Makalah Sinar-X PENDAHULUAN Pernahkan anda mendengar kata X-Ray/Sinar X? Di dunia kedokteran hal ini sangatlah penting guna mendiagnosa/memeriksa suatu penyakit penyakit yang ada di dalam tubuh. Misalnya penyakit paru,keretakan tulang,pemeriksaan rahim ibu yang sedang mengandung janin atau juga pembengkakan sel di dalam tubuh. Radiasi sinar-X merupakan suatu s uatu gelombang elektromagnetik dengan gelombang pendek Gelombang elektromagnetik banyak jenisnya antara lain sinar lampu, ultra violet, infra merah, gelombang radio, dan TV. Sinar-X mempunyai m empunyai daya tembus yang cukup tinggi terhadap bahan yang dilaluinya. Dengan demikian sinar-X dapat dimanfaatkan sebagai alat diagnosis dan terapi di bidang kedokteran nuklir. Perangkat sinar-X untuk diagnosis disebut dengan photo Rontgen sedangkan yang untuk terapi disebut Linec ( Linier Accelerator). Dengan perkembangan teknologi dewasa ini maka photo Rontgen dapat di tingkatkan fungsinya lebih luas yaitu melalui alat baru yang disebut dengan CT. Scan (Computed Tomography Scan). Adanya peralatan peralatan yang menggunakan sinar-X maka akan membantu dalam mendiagnosis dan pengobatan (terapi) suatu penyakit, sehingga dapat meningkatkan kesehatan masyarakat. Untuk di tingkat t ingkat daerah peralatan yang menggunakan sinar-X masih terbatas hanya pada pesawat Rontgen. Karena pesawat radioterapi membutuhkan catu daya listrik yang cukup besar, pada hal sumber listrik di daerah rela tip masih rendah. Oleh sebab itu pembahasan disini lebih dititik beratkan pada penggunaan sinar-X untuk pesawat Rontgen. Kata kunci : sinar-X, Photo Rontgen, CT-scan, Linac.
PEMBAHASAN A. LATAR BELAKANG Di akhir tahun 1895, Roentgen (Wilhelm Conrad Roentgen, Jerman, 1845-1923), seorang profesor fisika dan rektor Universitas Wuerzburg di Jerman dengan sungguh-sungguh sungguh-sungguh melakukan penelitian tabung sinar katoda. Ia membungkus tabung dengan suatu kertas hitam agar tidak terjadi kebocoran fotoluminesensi dari dalam tabung ke luar. Lalu ia membuat ruang penelitian menjadi gelap. Pada saat membangkitkan sinar katoda, ia mengamati sesuat u yang di luar dugaan. Pelat fotoluminesensi yang ada di atas meja mulai ber pendar di dalam kegelapan. Walaupun dijauhkan dari tabung, pelat tersebut tetap berpendar. Dijauhkan sampai lebih 1 m dari tabung, pelat masih tetap berpendar. Roentgen berpikir pasti ada jenis radiasi baru yang belum diketahui terjadi di dalam tabung sinar katoda dan membuat pelat fotoluminesensi berpendar. Radiasi ini disebut sinar-X yang maksudnya adalah radiasi yang belum diketahui. Tahun 1895 itu Roentgen sendirian melakukan penelitian sinar-X dan meneliti sifat-sifatnya. Pada tahun itu juga Roentgen mempublikasikan laporan penelitiannya. Berikut ini adalah sifat-sifat sinar-X: 1. Sinar-X dipancarkan dari tempat yang paling kuat tersinari oleh sinar kat oda. 2. Intensitas cahaya yang dihasilkan pelat fotoluminesensi, berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara titik terjadinya sinar-X dengan pelat fotoluminesensi. Meskipun pelat dijauhkan sekitar 2 m, cahaya masih dapat terdeteksi. 3. Sinar-X dapat menembus buku 1000 halaman tetapi hampir seluruhnya terserap oleh timbal setebal 1,5 mm. 4. Pelat fotografi sensitive terhadap sinar-X. 5. Ketika tangan terpapari sinar-X di atas pelat fotografi, maka akan tergambar foto tulang tersebut pada pelat fotografi. Foto tulang tangan yang diambil pada saat itu dit ampilkan pada
Gambar 3. 6. Lintasan sinar-X tidak dibelokkan oleh medan magnet (daya tembus dan lintasan yang tidak terbelokkan oleh medan magnet merupakan sifat yang membuat sinar-X berbeda dengan sinar katoda).
