FABRIKASI BAGIAN-BAGIAN PERANGKAT SCINTIGRAPHY UNTUK TIROID

Transkripsi

1 FABRIKASI BAGIAN-BAGIAN PERANGKAT SCINTIGRAPHY UNTUK TIROID Wiranto Budi Santoso PRPN BATAN, Kawasan Puspiptek, Gedung 71, Tangerang Selatan, ABSTRAK FABRIKASI BAGIAN-BAGIAN PERANGKAT SCINTIGRAPHY UNTUK TIROID. Telah dilakukan fabrikasi bagian-bagian penyusun perangkat scintigraphy untuk tiroid. Perangkat scintigraphy untuk tiroid berfungsi untuk menghasilkan citra proses metabolisme organ tiroid dalam suatu satuan waktu. Keluaran dari perangkat ini digunakan untuk diagnosis kondisi kesehatan tiroid. Perangkat scintigraphy untuk tiroid terdiri dari bagian elektronik, elektromekanik, dan pengolah data. Bagian elektronik yang dibuat terdiri dari sistem deteksi, catu daya, penganalisis tinggi pulsa, penguat pembentuk sinyal, penguat penjumlah, dan ADC (Analog to Digital Converter). Bagian elektromekanik terdiri dari wadah sistem deteksi, pemegang sistem deteksi, tiang penyangga sistem deteksi, dan landasan tiang penyangga. Bagian pengolah data terdiri dari akuisisi data, pemrosesan data, dan tampilan data. Bagian-bagian ini siap diintegrasi menjadi perangkat scintigraphy untuk tiroid. Kata kunci: scintigraphy, tiroid, elektronik, elektromekanik, pengolah data ABSTRACT THE FABRICATION OF SCINTIGRAPHY EQUIPMENT PARTS FOR THYROID ORGAN. The fabrication of scintigraphy equipment parts for thyroid organ has been conducted. The function of scintigraphy equipment for thyroid organ is to provide images of metabolism process in thyroid in certain times. The result of this equipment is used for diagnosing thyroid health conditions. The scintigraphy equipment for thyroid consists of electronics, eletromechanics, and data management parts. The built electronics part consists of detection system, power supply, pulse high analyzer, shaping amplifier, summing amplifier, and ADC (Analog to Digital Converter). Electromechanics part consists of detection system container, holder, supporting pole, supporting pole base. Data management part consists of data acquisition, processing, and display. Those built parts are ready to be integrated to be scintigraphy equipment for thyroid. Keywords: scintigraphy, thyroid, electronics, electromechanics, data management 1. PENDAHULUAN Organ kelenjar tiroid (gondok) mempunyai peran penting dalam mengendalikan proses metabolisme tubuh [1]. Kelenjar tiroid berfungsi untuk memproduksi hormon tiroid. Hormon tiroid ini dapat mempengaruhi fungsi organ penting tubuh seperti: detak jantung,

2 pernapasan, laju pembakaran kalori, perawatan kulit, pertumbuhan, stabilitas panas tubuh, kesuburan, dan pencernaan. Posisi kelenjar tiroid pada tubuh ditunjukkan pada gambar 1. Karena berperan penting terhadap kesehatan tubuh, kondisi kesehatan kelenjar tiroid harus dipantau. Diagnosis kelainan yang terjadi pada kelenjar tiroid dilakukan dengan perangkat kamera gamma berukuran besar. Hal ini mengakibatkan pengoperasian perangkat diagnosis ini menjadi tidak ekonomis karena memerlukan daya listrik dan ruangan yang besar. Perangkat scintigraphy untuk tiroid didesain berdimensi kecil sehingga hanya memerlukan daya listrik rendah dan ruangan yang kecil. Gambar 1. Kelenjar tiroid [1]. Kegiatan ini bertujuan untuk melakukan pembuatan bagian-bagian penyusun perangkat scintigraphy untuk tiroid berdasarkan desain yang telah dibuat. Perangkat scintigraphy untuk tiroid menggunakan PSPMT (Position Sensitive Photo Multiplier Tube) berukuran 3 inchi sehingga dimensi perangkat dapat diperkecil dibandingkan dengan kamera gamma tradisional. 2. TEORI 2.1. Perangkat Scintigraphy Perangkat scintigraphy berfungsi untuk mendeteksi sinar gamma yang dipancarkan oleh radionuklida dalam organ tubuh sesuai dengan proses metabolisme yang terjadi pada organ tersebut [2]. Proses pencitraan menggunakan perangkat scintigraphy dilakukan dengan menyuntikkan radionuklida ke dalam tubuh pasien. Sistem deteksi perangkat scintigraphy diposisikan di atas organ yang akan diamati proses metabolismenya. Proses pencitraan menggunakan perangkat scintigraphy dapat dilihat pada gambar

