FISIKA RADIODIAGNOSTIK

Fisika Radiasi Diagnostik

Film Sinar-x dan Pengelolahanya

Ada 2 jenis film    :    a. Screen film

                               b. Non screen film.

1.        Film base terbuat dari cellulose triasetate atas pelyenter

2.        Lapisan emulsi t/d gelatin dan Kristal agar

3.        Lapisan perekat – larutan oulluloso soetate

4.        Superconting t/d gelatin yang bening

Film base ditambah cat biru untuk mempermudah melihat dan disebut nafoty film karena mudah terbakar.

Pembentukan Pola

            Karena penyerapan sinar-X didalam tubuh screen berbeda-beda. Maka banyaknya foten sinar-X yang mengenai film berbeda-beda pula. Maka terbentuklah pola gambaran intent yang baru dapat dilihat setelah diolah.

Sebuah Kristal Ag Br yang menunjukan:

a.Sensitivityspeck.                                                                                              
b.Perintang Br bermuatan negative.                                                            

Sebagai dari Ag - Br Kristal lattice ion +Ag O ion –Br.

Kristal Ag Br berbentuk kubus dengan Ag dan Br disudut-sudut.Bila atom                 

Bergabung membentuk AgBr.Elektron kulit luar atom Ag menyelubungi Br sehingga memberikan muatan negative (-e ) yang menyeluruh.                               

Kehilangan electron dari Ag menjadikan Ag bermuatan positif ( + e ).                                             

Pada waktu pembuatan Kristal AgBr timbul kesalahan-kesalahan,antara lain tercampur dengan bahan kimia lain seperti sulpur compound allyl thiocarbonida yang disebut sensitivity apeek yang terdapat pada permukaan Kristal. Sensitivity speek tersebut mempunyai sifat menangkap electron dan disinilah akan terbentuk logam perak yang hitam.

Eksposi dengan sinar-X

1.      Sina-X dapat diserap oleh emulsi (ZBr=35  ZAg=47)

Dengan jalan :

a.      Efek fotolistrik

b.      Efek comton yang dapat menghasilkan foto atau comton elektron

2.      Foto atau comton electron ini bila melalui Kristal akan berangsur berkurang tenaganya dengan melepaskan electron-elektron lain yang bergerak melalui Kristal. Electron yang mendekati sensitivity speek akan ditangkap olehnya sehingga sensitivity speek bermuatan negatif. Selama proses ini ion Br berubah menjadi atom Br yang meninggalkan Kristal dan diambil oleh sekelilingnya.

3.      Muatan negative pada sensitivity speek akan menarik Ag hingga muatannya menjadi netral Ion Ag yang netral.

Development

            Kerja developer ialah mengubah Kristal-kristal yang mengandung gambaran Kristal Intent kedalam Ag yang hitam dan tidak merubah Kristal yang tidak mengandung gambaran Intent. Pengubahan AgBr kedalam Ag dapat terjadi bila larutan developer dapat memberikan electron ke Kristal karena ini menghasilkan pengubahan ion Ag menjadi atom Ag.

            Bahan kimia yang dapat memberikan elektro disebut reducing agent dan aksi kimia yang menyebabkan disebut reduksi.

A dan B tidak ada efek tidak dengan gambaran Intent

C – F Pembentukan butir Ag.

Gambar A dan B  adanya perintang negative pada AgBr yang tidak kena sinar, akan menolak electron dari developer. Jadi tidak ada efek.

            Gambar C-F pada Kristal AgBr yang mempunyai gambaran Intent terdapat tumpukan atom Ag pada permukaan yang menyebabkan perintang retak. Dari tempat retak inilah electron-elektron developer dapat menembus kedalam Kristal dan mengakibatkan reduksi ion² Ag. Proses ini berlangsung sampai semua ion-ion Ag berubah menjadi atom-atom Ag dan semua ion-ion Br masuk kedalam developer. Gambaran Intent AgBr berubah dari kekuningan menjadi hitam. Perlu diketahui bahwa noda hitam Ag didalam emulsi ada di tempat yang sama dimana mula-mula diserap oleh Kristal AgBr.

