STANDARDISASI F-18 MENGGUNAKAN METODE SPEKTROMETRI GAMMA

Transkripsi

1 STANDARDISASI F-18 MENGGUNAKAN METODE SPEKTROMETRI GAMMA Gatot Wurdiyanto, Hermawan Candra dan Pujadi Pustek Keselamatan dan Metrologi Radiasi BATAN, Jalan Lebak Bulus No. 49 Jakarta, ABSTRAK STANDARDISASI F-18 MENGGUNAKAN METODE SPEKTROMETRI GAMMA. Flour-18 banyak digunakan dalam bidang kesehatan, khususnya dalam kegiatan menggunakan teknik PET/CT. Standardisasi F-18 perlu dilakukan untuk mengkalibrasi alat ukur aktivitas agar besaran/parameter yang diperlukan dalam pemanfaatannya benar-benar akurat dan tepat. Pada penelitian ini dilakukan standardisasi F-18 dengan metode spektrometri gamma menggunakan detektor semikonduktor HPGe di Laboratorium Standardisasi Radionuklida pada Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi BATAN. Sumber radioaktif F-18 diperoleh melalui reaksi 18 O(p, n) 18 F pada suatu pesawat pemercepat partikel bermuatan (cyclotron) yang diinstal pada sebuah rumah sakit. Aktivitas dan impuritas F-18 diukur menggunakan metode spektrometri gamma. Sumber standar yang digunakan untuk mengkalibrasi perangkat spektrometer gamma adalah Ba-133, Co-60, Cs-137 dan Eu-152. Koreksi yang dilakukan adalah waktu peluruhan saat pengukuran, umur paro, waktu mati (dead time), impuritas dan cacah latar. Hasil pengukuran aktivitas adalah ( ± 1125) Bq/mg dan dinyatakan cukup baik. Hasil pembuatan sumber standar dalam wadah ampul dengan nilai aktivitas ( 929,16 ± 4,53 ) kbq untuk ampul dengan kode A1801/08 dan (678,11± 3,31) kbq untuk ampul dengan kode A1802/08. Kedua sumber standar ini dapat digunakan untuk mengkalibrasi alat ukur aktivitas seperti dose calibrator. Kata kunci : F-18, spektrometri gamma, sumber standar dan dose calibrator. ABSTRACT STANDARDIZATION OF F-18 USING GAMMA SPECTROMETRY METHOD. Flour-18 is ones of radioisotopes which excessivelly used in medical field especially in activities related to the application of PET/CT. The standardization of F-18 is needed to calibrate nuclear instruments in order to get the parameters that used in the application have accurate and precision values. In this research, the standardization of F-18 had been carried out by using gamma spectrometry method in Radionuclide Standardization Laboratory, PTKMR- BATAN. The radioactive source of F-18 was obtained by reaction of 18 O(p, n) 18 F on cyclotron machine. The radioactivity and the impurity of radioactive sources were determined by gamma spectrometry method s, which calibrated by Ba-133, Co-60, Cs-137 and Eu-152 standard sources. The measurement had been corrected by decay in measuring time, half live & decay, dead time, impurity and background. The results of measurement is adequate good and the radioactivity is ( ± 1125) Bq/mg. The results of standardization are (929,16 ± 4,53) kbq for the ampoule code A1801/08 and (678,11± 3,31) kbq for the ampoule code A1802/08. Both of the standard sources can be used for calibration of nuclear instruments. Key words : F-18, gamma spectrometry, standard source and dose calibrator 1. PENDAHULUAN Pemanfaatan teknologi nuklir dalam bidang kesehatan terus berkembang dengan pesat. Dengan masuknya Positron emission tomography / Computed tomography (PET/CT) 227

