Chapter II Grid

BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1

SINAR- X

Sinar-X merupakan gelombang elektromagnetik didefenisikan sebagai sesuatu gelombang yang terdiri atas gelombang listrik dan gelombang magnit. Pada gambar 2.1 2.1 berikut ditunjukkan keluarga keluarga gelombang elektro-magnetik, dimulai dari gelombang radio, cahaya tampak, sinar-X hingga sinar kosmik. Pengelompokan

tersebut

dibedakan

atas

tingkat

energi

atau

panjang

gelombangnya.

Gambar 2.1 Tingkat energi gelombang elektromagnetik

Satuan panjang gelombang sinar-X adalah amstrong ( Ǻ) dan nm. Panjang gelombang sinar-X dalam kisaran 0,5 – 2,5  – 2,5 Ǻ (gambar 2.1). Sinar-X terjadi bila elektron yang bergerak dengan kecepatan tinggi tiba-tiba terhenti karena menubruk suatu bahan misalnya suatu plat logam. Sebagai sumber elektron adalah filamen yang dipanaskan dalam plat logam adalah anodanya. Elektron-elektron yang terjadi pada pemanasan filamen dipercepat dengan menggunakan tegangan tinggi antara filamen dan anoda. Sinar-X yang

terjadi karena proses pengereman diatas disebut juga ”Bremstrahlung”. Spektrum sinar-X yang dihasilkan proses ini adalah kontinu.

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.2 Proses pembentukan sinar-X Bremstrahlung.

Sebagian kecil elektron-elektron yang dipercepat itu akan menubruk elektron  pada kulit atom, akibatnya elektron el ektron pada kulit atom itu akan terpental sehingga tempat tersebut kosong. Kekosongan ini segera diisi oleh elektron dari kulit  bagian atasnya disertai dengan pemancaran foton. Foton yang dihasilkan dengan cara ini disebut sinar-X karakteristik. Bila elektron yang yang terpental dari kulit K maka sinar-X yang terjadi dari pengisian kulit L disebut K α, dari kulit M

disebut

Kß dan seterusnya. Dari uraian diatas dapat disimpulkan bahwa sinar-X yang terjadi dari suatu generator sinar-X akan berupa sinar-X kontinu dan sinar-X karakteristik

Gambar 2.3 Proses Pembentukan sinar-X karakteristik Dalam radiografi tegangan antara anoda dan katoda diperlukan sekitar 50 kV sampai 2 MV, tetapi yang sering dipakai adalah 50 kV sampai 300 kV.

Universitas Sumatera Utara

Panjang gelombang sinar-X tergantung pada kecepatan elektron yang menubruk anoda, jadi tergantung pada beda tegangan antara anoda dan katoda yang digunakan. Distribusi panjang gelombang berkas sinar-X dari suatu tabung sinar-X yang ditunjukkan pada gambar 2.4. Panjang gelombang minimum ( λ

min)

dirumuskan oleh Duane-Hunt sebagai

 berikut :

Dimana, V = beda tegangan antara anoda dan katoda. Pada umumnya spektrum sinar-X terdiri dari spektrum kontinu ini ada beberapa spektrum garis yaitu karakteristik bahan target dari tabung sinar-X. Banyak elektron tergantung pada arus listrik yang melalui filamen dan temperatur. Karena arus mudah dikontrol maka dalam sinar-X ada dua kontrol yaitu kontrol intensitas oleh arus dan kontrol tenaga oleh tegangan. Tenaga elektron hampir seluruhnya diubah menjadi panas sedang yang menjadi sinar-X hanya ± 1 % maka anoda yang berupa logam tungsten perlu dihubungkan dengan blok tembaga pendingin. Ada juga sinar-X yang tak mempunyai pendingin tetapi hanya dilengkapi dengan switch dengan  switch..

Gambar 2.4 Tabung sinar-X

Universitas Sumatera Utara

2.2

SIFAT-SIFAT SINAR-X

Adapun sifat-sifat dari sinar-X adalah sebagai berikut : 1.

Daya tembus Sinar-X dapat menembus bahan atau massa yang padat dengan daya tembus yang sangat besar seperti tulang dan gigi. Makin tinggi tegangan tabung (besarnya kV) yang digunakan, makin besar daya tembusnya. Makin rendah berat atom atau kepadatan suatu benda, makin besar daya tembusnya.

2.

Pertebaran (hamburan) Apabila berkas sinar-X melalui suatu bahan atau suatu zat, maka  berkas sinar tersebut akan bertebaran keseluruh arah, menimbulkan radiasi sekunder (radiasi hambur) pada bahan atau zat yang dilalui. Hal ini akan menyebabkan terjadinya gambar radiograf dan pada film akan tampak pengaburan kelabu secara menyeluruh. Untuk mengurangi akibat radiasi hambur ini maka diantara subjek dengan film diletakkan timah hitam (grid) yang tipis.

3.

Penyerapan Sinar-X dalam radiografi diserap oleh bahan atau zat sesuai dengan  berat atom atau kepadatan bahan atau zat tersebut. Makin tinggi kepadatannya atau berat atomnya makin besar penyerapannya.

4.

Efek Fotografi Sinar-X dapat menghitamkan emulsi film (emulsi perak-bromida) setelah diproses secara kimiawi (dibangkitkan) di kamar gelap.

5.

Fluoresensi Sinar-X dapat menyebabkan bahan-bahan tertentu seperti kalsium tungstat   atau  zink

sulfide

memendarkan cahaya (luminisensi).