3 Gambar 2. Proses pencitraan menggunakan perangkat scintigraphy [3]. Perangkat scintigraphy terdiri dari kristal scintilasi, tabung pengganda foton (Photomultiplier Tubes PMT), rangkaian logika posisi, dan komputer penganalisis data [2]. Bagian kristal scintilasi, tabung pengganda foton, dan rangkaian logika posisi dikelompokkan ke dalam sistem deteksi perangkat scintigraphy. Sistem deteksi perangkat scintigraphy berfungsi untuk mendeteksi posisi radiasi yang datang dari organ tubuh. Setelah mengenai kristal scintilasi, radiasi akan diubah menjadi foton. Foton yang dihasilkan akan sebanding dengan intensitas radiasi yang datang. Selanjutnya foton tersebut akan diperbanyak oleh tabung pengganda foton (PMT). Kemudian PMT akan mengubah foton menjadi sinyal listrik. Sinyal listrik ini diteruskan ke rangkaian logika posisi untuk ditentukan koordinat posisi datangnya radiasi PSPMT PSPMT merupakan bagian dari sistem deteksi perangkat scntigraphy yang berfungsi untuk menggandakan foton yang dihasilkan oleh kristal scintilasi dan menghasilkan sinyal listrik sebanding dengan posisi datangnya radiasi. PSPMT terdiri dari fotokatoda, dinoda ( dynodes), dan anoda yang tersusun secara ortogonal X dan Y. Keluaran anoda dihubungkan ke untai resistor pembagi tegangan. Untai resistor pembagi tegangan menghasilkan keluaran XA, XB, YC, dan YD. Elektron yang dipancarkan dari fotokatoda akan menumbuk dinoda sehingga menghasilkan elektron sekunder. Awan elektron yang dihasilkan oleh dinoda terakhir akan dikumpulkan oleh anoda dan didistribusikan pada ke empat ujung untai pembagi tegangan (QXA, QXB, QYC, dan QYD). Hubungan antara posisi datangnya cahaya dengan distribusi muatan yang dihasilkan dapat dilihat pada gambar

4 Gambar 3. Distribusi muatan pada PSPMT [3]. 3. METODE Pembuatan sistem deteksi perangkat scintigraphy untuk tiroid dilakukan dengan tahapan-tahapan sebagai berikut: Evaluasi desain perangkat scintigrapy. Pada tahap ini dilakukan evaluasi terhadap desain sesuai dengan persyaratan desain dan persyaratan teknis yang harus dipenuhi oleh perangkat scintigraphy yang akan dibuat. Pembuatan sistem deteksi. Sistem deteksi perangkat scintigraphy yang dibuat terdiri dari: kristal scintilasi NaI(Tl), PSPMT, rangkaian untai resistor dan perisai radiasi. Pembuatan modul-modul elektronik. Modul-modul elektronik yang dibuat terdiri dari: catu daya tegangan rendah dan tegangan tinggi, penganalisis tinggi pulsa, penguat pembentuk sinyal, penguat penjumlah, dan ADC. Pembuatan modul-modul elektromekanik. Modul-modul elektromekanik yang dibuat terdiri dari: wadah sistem deteksi, pemegang sistem deteksi, tiang penyangga sistem deteksi, dan landasan tiang penyangga. Pembuatan pengolah data. Perangkat lunak pengolah data yang dibuat terdiri dari: akuisisi data, pemrosesan data, dan tampilan data

5 4. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil perekayasaan bagian-bagian sistem deteksi perangkat scintigraphy untuk tiroid diuraikan berikut ini. Perekayasaan sistem deteksi perangkat scintigraphy mengacu pada persyaratan desain dan persyaratan teknis dari desain dasar perangkat scintigraphy [2]. Perangkat scintigraphy yang direkayasa didesain terdiri dari: modul sistem deteksi, bagian elektronik, bagian elektromekanik, dan bagian pengolah data. Blok diagram dari perangkat scintigraphy yang direkayasa diperlihatkan pada gambar 4. Gambar 4. Blok diagram perangkat scintigraphy [4] Sistem deteksi perangkat scintigraphy Sistem deteksi perangkat scintigraphy terdiri dari: kristal scintilasi, tabung pengganda foton sensitif terhadap posisi ( Position Sensitive Photomultiplier Tube PSPMT), dan untai resistor ( resistor chain). Blok diagram sistem deteksi perangkat scintigraphy dapat dilhat pada gambar 5. Gambar 5. Blok diagram sistem deteksi perangkat scintigraphy

