Terminologi Bahan Pemanfaatan KN Kelompok 1 2a [PDF]

Citation preview

TEKNIK KEDOKTERAN NUKLIR TERMINOLOGI



Dosen pengampu : Tengku M Yoshandi, M.Sc



Disusun Oleh : Andre syaputra



180020



Nurmajila



180020



Widya ningrum



18002041



PROGRAM STUDIDIII RADIOLOGI SEKOLAH TINGGI ILMU KESEHATAN AWAL BROS PEKANBARU 2019 / 2020



KATA PENGANTAR Segala puji bagi Allah SWT yang telah menganugrahkan kepada kita sebuah kecerdasan yaitu otak, dengan kapasitor memori yang besar, sehingga kita sebagai khalifah dimuka bumi ini merupakan makhluk yang paling mulia derajatnya dari sebaik-baik kejadian makhluk yang diciptakan Allah. Shalawat dan salam senantiasa kita panjatkan kepada nabi kita Muhammad SWT, yang telah membawa kita dari alam kegelapan menuju alam yang terang menderang, sampai saat ini. Alhamdulillahirabbil alamin, salah telah menyelesaikan satu buah tugas yang berjudul “Terminologi” yang dalam hal ini sekaligus bertujuan untuk memberikan pengetahuan kepada pembaca. Tidak banyak kata yang dapat diutarakan penulis, mengingat manusia adalah tempatnya salah, oleh sabab itu kami sadar bahwa makalah ini memiliki kekurangan dan kelebihan. Sehingga kritik dan saran dari pembaca sangat di harapkan.



Pekanbaru, 10 Maret 2020



Penulis



i



DAFTAR ISI KATA PENGANTAR......................................................................................



i



DAFTAR ISI....................................................................................................



ii



BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang...................................................................................... B. Rumusan Masalah................................................................................. C. Tujuan Penulisan..................................................................................



1 2 2



BAB II ISI A. B. C. D.



Kedokteran Nuklir................................................................................ 3 Bahan-Bahan Radioaktif....................................................................... 5 Kegunaan zat Radioaktif ...................................................................... 19 Pemanfaatan Radioaktif........................................................................ 23



BAB III PENUTUP A. KESIMPULAN..................................................................................... 25 B. SARAN................................................................................................. 25 DAFTAR PUSTAKA....................................................................................... 26



ii



BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Pada abad ke-20 sekarang ini perkembangan yang menakjubkan terjadi di bidang ilmu dan teknologi, termasuk disiplin ilmu dan teknologi kedokteran serta kesehatan. Terobosan penting dalam bidang ilmu dan teknologi ini memberikan sumbangan yang sangat berharga dalam diagnosis dan terapi berbagai penyakit termasuk penyakitpenyakit yang menjadi lebih penting secara epidemologis sebagai konsekuensi logis dari pembangunan di segala bidang yang telah meningkatkan kondisi sosial ekonomi masyarakat. Penggunaan radioisotop dalam bidang kedokteran yang dikenal dengan nama kedokteran nuklir telah dimulai pada tahun 1901 oleh Henri DANLOS yang menggunakan radium untuk pengobatan penyakit tubercolusis pada kulit. Namun yang dianggap Bapak Ilmu Kedokteran Nuklir adalah George C. de HEVESSY, dialah yang meletakkan dasar prinsip perunut dengan menggunakan radioisotop alam Pb-212. Dengan ditemukannya radioisotop buatan maka radioisotop alam tidak lagi digunakan. Radioisotop buatan yang banyak dipakai pada masa awal perkembangan kedokteran nuklir adalah I-131. Akan tetapi pemakaiannya kini telah terdesak oleh Tc-99m selain karena sifatnya yang ideal dari segi proteksi radiasi dan pembentukan citra juga dapat diperoleh dengan mudah serta relatif murah harganya. Namun demikian I-131 masih sangat diperlukan untuk diagnostik dan terapi khususnya kanker kelenjar tiroid. Perkembangan ilmu kedokteran nuklir yang sangat pesat tersebut dapat terjadi berkat dukungan dari perkembangan teknologi instrumentasi untuk pembuatan citra terutama dengan digunakannya komputer untuk pengolahan data dari sistem instrumentasi yang menggunakan detektor radiasi dengan sistem elektronik. Kedokteran Nuklir merupakan salah satu cabang dari ilmu kedokteran yang memanfaatkan radiofarmaka (senyawa kompleks dari radioisotop sumber terbuka berumur paro relatif pendek dengan suatu persediaan farmasi yang spesifik untuk organ tertentu) dan peralatan deteksi nuklir (deteksi sinar gamma atau beta) yang dilengkapi perangkat lunak khusus untuk mengetahui fungsi dan atau anatomi organ tertentu dalam rangka diagnostik suatu kelainan / penyakit dan atau terapi penyakit.



Keunggulan kedokteran nuklir adalah kemampuannya mendeteksi bahan-bahan yang ditandai dengan perunut radioaktif. Di samping itu teknik nuklir berperan pula dalam kajian-kajian dan penelitian-penelitian untuk lebih memahami proses fisiologi dan patofisiologi dari kelainan yang terjadi di berbagai organ tubuh manusia sampai tingkat seluler bahkan molekuler. Berbagai disiplin ilmu kedokteran seperti endokrinologi, nefrologi, kardiologi, neurologi, onkologi dan sebagainya telah lama memanfaatkan teknik ini. Dewasa ini, aplikasi kedokteran nuklir telah memberikan sumbangan yang sangat berharga dalam memudahkan diagnosis maupun terapi berbagai jenis penyakit. Berbagai disiplin ilmu kedokteran seperti ilmu penyakit dalam, ilmu penyakit syaraf, ilmu penyakit jantung, dan sebagainya telah mengambil manfaat dari teknik nuklir ini. B. Rumusan Masalah Adapun rumusan masalah dari penulisan makalah ini sebagai berikut: 1. Apa yang dimaksud dengan Kedokteran Nuklir? 2. Apa saja bahan-bahan radioaktif yang terdapat pada Kedokteran Nuklir? 3. Bagaimana pemanfaatan radioaktif dalam Kedokteran Nuklir? C. Tujuan Penulisan Adapun tujuan penulisan makalah ini adalah untuk: 1. Mengetahui tentang Kedokteran Nuklir 2. Mengetahui bahan-bahan radioaktif yang digunakan pada Kedokteran Nuklir 3. Mengetahui pemanfaatan bahan radioaktif dalam Kedokteran Nuklir



