VIII. DOSIMETRI RADIASI, SAFETY, DAN REGULASI Dosimetri radiasi Radiasi dapat menyebabkan efek deleteleus dalam sistem kehidupan. Maka ini penting untuk memperkirakan efek ini dalam manusia untuk prosedur penggunaan obat nuklir melibatkan pemberian radiofarmasetik. Efek kerusakan timbul dari absorbsi energi dalam jaringan dan tergantung pada beberapa faktor. 1. Aktivitas dari pemberian radiofarmase tilt. 2. Waktu paroh fisik dan biologik dari radiofarmasetik 3. Distribusi dan fate metabolik dari radiofarmasetik dalam badan. 4. Fraksi energi yang dilepaskan perdisintegrasi dari daerah sumber yang diabsorbsi dalam volume target tertentu 5. Bentuk dan massa dari organ target. Karakteristik fisik dari radiofarmasetik telah ditetapkan. Informasi yang berhubungan dengan penanganan biologik yang baik dari radiofarmasetik bisa di dapat dari berbagai studi percobaan dalam manusia dan binatang. Sebab ada variasi dan satu individu ke yang lain dalam fungsi fisiologik dan dalam bentuk, ukuran, kerapatan, dan lokasi relatif dari organ yang berbeda, faktor 3-5 yang ditulis di atas untuk standard atau ratarata orang 70 kg. Unit dari dosis yang diabsorbsi adalah rad (radiation absorbed dose), dinyatakan sebagai 100 ergs dari energi yang diabsorbsi per gram dari setiap material, ini didiskusikan nanti dalam bab ini. Bila jumlah energi dalam ergs diabsorbsi dalam massa dari material yang diketahui, kemudian dosis absorbsi D dalam rad di dapat dengan membagi energi yang diabsorbsi dengan 100 dan massa dari material. Maka, D dapat dihitung dari kecepatan dosis radiasi R dan durasi dari tampilan dari sumber radiasi. Kecepatan dosis dinyatakan sebagai jumlah energi radiasi yang diabsorbsi per unit waktu per gram material. Kalkulasi dari dosis radiasi yang disebabkan secara internal radionuklida terabsorbsi dirinci dibawah. Radiofarmasetik diberikan pada pasien didistribusi dalam berbagai daerah dari badan. Daerah ini dapat ditunjukkan, garis, permukaan, atau volume. Dalam kalkulasi dosimetri internal, daerah interes untuk dosis terabsorbsi dihitung di bayangkan pada "target", sedangkan semua daerah lain kontribusi pada dosis radiasi pada target dibayangkan daerah "sumber".
Daerah sumber dan target menjadi sama bila dosis radiasi disebabkan karena radioaktivitas dalam target dihitung. Misalnya volume sumber r mengandung A 1iCi dari radiofarmasetik memancarkan beberapa radiasi. Bila radiasi ke-i mempunyai energi E i dan fraksi banyak N i per desintegrasi, kemudian energi yang diabsorbsi per jam oleh target dari massa m dan volume v dari radiasi ke - i dipancarkan oleh volume smber r (kecepatan dosis) diberikan sbb : Bila target dan sumber tidak sama, kemudian harus dimasukkan faktor untuk menghitung absorbsi parsial, bila ada, dari energi radiasi. Jadi : Dimana i (v r) disebut fraksi absorbsi dan dinyatakan sebagai rasio energi terabsorbsi oleh volume target v dari radiasi ke-i pada energi yang diemisikan oleh radiasi ke-i dari volume sumber r. Ini faktor sangat kritikal yang sukar untuk mengevauasi sebab fraksi absorbsi i, tergantung pada energi radiasi, bentuk dan ukuran dari volume sumber dan bentuk, ukuran, dan jarak dari volume target. Maka, dalam hal partikel β, konversi elektron, partikel α, dan sinar X dan dari energi lebih kecil dari 11 kev, semua dari energi diemisikan oleh radionuklida diabsorbsi dalam volume r lebih besar dari pada 1 cm. Kemudian, i menjadi 0, kecuali v dan r adalah sama, dalam hal ini i = 1. Untuk sinar X dan dengan energi lebih besar dari 11 kev, volume dari i menurun dengan kenaikan energi dan bervariasi antara 0 dan 1 tergantung pada energi. Volume dari i dihitung dengan metoda statistik berdasarkan pada mekanisme fundamental dari interaksi radiasi dengan material dan tersedia dalam banyak teks book standard pada dosimetri radiasi, terutama dosis radiasi internal medikal, (MIRD) pamplet dipublikasikan oleh persatuan kedokteran nuklir. Dalam jumlah 2,13 NiEi, adalah konstan untuk radiasi ke-i dan sering dicatat sebagai i