Efek Developer

            Daya developer menentukan berapa besar retak dalam perintang bromine seharusnya, sebagai akibat adanya Intent sebelum Kristal dapat diproduksi. Daya yang terlalu kuat dapat menembus perintang keskipun tidak ada gambaran Intent, sehingga dapa membedakan Kristal yang mempunyai gambaran Intent dengan yang tidak. Bila terlalu lemah, maka gambaran Intent harus sangat besar atau development sangat lama.

            Jadi untuk jenis film tertentu development turut menentukan aksposi yang tepat yang harus diberikan pada film atau sebaliknya jenis gambar terakhir tidak hanya tergantung pada jenis film eksposi juga development.

Adanya Kabut

            Bila sebuah film yang disinar sama sekali didevelop, akan terdapat suatu kehitaman tertentu. Banyaknya kehitaman bergantung pada jenis film, penyimpanan, pemakaian dan development. Kehitaman disebut (fog).

Penetap dan pengeras (Fixation dan hardening)

            Prosespenetap lebih sederhana pada pembangkit karena fingsinya melarutkan dan mengeluarkan AgBr yang tidak terkena sinar dari film. AgBr mula-mula membentuk molekul yang komplek dengan bahan penetap. Setelah itu molekul tersebut larut dalam larutan penetap berikutnya. Itulah sebabnya harus ada penetap yang berlebih.

            Bersamaan dengan proses penetap, emulsi film diperkeras dengan bahan-bahan kimia dalam penetap. Maksud terpenting dari pengerasan dilm inilah perlindungan film terdapat kerusakan-kerusakan.

Tahap-tahap dalam pembuatan radiograf

Proses                                       Waktu                   Apa yang terjadi

1.   Pembuatan                                                 Kristal-kristal AgBr dengan ukuran yang sesuai dan mempunyai sensitivity speek dibuat dan dicampur dengan gelatin.

2.   Eksposi                                 0.01-10 detik        gambaran Intent terbentuk

3.   Dibasahi                                10 detik                 film dibasahi hingga pembangkitan berikutnya sama.

4.   Pembangkitan                      3-10 menit            gambaran Intent diubah menjadi perak.

5.   Dicuci dengan acid              1 menit                  pembangkitan berhenti dan menghilangkan pembangkit yang berlebihan.

6.   Penetap dan pengeras        10-30 menit          melarutkan sisa-sisa AgBr dan memperkeras gelatin.

7.   Dicuci dengan air                 30 menit                menghilangkan sisa pembangkit dan penetap.

8.   Dikeringkan                          30 menit                menghilangkan air.

Proses 1 s/d 6 dilakukan di kamar gelap.

Proses 3             sering dihilangkan karena bahan untuk membasahi dimasukan kedalam pembangkit

Proses 5         kadang-kadang dihilangakan atau di ganti dengan air biasa, meskipun pencampuran bahan-bahan kimia pembangkit dan penetap dapat menyababkan bintik-biktik

SIFAT-SIFAT FILM SINAR-X

            Sifat penting dari film yang di pakai dalam radiografi adalah kemampuan sinar-X membuat pola dari bermacam-macam kehitaman dalam film. Film dilekatkan pada tabir yang diterangi secara merata dan banyaknya cahaya yang berbeda-beda diteruskan dan diamati oleh radiologi.

Kurva karakteristik film sinar-X.

Densitas optic ditentukan olehj persamaan

Kontras

Kontras adalah perbedaan densitas

Kontras minimum yang dapat dilihat mata adalah 0,02

Tabir penguat dan flouresensi

            Tabir penganut dipakai dalam radiografi dan tabir flouresensi dalam flouroskopi. Meskipun kedun teknik ini adalah sangat berbeda tatapi prinsip fisikanya adalah aman, prinsipnya adalah bahwa beberapa bahwa  dapat menyera[I sinar-x dan memanorkan kembali dalam bentuk rotan bahanya kelihatan. Banyak bahaya yang di panorkan berbanding lurus dengan tenaga sinar x yang di serap berbanding lurus dengan ekaporsi sinar x (mR) yang mengenai tabir , jadi setiap pola ( dari intositne dan eksposi dalam berkas sinar x akan di ubah kedalam pola yang serupa tetapi kelihatan).