BAB II ISI A. Kedokteran Nuklir



1. Pengertian Kedokteran Nuklir Kedokteran nuklir adalah spesialisasi medis yang menggunakan zat-zat radioaktif dalam diagnosis dan pengobatan penyakit. Badan Kesehatan Dunia WHO dan Badan Internasional Tenaga Atom (IAEA) mendefinisikan kedokteran nuklir sebagai spesialis kedokteran yang menggunakan energi radiasi terbuka nuklir untuk menilai fungsi dari suatu organ, mendiagnosa dan mengobati penyakit. Penggunaan energi radioaktif berbeda pada kedokteran radiologi dan kedokteran nuklir. Pada diagnostik radiologi radiasi eksternal (sinar-X) melewati tubuh dan membentuk gambar. Sedangkan pada kedokteran nuklir, energi radiasi terbuka diberikan dalam bentuk obat radioaktif yang dikombinasikan dengan unsur lain untuk membentuk senyawa radiofarmasi. Radiofarmasi dimasukkan ke dalam tubuh dengan cara diminum atau disuntik. Pendeteksi sinar gamma akan menangkap gambar dari radiasi yang dihasilkan radiofarmasi. Bahan radioaktif dalam kedokteran nuklir terdiri dari sinar gamma, beta, dan alfa. Sinar gamma digunakan pada prosedur diagnostik, sedangkan sinar beta untuk prosedur terapi. Sedangkan sinar alfa masih dalam tahap penelitian untuk penggunaan bidang kedokteran. 2. Sejarah Perkembangan Kedokteran Nuklir Penggunaan isotop radioaktif dalam biologi dan kedokteran sebenarnya telah dimulai pada tahun 1901 oleh Henri DANLOS yang menggunakan radium untuk pengobatan penyakit tuberculosis pada kulit, namun penerapan teknik perunut dengan menggunakan radioisotop dalam biologi dan kedokteran dipelopori oleh George de HEVESY pada tahun 1920an, waktu itu digunakan radioisotop alamiah. Dalamperkembangan selanjutnya digunakan radioisotop buatan. Seorang ahli kimia berkebangsaan Hongaria, George Hevesy, pada tahun 1923 mengukur distribusi timbal (Pb) radioaktif  dengan jalan memasukkan Pb-210 dan



Pb-212 pada batang dan akar kacang dalam jumlah yang tidak menimbulkan efek toksik  pada tanaman. Pada tahun 1924, dipelajari distribusi Pb dan  Bismut (Bi) pada hewan percobaan. ini merupakan langkah  pertama penggunaan perunut untuk penelitian biomedik, sehingga pada tahun 1943 George Hevesy mendapat hadiah Nobel  di bidang Kimia. Radionuklida pertama yang digunakan secara  luas dalam kedokteran nuklir adalah I-131, yang ditemukan oleh  Glenn Seaborg pada tahun 1937. Pertama kali I-131 digunakan  sebagai indikator fungsi kelenjar tiroid dengan jalan mendeteksi  sinar yang diemisikan, dengan pencacah Geiger yang ditempatkan di dekat kelenjar tiroid. Diikuti dengan pemakaiannya untuk pengobatan hipertiroid pada tahun 1940.Penemuan Seaborg berikutnya yaitu radionuklida Tc-99m dan Co-60, yang merupakan tonggak sejarah di bidang Kedokteran Nuklir.Berkat jasanya tersebut, Seaborg mendapat hadiah Nobel untuk bidang Kimia pada tahun 1951.Pada periode berikutnya, kedokteran nuklir berkembang pesat setelah ditemukan kamera gamma oleh Hal Anger pada tahun 1958.Alat tersebut mampu mendeteksi distribusi foton yang dipancarkan dari dalam tubuh, yang dapat menggambarkan fungsi suatu organ.Metode ini disebut imaging nuklir, yang digunakan untuk diagnosis in vivo. 3. Perkembangan Kedokteran Nuklir Di Indonesia Aplikasi teknik nuklir dalam bidang kedokteran di Indonesia telah dilakukan sejak akhir 1960an, yaitu setelah reaktor atom Indonesia yang pertama mulai beroperasi di Bandung.Beberapa tenaga ahli Indonesia dibantu oleh ahli dari luar negeri mulai merintis pendirian suatu unit kedokteran nuklir di Pusat Reaktor Atom Bandung (sekarang bernama Pusat Penelitian Teknik Nuklir).Unit ini merupakan cikal bakal Unit Kedokteran Nuklir RSU Hasan Sadikin/Fakultas Kedokteran Universitas Padjadjaran. Menyusul kemudian unit-unit berikutnya di Jakarta yaitu: RS Cipto Mangunkusumo, RS Pusat Pertamina, RS Gatot Subroto, dan di Surabaya RS Soetomo. Pada tahun 1985 didirikan unit-unit kedokteran nuklir berikutnya di RS Sardjito, (Yogyakarta), RS Kariadi (Semarang), RS Jantung Harapan Kita (Jakarta), dan RS Fatmawati (Jakarta). Dewasa ini terdapat 15 rumah sakit di Indonesia yang melakukan pelayanan kedokteran nuklir dengan menggunakan



