makalah bioradiasi

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Bioradasi adalah ilmu yang mempelajari radiasi dalam tubuh makhluk hidup. Bagi masyarakat awam, kata radiasi selalu dihubungkan dengan bom atom, kecelakaan Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN), limbah radioaktif, serta penyebab timbulnya penyakit kanker. Mereka juga cenderung merasa cemas dan takut terhadap radiasi, tetapi tidak ingin memahami radiasi secara obyektif. Pendapat sebagian besar masyarakat tentang radiasi didasarkan pada bahaya radiasi yang berasal dari ledakan bom atom, missal yang terjadi di Nagasaki dan Hiroshima, atau kecelakaan nuklir di PLTN Chernobyl. Seringkali mereka tidak dapat membedakan antara bahaya radiasi akibat kecelakaan tersebut dengan radiasi yang mereka peroleh dalam kegiatan sehari-hari, misalnya radiasi yang berasal dari pemeriksaan kesehatan atau radiasi yang berasal dari lingkungan. Tulisan ini bertujuan untuk meningkatkan pemahaman mengenai radiasi yang ada pada manusia. Selain itu diharapkan juga dapat membantu dalam mengambil keputusan bila dihadapkan pada pilihan memperoleh paparan radiasi pada tubuh untuk keperluan medis, misalnya "di-roentgen" pada dada atau gigi. Perlu kita sadari bahwa tidak ada satupun aktivitas manusia yang benar-benar aman. Pemanfaatan radiasi juga mengandung risiko, seperti halnya aktivitas sehari-hari manusia, misalnya mengendarai mobil, naik tangga atau bahkan mandi. Tidak seorangpun di dunia ini yang tidak pernah terkena radiasi. Karena itu, amat penting bagi kita untuk mendapatkan informasi tentang radiasi dan efeknya pada manusia.

B.     Rumusan Masalah

Bagaimana konsep fisika atom dan radiasi dalam bioradiasi?

Bagaimana konsep sinar-sinar dalam radioaktif serta radioaktivitas?

Bagaimana konsep ionisasi dan apa saja jenis radiasi serta energinya?

Bagaimanakah keuntungan dan kerugian radiasi dalam kehidupan kehidupan?

Bagaimana cara memproteksi diri dari dampak negative radiasi?

Bagaimana mekanisme kerja dari radioterapi?

C.    Tujuan Penulisan

Menjelaskan konsep fisika atom dan radiasi dalam bioradiasi Menjelaskan manfaat dari bioradiasi

Menjelaskan konsep sinar-sinar dalam radioaktif serta radioaktivitas

Menjelaskan konsep ionisasi dan apa saja jenis radiasi serta energinya

Menjelaskan keuntungan dan kerugian radiasi dalam kehidupan kehidupan

Menjelaskan cara memproteksi diri dari dampak negative radiasi

Menjelaskan mekanisme kerja dari radioterapi

BAB II

PEMBAHASAN

A.    Fisika Atom Dan Radiasi

1.      Model Atom

a.       J.J Thomson

Atom bagaikan sebuah bola yang mengandung muatan positif tersebar secara merata di seluruh volume bola. Elektron-elektron yang bermuatan negatif berkeliaran di dalam bola yang bermuatan positif. Model atom ini ternyata kurang berhasil menerangkan fakta-fakta eksperimen hamburan.

Gambar 1. Model atom Thompson

b.      Ernest Rutherford

Melukiskan tentang struktur atom bahwa bagian luar suatu atom dibatasi oleh elektron sedangkan bagian tengah terdapat inti bermuatan positif. Hal ini dapat dibuktikan dengan penembakan lempengan logam dengan sinar radioaktif zat polonium, tampak adanya peristiwa hamburan.

Oleh karena elektron bermuatan negatif sedangkan inti bermuatan positif maka terdapat gaya tarik coulomb antara inti dan elektron.

Gambar 2. Model atom rutherford

c.       Niels Bohr

Model atom Niels Bohr sama dengan yang dilukiskan Rutherford, hanya saja berbeda dalam hal gerakan dan lintasan elektron.

Dikatakan bahwa:

1)      Elektron dalam geraknya mengelilingi inti hanya mungkin apabila memiliki momentum sudut sebesar:

Gambar 3. Model atom bohr

2)      Eektron-elektron bergerak dalam lintasan stasioner tanpa memancarkan energi.

3)      Elektron dapat pindah dari lintasan satu ke lintasan lain sambil memancarkan atau menyerap energi berupa gelombang elektromagnetik sebesar:

2.      Bagian Atom dan Inti Atom

Atom tersusun dari electron, dan inti atom. Di dalam inti, terbagi lagi menjadi proton dan neutron. Misalkan elektron, proton dan neutron digambarkan sebagai berikut:

Gambar 4. Bagian penyusun atom

Maka konfigurasi atom-atom dapat digambarkan seperti tertera di bawah ini:

Gambar 5. Contoh konfigurasi atom

Jumlah proton dalam inti atom menentukan nomor atom atau letak atom dalam sistem berkala unsur-unsur. Jumlah proton dan neutron dalam inti atom menentukan berat atom.

