Prosiding Pertemuan daTI Presentasi llmiah
P3TM-BATAN Yoavakarta 14-15 Juli 1999 Buku 11 299
S 62.
PENGUKliRAN
KUALITAS
RADIASI
KELUARAN
PESAWAT
SINAR-X UNTUK PEMERIKSAAN FOTO THORAX DI RUMAH
SAKIT DR. SAR)ITO
Helfi Yuliati, Mukhlis Akhadi
P3KRBiN -BATAN, Jakarta
ABSTRAK
PENGUKURAN KUAL/TAS RAOIASI KELUARAN PESAWAT SINAR-X UNTUK PEMERIKSAAN FOTO THORAX 01 RUMAH SAKIT OR. SARJITO. Telah difakukan Pengukuran kualitas radiasi keluaran pesawat Sinar-X diagnostik untuk pemeriksaan foro thorax di Rumah Sakit dr. Sarjito, Yogyakarta. Penelitian difakukan dengan cara mengukur nifai paparan sinar-X menggunakan dosimeter saku dengan dan tanpa lempeng aluminium (AI) dengan ketebalan dari 1 hingga 4 mm. HVL yang diperoleh dapat dipakai untuk mengetahui kualitas keluaran pesawat sinar-X. Oari penelitian ini diperoleh kualitas sinar-X setara dengan HVL (2,482 :t 0,284) mmAI. Nifai tersebut temyata masih berada di dalam rentang yang direkomendasikan untuk pesawat sinar-X yang dioperasikan pada kVp 80 kV. Metode pengukuran ini cukup sederf1ana, namun dapat dipakai secara rutin untuk pengecekan kualitas radiasi keluaran pesawat Sinar-X dengan hasif yang cukup akurat.
ABSTRACT
MEASUREMENT OF RADIA TION QUALITY OF X-RA Y MACHINE OUT -PUT FOR THORAX PHOTO EXAMINATION IN DR. SARJITO HOSPITAL. Measurement of radiation quality of
thorax photo diagnostic X-Ray machine out-put in dr. Satjito Hospital, Yogyakarta, has been carried out. Experiment was conducted by measuring exposure of X-ray using pocket dosimeter with and without aluminium (AI) filter with its thickness from 1 to 4 mm. HVL data which is obtained in this measurement could be used to estimate the radiation quality of X-ray machine out-put. From the experiment it was obtained that effective energy of X-ray was equal to HVL of (2,482:t 0,284) mmAI. This value is still in the recommended range for X-ray machine operated at kVp of 80 kV. This measurement method is quite simple, but can be routinely used to check radiation quality of X-ray machine out-put, with quite accurate result.
PENDAHULUAN transparan. Sinar-X mampu membedakan kerapatan dari berbagai jaringan dalam tubuh manusia yang dilewatinya[l]. Dengan penemuan sinar-X ini, informasi mengenai tubuh manusia menjadi mudah diperoleh tanpa perlu melakukan operasi bedah. Masyarakat mulai percaya pada kemampuan sinar- X ketika Roentgen mempertontonkan gambar rota telapak tangan dan jari-jari istrinya yanB memakai
cincin yang dibuat menggunakan sinar-X 2].
Sinar-X terbentuk karena adanya elektron berkecepatan tinggi menabrak target logam berat. Pada saat berkas elektron menabrak target, sebagian besar energi elektron tersebut hilang dalam bentuk panas, sebagian energi lainnya hilang untuk memproduksi sinar-X, namun ada pula kemungkinannya semua energi kinetik elektron tersebut diubah menjadi raton sinar-X[3]. Sinar-X yang terbentuk melalui cara ini disebut sinar-X Bremsstrahlung. Besar energi elektron (E dalam eV) yang dipercepat dengan beda potensial V (Volt) dirumuskan sebagai :
P enemuan Sinar-X oleh fisikawan Jennan Wilhelm C. Roentgen pada tahun 1895 temyata mampu mengantarkan fisika ke arab terjadinya perubahan mendasar dalam bidang kedokteran. Dalam kegiatan medik, Sinar-X dapat dimanfaatkan untuk diagnosa maupun terapi. Penggunaan radiasi pengion untuk keperluan diagnosa dalam bidang kedokteran disebut radiodiagnosa, yaitu suatu metode untuk mengetahui ada tidaknya kelainan dalam tubuh dengan menggunakan radiasi pengion, terutama sinal-X. Contoh yang paling populer dalam kegiatan ini adalah pemeriksaan foto thorax dengan sinar-X konvensional.
