FABRIKASI BAGIAN-BAGIAN PERANGKAT...
Transcript of FABRIKASI BAGIAN-BAGIAN PERANGKAT...
Prosiding Pertemuan Ilmiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN – BATAN, 14 November 2013
- 216 -
FABRIKASI BAGIAN-BAGIAN PERANGKAT SCINTIGRAPHY UNTUK TIROID
Wiranto Budi Santoso
PRPN – BATAN, Kawasan Puspiptek, Gedung 71, Tangerang Selatan, 15310
ABSTRAK
FABRIKASI BAGIAN-BAGIAN PERANGKAT SCINTIGRAPHY UNTUK TIROID.Telah dilakukan fabrikasi bagian-bagian penyusun perangkat scintigraphy untuk tiroid.Perangkat scintigraphy untuk tiroid berfungsi untuk menghasilkan citra prosesmetabolisme organ tiroid dalam suatu satuan waktu. Keluaran dari perangkat inidigunakan untuk diagnosis kondisi kesehatan tiroid. Perangkat scintigraphy untuk tiroidterdiri dari bagian elektronik, elektromekanik, dan pengolah data. Bagian elektronik yangdibuat terdiri dari sistem deteksi, catu daya, penganalisis tinggi pulsa, penguat pembentuksinyal, penguat penjumlah, dan ADC (Analog to Digital Converter). Bagian elektromekanikterdiri dari wadah sistem deteksi, pemegang sistem deteksi, tiang penyangga sistemdeteksi, dan landasan tiang penyangga. Bagian pengolah data terdiri dari akuisisi data,pemrosesan data, dan tampilan data. Bagian-bagian ini siap diintegrasi menjadiperangkat scintigraphy untuk tiroid.
Kata kunci: scintigraphy, tiroid, elektronik, elektromekanik, pengolah data
ABSTRACT
THE FABRICATION OF SCINTIGRAPHY EQUIPMENT PARTS FOR THYROIDORGAN. The fabrication of scintigraphy equipment parts for thyroid organ has beenconducted. The function of scintigraphy equipment for thyroid organ is to provide imagesof metabolism process in thyroid in certain times. The result of this equipment is used fordiagnosing thyroid health conditions. The scintigraphy equipment for thyroid consists ofelectronics, eletromechanics, and data management parts. The built electronics partconsists of detection system, power supply, pulse high analyzer, shaping amplifier,summing amplifier, and ADC (Analog to Digital Converter). Electromechanics partconsists of detection system container, holder, supporting pole, supporting pole base.Data management part consists of data acquisition, processing, and display. Those builtparts are ready to be integrated to be scintigraphy equipment for thyroid.
Keywords: scintigraphy, thyroid, electronics, electromechanics, data management
1. PENDAHULUAN
Organ kelenjar tiroid (gondok) mempunyai peran penting dalam mengendalikan
proses metabolisme tubuh [1]. Kelenjar tiroid berfungsi untuk memproduksi hormon tiroid.
Hormon tiroid ini dapat mempengaruhi fungsi organ penting tubuh seperti: detak jantung,
Prosiding Pertemuan Ilmiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN – BATAN, 14 November 2013
- 217 -
pernapasan, laju pembakaran kalori, perawatan kulit, pertumbuhan, stabilitas panas tubuh,
kesuburan, dan pencernaan. Posisi kelenjar tiroid pada tubuh ditunjukkan pada gambar 1.
Karena berperan penting terhadap kesehatan tubuh, kondisi kesehatan kelenjar
tiroid harus dipantau. Diagnosis kelainan yang terjadi pada kelenjar tiroid dilakukan
dengan perangkat kamera gamma berukuran besar. Hal ini mengakibatkan
pengoperasian perangkat diagnosis ini menjadi tidak ekonomis karena memerlukan daya
listrik dan ruangan yang besar. Perangkat scintigraphy untuk tiroid didesain berdimensi
kecil sehingga hanya memerlukan daya listrik rendah dan ruangan yang kecil.
Gambar 1. Kelenjar tiroid [1].
