PRINSIP KERJA KEDOKTERAN NUKLIR

1. Prinsip Pencitraan Kedokteran Nuklir

1. Menggunakan radioisotop sbg sumber sinar gamma dengan energi 80-511 keV
2. Radioisotop dimasukkan kedalam organ tubuh yang diperiksa (in vivo)
3. Organ tubuh memencarkan radiasi, detektor mencatat paparan diluar tubuh
4. Radiasi diubah menjadi cahaya, cahaya diubah menjadi data digital, data digital direkonstruksi menjadi citra diagnostik.

2. Alur Pencitraan Kedokteran Nuklir

Dalam prinsip pencintraan pada kedokteran nuklir ada beberapa alur-alur yang harus di ketahui. Berikut alur-alur untuk pencitraan pada kedokteran nuklir :

1. Pembuatan jenis radiofarmaka sesuai dengan jenis pemeriksaan kedokteran nuklir yang akan di lakukan. Radiofarmaka adalah senyawa aktif yang dapat diberikan kepada pasien, merupakan sumber terbuka dan ikut metabolisme tubuh.
2. Radiofarmaka yang sudah di siapkan tersebut lalu di suntikan melalui pembuluh darah pasien, jenis radiofarmaka yang dimasukan sesuai dengan jenis pemeriksaan yang akan di lakukan pada kedokteran nuklir.
3. Setelah disuntikan radiofarmaka melalui pembuluh darah pasien, maka radiofarmaka atau radiasi yang ada di dalam tubuh pasien pasti akan memancar sinar gamma atau radiasi gamma ke segala arah..
4. Radiasi gamma atau sinar gamma yang dipancarkan dari tubuh pasien itu akan di tangkap oleh detektor pada pesawat gamma kamera, lalu akan di saring dengan kolimator, fungsi kolimator pada kedokteran nuklir ini adalah untuk menangkap radiasi gamma atau sinar gamma yang dipancarkan dari tubuh pasien, kolimator yang digunakan pada kedokteran nuklir ini harus di sesuaikan dengan pemeriksaan yang akan dilakukan, misalkan untuk pemeriksaan thyroid, maka kolimator yang digunakan adalah kolimator khusus pemeriksaan thyroid. Jadi, bila kolimator tidak sesuai untuk pemeriksaan yang dilakukan, maka gambaran kedokteran nuklir akan menjadi tidak jelas, atau bisa di sebut blur dan banyak noise.
5. Sinar gamma atau radiasi gamma yang ditangkap oleh detektor ataupun kolimator maka akan di teruskan ke PMT,  PHA, Kordinat x.y,z logic sirkuit amplifikasi. PHA, Kordinat xy, dan logic sirkuit amplifikasi ini berguna untuk menentukan gambaran kedokteran nuklir, apakah gambaran itu bagus atau blur/jelek.
6. Setelah melawati PHA, Kordinat xy dan logic sirkuit amplifikasi maka akan diteruskan melalui komputer untuk menampilkan gambaran kedokteran nuklir ataupun untuk pencatatan dan mencetak gambaran kedokteran nuklir.

 

Berikut bagan atau skema pembentukan citra pada kedokteran nuklir :

 

Berikut instrument-instrumen yang digunakan pada pesawat SPECT :

Ø  Kamera sinar gamma dikopel dengan gantry (head + gantry)

Ø  Dapat bergerak mengelilingi obyek, sebagaimana pada CT

Ø  Menggunakan colimator khusus untuk menangkap foton dari lapisan obyek tertentu

Ø  Konstruksi lobang-lobang colimator (colimator hole) dibuat supaya dapat menangkap foton yang terpancar dari kedalaman tertentu organ tertentu.

Ø  Apabila head bergerak (scanning) maka detektor akan menangkap foton-foton dari lapisan tertentu saja, yang dibutuhkan untuk penggambaran .

Prinsip kerja Gamma kamera (Detector)

Gamma kamera adalah alat untuk mengolah radiasi gamma dari tubuh manusia untuk dapat dirubah dalam bentuk data yang dapat dilihat, baik berup gambar, angka maupun grafik. Sehingga dari situ dapat diketahui mengenai bentuk, letak dan apakah organ itu berfungsi baik atau tidak.