            Suatu jenis atom ditentukan oleh jumlah proton atau elektron (Z). Ada kalanya satu jenis atom mempunyai jumlah neutron N yang berbeda. Inti atom dengan proton/elektron (Z) yang sama tetapi N yang berbeda disebut Isotop dari atom yang bersangkutan.

Contoh: Atom hidrogen (₁H¹) mempunyai isotop deuterium (₁H²) dan tritium (₁H³), atom carbon mempunyai isotop ₆C¹² dan ₆C¹⁴.

Atom-atom dengan jumlah nukleus yang sama disebut Isobar, misalnya ₁H³ dengan ₂H³.

Atom-atom dengan jumlah Neutron yang sama disebut Isotone, misalnya ₁H³ dengan ₂He³.

3.      Garis Kestabilan Inti Atom

Gambar 6. Grafik kestabilan inti atom

Hingga saat ini telah diketahui 1500 inti atom (nuklida), 1100 nuklida diantaranya merupakan inti tidak stabil. Grafik berikut ini menunjukkan distribusi kestabilan inti atom berdasarkan jumlah neutron dan protonnya. Grafik kestabilan inti memetakan jumlah netron dan proton dari inti atom. Inti stabil terletak pada garis N = Z atau N/Z = 1. Atom-atom yang terletak pada garis ini memiliki jumlah proton = jumlah netron. Atom-atom yang berada pada garis ini merupakan inti stabil. Namun demikian kebanyakan inti atom tidak memiliki jumlah netron (N) = jumlah proton (Z) tetapi tetap dalam keadaan stabil sehingga titik-titik yang menunjukkan inti stabil terlihat berada di atas garis kestabilan. Grafik kestabilan inti menunjukkan bahwa jumlah netron menjadi lebih besar dari jumlah proton begitu nomor atom Z meningkat.

Bila jumlah proton dalam sebuah inti terus meningkat, maka pada suatu titik keseimbangan gaya elektrostatis dan gaya inti tidak dapat dipertahankan lagi sekalipun jumlah netron terus meningkat. Inti stabil dengan jumlah proton paling banyak adalah (Z = 83, dan N = 126). Semua inti atom dengan Z > 83 akan akan berada dalam keadaan tidak stabil atau akan bersifat radioaktif.

4.      Muatan Listrik dan Massa Bagian-bagian Atom

Muatan elektron  =   4,8 x 10^-8 satuan elektron statis.

Massa 1 elektron      =   0,0005 satuan massa atom = 9,1 x 10^-28 gram.

Muatan 1 proton      =   muatan 1 elektron.

Massa 1 proton         =   1 satuan massa atom = 1,67 x 10^-24 gram = 1.836 x massa 1 elektron.

Muatan 1 neutron     =   0

Massa 1 neutron       =   massa 1 proton.

5.      Radiasi

            Pengertian Radiasi Dalam fisika, radiasi mendeskripsikan setiap proses di mana energi bergerak melalui media atau melalui ruang, dan akhirnya diserap oleh benda lain. Becquerel, pada tahun 1896 menemukan senyawa Uranium yang memancarkan sinar tak tampak yang dapat menembus bahan yang tidak tembus cahaya serta mempengaruhi emulsi fotografi. Pada tahun 1896 Marie Curie menunjukkan bahwa inti uranium dan banyak unsur lain bersifat memancarkan salah satu partikel alfa, beta atau gamma. Unsur inti atom yang mempunyai sifat memancarkan sinar-sinar tersebut disebut inti radioaktif.

6.      Inti dan Radioaktivitas

            Rutherford menunjukkan bahwa muatan positif atom terkumpul pada suatu tempat di pusat atom yang disebut inti. Apabila inti dianggap terdiri dari proton saja terdapat ketidak cocokan dengan berat atom, oleh karena berat atom akan menjadi kira-kira setengah dari berat atom yang diamati.

            Chadwik (1932) menemukan neutron yaitu suatu partikel yang beratnya kira-kira sama dengan berat proton, tetapi tidak bermuatan listrik. Dengan penemuan Chadwik para ahli berpendapat bahwa inti atom terdiri dari sejumlah proton dan neutron. Jumlah proton (Z) sama dengan jumlah elektron mengelilingi inti. Jika jumlah neutron dinyatakan dengan N maka seluruh nukleon (partikel inti) dapat dinyatakan sebagai berikut:

