Babeh Edi

12

Measuring Patient Dose from Computed Tomography Scanners

ROBERT CACAK

CHAPTER Outline

CT Scanner X-Ray Beam Geometry, 200 Methods of Measuring Patient Dose, 201 Historical Perspective Ionization Chamber Multiple Scan Average Dose Dose Index Measuring the CT Dose Index

Measurement Procedure, 204 Basic Steps Spiral/Helical CT Scanner Dosimetry Reduction of Patient Dose, 206 Dosimetry Survey, 207

Dua pertanyaan yang sering muncul berhubungan dengan modalitas CT-Scan adalah Berapa besar dosis radiasi yang diberikan CT kepada pasien? Bagaimana dosis radiasi jika dibandingkan dari satu CT-scan dengan CT-scan yang lainnya? Dosis radiasi harus diketahui untuk memperkirakan berapa besar dosis radiasi potensial yang dapat diterima oleh pasien dan sebagai pertimbangan antara resiko yang terjadi dan keuntungan dari penggunaan CT-scan. Tambahan pula, banyak peraturan tentang radiasi yang mengharuskan dilakukannya penghitungan dan perkiraan dosis radiasi yang diterima pasien dari pesawat sinar X.

CT SCANNER X-RAY BEAM GEOMETRY

Beberapa CT-scan modern saat ini banyak menggunakan berkas sinar kipas (fan-shaped) yang dapat melakukan potongan melintang tubuh dengan sangat tipis. Melalui bidang longitudinal tubuh, berkas sinar sangat tipis dengan ketebalan hanya beberapa millimeter. Gambar yang menunjukkan tipe berkas sinar Ct-scan melintasi tubuh diperlihatkan pada gambar 12-1.

Gambar 12-1

CT-scan modern saat ini menggunakan berkas sinar kipas (fan-shaped). Berkas sinarnya berdimensi besar dan dapat mengkover seluruh permukaan pasien.

Gambar 12-2

Lebar berkas sinar X tampak dari samping (A). kolimator berada didekat sumber radiasi (lebarnya dibesarkan agar lebih jelas) untuk membuka dan menutup berkas

Gambar 12-2 memperlihatkan berkas sinar X dari samping dengan ketebalan yang diperbesar agar lebih jelas. Jika bidang longitudinal (cranial-caudal) pasien sebagai sumbu z, dan di teori, intensitas dari berkas radiasi melalui bidang dapat digrafikkan. Idealnya intensitas radiasi diukur melalui sumbu z yang besarnya sama dengan intensitas dimanapun dalam berkas radiasi dan tidak terdapat intensitas pada bagian sisi/samping. Gambar 12-2 (B) memperlihatkan intensitas persegi panjang dari berkas radiasi. Pada kenyataannya, intensitas radiasi diukur melaui sumbu z yang memiliki tepi tipis dan tampak sebagai kurva yang berbentuk lonceng (bell-shaped). Distribusi dosis selalu lebih lebar dibandingkan dengan lebar irisan/SW (slice width). Pabrik pembuat CT-scan pada umumnya selalu membuat ukuran berkas sinar X lebih lebar dibandingkan dengan lebar irisan (SW), hal ini digunakan untuk menipiskan/mengurangidari ketidaksegarisan berkas sinar X dan faktanya berkas sinar X memang tidak memiliki bentuk persegiempat yang ideal.

Dosis Distribusi didefinisikan sebagai fungsi D(z), yang menggambarkan perubahan intensitas dosis yang diterima oleh pasien. Pada umumnya, D(z) bervariasi antara pesawat CT-scan satu dengan yang lainnya.