Luminisensi ada 2 jenis yaitu :

Universitas Sumatera Utara

a. Fluoresensi, yaitu memendarkan cahaya sewaktu ada radiasi sinarX saja.  b. Fosforisensi, pemendaran cahaya akan berlangsung beberapa saat walaupun radiasi sinar-X sudah dimatikan (after-glow). 6.

Ionisasi Efek primer dari sinar-X apabila mengenai suatu bahan atau zat dapat menimbulkan ionisasi partikel-partikel atau zat tersebut.

7.

Efek Biologi Sinar-X dapat menimbulkan perubahan-perubahan biologi pada  jaringan. Efek biologi ini yang dipergunakan dalam pengobatan radioterapi, (Rasad S, 2005).

2.3

PEMBANGKIT SINAR-X

Pada saat ini terdapat cukup banyak peralatan yang digunakan sebagai  pembangkit radiasi sinar-X. Akan tetapi dalam bagian ini hanya dibahas  pembangkit yang paling populer yaitu pesawat sinar-X atau juga sering disebut mesin Rontgen.

Gambar 2.5 Konstruksi sinar-X

Universitas Sumatera Utara

Beberapa bagian yang paling penting adalah sebagai berikut : a. Filamen yang terdapat pada katoda dihubungkan dengan sumber arus (mA). Katoda dihubungkan ke kutub negatif dari sumber tegangan ( kV).  b. Target terletak pada anoda, yang dihubungkan ke kutub positif sumber tegangan (kV).

2.4

PRINSIP KERJA TABUNG SINAR-X

1.

Arus listrik (mA) akan memanaskan filamen (katoda) sehingga akan terjadi awan elektron disekitar filamen (proses emisi termionik).

2.

Tegangan (kV) diantara katoda (negatif) dan anoda (positif) akan menyebabkan elektron-elektron bergerak kearah anoda.

3.

Fokus (focusing cup) berfungsi untuk mengarahkan pergerakan elektron-elektron (berkas elektron) menuju target.

4.

Ketika berkas elektron menubruk target akan terjadi proses eksitasi  pada

atom-atom

target,

sehingga

akan

dipancarkan

sinar-X

karakteristik, dan pembelokan / pemantulan elektron sehingga akan dipancarkan sinar-X Bremstrahlung. 5.

Berkas

sinar-X

yang

dihasilkan,

yaitu

sinar-X

karakteristik

Bremstrahlung, dipancarkan keluar tabung melalui window.

2.5

PENGATURAN PESAWAT SINAR-X

Terdapat 2 (dua) pengaturan (adjusment) pada pesawat sinar-X yaitu  pengaturan arus filamen (mA) dan pengaturan tegangan diantara anoda dan katoda (kV). Pengaturan arus mA akan menyebabkan perubahan jumlah elektron yang dihasilkan filamen dan intensitas berkas elektron sehingga mempengaruhi intensitas sinar-X.

Universitas Sumatera Utara

Semakin besar mA akan menghasilkan intensitas sinar-X yang semakin besar.

Pengaturan tegangan kV akan menyebabkan perubahan ”gaya tarik” anoda terhadap elektron sehingga kecepatan elektron menuju (menubruk) target akan  berubah. Hal ini menyebabkan energi sinar-X yang dihasilkan akan mengalami  perubahan. Semakin besar kV akan menghasilkan energi dan intensitas sinar-X yang semakin besar. Bila arus (mA) dinaikkan maka spektrum sinar-X akan semakin tinggi intensitasnya dengan puncak pada energi atau panjang gelombang yang tetap. Bila tegangan (kV) dinaikkan maka intensitas semakin tinggi dan puncaknya  bergeser ke kiri, panjang gelombang mengecil atau energi membesar. 2.6

INTERAKSI SINAR-X DENGAN MATERI

Beberapa peristiwa yang menyebabkan terjadinya sinar-X telah dibahas pada  bagian sebelum ini, sedangkan pada bagian ini akan dibahas

proses atau

interaksi yang terjadi bila radiasi sinar-X tersebut mengenai materi.

2.6.1

Intensitas Radiasi

Sinar-X sebagaimana radiasi gelombang elektromagnetik yang lain memancar ke segala arah secara merata. Jumlah radiasi persatuan waktu per satuan luas (intensitas) disuatu tempat sangat tergantung  pada tiga hal yaitu jumlah radiasi yang dipancarkan oleh sumber, jarak antara

tempat

tersebut

dan

sumber

radiasinya

serta

medium

diantaranya. Hubungan antara intensitas radiasi terhadap jarak mengikuti persamaan

”inverse square law” (hukum kuadrat terbalik) sebagaimana berikut :

Universitas Sumatera Utara

Dimana :

I1 = intensitas di titik 1 I2 = intensitas di titik 2 r 1 = jarak antara titik1 dan sumber r 2 = jarak antara titik 2 dan sumber

Salah satu prinsip proteksi radiasi ekstrena adalah jarak, semakin jauh  posisi seseorang dari sumber radiasi maka intensitas radiasi yang diterimanya akan semakin kecil, mengikuti hukum kuadrat terbalik diatas. 2.6.2

Atenuasi Sinar-X

Intensitas radiasi sinar-X setelah melalui bahan dengan tebal tertentu akan mengalami pelemahan atau atenuasi (gambar 2.6) mengikuti  persamaan berikut :

I = I 0 e-µx .....................................................................................2.3 Dimana I0, I

= Intensitas sebelum dan sesudah menembus bahan.

