Berkas Sinar-X dan pembentukan Gambar

BERKAS SINAR-X DAN PARAMETER PEMBENTUKAN GAMBARAN

Arif Jauhari

Kebanyakan diagram tabung sinar-x memperlihatkan sinar-x sebagai bentukan pola segitiga yang teratur seperti yang dihasilkan pada tititk fokus. Hal ini memberikan tujuan yang baik dalam hal penekanan tentang kerja radiasi sinar-x diluar tabung. Tetapi radiasi sebenarnya tidak seperti itu. Sebenarnya, sinar-x itu seperti cahaya tampak yang dalam penyebarannya dari sumber melalui suatu garis lurus yang menyebar ke segala arah kecuali dihentikan oleh bahan penyerap sinar-x. Karena alasan tersebut maka tabung sinar-x ditutup dalam satu rumah tabung logam yang mampu menghentikan sebagian besar radiasi sinar-x, hanya sinar-x yang berguna yang dibiarkan keluar dari tabung melalui sebuah jendela/window. Sinar-x yang berguna tadi disebut sebagai berkas primer. Berkas sinar yang terletak pada tengah garisnya ini disebut central ray.

Diperlukan pembangkitan tegangan yang tinggi di dalam tabung sinar-x agar dapat dihasilkan berkas sinar-x. Rangkaian listriknya dirancang sedemikian rupa sehingga kV-nya dapat diubah dalam rentang yang besar -biasanya 30 kV sampai 100 kV- atau lebih. Bila kV yang lebih rendah digunakan, maka sinar-x memiliki panjang gelombang yang lebih panjang dan lebih mudah diserap sehingga disebut sebagai soft x-ray. Harus dipahami bahwa berkas sinar-x itu terdiri dari sinar dengan panjang gelombang yang berbeda. Radiasi yang dihasilkan pada rentang kV yang lebih tinggi akan memiliki energi yang lebih besar dan panjang gelombang yang lebih pendek.

Penyerapan Sinar-X

Salah satu dari faktor penting sinar-x adalah bahwa sinar-x dapat menembus bahan. Tetapi hanya yang benar-benar sinar-x saja yang mampu menembus objek yang dikenainya dan sebagian yang lain akan diserap. Sinar-x yang menembus itulah yang mampu membentuk gambaran atau bayangan. Besarnya penyerapan sinar-x oleh suatu bahan tergantung tiga faktor:

1. Panjang gelombang sinar-X.
2. Susunan objek yang terdapat pada alur berkas sinar-X.
3. Ketebalan dan kerapatan objek.

Telah diketahui bahwa panjang gelombang yang besar yang dihasilkan oleh kV rendah akan mengakibatkan sinar-x nya mudah diserap. Semakin pendek panjang gelombang sinar-x (yang dihasilkan oleh kV yang lebih tinggi) akan membuat sinar-x mudah untuk menembus bahan (lihat pembahasan tentang pengaruh kilovolt).

Bagaimana susunan objek ketika terjadi penyerapan sinar-x? Hal ini tergantung dari nomor atom unsur tersebut. Sebagai contoh satu lempeng aluminium yang mempunyai nomor atom lebih rendah dibanding tembaga, mempunyai jumlah daya serap lebih rendah terhadap sinar-x dibanding satu lempeng tembaga pada berat dan daerah yang sama. Timah hitam (nomor atomnya lebih besar) adalah penyerap terbaik sinar-x. Karena alasan inilah ia digunakan pada wadah tabung yang juga bertujuan untuk proteksi, contoh yang lainnya adalah dinding ruangan sinar-x dan pada sarung tangan khusus serta apron yang digunakan selama proses fluoroskopi.

Hubungan antara penyerapan sinar-x dengan ketebalan adalah sederhana yaitu unsur yang mempunyai lempengan yang tebal dapat menyerap radiasi lebih banyak dibanding lempengan yang tipis pada satu unsur yang sama. Kerapatan/kepadatan suatu unsur yang sama akan juga mempunyai kesamaan efek, contoh 2,5 cm air akan menyerap sinar-x lebih banyak dibanding 2,5 cm es karena berat timbangan es akan berkurang 2,5 cm per kubik dibanding air.