2 ke Indonesia kita telah memasuki era baru dalam dunia kesehatan yang memanfaatkan teknologi nuklir. Bagi Indonesia, alat yang menggunakan teknologi canggih ini cukup baru, meskipun banyak tenaga-tenaga ahli kita antara lain para dokter dan fisika medis telah mengenal jauh lebih dulu sebelum masuknya teknologi ini ke Indonesia. Positron emission tomography (PET) merupakan teknik pencitraan nuklir secara noninvasive yang meliputi pemberian radiofarmaka yang memancarkan positron dan pencitraan berikut distribusi dan gerakan material radioaktif perunut. Keberadaan PET/CT di Indonesia tidak dapat berjalan baik tanpa faktor penunjang dan fasilitas-fasilitas yang menyertainya. Fasilitas-fasilitas yang dibutuhkan untuk menggerakkan kegiatan PET/CT, antara lain : 1. Pesawat cyclotron, yaitu pesawat yang memproduksi sumber radioaktif, harus menjamin kontinuitas pengadaan sumber. 2. Hot sel, yaitu fasilitas yang digunakan untuk mentransfer hasil produksi cyclotron. 3. Tersedianya ruangan yang memadai (R. kontrol, R. tunggu, R. preparasi, R. injeksi, R. ganti, R. pemulihan, toilet aktif dll) 4. Perangkat uji kualitas, seperti alat ukur aktivitas (dose calibrator, spektrometer gamma dll) 5. Perangkat Keselamatan radiasi (area monitor, stack monitor, pinset, dosimeter saku, dosimeter cincin, surveymeter dll) 6. SDM yang memadai dan mengerti proteksi radiasi serta petugas proteksi radiasi. Berdasar pada tugas dan fungsinya sebagai laboratorium acuan nasional dalam bidang pengukuran radioaktivitas, maka peran PTKMR dalam kegiatan PET/CT adalah dalam melakukan kalibrasi alat ukur radiasi/aktivitas. Dalam melaksanakan peran tersebut diperlukan sumber standar radiasi yang digunakan untuk mengkalibrasi alat ukur radiasi. Salah satu sumber standar yang diperlukan adalah F-18 yang sering digunakan pada kegiatan PET atau PET/CT. Alat ukur aktivitas seperti dose calibrator yang digunakan sebagai alat pengukur pada kegiatan PET/CT merupakan alat utama yang sangat penting sebagai kontrol kualitas besaran dari sumber radioaktif yang akan disuntikkan ke pasien. Kesalahan dalam pengukuran aktivitas menyebabkan diagnosis/terapi menjadi tidak tepat. Efek samping terhadap pasien bila mendapat dosis aktivitas yang berlebihan kemungkinan akan mengakibatkan kanker pada organ yang terkena paparan radiasi. Pada penelitian ini dilakukan standardisasi F-18 menggunakan metode spektrometri gamma yang terkalibrasi dengan sumber standar yang mempunyai ketertelusuran ke sistem Internasional. J.T. Cesena dan kawan-kawan melakukan standardisasi F-18 menggunakan sistem ionization chamber yang terkalibrasi [1], sedangkan beberapa laboratorium primer seperti National physics Laboratory, NPL (Inggris), AIST (Jepang), NIST (Amerika), ANSTO (Australia) dan lain-lain melakukan standardisasi F-18 menggunakan metode koinsidensi 4π (EC)-γ [2]. F-18 merupakan radionuklida yang mempunyai umur paro sangat pendek, yaitu 109,77 menit, meluruh dengan model tangkapan elektron dan memancarkan gamma pada energi 511 KeV menjadi O- 18[3-4]. Tujuan penelitian ini adalah menguasai metode standardisasi F-18 sehingga dapat digunakan untuk mengkalibrasi alat ukur aktivitas maupun alat ukur radiasi. 2. TATAKERJA Penelitian dimulai dengan penyediaan sumber baku (raw material), preparasi, penghitungan aktivitas dan impuritas, koreksikoreksi, analisis data dan kesimpulan. Preparasi sumber radioaktif yang dilakukan meliputi proses iradiasi, pengenceran dan penempatan sumber radioaktif, pengeringan dan pelapisan sumber. 