Untuk tujuan medik, tubuh manusia yang pada prinsipnya dapat dibedakan baik secara anatomi maupun fisiologi, pada mulanya merupakan obyek yang tidak dapat dilihat secara langsung oleh mata. Namun dengan ditemukannnya sinal-X, tubuh manusia temyata dapat diubah menjadi obyek yang
ISSN 0216-3128
Pengolahan Limbah Radioaktif & Lingkungan
Prosiding Pertemuan dan Presentasi llmiah P3TM-BATAN Yogyakarta 14-15 Juli 1999
300 Buku II
E = Ve (1)
dengan e adalah muatan elementer elektron (1,6 x 10.19 C).
Ketebalan filter tidak boleh lebih dari :t 5 Jlm atau :t 1%.
Makalah ini akan membahas metode sederhana untuk menentukan kualitas keluaran pesawat sinar-X diagnostik, yaitu melalui pengukuran HVL bahan filter. Penelitian dilakukan pacta satu pesawat untuk pemeriksaan foto thorax di Rumah Sakit dr. Sarjito di Yogyakarta pacta pertengahan bulan Juli 1997. Data HVL yang diperoleh dapat dipakai untuk menguji kualitas keluaran pesawat sinar-X dengan membandingkan terhadap data acuan yang dikeluarkan oleh International Standard ISO 403T9J. Pengukuran HVL pacta pesawat sinar-X itu sendiri dimaksudkan untuk mengetahui sedini mungkin perubahan-perubahan fisik yang terjadi di dalam tabung pembangkit sinar-X.
Sinar-X dapat pula terbentuk melalui proses perpindahan elektron atom dari tingkat energi yang lebih tinggi menuju ke tingkat energi yang lebih rendah. Sinar-X yang terbentuk melalui proses ini mempunyai energi sarna dengan selisih energi aurora kedua tingkat energi elektron tersebut. Karena setiap jenis atom memiliki tingkat-tingkat energi elektron yang berbeda-beda, maka sinar-X yang terbentuk dari proses ini disebut sinar-X karakteristiE4]. Sinar-X bremsstrahlung mempunyai spektrum energi kontinyu, sementara spektrum energi dari sinar-X karakteristik adalah diskrit.
Untuk keperluan medis, energi efektif sinar-X bremssrtahlung sering kali cukup disetarakan dengan nilai tebal paro atau half value layers (HVL )[5], yaitu tebal filter untuk mengurangi intensitas sinar-X menjadi setengah dari intensitas mula-mula. Nilai HVL ditentukan oleh koefisien pelemahan linier (f.1) yang nilainya berbeda untuk energi yang berbeda[6]. Oleh sebab itu, nilai f.1 tersebut dapat dipakai untuk mengidentifikasi energi atau paling tidak memperkirakan kualitas radiasi jenis foton. Nilai f.1 dapat dihitung melalui penurunan persamaan dasar pengurilDgan intensitas radiasi sebagai berikur7] :
TATA KERJA
It = 10 exp (-1-1 t) atau 1-1 = (lIt) In (loIIJ (2)
Dengan II adalah intensitas radiasi setelah melalui bahan penyerap dengan ketebalan t, daD 10 adalah intensitas radiasi mula-mula. Untuk t = 1 HVL, maka II = Yz 10, sehingga diperoleh persamaan baru:
Dilakukan pengukuran nilai paparan pesawat sinar- X menggunakan dosimeter saku (pocket dosimeter) Victoreen skala 250 mR. Pesawat dioperasikan selarna 1,6 detik dengan tegangan tabung 80 kVp dan arus listrik 9,6 mA. Pengukuran nilai paparan dilakukan pacta jarak 75 cm dari/oca! spot pesawat dengan luas lapangan 15 cm x 15 cm. Data basil pengukuran ini setara dengan intensitas mula-mula (10) keluaran pesawat, nilainya dapat dibaca langsung pada dosimeter. Setelah proses pengukuran, skala penunjukan pada dosimeter dinolkan kembali menggunakan dosimeter charger. Pengukuran yang sarna diulangi hingga diperoleh tiga data 10.
Dilakukan pemasangan filter aluminium (AI) pada permukaan kolimator pesawat sinar-X. Tebal filter bervariasi daTi 1,2,3 dan 4 rom. Setiap nilai ketebalan filter dilakukan pengukuran nilai paparan keluaran pesawat. Pengukuran dilakukan sebanyak tiga kali, dan setiap selesai pengukuran skala penunjukan pada dosimeter dinolkan kembali. Data nilai paparan yang diperoleh daTi pengukuran ini setara dengan intensitas keluaran pesawat setelah melalui filter (IJ. Kombinasi data 10 dan It dapat dipakai untuk menghitung nilai 1-1 filter Al untuk sinar-X daTi pesawat dengan kVp 80 kV menggunakan persarnaan (2). Sedang nilai HVL-nya dihitung menggunakan persarnaan (3).
