UJI KARAKTERISASI KUALITAS RADIASI SINAR X SEBAGAI PARAMETER QUALITY CONTROL

Oleh : Sri Dewi Astuty Ilyas, S.Si., M.Si, Khaerati, Supri H, St. Chadidjah

Jurusan Fisika Fakultas MIPA Universitas HasanuddinEmail : tuty_ilyas@yahoo.com

AbstractA study concerning the test of the quality characteristic X-ray radiation as the parameters of Quality Control.

The test was conducted as a test of the suitability of the quality assurance program tools including diagnostic radiology quality assurance program and quality control (QA / QC). Test the suitability of the effect on image quality and patient dose is testing X-ray plane functions radiodiagnostic which aims to ensure that every parameter tested the accuracy of radiation on aircraft performance or function according to specifications and tools in case of deviation should be within the specified tolerance limit value. The type of tests performed is consistency and linearity test, HVL test and Focusing test on the production of X-rays.

The results show that the linearity and consistency tests, the level of alignment at various tube current value does not exceed 10% of the linearity of the output radiation for each tube voltages respectively 3.3% at the setting 50kV, 60kV 3.7% at the setting, 3 , 5% in the setting 70kV, 80kV 2.4% at the setting, and 1.1% at 90kV settings, the Test HVL, for 70kV tube voltage generated HVL value was 3.2 mmAl, for 80kV tube voltage generated HVL value is 3, 4mmAl, and for a tube voltage of 90kV generated HVL value was 3.8 mmAl; Focusing on the test, use allignment Beam angle deviation of 10 cm of 4.4 ⁰ (FFD 50cm), 4.8 ⁰ (FFD 70cm), 3.6 ⁰ (FFD 90cm), 3.2 ⁰ (FFD 110cm), and 2.8 ⁰ (FFD 130cm), whereas the use of allignment 20cm and 30cm Beam produces a large deviation angle.

Key Words : quality of radiation, quality control, HVL, Linierity, focusing

Abstrak

Telah dilakukan penelitian tentang uji karakteristik kualitas radiasi sinar X sebagai parameter Quality Control. Pengujian ini dilakukan sebagai uji kesesuaian dalam program jaminan mutu alat-alat radiologi diagnostik yang meliputi program jaminan kualitas dan kendali kualitas (QA/QC). Uji kesesuaian yang berpengaruh pada kualitas citra dan dosis pasien yaitu pengujian fungsi pesawat sinar-X radiodiagnostik yang bertujuan untuk menjamin bahwa setiap parameter penyinaran pada pesawat teruji akurasi kinerjanya atau fungsinya sesuai dengan spesifikasi alat dan bila terjadi penyimpangan harus berada dalam nilai batas toleransi yang ditentukan. Adapun jenis pengujian yang dilakukan adalah uji konsistensi dan linieritas, uji HVL dan dan uji konsistensi Titik Fokus terhadap produksi sinar X.

Hasil yang didapat menunjukkan bahwa dalam uji Linieritas dan Konsistensi, tingkat kesejajaran pada berbagai nilai arus tabung tidak melebihi 10% dengan linearitas output radiasi untuk setiap tegangan tabung berturut-turut 3,3% pada pengaturan 50kV, 3,7% pada pengaturan 60kV, 3,5% pada pengaturan 70kV, 2,4% pada pengaturan 80kV, dan 1,1% pada pengaturan 90kV, pada Uji HVL, untuk tegangan tabung 70kV dihasilkan nilai HVL adalah 3,2mmAl, untuk tegangan tabung 80kV dihasilkan nilai HVL adalah 3,4mmAl, dan untuk tegangan tabung 90kV dihasilkan nilai HVL adalah 3,8mmAl; pada Uji Titik Fokus, penggunaan Beam Allignment 10 cm menghasilkan penyimpangan sudut sebesar 4,4⁰ (FFD 50cm), 4,8⁰ (FFD 70cm), 3,6⁰ (FFD 90cm), 3,2⁰ (FFD 110cm), dan 2,8⁰ (FFD 130cm), sedangkan pada penggunaan Beam Allignment 20cm dan 30cm menghasilkan penyimpangan sudut yang besar.