METODE PENGUKURAN DOSIS PASIEN

Dosis radiasi dari pemeriksaan CT-scan merupakan yang paling besar dalam pemeriksaan radiologi. Pengukuran dosis yang akurat dari CT-scan menjadi sangat penting untuk dilaksanakan. Walaupun sangat banyak metode yang digunakan dalam pengukuran dosis namun, dalam chapter ini hanya akan membahas metode pencil ionization chamber dan metode CT Dose Index (CTDI). Metode Ionisasi Chamber (Tabung Ionisasi) merupakan metode yang paling mudah dilaksanakan dengan probabilitas yang akurat dan sering digunakan untuk pelaporan dosis.

Historical Perspective

Menurut sejarahnya, terdapat banyak skema pengukuran dosis yang didefinisikan sebagai D(z). beberapa skema diantaranya meliputi film dosimetri, thermoluminescent dosimetry (TLD) yaitu meletakkan dua Kristal pada tepi-tepi lebar berkas sinar X, dilakukan eksposi kemudian pengukuran dosis yang diserap oleh masing-masing Kristal tersebut (Jucius and Kambic, 1977; Dixon and Eckstrand, 1978; Shope et al, 1982; Cacak and Hendee, 1979). Teknik lainnya menggunakan tabung ionisasi khusus yang dapat digunakan untuk mengukur dosis dari beberapa titik pada lebar berkas sinar X (Moore, Cacak, and Hendee, 1981) dan merekonstruksi dosis hasil pengukuran tersebut ke dalam kurva dosis. Data dalam skema pengukuran seperti ini tidak selalu menjadii kebutuhan untuk mengetahui pengukuran dosis CT-scan.

Pada tahun 1981, Bureau of Radiological Health (sekarang menjadi Center for Devices and Radiological Health) menganjurkan suatu metode pengukuran dosis CT-scan yang mudah dan akurat yang dikenal dengan metode  CT Dose Index (CTDI) dan pengukuran dosis rata-rata dari multi scaning dengan metode Multiple Scan Average Dose (MSAD) (Shope, Gagne, and Johnson, 1981). Teknik ini menggunakan pengukuran single tabung ionisasi dan penghitungan sederhana untuk mengetahui dosis rata-rata yang diberikan kepada pasien yang menerima scaning berlanjutan (multiscan) dengan suatu teknik khusus yang disebut Bed Indexing (BI, rentang antar scan satu dengan scan berikutnya). Sejak saat itu, beberapa anjuran untuk pengukuran dosis bermunculan (Spokas, 1982; Poletti, 1984). MSAD menunjukkan keakuratan pengukuran dosis untuk tipe CT-scan terbaru seperti CT Spiral/Helical maupun CT single slice.

Ionisasi Chamber

Tabung Ionisasi (Ionization chamber) merupakan suatu instrument yang digunakan menghitung radiasi yang dikeluarkan secara akurat. Ionisasi chamber ini terdiri dari container/tabung kecil berisi udara yang memiliki dinding tipis sehingga memungkinkan radiasi dapat melewatinya dengan mudah. Ketika photon sinar X dengan energy tinggi bertabrakan dengan molekul udara bebas dalam tabung ionisasi, beberapa molekul mengalami proses ionisasi (satu atau lebih electron dari beberapa molekul). Elektron bebas yang ada dapat dikumpulkan dalam kawat penghubung atau plat dan diukur sebagai muatan listrik. Jumlah muatan yang terkumpul sebanding dengan jumlah ionisasi yang terjadi dan dapat diartikan sebanding dengan jumlah radiasi yang melewati tabung. Muatan dikeluarkan dari tabung ionisasi kemudian diukur dengan electrometer. Total muatan listrik dibangkitkan oleh berkas sinar X sebagai fungsi Q dengan satuan Coulomb (1 Coulomb = 1,6 x 10¹⁹ elektron).

MSAD (Multiple Scan Average Dose)

Dalam MSAD, scaning CT-scan secara berkelanjutan terhadap pasien diperlihatkan oleh gambar di bawah ini.