Luminesensi

            Bahan bahan luminesensi yang memanorkan cahaya sebagai akibat disinar dengan sinar x dapat di bagi dalam dua golongan.

1.      Bahan-bahan fonforesensi

Dengan bahan ini cahaya terus di panorkan untuk waktu tertentu setelah terjadi penyerapan sinar x, teranglah bahwa bahan seperti ini tidak cocok untuk Florouskopi bila d kehendaki bahwa di setiap perubahan pola sinar x, harus di nlihat dengat segera, pennundaan dalam panorama cahaya  juga mengakibatkan pola terjadi kabur karena gerakan pasien, juag dalam radiografi fonforensi untuk aftourglow yang berlangsung agak lama, harus di hindari harna gerakan pola dari satu exposi keberikutnya akan masuk film ke dua.

2.      Bahan-bahan fluoresensi

Dalam bahan-bahan ini panoaran cahaya cepat berhenti setelah penyinaran selesai, ini tentu memerlukan waktu sedikit dan tak ada garis pemisah yang tajam antara fonforesensi dan flourensi, untuk keperluan dianostik adalah dengan “afterglow” meningkat selama sebagian kecil dari satu detik yang cukup singkat hingga eksposi-eksposi serial yang dapat di ubah.

Flourensensi

Bahan-bahan florensensi adalah Kristal yang mempinyai tingakatan-tingkatan electron seperti dalam atom-atom yang tersimpan.

Flouresensi

Penyabaran tenaga tingkatan tenaga dalam band-band tenaga bila atom-atom tambahan berdekatan.

            Penyebaran tingkatan tenaga dalam band tenaga bila atom tambah berdekatan, sebetulnya polatingkatan-tingkatan tenaga yang terpisah-pisah (K,l,M) hanya betul untuk atom tunggal terpisah ( misalnya dalam gas ).

            Dalam solid tingkatan-tingkatan dalam (K,L, dat) tiap atom solid adalah sama seperti atom tunggal dan atom-atom lainya di sekitarnya tidak berpengaruh pada tikungan-tikungan ini yang penuh terisielektron electron, untuk tingkatan-tingkatan luar (O,P dat), kebanyakan kosong dan situasinya lain.

            Disini dalam setiap electron tidak tertingkat pada tenaga tertentu tetapi kehadiran atom-atom lain memungkinkan bagi tiap electron untuk mempuyai sembarang tenaga dalam jangka yang kecil tetapi tertentu,

jangaka ini cukup lebar sehingga tingkatan-tingkatan tunggal yang dulu tetapi sekarang mennindih membentuk band yang cukup lebar dari tenaga-tenaga electron.

            Dalam gambar tersebut di atas daerag garis menunjukan jangka tenaga yang munkin di miliki electron, sebagai kiri gambar adalah situasi atom tunggal dan sebelah  kanan dalam solid, jadi dalam solid banyak tingkata-tingkatan tenaga electron luar tinggal yang terpisah di ganti dengan beberapa band tenaga.

            Struktur band electron sebuah kridtal bahan isolasi yang sempurna dan murni.

Diagram tenaga ini terdiri dari:

a.      Band konduksi (O E)

Antara tingkat O ( tingkat tenaga di mana elektrin dapat meninggalkan bahan) dan tingkatan lebih rendah E1 terhadap band tenaga yang berbentuk dari beberapa tingkatan tenaga sebelah luar atom yang membentuk Kristal. Band ini  disebut band konduksi karena setiap electron dapat berada dalam band in dan bergerak bebas didalam bahan dan terjadi konduksi listrik. Dalam bahan flourenensi band ini tidak terisi electron-elektron dan dinamakan non-konduksi listrik (isolator).