Kegiatan ini bertujuan untuk melakukan pembuatan bagian-bagian penyusun
perangkat scintigraphy untuk tiroid berdasarkan desain yang telah dibuat. Perangkat
scintigraphy untuk tiroid menggunakan PSPMT (Position Sensitive Photo Multiplier Tube)
berukuran 3 inchi sehingga dimensi perangkat dapat diperkecil dibandingkan dengan
kamera gamma tradisional.
2. TEORI
2.1. Perangkat Scintigraphy
Perangkat scintigraphy berfungsi untuk mendeteksi sinar gamma yang dipancarkan
oleh radionuklida dalam organ tubuh sesuai dengan proses metabolisme yang terjadi
pada organ tersebut [2]. Proses pencitraan menggunakan perangkat scintigraphy
dilakukan dengan menyuntikkan radionuklida ke dalam tubuh pasien. Sistem deteksi
perangkat scintigraphy diposisikan di atas organ yang akan diamati proses
metabolismenya. Proses pencitraan menggunakan perangkat scintigraphy dapat dilihat
pada gambar 2.
Prosiding Pertemuan Ilmiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN – BATAN, 14 November 2013
- 218 -
Gambar 2. Proses pencitraan menggunakan perangkat scintigraphy [3].
Perangkat scintigraphy terdiri dari kristal scintilasi, tabung pengganda foton
(Photomultiplier Tubes – PMT), rangkaian logika posisi, dan komputer penganalisis data
[2]. Bagian kristal scintilasi, tabung pengganda foton, dan rangkaian logika posisi
dikelompokkan ke dalam sistem deteksi perangkat scintigraphy. Sistem deteksi
perangkat scintigraphy berfungsi untuk mendeteksi posisi radiasi yang datang dari organ
tubuh. Setelah mengenai kristal scintilasi, radiasi akan diubah menjadi foton. Foton yang
dihasilkan akan sebanding dengan intensitas radiasi yang datang. Selanjutnya foton
tersebut akan diperbanyak oleh tabung pengganda foton (PMT). Kemudian PMT akan
mengubah foton menjadi sinyal listrik. Sinyal listrik ini diteruskan ke rangkaian logika
posisi untuk ditentukan koordinat posisi datangnya radiasi.
2.2. PSPMT
PSPMT merupakan bagian dari sistem deteksi perangkat scntigraphy yang
berfungsi untuk menggandakan foton yang dihasilkan oleh kristal scintilasi dan
menghasilkan sinyal listrik sebanding dengan posisi datangnya radiasi. PSPMT terdiri dari
fotokatoda, dinoda (dynodes), dan anoda yang tersusun secara ortogonal X dan Y.
Keluaran anoda dihubungkan ke untai resistor pembagi tegangan. Untai resistor pembagi
tegangan menghasilkan keluaran XA, XB, YC, dan YD. Elektron yang dipancarkan dari
fotokatoda akan menumbuk dinoda sehingga menghasilkan elektron sekunder. Awan
elektron yang dihasilkan oleh dinoda terakhir akan dikumpulkan oleh anoda dan
didistribusikan pada ke empat ujung untai pembagi tegangan (QXA, QXB, QYC, dan
QYD). Hubungan antara posisi datangnya cahaya dengan distribusi muatan yang
dihasilkan dapat dilihat pada gambar 3.
Prosiding Pertemuan Ilmiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN – BATAN, 14 November 2013
- 219 -
Gambar 3. Distribusi muatan pada PSPMT [3].
3. METODE
Pembuatan sistem deteksi perangkat scintigraphy untuk tiroid dilakukan dengan
tahapan-tahapan sebagai berikut:
Evaluasi desain perangkat scintigrapy.
Pada tahap ini dilakukan evaluasi terhadap desain sesuai dengan persyaratan desain
dan persyaratan teknis yang harus dipenuhi oleh perangkat scintigraphy yang akan
dibuat.
Pembuatan sistem deteksi.
Sistem deteksi perangkat scintigraphy yang dibuat terdiri dari: kristal scintilasi NaI(Tl),
PSPMT, rangkaian untai resistor dan perisai radiasi.
Pembuatan modul-modul elektronik.
