Prayitno, Setyadi WS., dan Bambang Supardiyono Puslitbang T eknologi Maju -BA TAN

Transkripsi

1 Prosiding Presentasi l'miah Kesela1natan Radiasi dan Lingkungan X IioteJ ~ka Chandra, 14 Vesember ~O04 KOMP ARASI UNJUK KERJA DETEKTOR NaI(TI) DENGAN DETEKTOR CsI(TI) P ADA RENOGRAF Prayitno, Setyadi WS., dan Bambang Supardiyono Puslitbang T eknologi Maju -BA TAN ABSTRAK KOMPARASI UNJUK KERJA DETEKTOR NaI(TI) DENGAN DETEKTOR CsI(Tl) PADA RENOGRAF. Kondisi kesehatan yang memadai dati setiap individu masyarakat merupakan salah satu kebutuhan dasar manusia agar mereka mampu hidup berkarya secara produktif. Sebagai alat diagnosis yang menggunakan perunut radioaktif yang menunjukkan proses kinetika clan dapat diikuti sebagai fungsi waktu, renograf berfungsi sebagai alat uji fungsi ginjal yang handal clan sederhana. BATAN mengembangkan renograf ini dengan menggunakan detektor NaI(Tl). Detektor ini memegang peran penting baik dati segi teknik deteksi radioaktip maupun harga. Pada makalah ini dibahas komparasi unjuk kerja antara detektor NaI(n) dengan detektor CsI(TI) pada renograf guna menunjang usaha mengganti detektor NaI(TI). Dilakukan dengan menggunakan renograf tipe BI 756 dimana salah sam detektor Nal(TI) diganti dengan detektof, CsI(TI), clan untuk keperluan spektroskopi detektor CsI(TI) digunakan peralatan spektroskopi nuklir buatan ORTEC. Hasil komparasi menunjukkan unjuk kerja detektor NaI(TI) clan CsI(TI) yang hampir sarna, yaitu : resolusi; 10,23 % clan 10,20 %; effisiensi : 1,408 % clan 2,014 %; stabilitas dengan uji Chi kuadrat dengan tingkat kepercayaan 99 % untuk keduanya. Dari hasil komparasi unjuk kerja ini detektor CsI(TI) mampu menggantikan detektor NaI(TI). ABSTRACT COMPARISON OF NAI(TI) AND CS I(T1) DETECTOR PERFORMANCE IN RENOGRAF. The good healthy condition of every individual people is one of the human basic needs so that they could life with high productivity. A Renograph as a diagnostic equipment to the renal function of the patients uses radioactive tracer techniques to show the kinetic process in the organ an<;i can be """ observed as the function of time. With its very compact design and by state of the arts electronic components used, renograph is become more reliable and economic. BAT AN's scientists have developed this renograph namely BI 756M since 1990 using 2x2 inch NaI(TI) detector. The detector is the one of important component both in technical behavior and price aspect. This paper describes the comparative study between NaI(TI) detector and CsI(TI) detector performances in order to evaluate the possibility of replacement the NaI(TI) with CsI(TI). In the experiment the BI 756M dual probes renograph is used which one of the detectors replaced by CsI(TI) detector. The ORTEC nuclear spectroscopy system was used as the counting system for CsI(TI). The comparation test showed that the performances of these two kind of detector was almost the same, that were the detector resolution are 10.23% and 10.20% respectively, the detector efficiency were % and 2.408% respectively. The statistic counting reliability for the both detector system by chi-square test method at the 99% confident level were same. So that it Call be concluded that the CsI(TI) detector can be used as the substitution of NaI(TI) detector for renograph system.. I. PENDAHULUAN hidup berkarya agar mampu Kondisi kesehatan yang memadai hayati hanya diketahui dengan samarkan salah satu kebutuhan dasar manusia secara produktif[l] Jauh sebelurnnya banyak masalah yang berkaitan dengan proses dati setiap individu masyarakat merupa- samar. Dib~ndingkan dengan beberapa

