Jurnal Fisika Indonesia No: 52, Vol XVIII, Edisi April 2014

## Pemanfaatan Alat Standar Primer untuk Peningkatan Kualitas Nilai Kalibrasi Alat Ukur Radioaktivitas di Bidang Kedokteran Nuklir

## Gatot Wurdiyanto dan Pujadi
Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi (PTKMR) – Badan Tenaga Nuklir Nasional (BATAN) Jalan Lebak Bulus Raya, No. 49. Jakarta Selatan, 12740 Gatot_w@batan.go.id
Abstrak  –  Pemanfaatan  teknologi  nuklir  di  bidang  kesehatan  yang  menggunakan teknologi  Positron  Emission  Tomography (PET)  telah  berkembang  dengan  pesat  di  Indonesia.    Teknologi  PET  tersebut  memanfaatkan  sumber  radioaktif 18 F  sebagai perunut  yang digunakan  untuk  mendiagnosis  berbagai  penyakit.    Laboratorium  Metrologi Radiasi  pada  PTKMR  -  BATAN, yang mempunyai tugas dan fungsi sebagai laboratorium acuan nasional di bidang radiasi pengion berperan dalam melakukan tugas untuk melakukan standardisasi radionuklida dan mengkalibrasi alat ukur aktivitas.    Pada mulanya, kalibrasi alat ukur aktivitas “dose calibrator” di rumah sakit menggunakan alat standar sekunder yang tertelusur ke laboratorium primer LMRI (Laboratoire  Metrologie  Ranyonnements  Ionisants),  melalui  standardisasi 18 F  dilakukan  menggunakan  metode  spektrometri-  Dengan cara  seperti ini didapatkan hasil kalibrasi dengan nilai ketidakpastian bentangan    6,3 %.    Untuk meningkatkan kualitas hasil pengukuran, dilakukan standardisasi 18 F menggunakan alat standar primer dengan metode absolut koinsidensi 4  LS  -  Dengan metode ini didapatkan nilai ketidakpastian  bentangan    2,9  % dengan  faktor cakupan, k=2, dan tingkat kepercayaan  95%.    Dengan  berhasilnya  penelitian  ini  diharapkan  Laboratorium  Standardisasi  Radionuklida  PTKMR- BATAN  dapat  berperan  dalam  kalibrasi  alat  ukur  aktivitas  secara  kontinu  agar  pemanfaatan  teknologi  nuklir  di  bidang kesehatan dapat terlaksana dengan aman dan selamat baik bagi pekerja, masyarakat maupun lingkungannya .
Kata kunci : Kalibrasi, standardisasi radionuklida, 18 F, spektrometri  koinsidensi 4  LS  -  .
Abstract  –  Utilization  Primary  Standards  Apparatus    for  Quality  Improvement  of  Calibration  Value  of  Radioactivity Instrument  in  the  Nuclear  Medicine  Field. The  use  of  nuclear  technology  in  the  health  sector  utilizing  Positron  Emission Tomography (PET) technology has grown rapidly in Indonesia. PET technology utilizes a radioactive source that is used as a tracer 18 F  to  diagnose  various  diseases.  The  Radionuclide  Standardization  Laboratory  at  the  Center  for  Technology  of Radiation Safety and Metrology - National Nuclear Energy Agency, which has the duty and function as a national reference laboratories in the field of radionuclide activity measurement, plays a role in calibrating the activity measurement instruments. At  first  ,  calibration  of  measuring  instruments  of  activity  "  dose  calibrator  "  in  the  hospital  using  a  secondary  standard traceable  to  primary  LMRI  laboratory  (  Laboratoire  Metrologie  Ranyonnements  Ionisants  )  ,  through  standardization  was performed using 18 F - spectrometry method  .  By this methods have been obtained results of calibration factor is 1.00 with a 6.3% of    expanded  uncertainty values.    To improve the precision  and accuracy of measurement,  standardization of 18 F  is done  using  an  absolute  measurement  instruments  4  (LS)-  coincidence  system.      With  this  method  the  uncertainty  stretch the  value  obtained  with  the  2.9  %  coverage  factor  ,  k  =  2  ,  and  the  level  of  confidence  95  %  .      With  the  success  of  this research  is  expected  Radionuclide  Standardization  Laboratory  PTKMR  -  BATAN  can  play  a  role  in  the  calibration  of measuring instruments of activities continuously that use of nuclear technology in the health sector can be accomplished safely and survived well for workers , communities and the environment .