Sejumlah i, dikatakan sebagai konstante dosis kesetimbangan dan mempunyai unit g.rad ( Ci/hr) didasarkan pada unit yang dipilih dalam persamaan (8-1). Ini akan ditunjukkan bahwa selama partikel β diemisikan dengan distribusi energi, rata-rata energi E - β dari partikel β digunakan dalam perhitungan dari i. Jadi persamaan (10-1) menjadi : Di mana aktivitas A akan berubah disebabkan karena peluruhan fisik dan eliminasi biologik dari radiofarmasetik, dan maka dari itu kecepatan dosis juga akan berubah. Berdasarkan pada perubahan eksponensial efektif dalam A, persamaan (8-3) dapat ditulis Dimana Xe adalah konstante peluruhan efektif dari radiofarmasetik dari t adalah waktu dimana keaslian aktivitas Ao meluruh. Dosis radiasi komulatif D, disebabkan oleh radiasi yang ke-i selama periode t = 0 sampai t dapat diperoleh dari integrasi persamaan (8-4). Jadi : Dimana Te adalah waktu paruh efektif dari radiofarmasetik dalam jam. Bila t = α, misalnya radiofarmasetik dieliminasi sempurna kemudian bentuk eksponensial e t mendekati 0 dan dosis absorbsi dalam persamaan (8-5) bisa ditulis : Bila radionuklida mempunyai n radiasi dengan energi El, E2,... En dan banyak fraksi N1, N2,...,Nn per disintegrasi, kemudian total dosis D bisa di dapat dengan menggunakan persamaan (8-6) untuk semua radiasi. Jadi : Catatan ini jugs dapat digunakan pada persamaan (8-4) untuk kecepatan dosis Ri. Dosis total ke target dari daerah lain dapat dihitung dengan menjumlahkan persamaan
(8-7) untuk semua daerah. Pada pamflet mird, harga i telah di susun berdasarkan berbagai karakteristik nuklir dari radionuklida dalam persamaan. Harga i telah dihitung berdasarkan pada perbedaan ukuran dan berat material yang menerima dosis radiasi dan karakteristik radiasi dari radionuklida. Dalam pamflet mird no.11 Ao telah disubstitusi untuk sejumlah 1,44 X Ao X Te, dan S untuk sejumlah ( i i i) / m.ão disebutnya aktivitas terhitung dan S disebutnya dosis terabsorbsi per unit perhitungan aktivitas. Hasil dari S ditabulasi dalam pamflet sebagai berikut.
Problem 8-1, Hitung dosis terabsorbsi pada liver dari pasien dewasa yang menerima 3 mci 99m Tcsulfur koloid untuk scanning liver, diperkirakan 85% liver mengambil dengan tanpa ekskresi Jawab : Berat liver = 1700 g (untuk standard orang laki-laki) Ao dalam liver = 3000 X 0,85 = 2550 Ci Te = 6 jam [menggunakan persamaan (3-3) dan diperkirakan Tb = α ] Mayor radiasi dari 99m Tc adalah 140 kev foton, sinar X, dan Auger dan konversi elektron. Harga dan untuk radiasi ini didapat dari pamflet mind (diperkirakan distribusi uniform) dan diberikan di bawah: Dan persamaan (8-7), dosis total pada liver adalah : Dalam tabel 8-1 dosis radiasi terabsorbsi dalam organ yang berbeda pada orang dewasa disebabkan oleh berbagai radiofarmasetik ditampilkan. Radiation Safety Sejak di temukannya radioaktivitas, telah terjadi kenaikan yang luar biasa dalam penggunaan radionuklida untuk berbagai tujuan. Pada waktu yang sama bahaya radiasi juga naik. Radiasi menyebabkan kerusakan didalam sistem kehidupan dan kelanjutan dari kerusakan tergantung pada tingkat dosis radiasi. Dua tipe dari efek yang ditimbulkan dari kerusakan radiasi pada manusia-efek somatik dan efek genetik. Efek somatik termasuk simptom fisibel dari diare, nausea, rontoknya rambut, dan bahkan kematian, sedangkan efek genetik dihasilkan dari kerusakan kromosomal di dalam sel. Sedangkan efek somatik dibatasi pada radiasi yang diberikan individual, efek genetik dan propagasi pada generasi mendatang menyebabkan abnormalitas dalam offspring. Sebab radiasi dapat mempunyai efek deleterious ini, beberapa organisasi internasional dan nasional telah ditetapkan untuk menentukan guideline untuk safe handling dari material radioaktif. Komite internasional pada proteksi radiasi (ICRP) dan konsel nasional pada proteksi
radiasi dan pengukuran (NCRP) adalah 2 organisasi tersebut. Mereka telah menentukan guideline untuk semua radiasi pekerja untuk mengikuti penanganan radiasi. Rekomendasi dan guideline dari komite ini diterangkan secara rinci di bawah. Unit radiasi Ada 3 unit yang berhubungan dengan radiasi : roentgen (R), rad (dosis radiasi terabsorbsi) dan rem (roentgen equivalent mamal). Roetngen adalah sejumlah dari radiasi X atau yang menghasilkan ionisasi dan 1 unit elektrostatik dari muatan baik positif maupun negatif per cm3 dari udara pada 0 C dan 760 mmhg (stp). Karena 1 cm3 berat udara = 0,001293 g pada stp dan muatan dari baik karier bertanda = 1,6 X 10-19 C atau 4,8 X 10-10 unit elektrostatik, dapat ditunjukkan bahwa Ini harus dicatat bahwa pemakaian roentgen hanya pada udara dan pada radiasi X atau y. Disebabkan karena pembatasan praktek dari alat pengukur, unit R hanya dipakai pada foton lebih kecil dari 3-MeV energi. Rad adalah unit yang lebih