X

= tebal bahan yang diperiksa

µ

= koefisien absorbsi linier tergantung dari jenis  bahan dan tenaga sumber yang digunakan

I0

Bahan

I

X

Gambar 2.6 Atenuasi intensitas radiasi setelah melalui bahan.

Universitas Sumatera Utara

HVL (half value layer) adalah tebal bahan yang dapat menyerap intensitas radiasi menjadi separuhnya, sedangkan TVL (tenth value layer) adalah tebal bahan yang dapat menyerap intensitas radiasi menjadi seper-sepuluhnya.  Nilai HVL dan TVL suatu bahan dapat dihitung dari koefisien serap linier (µ) nya dengan persamaan berikut :

Contoh : Koefisien serap suatu bahan adalah 0,1386/mm. Bila bahan tersebut digunakan sebagai penahan radiasi sinar-X maka tebal yang dibutuhkan

untuk

menurunkan intensitas radiasi dari 10mR/jam adalah : HVL bahan = 0,693/0,1386 = 5 mm Ix/I0 = 2,5 / 10 = ¼ Tebal yang diperlukan adalah 2 x HVL = 2 x 5 mm = 10 mm (satu HVL menurunkan ½ nya maka diperlukan 2 HVL untuk menurunkan ¼ nya).

Universitas Sumatera Utara

Tabel 2.1 Jumlah HVL dengan jumlah I x/I0

Jumlah HVL

Ix/I0

1

1/2

2

1/4

3

1/8

4

1 / 16

5

1 / 32

dan seterusnya.......

Tabel 2.2

Jumlah TVL dengan jumlah I x/I0

Jumlah TVL

Ix/I0

1

1 / 10

2

1 / 100

3

1 / 1000

dan seterusnya.......

2.6.3

Mekanisme Interaksi

Mekanisme interaksi sinar-X ketika mengenai materi adalah efek Fotolistrik, efek Compton dan Produksi Pasangan

Universitas Sumatera Utara

2.6.3.1

Efek Fotolistrik

Gambar 2.7

Proses Efek Fotolistrik

Dalam proses efek fotolistrik, sinar-X memberikan

”menubruk” salah satu elektron dan

seluruh energinya sehingga elektron tersebut lepas dari lintasannya.

Elektron yang dilepaskan dalam proses ini disebut fotoelektron, yang mempunyai energi sebesar energi sinar-X yang mengenainya.

2.6.3.2

Hamburan Compton

Gambar 2.8

Proses Hamburan Compton

Dalam proses hamburan Compton, sinar-X seolah- olah

”menubruk” salah

satu elektron dan kemudian terhambur ke daerah yang lain. Sebagian energi

Universitas Sumatera Utara

sinar-X diberikan ke elektron sehingga lepas dari lintasannya, sedangkan sisanya dibawa oleh sinar-X hamburan.

2.6.3.3

Produksi Pasangan

Proses Produksi Pasangan hanya terjadi bila energi sinar-X lebih besar dari 1,02 MeV dan sinar-X tersebut berhasil mendekati inti atom. Sinar-X tersebut akan

lenyap dan berubah menjadi sepasang elektron-positron.

Positron adalah partikel yang identik dengan elektron tetapi bermuatan  positif.

Gambar 2.9

2.7

Proses Produksi Pasangan.

PRINSIP-PRINSIP SUATU RADIOGRAFI

Radiografi adalah gambaran suatu bahan (objek) pada film photografis yang dihasilkan dengan melewatkan sinar-X melalui bahan tersebut. Jadi dasar radiografi adalah mendeteksi perbedaan suatu kerapatan bahan yang digambarkan sebagai gelap dan terang pada film. Bagian gelap sesuai dengan

 bahan yang mempunyai kerapatan (ρ) renda h, karena mengabsorbsi intensitas radiasi lebih sedikit dari kerapatan yang tinggi.

Universitas Sumatera Utara

2.7.1

Kualitas Radiografi Kualitas

radiografi

adalah

kemampuan

radiografi

dalam

memberikan

informasi yang jelas mengenai objek atau organ yang diperiksa. Kualitas radiografi ditentukan oleh beberapa komponen antara lain : densitas, kontras, ketajaman dan detail. Kualitas radiografi meliputi, sebagai berikut : 1.

Densitas Gambaran hitam pada hasil radiograf ditetapkan sebagai densitas. Hasil

densitas yang semakin baik terdapat pada area yang dimana sinar-X ditangkap oleh film dan dikonversikan ke warna hitam, silver metalik. Karakteristik fisik bahan yang paling ditemui di X-ray imaging dibandingkan dalam tabel berikut :

Tabel 2.3 Karakteristik Fisik Bahan Kontras Material

Nomor Atom

Densitas

Air

7,42

1,0

Otot

7,46

1,0

Lemak

5,92

0,91

Udara

7,64

0,00129

Kalsium

20,0

1,55

Iodine

53,0

4,94

Barium

56,0

3,5

Universitas Sumatera Utara

Tabel 2.4

Hubungan antara jumlah cahaya yang ditransmisikan dan densitas film

Transmittance (I0/It)

2.