Key words: Calibration,    radionuclide standardization, 18 F,  spectrometry, 4  LS  -  coincidence.

## I. PENDAHULUAN
Perkembangan  pemanfaatan  teknologi  nuklir  dalam bidang  kesehatan  telah  memasuki  era  baru  di  Indonesia. Hal  ini  ditandai  dengan  masuknya  teknologi Positron Emission Tomography / Computed Tomography (PET/CT) ke Indonesia  yang  menunjukkan  semakin  berkembangnya pemanfaatan  teknologi  nuklir  di  bidang  kesehatan. PET/CT  merupakan  teknik  pencitraan  nuklir  secara noninvasive yang  meliputi  pemberian  radiofarmaka  yang memancarkan  positron  dan  pencitraan  serta  distribusi  dan gerakan material radioaktif perunut.
Seiring dengan pemanfaatan pesawat PET/CT, diperlukan  suatu  perangkat  lain  yang  mendukung  kegitan tersebut  sebagai  kontrol  kualitas.    Seperti  diketahui, aplikasi  pesawat  PET/CT  diikuti  dengan  keberadaan  mesin pemercepat  elektron  ( cyclotron )  yang  akan  memproduksi sumber radionuklida berumur paro sangat pendek seperti 18 F sebagai  material  perunut.    Ukuran  atau  aktivitas  dari sumber radionuklida 18 F perlu diukur secara teliti dan akurat sebelum disuntikkan ke pasien.    Alat ukur yang digunakan untuk  mengukur  aktivitas  adalah dose  calibrator, atau dikenal  juga  dengan radionuclide  calibrator .      Alat  ini adalah  alat  utama  sebagai  kontrol  kualitas  besaran  dari
Jurnal Fisika Indonesia No: 52, Vol XVIII, Edisi April 2014
sumber radioaktif  yang akan  disuntikkan ke pasien. Alat ini dipilih  karena  penggunaannya  sangat  praktis,  sederhana, mudah, cepat dan sangat stabil dibanding alat ukur aktivitas lainnya.    Meskipun  demikian,  alat  ini  membutuhkan kontrol yang ketat dengan cara mengkalibrasi secara berkala ke  laboratorium  acuan  menggunakan  sumber  standar  yang sesuai.      Kesalahan dalam pengukuran aktivitas menyebab- kan  diagnosis/terapi  menjadi  tidak  tepat.    Efek  samping terhadap  pasien  bila  mendapat  dosis  aktivitas  yang berlebihan  kemungkinan  akan  mengakibatkan  kanker  pada organ yang terkena paparan radiasi.
Berdasar pada tugas dan fungsinya sebagai laboratorium  acuan  nasional  dalam  bidang  pengukuran radioaktivitas, maka peran PTKMR dalam kegiatan PET/CT adalah  melakukan  kalibrasi  alat  ukur  radiasi/aktivitas.  Pada penelitian sebelumnya, Gatot W., dkk    [1] telah melakukan kalibrasi  dose  kalibrator  dimana  sumber  standar 18 F  yang digunakan  distandarkan  menggunakan  metode  spektrometri gamma.        Untuk meningkatkan kualitas hasil pengukuran, pada  penelitian  ini  standardisasi 18 F  dilakukan  dengan metode absolut menggunakan perangkat absolut koinsidensi  (LS)-  Perangkat  ini  merupakan  alat  standar  primer yang digunakan di laboratorium primer di negara maju.