1

I. PendahuluanSalah satu bidang kajian dalam ilmu fisika adalah fisika inti dan fisika modern, dimana dalam teori dan prinsipnya diaplikasikan dalam berbagai bidang. Salah satu diantaranya adalah bidang kesehatan atau kedokteran. Setelah berkembangnya ilmu fisika dari fisika klasik menjadi fisika kuantum yang menggunakan prinsip gelombang, ditemukanlah sinar X yang dimanfaatkan dalam bidang kedokteran yang dapat menembus obyek untuk menggambarkan organ dalam tubuh manusia.

Program keselamatan dan kesehatan kerja dalam medan radiasi pengion tersebut dilakukan secara berkala pada jangka waktu tertentu, sehingga dapat mendeteksi perkembangan ketidaknormalan fungsi peralatan dan sekaligus dapat diketahui tindakan perbaikan yang mungkin sangat diperlukan sebelum terjadi kerusakan yang signifikan terhadap kualitas citra. Program ini disebut Program Jaminan Kualitas (Quality Assurance) dan Program Control Kualitas (Quality Control) yang bertujuan meyakinkan bahwa fasilitas Sinar X diagnostik akan menghasilkan gambar berkualitas tinggi secara konsisten dengan minimal paparan dari pasien dan segi penyembuhan personel. Beberapa kegiatan uji yang termasuk dalam program Quality Control terdiri dari Reproduksibilitas Keluaran radiasi Sinar X, Linearitas dan kemampuan untuk memproduksi nilai mA, Reproduktifitas dan akurasi dari timer, Reproduktifitas dan akurasi dari kVp, Akurasi sumber-to-film indikator jarak, Cahaya/Sinar X bidang kongruensi, Nilai HVL (filter Aluminium), Konsistensi Titik Fokus dan Entrance Skin Exposure.

Teknik Kualitas kontrol yang dilakukan dalam penelitian ini yaitu pemantauan (atau pengujian) dan pemeliharaan terhadap komponen sistem Sinar X dan kemampuan produksi radiasi oleh pesawat meliputi Uji HVL, Uji Linieritas dan konsistensi, serta Uji Titik Fokus (Focal Spot). Sedangkan uji karakteristik dalam hal ini dilakukan sehubungan dengan produksi sinar X (kualita output radiasi) dengan energy efektif yang bergantung factor eksposi yang diberikan.

II. TEORI RINGKASPesawat sinar-X modern pada dasarnya membangkitkan sinar-X dengan cara membombardir target logam dengan elektron yang berenergy tinggi dan kecepatan tinggi. Elektron atom yang tertumbuk akan terpental dari orbitnya, meninggalkan hole yang segera diisi oleh elektron dari kulit luar disertai pelepasan foton (cahaya elektromagnetik) yang disebut sinar-X karakteristik. Pada saat berkas elektron menabrak target, sebagian besar energi elektron tersebut hilang dalam bentuk panas, sebagian energi lainnya hilang untuk memproduksi sinar-X. Sinar-X yang terbentuk melalui proses ini mempunyai energi sama dengan selisih energi antara kedua tingkat energi elektron tersebut. Adapun mekanisme lain yang mungkin terjadi adalah emisi foton yang dialami oleh elektron cepat yang dibelokkan oleh inti atom target atas konsekuensi dari interaksi coulomb antara inti

atom target dengan elektron cepat. Proses pembelokkan ini melibatkan perlambatan dan karenanya memerlukan emisi energi berupa foton. Mekanisme ini disebut bremsstrahlung (bahasa jerman dari ‘radiasi pengereman’).

