Perhitungan Penahan Radiasi pada Kedokteran Nuklir

Pendahuluan
Tulisan ini diinspirasi oleh adanya workshop yang telah diikuti terkait latihan perhitungan penahan radiasi untuk kedokteran nuklir. Selain itu juga untuk menjawab pertanyaan saudara Nandya Hanita terkait cara menghitung ketebalan timah hitam untuk Tc.

Sumber radioaktif Tc-99m dengan aktivitas 1 GBq jika ditempatkan pada vial yang tidak dilapisi penahan radiasi akan memberikan paparan radiasi eksternal sebesar 15 mikroSv/jam pada jarak 1 meter dari sumber. Nilai itulah yang sering disebut dengan kuat sumber (source strength) atau konstanta gamma (specific gamma constant) Tc-99m.

Contoh Kasus
Sebagai contoh kasus, hitunglah penahan radiasi yang memadai untuk 5 GB Tc-99m pada jarak 10 cm? dengan menggunakan persamaan inverse square law maka dapat diselesaikan contoh tersebut.

Paparan radiasi pada jarak 10 cm atau D dapat dihitung dengan persamaan di atas sehingga ketemu nilai 7500 mikroSv/jam.

Pertanyaan selanjutnya, bagaimana kalau vial tersebut dimasukkan kedalam kontainer timbal dengan ketebalan 2 mm? Berapa paparan radiasi pada jarak 0,5 meter?

Persamaan di atas dimodifikasi menjadi :

Dengan nilai B adalah faktor transmisi penahan radiasi. korelasi nilai B dengan tebal penahan radiasi adalah:

n= - log B dan tebal penahan radiasi (t) = n x TVL

TVL adalah Tenth Value Layer dari bahan penahan radiasi. untuk sumber radioaktif Tc-99m, TVL timbal adalah 1 mm dan TVL baja (steel) adalah 19 mm.
Sehingga solusi dari kasus diatas adalah:

selanjutnya,

Paparan radiasi pada jarak 50 cm dari kontainer timbal dengan ketebalan 2 mm adalah 3 mikroSv/jam.

Pada kedokteran nuklir, praktek perlakuan radionuklida itu ada pada lemari asam yang dilapisi dengan timbal. Jika disain lemari asam sebagaimana gambar berikut dengan tebal timbal 4 mm pada lemari asam, hitunglah dosis yang diterima oleh pekerja yang melakukan elusi selama 1 bulan kerja. Asumsi: 1 bulan = 20 hari, 1 hari = 8 jam kerja.

Dengan ketebalan timbal 4 mm (t = 4 mm) maka diperoleh nilai B sebesar 0,0001 sehingga nilai laju dosis yang diterima pekerja radiasi adalah:

D = 0,0001 x 7500 mikroSv/jam x (10/30)2 = 0,083 mikroSv/jam

Apabila pekerja radiasi kerja dalam waktu 1 bulan = 160 jam, maka dosis yang diterima oleh pekerja radiasi adalah:

D = 0,083 mikroSv/jam x 160 jam = 13,3 mikroSv.

Perhitungan di atas jika hanya menggunakan 1 sumber Tc-99m dengan aktivitas 5 GBq. Pertanyaan selanjutnya,

1. bagaimana jika menggunakan beberapa sumber Tc-99m?
2. apakah penahan radiasinya sudah sesuai atau perlu penyesuaian kembali?
3. Kemudian bagaimana kalau selain pakai Tc-99m juga menggunakan sumber Iodine. Pada 1 kemasan iodine berisi campuran I-131, I-132, I-133, dan I-135. Sehingga perlu proses pemisahan dan lainnya untuk memperoleh I-131 saja.

Silakan dihitung berapa ketebalan timbal pada hotlab jika pekerja radiasi maksimum memperoleh dosis 0,2 mSv/minggu pada jarak 50 cm. Dengan beban kerja 40 jam/minggu, faktor orientasi berkas ke segala arah (U) = 1, factor okupansi (T) 4 jam per 8 jam per hari sehingga T = 0,5.

Jawab:

Dengan menggunakan persamaan tersebut dengan modifikasi factor beban kerja dan lainnya menjadi :

n = -log(B) dan t = n x TVL

Jika nilai tebal penahan radiasi (𝑡) antar radionuklida memiliki perbedaan kurang dari 1 TVL maka tebal penahan yang dipilih adalah tebal yang paling besar ditambah dengan 1 HVL.

Jika nilai tebal penahan radiasi (t) antar radionuklida memiliki memiliki perbedaan sebesar 1 TVL atau lebih, maka ketebalan penahan = nilai tebal penahan yang paling besar.

Pada tabel di atas ada 2 radionuklida yang mempengaruhi ketebalan penahan radiasi yaitu I-132 dan I-135, dari keduanya diperoleh selisih ketebalan penahan radiasi sebesar 27,08 mm masih kurang dari 1 TVL sehingga ketebalan penahan yang terbesar harus ditambah dengan 1 HVL, yaitu:

t_total = 228,64 + (0,301 x 45) = 242,2 mm Pb

tebal hotlab adalah 242,2 mmPb

selanjutnya, akan muncul pertanyaan lagi.
Berapa ketebalan tembok atau dinding beton (TVL = 20,5 cm) ruang hotlab jika jarak terdekat tembok dengan hotlab adalah 2 meter. Jarak dari sumber ke luar hotlab 25 cm. Di luar tembok itu diperuntukkan untuk anggota masyarakat dengan maksimum dosisnya 0,01 mSv/minggu. Asumsi beban kerja 40 jam/minggu, factor okupansi 2 jam per 8 jam atau T = 0,25; dan U = 1.

Jawab:
Pada perhitungan sebelumnya, yang mempengaruhi perhitungan adalah I-135 sehingga perhitungan ini langsung menggunakan nilai-nilai pada I-135. Jarak dari sumber ke titik pengukuran adalah 25 cm + 200 cm + 30 cm (dari dinding luar) = 2,55 meter.

n= -log(5,2 x 10-1) = 0,28

t = 0,28 x 20,5 cm = 5,8 cm

sehingga diperoleh tebal beton 5,8 cm untuk daerah anggota masyarakat.

Referensi

1. Perka BAPETEN No. 12 Tahun 2012
2. NCRP 151 Tahun 2005
3. http://researchcompliance.uc.edu/Libraries/Isotopes/Tc-99m.sflb.ashx
4. Practical training on shielding calculations, bahan workshop “National Coordination Meeting on The Radiation Protection and Safe Management of Radiopharmaceutical Production”, IAEA dan BAPETEN, September 2016, Jakarta.