2.1 Sumber baku (raw material ) Sumber F-18 didapatkan melalui reaksi 18 O(p, n) 18 F pada suatu pesawat pemercepat partikel bermuatan (cyclotron) yang dipasang di Rumah sakit Gading Pluit, Jakarta [5]. Pesawat ini mutlak diperlukan untuk menjamin ketersediaan sumber F-18 secara berkelanjutan mengingat umur paro F-18 yang hanya sekitar 110 menit. Efek dari produksi F-18 melalui cara ini menghasilkan neutron yang terhambur kesegala arah. Untuk itu pada pesawat cyclotron perlu dilengkapi dengan sistem perisai terhadap neutron agar tidak membahayakan lingkungan sekitarnya dan monitor neutron untuk mengetahui tingkat paparan radiasi dari neutron. 2.2 Preparasi Preparasi sampel dimulai dengan 228

3 menyiapkan wadah, alat-alat dan penyangga sumber baik berupa ampul maupun lapisan film tipis mylar, kemudian dibersihkan menggunakan alkohol encer dan disterilkan dari unsur- unsur lain. Preparasi dilakukan menggunakan metode gravimetrik menggunakan semimikro balance yang terkalibrasi karena lebih akurat dibandingkan metode lain. Sumber berbentuk titik yang disiapkan sebanyak 3 (tiga) buah dan sumber berbentuk cair dalam wadah ampul 2 (dua) buah. Setelah sumber F-18 diteteskan pada penyangga mylar lalu dikeringkan menggunakan sinar infra merah kemudian ditutup dengan lapisan mylar yang sama dan diberi kode. Untuk sumber berbentuk cair, setelah ditempatkan pada wadah ampul, ditutup dengan cara mengelas. Selanjutnya kedua jenis sumber F-18 tersebut siap diukur. 2.3 Pengukuran aktivitas Aktivitas sampel berbentuk titik diukur menggunakan perangkat spektrometer gamma seperti pada Gambar 1. Detektor yang digunakan adalah semikonduktor HPGe Model GC1018, serial number yang memiliki efisiensi relatif 10,3% dengan energi resolusi 1,69 kev pada energi 1333 kev. Detektor ini dilengkapi dengan pre-amplifier model 2002CSL dan bekerja pada tegangan operasional 4500 volt dengan polaritas positif. Amplifier yang digunakan adalah buatan Canberra tipe 2022 sedangkan setelan amplifier adalah coarse gain pada posisi 100 dan fine gain 0,73. Selanjutnya dihubungkan ke sistem Multi channel analyzer (MCA) dalam software Gennie 2000 yang di program dalam personal computer. Jarak sumber ke detektor 25 cm. Sebelum dilakukan pengukuran perangkat spektrometer gamma harus dikalibrasi lebih dulu menggunakan sumber standar yang mempunyai ketertelusuran ke sistem internasional. Pada penelitian ini sumber standar yang digunakan adalah sumber multigamma Eu-152 berbentuk titik. Kalibrasi yang dilakukan adalah kalibrasi energi dan kalibrasi efisiensi deteksi [6, 7 dan 8]. Pengukuran dilakukan sebanyak 3 kali dan lama pengukuran untuk sekali pengulangan adalah 5 menit. Pengukuran terhadap sumber standar Eu- 152 dilakukan selama detik agar dicapai nilai ketelitian yang tinggi. Untuk sumber cair dalam wadah ampul aktivitasnya ditentukan dengan menggunakan hasil ukur dari metode spektrometri gamma. 2.4 Pengukuran impuritas Impuritas diukur menggunakan perangkat spektrometer gamma yang sama dengan yang digunakan saat mengukur aktivitas. Pengukuran dilakukan beberapa kali dalam waktu yang berbeda untuk melihat kemungkinan adanya impuritas yang mempunyai umur paro lebih besar dari sampel yang diukur. Sumber standar yang digunakan dalam pengukuran impuritas ini adalah Ba-133, Co-60, Cs-137 dan Eu-152. Kandungan impuritas suatu bahan standar perlu diketahui dan harus dikoreksi agar mendapatkan nilai standar yang akurat dan teliti. Alat yang digunakan adalah perangkat spektrometer gamma yang dapat melakukan analisa secara kualitatif maupun kuantitaif. Pengukuran impuritas dilakukan tersendiri