 |
Nomor 34, Tahun VI, November
2000
|
||||||||
| INSTRUMENTASI | Memeriksa Unsur Kelumit Dalam Tubuh dengan Teknik PGNAA | ||||||||
|
 |
Pengggunaan teknik nuklir dalam bidang kedokteran terus menunjukkan peningkatan dari waktu ke waktu. Dalam bidang ini, teknik nuklir dimanfaatkan untuk tindakan-tindakan radio-diagnosis, radio-terapi dan kedokteran nuklir. Dalam kegiatan medik, salah satu pemanfaatan teknik nuklir itu adalah untuk memeriksa distribusi unsur-unsur yang diperlukan oleh tubuh. Sejumlah mineral diperlukan oleh tubuh manusia untuk kesehatan dan pertumbuhan. Beberapa mineral diperlukan tubuh dalam jumlah relatif besar, lebih dari 100 mg sehari. Mineral kelompok ini disebut makromineral, seperti Ca, P, Na, Cl, K, Mg dan S. Kelompok mineral lainnya disebut mineral perunut/kelumit (trace elements) yang diperlukan oleh tubuh dalam jumlah sangat sedikit. Dalam tubuh manusia ada 14 unsur kelumit yang termasuk esensial bagi manusia, yaitu : Co, Cr, Cu, F, Fe, I, Mn, Mo, Ni, Se, Si, Sn, V dan Zn. Analisa Pengaktivan NeutronProses aktivasi adalah proses reaksi inti dimana unsur-unsur yang semula tidak radioaktif berubah sifat fisikanya menjadi radioaktif sehingga dapat memancarkan radiasi. Proses aktivasi yang paling umum disebabkan oleh penyerapan neutron oleh inti atom suatu unsur, dan unsur yang teraktivasi akan menjadi radioaktif yang dapat memancarkan radiasi, umumnya adalah radiasi gamma. Reaksi pengaktifan jenis ini juga sering disebut sebagai reaksi neutron-gamma, karena penyerapan neutron oleh unsur akan diikuti oleh pemancaran radiasi gamma dari unsur tersebut.Salah satu pemanfaatan teknik nuklir dalam bidang kedokteran adalah untuk memeriksa kandungan unsur-unsur kelumit di dalam tubuh dengan teknik analisa pengaktivan neutron (APN). Unsur kelumit biasanya terdapat dalam jumlah yang sangat kecil sehingga sulit untuk diidentifikasi dengan cara pemisahan kimia biasa. Teknik APN mampu mengidentifikasi unsur kelumit dalam orde bagian per juta (part per million, ppm), bahkan untuk beberapa kasus mampu hingga orde bagian per milyar (part per billion, ppb). Di samping itu, teknik APN tidak terpengaruh oleh perlakuan kimia dan tidak merusak terhadap bahan yang dianalisa. Dalam bidang kedokteran, teknik APN dapat dimanfaatkan untuk menentukan kandungan mineral-mineral dalam tubuh, terutama terhadap unsur-unsur yang kadarnya dalam plasma darah maupun jaringan sangat rendah. Dengan teknik APN dapat diperoleh informasi yang akurat mengenai distribusi unsur-unsur kelumit dalam berbagai organ. Dengan teknik APN dimungkinkan analisa terhadap sekitar 50 jenis unsur yang berbeda dalam satu sampel yang dianalisa. Demikian tinggi kepekaannya sehingga teknik APN mampu menganalisa 76 jenis unsur dengan berat 10-6 gram, 53 jenis unsur dengan berat 10-9 gram dan 11 jenis unsur dengan berat 10-12 gram. Teknik PGNAAUntuk keperluan dalam bidang kedokteran, dewasa ini telah dikembangkan teknik APN secara in-vivo (pengukuran langsung di dalam tubuh). Kandungan mineral di dalam tubuh dapat diperiksa secara langsung dengan pertolongan instrumentasi yang disebut prompt gamma neutron activation analysis (PGNAA). Alat ini mampu mendeteksi radiasi gamma yang dipancarkan oleh suatu atom langsung dalam selang waktu 10-15 detik.Dalam bidang kedokteran, teknik PGNAA dipakai untuk menganalisa seluruh tubuh secara in-vivo dalam memperkirakan kandungan calsium (Ca) dalam tulang serta kandungan iodin (I) dalam kelenjar gondok. Unsur-unsur vital lainnya dalam tubuh seperti hidrogen (H), carbon (C), nitrogen (N), kalium (K) dan besi (Fe) juga dapat diukur menggunakan metode ini. Metode ini juga dapat dipakai untuk menentukan kandungan cadmium (Cd) dalam hati dan ginjal. Untuk keperluan irradiasi tubuh pasien dengan neutron, pada alat ini dilengkapi dengan dua buah sumber neutron energi rendah 238Pu (+Be). Sumber neutron dipasang di bagian atas dan bawah tubuh pasien sehingga terjadi proses aktivasi dari dua arah, seperti diperlihatkan pada gambar. Penyerapan neutron oleh unsur-unsur di dalam tubuh akan disertai dengan pemancaran radiasi gamma oleh unsur tersebut. Pada instrumen PGNAA juga dilengkapi dengan pasangan detektor radiasi gamma NaI(Tl) yang dipasang di sebelah kiri dan kanan tubuh pasien. Setiap radiasi gamma yang dipancarkan oleh unsur-unsur