kamera gamma, 3 diantaranya di luar Jawa, disamping masih terdapat 2 rumah sakit lagi yang hanyamengoperasikan alat penatah ginjal /renograf (RSU Mataram dan RS Mukti Mulya di Surabaya).  Pada masa-masa awal, berbagai kendala menghadang perkembangan kedokteran nuklir di Indonesia seperti misalnya langkanya tenaga ahli, masalah pengadaan radiofarmaka/radioisotop, biayapemeriksaan yang dianggap mahal, belum dikenal oleh masyarakat luas, dsb. Berapa sebenarnya jumlah unit kedokteran nuklir yang dibutuhkan di suatu negara adalah sangat bervariasi tergantung tingkat kemajuan teknologinya, sosial ekonomi masyarakat di negara itu, prioritasnya di sektor kesehatan, dan sebagainya. Dalam bidang pengembangan ilmu Kedokteran Nuklir, saat ini Fakultas Kedokteran Univesitas Padjadjaran dipercaya oleh Konsorsium Ilmu-ilmu Kesehatan sebagai penyelenggara Program Pendidikan Dokter Spesialis Kedokteran Nuklir di Indonesia.Selain itu, institusi ini pun telah mendapat pengakuan pada taraf internasional sebagai sekretariat Penyelenggara 5th AsiaOceania Congress of Nuclear Medicine and Biology pada bulan Oktober 1992. 4. Diagnosa Dua instrumen utama yang digunakan dalam diagnosis kedokteran nuklir adalah single-photon emission computed tomography (SPECT) dan positron emission tomography (PET) yang menghasilkan gambar tiga dimensi. Perangkat hibrida misalnya SPECT/CT dan PET/CT akan menyorot bagian tubuh yang mengandung konsentrasi tinggi radiofarmsi. Dari hasil pencitraan,dokter dapat menentukan prosedur lanjutan seperti pembedahan. B. Bahan-Bahan Radioaktif 1. Pengertian Zat Radioaktif Reaksi kimia berasal dari unsur-unsur yang bergabung membentuk suatu senyawa. Dalam peristiwa ini elektron dan inti atom mempunyai peranan yang sangat penting. Di alam ini pada umumnya inti atom stabil tetapi ada pula yang kurang stabil seperti Polonium, Radium, Aktinium, Protaktinium, Uranium dan unsur-unsur lain dengan massa tertentu. Inti atom yang kurang stabil berupaya untuk menjadi stabil dengan cara berubah menjadi inti atom lain disertai dengan



pemancaran sinar-sinar alfa, beta dan gamma. Unsur-unsur ini disebut unsur radioaktif. 2. Sejarah Penemuan Zat Radioaktif Pada tahun 1895 W.C. Rontgen melakukan percobaan dengan sinar katode. Ia menemukan bahwa tabung sinar katode menghasilkan suatu radiasi berdaya tembus besar yang dapat menghitamkan film foto. Selanjutnya sinar itu diberi nama sinar X. Sinar X tidak mengandung elektron, tetapi merupakan gelombang elektromagnetik. Sinar X tidak dibelokkan oleh bidang magnet, serta memiliki panjang gelombang yang lebih pendek daripada panjang gelombang cahaya. Berdasarkan hasil penelitian W.C Rontgen tersebut, maka Henry Becquerel pada tahun 1896 bermaksud menyelidik sinar X, tetapi secara kebetulan ia menemukan gejala keradioaktifan. Pada penelitiannya ia menemukan bahwa garam-garam uranium dapat merusak film foto meskipun ditutup rapat dengan kertas hitam. Menurut Becquerel, hal ini karena garam-garam uranium tersebut dapat memancarkan suatu sinar dengan spontan. Peristiwa ini dinamakan radio aktivitas spontan. Marie Curie merasa tertarik dengan temuan Becquerel, selanjutnya dengan bantuan suaminya Piere Curie berhasil memisahkan sejumlah kecil unsur baru dari beberapa ton bijih uranium. Unsur tersebut diberi nama radium. Pasangan Currie melanjutkan penelitiannya dan menemukan bahwa unsur baru yang ditemukannya tersebut telah terurai menjadi unsur-unsur lain dengan melepaskan energi yang kuat yang disebut radioaktif. Ilmuwan Inggris, Ernest Rutherford menjelaskan bahwa inti atom yang tidak stabil (radionuklida) mengalami peluruhan radioaktif. Partikel-partikel kecil dengan kecepatan tinggi dan sinar-sinar menyebar dari inti atom ke segala arah. Para ahli kimia memisahkan sinar-sinar tersebut ke dalam aliran yang berbeda dengan menggunakan medan magnet. Dan ternyata ditemukan tiga tipe radiasi nuklir yang berbeda yaitu sinar alfa, beta, dan gamma. Semua radionuklida secara alami memancarkan salah satu atau lebih dari ketiga jenis radiasi tersebut. 3. Jenis-Jenis Sinar Radioaktif Sifat-sifat



sinar



radioaktif



dikelompokkan



berdasarkan



radioaktifnya. Sifat-sifat sinar radioaktif diuraikan sebagai berikut.



jenis



sinar



a. Sinar Alpa a) Terdiri dari inti helium 



 yang mengandung 2 proton dan 2



neutron. b) Ditemukan oleh Ernest Rutherford pada tahun 1903. c) Bermuatan positif d) Lambang  e) Daya pengion tinggi, tetapi daya tembus terhadap suatu materi rendah. f) Daya tembus kecil. b. Sinar Beta 



 



a) Sinar beta terdiri dari elektron-elektron yang bergerak cepat. b) Ditemukan oleh Ernest Rutherford (1871 - 1937) pada tahun 1903. c) Bermuatan negatif. d) Lambang  e) Kecepatan mendekati kecepatan cahaya. f) Daya tembus lebih besar daripada sinar alfa. g) Dapat mengionkan benda-benda yang dilalui. c. Sinar Gamma  a) Merupakan gelombang elektromagnetik b) Ditemukan oleh Paul Ultich Villard. c) Tidak bermuatan listrik, karena itu tidak dapat dibelokkan oleh medan magnet / listrik. Daya tembus sangat besar hanya dapat ditahan oleh selapis baja atau beton. d) Dapat mengionkan materi yang dilalui, tetapi tidak sekuat sinar alfa atau beta. Sifat – sifat umum zat radioaktif: a. Dapat mengionkan gas yang disinari b. Menembus lempeng logam tipis c. Diuraikan oleh medan magnet d. Dapat menghitamkan pelat film 4. Struktur Inti



Dalam suatu nuklida tersusun atas nukleon-nukleon, dimana nukleon tersebut merupakan partikel-partikel penyusun inti atom/nukleus, sedangkan nuklida itu sendiri adalah isotop atom. Nukleon mengandung dua jenis partikel dasar yaitu proton (bermuatan positif) dan neutron (tidak bermuatan). Suatu inti atom yang mempunyai jumlah nukleon tertentu disebut nuklida, yaitu atom tanpa elektron pada kulit-kulitnya. Suatu nuklida dapat dinyatakan dengan lambang unsur yang dilengkapi nomor massa (jumlah nukleon), sedangkan nomor atom boleh ditulis atau tidak karena dapat dilihat pada sistem periodik. a. Penggolongan Nuklida a) Isotop adalah nuklida dengan nomor atom sama tetapi nomor massa berbeda. b) Isobar adalah nuklida dengan nomor massa sama, tetapi jumlah proton berbeda. c) Isoton adalah nuklida dengan jumlah neutron sama.