universal. Ini pengukuran energi disimpan dalam unit massa dari beberapa material dengan berbagai tipe radiasi. Rad secara spesifik dinyatakan sebagai : Ini dapat dilihat bahwa energi terabsorbsi per kg dari udara karena penampilan dari 1 R adalah : 1 R = 86,9 X 10-4 J/kg dalam udara Maka dari itu. 1 R = 0,869 rad dalam udara Rad tidak dibatasi oleh tipe radiasi atau absorber maupun oleh intensitas dari radiasi. Ini hams dimengerti bahwa rad adalah independen dari berat material. Ini berarti bahwa dosis radiasi dari 1 rad selalu 1 rad dalam 1,2, atau 10 g material. Maka, integral dosis terabsorbsi yang digunakan dalam unit dari gram rad (g -rad) dan dihitung dengan multiplikasi rad dengan massa material. Misalnya, dosis radiasi pada badan 45 g adalah 10 rad, kemudian integral dosis radiasi pada material adalah 450 g- rad; maka dosis radiasi adalah masih 10 rad. Rem telah dikembangkan untuk meng-hitung perbedaan dalam kefektifan dari berbagai
radiasi yang menyebabkan kerusakan biologik. Dalam radio biologik rem dinyatakan sebagai : Dimana RBE adalah relative biologic effektiveness dari radiasi. Ini dinyatakan sebagai rasio dari dosis standard radiasi untuk menghasilkan respon biologik pada dosis radiasi dalam persamaan untuk memproduksi respon biologik yang sama. Standard radiasi mungkin beberapa radiasi yang baik seperti 250-keV sinar X atau radiasi 60 Co, dan maka dari itu RBE dari radiasi tergantung pada pilihan standard radiasi. Dalam proteksi radiasi, maka, rem dinyatakan sebagai : Dimana QF adalah faktor kualitas dan N faktor modifikasi dari radiasi dalam persamaan. Faktor N berhubungan dengan koefisien absorbsi dari material pengoabsorbsi dan untuk semua maksud praktek, diperkirakan menjadi 1. QF berhubungan dengan transfer energi tinier dari radiasi dalam medium yang digunakan dan merefleksikan keefektifan dari radiasi untuk menyebabkan kerusakan biologik atau kimia. Ini terutama digunakan dalam desain dari shielding dan dalam perhitungan dosis radiasi pada radiasi pekerja. Harga QF dari berbagai radiasi ditabulasikan tabel 8-2. Dalam beberapa situasi praktek, semua unit radiasi ini sering dinyatakan dalam milli roentgen (mr), milli rad (m rad), dan milli rem (m rem), yang adalah 10 3x unit, roentgen, rad, dan rem masing-masing. Dosis maksimum yang diijinkan Secara teoritis, beberapa jumlah radiasi, maka kecil, akan menyebabkan kerusakan pada benda hidup pada tingkat selular, dan maka tidak ada kelumit dibawah radiasi dapat dibayangkan safe untuk benda hidup. Dosis maksimum yang diijinkan (MPD)
adalah batas atas dari dosis radiasi seorang dapat menerima dan dibawah tingkat ini mungkin beberapa pengaruh pada individu dihilangkan. Harga MPD telah direkomendasikan oleh NCRP dan banyak diambil oleh NRC (dulu ko misi energi atomik, AEC ) untuk implementasi sebagai petunjuk umum. Ada dua katagori dan radiasi yang ditunjukkan dikenal untuk manusia : 1. Untuk occupationally exposed perso-nel, dan 2. Untuk non occupationally exposed personel Occupationally exposed personel Menurut NCRP, MPD untuk occupationally exposed workers yang bekerja dalam radiasi dalam daerah terkena radiasi adalah seluruh badan, gonad, lensa mata, tulang belakang : 5 rem/tahun. Kulit : 15 rem/tahun. Telapak tangan : 75 rem/tahun. Semua organ lain : 15 rem/tahun. Mahasiswa dibawah umur 18 : 0,1 rem/tahun. Wanita subur (mengingat janin) : 0,5 rem selama periode gestation. MPD ini adalah batas prospektif, occupationally exposed workers dapat menerima sampai di atas batas dosis radiasi di bawah kondisi normal. Maka, petunjuk umum mengijinkan untuk maksimum akumulasi lama dari dosis seluruh badan selama setahun setelah usia 18 berdasar 5 rem/tahun. Jadi maksimum dosis kumulatif dihitung dan individu dari usia N (dalam tahun) dihitung sebagai berikut : Jadi orang umur 25 dapat menerima sampai 5 (25-18) = 35 rem di atas 7 tahun mulai usia. Walaupun MPD untuk beberapa tahun yang dipakai hanya 5 rem per orang, maka is dapat menerima sampai 12 rem setahun, atau 3 rem setiap seperempat tahun, membuat dosis komulatifnya tidak menunjukkan harga yang diijinkan oleh persamaan (8-13). MPD yang diberikan dalam persamaan (8-13) disebut batas retrospektif Problem 8-2 Berapa dosis maksimum dalam rem radiasi pekerja dapat diterima pada usia 35? Jawab : MPD = 5 (N-18) = 5 (35-18) = 85 rem Radiasi pekerja dapat menerima sampai 85 rem pada usia 35.