Percent Transmittance

Film Density Log (I0/It)

1,0

100 %

0

0,1

10 %

1

0,01

1%

2

0,001

0,1 %

3

0,0001

0,01 %

4

0,00001

0,001 %

5

0,000001

0,0001 %

6

0,0000001

0,00001 %

7

Kontras

Perbedaan dalam densitas di beberapa tempat pada radiograf disebut kontras. Faktor-faktor yang mempengaruhi kontras adalah : a.

Relatifitas transparansi sinar-X terhadap beberapa struktur pada radiograf.

 b.

Tipe film yang digunakan

c.

Pemerosesan film yang digunakan

d.

Intensifying screen

e.

Tegangan (kV) dan

f.

Pemecahan sinar radiasi

Universitas Sumatera Utara

Tegangan yang lebih rendah menghasilkan kontras yang tinggi dan tegangan yang lebih tinggi menghasilkan kontras yang rendah. Perbedaan derajat kehitaman dirumuskan dengan : C = D2  –  D1...............................................................................................2.6

Dengan : C = menyatakan kontras D2

= Densitas pada daerah ke 2

D1

= Densitas pada daerah 1

Tabel 2.5 Efek mA, kVp dan waktu eksposure terhadap densitas film dan kontras

3.

Densitas Film

Kontras

Kvp

Ya

Ya

mA

Ya

Tidak

Waktu (s)

Ya

Tidak

Sharpness (Ketajaman gambar)

Ketajaman gambar pada radiograf mengindikasikan penandaan yang tajam  pada beberapa struktur yang terekam. Radiograf dikatakan memiliki ketajaman optimum apabila batas antara bayangan satu dengan bayangan lain dapat terlihat jelas. Ketidaktajaman radiograf dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain : a.

Faktor geometri Seperti yang diuraikan diatas karena bentuk sumber bukan beberapa titik tetapi mempunyai beberapa garis tengah maka sering terjadi gangguan pada bayangan sesungguhnya.

Universitas Sumatera Utara

Adapun gangguan pada radiograf yang disebabkan oleh faktor geometri. Dengan menggunakan segitiga sebangun maka : P : B = F : (A  –  B)........................................................................... 2.7

Atau

Gangguan juga dapat ditimbulkan dari hamburan yang sampai pada film  baik dari benda yang diperiksa maupun dari benda-benda lain yang berada dibelakang film. Gangguan semacam ini dapat diatasi dengan penghalang (screen) timbal, dimuka maupun dibelakang film. Selain itu penghalang ini akan mempercepat terjadinya bayangan pada film karena bentuknya elektron sekunder dari timbal setelah menerima radiasi. Gangguan ini biasa disebut ketidaktajaman (unsharpness), gangguan ini dapat diatasi dengan cara sebagai berikut : 1.

Sumber harus sejauh mungkin dengan bahan yang diperiksa jadi sumber hampir mendekati sumber titik.

2.

Film harus sedekat mungkin dan sejajar dengan benda yang diperiksa.

3.

Letak sumber sedemikian rupa sehingga sinar jatuh tegak lurus ke  permukaan film.

a. Faktor sistem perekam bayangan  b. Efek paralak, karakteristik film dan c. Faktor pergerakan

Universitas Sumatera Utara

4. Detail Detail merupakan kualitas radiograf berdasarkan ketajaman dilihat dari garis luar yang membentuk gambar dan kontras antara beberapa sruktur yang terekam. Jika garis luar yang membentuk gambar sangat jelas dilihat dan kejernihan detail ini dapat dikatakan bagus. Detail radiograf menggambarkan ketajaman dengan struktur-struktur terkecil dari radiograf. Faktor-faktor yang berpengaruh pada detail adalah faktor geometri antara lain ukuran focal spot, FFD (Fokus Film Distance) dan FOD (Film Objek Distance), Obrian M, 2009) 2.7.2

Gangguan Pada Citra Radiografi

1.

Artefak Artefak merupakan suatu gangguan pada tampilan citra radiografi akibat berbagai kesalahan. Baik itu kesalahan akibat pencucian, noda  pada intensifying screen (IS) dan lain-lain. Dalam banyak situasi artefak

tidak

mempengaruhi

keakuratan

visibilitas

obyek

dan

diagnostik. Tapi artefak dapat mengaburkan bagian gambar atau dapat ditafsirkan sebagai fitur anatomi. Berbagai faktor yang terkait dengan setiap metode imaging  dapat menyebabkan artefak gambar. 2.

Blur Summery (kekaburan) Kekaburan mempunyai batas untuk mampu dilihat pada bayangan yang kecil.

Sehingga

kekaburan

itu

mengakibatkan

keterbatasan

 pengelihatan detail gambar. Kekaburan menurunkan penampakan struktur kecil dari kontras objek. Dan hal ini sering terjadi pada citra medik. Bila kekaburan kecil maka objek yang besar masih dapat kita lihat. Tetapi apabila kekaburan makin besar maka bukan hanya objek kecil yang tidak bisa kita lihat, objek yang besar juga akan sulit kita amati.

Universitas Sumatera Utara

Ada 3 (tiga) pengaruh dari kekaburan, yaitu : 1.

Sebagaimana yang telah kita amati, kekaburan mengakibatkan penurunan kemampuan untuk memperlihatkan

detail anatomi objek. Padahal hal

tersebut sangat penting dalam penggambaran citra medik. 2.

Kekaburan menurunkan nilai ketajaman ( sharpness) struktur dan objek citra medik sehingga ketidaktajaman (unsharpness) sering digunakan sebagai pengganti istilah kekaburan (blurring).

3.