agar efek puncak jumlahan (sumpeak) maupun gejala penumpukan (pile-up) yang terjadi seminimal mungkin. Faktor-faktor ini menjadi pengganggu utama saat melakukan analisis kualitatif. Gambar 1. Perangkat spektrometer gamma menggunakan detektor semikonduktor HPGe. 2.5 Koreksi koreksi Faktor yang sangat menentukan keberhasilan pengukuran adalah melakukan sejumlah koreksi-koreksi yang mempengaruhi kondisi ideal pengukuran. Dalam penelitian ini koreksi yang dilakukan adalah cacah latar, waktu mati (dead time), faktor kekotoran sampel (impuritas), faktor peluruhan, dan lain-lain. Koreksi terhadap cacah latar dilakukan dengan mencacah latar selama detik. Hal ini dilakukan untuk mencapai nilai pengukuran yang akurat. Sedangkan koreksi terhadap waktu mati (dead time) dilakukan secara langsung dengan menyetel (setting) waktu cacah pada posisi live time. Koreksi terhadap waktu peluruhan dilakukan pada setiap pengukuran meskipun lama pengukuran hanya 1 jam, hal ini disebabkan waktu paro sampel hanya sekitar 109,77 menit. Hal yang sangat kritis adalah saat menentukan titik acu aktivitas 229

4 terukur karena selama proses pencacahan sumber radioaktif juga mengalami peluruhan yang sangat signifikan. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil penimbangan sampel F-18 bentuk titik maupun cairan dalam wadah ampul ditampilkan pada Tabel 1. Hasil kalibrasi efisiensi dengan menggunakan sumber Eu-152 ditunjukkan oleh kurva pada Gambar 2. Data penimbangan sampel berbentuk titik dibuat dengan berat yang hampir sama, hal ini dibuat untuk menghindari efek absorpsi diri (self absorption). Sedangkan untuk sumber cair dalam wadah ampul dibuat berbeda untuk keperluan kalibrasi alat ukur dose calibrator. Tabel 1. Data Penimbangan Sumber F-18 No. Bentuk Berat (mg) T1801 Titik 13,30395 T1802 Titik 16,53735 T1803 Titik 12,64326 A1801/08 Ampul 4028,630 A1802/08 Ampul 2940,124 pengukuran. Untuk radionuklida seperti F-18 perbedaan ini sangat berarti. Untuk waktu pengukuran selama 10 menit memiliki perbedaan sekitar 0,03 menit, sedangkan untuk pengukuran selama 5 menit memiliki perbedaan 0,011 menit. Dengan kondisi seperti ini penentuan aktivitas F-18 perlu dikoreksi dengan waktu peluruhan selama pengukuran. Gambar 2. Kurva Kalibrasi Efisiensi dengan menggunakan Sumber Eu-152. Kurva kalibrasi efisiensi menampilkan hubungan antara efisiensi deteksi dengan energi. Dari hubungan ini dapat diketahui besarnya efisiensi deteksi untuk setiap energi gamma yang dipancarkan oleh sumber radioaktif. Sesuai dengan kurva kalibrasi maka didapatkan nilai efisiensi untuk energi gamma 511 kev adalah 0, Spektrum F-18 ditampilkan pada Gambar 3., terlihat secara jelas foton pada energi 511 kev yang didapat menggunakan perangkat spektrometer gamma menggunakan detektor semikonduktor HPGe. Pada energi 511 kev spektrum yang terbentuk sebagai akibat dari spektrum F-18 dan juga energi anihilasi sehingga total intensitas menjadi 200%. Nilai ini yang digunakan untuk menentukan aktivitas F-18. Pada Gambar ini tidak ditemukan impuritas yang cukup signifikan. Gambar 4. menampilkan tipe peluruhan F- 18 yang meluruh saat dilakukan pengukuran. Dalam hal ini titik acuan waktu pengukuran perlu ditentukan. Biasanya untuk radionuklida yang memiliki umur paro panjang titik acuan waktu pengukuran tidak begitu mempunyai nilai yang signifikan, dalam hal ini hanya menggunakan titik tengah dari lama Gambar 3. Spektrum F-18 Menggunakan Detektor Semikonduktor HPGe. Gambar 4. Tipe peluruhan F-18 terhadap waktu pengukuran. Hasil pengukuran impuritas F-18 tidak terdeteksi sehingga koreksi terhadap impuritas tidak diperlukan. Hasil pengukuran aktivitas F- 18 terkoreksi terhadap cacah latar, waktu mati 230