Mengingat pemeriksaan kesehatan yang menggunakan sinar-x, satu hal yang harus dipahami bahwa tubuh manusia mempunyai susunan yang kompleks yang tidak hanya mempunyai perbedaan pada tingkat kepadatan saja tetapi juga mempunyai perbedaan unsur pembentuk. Hal ini menyebabkan terjadinya perbedaan tingkat penyerapan sinar-x. Yaitu, tulang lebih banyak menyerap sinar-x dibanding otot/daging; dan otot/daging lebih banyak menyerap dibanding udara (paru-paru). Lebih jauh lagi pada struktur organ yang sakit akan terjadi perbedaan penyerapan sinar-x dibanding dengan penyerapan oleh daging dan tulang yang normal. Umur pasien juga mempengaruhi penyerapan, contoh pada umur yang lebih tua tulang-tulang sudah kekurangan kalsium dan akan mengurangi penyerapan sinar-x dibanding tulang-tulang di usia yang lebih muda.

Hubungan diantara intensitas sinar-x pada daerah yang berbeda gambarannya didefinisikan sebagai kontras subjek. Kontras subjek tergantung pada sifat subjek, kualitas radiasi yang digunakan, intensitas dan penyebaran radiasi hambur, tetapi tidak tergantung terhadap waktu, mA, jarak dan jenis film yang digunakan.

Faktor - Faktor yang Mempengaruhi Gambaran
1.Pengaruh Milliampere (mA)
Peningkatan mA akan menambah intensitas sinar-x, dan penurunan mA akan mengurangi intensitas. Sehingga semua intensitas sinar-x atau derajat terang/brightness akan bertambah sesuai dengan peningkatan intensitas radiasi sinar-x di titik fokus. Oleh sebab itu, derajat terang dapat diatur dengan mengubah mA. Perlu juga dipahami bahwa intensitas sinar-x yang bervariasi akan terus membawa hubungan yang sama antara satu dengan yang lainnya.

2. Pengaruh Jarak
Sekali lagi, intensitas sinar-x dari suatu pola bisa diatur menjadi sama dengan cara merubah semua hal, bukan dalam hal-hal yang menyangkut kelistrikan, tapi dengan menggerakkan tabung mendekati atau menjauhi objek. Dengan kata lain, jarak tabung ke objek mempengaruhi intensitas gambaran.

Hal ini dapat dibuktikan dengan demontrasi yang sederhana. Tanpa penerangan lain dalam ruangan, pindahkan lampu yang menyala mendekati kertas bercetak. Anda akan melihat bahwa semakin dekat cahaya ke buku, makin terang halaman itu terkena cahaya. Hal yang sama juga berlaku pada sinar-x: pada saat jarak objek ke sumber radiasi dikurangi, intensitas sinar-x pada objek meningkat; pada saat jaraknya ditambah intensitas radiasi pada objek berkurang. Semua ini merupakan kesimpulan dari faktor bahwa sinar-x dan cahaya merambat dalam pancaran garis lurus yang melebar.

Perubahan jarak hampir sama dengan perubahan mA dalam hal efeknya terhadap semua intensitas gambaran. Terhadap banyaknya perubahan intensitas gambaran keseluruhan bila mA atau jarak diubah adalah merupakan suatu kaidah hitungan aritmetika sederhana.

3. Pengaruh Kilovolt (kV)
Perubahan kV menyebabkan beberapa pengaruh. Pertama, perubahan kV menghasilkan perubahan pada daya tembus sinar-x dan juga total intensitas berkas sinar-x akan berubah. Hal ini terjadi dengan tanpa perubahan pada arus tabung.

Kesimpulan

Intensitas keseluruhan dari satu gambaran dipengaruhi oleh tiga faktor, mA, jarak dan kV. Bila mA atau jarak digunakan sebagai faktor pengontrol intensitas maka perubahan kontras subyek (bahan) tidak terjadi. Tetapi bila kV digunakan sebagai faktor pengontrol intensitas maka terjadinya perubahan kontras subyek selalu muncul dalam hubungannya dengan perubahan intensitas.(C)