SPESIFIKASI
ANODA TABUNG SINAR-X DIAGNOSTIK
1. Pendahuluan
Untuk
menghasilkan Sinar-X yang dapat digunakan dalam menegakkan diagnosa suatu
kelainan dalam tubuh manusia, diperlukan Sinar-X dengan energi antara 20 keV – 150
keV. Rentang energy Sinar-X diagnostic tersebut memerlukan spesifikasi anoda sebagai
tempat tumbukan dengan elektron proyektil dari katoda, yaitu anoda harus mampu
menahan panas selama proses produksi Sinar-X dimana dalam proses tersebut probabilitasnya
akan terbentuk panas 99% dan 1 % Sinar-X, serta hanya 10% dari 1% Sinar-X
tersebut yang merupakan Sinar-X primer.
Apabila satu
unit pesawat Sinar-X diagnostic mengalami kerusakan tabung Sinar-X maka
pergantiannya perlu memperhatikan spesifikasi tabung yang sesuai, bila tidak
maka kemungkinan besar pemakaiannya tidak tahan lama.
2. Tujuan Penulisan
Untuk mengetahui
perbedaan spesifikasi tabung Sinar-X, terhadap berkas foton Sinar-X dan citra
radiografi yang dihasilkan, dengan menganalisa property tabung Sinar-X,
terutama anoda, diantaranya;
a)
material anoda (target),
b)
luasan bidang anoda (focal spot),
c)
sudut kemiringan bidang anoda,
d)
type anoda (diam atau anoda putar),
e)
jarak antara anoda dan kotoda, dan
f)
kapasitas arus tabung pesawat Sinar-X yang dinyatakan
dalam milliampere (mA).
3. Rumusan Masalah
Rumusan masalah
yang akan di bahas adalah; apakah ada perbedaan terhadap berkas foton Sinar-X
dan citra radiografi, apabila satu unit pesawat Sinar-X diagnostik diganti
tabung Sinar-X dengan spesifikasi berbeda, ditinjau dari ke-6 hal tersebut diatas dalam tujuan
penulisan.
4. Kajian Teori
a) Tabung Sinar-X
|
|
|
|
b) Anoda
Anoda atau target terbuat dari material yang memiliki nomor atom tinggi
karena intensitas Sinar-X sebanding dengan nomor atom target, memiliki titik
lebur tinggi untuk menahan panas yang tinggi akibat tumbukan dengan elektron
proyektil sehingga dapat meminimalkan kerusakan anoda, sebagai penghantar panas
yang baik agar mampu melepaskan panas dengan cepat, sedikit mungkin mengalami
penguapan bahkan pada temperatur sangat tinggi sehingga atom-atom tidak
terlepas (boiled off) dari material
anoda yang akan menyebabkan permukaan anoda menjadi rusak, biasanya terbuat
dari tungsten yang memiliki nomor atom 74 dan titik lebur 3370 0C
disamping tungsten juga dapat dikombinasikan dengan bahan lain, misal tembaga
berbentuk batang tersambung keluar tabung untuk melepaskan ekses panas. Anoda
(Focal spot) mempunyai dimensi 0.1 x 0.1 mm2 sampai 2 x 2 mm2
c) Proses terjadinya Sinar-X
Arus filamen diproduksi oleh suatu transformator
tegangan rendah yang akan mempengaruhi temperatur filamen, filamen memijar ± 20000C sehingga elektron
terlepas dari filamen, semakin tinggi temperatur semakin banyak elektron
terproduksi. Saat dihubungkan dengan tegangan tinggi dari transformator
tegangan tinggi, elektron-elektron tersebut dipusatkan oleh alat pemusat (focusing cup) yang ada pada katoda, dipercepat
dengan kecepatan tinggi menuju anoda.
Apabila pada bidang focus, elektron proyektil
dihentikan dan tidak mengalami tumbukan dengan elektron target maka energi kinetik
elektron berubah menjadi Sinar-X bremstrahlung dan bila elektron proyektil
bertumbukan dengan elektron target maka akan terbentuk Sinar-X karakteristik,
sebagian besar energi kinetik elektron proyektil berubah menjadi energi panas.
