FISIKA RADIASI

RADIOAKTIVITAS Atom merupakan bagian terkecil suatu elemen yang mengambil bagian dalam suatu reaksi kimia dan fisika

MODEL ATOM 1 J.J. Thomson Atom bagaikan sebuah bola yg mengandung muatan positif tersebar merata di seluruh volume bola. Elektron yg bermuatan negatif berkeliaran di dalam bola yg bermuatan positif.

MODEL ATOM 2 Ernest Rutherford Struktur atom bagian luar dibatasi oleh elektron sedangkan bagian tengah terdapat inti bermuatan positif.

MODEL ATOM 3 Neils Bohr Sama seperti yang dilukiskan oleh Rutherford, hanya saja berbeda dalam hal gerakan dan lintasan elektron.

Neils Bohr mengatakan bahwa : Elektron dalam gerakannya mengelilingi inti hanya mungkin apabila memiliki momentum sudut sebesar : n = bilangan kuantum dasar : 1, 2, 3, 4, dst. h = konstanta Plank 6,626 x 10-34 J.dt 2. Elektron bergerak dalam lintasan stasioner tanpa memancarkan energi. 3. Elektron dapat berpindah lintasan sambil memancarkan atau menyerap energi berupa gelombang elektromagnetik sebesar : ΔE = h.f ΔE = perbedaan energi antara kedua lintasan f = frekuensi gelombang elektromagnetik yg dipancarkan / diserap

SUSUNAN INTI ATOM

1 H 2 He 3 Li 4 Be 5 B 6 C 7 N 8 O 9 F 10 Ne 11 Na 12 Mg 13 Al 14 Si 15 P 16 S 17 Cl 18 Ar 19 K 20 Ca 21 Sc 22 Ti 23 V 24 Cr 25 Mn 26 Fe 27 Co 28 Ni 29 Cu 30 Zn 31 Ga 32 Ge 33 As 34 Se 35 Br 36 Kr 37 Rb 38 Sr 39 Y 40 Zr 41 Nb 42 Mo 43 Tc 44 Ru 45 Rh 46 Pd 47 Ag 48 Cd 49 In 50 Sn 51 Sb 52 Te 53 I 54 Xe 55 Cs 56 Ba 57 La 72 Hf 73 Ta 74 W 75 Re 76 Os 77 Ir 78 Pt 79 Au 80 Hg 81 82 Pb 83 Bi 84 Po 85 At 86 Rn 87 Fr 88 Ra 89 Ac 58 Ce 59 Pr 60 Nd 61 Pm 62 Sm 63 Eu 64 Gd 65 Tb 66 Dy 67 Ho 68 Er 69 Tm 70 Yb 71 Lu 90 Th 91 Pa 92 U 93 Np 94 Pu 95 Am 96 Cm 97 Bk 98 Cf 99 Es 100 Fm 101 Md 102 No 103 Lw

Jari-jari atom bertambah 1 H 2 He 3 Li 4 Be 5 B 6 C 7 N 8 O 9 F 10 Ne 11 Na 12 Mg 13 Al 14 Si 15 P 16 S 17 Cl 18 Ar 19 K 20 Ca 21 Sc 22 Ti 23 V 24 Cr 25 Mn 26 Fe 27 Co 28 Ni 29 Cu 30 Zn 31 Ga 32 Ge 33 As 34 Se 35 Br 36 Kr 37 Rb 38 Sr 39 Y 40 Zr 41 Nb 42 Mo 43 Tc 44 Ru 45 Rh 46 Pd 47 Ag 48 Cd 49 In 50 Sn 51 Sb 52 Te 53 I 54 Xe 55 Cs 56 Ba 57 La 72 Hf 73 Ta 74 W 75 Re 76 Os 77 Ir 78 Pt 79 Au 80 Hg 81 82 Pb 83 Bi 84 Po 85 At 86 Rn 87 Fr 88 Ra 89 Ac 58 Ce 59 Pr 60 Nd 61 Pm 62 Sm 63 Eu 64 Gd 65 Tb 66 Dy 67 Ho 68 Er 69 Tm 70 Yb 71 Lu 90 Th 91 Pa 92 U 93 Np 94 Pu 95 Am 96 Cm 97 Bk 98 Cf 99 Es 100 Fm 101 Md 102 No 103 Lw Jari-jari atom bertambah Jari-jari atom menurun