teraktivasi di dalam tubuh langsung di deteksi oleh kedua detektor tersebut. Detektor radiasi NaI yang diaktivasi dengan 0,1 – 0,2 persen thallium (Tl) merupakan jenis detektor yang hingga kini digunakan secara luas untuk pemantauan sinar gamma. Kerapatan NaI yang tinggi (3,7 g/cm3) dan nomor atom (Z) yang tinggi dari iodine (I) menjadikan interaksinya dengan radiasi gamma cukup baik. Spektrometri Sinar GammaMengingat teknik PGNAA memanfaatkan reaksi neutron-gamma, dimana setelah irradiasi neutron sampel yang akan dianalisa berubah menjadi zat radioaktif pemancar radiasi gamma, maka untuk keperluan analisa sampel tersebut digunakan spektrometer gamma.Apabila radiasi gamma memasuki tabung detektor, maka akan terjadi interaksi antara radiasi gamma dengan bahan NaI(Tl). Interakasi itu dapat menghasilkan efek foto listrik, hamburan Compton dan produksi pasangan. Karena interaksi ini maka elektron-elektron atom bahan detektor akan terpental keluar sehingga atom-atom itu berada dalam keadaan tereksitasi. Atom-atom yang tereksitasi akan kembali ke keadaan dasarnya sambil memancarkan kerlipan cahaya. Cahaya yang dipancarkan itu selanjutnya diarahkan ke foto katoda sensitif. Apabila foto katoda terkena kerlipan cahaya, maka dari permukaan foto katoda itu akan dilepaskan elektron. Antara foto katoda dan anoda terdapat dinoda-dinoda yang diberi tegangan tinggi dan diatur sedemikian rupa sehingga tegangan dinoda yang dibelakangnya selalu lebih tinggi dari pada tegangan dinoda di depannya. Perbedaan tegangan antar dinoda kira-kira 100 Volt. Elektron yang dilepaskan oleh foto katoda akan dipercepat oleh medan listrik dalam tabung pelipat ganda elektron menuju dinoda pertama. Dalam proses tumbukan antara elektron dan dinoda akan dilepaskan elektron-elektron lain yang kemudian dipercepat menunju dinoda kedua dan seterusnya. Dinoda terakhir yang terdapat dalam tabung pengganda elektron berperan sebagai anoda. Hasil akhir jumlah pelipat gandaan elektron bergantung pada jumlah dinoda. Tabung pelipat ganda elektron yang mempunyai 10 tingkat dinoda misalnya, pada anoda (dinoda terakhir yang sekaligus berperan sebagai pelat pengumpul elektron) bisa didapatkan faktor penggandaan elektron antara 107 - 108. Dengan demikian, sinar gamma yang dipantau akan menghasilkan pulsa listrik sebagai keluaran dari detektor NaI(Tl). Tenaga elektron yang dilepaskan ini bergantung pada intensitas sinar gamma yang mengenai detektor. Makin tinggi energi elektron, makin tinggi pula pulsa listrik yang dihasilkannya, sedang makin banyak elektron yang dilepaskan makin banyak pula cacahan pulsanya. Analisa Kualitatif dan KuantitatifPulsa listrik dari detektor akan diproses lebih lanjut oleh penguat awal dan peralatan elektronik berupa penganalisa saluran ganda (multi channel analyzer, MCA) sehingga pada layar penganalisa itu dapat ditampilkan spektrum radiasi gamma yang ditangkap detektor. Nomor salur pada MCA sebanding dengan energi radiasi gamma yang tertangkap oleh detektor. Semakin besar energi radiasi gamma, semakin besar pula nomor salur tempat munculnya spektrum radiasi radiasi tersebut, demikian pula sebaliknya.Pada layar MCA akan ditampilkan spektrum radiasi gamma yang muncul pada beberapa nomor salur yang berlainan. Data tampilan spektrum tersebut dapat dipakai untuk menganalisa unsur-unsur yang terkandung dalam sampel teraktivasi baik secara kualitatif maupun kuantitatif. Setiap unsur radioaktif memancarkan radiasi dengan energi yang berbeda-beda. Oleh sebab itu, analisa kualitatif dapat dilakukan dengan cara menentukan letak (nomor salur) munculnya spektrum radiasi gamma. Dari analisa ini dapat diketahui jenis-jenis unsur yang terdapat di dalam sampel. Analisa kuantitatif dilakukan melalui pengukuran tinggi atau luas kurva spektrun radiasi gamma tersebut. Dari analisa ini dapat ditentukan jumlah unsur-unsur yang terdapat di dalam sampel. Baik analisa kualitatif maupun kuantitatif mampu memberikan hasil pengukuran yang sangat teliti karena saat ini telah berhasil dikembangkan instrumentasi spektrometri radiasi dengan resolusi yang sangat tinggi. Hingga saat ini teknik APN merupakan teknik analisa yang paling sempurna untuk mendeteksi dan mengestimasi sejumlah besar unsur-unsur dalam suatu bahan dengan kadar yang sangat rendah (unsur kelumit). Daftar Pustaka
|
|||||||