Langsung ke konten utama

PRINSIP DASAR KAMERA GAMMA


Kedokteran nuklir adalah salah satu cabang kedokteran dan pencitraan medis yang menggunakan sedikit radiotracer / radiofarmasi untuk mendiagnosis penyakit dan mengobati penyakit. Pengobatan nuklir berbeda dari modalitas pencitraan medis lainnya, dalam pengertian bahwa CT scan dan MRI dilakukan secara anatomis tetapi kedokteran nuklir melihat fisiologi semua sistem organ. Jadi, kita dapat mengikuti proses fisiologis yang terjadi pada manusia yang hidup dengan menggunakan kedokteran nuklir dan radiofarmasi melalui penggunaan sistem pencitraan yang tepat.

SEJARAH PERKEMBANGAN KEDOKTERAN NUKLIR

  • 1895: Penemuan x-ray oleh Roentgen
  • 1896: Penemuan gejala radioaktivitas oleh Bequerel
  • 1898: Produksi radium oleh Curie
  • 1927: Penggunaan radon untuk mengukur transit darah
  • 1945: Penemuan reaktor nuklir
  • 1951: Pemindai bujursangkar untuk mengambil gambar
  • 1958: Penemuan kamera Anger


  • 1964: Penggunaan Tc-99m (I-131 hanya sebelum 1964) Tc-99m: metastable (T1 / 2 = 6.01 jam) peluruhan murni (E = 140 keV), fleksibel untuk pelabelan. I-131: elektron dan 364 keV foton, hanya gangguan tiroid
  • 1970: Penurunan algoritma rekonstruksi citra untuk tomografi (CT, SPECT, PET)

BEBERAPA ISTILAH DALAM KEDOKTERAN NUKLIR

  1. Aktivitas, kuantitas bahan radioaktif, dinyatakan sebagai jumlah atom radioaktif yang mengalami transformasi inti per satuan waktu, disebut aktivitas (A).
  2. Konstanta peluruhan, jumlah atom yang meluruh per satuan waktu sebanding dengan jumlah atom yang tidak stabil
  3. Waktu paro, parameter yang berguna terkait dengan konstanta peluruhan; didefinisikan sebagai waktu yang dibutuhkan untuk jumlah atom radioaktif dalam sampel berkurang setengahnya. Waktu paruh fisik dan konstanta peluruhan berbanding terbalik dan unik untuk setiap radionuklida

TRANSFORMASI NUKLIR

Ketika inti atom mengalami transformasi spontan, yang disebut peluruhan radioaktif, radiasi dipancarkan. Jika inti anak stabil, transformasi spontan ini berakhir. Jika inti anak tidak stabil, proses berlanjut sampai nuklida yang stabil tercapai.  Kebanyakan radionuklida meluruh dengan satu atau lebih cara seperti peluruhan alfa, peluruhan beta dan emisi gamma.

EMISI GAMMA 

Radionuklida yang memancarkan radiasi gamma selama peluruhannya merupakan agen pencitraan potensial untuk pengobatan nuklir yang memberikan energi gamma antara 80 dan 200 KeV. Ini adalah rentang energi yang ideal untuk kamera gamma karena energi yang lebih rendah mengalami penyerapan jaringan dan energi yang lebih tinggi tidak diserap oleh detektor NaI (Tl) tipis yang digunakan dalam konstruksi kamera gamma. Emisi gamma dihasilkan dari peluruhan radioaktif dan peluruhan radioaktif yang diikuti oleh transisi isomer dari radionuklida metastabil menjadi produk anak. Nilai klinisnya adalah radiasi gamma dalam energi 90 hingga 200 KeV optimal untuk pencitraan kamera gamma.

Selama peluruhan radioaktif, inti anak mungkin terbentuk dalam keadaan berenergi tinggi. Sinar gamma dipancarkan saat inti anak bertransisi dari keadaan tereksitasi ke keadaan energi yang lebih rendah. Beberapa inti anak yang berenergi tinggi mungkin memiliki waktu paruh yang berkisar hingga lebih dari 600 tahun. Nilai klinisnya yaitu isotop yang meluruh oleh transisi isomer memberikan sumber aktivitas yang berumur pendek menghasilkan pemancar gamma murni dengan dosis radiasi pasien yang minimal.