Efek dari Noise Setiap kolom pada gambar di bawah ini mempunyai seri rentang kontras dari mulai yang tinggi (bagian bawah) sampai yang mempunyai kontras rendah (bagian atas). Terdapat 3 (tiga) tingkatan (rendah, medium dan tinggi noise pada ketiga kolom gambar disamping. Efek dari noise adalah untuk menurunkan visibilitas dari objek yang dimiliki dengan kontras rendah.

Gambar 2.10 Contoh noise Membandingkan Efek dari noise dan kekaburan (Blur). Baik blur maupun noise sebenarnya merupan ciri umum unsur yang tidak diinginkan pada citra medik karena bisa menurunkan visibilitas objek tertentu. Ilustrasi gambar dibawah ini menunjukkan diagram Kontras

 –   Detail.

Objek

dirancang menurut penurunan ukuran (detail) dari kiri ke kanan, dan menurut  penurunan kontras dari bawah ke atas. Bagian yang besar dan tinggi nilai kontras objek di dalam wilayah kiri bawah

harus terlihat sebagai gambaran umum

Universitas Sumatera Utara

kondisi citra medik yang semestinya. Anggaplah noise dan kekaburan (blur)

adalah dua hal yang secara bersama menghasilkan ”tabir ketidaktampakan” (curtain of invisibility).  Noise menurunkan visibilitas objek dengan kontras rendah. Sedangkan blur menurunkan visibilitas objek yang ukurannya kecil. Biasanya kebanyakan objek dengan ukuran anatomi yang kecil akan mempunyai nilai kontras yang relatif rendah dan visibilitasnya menurun karena faktor noise dan blur.

Gambar 2.11 Efek noise dan blur 2.8 GRID (KISI)

Grid radiografi terdiri dari serangkaian strip foil timbal (Pb) yang dipisahkan oleh celah dari strip timah tersebut (gambar 2.13). Hal ini ditemukan oleh Dr. Gustave Bucky pada tahun 1913 (gambar 2.12), dan masih merupakan cara yang paling epektif untuk menghilangkan radiasi scatter (radiasi hambur) agar tidak sampai ke film rontgen di bidang radiografi. Bahan dari grid ini dapat  berupa kertas atau aluminium, tapi dalam grid modern biasanya terbuat dari serat karbon, strip timah hitam (Pb). Radiasi primer berorientasi pada sumbu yang sama dengan strip timah dan melewati diantara strip timah tersebut untuk sampai ke film. Radiasi hambur muncul dari berbagai titik dari pasien dan yang meliputi dari segala arah (multi

Universitas Sumatera Utara

arah), sehingga sebagian besar diserap oleh timah (grid) dan hanya sejumlah sinar-X yang lewat dan sampai ke film (gambar 2.14).

Gambar 2.12 Dr Gustave Bucky Grid terdiri atas lajur-lajur lapisan tipis timbal (Pb) atau dapat juga dijelaskan  pada saat mengambil gambar radiografi semua sinar primer jatuh pada jaringan yang tidak dapat terlewati. Beberapa sinar dapat melewati jaringan, beberapa sinar terrefleksikan dalam berbagai tingkatan ketebalan jaringan dan sinar yang

tertinggal

terabsorbsi

oleh

jaringan.

Sinar

yang

terrefleksikan

menyebabkan radiasi yang terpecah. Radiasi yang terpecah tersebut jatuh ke film bersamaan dengan sinar primer menghasilkan gambar yang buram pada film. Untuk menghindari pemecahan sinar diperlukan sebuah alat yang dinamakan grid yang digunakan dalam radiografi. Penggunaan grid diperlukan untuk jaringan dengan ketebalan 11 centi meter. Grid ditempatkan diantara  bagian yang terekspose pada kaset.

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.13 Penyerapan selektif radiasi hambur oleh sebuah Grid 2.8.1

Jenis-jenis Grid (kisi)

1.

Grid diam (stationary grid atau lisholm). Grid ini mempunyai macam-macam ukuran sesuai dengan ukuran kaset, dan grid ini bisa dibawa atau bersifat mobile.

2.

Grid bergerak (moving grid atau bucky) Grid bergerak (moving grid) diciptakan oleh Dr Hollis E. Potter  pada tahun 1920 dan selama bertahun-tahun, grid bergerak itu disebut grid Potter Bucky. Dalam beberapa tahun terakhir nama telah disingkat menjadi grid Bucky, yang sangat disayangkan, karena

nama

penemu

dihilangkan.

Grid

digerakkan

untuk

mengaburkan bayangan strip timah hitam (lajur grid). Biasanya grid ini digerakkan oleh motor yang berada di bawah meja  pemeriksaan atau tepatnya terletak diatas film. Sehingga disaat eksposure dengan cepat grid bergerak sehingga hasil pada gambar radiografi strip tidak lagi terlihat (gambar 2.14).

Gambar 2.14 Grid bergerak (bucky)

Universitas Sumatera Utara

Sebuah grid tersusun atas strip dan materi radiotransparan seperti kayu atau aluminium teratur pada saat focal spot diposisikan tepat ditengah grid, strip  pada grid disejajarkan dengan tumbukan primer. Contoh sederhana alat yang dapat kita temui adalah grid yang dapat bergerak yaitu Potter-Bucky Diafragma (Bucky). Grid ini tetap bergerak selama waktu terjadinya  pemaparan sinar. Pada saat grid yang tidak bergerak digunakan strip pada grid akan tergambar pada radiograf. Untuk menghindari hasil dari strip ini maka digunakan strip yang bergerak.