Laporan pertama Roentgen mengenai sinar-X dimuat pada halaman 132-141 laporan Asosiasi Fisika Medik Wuerzburg tahun 1895. Di awal tahun 1896 reprint laporan Roentgen dikirimkan kepada ilmuwan-ilmuwan terkenal. Karena ti dak dibelokkan oleh medan magnet, maka orang tahu bahwa sinar-X berbeda dengan sinar katoda. Pada saat itu belum ditemukan fenomena interferensi dan difraksi. Karena itu muncullah persaingan antara teori partikel dengan teori gelombang untuk menjelaskan esensi/substansi sinar-X. Teori partikel dikemukakan antara lain oleh W.H. Bragg, teori gelombang dikemukakan antara lain oleh Stokes dan C.G. Barkla. Sejak saat itu teori gelombang didukung didukung oleh lebih banyak orang. Pada tahun 1912, fenomena difraksi sinar-X oleh kristal ditemukan oleh Max von Laue dan kemudian dapat dipastikan bahwa sinar-X adalah gelombang elektromagnetik. Tahun 1922 Compton menemukan efek Compton berdasarkan penelitian hamburan Compton. Berdasarkan penelitian sinar-X ia dapat memastikan memast ikan bahwa gelombang elektromagnetik memiliki sifat dualisme gelombang dan materi (partikel).
Gambar 3 : Tampilan tulang tangan
Dalam ilmu kedokteran, sinar x dapat digunakan untuk melihat kondisi tulang, gigi serta organ tubuh yang lain tanpa melakukun pembedahan langsung pada tubuh pasie n. Biasanya masyarakat awam menyebutnya dengan sebutan ‘’ FOTO RONTGEN’’. Selain bermanfaat, sinar x mempunyai efek/dampak yang sangat berbahaya bagi tubuh kita yaitu apabila di gunakan secara berlebihan maka akan dapat menimbulkan penyakit yang berbahaya, misalnya kanker. Oleh sebab itu para dokter tidak menganjurkan terlalu sering memakai ‘’FOTO RONTGEN’’ secara berlebihan. KEGUNAAN SINAR X Kedokteran nuklir merupakan cabang ilmu kedokteran yang menggunakan sumber radiasi terbuka berasal dari disintegrasi inti radionuklida buatan, untuk mempelajari perubahan fisiologi, anatomi dan biokimia, sehingga s ehingga dapat digunakan untuk tujuan diagnostik, terapi dan penelitian kedokteran. Radioisotop dapat dimasukkan dimasukkan ke tubuh pasien (studi invivo) maupun maupun hanya direaksikan saja dengan bahan biologis antara lain darah, cairan l ambung, urine, dan sebagainya, yang diambil dari tubuh pasien, yang lebih dikenal sebagai studi invitro (dalam gelas percobaan).Pada studi invivo, setelah radioisotop dapat dimasukkan ke tubuh pasien melalui mulut, suntikan, atau dihirup lewat hidung, maka informasi yang dapat diperoleh dari pasien dapat berupa: Citra atau gambar dari organ/bagian tubuh pasien yang diperoleh dengan bantuan peralatan kamera gamma ataupun kamera positron (teknik imaging). Kurvakurva kinetika radioisotop dalam organ/bagian tubuh terte ntu dan angkaangka yang
menggambarkan akumulasi radioisotop dalam organ/bagian tubuh tertentu Pesawat SinarX disamping citra atau gambar yang diperoleh dengan kamera gamma ataupun kamera positron Radioaktivitas yang terdapat dalam contoh bahan biologis )darah, urine, dll) yang diambil dari tubuh pasien, dicacah dengan instrumen yang dirangkaikan pada detektor radiasi (teknik nonimaging). Data yang diperoleh baik dengan teknik imaging maupun te knik nonimaging memberikan informasi mengenai fungsi organ yang diperiksa. Pencitraan pada kedokteran nuklir dalam beberapa hal berbeda dengan pencitraan dalam radiologi. Perobatan • Sinar -X -X lembut digunakan untuk mengambil gambar foto yang dikenal sebagai radiograf. Sinar-X boleh menembusi badan manusia tetapi diserap oleh bahagian yang lebih tumpat seperti tulang. Gambar foto sinar-X digunakan untuk mengesan kecacatan tulang, mengesan tulang yang