Pada rentang energi Sinar-X diagnostik,
probabilitas interaksi energi foton paling dominan adalah efek fotolistrik dan
hamburan Compton.
d) Faktor geometri tabung Sinar-X
Faktor geometri
tabung Sinar-X dalam menghasilkan citra radiografi, diantaranya; luas dimensi
anoda (focal spot), sudut kemiringan anoda, focus film distance (FFD) dan
object film distance (OFD)
5. Metoda Penulisan
Metoda penulisan
yang diambil adalah deskriptif berdasarkan data spesifikasi tabung Sinar-X dan
spesifikasi anoda, kemudian di analisa dengan pendekatan teoritis.
6. Data Penulisan
Spesifikasi
pesawat yang diganti tabung Sinar-X :
a. Nama Pesawat : Acoma X-Ray
mobile unit
b. Pabrik pembuat : Japan
c. Tabung sinar X
§
Model/Type :
DFX 50
§
Nomer Seri :
1032
§
Nilai proteksi : ½ mm inherent filter ± 1.5 mm Al.
§
Anoda :
Tipe : Stationary (anoda diam)
Material : Wolframat (Tungsten)
Kemiringan : 120
Focal spot : 0.2 x 0.2 mm2
Arus
Tabung : 40 mA
d. Kapasitas
tersedia : 90 kV, 40 mA,
5.0 s
e. Kapasitas
biasa terpakai : 60 kV, 30 mA,
0.5 s
Spesifikasi
tabung Sinar-X pengganti :
§ Nama Tabung :
Mednif
§ Pabrik Pembuat : Mednif China
§ Model :
MFX 60
§ No seri :
3889 ; 100 kV
§
Nilai proteksi :
½ mm inherent filter ± 1.5 mm Al.
§
Anoda :
Tipe : Stationary (anoda diam)
Material : Wolframat (Tungsten)
Kemiringan : 130
Focal spot : 0.2 x 0.2 mm2
Arus Tabung : 60 mA
7. Analisa
Dari spesifikasi diatas, penulis mencoba membuat
analisa.
a) Material anoda (target)
Material kedua
anoda sama, terbuat dari Wolframat (Tungsten) dengan nomor atom 74. Ditinjau
dari material anoda maka berkas foton Sinar-X yang dihasilkan tidak ada
masalah, apabila digunakan dengan factor eksposi (kV, mA, s) tertentu. Electron
proyektil katoda akan berinteraksi dengan electron orbit tertentu dalam material
anoda menghasilkan energi Sinar-X karakteristik Tungsten yang diperoleh dari transisi
electron kulit lebih luar menuju ke kulit lebih dalam, energy Sinar-X
karakteristik tersebut tergantung dari electron kulit tertentu menuju kulit
tertentu juga, misal electron kulit M menuju kulit K (radiasi Kβ) akan
berbeda dengan perpindahan electron kulit L menuju kulit K (radiasi Kα),
dan bila electron proyektil katoda berinteraksi dengan medan listrik inti maka
akan mengasilkan Sinar-X bremstrahlung dengan energy maksimum sebanding dengan
tegangan tabung (kilovoltage) yang digunakan untuk mempercepat electron
proyektil katoda menuju anoda, semakin tinggi kV akan semakin cepat electron
menumbuk target dan akan semakin tinggi energy Sinar-X bremstrahlung. (muatan 1
elektron (Q) x Voltage (V) = ½ massa
electron (me) x kuadrat kecepatan (v2))
Seandainya, material anoda pengganti
terbuat dari bahan berbeda, semisal Molybdenum dengan nomor atom 42 yang banyak
digunakan untuk anoda pesawat mammografi dimana tegangan tabung yang digunakan
berkisar antara 20 keV – 35 keV, maka kemungkinan besar akan menghasilkan Sinar-X
karakteristik berbeda dengan Sinar-X karakteristik Tungsten, karena nomor atom
keduanya berbeda dan otomatis energy ikat electron tiap orbit juga berbeda sehingga
berpengaruh terhadap energy Sinar-X karakteristik. Perpindahan electron dari
kulit L menuju kulit K akan menghasilkan Sinar-X karakeristik Kα,
akan berbeda antara Kα Molybdenum dengan Kα Tungsten,
karena antara kedua material tersebut berbeda energy electron kulit L dan kulit
K. Tetapi energy maksimum Sinar-X bremstrahlung antara Molybdenum dan Tungsten
akan sama bila digunakan dengan kV sama. Molybdenum sangat tidak efisien bila
digunakan sebagai target utama untuk produksi Sinar-X diagnostic energy minimum
40 keV, karena semakin tinggi energy foton maka probabilitas hamburan Compton
akan semakin besar, yang tidak akan menjadi masalah bila digunakan untuk
menghasilkan citra organ tubuh dengan variasi nomor atom efektif yang besar,
misal untuk pemeriksaan abdomen (bagian perut), columna vertebrae (tulang
belakang) atau juga cranium (kepala). Molybdenum sangat efektif untuk
mammografi (nomor atom efektif rendah). Energy Sinar-X bremstrahlung maksimum
40 keV, akan lebih besar probabilitas kejadian efek fotolistrik dan sedikit hamburan
Compton, sehingga terbentuk citra dengan ketajaman dan detail tinggi untuk
mengapresiasi kelainan-kelainan kecil organ mammae.