Gambar 2.15 gambar susunan lempeng (Pb) 2.8.2

Grid Ratio

Grid ratio adalah perbandingan antara tinggi lempengan timbal dengan jarak antara lempeng

Semakin tinggi grid ratio semakin banyak hamburan yang diserap oleh grid, faktor eksposi yang digunakan semakin besar. Grid dengan ratio 8 : 1 atau 10 : 1 grid sering digunakan di dalam pemeriksaan thorax dan sebagainya. Grid

Universitas Sumatera Utara

ratio 5 : 1 akan menyerap radiasi 85 % dimana grid ratio 16 : 1 penyerapan radiasi sebesar 97 %. Rasio grid didefenisikan sebagai perbandingan antara tinggi dari strip dengan  jarak.

Gambar 2.16 karakteristik grid Atau

2.8.3

Cara Kerja Grid (kisi)

Grid digunakan untuk meningkatkan kontras dengan menyerap radiasi sekunder sebelum mencapai film. Grid ideal akan menyerap semua radiasi sekunder dan bukan radiasi primer, itu akan memberikan kontras film maksimum tanpa peningkatan yang tidak perlu dalam eksposure pasien. Konstruksi grid dirancang sedemikian rupa agar dapat menyerap radiasi yang menuju ke film. Adapun prinsip konstruksinya adalah sebagai berikut :

Universitas Sumatera Utara

Hamburan akan diserap oleh lempengan timbal, sinar akan dilewatkan oleh lempengan timbal tersebut terdapat jarak (interspace = D) dan juga terdapat tinggi lempeng timbal tersebut (tinggi lead strip = h). Sebagai sinar-X ( a= radiasi primer) akan tersebar kesegala arah pada waktu mengenai suatu benda (gambar 2.17). Sinar tersebar ini dinamakan sinar hambur (radiasi sekunder atau scattered radiation). Walaupun sinar hambur mempunyai panjang gelombang yang lebih pendek tetapi efek fotografinya tetap ada sehingga dapat menimbulkan gangguan pada film rontgen. Sinar hambur ini harus ditiadakan dengan menggunakan grid.

Gambar 2.17 Peletakan dan fungsi grid 2.8.4

Grid Berdasarkan Susunannya

Dari susunannya dibagi dalam : 1. Linier

: Jalur lempeng (Pb) yang satu dengan yang lain

sejajar (gambar 2.19). 2. Focused

: Jalur lempeng (Pb) berangsur tambah miring dari pusat

ke tepi, di susun sedemikian rupa mengikuti arah sinar.

Universitas Sumatera Utara

3. Crosed grid

: dua grid diletakkan satu atas yang lain

(bersilang), crossed grid sebagian pusat sinar-X te pat ditengah grid. 2.8.5

Grid Linier

Strip atau susunan grid linier mengarah sejajar satu sama lain dalam sumbu longitudinal (gambar 2.19). Keunggulan utama grid ini adalah susunan strip timah hitamnya memungkinkan kita untuk sudut tabung X-ray sepanjang grid tanpa kehilangan radiasi p rimer

dari ”  grid

cut

off ” (gambar 2.18). Cut off   grid adalah hilangnya berkas radiasi primer karena ketidak tepatan angulasi antara tube  dan strip timah dan menimbulkan  perbesaran strip pada gambar rontgen.

Gambar 2.18

Gambar 2.19

Grid cut off

Grid Linier

Universitas Sumatera Utara

Jadi grid (kisi) yang memenuhi syarat adalah : 1.

Dapat menyerap sinar hambur 80  –  90 %.

2.

Dapat menyerap sinar primer 10  –  15 %.

3.

Dapat menaikkan kontras.

Penambahan kontras dapat diukur dengan faktor perbaikan kontras (K), dengan

Tabel 2.5 Perbaikan Kontras (K)

No.

Grid Ratio

Isi timah hitam (mg/cm )

Faktor Perbaikan kontras (K)

1

3,4

170

1,95

2

2 x 3,1

310

1,95

3

11

340

2,1

4

7

390

2,1

5

9

460

2,35

6

15

460

2,6

7

2x7

680

2,95

8

15

900

2,95

Grid

Lead content / 2

Universitas Sumatera Utara

2.9

FILM RADIOGRAFI

Film berfungsi untuk mencatat bayangan pada gambaran radiografi. Film ini terdiri dari bebarapa lapisan yang diantaranya : a. Supercoat : untuk melindungi emulsi film  b. Emulsi Film

: emulsi silver-bromide yang terdiri atas AgBr, AgCl

dan AgJ. Tebal emulsi ini adalah 0,01 inc (0,0025 cm). c. Substratum

: berfungsi sebagai perekat antara emulsi ke alas film.

d. Alas film (film base)

: terdiri atas polyester base

Gambar 2.20

2.9.1

Lapisan Film

Faktor-faktor yang mempengaruhi penghitaman film

Derajat kehitaman (density) tergantung pada jumlah radiasi yang diserap oleh emulsi film. Jumlah radiasi ini tergantung dari kekuatan sumber, bagian radiasi yang menembus benda dan penghalang yang mungkin dipergunakan. Jumlah radiasi yang dipancarkan oleh sinar-X tergantung dari arus, tegangan yang dipakai dan lamanya penyinaran. Apabila arus yang dirubah sedangkan tegangan tetap dan waktu tetap maka intensitas akan sebanding dengan arus (miliampere) dan tidak ada penambahan panjang gelombang. Jadi tidak ada penambahan daya tembusnya. Jika arus tetap dan tegangan dirubah maka tidak hanya intensitas yang berubah tetapi juga kualitasnya.