Produksi sinar X melalui mekanisme terakhir tersebut yang dimanfaatkan dalam bidang kesehatan khususnya dalam bidang radiologi. Perkembangan teknologi telah memberikan banyak sumbangan tidak hanya dalam perluasan wawasan ilmu dan kemampuan diagnostik radiologi, akan tetapi juga dalam proteksi radiasi pada pasien-pasien yang mengharuskan pemberian radiasi kepada pasien serendah mungkin sesuai dengan kebutuhan klinisnya. Selama radiasi sinar-X menembus bahan atau materi dan terjadi  tumbukan foton dengan atom-atom bahan yang akan menimbulkan ionisasi di dalam bahan tersebut, kejadian inilah yang memungkinkan timbulnya efek radiasi terhadap tubuh, baik yang bersifat non stokastik, stokastik maupun efek genetik. Ketaatan terhadap Prosedur kerja dengan radiasi, Standar pelayanan radiografi, Standar Prosedur pemeriksaan radiografi semua perangkat dimaksudkan untuk meminimalkan tingkat paparan radiasi yang diterima oleh pekerja radiasi, pasien maupun lingkungan dimana pesawat radiasi pengion dioperasikan.

Standar kelayakan pengujian parameter dalam Program Quality Control (QC) Pesawat sinar-X seperti yang tercantum dalam tabel 1 berikut :

Tabel 1. Parameter Uji dalam Program Quality Control Pesawat Sinar-X

Pengukuran Frekuensi ToleransiFiltrasi Tahunan ≥ 2,1 mmAlKolimasi Per 6 bulanan ± 2% SIDUkuran Titik Fokus Tahunan ± 50%Kalibrasi kV Puncak Tahunan ± 10%Ketepatan Waktu Paparan

Tahunan ± 5% > 10ms

± 20% ≤ 10msLinearitas Paparan Radiasi

Tahunan ≤ 10%

Illuminator Film Tahunan ≤ 100 lux

(Sumber : Radiation Safety Act 1975, Diagnostic X-Ray Equipment Compliance Test 2001)

Linearitas output radiasi adalah kemampuan pesawat radiografi untuk menghasilkan keluaran radiasi yang proporsional (konstan) terhadap pada penggunaan berbagai mAs (kombinasi arus dan waktu paparan sinar-X).

Penentuan Output Radiasi menggunakan persamaan berikut :

2

Output= Nilai paparanradiasiNilai arus tabung (mAs)

Dan penentuan linieritas output menggunakan persamaan :

Linieritas=Xmax−Xmin

Xmax+ Xmin

×100 %

Nilai HVL adalah nilai ketebalan filter untuk mengurangi intensitas sinar-X menjadi setengah dari dosis mula-mula. Nilai ini merupakan nilai paparan radiasi sinar X yang keluar (melewati filter) harus mendekati setengah (1/2D0) dari nilai paparan radiasi tanpa menggunakan filter.

Untuk mengetahui nilai HVL dari filter Aluminium, maka digunakan persamaan sebagai berikut :

HVL=T 1 ln (D1 ⁄ D0)– T2 ln (D2 ⁄ D0)

ln (D1 ⁄ D2)

Kesejajaran pusat berkas sinar-X (titik focus) adalah ketepatan diagnose secara presisi dan akurasi dalam menentukan lokasi atau tempat gangguan dalam tubuh manusia. Misalnya : untuk menentukan pengangkatan tumor pada jaringan tubuh manusia, apabila informasi letak tumor ada penyimpangan maka akan mengakibatkan kesalahan lokasi pembedahan dan atau kesalahan diagnostik Secara teori sudut penyimpangan maksimal yang direkomendasikan adalah ≤30.

Sudut kesejajaran ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut :

θ=tan−1[ r (FFD−h−x)FFD (h+x ) ]

III. Metode PenelitianAlat dan Bahan :1. Uji Linieritas : Perangkat Pesawat X-Ray, Full

Function meter, mistar, waterpass.2. Uji Nilai HVL : Filter mmAl, Pen-Dosimetry

(Pen-Dose), mistar, waterpass.3. Uji Ketepatan Titik Fokus : Perangkat Pesawat X-

Ray, Collimator Test Tool, Beam Alligment Test Tool, Kaset/Film Radiografi, mistar, waterpass.

Prosedur Percobaan:1. Uji Linieritas : Paparan radiasi diukur setelah

menetapkan factor eksposi tegangan 50kV untuk arus-waktu 4 mAs, 10 mAs dan 16 mAs. Selanjutnya pengukuran paparan radiasi diulang untuk tegangan lainnya (60kV, 70kV, 80kV dan 90kV) dengan jarak fokus ke alat Full Function Meter yaitu 90 cm. Luas lapangan disesuaikan dengan ukuran alat Full Function meter.