KAMERA GAMMA

Dikembangkan oleh Hal Anger di Berkeley pada tahun 1957 oleh karena itu disebut juga kamera Anger merupakan perangkat elektronik yang mendeteksi sinar gamma yang dipancarkan oleh radiofarmaka (misalnya technetium 99m (Tc-99m) yang telah dimasukkan ke dalam tubuh sebagai pelacak. Setelah radiofarmaka diberikan, emisi sinar gamma perlu dideteksi untuk mendapatkan informasi fungsional. Posisi sumber radioaktivitas dapat diplot dan ditampilkan di monitor TV atau film fotografi, bisa digital atau analog.

Radiasi internal diberikan melalui obat-obatan yang diberi label isotop radioaktif/pelacak/ radiofarmasi, baik yang disuntikkan, dicerna, atau dihirup. Isotop radioaktif meluruh, menghasilkan emisi sinar gamma. Kamera Gamma mengumpulkan sinar gamma yang dipancarkan dari dalam tubuh pasien, memungkinkan kami merekonstruksi gambar dari mana sinar gamma berasal. Dari sini, kita dapat menentukan bagaimana organ atau sistem tertentu berfungsi. Kamera gamma dapat digunakan dalam pencitraan planar untuk memperoleh gambar 2 dimensi

Komponen kamera gamma terdiri dari kolimator, kristal detector, tabung pengganda (fotomultiplier), pengatur posisi sirkuit logika dan gantry.