2 Prosiding Presentasi llmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan X ~ Ifotel Kartika Chandra. 14 Ves~~r metoda yang telah ada sebelumnya, im masih terns diusahakan dengan metoda perunut dengan radioaktif yang merupakan bagian dari teknologi nuklir mampu menunjukkan beberapa keunggulan, seperti diantaranya ; memiiiki sifat sensitif clan spesifik, menunjukkan proses kinetika reaksi kimia yang dapat diikuti sebagai fungsi waktu, sementara unsur / senyawa perunut sendiri tidak sampai mengganggu proses biologi yang sedang diamati[2j. Sebagai alat diagnosis yang menggunakan perunut radioaktif yang menunjukkan proses kinetika yang dapat diikuti sebagai fungsi waktu, renografi dapat dilakukan dengan menggunakan kamera gamma atau renograf[3]. Renograf dengan menggunakan detektor dan peralatan lain yang mempunyai nilai kompetisi. Salah satu usaha yang dilakukan adalah dengan menggunakan detektor CsI(ll) sebagai pengganti detektor NaI(TI). Dengan menggunakan prototipe renograf y~g detektor CsI(n), dibuat memiliki beberapa keunggulan antara lain, lebih murah, kompak, karena menggunakan komponen elektronik sedikit clan kompak, sehingga bentuknya portabel. Pada rnakalah ini dibahas komparasi unjuk kerja detector NaI(TI) clan detektor CsI(Tl) pada renograf. Digunakan perangkat Renograf ripe BI 756 buatan BAT AN. detektor probe merupakan per- Untuk keperluan tersebut salah satu alatan yang relatif sederhana yang memanfaatkan teknik nuklir disuntikkan pada pasien untuk menilai fungsi ginjal. Keluarannya berupa kurva hubungan sebut dikenal dengan renogram [4] BAT AN mengembangkan renograf ini dengan menggunakan detektor NaI(Tl), telah pula dibuat prototipe renograf menggunakan detektor kuadrat. Dari hasil komparasi ini didapattipe ini telah diuji coba pada beberapa detektcir NaI(Tl) diganti dengan detektor CsI(TI), clan untuk keperluan spektroskopi antara waktu dengan aktivitas. Kurva terdetektor CsI(Tl) digunakan peralatan spektroskopi nuklir buatan ORTEC. Hasil komparasi ditampilkan pada Komputer pribadi Renograf BI 756, dengan Perangkat Lunak yang dilengkapi dengan pengujian standard termasuk pengujian Chi kan data akurat unjuk kerja kedua detektor tersebut pada renograf, yang akan dilanjutkan dengan pengujian klinis pada pasien dengan cara ini. Sehingga keinginan untuk menghasilkan renograf yang lebih murah, praktis clan sema~in menjadi kenyataan. kompak, Geiger Muller (GM) tipe 'pan-cake'. Protosebuah PuslitbangKeselamatan Radiasi dan Biomedika Nuklir-Badan Tenaga Nuklir Nasional 60

3 Prosiding Presentasi Ilmiah Keselatnatan Radiasi dan Lingkungan X IfoteJ Kartika Chandra..14 Vesember IlO04 II. TATA KERJA Bahan clan Peralatan 1. Renograf BI 756 dengan Blok diagram seperti pada Gambar 1 Gambar 1. Diagram Blok Renograf 2. Spektroskopi Nuklir buatan Ortec Cara Pengambilan Data lengkap dengan catu daya dalam bentuk NIM Modul. 3. Alat Ukur Bantu seperti Osiloskop, Meter dll. Multi Channel Analyzer 8 k Kanal buatan Nuclear Data Pengujian Statis Pengujian statis dilakukan guna ";; mendapatkan parameter-parameter ma- sing"masing.cdetektor yairl resolusi dan efisiensi [6,7]. Pengujian dilakukan dengan mencacah sumber Cs-137 menggunakan Multichannel Analyzer beserta Bahan Yang Digunakan perlengkapan spektroskopi nuklir. 1 Sumber zat radioaktip Standar 137CS dengan aktivitas saat pencacahan Pengujian Dinamis 0,588 ~Ci. Pengujian Sumber radioaktip dengan aktivitas 280 JlCi. perunut 1311 dinamis dilakukan menggunakan setup perala tan seperti pacia Gambar 1. Dengan cara pencacahan sumber radioaktip 137CS dan 1311, serta Jatar. Pengujian dilakukan dengan memvariasi lebar jendela TSCA (Timing Puslitbang Keselamatan Radiasi dan Biomedika Nuklir-Badan Tenaga Nuklir Nasional 61

