Dosimetri

Dosimetri merupakan kegiatan pengukuran dosis radiasi dengan teknik pegukurannya didasarkan pada pengukuran ionisasi yang disebabkan oleh radiasi dalam gas, terutama udara. Dalam proteksi radiasi, metode pengukuran dosis radasi ini dikenal degan sebutan dosimetri radiasi. Selama perkembangannya, besaran yang dipakai dalam pengukuran jumlah radiasi selalu didasarkan pada jumlah ion yang terbentuk dalam keadaan tertentu atau pada jumlah energi radiasi yang diserahkan kepada bahan.

Sama halnya dengan besaran-besaran fisika lainnya, radias juga mempunyai ukuran atau satuan untuk menunjukkan besarnya pancaran radiasi dari suatu sumber, atau menunjukkan banyaknya dosis radiasi yang diberikan atau diterima oleh suatu medium yang terkena radiasi. Radasi mempunyai satuan karena radiasi itu membawa atau mentransfer energi dari sumber radiasi yang diteruskan kepada medium yang menerima radiasi. Sampai saat ini ICRP (Komisi Internasional untuk Perlindungan Radiologi) masih tetap menggunakan besaran makroskopis yang disebut besaran dosimetri, dan secara formal telah didifinisikan oleh ICRU(Komisi Internasional untuk Satuan dan Pengukuran radiologi).

Pemanfaatan teknik nuklir dalam berbagai bidang selalu melibatkan pemanfaatan radiasi yang tentu saja juga melibatkan teknik pengukuran radiasi, baik untuk tujuan pencapaian kualitas hasil maupun keselamatan kerja. Dalam kegiatan radiodiagnostik, irradiasi terhadap pasien harus memenuhi azas optimisisasi yang menghendaki agar dosis yang diterima pasien dapat ditekan serendah mungkin namun dapat diperoleh hasil gambar pencitraan dengan radiasi yang baik dan dapat dianalisa oleh dokter. Dalam kegiatan radioterapi, dosis radiasi yang diberikan untuk irradiasi kanker harus diatur sedemikian rupa sehingga kanker dapat diobati tanpa memberikan efek berarti terhadap jaringan normal lainnya. Dengan dukungan dosimetri radiasi yang baik, pemanfaatan teknik nuklir dalam bidang kesehatan akan memberikan hasil yang terbaik, dengan efek paparan radiasi pengion yang merugikan kesehatan dapat ditekan serendah mungkin atau bahkan dihindari sama sekali.

Dalam bidang industri, irradiasi terhadap berbagai jenis komoditas memerlukan dosis radiasi yang berbeda-beda. Penguasaan terhadap teknik dosimetri radiasi dosis tinggi berpengaruh sangat besar terhadap kualitas produk yang dihasilkan. Untuk tujuan keselamatan dan kesehatan kerja, dosimetri juga memiliki peran yang sangat besar. Daerah kerja harus selalu dimonitor tingkat radiasinya agar keselamatan dan kesehatan kerja di tempat tersebut tetap terjamin. Setiap pekerja radiasi harus mendapatkan pelayanan pemantauan dosis perorangan sehingga terimaan dosis radiasi selama menjalankan tugas tetap terkontrol dan tidak melampauai Nilai Batas Dosis (NBD) yang telah ditetapkan.

Uraian di atas menunjukkan bahwa pemahaman terhadap besaran dan satuan dasar dalam dosimetri merupakan kunci utama untuk mencapai suksesnya pemanfaatan iptek nuklir dalam berbagai bidang. Setiap kegiatan pemanfaatan teknik nuklir harus didukung dengan penguasaan terhadap teknik dosimetri dan standardisasi radiasi. Sebagai langkah awal, pemahaman terhadap besaran dan satuan dasar untuk dosimeteri radiasi pun perlu diperkenalkan kepada setiap personil yang terlibat dalam pemanfaatan teknik nuklir. Ada beberapa besaran dan satuan dasar yang berhubungan dengan radiasi pengion disesuaikan dengan kriteria penggunaannya. Berikut ini akan dibahas besaran-besaran dan satuan-satuan dasar dalam dosimetr radiasi.