patah dan menyiasat keadaan organ-organ dalam badan. • Sinar -X -X keras digunakan untuk memusnahkan sel-sel kanser. Kaedah ini dikenal sebagai radioterapi. • Analisis kondisi tulang • Penentuan Kerapatan Tulang Dengan Bone Dengan Bone Densitometer Perindustrian Dalam bidang perindustrian, sinar-X boleh digunakan untuk • mengesan kecacatan dalam struktur binaan atau bahagian-bahagian bahagian -bahagian dalam mesin dan enjin. • menyiasat rekahan dalam pipa logam, dinding konkrit dan dandang tekanan ti nggi. • memeriksa retakan dalam struktur plastic dan getah. Penyelidikan • Sinar -X -X digunakan untuk menyelidik struktur hablur dan jarak pemisahan antara atom-atom dalam suatu bahan hablur. Gb 4. Pemotretan tulang tengkorak dengan pesawat sinar X
Pengukuran kerapatan tulang dilakukan dengan cara menyinari tulan g dengan radiasi gamma atau sinarX. Berdasarkan banyaknya radiasi gamma atau sinar X yang diserap tulang yang diperiksa maka dapat ditentukan konsentrasi mineral kalsium dalam tulang. Perhitungan dilakukan oleh komputer yang dipasang pada alat bone densitometer tersebut. Teknik ini bermanfaat sebagai alat bantu diagnosis kekeroposan tulang (osteoporosis) (osteoporosis) yang sering menyerang wanita pada usia menupause (mati haid) sehingga menyebabkan men yebabkan tulang mudah patah. • Radioterapi Gb 5. Foto Terapi Rongga Dada
2. Fungsi SinarX sebagai Pengambil Gambar Struktur Molekuler seperti DNA . Struktur DNA melalui belauan sinarx 3. Pengkajian Bintang dalam Astronomi . Imej matahari diambil oleh teleskop sinarX 4. Pemeriksaan Material dan Analisis Permukaan Medis. Menggunakan sinar X awal didasarkan pada penemuan yang dibuat oleh Roentgen, yaitu kemampuannyauntuk membedakan tulang dan gigi dari daging dalam foto X-ray.
Ketika sebuah berkas sinar-X difokuskan di tangan seseorang atau rahang, misa lnya, balok melewati daging lebih mudah tetapi diserap oleh tulang atau gigi. Gambar yang dihasilkan dalam hal ini terdiri dari daerah-daerah daerah -daerah cahaya yang mewakili tulang dan gigi dan daerah gelap yang mewakili daging. Beberapa aplikasi dari prinsip ini dalam kedokteran adalah diagnosis patah tulang dan ligamen sobek, mendeteksi kanker payudara pada wanita, atau penemuan gigi berlubang dan sinar X dapat diproduksi dengan energi ener gi yang cukup untuk mengionisasi atom-atom yang membentuk jaringan manusia. Dengan demikian, sinar X dapat digunakan untuk membunuh sel-sel. Ini hanya apa yang dilakukan dalam beberapa jenis t erapi kanker.X-radiasi diarahkan terhadap sel kanker dengan harapan untuk menghancurkan mereka saat melakukan sedikit kerusakan sel-sel normal di dekatnya. Sayangnya, paparan terlalu banyak sel-sel normal untuk sinar X dapat menyebabkan perkembangan kanker. Untuk alasan ini, besar perawatan yang diambil oleh dokter dan dokter gigi ketika mengambil sinar X jenis apapun untuk memastikan bahwa eksposur ke seluruh tubuh pasien disimpan pada minimum absolut. Suatu teknik yang relatif baru dengan menggunakan sinar X di bidang kedokteran ini disebut tomografi aksial terkomputerisasi, menghasilkan apa yang disebut CAT scan.Sebuah CAT scan menghasilkan gambar penampang dari bagian tubuh yang jauh lebih tajam dari sinar X yang normal. Sinar X normal diambil melalui tubuh, menghasilkan gambar yang dapat menunjukkan organ-organ dan bagian tubuh yang dikenakan super pada satu sama lain. Sebaliknya, dalam membuat CAT scan, sinar sempit sinar X dikirim melalui daerah yang diinginkan dari berbagai berba gai sudut. Komputer kemudian digunakan untuk merekonstruksi gambar penampang wilayah itu.