4 Prosiding Presentasi llmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan X Uotel Kartika Chandra..14 Vesember :J,O04 Single Channel Analyzer) antara 10% dan 20 %. Hasil pengujian ditampilkan pada III. HASIL DAN PEMBAHASAN Pengujian Statis Pengujian Stabilitas Renograf BI 756 diiengkapi dengan perangkat lunak yang secara terpadu menguji stabilitas alat dengan metoda kan agar seluruh perangkat keras berfungsi dengan bill, sebelum dioperasikan untuk memeriksa pasien. Dengan mencacah sumber radioaktip 137CS clan lii.l.l. Resolusi detektor Resolusi detektor dinyatakan dengan lebar setengah tinggi maximum (FWHM = Full Width at Half Maximum) dimana sawall yang digunakan adalah ke V atau dinyatakan dalam % terhadap Chi kuadrat [8]. Pengujian ini dimaksudtenaga. Resolusi detektor dinyatakan dengan persarnaan [9], sedangkan basil dari pengujian resolusi dari kedua detektor diperlihatkan pada Tabell serta tatar, perangkat lunak akan FWHM melaporkan perhitungan basil Chi Resolosi (R) = 'x 100 % (1) kuadrat. E dengan : E adalah tenaga puncak dati sumber standard yaitu 137CS Tabell. Hasil pengukuran resolusi detektor NaI(Tl) dan detektor CsI(ll) UI.l.2. Efisiensi Detektor Hasil pengujian effisiensi darikedua det~ktor dapat dilihat pada Tabe12. Hasil pengujian efisiensi detektor CsI(Tl) dan NaI(Tl) Renogram. Tabe12. }c #i~,cj~" Puslitbang Keselamatan Radiasi dan Biomedika Nuklir-Badan Tenaga Nuklir Nasional 62 -

5 Prosiding Presentasi [lmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan X UoteJ Kartika ChandJ:-a,.1'4 Vesember :2004 III Pengujian Dinamis Lebar jendela 10 % gunakan sumber zat radioaktip 137Cs dan 1311 dengan lebar jendela 10% pada tampilan Renogram disajikan pada Gambar 2 Pengujian dinamis dilakukan meng- dan Gambar 3, dimana Renogram sebelah kiri hasil pencacahan dengan detektor NaI(ll) sedangkan sebelah kanan menggunakan detektor CsI(ll). Gambar 2. Kurva Renogram dengan sumber 137CS lebar jendela 10% Gambar 3. Kurva Renogram dengan sumber 1311 lebar jendela 10 % Puslitbang -~ Keselamatan ---~--- Radiasi dan Biomedika Nuklir-Badan Tenaga Nuklir Nasional -., -.! 63,~

6 Prosiding Presentasi Ilmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan X liotel Kaltika Chandra..14 Vesemper :J, Lebar jendela 20 % Pengujian dinamis dilakukan menggunakan sumber zat 1311 dengan lebar radioaktip 137Cs dan jendela 20% pada tampilan Renogram disajikan pada Gambar 4 dan Gambar 5, dimana Reno- CsI(ll). Gambar 4. Kurva Renogram dengan sumber 137CS lebar jendela 20 % Gambar 5. Kurva Renogram dengan sumber 1311 lebar jendela 20 %

7 Prosiding Presentasi llmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan X lfotej Kartika Chandra,.14 Vesember JlOO Pengujian Latar. Pengujian dinamis dilakukan dengan menggunakan latar sebagai sumber, dengan lebar jendela 20% pada tampilan Renogram disajikan pada Gambar 6, detektor CsI(TI). dimana Renogram sebelah kiri hasil pencacahan dengan detektor NaI(TI) sedangkan sebelah kanan menggunakan Gambar 6. Kurva Renogram dengan surnber latar dan lebar jendela 20 % Pengujian Stabilitas Alat Pengujian Stabilitas alat dilakukan dengan mencacah sumber radioaktip 137Cs, pada Gambar 1, dengan waktu penca- cahan 30 menit sehingga didapatkan iumlah data yang cukup. Hasil pengujian 1311 dad latar, dengan lebar jendela 10% stabilitas alat disajikan pada Tabe13 clan 20 % Setup pengujian alat seperti