Gambar 12-3

Scaning secara berkelanjutan dari tujuh irisan didistribusikan ke dalam kurva distribusi dosis (gambar atas). Saat dosis dari kurva dijumlahkan, hasil total dosis tampak pada gambar bawahnya. Kurva total dosis mencapai puncak saat kurva berbentuk lonceng mengalami overlap. Garis putus yang melewati kurva dosis total merupakan dosis rata-rata multiple scan.

Di antara tiap scan, pasien bergerak sejauh bed index (BI). Tiap irisan didistribusikan ke dalam kurva dosis dengan bentuk menyerupai lonceng. Jika dosis dari seluruh scaning dijumlahkan, hasil dosis total yang diterima pasien dalam kurva menyerupai kurva osilasi (bolak-balik). Total dosis pada kurva kedua (bawah) merupakan MSAD (garis putus-putus) yang dapat dihitung dengan pengukuran matematis dari puncak dan lembah kurva MSAD.

Dosis Index (Dose Index)

Dosis index CT-scan didistribusikan ke dalam persamaan sebagai berikut :

CTDI =                     (1)

Keterangan :

n          : bilangan bidang nyata dari data yang terkumpul selama satu revolusi

SW      : lebar slice/irisan (mm)

D(z)     : distribusi dosis dan z adalah dimensi tubuh pasien

Catatan :

Untuk CT scan spiral dan non-spiral dengan detector single array nilai n = 1

Untuk CT scan multislice, nilai n merupakan jumlah detector yang diaktifkan selama scaning.

Gambar 12-4

Integral dari persamaan 1 dan 3 merupakan bagian area dengan garis-garis, sama pada kurva distribusi dosis

CTDI dapat ditingkatkan dengan cara menaikkan area yang berada di bawah kurva. Area tersebut dapat meningkat karena kenaikan intensitas radiasi, memperpanjang tinggi kurva atau memperlebar kurva, dan biasanya dengan membuka kolimator dekat dengan tabung sinar X. peningkatan dari CTDI berarti meningkatkan dosis radiasi yang diterima oleh pasien.

Penelitian yang dilakukan oleh BRH menunjukkan bahwa, jika CTDI dapat diukur akan mempermudah penghitungan dari MSAD tanpa melihat bentuk kurva distribusi dosis. Mereka membuktikan bahwa MSAD dapat dihitung dengan melipatgandakan rasio SW terhadap BI dengan menggunakan CTDI. Persamaan yang didapat akan menjadi seperti di bawah ini :

MSAD = CTDI () =                          (2)

Dalam persamaan ini, BI adalah bed index, SW adalah slice width (mm).

Karena nilai dari n dan BI diketahui, maka sangat penting untuk mengukur dosis integral untuk mengetahui nilai dari MSAD (dapat diketahui dengan mudah menggunakan single scan dan pencil ion chamber.

Jika nilai BI meningkat, nilai MSAD pada umumnya menjadi menurun. Hal ini berarti jika irisan satu dengan yang lain memiliki jarak yang jauh, radiasi menyebar di atas tubuh pasien sehingga dosis rata-rata yang diterima kecil. Tentu saja jika rentang irisan dinaikkan, maka semakin banyak bagian organ yang tidak tampak (diantara slice satu dengan yang lain), cara menanggulangi hal tersebut adalah dengan menaikkan BI. Sebaliknya, disaat bed index dibuat kecil, irisan akan tipis, dosis distribusi menjadi berhimpit sehingga dosis rata-rat menjadi meningkat. Ketika slice width sama dengan bed index, maka MSAD juga sama dengan CTDI.

Tepatnya, MSAD hanya valid pada pertengahan scan saat scaning multislice. Pada dosis terakhir (dosis pada slice terakhir) scaning multislice, MSAD terlalu tinggi dalam menunjukkan dosis rata-rata yang diterima oleh pasien. Meskipun demikian, MSAD sangat akurat dalam mengukur dosis rata-rata pada pertengahan scaning multislice.

Pengukuran CTDI

Setelah didapatkan nilai CTDI, MSAD dapat diukur dengan menggunakan persamaan 2.