Komponen gamma kamera :

-          Collimator

-          Detektor

-          Photo Multipier Tube (PMT)

-          Cathoda Ray Tube (CRT)

-          Pulse High Analizer (PHA)

1. Kollimator

            Collimator terdiri dari plat timbal yang berisikan banyak pipa kecil (Septa), collimator pada gamma kamera mempunyai beragam bentuk atau tipe, diantaranya adalah :

a. Collimator Pinhole

b. collimator multihole

            - collimator konvergen

            - collimator divergen

            - collimator menjajar

Fungsi dari collimator ini adalah untuk menyerap energi foton yang tidak tegak lurus terhadap detector.

Efektifitas dari kollimator dalam menghasilkan gambaran tergantung dri beberapa faktor :

1. dimension kolimator

Artinya tergantung pada besar pipa, jumlah dan panjang pipa.

2. Jarak dari objek

Makin dekat objek dengan camera gamma maka akan semakin baik.

3. tergantung dari energy radioisotope yang digunakan

Makin tinggi energinya, maka makin buruk cahaya yang dihasilkan oleh detector, oleh karena itu jenis kollimator yang dipakai harus disesuaikan dengan jenis kollimator yang didesain untuk energy tertentu.

2. Detektor

Sistem detector terdiri dari beberapa komponen, komponen ini saling berkaitan sehingga sinyal dari objek dapat dideteksi kemudian diproses.komponen dari detector ini adalah Kristal sodium iodide, kaca untiuk jalan sinar, dan kumpulan tabung PMT. Sinar gamma yang membentur kristal membangkitkan cahaya, yang intensitasnya sebanding dengan energi yang hilang dari sinar gamma itu.

      Sinar gamma diteruskan pada Kristal melalui melalui sebuah collimator yang diletakkan pada permukaan detector. Secara fisik Kristal yang dipakai pada detector mengandung sodium yodida, thallium aktif dicampur dengan NaI. Kemudian ditutup dengan kaleng allumunium yang diberi jendela kaca pada satu sisisnya, jendela ini berguna agar sintilasi dapat diterima oleh PMT.  Diameter Kristal menentukan jumlah PMT yang dipakai dan efisiensi yang diinginkan, makin tipis kristal makin besar efisiensinya, tetapi makin kurang resolusinya.

      Pada saat sinar gamma membentur kristal pada detektor, diahsilkan sintilasi cahaya, dan terjadi peristiwa efek fotolistrik. Pada efek fotolistrik, sinar gamma menabrak orbital elektron atom pada kristal dan memberikan energi pada elektron dalam orbital itu. Elektron yang mendapat energi itu keluar dari orbital sambil memancarkan energi dalam bentuk cahaya.

3. Tabung Photo Multiplier (PMT)

Tabung ini terdiri dari fotokatoda, dinoda-dinoda dan anoda, didalam tabung ini terjadi penyerapan cahaya, sehingga elektron tereksitasi. Melalui medan listrik yang terpasang antara fotokatoda dengan dinoda. Elektron-elektron tersebut dipercepat dan diperbanyak serta dikumpulkan pada anoda sehingga diperoleh pulsa arus listrik.

     Elektron-elektron hasil penggandaan yang terkumpul pada anoda dari PMT akan menghasilkan pulsa arus listrik. Pulsa-pulsa ini yang kemudian akan masuk kedalam unit pemerosesan.

4. Cathode Ray Tube

Signal-signal yang didapat dari PMT akan diproses menjadi tiga signal yaitu x,y,z, dimana signal x dan y digunakan untuk lokasi ruang yang diproses olh CRT yang merupakan tampilan pada layar monitor. Sedangkan signal z menunjukan besarnya energi yang masuk kedalam kristal detektor dan diproses oleh PHA.

5. Pulse Height Analizer (PHA)

Setelah menggunakan kristal sintilasi yang mengubah pancaran radiasi menjadi cahaya, maka cahaya itu akan diubah oleh PMT menjadi besaran listrik. Tetapi cahaya yang dihasilkan oleh kristal dipengaruhi juga oleh efek-efek akibat interaksi antara foton dengan benda seperti halnya efek fotolistrik. Oleh karena itu sinyal yang dihasilkan oleh PMT harus diolah sedemikian rupa sehingga dapat dihasilkan data sesungguhnya dari hasil benturan antara sinar gamma dengan Kristal sintilasi.

Untuk mendapatkan data sebenarnya digunakan rangkaian PHA. Sinyal dari PMT dimasukkan kedalam pre amplifier untuk dikuatkan, kemudian sinyal itu diteruskan kedalam delay line clipper yang akan menghasilkan sinyal-sinyal dengan lebar pulsa yang sama. Output dari delay line clipper ini kemudian merupakan input dari rangkaian Pulse Height Analizer.