Modul-modul elektronik yang dibuat terdiri dari: catu daya tegangan rendah dan
tegangan tinggi, penganalisis tinggi pulsa, penguat pembentuk sinyal, penguat
penjumlah, dan ADC.
Pembuatan modul-modul elektromekanik.
Modul-modul elektromekanik yang dibuat terdiri dari: wadah sistem deteksi, pemegang
sistem deteksi, tiang penyangga sistem deteksi, dan landasan tiang penyangga.
Pembuatan pengolah data.
Perangkat lunak pengolah data yang dibuat terdiri dari: akuisisi data, pemrosesan data,
dan tampilan data.
Prosiding Pertemuan Ilmiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN – BATAN, 14 November 2013
- 220 -
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil perekayasaan bagian-bagian sistem deteksi perangkat scintigraphy untuk
tiroid diuraikan berikut ini. Perekayasaan sistem deteksi perangkat scintigraphy mengacu
pada persyaratan desain dan persyaratan teknis dari desain dasar perangkat scintigraphy
[2].
Perangkat scintigraphy yang direkayasa didesain terdiri dari: modul sistem deteksi,
bagian elektronik, bagian elektromekanik, dan bagian pengolah data. Blok diagram dari
perangkat scintigraphy yang direkayasa diperlihatkan pada gambar 4.
Gambar 4. Blok diagram perangkat scintigraphy [4].
4.1. Sistem deteksi perangkat scintigraphy
Sistem deteksi perangkat scintigraphy terdiri dari: kristal scintilasi, tabung
pengganda foton sensitif terhadap posisi (Position Sensitive Photomultiplier Tube –
PSPMT), dan untai resistor (resistor chain). Blok diagram sistem deteksi perangkat
scintigraphy dapat dilhat pada gambar 5.
Gambar 5. Blok diagram sistem deteksi perangkat scintigraphy.
Prosiding Pertemuan Ilmiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN – BATAN, 14 November 2013
- 221 -
a. Kristal scintilasi
Kristal scintilasi berfungsi untuk mengubah radiasi yang datang menjadi foton.
Kristal scintilasi yang akan digunakan adalah NaI(Tl).
b. PSPMT
PSPMT merupakan tabung pengganda foton yang sensitif terhadap posisi. PSPMT
berfungsi untuk menggandakan foton. Selain itu, PSPMT bersama-sama dengan
untai resistor pembagi tegangan menghasilkan koordinat X dan Y dari radiasi yang
datang. PSPMT yang digunakan adalah PSPMT tipe R2486 dari Hamamatsu.
Gambar 6. PSPMT Hamamatsu R2486
c. Untai resistor (resistor chain)
Untai resistor berfungsi untuk memberikan bobot terhadap posisi datangnya radiasi
pada detektor. Keluaran dari untai resistor ini dapat digunakan untuk menentukan
koordinat posisi dari radiasi yang datang.
Gambar 7. Untai resistor
Prosiding Pertemuan Ilmiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN – BATAN, 14 November 2013
- 222 -
Gambar 8. Blok diagram penentuan koordinat posisi pada PSPMT
Berdasarkan desain yang telah dibuat, dilakukan pembuatan sistem deteksi
perangkat scintigraphy. Sistem deteksi perangkat scintigraphy yang dihasilkan
dapat dilihat pada gambar 9.
Gambar 9. Sistem deteksi perangkat scintigraphy yang dihasilkan
4.2. Bagian elektronik
Bagian elektronik perangkat scintigraphy untuk tiroid terdiri dari catu daya tegangan
rendah dan tegangan tinggi, penganalisis tinggi pulsa, penguat pembentuk sinyal,
penguat penjumlah, dan ADC. Desain dan modul yang dibuat dari bagian elektronik
diperlihatkan pada gambar-gambar berikut ini (Gambar 10 sampai dengan Gambar 20).
Prosiding Pertemuan Ilmiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN – BATAN, 14 November 2013
- 223 -
Modul catu daya terdiri dari modul catu daya tegangan rendah dan tegangan tinggi.