HVL = 0,693 / ~ (3)
Kualitas m&upun energi sinar-X bergantung pada tegangan puncak (kVp) yang digunakan dalam tabung pesawat. Tabung yang dioperasikan pada tegangan puncak 100.000 Volt misalnya, biasanya dinyatakan dengan kVp 100 kV. Energi maksimum yang dihasilkan oleh pesawat tersebut adalah 100 keY. Namun hanya sebagian kecil keluaran sinar-X yang mencapai energi tersebut, sedang sebagian besarnya memiliki energi yang lebih rendah[8]. Kebergantungan kualitas radiasi terhadap kVp biasanya dinyatakan dengan kebergantungannya terhadap nilai HVL aluminium (AI) atau tembaga (Cu). Aluminium digunakan untuk sinar-X dengan kVp hingga 100 kV, sedang tembaga digunakan untuk kVp di ares 100 kV. Badan Tenaga Atom Intemasional[8] mensyaratkan kemumian filter Al tidak boleh kurang dari 99,99 % untuk fIVL < 0,2 mmAl dan 99,8 % jika HVLnya ~ 0,2 rom.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengukuran nilai paparan sinar-X dapat dilakukan menggunakan berbagai jenis dosimeter, seperti dosimeter film emulsi, dosimeter thermoluminesensi atau lebih populer den~an sebutan TLD dan dosimeter pengionan gas 101.
Helfi Yuliati, dkk Pengolahan Limbah Radioaktif & Lingkungan
Prosiding Pertemuan dan Presentasi llmiah
P3TM-BA TAN Yoavakarta 14-15 Juli 1999 Buku 11 301
Tabell. Hasil pengukuran keluaran pesawat sinar-X dengan kVp 80 kV
N Tebal filter t>aDaran sinar-X (mR)
0 Al(mrn)
Menurut International Standard ISO 4037, sinar-X dari tabung dengan kVp : 80 kV, kualitas radiasinya setara dengan HVL : 0,59 mmCu[9]. Dengan membandingkan kerapatan bahan (p), nilai HVL dalam Cu dapat dikonversikan menjadi HVL dalam AI. Dengan mengambil PCu : 8,9 gr/cm3 dan PAl: 2,7 gr/cm3, maka HVL : 0,59 mmCu setara dengan HVL : (8,9/2,7) x 0,59 mmAl atau 1,945 mmAl. Nilai itu selanjutnya dijadikan sebagai acuan dalam pembahasan basil yang diperoleh dalam penelitian ini. Bila dibandingan dengan data acuan di atas, maka HVL rata-rata yang diperoleh dari penelitian adalah 13 % lebih tinggi dibandingkan nilai acuannya.
Nilai ~ yang diperoleh dari perhitungan semakin kecil untuk filter yang semakin tebal seperti ditunjukkan pada Tabel 2 kolom 4. Penurunan nilai ~ tersebut menyebabkan terjadinya peningkatan HVL seperti ditunjukkan pada Tabel 2 kolom 5. Perubahan nilai ~ daD HVL tersebut sebagai basil dari perhitungan menggunakan persamaan (I) yang tidak menyertakan faktor koreksi pertumbuhan, yang nilain.,j'a semakin besar dengan bertambah tebalnya filterl .Namun apabila diambil data HVL yang diperoleh dari pengukuran dengan filter paling tipis ( HVL : 1,977 mrnAl untuk tAl : I mm), dengan faktor koreksi pertumbuhannya paling rendah sehingga dapat diabaikan, maka HVL basil pengukuran hanya 3 % lebih tinggi dibandingkan dengan nilai acuannya. Jadi pengukuran HVL akan lebih tepat jika digunakan filter tipis yang faktor koreksi pertumbuhan radiasinya dapat diabaikan. Perbedaan basil tersebut disebabkan oleh faktor spektrum energi rotan, karena persamaan (2) sebenamya hanya berlaku untuk raton monoenergetik.
Pengukuran menggunakan dosimeter film emulsi clan TLD memerlukan peralatan baca clan pengetahuan khusus yang mungkin tidak dimiliki oleh fihak rumah sakit, sehingga penggunaannya untuk pengukuran sinar-X langsung oleh personil di rumah sakit akan menghadapi berbagai kendala. Memiliki peralatan untuk evaluasi dosimeter film emulsi clan TLD juga tidak ekonomis apabila fasilitas tersebut hanya dimaksudkan untuk pengukuran kualitas sinar-X dengan frekwensi beberapa kali dalarn setahun.