6 a. Kristal scintilasi Kristal scintilasi berfungsi untuk mengubah radiasi yang datang menjadi foton. Kristal scintilasi yang akan digunakan adalah NaI(Tl). b. PSPMT PSPMT merupakan tabung pengganda foton yang sensitif terhadap posisi. PSPMT berfungsi untuk menggandakan foton. Selain itu, PSPMT bersama-sama dengan untai resistor pembagi tegangan menghasilkan koordinat X dan Y dari radiasi yang datang. PSPMT yang digunakan adalah PSPMT tipe R2486 dari Hamamatsu. Gambar 6. PSPMT Hamamatsu R2486 c. Untai resistor (resistor chain) Untai resistor berfungsi untuk memberikan bobot terhadap posisi datangnya radiasi pada detektor. Keluaran dari untai resistor ini dapat digunakan untuk menentukan koordinat posisi dari radiasi yang datang. Gambar 7. Untai resistor

7 Gambar 8. Blok diagram penentuan koordinat posisi pada PSPMT Berdasarkan desain yang telah dibuat, dilakukan pembuatan sistem deteksi perangkat scintigraphy. Sistem deteksi perangkat scintigraphy yang dihasilkan dapat dilihat pada gambar 9. Gambar 9. Sistem deteksi perangkat scintigraphy yang dihasilkan 4.2. Bagian elektronik Bagian elektronik perangkat scintigraphy untuk tiroid terdiri dari catu daya tegangan rendah dan tegangan tinggi, penganalisis tinggi pulsa, penguat pembentuk sinyal, penguat penjumlah, dan ADC. Desain dan modul yang dibuat dari bagian elektronik diperlihatkan pada gambar-gambar berikut ini (Gambar 10 sampai dengan Gambar 20)

8 Modul catu daya terdiri dari modul catu daya tegangan rendah dan tegangan tinggi. Modul catu daya tegangan rendah berfungsi untuk memasok daya untuk komponen elektronik. Sedangkan modul catu daya berfungsi untuk menyediakan tegangan operasi untuk sistem deteksi. Tegangan operasi sistem deteksi yang digunakan sebesar 1000 Vdc. Modul catu daya yang dihasilkan diperlihatkan pada Gambar 13. Gambar 10. Rangkaian skematik catu daya tegangan rendah Gambar 11. Blok diagram catu daya tegangan tinggi

9 Gambar 12. Diagram koneksi catu daya tegangan tinggi Gambar 13. Modul catu daya tegangan yang dihasilkan Penganalisis tinggi pulsa berfungsi untuk menyeleksi pulsa yang masuk berdasarkan tinggi pulsa. Pulsa yang dilewatkan adalah pulsa yang mempunyai tinggi pulsa di dalam rentang yang diperbolehkan. Rentang tinggi pulsa ditentukan oleh rentang jendela energi (window energy) dengan ambang batas bawah (Lower Level Discriminator - LLD) dan ambang batas atas ( Upper Level Discriminator - ULD). Modul penganalisis tinggi pulsa yang dihasilkan ditampilkan pada Gambar

10 Gambar 14. Rangkaian skematik penganalisis tinggi pulsa Gambar 15. Penganalisis tinggi pulsa yang dihasilkan Penguat pembentuk pulsa terdiri dari penguat pembentuk sinyal dan peak detector. Peak detector berfungsi untuk menentukan tinggi pulsa yang datang. Penguat pembentuk sinyal dilengkapi dengan Base Line Restorer untuk pemulihan dasar sinyal. Dalam modul ini juga terdapat penguat penjumlah ( summing amplifier). Modul penguat pembentuk pulsa yang dihasilkan dapat dilihat pada Gambar

11 Gambar 16. Rangkaian skematik pembentuk sinyal Gambar 17. Rangkaian skematik penguat penjumlah

12 Gambar 18. Modul pembentuk pulsa yang dihasilkan Gambar 19. Diagram koneksi modul ADC

13 Gambar 20. Modul ADC yang digunakan Bagian elektromekanik Bagian elektromekanik perangkat scintigraphy untuk tiroid terdiri dari: wadah sistem deteksi, pemegang sistem deteksi, tiang penyangga sistem deteksi, dan landasan tiang penyangga. Bagian elektromekanik ini merupakan modifikasi dari bagian elektromekanik perangkat lama. Pada sebelah kiri Gambar 21 menunjukkan bagian elektromekanik yang lama. Sedangkan pada sebelah kanan memperlihatkan bagian elektromekanik yang dihasilkan. Gambar 21. Bagian mekanik perangkat scintigraphy untuk tiroid