Emas Z=79
sementara ini belum digunakan untuk anoda tabung Sinar-X diagnostic.
Gambar
4. spectrum energy Sinar-X Mo42, 74W, 79Au
b) Luasan bidang anoda (focal spot)
Focal spot kedua
anoda sama, 0.2 x 0.2 mm2.
Ditinjau dari focal spot tidak ada masalah pada berkas foton Sinar-X yang
dihasilkan. Focal spot merupakan factor geometri dalam pembentukan citra yang berpengaruh
terhadap resolusi atau ketajaman dan detail citra radiografi.
Focal spot
dimensi lebih kecil akan menghasilkan citra radiografi lebih tajam (sharpness)
dibandingkan focal spot dimensi besar, hal tersebut terjadi karena Sinar-X
bersifat divergen sehingga apabila dimensi focal spot diperbesar maka akan memperbesar
central ray dan akan menambah area penumbra, penumbra semakin besar maka citra
radiografi akan semakin tidak tajam (unsharpness).
Idealnya, untuk
mendapatkan ketajaman maksimum citra, dimensi focal spot berupa titik, tetapi
hal tersebut tidak mungkin karena electron proyektil katoda yang keluar dari
focusing cup menuju anoda tidak tunggal tetapi electron dalam jumlah sangat
banyak (fluence electron), dan apabila berbentuk titik maka panas yang timbul kurang
terdistribusi per luas anoda selama bombardir electron dimana energy kinetic
electron lebih banyak terkonversi menjadi energy panas. Sedangkan apabila focal
spot diperluas untuk pertimbangan disipasi akses panas, akan mengakibatkan
citra semakin tidak tajam karena penumbra semakin besar.
Quality
assurance yang berhubungan dengan focal spot dapat dilakukan dengan menggunakan
pinhole, focal spot test tool, bar pattern, star pattern atau juga wiremash.
|
|
Gambar 5. compare focal spot Gambar 6. focal spot - penumbra
c) Sudut kemiringan bidang anoda
Sudut kemiringan
bidang anoda keduanya berbeda, Acoma 120 sedangkan Mednif 130,
hal tersebut akan berpengaruh terhadap; focal spot, dimensi efektif berkas Sinar-X,
area penumbra dan ketajaman citra. Sudut kemiringan bidang anoda merupakan
factor geometri pembentukan citra. Semakin besar sudut kemiringan maka akan
semakin besar dimensi luasan bidang anoda yang ditumbuk electron proyektil, akan
semakin besar dimensi efektif berkas Sinar-X dan menyebabkan area penumbra akan
semakin besar, penumbra besar maka citra akan semakin tidak tajam.
|
|||
| Gambar 7b. apabila sudut kurang dari 450, maka dimensi titik efektif untuk produksi Sinar-X akan lebih kecil dari daerah yang ditumbuk elektron proyekti |
Meskipun hanya selisih 10 yang mungkin tidak signifikan tetapi sebaiknya pergantian dilakukan dengan sudut kemiringan anoda yang sama, karena ketidaktajaman citra dapat mempengaruhi apresiasi citra, yang mungkin saja dapat menyebabkan kurang tepatnya diagnose kelainan
d) Type anoda
Type anoda
keduanya sama, merupakan anoda diam, pesawat mobil unit menggunakan type anoda
diam. Perbedaan anoda diam (stationary anoda) dan anoda putar (rotate anoda)
adalah pada area tempat tumbukan dengan electron proyektil. Berkas foton Sinar-X
yang dihasilkan sama.