b.      Daerah terlarang

Jangka tenaga antara E1-E2 tidak ada tingkatan tenaga dan tidak terdapat electron-elektron. Daerah ini yang dinamakan daerah terlarang sesuai dengan daerah tingkatan tenaga atom tunggal.

c.      Band terisi

Antara E2 dan E3 terdapat band tingkatan-tingkatan tenaga yang  ketemu dan electron-elektron dapat mempunyai tenaga antara ko 2 batas £ B₂ dan E₃semua tingkatan-tingkatan ini terosi dan di angkut band terisi, electron-elektron dapat dikeluarkan dari band ini dan meninggalkan tempat-tempat kosong atau lubang, kedalam mana electron-elektron lain dapat masuk.

d.      Tingkatan dalam

Di bawah E3 ada band-band lain, daerah_daerah larangan dan tingkatan-tingkatan tenaga membelah dalam yang tingggal terpisah, semuanya ini tidak penting untuk flourensensi dan dapat di abaikan.

Electron trap (jebakan electron)

            Pad Kristal bagianya terdapat ketidak murnian dan kesalahan yang sebagaian adalah beberapa tingkatan tenaga electron ekstra dalam daerah terlarang E₁,E₂. tingkatan-tingkatan ada di tempat- tempat tertentu dalam Kristal dan apabila electron menenpati tingkatan ini akan di tahan ditempat tersebut electron di katakana di jebak dan tingkatan tenaga tersebut di sebut jebakan electron.

            Band tenang dalam bahan flourensesi dengan jebakan electron (2) dengan tenaga-tenaga dekat penak daerah terlarang.

Flouresensi

Gambar flouresensi-panoraan cahaya.

A.     Keadaan mula-mula bahan.

B.     Tiap foto sinar x menghasilkan banyak electron

C.    Electron pergi ke CB dan terjadi lubang- lubang di F B

D.    Lubang-lubang terisi dengan electron-elektron dari jebakan dan menurunkan faton-faton cahaya.

E.     Electron-elektron dari C B mengisi kembali jebakan dan keadaan seperti semula-mula.

Antisinar flourosensi

1.      Beberapa sinar x di serap dan terjadi electron sekunder (foto dan copton)

2.   Electron sekunder selama berangkat melalui atom-atom lain membuat banyak lubang-lubang dalam F B dan mengangkat banyak electron electron ke C B.

3. Electron-elektron dalam jebakan (T) dengan cepat pergi kelubang baru dan memancarkan foton-foton cahaya flouresensi kelihatan.

4.      Adakalanya ( tetapi tidak biasa ) electron- electron dari C B mengisi lubang-lubang dan dengan demikian memanorkan faton cahaya flouresensi.

5.      Jebakan-jebakan kosong diisi kembali oleh electron dari C B.

6.    Banyak foton-foton sinar x di serap dan mengakibatkan banyak foton-foton cahaya di pancarkan dan spektrumnya adalah kontinew.

Spektrum cahaya yang di pancarkan dari tabir penguat continu

Flouresensi

            Bahan bahan flouresensi mempunyai jebakan kosong ( R ) pada posisi tenaga dekat pendek F Z

Flouresensi pemancaran tertunda ( After Glow )

A & B    faton melpaskan electron electron dari F B. electron electron tersebut pergiKe C B meninggalkan di F B.

C           electron dari C B jatuh ke trap.

D           electron kembali ke C B setelah mendapat tenaga.

E            electron ini kembali mengisi lubang di F B dan memanorkan faton cahaya.

Ikhtisar proses forforesensi

1.        Sinar x di serap dan terjadi electron sekuder (fot dan Compton)

2.        Electron sekunder membuat banyak lubang di FB atom yang dilaluinya dan dengan demikian mengangkat electron-elektron lain ke CB

3.        Electron ini jatuh dalam trap (B) dan tinggal untuk beberapa waktu

4.        Jika sebuah electron dalam trap mendapat cukup tenaga (dari atom-atom Kristal) akan pergi kembali kelihatannya.