Keelektronegatifan menurun 1 H 2 He 3 Li 4 Be 5 B 6 C 7 N 8 O 9 F 10 Ne 11 Na 12 Mg 13 Al 14 Si 15 P 16 S 17 Cl 18 Ar 19 K 20 Ca 21 Sc 22 Ti 23 V 24 Cr 25 Mn 26 Fe 27 Co 28 Ni 29 Cu 30 Zn 31 Ga 32 Ge 33 As 34 Se 35 Br 36 Kr 37 Rb 38 Sr 39 Y 40 Zr 41 Nb 42 Mo 43 Tc 44 Ru 45 Rh 46 Pd 47 Ag 48 Cd 49 In 50 Sn 51 Sb 52 Te 53 I 54 Xe 55 Cs 56 Ba 57 La 72 Hf 73 Ta 74 W 75 Re 76 Os 77 Ir 78 Pt 79 Au 80 Hg 81 82 Pb 83 Bi 84 Po 85 At 86 Rn 87 Fr 88 Ra 89 Ac 58 Ce 59 Pr 60 Nd 61 Pm 62 Sm 63 Eu 64 Gd 65 Tb 66 Dy 67 Ho 68 Er 69 Tm 70 Yb 71 Lu 90 Th 91 Pa 92 U 93 Np 94 Pu 95 Am 96 Cm 97 Bk 98 Cf 99 Es 100 Fm 101 Md 102 No 103 Lw Keelektronegatifan menurun Keelektronegatifan bertambah

RADIOAKTIVITAS Sinar Alfa  Sinar Beta β Sinar Gamma Sinar X Neutron Proton

PENGGUNAAN RADIOISOTOP DALAM DIAGNOSTIK KLINIK Kelenjar Thiroid : 131I, 123I, 99mTcO-4 Ginjal : 131I Volume air dan darah dalam tubuh : NaI(Ti), 3H Metastasis kanker ke hepar : 99mTc Tumor otak : 99mTc Metastasis kanker ke tulang : 99mTc, 18F Emboli paru-paru : 99mTc Sirkulasi udara dalam paru-paru : 133Xe Lokasi perdarahan : 51Cr Fungsi jantung : 137Ba

Sinar  Merupakan partikel yang dipancarkan oleh sebuah inti yg memiliki 2 proton 2 netron. Daya tembus dalam udara sejauh 4 cm, terhadap materi yg lebih padat daya tembus semakin pendek. Hubungan antara energi dan daya tembus sinar alfa dinyatakan dengan rumus : E = energi (MeV) R = jarak tembus (cm)

Sinar β Merupakan partikel yang dilepas atau terbentuk pada satu nukleon inti (negatif atau positif) Daya tembus ±100 kali partikel  Menyebabkan partikel yang dilaluinya mengalami kenaikan tingkat energi (pengion) Hubungan antara energi dan daya tembus sinar alfa dinyatakan dengan rumus : E = energi (MeV) R = jarak tembus (cm)

Sinar Gamma Merupakan hasil disintegrasi inti atom. Inti atom yang mengalami disintegrasi dengan memancarkan sinar  akan terbentuk inti-inti baru dengan memiliki tingkat energi yang lebih tinggi. Kemudian terjadi proses transisi ke tingkat energi yang lebih rendah sambil memancarkan sinar gamma Inti mula-mula dg energi β 1,48 MeV (27Co60)  Inti baru dg energi 1,31 MeV Inti dg energi 1,17 MeV

Sinar Gamma Intensitas sinar gamma setelah menembus menembus lapisan materi maka intensitas akan berkurang sebesar : I = intensitas sinar gamma setelah menembus materi setebal x I0 = intensitas mula-mula dari sinar gamma µ= koefisien penyerapan materi yang dilalui e = epsilon = 1 inv ln = 2,718281828

Koefisien dan nilai paruh ketebalan jaringan bahan frek  nilai paruh Otot 1 0,13 2,7 Lemak 0,8 0,05 6,9 Otak 0,11 1,2 Tulang 0,6 0,4 6,95 Air 2,5x10-4 14x103

Sinar Gamma Tebal materi yang dapat menyerap sinar gamma sehingga intensitasnya tinggal setengah intensitas mula-mula, dinyatakan dengan rumus :

Sinar X Merupakan sinar katoda dan termasuk gelombang elektromagnet. Sifat-sifat sinar X : Menghitamkan film Mengionisasi gas Menembus berbagai zat Menimbulkan fluorosensi Merusak jaringan

Neutron Merupakan partikel tidak bermuatan listrik yang dihasilkan dalam reaktor nuklir, tidak mengionisasinamun menghasilkan energi. Proses pengurangan energi melalui interaksi dengan inti atom. Proses pengurangan energi melalui : Peristiwa hamburan Reaksi inti Reaksi fisi Peluruhan

Proton Merupakan inti yang bermuatan positif. Dalam radioterapi dipakai untuk menghancurkan kelenjar hipofisis.