b. Kestabilan Inti Kestabilan secara kinetika ditinjau berdasarkan kejadian inti meluruh membentuk inti yang lain, disebut peluruhan radioaktif. Inti atom dikatakan stabil bila komposisi jumlah proton dan neutronnya sudah ”seimbang” serta tingkat energinya sudah berada pada keadaan dasar. Jumlah proton dan neutron maupun tingkat energi dari inti-inti yang stabil tidak akan mengalami perubahan selama tidak ada gangguan dari luar. Sebaliknya, inti atom dikatakan tidak stabil bila komposisi jumlah proton dan neutronnya “tidak seimbang” atau tingkat energinya tidak berada pada keadaan dasar. Perlu dicatat bahwa komposisi proton dan neutron yang “seimbang” atau “tidak seimbang” di atas tidak berarti mempunyai jumlah yang sama ataupun tidak sama. Setiap inti atom mempunyai “kesetimbangan” yang berbeda.



Untuk mengetahui ciri-ciri inti yang stabil dan inti yang tidak stabil dapat ditinjau dari perbandingan antarpartikel yang terkandung di dalam inti atom, yaitu perbandingan neutron terhadap proton (N/Z). Selain nuklida 1H, semua nuklida atom memiliki proton dan neutron. Suatu nuklida dinyatakan stabil jika memiliki perbandingan neutron terhadap proton lebih besar atau sama dengan satu (N/Z ≥ 1). Nuklida terdiri dari dua kelompok yaitu: 1. Nuklida ringan yaitu nuklida yang memiliki jumlah proton kurang dari 20. 2. Nuklida berat yaitu nuklida yang memiliki jumlah proton lebih dari 83. Nuklida ini tidak ada yang stabil karena adanya gaya tolak menolak antarproton yang sangat kuat. c. Jenis-Jenis Radiasi Sinar Radioaktif a) Radiasi Alfa Partikel alfa (α) didefinisikan sebagai partikel bermuatan positif pada inti helium. Partikel alfa tersusun atas dua proton dan dua neutron, sehingga dapat dinyatakan sebagai atom Helium-4 (He-4). Partikel alfa (α) merupakan partikel inti Helium yang bermuatan positif (kation dari unsur Helium, He2+). Akan tetapi, elektronpada dasarnya bebas, mudah untuk lepas dan mudah pula untuk didapat. Jadi, secara umum, partikel alfa (α) dapat dituliskan tanpa muatan karena akan dengan cepat mendapatkan 2 elektron dan menjadi atom Helium netral (bukan sebagai ion). Sebagai contoh, isotop Radon-222 (Rn-222), dapat mengalami peluruhan dan memancarkan partikel alfa. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : Rn222 →  84Po218 +  2He4



86



b) Radiasi Beta Partikel beta (β) pada dasarnya adalah elektron yang dipancarkan dari inti. Sebagai contoh, isotop Iodin-131 (I-131) digunakan dalam bidang medis sebagai isotop untuk mendeteksi dan mengobati kanker kelenjar



gondok (tyroid). Isotop tersebut mengalami peluruhan dan memancarkan partikel beta. Reaksi yang terjadi  adalah sebagai berikut : I131 →  54Xe131 +  -1e0



53



c) Radiasi Gamma Radiasi gamma (γ) sangat menyerupai sinar X, yaitu radiasi dengan energi tinggi dan memiliki panjang gelombang pendek (short wavelength). Radiasi sinar gamma umumnya disertai dengan pemancaran partikel alfa dan partikel beta. Tetapi, biasanya tidak dinyatakan pada persamaan reaksi inti yang disetarakan. Contoh reaksi yang terjadi pada Cobalt-60 (Co-60) : 60



Co → 2760Co + γ



27



d) Radiasi Positron Pemancaran positron tidak terjadi padaisotop radioaktif yang meluruh secara alami, tetapi hal ini terjadi secara alami pada isotop radioaktif buatan manusia. Positron pada dasarnya merupakan elektron yang memiliki muatan positif. Positron dapat terbentuk bila proton di dalam inti atom meluruh menjadi neutron. Positron yang terbentuk ini kemudian dipancarkan dari inti atom. Proses ini terjadi pada beberapa isotop, seperti isotop Kalium-40 (K40). Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : K40 →  18Ar40 +  +1e0



19



5. Transmutasi Inti Reaksi transmutasi inti adalah reaksi penembakan inti atom suatu unsur dengan menggunakan partikel penembak sehingga terbentuk inti baru yang stabil. Transmutasi inti dapat dituliskan dalam bentuk notasi singkat : M ( a, b ) M’, dengan: M



: inti yang ditembak (sasaran)



a



: partikel penembak



b



: partikel yang dibebaskan pada reaksi inti tersebut



M’



: inti baru hasil penembakan



Suatu reaksi inti harus memenuhi hukum kekekalan massa dan hukum kekekalan muatan. Jumlah massa inti sebelum reaksi sama dengan jumlah massa inti setelah reaksi. Jumlah muatan inti sebelum reaksi sama dengan jumlah muatan inti setelah reaksi. Jenis reaksi transmutasi inti: a) Penembakan partikel alfa. Pada tahun 1919, Ernest Rutherford berhasil melakukan percobaan pertama, yaitu menembak gas nitrogen dengan partikel alfa. Pada reaksi ini diperoleh isotop oksigen. Contoh:



N



14



7



4 18 + He → F 2 9



→



17 1 O + H 8 1



a) Penembakan dengan neutron. Pada tahun 1934, Enrico Fermi menembakkan peluru neutron pada beberapa unsur berat . Ternyata pada penembakan ini dihasilkan unsur-unsur baru yang sebelumnya tidak diketahui di alam. Pada percobaan ini, Enrico Fermi menembakkan partikel neutron pada uranium dengan kecepatan tertentu. Setelah ditembakkan, inti uranium menyerap neutron dan terbentuk isotop yang lebih besar dan bersifat tidak stabil. Reaksinya: U