5 dan waktu peluruhan selama pengukuran setelah dinormalisasi ke waktu acuan, ditampilkan pada Tabel 2. Dari Tabel 2 terlihat bahwa hasil pengukuran tiap-tiap sampel berbentuk titik setelah dikoreksi dan dinormalisasikan terhadap waktu acu yang sama, didapatkan hasil yang cukup baik dengan nilai ( ± 1125) Bq/mg. Dari hasil tersebut maka dapat ditentukan nilai aktivitas pada sumber cair dalam wadah ampul yaitu ( 929,16 ± 4,53 ) kbq untuk ampul dengan kode A1801/08 dan (678,11 ± 3,31) kbq untuk ampul dengan kode A1802/08. Sumber standar ini dapat digunakan secara langsung untuk mengkalibrasi perangkat dose calibrator yang menggunakan radionuklida F-18 pada instalasi PET/CT. Tabel 2. Hasil Pengukuran F-18 dengan metode Spektrometri gamma ternormalisasi. No. Berat (mg) Aktivitas Jenis (Bq/mg) T , T , T , Rata-rata ± 1125 *) Aktivitas jenis adalah nilai aktivitas dibagi dengan berat sampel. 4. KESIMPULAN Dari percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan : 1. Standardisasi F-18 menggunakan metode spektrometri gamma cukup memberikan hasil yang sangat baik karena memiliki tingkat kestabilan yang tinggi, dengan hasil pengukuran ( ± 1125) Bq/mg. Selain itu perangkat ini juga dapat menentukan kandungan impuritas dalam sampel. 2. Hasil pembuatan sumber standar dalam wadah ampul dengan nilai aktivitas (929,16 ± 4,53) kbq untuk ampul dengan kode A1801/08 dan (678,11 ± 3,31) kbq untuk ampul dengan kode A1802/08. Dari hasil ini sumber standar tersebut dapat digunakan untuk mengkalibrasi perangkat ukur seperti dose calibrator dan lainnya. 3. Koreksi terhadap waktu peluruhan selama pengukuran perlu dilakukan untuk radionuklida F-18, karena mempunyai perbedaan sekitar 3% untuk waktu pengukuran 10 menit dan sekitar 1,1% untuk waktu pengukuran selama 5 menit. 5. UCAPAN TERIMA KASIH Terima kasih sebesar-besarnya penulis ucapkan kepada pihak RS Gading Pluit yang telah mempercayakan kepada kami untuk mengkalibrasi perangkat dose calibrator sehingga kami mendapatkan peluang untuk mengukur / menstan-dardkan F-18. Mudah - mudahan kerja sama ini berlangsung lebih erat sehingga tujuan pemanfaatan teknologi nuklir di bidang kesehatan dapat berjalan secara tepat, aman dan selamat. 6. DAFTAR PUSTAKA 1. CESENA, J.T., SHULTZ, M.K., LESILE, T. and BORES, N., Radionuclide calibrator Measurements of 18 F in a 3 ml Syringe, Journal Applied Radiation and Isotopes, Vol. 66, Issues 6-7, Bureau Internationale de Poids et Mesures, Comparison Results of F-18, BIPM.RI(II)-K1, F-18, International Commission on Radiological Protection, Radionuclide Transformation, ICRP Publication No. 38, (1983) 4. Table de Radionucleides, Laboratoire de Metrologie des Rayonnements Ionisants, Medical Selection, Commissariat a I energie Atomique, IAEA, Manual of Radioisotope Production, Technical Reports Series Np. 63, IAEA, Vienna (1966). 6. KNOLL, G. F., Radiation Detection and Measurement, Second Edition, John Wiley & Sons, Inc., DEBERTIN, K and HELMER, R. G., Gamma and X-ray Spectrometry With Semiconductor Detectors, Elsevier Science Publishers B.V., Amsterdam, SUSETYO, W., Spektrometri Gamma dan Penerapannya Dalam Analisis Pengaktifan Neutron, Yogyakarta, Universitas Gajah Mada Press,