14 4.4. Bagian pengolah data Bagian pengolah data perangkat scintigraphy untuk tiroid merupakan perangkat lunak untuk mengakuisisi, memproses, dan menampilkan data. Perangkat lunak pengolah data perangkat scintigraphy untuk tiroid dibuat menggunakan bahasa pemrograman LabVIEW. Tampilan menu utama perangkat lunak pengolah data perangkat scintigraphy untuk tiroid dapat dilihat pada Gambar 22. Data intensitas radiasi yang diperoleh diproses dan disimpan dalam bentuk matriks sesuai dengan koordinat radiasi datang. Contoh matriks yang dihasilkan dapat dilihat pada Gambar 23. Matriks data ditampilkan dalam bentuk gradasi warna seperti yang ditampilkan pada Gambar 24. Gambar 22. Tampilan menu utama pengolah data perangkat scintigraphy untuk tiroid. Gambar 23. Matriks data pengolah data perangkat scintigraphy untuk tiroid

15 Gambar 24. Tampilan hasil pengolah data perangkat scintigraphy untuk tiroid. 5. KESIMPULAN. Telah didifabrikasi bagian-bagian penyusun perangkat scintigraphy untuk tiroid. Bagian-bagian yang telah dihasilkan adalah bagian elektronik, elektromekanik, dan pengolah data. Bagian elektronik terdiri dari sistem deteksi, catu daya tegangan rendah dan tegangan tinggi, penganalisis tingi pulsa, penguat pembentuk sinyal, penguat penjumlah, dan ADC. Sistem deteksi perangkat scintigraphy yang dibuat terdiri dari kristal scintilasi NaI(Tl), PSPMT, rangkaian untai resistor dan perisai radiasi. Bagian elektromekanik terdiri dari wadah sistem deteksi, pemegang sistem deteksi, tiang penyangga sistem deteksi, dan landasan tiang penyangga. Bagian pengolah data merupakan perangkat lunak pengolah data yang terdiri dari akuisisi data, pemrosesan data, dan tampilan data. Bagian-bagian penyusun perangkat scintigraphy untuk tiroid siap diintegrasikan menjadi perangkat scintigraphy untuk tiroid 6. UCAPAN TERIMAKASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada Kepala PRPN yang telah memberikan izin untuk menggunakan fasilitas serta peralatan untuk melakukan kegiatan ini. Tak lupa penulis juga mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah membantu pelaksanaan kegiatan ini, terutama rekan-rekan di Bidang Instrumentasi Kesehatan dan Keselamatan, PRPN BATAN

16 7. DAFTAR PUSTAKA 1. Wikipedia, Thyroid, Available at: diunduh pada 28 September Wiranto Budi Santoso, Desain Dasar Perangkat Scintigraphy, Jurnal Perangkat Nuklir Volume 04 Nomor 07, (2010) 3. Wiranto Budi Santoso dan Leli Yuniarsari, Perekayasaan Sistem Deteksi Perangkat Scintigraphy Menggunakan PSPMT, Majalah Prima Volume 08 Nomor 02, (2011) 4. IAEA, Quality Control of Nuclear Medicine Instruments 1991 (IAEA -TECDOC-317), IAEA, Vienna (1991) 5. IAEA, Quality Control of Nuclear Medicine Instruments (IAEA -TECDOC-317), IAEA, Vienna (1984) 6. Hamamatsu, Position Sensitive Photomultiplier Tube with Crossed Wire Anodes R2486 Series, December 2001 TANYA JAWAB Pertanyaan: 1. Filosofi penyerapan radiasi pada tiroid tersebut bagaimana antara tiroid yang sakit dan yang sehat atau setengah sehat? (Tri Harjanto) 2. Apakah secara sistem telah dicoba untuk pengambilan phantom dengan sumber radiasi? (Sigit) 3. ADC-nya produk mana? Modulnya beli atau buat sendiri? Time conversionnya berapa? (Rony Djokorayono) 4. Apakah layar pengolah data akan menampilkan anatomi kelenjar gondok? (Wahyuni) Jawaban: 1. Radiasi yang dipancarkan oleh kelenjar toroid dipengaruhi oleh serapan radiofarmaka oleh kelenjar tiroid. Kondisi kesehatan jaringan pada kelenjar tiroid mempengaruhi serapan radiofarmaka pada jaringan organ. 2. Pengujian dengan menggunakan phantom dan sumber radiasi akan dilakukan pada tahun ADC menggunakan produk dari National instrument tipe NI-USB 6353 dengan time conversion setara dengan 1 atau 1,2 MHz. 4. Tampilan pengolah data menampilkan proses metabolisme pada kelenjar gondok, bukan anatomi kelenjar gondok