8 Prosiding Presentasi Ilmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan X Hotel KaJtika Chandra..14 Vesember 2004 Tabel3. Stabilitas alat yang dinyatakan dengan besar Chi kuadrat untuk berbagai sumber clan lebar jendela, untuk detektor CsI(TI) Tabel4. Stabilitas alat yang dinyatakan dengan besar Chi kuadrat untuk berbagai sumber clan lebar jendela, untuk detektor NaI(TI) 1 Cs ,766 0,99 10 Baik ,664 0,99 10 Baik 3 ~ ,642 0,99 20 Baik ,645 0,99 20 Baik 5 Latar 20,33 0,99 20 Bai..\ IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Resolusi Detektor Resolusi kedua detektor ditentukan berdasarkan lebar FWHM untuk spektrum 137CS. Perhitungan FWHM menggunakan fasilitas analisis yang dimiliki Oleh MCA tire PCA II buatan Nuclear Data, didapatkan nilai resolusi untuk detektor NaI(TI) sebesar 10,23 % clan untuk detektor CsI(TI) sebesar 10,96 %.. Dari hasil ini kedua detektor tersebut rnerniliki resolusi yang hampir sarna. Namun secara urnurn dapat dikatakan bahwa kedua detektor mempunyai kemampuan memisahkan spektrum yang sarna baiknya, IV.1.2. Effisiensi Detektor Nilai efisiensi detektor NaI(ll) dan CsI(TI) sebesar 1,408 dan 2,014 % terlihat bahwa efisiensi detektor CsI(TI) lebih tinggi dari pada efisiensi detektor NaI(TI). Hal ini disebabkan oleh karena CsI(TI) memiliki nomor atom dan kerapatan yang lebih tinggi yaitu 4,51 x 103 kg/ m3

9 Prosiding Presentasi Ilmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan X J1otel Kartika l11andra,.14 Vesember :Al)()4 1, - dibandingkan dengan NaI(Tl) sebesar 3,67 IV.1.3. Pengujial1 Dinarnis X 103 kg/m3, Selain itu detektor CsI(Tl) lebih kompak, dilengkapi oleh penguat awal berupa penguat hibryd dengan dimensi derau clan penyedia daya yang lebih kecil serta menjadi satu dengan detektor, dimaterpengaruh oleh lebar window, melainkan oleh tenaga sumber radio aktip. Pada teknik deteksi spektroskopi nuk1ir renograf na sintilator dengan ukuran lxlxl cm3 window diset pada puncak tenaga yang yang dideteksi secara simetri. Misalnya untuk mendeteksi sumber standar 137CS dengan Photo Multiplier Tube (PMT) pada dengan tenaga 661,62 kev, lebar 'loindow 20 detektor NaI(Tl). Sedangkan untuk % maka lebar window diset secara simetri ietektor NaI(Tl) penguat awalnya berada sebesar 661,62 key :tl0 %. Hasil pengamatan terpisah dari detektor itu sendiri. Dengan clan Gambar 2 sampai Gambar 6, ukuran sintilator 2 inch dan tergandeng dengan Photo Multiplier Tube (PMT) yang disajikan secara semi kuantitatip pada jauh lebih besar. 5. Hasil Pengujian Dinamis IV.1.4. Stabilitas Alat square test atau uji Chi kuadrat merupakan suatu cara melakukan pengujian stabilitas alat dengan pencacahan x kan ~ngambilan data cacahan dilakukan sebanyak 20 data. Selanjutnya data ter. sebut dihitung dengan ruirlus berikut beberapa kali. Perhitungan chi kuadrat didengan X2 = Nilai chi kuadrat Xi = data ke i lakukan agar dapat diketahui tingkat kepercayaan bahwa alat bekerja memuasx = jumlah data rata-rata Tabe15. Tabel :hi 1anq Keselamatan RadiasJ ~ - Biomedika Nuklir-Badan Tenaga Nuklir Nasional 6:

10 Alat dikatakan baik bila hasil perhitungan chi kuadrat diantara 7,633-36, CS, 1311 dan Jatar seperti pada Tabel 3 dan Tabel 4. Terlihat bahwa stabilitas sangat memuaskan memuaskan 99%). 10,117-30,144 untuk tingkat kepercayaan (P) = 0,95 (tingkat kepercayaan bahwa alat bekeija memuaskan95%) Hasil pengujian untuk kedua jenis detektor dad jenis sumber radioaktip, yaitu kepercayaan Pengujian dengan teknik chi kuadrat ini merupakan kelengkapan standar dari renograf tipe BI 756. Komparasi beb~rapa parameter detektor NaI(n) dengan detektor CsI(n) disajikan pada Tabe16. Tabel 6. Komparasi Detektor NaI(ll) dengan Detektor CsI(ll) V. SIMPULAN Dari hasil pengujian yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa Berdasarkan pengujian resolusinya clan effisiensi detektor CsI(Tl) clan NaI(Tl), Pengujian dinamis menunjukkan bahwa IvindolV' yang lebih lebar akan mengakibatkan jumlah cacah besar, narnun perbandingan antara lebar 'lvindo'lv dengan jurnlah cacah tidak 2. 1b8 Puslitbang Keselamatan Radiasi dan Biomedika Nuklir-BadanTenaga Nuklir Nasional