Metode  absolut  dipilih  karena  pengukuran  dilakukan tanpa  menggunakan  sumber  standar,  sehingga  hasil pengukuran  memiliki  nilai  akurasi  dan  ketepatan  yang sangat  tinggi  dengan  nilai  ketidakpastian  di  bawah  1%. Tingkat  kemurnian  dari  radionuklida 18 F  dianalisis  dengan menggunakan perangkat spektrometer gamma. 18 F    merupakan  radionuklida  yang  mempunyai  umur paro  sangat  pendek,  yaitu  109,77  menit,  meluruh  dengan model  tangkapan  elektron  dan  memancarkan  gamma  pada energi  511  KeV  menjadi 18 O[2-3].      Dengan  sifat  seperti ini,  dalam  melakukan  standardisasi  perlu  memperhatikan beberapa faktor yang mempengaruhi pengukuran radioaktivitasnya.    Karena  umur  paro  sangat  pendek  maka akan  ada  peluruhan  aktivitas  selama  pengukuran.    Untuk itu  perlu  dipertimbang-kan  lama  pengukuran  dengan pengaruh  peluruhan  aktivitas-nya.  Selanjutnya  sumber standar  tersebut  digunakan  untuk  mengkalibrasi  alat  ukur aktivitas radionuclide calibrator .
Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  meningkatkan  kualitas hasil  pengukuran  dengan  nilai  ketidakpastian  yang  relatif lebih kecil. Dari hasil ini diharapkan pemanfaatan teknologi nuklir  akan  terlaksana  secara  aman  bagi  pasien,  pekerja maupun  masyarakat  luas;  tepat  sasaran  pada  tujuan  utama pengobatan; dan lebih akurat hasil pengukurannya.

## II. LANDASAN TEORI
Prinsip  dasar  dari  penggunaan  metode  ini  adalah radionuklida yang akan diukur aktivitasnya mempunyai sifat peluruhan  partikel  beta  dan  foton/gamma  secara  serentak. Keserentakan  antara  beta  dan  gamma  ini  memungkinkan terjadinya  koinsidensi.    Dengan  mengetahui  nilai  cacah partikel  beta,  foton/  gamma  dan  cacah  koinsidensi  maka dapat  ditentukan  secara  ekstrapolasi  aktivitas  absolut  dari suatu  radionuklida.    Karena    radionuklida 18 F  mempunyai
skema  peluruhan  yang  tidak  kompleks  (sederhana),  maka persamaan koinsidensi adalah [4] :
N  =    N o a (   + (1 –   )   )      ............................      ( 1 )
N  =    N o 2 a   ..................................................      ( 2 )
N c =    N o 2 a     .................................................        ( 3 ) Dari persamaan (1), (2) dan (3) , didapatkan :
N  N 
= N o a [  1  + ( 1 -   
  ] ( 4 ) N c  
dengan  :        a    adalah  nilai branching  ratio dari  emisi  = 0,9686 (19) [5] N o adalah aktivitas sumber N  adalah  nilai  cacah  pada  saluran 
N   adalah nilai cacah pada saluran  N c adalah nilai cacah pada saluran koinsidensi   adalah efisiensi beta   adalah efisiensi gamma  adalah koefisien konversi    adalah  efisiensi  gamma  dari  detektor beta

## III. METODE PENELITIAN
A. Preparasi Sumber Radioaktif Sumber radioisotop 18 F didapatkan melalui reaksi 18 O(p, n) 18 F  pada  suatu  pesawat  pemercepat  partikel  bermuatan ( cyclotron )  yang  dipasang  di  sebuah  Rumah  sakit  di Jakarta.    Pesawat  ini  mutlak  diperlukan  untuk  menjamin ketersediaan  sumber 18 F  secara  berkelanjutan  mengingat umur  paro 18 F  yang  hanya  sekitar  110  menit.    Sumber 18 F yang  dipreparasi  dengan  campuran  larutan  sintilasi  cair ultima gold dimaksudkan untuk pengukuran yang menggunakan  sistem  koinsidensi  (LS)–  NaI(Tl  yang merupakan  perangkat  pengukuran  aktivitas  secara  absolut [6].    Larutan  sintilasi ultima  gold sebanyak  10  ml ditempatkan  pada  vial  berukuran  20  ml,  kemudian  larutan radioaktif 18 F  diteteskan  kedalam  larutan  sintilasi  tersebut dengan  berat  tertentu.  Setelah  vial  wadah  larutan  tersebut ditutup  selanjutnya  dikocok  agar  larutan  menjadi  homogen dan  ditempatkan  pada  lokasi  yang  tidak  terkena  cahaya. Larutan latar dibuat dari larutan sintilasi sebanyak 10 ml dan tempatkan pada vial 20 ml yang sama spesifikasinya dengan vial  sebelumnya.  Setelah  sumber  radioaktif  diperkirakan telah homogen dengan larutan sintilasinya, maka sumber 18 F siap untuk diukur (gambar 1).    Jumlah sumber  yang dibuat untuk  jenis  ini  sebanyak  1  buah.      Untuk  cacah  latar digunakan larutan ultima gold tanpa sumber radioaktif.