238



92



1 239 + n → U 0 92



b) Penembakan dengan proton Pada tahun 1932, Cockcroft dan Walton melakukan penembakan dengan partikel proton. Pada percobaan ini partikel proton ditembakkan ke inti litium dan nitrogen. 14 1 11 4 Contoh: N + H → C + He 7 1 6 2 c) Penembakan dengan deuteron Deuteron merupakan inti atom deuterium yang analog dengan proton, yaitu inti atom protenium (hidrogen). Deuteron (1H2 atau 0D1) mempunyai kecepatan tinggi sehingga dapat digunakan sebagai peluru untuk menembak inti atom. Reaksi yang terjadi dapat ditulis sebagai berikut. 9 2 10 1 Be + H → B + n 4 1 5 0



d) Penembakan dengan partikel yang menghasilkan partikel neutron Penembakan isotop dengan suatu partikel yang menghasilkan neutron dilakukan dengan Chadwick (1932). Chadwick menembak inti berilium (Be) dengan partikel alfa sehingga menghasilkan isotop karbon-12. Reaksi yang terjadi sebagai berikut. 9 4 12 1 Be + He → C + n 4 2 6 0 6. Reaksi Inti Reaksi yang terjadi di inti atom dinamakan reaksi nuklir. Jadi Reaksi nuklir melibatkan perubahan yang tidak terjadi di kulit elektron terluar tetapi terjadi di inti atom. Reaksi nuklir memiliki persamaan dan perbedaan dengan reaksi kimia biasa. a. Reaksi Fisi (Reaksi Pembelahan Inti) Sesaat sebelum perang dunia kedua beberapa kelompok ilmuwan mempelajari hasil reaksi yang diperoleh jika uranium ditembak dengan neutron. Otto Hahn dan F. Strassman, berhasil mengisolasi suatu senyawa unsur golongan II A, yang diperoleh dari penembakan uranium dengan neutron. Mereka menemukan bahwa jika uranium ditembak dengan neutron akan menghasilkan beberapa unsur menengah yang bersifat radioaktif. Reaksi ini disebut reaksi pembelahan inti atau reaksi fisi. Proses reaksi fisi (pembelahan inti) terjadi karena inti menyerap suatu partikel. Inti yang mudah membelah adalah inti-inti berat menjadi dua atau lebih inti yang lebih ringan disertai pemancaran energi dan partikel elementer. Peluruhan ini disertai dengan memancarkan sinar beta dan gamma hingga terbentuk isotop yang stabil. Akibatnya, reaksi fisi ini akan mengakibatkan reaksi berantai sehingga menghasilkan energi besar. Reaksi fisi digunakan sebagai dasar pembuatan reaktor nuklir dan bom atom. Energy yang dihasilkan disebut energi nuklir. Reaksi yang merupakan reaksi pemecahan inti atom dengan pelepasan banyak energi disebut reaksi fisi nuklir. Fisi nuklir membuktikan kebenaran bahwa materi dapat berubah menjadi energi. Contoh: 92U235 + 0n1 → 56Ba144 + 36Kr89 + 30n1 + energi



b. Reaksi Fusi (Reaksi Penggabungan Inti) Reaksi fusi atau penggabungan adalah reaksi penggabungan antara dua atau lebih inti ringan yang menghasilkan inti lebih berat, partikel elementer, dan pemancaran energi Secara teoretis, reaksi fusi lebih menguntungkan daripada reaksi fisi. Hal ini disebabkan energi yang dihasilkan pada reaksi fusi lebih besar daripada energi pada reaksi fisi. Inti atom hasil reaksi fusi lebih stabil sehingga pancaran radioaktif dari bahaya radiasi yang ditimbulkan dapat dihindari. Reaksi fusi terjadi pada bintang (Matahari) dan bom hidrogen. Contoh: 1H2 + 1H3 → 2He4 + 0n1 + energi c. Reaksi Fusi dalam Bintang (Matahari) Matahari adalah salah satu bintang yang merupakan sumber energi bumi. Energi yang dihasilkan oleh matahari kemudian dipancarkan ke bumi merupakan hasil dari reaksi inti. Reaksi inti yang terjadi dalam bintang termasuk Matahari merupakan reaksi fusi. Reaksi ini meliputi beberapa jenis, antara lain daur proton-proton, daur karbon, dan reaksi temperatur tinggi. Reaksi ini dibagi menjadi tiga, yaitu: d. Reaksi Fusi Daur Proton-Proton Terjadi di matahari dan memiliki tahapan-tahapan sebagai berikut: a) Reaksi pembentukan deuteron H1 + 1H1 → 1H2 + 1e0 + energi



1



b) Reaksi pembentukan 2He3 H1 + 1H2 → 2He3 + sinar gamma + energi



1



c) Reaksi pembentukan inti helium He3 + 2He3 → 2He4 + 21H1 + energi



2



d) Reaksi Fusi Daur Karbon Hasil reaksi daur karbon meliputi sebuah partikel alfa, dua positron, dan empat proton disertai pelepasan energi. e) Reaksi Fusi Temperatur Tinggi Reaksi ini melibatkan tiga partikel dari inti karbon dengan melepas 7,5 MeV. f) Reaksi Fusi pada Bom Hidrogen