Dosimeter pengionan gas dalarn bentuk dosimeter saku umumnya tersedia pada setiap instalasi yang mengoperasikan sumber radiasi. Oleh sebab itu, dosimeter ini dapat diharapkan ada pada setiap rumah sakit yang memiliki pesawat sinar-X. Dosimeter saku biasanya dipakai secara rutin sebagai pelengkap terhadap dosimeter perorangan untuk pemantauan dosis pekerja radiasi/operator pesawat sinar-X[IIJ. Bertitik tolak dari kenyataan tersebut maka penulis memilih dosimeter saku sebagai alat pengukur keluaran pesawat sinar-X dalarn penelitian ini. Dengan tambahan filter aluminium yang cukup mudah didapatkan clan dapat dipakai untuk selarna-larnanya tanpa memerlukan perawatan khusus, dosimeter pengionan gas dapat dimanfaatkan untuk memperkirakan energi efektif keluaran pesawat sinar-X dengan metode yang cukup sederhana.
Tidak semua energi elektron ditransfer menjadi energi sinar-X, sehingga energi efektif sinar-X selalu lebih kecil dari Ve. Oleh sebab itu, dalarn kaitannya dengan penentuan energi sinar-X, kita tidak bisa semata-mata hanya mengandalkan pada penunjukan skala kVp tabung sinar-X. Di sarnping itu, nilai kV yang ditunjukkan oleh pesawat belum tentu sarna dengan kV dalarn tabung sinar-X. Perbedaan itu dapat disebabkan oleh usia komponen elektronik maupun cacat pada targer12J. Karena itu diperlukan adanya pengecekan rutin maupun penelitian khusus untuk mengukur kualitas keluaran pesawat sinar-X.
Data basil pengukuran paparan keluaran pesawat sinar-X disajikan pada Tabel 1. Dari data itu selanjutnya dapat dihitung nilai f.l aluminium untuk keluaran sinar-X dari tabung dengan kVp 80 kV. Perhitungan dilakukan menggunakan persarnaan (2) clan data basil perhitungannya disajikan pada Tabel 2. Dari penelitian ini diperoleh nilai f.l : (0,284 :!: 0,037) rom-I, sedang nilai HVL dihitung menggunakan persarnaan (3) dengan basil yang diperoleh adalah : (2,482 :!: 0,284) rom. Berdasarkan data tersebut, kualitas radiasi keluaran pesawat sinar-X yang diteliti adalah berkisar pada harga antara 2,198 hingga 2,766 mInAl.
ISSN 0216-3128 Helfi Yuliati, dkk Pengolahan Limbah Radioaktif & Lingkungan
302 Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah P3TM-BATAN Yogyakarta 14-15Juli 1999 Buku 11
Selama dioperasikan, tabung sinar-X akan mengalami perubahan focal spot. Perubahan ini dapat dipakai sebagai sumber informasi mengenai kondisi filamen daD permukaan target. Di samping itu, keluaran pesawat sinar-X tidak pemah stabil walaupun kondisi operasinya dipertahankan stabil[13]. Meskipun hasil bacaan penunjukan kV meter maupun stelan kV-nya tidak berubah, tidak bisa diharapkan bahwa tegangan di dalam tabung sinar-X tidak berfluktuasi. Oleh sebab itu, nilai HVL pada tegangan terendah hingga tertinggi hams selalu diperiksa pada interval tidak lebih dari 6 bulan, atau kapan saja jika tegangan pembangkit sinar-X di rubah atau terjadi penggantian tabung sinar-X[13].
Metode pengukuran kualitas radiasi keluaran pesawat sinar-X seperti diuraikan di atas dapat dilakukan dengan peralatan dan metode yang cukup sederhana. Namun untuk pengecekan kualitas radiasi, metode tersebut dapat memberikan basil pengukuran yang cukup baik. Data HVL yang diperoleh dapat dipakai untuk menguji kondisi keluaran pesawat, sehingga dapat dipakai sebagai parameter untuk menilai kelayakan operasi suatu pesawat sinar-X.
KESIMPULAN
Pesawat sinar-X foto thorax di Rumah Sakit dr. Sarjito yang dijadikan sampel dalam penelitian ini masih layak operasi karena kualitas radiasi yang dibangkitkannya masih sesuai dengan standar daTi International Standard ISO 4037. Untuk menghindari munculnya faktor koreksi pertumbuhan radiasi, maka pengukuran HVL/kualitas radiasi sebaiknya dilakukan menggunakan filter dengan ketebalan tidak lebih daTi I mm.