Jurnal Fisika Indonesia No: 52, Vol XVIII, Edisi April 2014
Gambar 1.      Sumber 18 F dalam wadah vial.
B.    Pengukuran dengan perangkat absolut koinsidensi 4  (LS)–  (NaI(Tl). Sistem  koinsidensi  4  (LS)-  (NaI(Tl)  dirangkai  seperti pada  gambar  2  di  bawah  ini  [7].    Adapun  setting  yang dilakukan  pada  sistem  perangkat  tersebut  adalah  tegangan kerja untuk detektor beta anoda adalah 2600 volt, beta focus adalah  700  volt,  detektor  gamma  adalah  750  volt, diskriminator  beta  adalah  30  mvolt  ( lower  level ),  gerbang saluran  gamma  pada  energi  511  keV,  waktu  mati  beta  dan gamma  50  s, resolving  time saluran  beta  adalah  1  s, resolving time saluran koinsidensi adalah  2  s, dan shaping time adalah  3  s  . Setting dilakukan  agar  efisiensi detektor menjadi semakin lebih tinggi sehingga nilai akurasi hasil pengukuran semakin tinggi pula.
Gambar 2.    Diagram perangkat koinsidensi 4  (LS) –  (NaI(Tl) sistim digital.
Gambar  2  menunjukkan  suatu  diagram  balok  dari sistem  koinsidensi  yang  diolah  secara  digital.    Keluaran dari  masing-masing  detektor  NaI  diberi  penguat  awal, kemudian  dijumlahkan  dengan  menggunakan  modul sum- invert .  Setelah  diperkuat  dengan  amplifier  kemudian diteruskan  ke  sistem  ADC  ( Analog  to  Digital  Converter ) yang  pada  Gambar  2  disebut digital  sampling  board untuk proses  digitalisasi.    Untuk  sinyal  beta  yang  keluar  dari PMT  1  dan  PMT  2  masing-masing  diberi  penguat  awal ( preamplifier ),  kemudian  diberi  penguat  dengan amplifier , dan diteruskan ke sistem ADC . Sumber    radionuklida 18 F  yang  terdapat  dalam  wadah vial  berukuran  20  mL  ditempatkan  pada  ruang  pencacahan ( counting  chamber )  yang  terletak  diantara  dua  buah  tabung pengganda cahaya atau PMT ( photo multiplier tube) dan dua buah  detektor  sinar  gamma.    Vial  yang  berisi  sumber 18 F dimasukkan  ke  dalam  ruang  pencacahan  secara  manual melalui  lubang  yang  terletak  diatas  ruang  tersebut.    Untuk
menghindari  masuknya  cahaya  atau  sinar  dari  luar  yang dapat  mengganggu  pengukuran,  lubang  tersebut  ditutup rapat dengan bahan/kain hitam.