Problem 8-3 Bila radiasi pekerja di atas senyatanya menerima 75 rem pada usia 35, berapa dapat diterima selama tahun berikutnya? Jawab Radiasi pekerja mengikuti dosis kumulatif dari 5 (36-18) = 90 rem pada usia 36. Karena dia telah menerima 75 rem pada usia 35, dia mempunyai perhitungan dosis dari 15 rem dan maka dari itu dapat menerima 12 rem pada usia 36. Catatan : Bila pekerja senyatanya menerima 12 rem, ini memberikannya hanya 90-75-12 = 3 rem pada usia 36. Maka, selama tahun berikutnya is dapat menerima maksimum hanya 8 rem (5 rem dari batas prospektif + 3 rem dari dosis yang dihitung). Dalam hal ini seseorang menerima pancaran batas yang diijinkan, tidak ada aturan yang tertentu untuk menyebabkan aksi. Banyak institusi memberikan libur pada pekerja, waktu mana tergantung pada tingkat pancaran. Dilain institusi, pekerja ditandai sebagai tipe non radiasi kerja. Non occupationally exposed personel MPD untuk individual dalam pertumbuhan umum diijinkan sampai 10% dari MPD untuk Occupationally exposed workers harga untuk non occupationally exposed individual adalah 0,5 rem/tahun untuk seluruh badan, gonad, tulang belakang, 1,5 rem per tahun untuk kulit, 7,5 rem/tahun untuk tangan dsb. Maka, NCRP merekomendasikan bahwa rata-rata MPD untuk pertumbuhan umum (bukan individual) disebabkan karena semua radiasi kecuali medik dan pancaran back ground natural tidak lebih dari 170 mrem/ tahun. Radiation Regulation Walaupun penggunaan radiofarmasetik untuk manusia hampir tidak diatur pada awal 1950, telah dibayangkan perubahan dalam pengaturan sebab penggunaannya telah meluas dalam dua dasawarsa ini. Sampai 1963, semua reaktor radiofarma-setik dibawah kontrol AEC hanya untuk bahaya radiasinya. Terapetik atau efikasi diagnostik dan kualitas farmasetik dari radiofarmasetik belum diatur oleh AEC atau oleh FAD. Pada tahun 1963, FAD memberikan aturan bahwa efikasi klinik dari semua
radiofarmasetik harus dilaporkan. Maka, dibawah persetujuan antara FAD dan AEC, semua investigasi obat radioalctif baru di exempted dari regulasi ini. Dalam Juli 1975, perkecualian dari obat baru yang diteliti semua di revoked oleh FAD dan semua radiofarmasetik menjadi dibawah aturan obat baru. Di bawah regulasi ini, untuk setiap penelitian obat barn (radiofarmasetik) peneliti harus menyerahkan Notice of Claimed Investigational Exemption untuk obat barn (IND) pada kantor seksi obat dari FAD, memberikan nama dan credentials dan investigator, maksud dari proyek, pabrik dan data toksikologi dan radiofarmasetik, dan protokal klinik. Aplikasi obat barn (NDA) dipersyaratkan untuk distribusi perdagangan dalam perdagangan antar kota dari radiofarmasetik yang ditetapkan untuk penggunaan klinik tertentu, dan harus dibuat dengan manofaktur pada FDA. NDA harus mengandung informasi rinci seperti pada manufaktur, stabilitas, efikasi klinik, safeti, dan reaksi balik dan radiofarmasetik.