Modul catu daya tegangan rendah berfungsi untuk memasok daya untuk komponen
elektronik. Sedangkan modul catu daya berfungsi untuk menyediakan tegangan operasi
untuk sistem deteksi. Tegangan operasi sistem deteksi yang digunakan sebesar – 1000
Vdc. Modul catu daya yang dihasilkan diperlihatkan pada Gambar 13.
Gambar 10. Rangkaian skematik catu daya tegangan rendah
Gambar 11. Blok diagram catu daya tegangan tinggi
Prosiding Pertemuan Ilmiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN – BATAN, 14 November 2013
- 224 -
Gambar 12. Diagram koneksi catu daya tegangan tinggi
Gambar 13. Modul catu daya tegangan yang dihasilkan
Penganalisis tinggi pulsa berfungsi untuk menyeleksi pulsa yang masuk
berdasarkan tinggi pulsa. Pulsa yang dilewatkan adalah pulsa yang mempunyai tinggi
pulsa di dalam rentang yang diperbolehkan. Rentang tinggi pulsa ditentukan oleh rentang
jendela energi (window energy) dengan ambang batas bawah (Lower Level Discriminator
- LLD) dan ambang batas atas (Upper Level Discriminator - ULD). Modul penganalisis
tinggi pulsa yang dihasilkan ditampilkan pada Gambar 15.
Prosiding Pertemuan Ilmiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN – BATAN, 14 November 2013
- 225 -
Gambar 14. Rangkaian skematik penganalisis tinggi pulsa
Gambar 15. Penganalisis tinggi pulsa yang dihasilkan
Penguat pembentuk pulsa terdiri dari penguat pembentuk sinyal dan peak detector.
Peak detector berfungsi untuk menentukan tinggi pulsa yang datang. Penguat
pembentuk sinyal dilengkapi dengan Base Line Restorer untuk pemulihan dasar sinyal.
Dalam modul ini juga terdapat penguat penjumlah (summing amplifier). Modul penguat
pembentuk pulsa yang dihasilkan dapat dilihat pada Gambar 18.
Prosiding Pertemuan Ilmiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN – BATAN, 14 November 2013
- 226 -
Gambar 16. Rangkaian skematik pembentuk sinyal
Gambar 17. Rangkaian skematik penguat penjumlah
Prosiding Pertemuan Ilmiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN – BATAN, 14 November 2013
- 227 -
Gambar 18. Modul pembentuk pulsa yang dihasilkan
Gambar 19. Diagram koneksi modul ADC.
Prosiding Pertemuan Ilmiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN – BATAN, 14 November 2013
- 228 -
Gambar 20. Modul ADC yang digunakan.
4.3. Bagian elektromekanik
Bagian elektromekanik perangkat scintigraphy untuk tiroid terdiri dari: wadah sistem
deteksi, pemegang sistem deteksi, tiang penyangga sistem deteksi, dan landasan tiang
penyangga. Bagian elektromekanik ini merupakan modifikasi dari bagian elektromekanik
perangkat lama. Pada sebelah kiri Gambar 21 menunjukkan bagian elektromekanik yang
lama. Sedangkan pada sebelah kanan memperlihatkan bagian elektromekanik yang
dihasilkan.
Gambar 21. Bagian mekanik perangkat scintigraphy untuk tiroid.
Prosiding Pertemuan Ilmiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN – BATAN, 14 November 2013
- 229 -
4.4. Bagian pengolah data
Bagian pengolah data perangkat scintigraphy untuk tiroid merupakan perangkat
lunak untuk mengakuisisi, memproses, dan menampilkan data. Perangkat lunak pengolah
data perangkat scintigraphy untuk tiroid dibuat menggunakan bahasa pemrograman
LabVIEW. Tampilan menu utama perangkat lunak pengolah data perangkat scintigraphy
untuk tiroid dapat dilihat pada Gambar 22. Data intensitas radiasi yang diperoleh diproses
dan disimpan dalam bentuk matriks sesuai dengan koordinat radiasi datang. Contoh
matriks yang dihasilkan dapat dilihat pada Gambar 23. Matriks data ditampilkan dalam
bentuk gradasi warna seperti yang ditampilkan pada Gambar 24.
Gambar 22. Tampilan menu utama pengolah data perangkat scintigraphy untuk tiroid.