2. Uji Nilai HVL : Paparan radiasi diukur pada tiga tahapan untuk masing-masing factor tegangan,

pertama tanpa menggunakan filter, kemudian dengan filter T1 dan filter T2 dengan ketebalan yang sesuai dengan tegangan yaitu 70 kV (T1=2,5mm,T2=3mm), 80kV (T1=3mm,T2=3,5mm) dan 90kV (T1=3,5mm,T2=4mm), dengan jarak fokus ke alat Pen Dosimeter yaitu 70 cm. Luas lapangan disesuaikan dengan ukuran alat Pen Dosimeter.

3. Uji Ketepatan Titik Fokus : Mengatur faktor eksosi 50kV dan 5mAS jarak tabung dan kaset setinggi 50cm, 70cm, 90cm, 110cm dan 130cm. sentrasi dipusatkan pada tengah kaset collimator test tool dan beam alligment test diatas permukaan kaset dengan variasi ketinggian beam alligment test tool 10 cm, 20 cm dan 30 cm.

IV. Hasil dan Bahasan1. Uji Linieritas

Adapun hasil pengukuran nilai paparan radiasi untuk setiap kV dapat dilihat pada tabel 2 berikut :

Tabel 2. Hasil Paparan radiasi berbagai mAs dan kV

Arus (mAs)

Paparan Radiasi (mGy)

50 kV 60 kV 70 kV 80 kV 90 kV4 0,117 0,157 0,281 0,411 0,54110 0,297 0,396 0,712 1,037 1,37116 0,491 0,672 1,203 1,712 2,205

Terlihat bahwa paparan radiasi akan meningkat seiring meningkatnya nilai tegangan dan kombinasi arus-waktu yang diberikan. Dengan menetapkan nilai paparan radiasi maksimum dan minimum yang diperoleh dari perubahan arus untuk setiap tegangan, maka nilai linieritas dihitung dengan menggunakan persamaan yang ada. Adapun nilai linieritas yang diperoleh seperti yang tercantum pada tabel 3 berikut :

Tabel 3. Nilai Ouput dan Linieritas

Tegangan (kV)

Output (mGy/mAs) Linieritas (%)4 mAs 10 mAs 16 mAs

50 0,029 0,030 0,031 3,360 0,039 0,041 0,042 3,770 0,070 0,071 0,075 3,580 0,102 0,104 0,107 2,490 0,135 0,137 0,138 1,5

Nilai arus waktu (mAs) merupakan salah satu faktor yang menentukan banyaknya sinar-X yang dihasilkan oleh suatu tabung pesawat sinar-X. Perubahan mAs tidak melebihi nilai penyimpangan (linieritas) 10% sehingga meskipun arus dirubah tetap masih dianggap linier.

2. Uji Nilai HVLBerikut merupakan nilai paparan radiasi (D0, D1, D2) yang diperoleh dari setiap pengukuran dengan variasi tegangan seperti yang tercantum pada tabel 4 berikut :

3

Tabel 4. Hasil pengukuran Paparan radiasi dan HVL dengan variasi tegangan

Tegangan (kV)

Nilai Paparan Radiasi (mGy) HVL(mmAl)

D0 D0 /2 D1 D2

70 0,294 0,147 0,151 0,142 3,280 0,353 0,177 0,183 0,164 3,3490 0,404 0,202 0,212 0,188 3,79

3. Uji Kesejajaran Titik Fokus

Adapun hasil pengukuran jarak bayangan titik (focal spot) yang dihasilkan diukur dari titik pusat kolimator, serta penentuan sudut penyimpangan seperti yang tercantum pada tabel 5 (pada lampiran).

Dari data tersebut diperoleh menunjukkan bahwa perbedaan yang tidak signifikan pada penggunaan beam dengan berbagai macam variasi FFD (beam 10 cm, 20 cm dan 30 cm). Semakin tinggi jarak antara focus ke film (FFD) maka penyimpangan titik dengan titik yang berada pada pusat collimator test tool semakin kecil. Ketepatan titik pusat berkas sinar-X merupakan faktor yang penting untuk menentukan Resolusi parsial dalam gambaran radiografi. Resolusi parsial adalah kemampuan suatu alat dalam menampilkan gambaran dua obyek yang kecil yang saling berdekatan. Yang mana dalam penyimpangan ketepatan titik pusat berkas sinar-X dapat mengakibatkan terjadinya magnifikasi dan distorsi pada gambaran radiografi sehingga tidak dapat menegakkan diagnose.