Reaksi fusi ini merupakan dasar pembuatan bom hidrogen (bom-H). Energi yang dihasilkan bom hidrogen berasal dari pengurangan massa sebelum dan sesudah reaksi fusi (defek massa). g) Energi Nuklir Energi nuklir adalah suatu energi yang tersimpan dalam atom. Energi ini keluar ketika terjadi proses dalam reaksi nuklir. Sehingga, dapat disimpulkan bahwa energi nuklir didapatkan dari perubahan sejumlah massa inti atom ketika berubah menjadi inti atom yang lain dalam reaksi nuklir. Contoh-contoh banda-banda yang memiliki energi nuklir diantaranya adalah: 1. Pembangkit listrik tenaga nuklir 2. Awan cendawan karena bom nuklir Secara umum, energi nuklir ini dapat dihasilkan melalui dua macam mekanisme, yaitu pembelahan inti atau reaksi fisi dan penggabungan beberapa inti melalui reaksi fusi. Fisi Nuklir adalah sebuah inti berat yang ditumbuk oleh partikel (misalnya neutron) dapat membelah menjadi dua inti yang lebih ringan dan beberapa partikel lain. Mekanisme yang semacam ini disebut pembelahan inti atau fisi nuklir. Contoh reaksi fisi nuklir ini adalah uranium yang ditumbuk (atau menyerap) neutron lambat yang akan menghasilkan neutron selain dua buah inti atom yang lebih ringan. Neutron ini mampu menumbuk (diserap) kembali oleh inti uranium untuk membentuk suatu reaksi fisi berikutnya. Mekanisme ini terus terjadi dalam waktu yang sangat cepat membentuk reaksi berantai tak terkendali. Akibatnya, jika terjadi pelepasan energi yang besar dalam waktu singkat maka akan sangat membahayakan jiwa manusia. Mekanisme ini sebenarnya sering terjadi di dalam bom nuklir yang menghasilkan ledakan dahsyat. Jadi, reaksi fisi dapat membentuk reaksi berantai yang tak terkendali serta memiliki potensi daya ledak dahsyat dan dapat dibuat dalam bentuk bom nuklir. Disisi lain pelepasan energi yang dihasilkan melalui reaksi fisi dapat digunakan untuk hal-hal yang lebih bermanfaat lagi. Oleh sebab itu, reaksi berantai yang terjadi dalam reaksi fisi ini harus dibuat lebih terkontrol lagi. Dalam mengontrol reaksi fisi ini maka diperlukan sebuah reaktor nuklir.



Reaksi berantai yang terkendali dapat dilakukan dalam reaktor yang terjamin keamanannya dan energi yang dihasilkan dapat dimanfaatkan untuk keperluan lebih berguna lagi, misalnya untuk penelitian dan untuk membangkitkan listrik. h) Deret Keradioaktifan Deret radioaktif merupakan deret nuklida radioaktif. Pada deret ini setiap anggotanya terbentuk dari hasil peluruhan nuklida sebelumnya. Deret akan berakhir dengan nuklida stabil. Suatu unsur radioaktif (isotop radioaktif) selalu meluruh sehingga terbentuk unsur yang baru. Unsur yang terbentuk masih juga bersifat radioaktif sehingga akan meluruh, demikian terus akan terjadi sehingga akhirnya akan diperoleh hasil akhir terbentuk inti atom yang stabil/mantap. Dari hasil inti-inti yang terbentuk yang bersifat radioaktif sampai diperoleh inti atom yang stabil/mantap, ternyata serangkaian inti-inti atom yang terjadi memiliki nomor massa yang membentuk suatu deret. Misalnya isotop radioaktif 92U235 meluruh menjadi



Th231 dengan



90



memancarkan sinar α, selanjutnya90Th231 meluruh menjadi 91Pa231 dengan memancarkan sinar β. Pemancaran sinar α dan sinar β ini akan berlangsung terus hingga terbentuk inti atom yang stabil yaitu 82Pb207. Dari serangkaian hasil-hasil inti selama peluruhan (92U235) sampai terbentuk inti atom yang stabil (82Pb207) ternyata nomor massa inti yang terbentuk selalu merupakan kelipatan bilangan (4n + 3) di mana n adalah bilangan bulat. Di mana peluruhan yang diawali oleh inti induk 92U235 sehingga diperoleh inti atom akhir82Pb207 yang stabil disebut deret radioaktif (4n + 3) yang diberi nama deret Aktinium. Karena dalam peluruhan radioaktif hanya pemancaran sinar α yang menyebabkan terjadinya perubahan nomor massa inti, maka unsur radioaktif dalam peluruhannya dapat digolongkan dalam 4 macam deret yaitu deret Thorium (4n), deret Neptonium (4n + 1), deret Uranium(4n + 2) dan deret Aktinium (4n + 3). Di mana dari keempat deret tersebut tiga merupakan deret radioaktifalami dan satu deret merupakan deret radioaktif buatan, yaitu deret Neptonium.



Empat deret radioaktif alamiah, yaitu deret torium, neptunium, uranium, dan aktinium. a. Deret Torium Deret torium dimulai dari inti induk  dan berakhir pada inti . Deret ini juga disebut dengan deret 4n, sebab nomor massanya selalu kelipatan 4. b. Deret Neptunium Deret neptunium dimulai dari induk  dan berakhir pada inti . Deret ini juga disebut deret (4n +1), karena nomor massanya selalu dapat dinyatakan dalam bentuk 4n +1. c. Deret Uranium Deret uranium dimulai dari inti induk dan berakhir pada . Deret ini disebut juga deret (4n +2), karena nomor massanya selalu dapat dinyatakan dalam bentuk 4n + 2. d. Deret Aktinium Deret aktinium dimulai dari inti induk U dan berakhir pada Pb. Deret ini juga disebut deret (4n +3), sebab nomor massanya selalu dapat dinyatakan dalam bentuk 4n + 3.



Tabel Deret Radioaktif



i) Peluruhan Radioaktif Peluruhan adalah perubahan spontan dari satu nuklida induk menjadi satu nuklida anak yang bersifat radioaktif maupun yang tidak, dengan memancarkan sinar-sinar atau partikel-partikel radioaktif.



a. Laju peluruhan Laju peluruhan adalah seberapa cepat suatu zat radioaktif meluruh. Laju peluruhan menandakan keaktifan zat radioaktif, dengan berbanding lurus terhadap konstanta dan jumlah nuklida radioaktif. Rumusnya:



b. Waktu paruh Berapakah waktu yang diperlukan suatu radioisotop untuk meluruh? Waktu meluruh setiap radioisotop berbeda-beda, ada yang ribuan tahun, ada juga yang hanya membutuhkan waktu beberapa detik. Istilah yang biasanya digunakan untuk menyatakan waktu yang diperlukan suatu radioisotop untuk meluruh adalah waktu paruh. Waktu paruh didefinisikan sebagai waktu yang dibutuhkan oleh suatu radioisotop untuk meluruh separuhnya. Waktu paruh suatu radioisotop ditentukan dengan cara mengukur perubahan radiasi dari massa suatu radioisotop selama periode tertentu. Perhatikanlah Gambar 4. berikut ini yang memperlihatkan waktu paruh 



.



