakan maka pada tabung sinar-X diletakkan suatu alat yang disebut dengan kotak kolimator.
2. Fungsi kolimator
Dengan kolimator diharapkan sinar-X dapat digunakan secara efisien, artinya dapat diketahui dengan seksama berapa luas sebenarnya sinar-X yang akan dimanfaatkan untuk menghasilkan gambaran. Karena sinar-X itu tidak terlihat maka digunakan cahaya tampak yang diproyeksikan seperti arah dan luas sinar-X yang keluar dari tabung dan akan dimanfaatkan untuk pemeriksaan. Bila cahaya tampak yang terproyeksi keluar ukurannya 24 cm x 30 cm maka sinar-X yang keluar berukuran 24 cm x 30 cm juga.
3. Konstruksi Kolimator dan komponennya
Adapun kontruksi kolimator dan komponennya diantaranya: a. Pengatur bukaan dan skalaannya.
b. Tombol lampu kolimator.
c. Daun kolimator (arah kanan-kiri dan depan-belakang). d. Cermin kolimator yang bersudut 450.
4. Macam-macam kerusakan lampu kolimator
Ada beberapa macam kerusakan lampu kolimator diantaranya: a. Gerakan daun kolimator yang tidak simetris.
b. Macetnya daun kolimator di satu sisi. c. Berubahnya sudut cermin kolimator.
d. Tidak lenturnya kawat pengatur gerakan daun kolimator.
5. Pengaruh kolimator dalam pembuatan radiografi
Sesuai kebutuhan klinis maka diharapkan bahwa setiap radiograf yang dihasilkan hanya akan memuat gambaran anatomi dari organ yang diperiksa, tidak perlu menampakkan organ lainnya. Misalnya jika ingin membuat radiografi dada (thorax) maka hanya organ thorax saja yang tercakup dalam radiograf, tidak perlu menampakkan rongga perut (abdomen) dan daerah leher (cervical) karena hanya akan memberi beban dosis radiasi saja (Arif Jauhari, 2008).
Pengujian sistem kolimasi bertujuan untuk mengetahui tingkat kecerahan cahaya yang dihasilkan dari lampu kolimator. Cahaya kolimator perlu dilakukan karena target (arah dan luas) pengambilan gambar ditentukan oleh cahaya lampu kolimator. Kolimator yang kurang baik akan memungkinkan tersebarnya berkas sinar-X keluar dari berkas utama, sehingga menyebabkan kurang baiknya kualitas gambar.
Dalam praktek yang sering diabaikan adalah tingkat pencahayaan yang digunakan dalam perlengkapan pesawat sinar-X misalnya apabila cahaya matahari masuk ke dalam ruangan, berkas cahaya lampu kolimator menjadi tidak terlihat oleh mata, sehingga sulit memberikan petunjuk yang memuaskan mengenai luas berkas pada permukaan objek.
Generator adalah elemen dari sistem pembangkit sinar-X. Ketidak konsistenan produksi/keluaran sinar-X dari tabung sinar-X yang dibangkitkan suatu generator pembangkit, sangat dipengaruhi oleh parameter teknis. Besarnya keluaran sinar-X yang tidak konsisten akibat dari kinerja parameter teknis yang tidak baik, berpengaruh langsung terhadap variasi- variasi baik kualitas gambar, atau kuantitas sinar-X yang diproduksi dan dosis radiasi yang terjadi. Untuk itu sangatlah penting memonitor parameter-parameter tersebut khususnya tegangan kerja, kuat arus, waktu eksposi, kualitas radiasi, kedapatulangan dan kebocoran tabung sinar-X (Arif Jauhari, 2008).
terus menerus memproduksi awan-awan elektron dalam jangka waktu yang sesuai dengan lamanya waktu eksposi yang diatur. Perubahan arus tabung dan faktor waktu eksposi dapat memberikan rentang densitas yang berbeda pada film serta berpengaruh pada intensitas sinar-X yang dikeluarkan, juga dosis radiasi yang diterima oleh pasien akan semakin meningkat (Arif Jauhari, 2008).
Faktor-faktor yang menyebabkan ketidaksesuaian antara output sinar-X dengan faktor eksposi yang disetting. Pada umumnya ketidaksesuaian antara keluaran sinar-X dengan faktor eksposi yang diatur pada panel kontrol dapat disebabkan kondisi instrumentasi internal pesawat sinar-X itu sendiri yang diakibatkan berbagai faktor antara lain:
a. Efisiensi transformer, yaitu daya keluar dari transformator dibanding daya masuk pada transformator setiap unitnya.
b. Bergesernya pengatur tegangan kerja, arus tabung dan waktu ekspose pada panel kontrol, karena dimungkinkan tombol pengaturan tegangan kerja, arus tabung atau Waktu ekspose telah aus.