Besaran dan Satuan Dasar dalam Dosimetri

1. Dosis Serap

Radiasi dapat mengakibatkan pengionan pada jaringan atau medium yang dilaluinya. Untuk mengukur besarnya energi radiasi yang diserap oleh medium perlu diperkenalkan suatu besaran yang tidak bergantung pada jenis radiasi, energi radiasi maupun sifat bahan penyerap, tetapi hanya bergantung pada jumlah energi radiasi yang diserap persatuan massa bahan yang menerima penyinaran radiasi tersebut. Untuk mengetahui jumlah energi yang diserap oleh medium ini digunakan besaran dosis serap. Dosis serap didifinisikan sebagai jumlah energi yang diserahkan oleh radiasi atau banyaknya energi yang diserap oleh bahan persatuan massa bahan itu. Jadi dosis serap merupakan ukuran banyaknya energi yang diberikan oleh radiasi pengion kepada medium. Meskipun dosis serap semula didifinisikan untuk penggunaan pada suatu titik tertentu, namun untuk tujuan proteksi radiasi digunakan pula untuk menyatakan dosis rata-rata pada suatu jaringan. Secara matematis, dosis serap (D) dirumuskan dengan :

D = dE / dm

dengan dE adalah energi yang diserap oleh medium bermassa dm.

Jika dE dalam Joule (J) dan dm dalam kilogram (kg), maka satuan dari D adalah : J.kg-1. Dalam sistim SI besaran dosis serap diberi satuan khusus, yaitu Gray dan disingkat dengan Gy.Sebelum satuan SI digunakan, dosis serap diberi satuan erg/gr, dan diberi nama satuan khusus rad (radiation absorbed dose), dimana 1 rad setara dengan 100 erg/gr.

Dalam proteksi radiasi, dosis serap merupakan besaran dasar. Turunan dosis serap terhadap waktu disebut laju dosis serap yang mempunyai satuan dosis serap persatuan waktu. Dalam sistim SI, laju dosis serap dinyatakan dalam Gy.s-1. Sedang satuan-satuan lain yang juga sering digunakan adalah : Gy. jam-1, Gy. menit-1, mGy.menit-1, mGy.s-1 dan sebagainya.

2. Dosis ekivalen

Sebelumnya orang menduga bahwa radiasi dapat menyebabkan perubahan dalam suatu sistim hanya berdasarkan pada besar energi radiasi yang terserap oleh jaringan. Namun kenyataannya tidaklah demikian. Ditinjau dari sudut efek biologi yang ditimbulkan, ternyata efek yang timbul pada suatu jaringan akibat penyinaran oleh bermacam-macam radiasi pengion tidak sama, meskipun dosis serap dari beberapa jenis radiasi yang diterima oleh jaringan itu sama besar. Jadi dalam hal ini, penyerapan sejumlah energi radiasi yang sama dari beberapa jenis radiasi yang berbeda tidak menimbulkan efek biologi yang sama. Efek biologi yang timbul ternyata juga bergantung pada jenis dan kualitas radiasi.

Dalam proteksi radiasi, besaran dosimetri yang lebih berguna karena berhubungan langsung dengan efek biologi adalah dosis ekivalen. Besaran dosis ekivalen lebih banyak digunakan berkaitan dengan pengaruh radiasi terhadap tubuh manusia atau sistim biologi lainnya. Dalam konsep dosis ekivalen ini, radiasi apapun jenisnya asal nilai dosis ekivalennya sama akan menimbulkan efek biologi yang sama pula terhadap jaringan tertentu. Dalam hal ini ada suatu faktor yang ikut menentukan dalam perhitungan dosis ekivalen, yaitu kualitas radiasi yang mengenai jaringan. Kualitas radiasi ini mencakup jenis dan energi dari radiasi yang bersangkutan.

Untuk menunjukkan kualitas dari radiasi dalam kaitannya dengan akibat biologi yang dapat ditimbulkannya, Komisi Internasional untuk Proteksi Radiasi atau International Commission on Radiological Protection (ICRP) melalui Publikasi ICRP Nomor 60 Tahun 1990, memperkenalkan faktor bobot radiasi, wR. Sebelumnya, melalui Publikasi ICRP Nomor 26 Tahun 1977, ICRP menggunakan istilahfaktor kualitas, Q.