Gambar 4. Grafik Waktu terhadap Massa 90Sr. Dengan mengetahui waktu paruh suatu radioisotop, kita dapat menentukan massa suatu radioisotop setelah meluruh selama waktu tertentu. Kita juga dapat menentukan waktu paruh jika mengetahui massa isotop sebelum dan setelah meluruh serta lama peluruhannya. Berikut ini rumus yang dapat digunakan untuk melakukan perhitungan yang berkaitan dengan waktu paruh.



    Keterangan: Nt



:



banyaknya radioisotop yang tersisa setelah meluruh selama t



satuan waktu N0 : banyaknya radioisotop mula-mula t



: lamanya radioisotop meluruh



t



: waktu paruh



c. Umur rata-rata Umur rata-rata adalah kebalikan dari peluang (hipotesis) untuk meluruh persatuan waktu. Dengan rumus:



d. Peluruhan inti Dalam peluruhan inti inilah perhitungan radioaktif yang paling penting karena menyebabkan perbedaan jumlah partikel sebelum dan sesudah reaksi peluruhan. Berikut rumus peluruhan inti:



C. Kegunaan Zat Radioaktif Pada saat meluruh, unsur radioaktif tersebut memancarkan radiasi berupa partikel dan menghasilkan energi. Peluruhan unsur, pancaran radiasi, dan energi tersebutlah yang digunakan dalam berbagai kegiatan di berbagai bidang. Berikut ini beberapa contoh bidang kehidupan yang memanfaatkan sifat radioaktif. a. Pemanfaatan Radioisotop dalam Bidang Kesehatan Dalam bidang kesehatan, radioisotop kebanyakan digunakan untuk terapi kanker dan teknik pencitraan (penggambaran) organ tubuh. Radioisotop yang digunakan dalam bidang kesehatan memiliki waktu paruh yang sangat pendek, mulai dari beberapa menit sampai dengan beberapa hari saja. Di samping memiliki waktu paruh yang pendek, energinya juga rendah dan diberikan dalam dosis yang sangat sedikit. Berbagai radioisotop yang digunakan, yaitu: a)



24



Na, mendeteksi adanya gangguan peredaran darah.



b)



59



c)



11



d)



131



e)



32



Fe, mengukur laju pembentukan sel darah merah. C, mengetahui metabolisme secara umum. I, mendeteksi kerusakan pada kelenjar tiroid.



P, mendeteksi penyakit mata, liver, dan adanya tumor



Gambar 6. (a) Alat Tomografi Emisi Positron



(PET).



disuntik dengan



Pasien



larutan



yang



diberi label senyawa radioaktif yang dengan cepat bergerak ke otak.



Inti radioaktif



dalam



senyawa tersebut mengemisikan positron. (b) Alat PET



mengukur



positron gambar



jumlah emisi



dan menghasilkan dari



otak secara



tiga



dimensi. b. Pemanfaatan Radioisotop dalam Bidang Perairan Dalam bidang perairan, radioisotop bermanfaat untuk menentukan gerakan sedimen di pelabuhan dan daerah pantai, melacak zat pencemar, menemukan kebocoran dam atau bendungan, menentukan arah gerakan air tanah, menyelidiki hubungan antar sumur minyak, menentukan debit air sungai, dan studi geotermal. Radioisotop yang sering digunakan adalah iridium-192, aurum-198, dan scandium-46. c. Pemanfaatan Radioisotop dalam Bidang Peternakan Salah satu pemanfaatan radioisotop dalam bidang peternakan adalah RIA (Radioimmuno Assay), yaitu metode deteksi yang didasarkan pada interaksi antigen-antibodi. Antigen (hormon) yang berlabel radioaktif dapat digunakan untuk mendeteksi kandungan hormon dalam sampel. Isotop yang dapat digunakan untuk teknik RIA adalah H-3, C-14, dan I-125. Aplikasi RIA di bidang peternakan bertujuan untuk mengukur konsentrasi hormon progesteron dalam sampel serum darah atau susu.



Tujuan



pengukuran



progesteron



ini



adalah



untuk



pubertas ternak, mendeteksi gejala birahi, diagnosis



mendeteksi



kehamilan dini,



mendukung program inseminasi buatan (IB), dan diagnosis kelainan reproduksi ternak. Dampak sosial ekonomi dari pengaplikasian teknik RIA adalah penghematan pelayanan IB, hamil tepat waktu, produksi susu stabil, dan perbaikan keturunan. Beberapa contoh lain pemanfaatan radioisotop dalam bidang ini, yaitu: a) Mengkaji efisiensi pemanfaatan pakan untuk produksi ternak. b) Mengungkapkan informasi dasar kimia dan biologi maupun antikualitas pa da pakan ternak. c)



P dan 35S, untuk pengukuran jumlah dan laju sintesis protein di dalam usu



32



s besar. d)



C dan 3H, untuk pengukuran produksi serta proporsi asam lemak mudah



14



menguap di dalam usus besar. d. Pemanfaatan Radioisotop dalam Bidang Pertanian Dalam



bidang



pertanian,



radioisotop



dapat



digunakan



dalam



pembuatan bibit unggul, penentuan waktu pemupukan yang tepat, dan pengendalian hama. Di Indonesia, berbagai penelitian mengenai penggunaan radioisotop untuk membuat bibit unggul tanaman industri telah dilakukan. Sejak 1982 hingga sekarang Pusat Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi BATAN telah melepas 12 varietas padi unggul, 4 varietas kedelai unggul, dan 1 varietas kacang hijau unggul. Radioisotop



nitrogen-15



dapat



digunakan



untuk



penentuan



waktu pemupukan yang tepat. Pupuk yang mengandung N-15 dipantau dengan alat pencacah (pengukur radiasi). Ketika pencacah tidak lagi mendeteksi radiasi, artinya pupuk telah terserap habis. Dari data tersebut dapat diketahui jangka waktu pemupukan yang sesuai dengan usia tanaman. Pengendalian hama menggunakan radioisotop dapat dilakukan dengan cara meradiasi



sel



kelamin



hama



jantan



sehingga



mandul.



Kemudian,



hama tersebut dilepas kembali. Oleh karena hama tersebut mandul, hama betina tidak dapat berkembang biak.



e. Pemanfaatan Radioisotop dalam Bidang Arkeologi Dalam



bidang



arkeologi,



peluruhan



radioisotop



dimanfaatkan



untuk mengukur usia fosil. Pengukuran ini didasarkan pada peluruhan isotop karbon-14 yang memiliki waktu paruh 5.730 tahun. Bagaimana peluruhan isotop karbon-14 ini dapat dimanfaatkan untuk menentukan usia batuan? Ketika sinar kosmik yang berenergi tinggi (mengandung partikel neutron) memasuki lapisan atmosfer, partikel neutron akan bereaksi dengan isotop nitrogen-14 menghasilkan isotop karbon-14.