  1. Kolimator, terbuat dari berlubang atau dilipat biasanya timah atau tungsten dan ditempatkan di antara pasien dan kristal detektor. Tebal lempengan sekitar ½ - 2 inci.  Memungkinkan kamera gamma untuk melokalisasi radionuklida dalam tubuh pasien secara akurat. Cara kerjanya yaitu dengan menyerap dan menghentikan Sebagian besar radiasi kecuali yang datang hampir tegak lurus ke permukaan detektor. Dari semua foton yang dipancarkan oleh radiofarmasi yang diberikan, lebih dari 99% terbuang dan tidak direkam oleh kamera gamma, kurang dari 1% digunakan untuk menghasilkan gambar yang diinginkan. Jadi, ini adalah langkah pembatas laju dalam rantai pencitraan teknologi kamera gamma. Kolimator erdiri dari satu atau banyak lubang dimana dinding timah di antara lubang disebut septa. Jenis kolimator terdiri atas kolimatir lubang pin dan kolimator multi lubang (kolimator lubang paralel, kolimator konvergen, dan kolimator divergen)
  2. Detektor kristal, menggunakan kristal Natrium iodida yang diaktivasi dengan talium (0,1-0,4% mol) yang digabungkan dengan PMT sebagai detektor. Permukaan kristal mungkin melingkar dan berdiameter sekitar 22 inci (10-21,5 inci) atau mungkin persegi atau persegi panjang. Kristal biasanya memiliki ketebalan ¼ - 5/8 (biasanya 3/8 inci). Kristal memiliki wadah aluminium yang melindunginya dari kelembapan, cahaya asing, dan kerusakan fisik . Semakin besar diameter permukaan kristal, semakin besar bidang pandangnya. Semakin tebal kristal, semakin buruk resolusi spasialnya. Dengan kristal yang lebih tipis, keseluruhan sensitivitas (jumlah) berkurang 10% tetapi kira-kira. 30% peningkatan resolusi spasial.
  3. Tabung pengganda, merupakan tabung vakum elektronik yang berisi fotokatoda sensitivitas cahaya, 10 sampai 12 elektroda yang disebut dynodes dan anoda. Sementara PMT dengan diameter fotokatoda 3 inci digunakan terutama, perlu juga menggunakan beberapa tabung berdiameter 2 inci. Tabung ini melakukan dua fungsi-konversi foton cahaya menjadi sinyal listrik & penguatan sinyal PMT dipasang ke bagian belakang kristal langsung pada kristal, dihubungkan ke kristal dengan pipa cahaya atau secara optic digabungkan ke kristal dengan bahan seperti silikon. PMT mendeteksi dan memperkuat sinyal.  Kamera gamma terdiri dari larik PMT, semakin besar PMT maka semakin besar resolusinya. Jumlah ditentukan oleh ukuran & bentuk kristal & masing-masing PMT. Semakin banyak angkanya semakin baik adalah resolusi spasial & linieritas. Dengan kristal yang lebih tebal, PMT berada lebih jauh dari titik kilau dan tidak dapat menentukan koordinat secara akurat, sehingga mengurangi resolusi spasial. Tabung arus memiliki penampang heksagonal untuk menutupi lebih banyak area untuk deteksi foton kilau yang efisien
  4. Pengatur posisi dan sirkuit, ketika foton diserap oleh kristal, PMT di sekitar titik tertentu akan melihat cahaya & menghasilkan pulsa listrik. Amplitudo pulsa dalam PMT tertentu berbanding lurus dengan jumlah cahaya yang diterima oleh photocathode PMT yang paling dekat dengan peristiwa gemerlap akan memberikan pulsa keluaran terbesar Lokalisasi kejadian dalam gambar akhir tergantung pada jumlah cahaya yang dirasakan oleh masing-masing PMT dan juga pada pola keluaran tegangan PMT. Sinyal penjumlahan untuk setiap peristiwa kilau kemudian dibentuk dengan menimbang keluaran dari setiap tabung. Sinyal ini memiliki tiga komponen: koordinat spasial pada sumbu x dan y serta sinyal (z) yang berhubungan dengan intensitas (energi). Koordinat x dan y dapat langsung menuju instrumentasi untuk ditampilkan pada CRT atau dapat direkam di komputer. Pulsa Z (energi) diperoleh dengan menambahkan sinyal dari semua PMT & sebanding dengan energi total yang disimpan dalam kristal. Intensitas sinyal diproses oleh PHA.
  5. Pulse Height Analyzer (PHA), prinsip dasar PHA adalah membuang sinyal dari latar belakang dan radiasi yang tersebar atau radiasi dari isotop yang mengganggu sehingga hanya foton yang diketahui berasal dari photopeak isotop yang dicitrakan yang direkam. PHA membedakan antara peristiwa yang terjadi di kristal yang akan ditampilkan atau disimpan di komputer dan peristiwa yang akan ditolak. PHA dapat membuat diskriminasi ini karena energi yang disimpan oleh peristiwa kilau di kristal memiliki hubungan linier dengan sinyal tegangan yang muncul dari PMT. Penganalisis ketinggian pulsa memungkinkan operator untuk memilih hanya sinyal dari gamma tersebut di mana ketinggian sinyal Z, yaitu energi sinar gamma, memiliki nilai atau rentang nilai tertentu. Jika banyak gamma yang berguna tidak dikecualikan dari gambar, kisaran energi harus diizinkan melalui PHA, dan biasanya jendela yang sama dengan 20% dari nilai energi puncak digunakan, Untuk 99mTc dengan sinar gamma 140 KeV, sinyal dengan energi antara 126 dan 154 keV dianggap dapat diterima. Saat menggunakan radionuklida (galium 67) yang memancarkan sinar gamma pada energi yang berbeda, penganalisis beberapa jendela perlu digunakan. Biasanya tersedia maksimal tiga set jendela. Pada kamera yang lebih baru, sirkuit pemrosesan sinyal seperti preamplifier dan PHA terletak di dasar setiap PMY sehingga ada sedikit distorsi sinyal antara head kamera dan konsol.
  6. Kontrol konsol, kebanyakan kamera gamma memungkinkan penyesuaian halus yang dikenal sebagai pemuncak otomatis isotop. Terkadang, jendela asimetris digunakan untuk meningkatkan resolusi dengan menghilangkan beberapa pencar Compton. Waktu eksposur gambar dipilih oleh kontrol konsol dan biasanya diatur oleh jumlah preset, waktu preset dan kepadatan informasi preset untuk akumulasi gambar.
  7. Penampil, sinyal x dan y terakhir yang dihasilkan oleh sirkuit posisi diterima baik oleh pemformat film analog atau digital untuk mengambil bagian dalam sistem tampilan komputer. Pemformat film analog menggunakan tabung sinar katoda yang memiliki dimensi titik yang sangat halus. Cahaya dari titik direkam pada flm langsung di film untuk menghasilkan gambar. Titik tunggal mewakili foton gamma tunggal dalam jendela energi yang dipilih. Gambar berkualitas baik membutuhkan setidaknya 1 juta titik ini yang setara dengan 1 juta peristiwa gamma yang diterima.