## IV.    HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  penimbangan  sampel 18 F  bentuk  titik  maupun cairan dalam wadah ampul ditampilkan pada Tabel 1.    Data penimbangan  sampel  berbentuk  titik  dibuat  dengan  berat yang  hampir  sama,  hal  ini  dibuat  untuk  menghindari  efek absorpsi diri ( self absorption ). Sedangkan untuk sumber cair dalam  wadah  ampul  dibuat  berbeda  untuk  keperluan kalibrasi alat ukur radionuclide    calibrator . Tabel 1. Data Penimbangan Sumber 18 F No Bentuk Berat (mg) V1801/10 Vial (10/20) mL 14,23 V1801/16 Vial (16/20) mL 16083,25 V1802/16 Vial (16/20) mL 15876,68 V1803/16 Vial (16/20) mL 15948,46
Gambar  3.    Spektrum  sinar  gamma 18 F  menggunakan detektor NaI(Tl) pada sistim koinsidensi  (LS)-  

Jurnal Fisika Indonesia No: 52, Vol XVIII, Edisi April 2014
Gambar  4.    Spektrum  beta 18 F  menggunakan  detektor Liquid Scintilation pada sistim koinsidensi  (LS)-   Spektrum  sinar  gamma  dari 18 F  yang  didapat  dengan menggunakan  detektor  NaI(Tl)  pada  sistim  koinsidensi  (LS)-  ditampilkan  pada  Gambar  3.    Pada  gambar tersebut  sangat  jelas  terlihat  spektrum  gamma  pada  energi 511 keV.  Pada sisi sebelah kanan terlihat spektrum gamma pada  energi  sekitar  1022  keV.    Spektrum  tersebut  merupa- kan puncak jumlahan ( sum-peak ) antara energi 511 keV dari peristiwa  efek Compton dan  dari  peristiwa  anihilasi.    Bila dibandingkan  dengan  spektrum 18 F  menggunakan  detektor semikonduktor  HPGe  maka  detektor  HPGe  memiliki resolusi lebih baik, tetapi detektor sintilasi NaI(Tl) memiliki efisiensi  yang  lebih  tinggi.    Gambar  4    menampilkan spek-trum  beta 18 F  yang  didapat  dari  kedua  PMT  ( photo multiflier  tube )  beta  dengan  detektor Liquid  Scintilation pada  sistim  koinsidensi  (LS)-  .    Kedua  spektrum  beta tersebut  terlihat  simetris  yang  menandakan  bahwa setting saluran beta dari sistim koinsidensi sangat baik .

## Gambar 5.    Kurva ekstrapolasi efisiensi
18 F
Gambar  5    menampilkan  kurva  ekstrapolasi  efisiensi 18 F  menggunakan  sistim  koinsidensi  (LS)-  aI(Tl)  Hasil pengukuran aktivitas secara absolut ditentukan melalui ekstrapolasi  efisiensi  pada  (1  –   )/   =  0  atau   =  1  . Pada  kurva  tersebut  dapat  ditentukan  nilai  aktivitas  sumber 18 F  yang  dicuplik  ke  dalam  vial  20  mL  adalah  (4153  ± 0,7514)  Bq,    dengan  kemiringan  ( slope )  sebesar  (215,3  ± 1,922).    Dari nilai ini maka  didapatkan nilai aktivitas jenis sebesar : 291,85 Bq/mg.
Ketidakpastian  bentangan  ( expanded  uncertainty )  [8] pada  pengukuran  aktivitas 18 F  secara  absolut  menggunakan sistim koinsidensi  (LS)-  aI(Tl), pada tingkat kepercayaan  95%  ,  k=2  ditampilkan  pada  Tabel  2.    Pada tabel tersebut nilai ketidakpastiannya di bawah 1% (0,51%), hal  ini  membuktikan  metode  pengukuran  aktivitas  secara absolut  memiliki  tingkat  akurasi  dan  presisi  yang  sangat tinggi.    Dengan  demikian  nilai  aktivitas  yang  didapat  dari pengukuran  dengan  metode  tersebut  adalah  (291,85    ± 1,49) Bq/mg.