sinar X dapat digunakan untuk mempelajari struktur dari suatu bahan tanpa benar-benar merusaknya. Satu pendekatan yang didasarkan pada metode biasa memproduksi sinar-X. Contoh bahan yang tidak diketahui digunakan sebagai target dalam mesin X-ray dan dibombardir dengan elektron energi tinggi. Pola X-ray yang dihasilkan oleh sampel dapat dibandingkan dengan pola X-ray untuk semua unsur yang dikenal.Berdasarkan perbandingan ini, unsur-unsur hadir dalam sampel tidak diketahui dapat diidentifikasi. Sebuah aplikasi yang khas dari teknik ini adalah analisis rambut r ambut atau sampel darah atau material lain yang digunakan sebagai bukti dalam investigasi kriminal. sinar X digunakan untuk uji tak rusak dalam bisnis dan industri dengan cara lain banyak.Misalnya, X-ray gambar mesin keseluruhan atau bagian-bagian bagian-bagian mesin dapat diambil untuk mencari cacat tanpa harus mengambil mesin terpisah. Demikian pula, bagian pipa minyak dan gas alam dapat diperiksa untuk retak atau cacat lasan. Airlines juga menggunakan detektor X-ray untuk memeriksa bagasi penumpang untuk senjata atau benda ilegal lainnya. Sinkrotron radiasi. Dalam beberapa tahun terakhir sumber baru yang menarik dari sinar X telah dikembangkan radiasi sinkrotron disebut. Sinkrotron radiasi sering dihasilkan oleh akselerator partikel (atom-smashers). Sebuah akselerator partikel adalah mesin yang digunakan untuk mempercepat partikel bermuatan, seperti elektron dan proton, untuk kecepatan yang sangat tinggi. Seperti partikel perjalanan di lingkaran sekitar akselerator partikel, mereka mungkin akan mengeluarkan mengeluarkan energi dalam bentuk sinar-X.Ini sinar-X adalah apa yang membuat radiasi synchrotron.
Salah satu aplikasi komersial yang lebih penting dari radiasi synchrotron adalah di bidang litografi sinar-X. X-ray Litografi adalah teknik yang digunakan dalam industri elektronik untuk pembuatan sirkuit terpadu kepadatan tinggi. (Sirkuit adalah path lengkap dari arus listrik, termasuk sumber energi listrik.) Ukuran elemen s irkuit dibatasi oleh panjang gelombang dari cahaya yang digunakan di dalamnya. Semakin pendek panjang gelo mbang, semakin kecil elemen sirkuit. Jika sinar X digunakan sebagai pengganti cahaya, sirkuit bisa dibuat jauh lebih kecil, sehingga memungkinkan pembuatan perangkat elektronik kecil seperti komputer. A :Sinar X adalah radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang 10 - 0,01 nm dan energinya 120 eV sampai 120 keV. Layaknya sinar-sinar tampak, sinar x juga bisa menggelapkan film. Selain itu, sinar x ini mempunyai kemampuan menembus lapisan daging/otot dan tulang dengan intensitas yang berbeda. Oleh karena itu, sinar x bisa digunakan Sinar X memiliki panjang gelombang yg lebih pendek daripada cahaya yg terlihat dan dapat menembus jaringan tubuh. Sewaktu bagian tubuh tertentu terkena sinar X,jaringan yg padat,seperti tulang, akan menyerap sinar itu dan tampak seperti bidang terang pada negatif film, yg disebut radiograf. jaringan lunak tampak dalam berbagai gradasi abu-abu. Sinar X biasanya digunakan untuk mendiagnosis problem atau penyakit yg berhubungan dengan gigi,tulang,payudara dan dada. Untuk membedakan jaringan-jaringan lunak yg berdempetan dan sama kepadatannya, dokter mungkin menyuntikkan sejenis zat warna kedalam aliran darah pasien agar terl ihat lebih kontras. Foto rontgen sering digitalisasi dan ditampilkan pada layar komputer. Sinar X itu sendiri, ditemukan oleh Wilhelm Rontgen ca (1895). Rontgen, melakukan percobaan dengan "Sinar Cathode" Secara umum, sinar X bekerja jika energi tinggi elektron mengenai s asaran. Sinar X tidak mengandung elektron, tetapi gelombang elektron magnetik. Oleh karena itu pada dasarnya dia serupa dengan radiasi yang dapat terlihat mata (yaitu gelombang cahaya), kecuali panjang gelombang sinar X jauh lebih pendek. Aplikasi Pesawat Sinar X dalam Berbagai Bidang Kedokteran nuklir merupakan cabang ilmu kedokteran yang