UCAP AN TERIMAKASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Pimpinan Rumah Sakit dr. Sarjito di Yogyakarta, atas kesempatan daD fasilitas yang diberikan untuk melakukan penelitian ini. Ucapan terima kasih disampaikan juga kepada Bapak dr. Abdul Latif, Kepala Unit Radiologi Rumah S~kit dr. Sarjito, beserta seluruh staf yang telah memberikan bantuannya selama penelitian ini dilakukan.
Prentice Hall, Engelwood Cliffs, New Jersey 07632 (1991).
2. FUNK & W AGNALLS NEW ENCYCLOPEDIA, Vol. 28, Funk & Wagnalls Corporation, USA, pp. 46-52.
3. KRANE, KENNETH, Fisika Modem (terjemahan oleh Hans. J. Wospakrik dan Sofia Niksolihin), Penerbit Uninersitas Indonesia, Salemba 4, Jakarta 10430 (1992).
4. ALONSO, M and FINN, EDWADR J., Fundamental University Physics (Volume III), Adison -Wesley Publishing Company, London (1980).
5. INTERNATIONAL A TOMIC ENERGY AGENCY, Radiation Protection Procedures, Safety Series No. 38, IAEA, Vienna (1973). 6. INTERNATIONAL A TOMIC ENERGY
AGENCY, Protection Against Ionizing Radiation from External Sources Used in Medicine, ICRP Publication 33, Pergamon Press, Oxford (1981).
7. CHEMBER, HERMAN, Introduction to Health Physics, Pergamon Press, New York (1987). 8. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY
AGENCY, Absorbed Dose Determination in Photon and Electron Beans -an International Code of Practice, Technical Reports Series No. 277, IAEA, Vienna (1987).
9. INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION, X and y Reference Radiations for Calibrating Dosemeters and Dose Ratemeters and for determining Their Response as a Function of Photon Energy, International Standard ISO 4037, Switzerland (1979).
10. McKINLAY, Thermoluminescence Dosimetry, Medical Physics Handbooks 5, Adam Hilger Ltd., Bristol, Norwich NR 6 6SA (1981). 11. MARTIN, ALAN and HARBINSON, SAMUEL
A., An Introduction to Radiation Protection (3rd Edition), Chapman and Hall, London (1986). 12. MASSEY, JOHN B., Manual of Dosimetry in
Radiotherapy, Technical Report Series No. 110, IAEA, Vienna (1970).
13. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, Calibration of Dose Meters Used in Radiotherapy, Technical Reports Series No. 185, IAEA, Vienna (1979).
DAFT AR PUST AKA
TANYA JAWA.B
TAYLOR, JOHN R. and ZAFIRATOS, CHRISD., Modem Physics for Scientists and Engineers, Tri Mardji Atmono
);. Bagaimana cara menentukan energi sinar-X setelah keluar dari filter aluminium?
~ Apakah sudah dilakukan penggunaan alat lain untuk pemeriksaan foto thorax?
He/fi Yuliati :
..:;.. Untuk tujuan medis tidak ada batasan penggunaan sinar-X untuk Jato thorax, perlu ditekankan adalah penerimaan dosis serendah mungkin dengan hasil sebaik mungkin.
..:;.. Be/um ada.
Bambang Supardiyono :
~ Saran: Perlu dilakukan pengukuran semua pesawat sinar-X di RS Sardjito untuk mengetahui kelaikan pesawat dengan umur pesawat daD waktu operasi.
He/fi Yuliati:
..:;.. Pada prinsipnya BATAN (P3KRBiN) Slap untuk me/akukan kerjasama dengan Rumah Sakit yang memerlukan Pengukuran Ke/uaran Pesawat Sinar-X
~ Pengukuran kualitas disini secara kualitatif atau kuantitatir?
~ Jenis detektor apa yang digunakan?
~ Apa alasan pengoperasian pesawat 1,6 Spada tegangan 80 kV clan arus listrik 9,6 mA? He/fi Yuliati :
.-:;.. Cara menentukan energi sinar X dari percobaan ini' adalah : energi cukup
disetarakan dengan HVL, jadi yang diukur
HVL-nya. .
.-:;.. Pengukuran dilakukan secara kuantitatif .-:;.. Jenis detektor yang dipakai adalah detektor
isian gas, pocket dosimeter,
.-:;.. Alasan mengoperasikan pesawat pada kondisi 1,6 S tegangan 80 kVp, sesuai dengan petunjuk penggunaan alaI.
Bahdir Johar :
~ Apakah ada dampak negatif daTi penggunaan sinar X untuk foto thorax, kalau ada berapa batas ambang yang masih aman?