Tabel 2. Komponen  ketidakpastian  pengukuran  aktivitas 18 F dengan metode koinsidensi  (LS)-  aI(Tl)
Komponen Ketidakpastian (%) Tipe A Tipe B Statistik pencacahan 0,15 - Dead time - 0,01 Resolving time - 0,01 Berat 18 F - 0,05 Umur paro 18 F - 0,0164 Probabilitas pancaran  + 18 F - 0,1962 Intersep kurva ekstrapolasi 0,0181 - Timing - 0,002 Jumlah kuadrat 0,0228 0,0415 Ketidakpastian gabungan 0,2536 Ketidakpastian bentangan (k=2), tingkat kepercayaan, 95% 0,51
Dengan  dimilikinya  alat  ukur  primer  koinsidensi  4phi  (LS)-  (NaI(Tl))  di  PTKMR-BATAN  maka  dapat  dilaku- kan  pengukuran  dan  kalibrasi  alat  ukur  sekunder radionuclide  calibrator Capintec  CRC-7BT.    Hasil  pengu- kuran  dengan  sistim  koinsidensi  4phi  (LC)-  (NaI(Tl)) dengan  nilai  ketidakpastian  di  bawah  1  %  (0,51  %),  dapat menunjukkan peningkatan kualitas hasil pengukuran dengan sistim  tersebut,  seperti  ditunjukkan  pada  Tabel  3  di  bawah ini.        Pada  Tabel  3  jelas  terlihat  perbedaan  nilai  ketidak- pastian  bentangan  yang  didapat  jika  menggunakan  metode koinsidensi dan metode spektrometri gamma.
Tabel 3. Nilai ketidakpastian antara kedua metode pengukuran 18 F . Metode Ketidakpastian bentangan (%) Standar Standar Sekunder Dose Cal. Pelanggan Spektrometri gamma 3,47 5,59 6,28 Koinsidensi  0,51 4,41 5,39 Koinsidensi  0,51 - 2,90

## V. KESIMPULAN
Laboratorium  standardisasi  radionuklida  pada  Pusat Teknologi  Keselamatan  dan  Metrologi  Radiasi  –  Badan Tenaga  Nuklir  Nasional  telah  dapat  meningkatkan  hasil pengukuran  untuk  mengkalibrasi  alat  ukur  aktivitas  “dose calibrator”  dengan  nilai  ketidakpastian  bentangan  sebesar 2,9 % dengan faktor cakupan, k=2  dan tingkat kepercayaan 95%.

## PUSTAKA
[1] Gatot  Wurdiyanto,  Pujadi  Marsoem,  Hermawan  Candra, and  Wijono  Paidi;      Radioactivity  Measurement  of 18 F  in 16  mL  vials  for  Calibration  of  Radionuclide  Calibrators, International  Journal  of  Applied  Radiation  and  Isotopes, ELSEVIER,  ISSN 0969-8043, Vol. 70.  Issue 9 hal. 2237 – 2239 , 2012.
[2] Bureau  Internationale  De  Poids  Et  Mesures,  Comparison Results of F-18, BIPM.RI(II)-K1, F-18, 2002.
[3] Table  de  Radionucleides,  Laboratoire  de  Metrologie  des Rayonnements  Ionisants,  Medical  Selection,  Commissariat a I energie Atomique, 1982.
[4] Roteta,  M.,  Garcia-Torano.  E.,  Barguero,  L.  R., Standardization  of 18 F  by  Coincidence  and  LSC  Methods, International  Journal  Applied  Radiation  and  Isotopes,  64, 1199 – 1202, 2006 .
( 1 -      N N / N c
Jurnal Fisika Indonesia No: 52, Vol XVIII, Edisi April 2014
[5] BE,  M.  M, et  al, Monographie  –  5  :  Table  of Radionuclides  ,  Bureau  Internationale  de  Poids  et  Mesures
(BIPM) , Francis, 2008.
[6] Gatot  Wurdiyanto,  Teknik  pembuatan  dan  pengukuran sumber  standar radioaktif, Buletin BATAN, Tahun  XI, No. 3, Juli 1990.
[7] K.B.Lee,  Jong  Man  Lee,  Tae  Soon  Park,  Pil  Jei  Oh,  Sang Han  Lee,  Min  Kie  Lee.,  Application  of  digital  sampling techniques  for  4  (LS)-  coincidence  counting.,  Nuclear Instruments  and  Methods  in  Physics  research  A  626-627  , 72-76, 2011
[8] Gatot  Wurdiyanto,  Pujadi  dan  Hermawan  Candra., Metode Penentuan  Kemampuan  Ukur  Terbaik  (KUT)  pada Perangkat  Spektrometer  Gamma.,  Prosiding  Pertemuan Ilmiah  XXVI,  Himpunan  Fisika  Indonesia  Jateng  & Yogyakarta,    Universitas  Muhammadiyah,  Purworejo,  14 April 2012.