 

DAFTAR PUSTAKA

• Essentials of Nuclear Medicine Imaging, 5th Edition, Fred A. Mettler & Milton J. Guiberteau.

• The Essential Physics of Medical Imaging, 2nd Edition, Bushberg.

• The Physics of Diagnostic Imaging, 2nd Edition, Dowsett, Kenny & Johnston

 

Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

POTENSIAL AKSI DAN POTENSIAL ISTIRAHAT PADA NEURON

  Neuron adalah sel yang membentuk sistem saraf terdiri dari tiga bagian utama. Dendrit, yang merupakan cabang kecil dari neuron yang menerima sinyal dari neuron lain, soma, atau badan sel, yang memiliki semua organel utama neuron seperti nukleus, dan akson yang terbungkus mielin berlemak. POTENSIAL AKSI ( ACTION POTENTIAL ) Dendrit menerima sinyal dari neuron lain melalui neurotransmiter, yang ketika mereka mengikat reseptor pada dendrit bertindak sebagai sinyal kimia. Pengikatan itu membuka saluran ion yang memungkinkan ion bermuatan mengalir masuk dan keluar sel, mengubah sinyal kimia menjadi sinyal listrik . satu neuron dapat memiliki satu ton dendrit yang menerima input, efek gabungan dari beberapa dendrit cukup mengubah muatan keseluruhan sel, memicu - POTENSIAL AKSI - yang merupakan sinyal listrik yang menuruni akson hingga 100 meter/detik, memicu pelepasan neurotransmitter di ujung yang lain dan selanjutnya menyampaikan sinyal. neuron menggunakan neurotransmiter seba...
Posting Komentar
Baca selengkapnya

PENDAHULUAN BIOELEKTRIK

  Manusia juga memiliki elektron yang menyediakan komunikasi antar sel melalui sinyal elektromagnetik. Kelistrikan mikroskopis yang terjadi pada semua makhluk hidup, termasuk kelistrikan pada manusia, disebut bioelektrik. alam semesta terdiri dari atom, gravitasi, listrik dan getaran. makhluk hidup memiliki bioelektrik, yang disebabkan oleh medan elektromagnetik, karena diterapkan pada prinsip penciptaan alam semesta. Bioelektrik adalah energi listrik mikroskopis yang dihasilkan oleh banyak proses biologis. setiap bagian tubuh manusia memiliki bioelektrik. pada abad ke-18, Luigi Galvani dari Italia melakukan peercobaan pada otot kaki belakang katak. dalam percobaan eksitasi otot, yang dikontrak oleh listrik, dia menemukan bioelektrik. Eksperimen ini sangat penting dalam ilmu fisika dan fisiologi. Setiap sel membutuhkan bioelektrik untuk berfungsi. Secara umum, sel menghasilkan listrik melalui pertukaran kimia di tingkat molekuler. Bioelektrik menekuni potensial listrik serta ar...
Posting Komentar
Baca selengkapnya

DASAR-DASAR SEL, PERGERAKAN SEL DAN POTENSIAL MEMBRAN

TEORI SEL Setiap orang sebenarnya terbuat dari milyaran sel. Teori sel modern dikemukakan oleh  M.J. Schleiden dan Theodore Schwann  pada 1838 yang mencakup hal-hal berikut: 1. Sel adalah unit hidup terkecil dalam semua organisme. 2 bahwa semua makhluk hidup terbuat dari sel. Satu atau lebih sel. 3 semua sel berasal dari sel lain yang sudah ada sebelumnya. Sel memiliki dunia kecil mereka sendiri di dalamnya dimana sel membawa informasi genetik. Mereka bisa membagi dan memiliki fungsi dan proses yang dapat diurus oleh organel di dalam sel. kita dapat membagi sel menjadi dua kelompok besar. Sebagai sel, manusia adalah eukariota. Bakteri dan Arachae adalah prokariota. Tumbuhan, hewan, jamur, protista adalah eukariota. Baik prokariota dan eukariota memiliki materi genetik. Keduanya memiliki sitoplasma. Keduanya memiliki ribosom, yang merupakan organel kecil yang membuat protein. Keduanya memiliki membran sel yang mengontrol apa yang masuk dan keluar dari sel. Sel Prokariota ...
Posting Komentar
Baca selengkapnya