Dosis ekivalen pada prinsipnya adalah dosis serap yang telah dibobot, yaitu dikalikan dengan faktor bobotnya. Faktor bobot radiasi ini dikaitkan dengan kemampuan radiasi dalam membentuk pasangan ion persatuan panjang lintasan. Semakin banyak pasangan ion yang dapat dibentuk persatuan panjang lintasan, semakin besar pula nilai bobot radiasi itu. Dosis ekivalen dalam organ T yang menerima penyinaran radiasi R (HT,R) ditentukan melalui persamaan :

HT,R = wR . DT,R

dengan DT,R adalah dosis serap yang dirata-ratakan untuk daerah organ atau jaringan T yang menerima radiasiR, sedang wR adalah faktor bobot dari radiasi R. ICRP melalui Publikasi ICRP Nomor 60 Tahun 1990 menetapkan nilai wR berdasarkan pada jenis dan energi radiasinya.

Mengingat faktor bobot tidak berdimensi, maka satuan dari dosis ekivalen dalam sistim SI sama dengan satuan untuk dosis serap, yaitu dalam J.kg-1. Namun untuk membedakan antara kedua besaran tersebut, dosis ekivalen diberi satuan khusus , yaitu Sievert dan disingkat dengan Sv. Sebelum digunakan satuan SI, dosis ekivalen diberi satuan Rem (Roentgen equivalent man ataumammal) yang besarnya : 1 Sv = 100 Rem Jika dalam konsep dosis serap dua dosis yang sama besar (dalam Gy) dari radiasi yang kualitasnya berlainan akan menimbulkan efek biologi yang berlainan, maka dalam konsep dosis ekivalen ini dua dosis radiasi yang sama besar (dalam Sv) dari radiasi pengion jenis apapun akan menimbulkan efek biologi yang sama.

3. Dosis Efektif

Hubungan antara peluang timbulnya efek biologi tertentu akibat penerimaan dosis ekivalen pada suatu jaringan juga bergantung pada organ atau jaringan yang tersinari. Untuk menunjukkan keefektifan radiasi dalam menimbulkan efek tertentu pada suatu organ diperlukan besaran baru yang disebut besaran dosis efektif. Besaran ini merupakan penurunan dari besaran dosis ekivalen yang dibobot. Faktor pembobot dosis ekivalen untuk organ T disebut faktor bobot jaringan, wT. Nilai wT dipilih agar setiap dosis ekivalen yang diterima seragam di seluruh tubuh menghasilkan dosis efektif yang nilainya sama dengan dosis ekivalen yang seragam itu. Jumlah faktor bobot jaringan untuk seluruh tubuh sama dengan satu.

Dosis efektif dalam organ T, HE yang menerima penyinaran radiasi dengan dosis ekivalen HT ditentukan melalui persamaan :

HE = wT . HT

ICRP melalui Publikasi ICRP Nomor 60 Tahun 1990 menetapkan nilai wT yang dikembangkan dengan menggunakan manusia acuan dengan jumlah yang sama untuk setiap jenis kelamin dan mencakup rentang umur yang cukup lebar.

4. Paparan

Paparan pada mulanya merupakan besaran untuk menyatakan intensitas sinar-X yang dapat menghasilkan ionisasi di udara dalam jumlah tertentu. Berdasarkan difinisi tersebut, maka paparan (X) dapat dirumuskan dengan :

X = dQ / dm

dengan dQ adalah jumlah muatan elektron yang timbul sebagai akibat interaksi antara foton dengan atom-atom udara dalam volume udara bermassa dm. Besaran paparan ini mempunyai satuan Coulomb per kilogram-udara (C.kg-1) dan diberi nama khusus Roentgen, disingkat R.

Satuan Roentgen semula hanya berlaku untuk sinar-X. Namun pada tahun 1937 satuan ini didifinisikan ulang sehingga berlaku juga untuk sinar-g. Pengertian baru dari Roentgen ini adalah bahwa : 1 R merupakan kuantitas radiasi sinar-X atau sinar-gyang menghasilkan 1 esu ion positif atau negatif di dalam 1 cm3 udara normal (NPT). Dari difinisi baru tersebut, energi sinar-X atau sinar-gyang terserap di dalam 1 gram udara dapat menjadi :

1 R = 87,7 (erg/gr) = 0,00877 (J/kg)