Gambar 23. Matriks data pengolah data perangkat scintigraphy untuk tiroid.
Prosiding Pertemuan Ilmiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN – BATAN, 14 November 2013
- 230 -
Gambar 24. Tampilan hasil pengolah data perangkat scintigraphy untuk tiroid.
5. KESIMPULAN.
Telah didifabrikasi bagian-bagian penyusun perangkat scintigraphy untuk tiroid.
Bagian-bagian yang telah dihasilkan adalah bagian elektronik, elektromekanik, dan
pengolah data. Bagian elektronik terdiri dari sistem deteksi, catu daya tegangan rendah
dan tegangan tinggi, penganalisis tingi pulsa, penguat pembentuk sinyal, penguat
penjumlah, dan ADC. Sistem deteksi perangkat scintigraphy yang dibuat terdiri dari
kristal scintilasi NaI(Tl), PSPMT, rangkaian untai resistor dan perisai radiasi. Bagian
elektromekanik terdiri dari wadah sistem deteksi, pemegang sistem deteksi, tiang
penyangga sistem deteksi, dan landasan tiang penyangga. Bagian pengolah data
merupakan perangkat lunak pengolah data yang terdiri dari akuisisi data, pemrosesan
data, dan tampilan data. Bagian-bagian penyusun perangkat scintigraphy untuk tiroid siap
diintegrasikan menjadi perangkat scintigraphy untuk tiroid
6. UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Kepala PRPN yang telah memberikan
izin untuk menggunakan fasilitas serta peralatan untuk melakukan kegiatan ini. Tak lupa
penulis juga mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah membantu
pelaksanaan kegiatan ini, terutama rekan-rekan di Bidang Instrumentasi Kesehatan dan
Keselamatan, PRPN – BATAN.
Prosiding Pertemuan Ilmiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN – BATAN, 14 November 2013
- 231 -
7. DAFTAR PUSTAKA
1. Wikipedia, “Thyroid”, Available at: http://en.wikipedia.org/wiki/Thyroid. diunduh pada 28
September 2013
2. Wiranto Budi Santoso, “Desain Dasar Perangkat Scintigraphy”, Jurnal Perangkat Nuklir
Volume 04 Nomor 07, (2010)
3. Wiranto Budi Santoso dan Leli Yuniarsari, “Perekayasaan Sistem Deteksi Perangkat
Scintigraphy Menggunakan PSPMT”, Majalah Prima Volume 08 Nomor 02, (2011)
4. IAEA, “Quality Control of Nuclear Medicine Instruments 1991” (IAEA-TECDOC-317),
IAEA, Vienna (1991)
5. IAEA, “Quality Control of Nuclear Medicine Instruments” (IAEA-TECDOC-317), IAEA,
Vienna (1984)
6. Hamamatsu, “Position Sensitive Photomultiplier Tube with Crossed Wire Anodes
R2486 Series”, December 2001
TANYA JAWAB
Pertanyaan:1. Filosofi penyerapan radiasi pada tiroid tersebut bagaimana antara tiroid yang sakit
dan yang sehat atau setengah sehat? (Tri Harjanto)
2. Apakah secara sistem telah dicoba untuk pengambilan phantom dengan sumber
radiasi? (Sigit)
3. ADC-nya produk mana? Modulnya beli atau buat sendiri? Time conversionnya
berapa? (Rony Djokorayono)
4. Apakah layar pengolah data akan menampilkan anatomi kelenjar gondok? (Wahyuni)
Jawaban:1. Radiasi yang dipancarkan oleh kelenjar toroid dipengaruhi oleh serapan radiofarmaka
oleh kelenjar tiroid. Kondisi kesehatan jaringan pada kelenjar tiroid mempengaruhi
serapan radiofarmaka pada jaringan organ.
2. Pengujian dengan menggunakan phantom dan sumber radiasi akan dilakukan pada
tahun 2014.
3. ADC menggunakan produk dari National instrument tipe NI-USB 6353 dengan time
conversion setara dengan 1 atau 1,2 MHz.
4. Tampilan pengolah data menampilkan proses metabolisme pada kelenjar gondok,
bukan anatomi kelenjar gondok.