ENERGI ABSORPSI EFEK FOTOLISTRIK EFEK KOMPTON PEMBENTUKAN SEPASANG ELEKTRON (PAIR PRODUCTION)

EFEK FOTOLISTRIK Pada penyinaran energi radiasi akan diserap seluruhnya. Energi yang diserap dipergunakan untuk mengeluarkan elektron dari ikatan inti.

EFEK KOMPTON Pada penyinaran energi radiasi hanya sebagian saja diserap untuk mengeluarkan elektron dari atom (foto elektron), sedangkan sisanya akan terpancar sebagai “scattered radiation” hamburan radiasi dengan energi yang lebih rendah.

PAIR PRODUCTION Suatu proses pembentukan positron dan elektron melalui energi radiasi sinar gamma yang melebihi 1,02 MeV. Energi radiasi akan berubah menjadi elektron dan positron, sebesar : E = m.c2

JENIS RADIASI Radiasi yang tidak menimbulkan ionisasi Sinar ultra ungu Sinar infra merah Gelombang ultrasonik Radiasi yang dapat menimbulkan ionisasi Sinar alfa Sinar beta Sinar gamma Sinar X Proton

EFEK RADIASI YANG TIMBUL OLEH RADIASI PENGION

Radioterapi Efek Biologis Efek somatis Efek genetis sinar X gamma partikel isotop radioaktif Efek Biologis Efek somatis Efek genetis

Radiasi sensitif relatif berbagai jaringan (radiasi menurun menurut urutan) Sumsum tulang dan sistem hemopoetik Jaringan alat kelamin Jaringan alat pencernaan Kulit Jaringan ikat Jaringan kelenjar Tulang Otot Urat saraf

Hk. Bergonie dan Tribondeau : Sensitivitas berbagai jaringan tumor terhadap radiasi tidak sama tergantung pada asal jaringan tumor tsb. Hk. Bergonie dan Tribondeau : Makin aktif suatu sel berproliferasi (memberbanyak diri dg cara pemecahan) makin sensitif pula sel tersebut terhadap radiasi.

Berdasarkan Hk. Bergonie & Tribondeau, tumor dibagi menjadi 3 golongan : a. Tumor ganas yg radiosensitif mudah dihancurkan dg penyinaran 3000-4000 rad dalam tempo 3-4 minggu b. Tumor ganas yg radioresponsif dapat dihancurkan dg penyinaran 4000-5000 rad dalam tempo 4-5 minggu c. Tumor ganas yg radioresisten sukar dihancurkan, walaupun dosis > 6000 rad. Sedangkan dosis setinggi itu telah melebihi batas toleransi jaringan sehat sehingga dapat merusak jaringan sekitarnya.

Efek somatis Kulit : timbul dermatitis (akut, khronika, late effect) Mata : konjungtivitis, keratitis, katarak Alat kelamin : sterilitas, mutasi gen Paru-paru : batuk, sesak nafas, nyeri dada, fibrosis Saraf : myelitis, degenerasi jaringan otak Penyakit radiasi : demam, lemah, nyeri kepala, dll Efek genetis : mutasi gen pd dosis 25-150 rem

TERAPI RADIASI Menimbulkan kerusakan pada jaringan tumor sebesar mungkin seraya kerusakan seminimal mungkin pada jaringan normal di sekitar tumor.

Faktor-faktor yg perlu diperhatikan pd terapi radiasi Jenis radiasi Jenis sel Lingkungan sel RBE (relative biological effectiveness)

Perencanaan Terapi Radiasi Menetapkan letak dan luas tumor tumor dangkal dapat diraba dan ditentukan luas tumor, tumor dalam perlu di foto roentgen Teknik penyinaran dan distribusi dosis gunakan kurve isodosis Toleransi jaringan untuk menghindari dosis yg berlebihan

Proteksi Radiasi Proteksi radiasi terhadap penderita dengan terapi radiasi Proteksi radiasi terhadap pekerja diagnostik radiologi Proteksi radiasi terhadap kedokteran nulkir

PENGGUNAAN RADIOISOTOP DALAM DIAGNOSTIK KLINIK Kelenjar Thiroid : 131I, 123I, 99mTcO-4 Ginjal : 131I Volume air dan darah dalam tubuh : NaI(Ti), 3H Metastasis kanker ke hepar : 99mTc Tumor otak : 99mTc Metastasis kanker ke tulang : 99mTc, 18F Emboli paru-paru : 99mTc Sirkulasi udara dalam paru-paru : 133Xe Lokasi perdarahan : 51Cr Fungsi jantung : 137Ba