Universitas Sumatera Utara

Pada waktu tegangan naik maka sinar-X gelombang pendek terjadi, maka daya tembusnya bertambah. Penyinaran (eksposure) pada sinar-X dapat dirumuskan sebagai berikut : E = M x t........................................................................................... 2.12

Dimana : E = Penyinaran (eksposure) M = miliampere (aktifitas) t = waktu penyinaran Bila jarak berubah maka jumlah radiasi yang dipancarkan berbanding terbalik dengan kwadrat jaraknya, atau :

Dimana d = jarak sumber ke film Jadi eksposure dapat ditentukan dari ketiga variabel diatas. 2.9.2

Sifat-Sifat Film Radiografi

Film yang digunakan untuk radiografi terdiri dari emulsi perak halida yang diletakkan diatas gelatin dan dilapisi oleh tin yang transparan untuk memberikan kecepatan dan kekontrasan yang optimal. Emulsi ini sensitif terhadap sinar-X, cahaya dan lain-lain. Bila salah satu radiasi ini mengenai emulsi tersebut maka terjadi bayangan laten. Perubahan ini tidak dapat dideteksi secara fisis tetapi bila film yang sudah teradiasi itu dicelupkan ke developer, maka terjadi reaksi yang menyebabkan logam perak menjadi hitam. Perak yang mengendap dalam gelatin inilah yang menimbulkan  bayangan.

Universitas Sumatera Utara

Jenis-jenis film rontgen adalah sebagai berikut : 1. Screen Film : Film yang di dalam penggunaannya selalu menggunakan intensifying screen. 2. Non-Screen Film : Film yang penggunaannya tanpa intensifying screen seperti : film gigi (dental film), mammography film.

Menurut sensitifitasnya film juga dibagi atas blue sensitive dan green sensitive Ada tiga golongan film menurut kepekaannya terhadap macam-macam warna cahaya yaitu : 1.

Orthochromatic Film Yaitu jenis film yang memiliki kepekaan terhadap warna hijau sampai violet, jenis ini digunakan untuk film green sensitive pada pemeriksaan radiografi.

2.

Monochromatic Film Yaitu jenis fim yang memiliki kepekaan terhadap satu jenis warna, yaitu warna biru saja. Jenis ini biasanya digunakan untuk film X-ray blue sensitive.

3.

Panchromatic Film Yaitu jenis film yang memiliki kepekaan terhadap semua warna  pencahayaan. Jenis ini digunakan dalam film fotografi.

2.9.3

Daerah Kerja Film

Untuk mendapatkan kekontrasan yang baik maka suatu film perlu ditentukan daerah kerjanya. Daerah ini dapat ditentukan dengan membuat grafik antara E, D dimana D adalah density film dan E adalah exposure (penyinaran).

Universitas Sumatera Utara

Density film adalah ukuran kegelapan suatu film, makin besar ukuran butir  perak persatuan luas pada film tersebut makin gelap. Makin gelap film tersebut makin tinggi densitasnya. Density (D) didefenisikan sebagai perbandingan log intensitas cahaya datang sebelum dan sesudah melewati film.

Dimana :

I0

= intensitas cahaya sebelum jatuh ke film

I1

= intensitas cahaya sesudah jatuh ke film

Density (D) ini terdiri dari 2 (dua) komponen, yaitu : 1.

Fog density (D 0) yaitu kegelapan yang memang sudah ada pada film,  jadi dapat disamakan dengan background .

2.

Density (D1) yaitu kegelapan karena penyerapan sinar-X oleh emulsi film. Maka emulsi dapat ditulis sebagai berikut : D = D0 + D1..........................................................................2.15

Grafik antara E dan D biasanya disebut juga dengan kurva karakteristik film seperti terlukis pada gambar :

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.20 Kurva Karakteritik Film

Density film karena radiasi menuruti hubungan berikut : p

D = C1 x I x t ........................................................................................ 2.16

Dimana C = Suatu faktor yang tergantung dari tenaga sinar datang dan macam film yang dipakai I = Intensitas sinar datang t = lamanya film disinari  p = index yang berhubungan dengan sensitivitas dari film terhadap radiasi yang diterima Karena daerah kerja film terletak pada garis yang linier, maka rumus diatas menjadi : D = C1 I t ........................................................................................2.17

Koefisien arah dari tiap-tiap titik pada grafik disebut kekontrasan dari film tersebut dan dinyatakan sebagai

Universitas Sumatera Utara

Dalam radiografi t ditentukan dengan meradiasi bahan yang akan diperiksa pada ketebalan yang berbeda-beda dengan suatu jarak tertentu dan waktu yang  berbeda-beda.

2.9.4

Proses Pencucian Film

Ada 2 (dua) cara yang digunakan untuk memprosesing film, yaitu : 1. Secara manual Yaitu cara memprosesing film dengan menggunakan tenaga manusia . Pada cara manual ini terdiri dari beberapa tahap yaitu : a.

Tahap developer Fungsinya untuk membangkitkan bayangan laten menjadi bayangan tampak pada daerah yang terkena eksposi.

 b.

Tahap pembilasan (rinsing) Fungsinya agar sisa-sisa larutan developer yang melekat pada film tidak masuk ke dalam fixer.

c.