Anoda diam akan
terus menerus dibombardir electron pada area yang sama. Anoda putar, area
tempat tumbukan dengan electron proyektil akan merata sepanjang lintasan bidang
anoda yang lurus dengan focusing cup. Sehingga type anoda diam biasanya akan
cepat rusak, selain karena boiled off akibat panas tinggi menyebabkan material rusak
sehingga produksi Sinar-X tidak maksimal, juga penyebaran panas selama
pembentukan Sinar-X tidak terdistribusi merata.
e) Jarak antara anoda dan kotoda
Jarak anoda-katoda
tidak tercantum dalam spesifikasi, perkiraan antara ±3-7 cm tergantung
kapasitas arus tabung (mA), Tetapi,
berapapun jaraknya, kemungkinan besar tidak berpengaruh terhadap energy Sinar-X
yang dihasilkan, karena proses yang terjadi dalam tabung selama produksi
Sinar-X adalah proses fisika mikroskopik yang tidak dapat dilakukan pendekatan dengan
fisika makroskopik; jarak anoda-katoda (s) = kecepatan electron proyektil (v) x
waktu eksposi (t), bila kecepatan electron (v) diperkirakan dalam orde 108
m/dt dan waktu eksposi (t) minimum 0,01 dt maka jarak (s) = 106 meter,
suatu hal yang mungkin sangat sulit sekali diwujudkan.
f) Kapasitas arus tabung pesawat Sinar-X yang
dinyatakan dalam milliampere (mA).
Kapasitas tabung
keduanya berbeda, Acoma 40mA dan Mednif 60mA, apabila ditinjau dari segi arus
tabung sebenarnya tidak terjadi masalah pada berkas Sinar-X dan citra
radiografi, meskipun diganti dengan 60mA tetapi arus tabung maksimum dalam
rangkaian sirkuit Acoma x-ray unit hanya menyediakan arus tabung maksimum 40mA
dan arus demikian akan tercover oleh tabung Mednif 60mA. Masalah terjadi justru
pada bentuk fisik dimensi insert tube (pelindung tabung/tube envelope; tempat
anoda-ruang hampa-katoda), berbeda panjang antara Acoma dan Mednif, meskipun
hanya ±0.5 - 1cm tetapi sangat mempengaruhi ketahanan insert tube berada pada
posisi semula setelah dipakai untuk berkali-kali eksposi. Ketika pesawat
digunakan, tabung akan di posisikan sesuai arah sinar (central ray) pemeriksaan;
horizontal, vertical, atau penyudutan. Tabung rentan pergeseran. Apabila Insert
tube tidak dalam posisi yang tepat dengan rumah tabung (tube housing) maka akan
terjadi distorsi citra radiografi yang sangat mempengaruhi apresiasi
(pembacaan) citra.
NB ; sekarang
pesawat sudah tidak digunakan lagi karena keluaran berkas Sinar-X tidak seberkas
dan kongruen dengan cahaya kolimasi (hasil uji menggunakan collimator test tool
dan beam aligment test tool).
8. Kesimpulan
Dengan uraian di
atas, dapat disimpulkan bahwa pergantian tabung pesawat Sinar-X harus dengan
penuh pertimbangan, karena spesifikasi tabung dan anoda setiap produk mungkin
berbeda meskipun sekilas sama, kecuali tabung pesawat Sinar-X memang sudah di
lisensi oleh pesawat merk lain, misal pesawat Sinar-X Allenger 500mA
menggunakan Tabung Sinar-X Produk Toshiba.
Terimakasih.
salam
gunturwinarno
No comments:
Post a Comment