menggunakan sumberradiasi terbuka berasal dari disintegrasi inti radionuklida buatan, untuk mempelajariperubahan fisiologi, anatomi dan biokimia, sehingga s ehingga dapat digunakan untuk tujuandiagnostik, terapi dan penelitian kedokteran. Radioisotop dapat dimasukkan dimasukkan ke tubuh pasien(studi in vivo) maupun maupun hanya direaksikan saja dengan bahan biologis antara lain darah,cairan lambung, urine, dan sebagainya, yang diambil dari tubuh pasien, yang lebih dikenalsebagai studi in vitro (dalam gelas percobaan).Pada studi in vivo, setelah radioisotop dapatdimasukkan ke tubuh pasien melalui mulut, suntikan, atau dihirup lewat hidung, makainformasi yang dapat diperoleh dari pasien dapat berupa: Citra atau gambar dari organ/bagian tubu pasien yang diperoleh dengan bantuan peralatan kamera gamma ataupun kamera positron (teknik imaging). Kurva kurva kinetika radioisotope dalam organ/bagian tubuh tertentu dan angka-angka yang menggambarkan akumulasi radiostop dalam organ/bagian tubuh tertentu Pesawat sinar X di samping icitra atau gambar yang diperoleh dengan kamera gamma ataupun kamera positron Radioaktivitas yang terdapat dalam contoh bahan biologis, darah, urine dll yang diambil dari tubuh pasien, dicacah dengan
instrumen yang dirangkaikan pada detektorradiasi ( teknik non imaging). Data yang diperoleh baik dengan teknik imaging i maging maupun teknik non imagingmemberikan informasi mengenai fungsi organ yang diperiksa. Pencitraan (imaging) padakedokteran nuklir dalam beberapa hal berbeda dengan pencitraan dalam radiologi 1.Aplikasi Pesawat Sinar X dalam Bidang Pengobatan • Analisis kondisi tulang. Pemotretan tulang tengkorak dengan pesawat sinar X Penentuan Kerapatan Tulang Dengan Bone Densitometer Pengukuran kerapatan tulang dilakukan dengan cara menyinari tulang dengan radiasigamma atau sinar X. Berdasarkan banyaknya radiasi gamma atau sinar X yang diserap tulangyang diperiksa maka dapat ditentukan konsentrasi mineral kalsium dalam tulang. Perhitungandilakukan oleh komputer yang dipasang pada alat bone densitometer tersebut. Teknik inibermanfaat sebagai alat bantu diagnosis kekeroposan tulang (osteoporosis) yang seringmenyerang wanita pada usia menupause (mati haid) sehingga menyebabkan tulang mudah patah.
KERUGIAN SINAR X Setelah Roentgen memperlihatkan hasil pemotretan dengan sinar-X terhadap tangan istrinya yang memakai cincin, dimana pada gambar tersebut terlihat dengan jelas ruas-ruas tulang jari tangannya, maka manusia mulai menyadari akan manfaat besar yang dapat diperoleh dari pemenuan radiasi pengion tadi. Pemanfaatan radiasi pengion dalam bidang kedokteran, terutama sinar-X, berkembang pesat beberapa saat setelah penemuan radiasi tersebut. Penguasaan pengetahuan mengenai radiasi pengion oleh umat manusia yang terus meningkat dari waktu ke waktu juga memungkinkan dimanfaatkannya radiasi tersebut dalam berbagai bidang kegiatan di luar kedokteran, di samping pemanfaatan-nya di dalam bidang kedokteran kedokteran sendiri juga terus mengalami peningkatan. Beberapa efek merugikan yang muncul pada tubuh manusia karena terpapari sinar-X dan gamma segera teramati beberapa saat setelah penemuan kedua jenis radiasi tersebut. Efek merugikan tersebut berupa kerontokan rambut dan kerusakan kulit. Pada tahun 1897 di Amerika Serikat dilaporkan adanya 69 kasus kerusakan kulit yang disebabkan oleh sinar-X, sedang pada tahun 1902 angka yang dilaporkan meningkat menjadi 170 kasus. Pada tahun 1911 di Jerman juga dilaporkan adanya 94 kasus tumor yang disebabkan oleh sinar-X. Meskipun beberapa efek merugikan dari sinar-X dan gamma telah teramati, namun upaya perlindungan terhadap bahaya bahaya penyinaran sinar-X dan gamma belum terfikirkan. Marie Curie, penemu bahan radioaktif Po dan Ra meninggal pada tahun 1934 akibat terserang oleh leukemia. Penyakit tersebut besar kemungkinan akibat paparan radiasi karena serin gnya beliau berhubungan dengan bahan-bahan radioaktif.