Grafik Linieritas Output Radiasi :

4 mAs 10 mAs 16 mAs0

0.025

0.05

0.075

0.1

0.125

0.15

Kurva Output Radiasi

tegangan 50kV tegangan 60kVtegangan 70kV tegangan 80kVtegangan 90kV

Out

put R

adia

si (m

Gy/

mA

s)

Grafik hasil pengukuran sudut penyimpangan titik focus :

V. Kesimpulan1. Toleransi kelayakan setiap pesawat sinar X akan

mempengaruhi keluaran radiasi sinar X, sehingga control kualitas tetap akan terjaga untuk menghasilkan citra yang berkualitas dan keselamatan radiasi terhadap pasien dan pekerja radiasi tetap dalam batas yang diperbolehkan.

2. Linieritas dari output radiasi pada variasi perubahan mAs konsisten dengan tegangan yang diberikan, HVL dari filter yang digunakan pada setiap perubahan factor eksposi memberikan keluaran radiasi yang mendekati pada pengukuran tanpa penggunaan filter, serta ketidak sejajaran titik focus akan menghasilkan informasi yang menyimpang tentang letak/posisi kelainan dalam tubuh pasien.

3. Penggunaan Pesawat dalam jangka waktu lama tanpa upaya perbaikan akan mempengaruhi citra radiografi yang dihasilkan.

DAFTAR PUSTAKA :1. Atolan, F. 2004. Hubungan antara Aspek

Manajemen dengan Praktek Protap K3 Radiasi Radiografer di Instalasi Radiologi Rumah Sakit di Kota Semarang. Semarang: Diponegoro University Press.

2. Akhadi, Mukhlis. Drs. 2000. Dasar-Dasar Proteksi Radiasi. Jakarta: PT. Renika Cipta.

3. Alamsyah, Reno.2004. Jaminan Mutu untuk Keselamatan pada Fasilitas Sumber Radiasi. Jakarta: Requalifikasi PPR Bidang Industri.

4. BAPETEN. 1999. Ketentuan Keselamatan Kerja terhadap Radiasi, SK. Kepala Bapeten No. 01 Tahun 1999. Jakarta: Bapeten.

5. Beiser A. 1990. Konsep Fisika Modern. Jakarta: Erlangga.

6. Chember, H. 1987. Introduction to Health Physics.2th. New York: Pergamon Press.

7. Danial, D. 1989. An Analysis of Radiographic Quality. Maryland: Aspen Publisher.

8. Handoko. 1995. Manajemen Kesehatan. Edisi II. Yogyakarta: Universitas Gajah Mada.

9. Herman, C. 1983. Pengantar Fisika Kesehatan. Semarang: IKIP Semarang Press.

10. IERP, Radiation Safety Act 1975, Diagnostic X-Ray Equipment Compliance Test 2000. Australia: IERP.

4

Lampiran Data dan Gambar :

Tabel 5. Data Penyimpangan Kesejajaran Titik Fokus dengan Variasi Ketinggian Beam Alligment

Beam Alligment

(cm)

Penyimpangan Bayangan Titik Pusat

FFD 50cm FFD 70cm FFD 90cm FFD 110cm FFD 130cm

X (cm) (0) X (cm) (0) X (cm) (0) X (cm) (0) X (cm) (0)10 1,1 4,4 1,1 4,8 0,8 3,6 0,7 3,2 0,6 2,820 2,3 3,6 2,2 4,1 2,2 4,5 1,9 4,1 1,8 4,030 4,6 3,2 4,5 4,5 4,4 5,1 4,2 5,5 4,2 5,8

Gambar Skema pengujian Linieritas dan HVL

Gambar Skema pengujian Kesejajaran Titik Fokus

Contoh gambar Citra kesejajaran titik focus :

5

3 Iͦ

1,5 ͦ

6