5.        Dari CB electron pergi mengisi lubang dalam FB dan dengan demikian memancarkan foton cahaya kelihatan

6.        Jarak waktu antara (3) dan (4) menentukan berapa lama cahaya dipancarkan setelah penyinaran sinar-X berhenti

7.        Banyak foton sinar-X diserap dan sebagai hasil dari tiap-tiap foton banyak foton cahaya tampak dipancarkan dan spektrumnya adalah kontinu

Tabir Penguat

            Efek pemakaian tabir penguat adalah menambah densitas pada film, memungkinkan pemakaian (mAs) yang lebih kecil dari pada yang diperlukan untuk memberikan densitas yang sama tanpa tabir.

Tabir Fluoroskopi

Penampang melintang tabir flouroskopi

            Pada flouroskopi hanya diperlukan tabir tunggal dan pola cahaya yang dipancarkan sesuai dengan pola sinar-x yang menyebabkannya, dilihat langsung oleh radiologi.

Bahan-bahan flouresensi

Syarat-syarat utama yang cocok untuk dipakai dalam tabir sinar-X adalah :

1.        Harus dapat menyerap sinar-X banyak (Z tinggi)

2.        Harus mengeluarkan banyak cahaya dan tenaga dan warna tertentu

3.        Tidak boleh ada, efter slow yang kentara

            Bahan-bahan yang mempunyai sifat-sifat ini adalah calcium tungatate. Calcium tingatate biasa dipakai untuk tabir penguat sino calcium sulphide untuk tabir flouroskopi. Barium lead sulphate tidak dipakai lagi untuk tabir penguat, demikian pula sine sulphide tetapi kadang-kadang dipakai dalam tabir masaminiature radiography (photo fluoroscopy).

            Spectrum pancaran dari tabir penguat dan flouroskopi diatur terletak dalam daerah kepekaan maksimum dari film dan mata.

Cahaya yang dipancarkan oleh

Bahan                                 Min            Max           Peak               Warna

Calcium tungatate                3500          5800          4200                 violet

Zine sulphide                       3900          5500          4300                 violet

Barium lead sulphide            2600          4000          3000                  ultra

                                         (10 0/0 Pb)                                            violet

Zine calcium sulphide           4500          6800          5500           yellow green       

Factor penguat (intensification factor=IF)

            Dengan memakai tabir penguat maka eksposi sinar-X yang diperlukan untuk menghasilkan densitas film tertentu jauh berkurang. Pengurangan ini diukur dengan faktor penguat IF.

IF = eksposi yang diperlukan bila tabir tidak dipakai/Eksposi yang diperlukan bila tabir dipakai

Untuk densitas film yang sama

Factor-faktor yang mempengaruihi IF

IF tergantung pada

Tabir dengan IF yang tinggi disebut tabir cepat

Kurva karaqkteristik dari film (A) disinar tidak dengan (B) dengan tabir penguat.

IF untuk kombinasi film dan tabir pada densitas 1 adalah

IF = E A

       E B

            Harga IF dapat menjadi besar yang berarti pengurangan banyak dalam eksposi sebagai akibat dari pemakaian tabir penguat.

            Tidak hanya eksposi yang diperlukan untuk menghasilkan densitas tertentu tetapi juga bertambah besar pada pemakaian tabir penguat. Hal ini disebabkan karena eksposi sebenarnya ke film adalah oleh cahaya tampak bila tabir dipakai, tetapi oleh sinar-X langsung bila tidak dengan tabir.

            Perubahan dalam cukup besar, dalam contoh ini dari 3 sampai 4. Film non-screen (yang dibuat untuk dipakai tanpa tabir) mempunyai yang lebih tinggi dari pada film screen (yang dibuat untuk dipakai dengan tabir) bila dipakai tanpa tabir akan tetapi bila film screen dengan tabir dan film non-sreen mempunyai yang lebih besar.

Factor-faktor yang mempengaruhi IF

IF bergantung pada

1.      Banyaknya tenaga sinar-X yang diserap tabir

2.      Kesanggupan merubahnya kedalam cahaya

3.      Berapa banyak dari cahaya ini yang mencapai film dan efeknya terhadap film.