Tahap penetapan (fixer) Ini bertujuan untuk menetapkan gambaran yang terbentuk pada film.

d.

Tahap pembersihan (washing) Fungsinya membersihkan sisa-sisa larutan fixer pada film yang dapat mempengaruhi hasil gambaran.

e.

Tahap pengeringan. Merupakan tahap akhir dari prosesing yaitu pengeringan film

Universitas Sumatera Utara

A

B C

D

Gambar 2.21 Manual Prosesing Keterangan : A = Tangki developer (pembangkitan) B = Tangki rinsing (pembilasan) C = Tangki fixer (penetapan) D = Tangki washing (pembilas akhir) 2

Secara Otomatis Yaitu cara memprosesing film dengan menggunakan prosesing film yang dapat

bekerja secara otomatis (menggunakan mesin dengan

 bagian –   bagian sebagai berikut : a. Film feeding system (tempat pemasukan film).  b. Roller transport, adalah alat yang menjalankan / mengerakkan film dengan kecepatan konstan yang digerakkan oleh motor. c. Water system fungsinya untuk mencuci film sebagai stabilizer temperature developer. d. Developer  penambahan

recirculatory replenisher,

system, agitasi

berfungsi dan

untuk

memelihara

mengaduk kesamaan

temperature. e.

Fixer recirculatory system.

Universitas Sumatera Utara

f.

Replenaishment system, berfungsi sebagai penambah larutan developer dan fixer yang dipompakan secara otomatis ke dalam mesin bila volume developer dan fixer berkurang.

g. Air circulation system, merupakan pemanas udara (pengering) yang mempunyai suhu 40 o C.

Gambar 2.22 2.10

Automatic processing Film

GRAFIK EXPOSURE

Faktor-faktor yang mempengaruhi lamanya penyinaran adalah : 1.

Jenis sumber yaitu tegangan (tenaga) dan arus (aktivitas).

2.

Jarak sumber ke film.

3.

Jenis benda dan tebalnya

4.

Density yang di inginkan

5.

Jenis Film

6.

Proses pencucian Disini kita dapat membahas grafik eksposure yang menunjukkan hubungan antara

tebal bahan, tenaga yang dipakai

dan lamanya

eksposure. Grafik ini digunakan untuk menentukan waktu penyinaran (eksposure) dari bahan dasar yang uniform.

Universitas Sumatera Utara

Pada sinar-X biasanya grafik

ini sudah dibuat dari pabrik yang

mengeluarkannya, karena itu grafik ini berbeda untuk tipe pembangkit sinar-X (pesawat sainar-X) yang lain. Dalam laboratorium grafik ini sering dibuat lagi untuk sinar-X

maupun sinar γ, karena film yang

dipakai berlainan dengan film yang dicantumkan dari pabrik dan juga karena film mendekati masa berlakunya atau penyimpanannya kurang sempurna.

2.10.1

Pembuatan Grafik Eksposure

Karena λ pada sinar -X dapat diatur maka pembuatan grafik eksposure untuk sinar-X dan sinar γ berbeda. Pada pembuatan grafik harus dicantumkan jarak dari sumber ke film yang dipakai.

Ada beberapa cara pembuatan grafik eksposure untuk sinar-X tetapi yang dibahas hanya berdasarkan hukum pelemahan. 2.10.2

Hukum Pelemahan

Hukum Pelemahan adalah

-µx

I = I0e

-µx

It = I0e

...................................................................................2.19 ...................................................................................2.20

Dimana t adalah waktu penyinaran, sehingga It sama dengan eksposure (E). Jadi  persamaan diatas dapat ditulis sebagai berikut :

ln E0 = ln E + µx .............................................................................2.21

Universitas Sumatera Utara

Yang berlaku untuk satu tegangan. Untuk suatu tegangan intensitas radiasi yang dipancarkan sebanding dengan arus filamen. Jadi grafiknya adalah antara log miliampere menit terhadap tebal : grafik linier. Bila tegangan dinaikkan maka µ makin kecil dan kemiringan garis bertambah.

Cara melakukan percobaan adalah dengan menggunakan ” stepwedge” atau  bahan yang tebalnya berbeda di radiografi dengan dua waktu penyinaran yang  berbeda dan masing-masing dengan tegangan yang berbeda, tetapi jarak sumber ke film tetap. Setelah film dicuci film diukur density untuk setiap ketebalan densitometer. Pembacaan density ini digambarkan terhadap ketebalan untuk tiap eksposure. Pilih density 2 atau density yang sesuai pada film yang digunakan. Kemudian eksposure digambarkan terhadap ketebalan pada kertas semilog. Masing-masing grafik diperoleh dari 2 titik dengan tegangan yang sama. Untuk memperoleh grafik eksposure yang lain harus digunakan tegangan yang lain pula.

2.11

HUBUNGAN

ANTARA

KEKUATAN

SUMBER,

WAKTU

DAN

JARAK

Dari grafik eksposure tampak bahwa untuk suatu sumber radiasi ada 4 (empat) faktor yang menentukan eksposure yaitu : kV, miliampere (mA), waktu (t) dan  jarak. Hubungan ketiga variabel ini dapat dilihat dari persamaan berikut, yaitu :

Karena density film dipilih tetap maka E akan tetap untuk setiap perubahan M, t dan d sehingga E 1 = E2. Jadi ada 3 hubungan yaitu :

Universitas Sumatera Utara