11 Pranding Presentasi llmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan X ~ ~ ~tel Kartika Chandra, :14 Vesember ~O04 kepercayaan 99% tidak tergantung dari jenis detektor yang digunakan. 4. Selama melakukan pengujian kedua detektor diberi kolimator dari bahan Timbal (Pb). UCAPAN TERIMA KASIH 3. SORENSON, J., Michael, E.P., 1989, Physics in Nuclear Medicine, Grone and Stratton Inc., New York, USA. 4. GOGOT SUYrrNO, 1996, Peranan Renografi Dual Detektor Dalam Penanganan Penderita Penyakit GinjaJ., Simposium Ginjal RSUP Dr. PenuIis mengucapkan terlma kasih kepada pihak-pihak yang telah berperan dalam peneiitian ini : 1 Sill. Juningran clan Sill. Sri Prihartinto A.Md, stat Balai Elektromekaraik yang telah membantu eksperimen ini. Bagian Kedokteran NukIir RSUP Dr. Sarjito- Yogya, atas pemberian sumber radioaktip 1311 dengan aktivitas 280 J.lCi Sarjito/FK-UGM, Yogyakarta. BAMBANG 21 Desember I ARDIYONO, dkk., 1994, Renograf Jinjing BI-755, Simposiurn Fisika-PSPKR, BAT AN, 11 Januari, Jakarta. GLENN Detection and KNOLL., Measurement, Radiation John Wiley and Son, New Yark, Brisbane, Toronto Singapore (1979). TSOULFANIDIS, N., 1983, Measure- DAFfAR PUSTAKA ment and Detection of Radiation, 1 SETYADI, WS., dkk. "Detektor CsI(TI)- PIN PHOTO DIODE Untuk Renograf Jinjing" Prosiding Temu Ilmiah Dua Tahunan Perhimpunan Kedokteran & Biologi Nuklir Indonesia, Semarang 12 Desember BAIRI, B.R, et al., 1994, Hand book of Nuclear Medical Instruments, Tata Mc. Graw-Hill Publ Company Ltd., London G Bellia at all. 1977, Nuclear Hemisphere Publishing Corporation; New York. 8. DUDEWICZ, Edward 'f Satya Mishra, 1988, Statistika Matematika Modem, John Wiley and Sons, Ltd Inc" USA 9. WISNU gamma pengaktifan Neutron, 6ajah Marla University Press, Yogyakarta,1988. Instruments and Methods in Physics Research A 385. p SUP F N. Puslitbang Keselamatan Radiasi dun Biomedika Nuklir-Badan Tena9;a NuklirNasionat 69

12 Prosiding Presentasi llmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan X IfoteJ Kaltika Chandra. 14 Vesember 2lJ()4 DISKUSI Otto P. Ruslanto (P3KRBiN-BATAN) 1. Dan 3 parameter yang dibandingkan, berapa kali peruiangan dilakukan untuk mengukur / menentukan nilai setiap parameternya? 2. Apakah hanya 3 parameter tersebut yang perin dibandingkan, bagaimana dengan kondisi Iuar seperti kondisi ruangan dsbnya.? Jawab: 1. Effisiensi minimum detektor untuk renograf belum diteliti. 2. Detektor buatan Bicron. Jawab: 1. Minimum 3 kali 2. *Kondisi yang dianggap paling dominan dalam renograf yaitu sifat fisis clan stabilitas, sehingga 3 parameter cukup mewakili. Parameter temperatur masuk dalam stabilitas alat. Mulyadi Rachmad (P3KRBiN-BATAN) Apa mungkin CsI(Tl) dapat digunakan mengganti NaI(Tl)? Jawab: Pada penggunaan Gamma Camera, pada saat ini bentuk mekanik dati kristal yang digandeng dengan photo dioda, tidak memungkinkan. Sehingga banyak "daerah mati", dimana pada daerah tersebut tidak terekam. A tang Susila 1. Untuk renogram, berapa minimum eff. sebuah detektor masih dapat digunakan? 2. Apa merekdetektor yang digunakan? Puslitbang Keselamatan Radiasi dan Biomedika Nuklir~Badan Tenaga Nuklir Nasional 70