Isotop karbon-14 tersebut kemudian bereaksi dengan unsur-unsur kimia lainnya membentuk senyawa yang dikonsumsi makhluk hidup. Selama makhluk hidup tersebut hidup, jumlah karbon-14 di dalam tubuhnya tetap. Akan tetapi, ketika makhluk hidup tersebut meninggal, jumlah karbon14 yang



terkandung



dalam



makhluk



hidup



akan



meluruh.



Dengan



mengukur jumlah karbon-14 yang meluruh, kita dapat menduga usia fosil tersebut. f. Pemanfaatan Radioisotop dalam Bidang Industri: a) Industri makanan, sinar gamma untuk mengawetkan makanan, Industri metalurgi, digunakan untuk mendeteksi rongga udara pada besi co r, mendeteksi sambungan pipa saluran air, keretakan pada pesawat terbang,  dan lain-lain. b) Industri kertas, mengukur ketebalan kertas. c) Industri otomotif, mempelajari pengaruh oli dan aditif pada mesin selama  mesin bekerja. g. Pemanfaatan Radioisotop dalam Bidang Hidrologi:



a)



Na dan 131I, digunakan untuk mengetahui kecepatan aliran air sungai.



24



b) Menyelidiki kebocoran pipa air bawah tanah. c)



C dan 13C, menentukan umur dan asal air tanah.



14



h. Pemanfaatan Radioisotop dalam Bidang Biologi: a) Menentukan kecepatan pembentukan senyawa pada proses fotosintesis menggunakan radioisotop C-14 b) Meneliti gerakan air di dalam batang tanaman c) Mengetahui ATP sebagai penyimpan energi dalam tubuh menggunakan radioisotop 38F D. Pemanfaatan Radioaktif dalam Kedokteran Nuklir Ada sejumlah bahan radiofarmasi yang digunakan untuk mengobati penyakit, diantaranya:  a. Iodine-131-natrium iodida untuk mengobati hipertiroidisme dan kanker tiroid b. Yttrium-90-ibritumomab tiuxetan (Zevalin) dan Iodine-131-tositumomab (Bexxar) pada pengobatan limfoma refraktori  c. MIBG-131I(metaiodobenzylguanidine)



pada



pengobatan 



tumor neuroendokrin d. Samarium-153 atau Strontium-89 pada pengobatan nyeri tulang paliatif e. Saat



ini



pengobatan



kanker



dengan isotop



radioaktif



(brachytherapy) banyak digunakan di pusat kedokteran nuklir. Beberapa sumber radiasi (radionuklida) diantaranya: a. Cesium-137 (137Cs) b. Cobalt-60 (60Co) c. Iridium-192 (192Ir) d. Iodine-125 (125I) e. Palladium-103 (103Pd)  f. Ruthenium-106 (106Ru) Radioisotop digunakan sebagai perunut dan sumber radiasi Dewasa ini, penggunaan radioisotop untuk maksud-maksud damai (untuk kesejahteraan umat



manusia) berkembang dengan pesat.Pusat listrik tenaga nuklir (PLTN) adalah salah satu contoh yang sangat populer. PLTN ini memanfaatkan efek panas yang dihasilkan reaksi inti suatu radioisotop , misalnya U-235. Selain untuk PLTN, radioisotop juga telah digunakan dalam berbagai bidang misalnya industri, teknik, pertanian, kedokteran, ilmu pengetahuan, hidrologi, dan lain-lain. Pengunaan radioisotop sebagai perunut didasarkan pada ikataan bahwa isotop radioaktif mempunyai sifat kirnia yang sama dengan isotop stabil. Jadi suatu isotop radioaktif melangsungkan reaksi kimia, yang sama seperti isotop stabilnya. Sedangkan penggunaan radioisotop sebagai sumber radiasi didasarkan pada kenyataan bahwa radiasi yang dihasilkan zat radioaktif dapat mempengaruhi materi maupun mahluk. Radiasi dapat digunakan untuk memberi efek fisis: efek kimia, maupun efek biologi. Oleh karena itu, sebelum membahas pengunaan radioisotop kita akan mengupas terlebih dahulu tentang satuan radiasi dan pengaruh radiasi terhadap materi dan mahluk hidup.



BAB III PENUTUP



A. Kesimpulan Kesimpulan dari penulisan makalah ini adalah: 1. Kedokteran Nuklir adalah spesialis kedokteran yang menggunakan energi radiasi terbuka nuklir untuk menilai fungsi dari suatu organ, mendiagnosa dan mengobati penyakit. 2. Bahan-bahan radioaktif yang digunakan dalam kedokteran nuklir ada beberapa yakni radiofarmasi seperti iodium-131, yitrium-90, samarium153 serta radionuklida seperti cesium-137, cobalt-60, iridium-192, iodine125. B. Saran Semakin berkembangnya ilmu kedokteran nuklir yang ada saat ini, alangkah



baiknya



apabila



radiografer-radiografer



Indonesia



lebih



mengembangkan pengetahuan terhadap kedokteran nuklir sehingga dapat meningkatkan pemanfaatan radiofarmasi dalam kedokteran nuklir dalam mengobati berbagai penyakit sukar yang dialami masyarakat kebanyakan.



DAFTAR PUSTAKA



Rory Agustria. 2014. Kedokteran Nuklir. http://ranselradioterapist120121.blogspot.co.id/2014/02/kedokteran-nuklir.html Abdul



Kholis.



2012.



Kimia



Google: Inti.Google:



http://abdulkholiskimia.blogspot.co.id/2012/11/kimia-inti_23.html?m=1 Oktafiana



Oka.



2012.



Unsur-Unsur



Radioaktif.Google:



http://oktafianaoka.blogspot.co.id/2012/12/radioaktif.html?m=1 Wiharto, Kunto. 1996. Kedokteran Nuklir Dan Aplikasi Teknik Nuklir Dalam Kedokteran. BATAN: Pusat Standardisasi dan Penelitian Keselamatan Radiasi.