Inti suatu atom misalnya X, jumlah proton/elektronnya Z, dan jumlah nukleonnya A maka inti atom X dapat dinyatakan:

 atau 

B.     Radioaktivitas dan Radioaktif

Radioaktivitas adalah pemancaran sinar-sinar radioaktif secara spontan dengan disertai peluruhan inti atom menjadi inti yang lain. Ernest Rutherford melakukan percobaan dalam rangka studinya mengenai radioaktif. Ia menempatkan sedikit radium di dasar sebuah kotak kecil dan timah hitam (timbel). Ia memperhatikan sinar-sinar yang dipancarkan dari kotak karena adanya pengaruh sebuah medan magnetik kuat yang berarah tegak lurus terhadap arah rambat radiasi ketiga sinar yang dipancarkan oleh radium. Dia mendapati bahwa berkas sinar terpisah menjadi tiga komponen. Dengan memperhatikan arah sinar yang dibelokkan, dia menyimpulkan bahwa komponen sinar yang tidak di belokkan adalah tidak bermuatan (sinar γ), komponen sinar yang dibelokkan ke kanan adalah bermuatan positif (sinar α), sinar yang dibelokkan ke kiri adalah bermuatan negatif (sinar β).

1)      Sinar Alpha (α)

Gambar 7. Sinar-sinar dalam radiasi

Sinar alfa merupakan radiasi partikel yang bermuatan positif. Partikel sinar alfa sama dengan inti helium -4, bermuatan +2e dan bermassa 4 sma. Partikel alfa adalah partikel terberat yang dihasilkan oleh zat radioaktif. Sinar alfa dipancarkan dari inti dengan kecepatan sekitar 1/10 kecepatan cahaya. Karena memiliki massa yang besar, daya tembus sinar alfa paling lemah diantara diantara sinar-sinar radioaktif. Di udara hanya dapat menembus beberapa cm saja dan tidak dapat menembus kulit. Sinar alfa dapat dihentikan oleh selembar kertas biasa. Sinar alfa segera kehilangan energinya ketika bertabrakan dengan molekul media yang dilaluinya. Tabrakan itu mengakibatkan media yang dilaluinya mengalami ionisasi. Akhirnya partikel alfa akan menangkap 2 elektron dan berubah menjadi atom helium.           

Peluruhan alpha adalah bentuk radiasi partikel dengan kemampuan mengionisasi atom sangat tinggi dan daya tembusnya rendah. Pertikel alpha terdiri atas dua buah proton dan dua buah netron yang terikat menjadi suatu atom dengan inti yang sangat stabil, dengan notasi atom atau

Setelah partikel alpha diradiasikan , massa inti atom akan turun kira-kira sebesar 4 sma, karena kehilangan 4 partikel. Nomor atom akan berkurang 2, karena hilangnya 2 proton sehingga akan terbentuk inti atom baru yang dinamakan inti anak. Pada peluruhan-α berlaku

a)      hukum kekekalan nomor massa : nomor massa (A) berukuran 4 dan

b)      hukum kekekalan nomor atom: nomor atom (Z) berkurang 2
Dalam peluruhan –α  berlaku persamaan peluruhan

contoh :

Reaksi peluruhan alpha dapat ditulis sebagai

 

Energi kinetik Q yang dilepaskan jika partikel alfa dipancarkan oleh inti berat. Rumusnya adalah

Energi disintegrasi      Q = (m_i - m_f - m_x) c²

Dengan  m_i = menyatakan massa inti asal

             m_f = massa inti-akhir dan

             m_x = massa partikel

Kita dapatkan bahwa hanya pemancaran alfa partikel saja yang secara energitik mungkin berlangsung; modus peluruhan yang lain memerlukan energi yang disediakan oleh sumber luar inti. Energi disintegrasi yang teramati dalam peluruhan alfa sesuai dengan harga ramalan yang berlandaskan pada masa nuklir yang terlibat.

Energi kinetic Kα dari partikel alfa yang dipancarkan tidak pernah tepat sama dengan energi disintegrasi Q, karena kekekalan momentum mengharuskan inti bergerak mundur (rekoil) dengan energi kinetic kecil, ketika partikel alfa terpancar.Mudah ditunjukkan bahwa, sebagai akibat kekekalan energi Kα berhubungan dengan Q dan nomor massa A dari inti semula melalui hubungan.

Energi partikel alfa                  Kα ≈

Walaupun peluruhan alfa tidak dapat diterangkan berdasarkan penalaran memakai fisika klasik, mekanika kuantum menyediakan keterangan yang berlangsung. Kenyataannya, teori peluruhan alfa dikembangkan secara bebas oleh Gamow dan oleh Gurney bersama Condon dalam tahun 1928, dan disambut orang sebagai suatu bukti keampuhan dari mekanika kuantum. Dalam pasal berikut kita akan dapatkan bahwa sekalipun hanya pemecahan sederhana dari persoalan lolosnya partikel alfa dari inti menimbulkan hasil yang cocok dengan eksperimen.

Pengertian dasar dari teori ini ialah :

1. Partikel alfa bias ada sebagai suatu partikel di dalam inti.
2. Partikel semacam ini terus-menerus dalam keadaan gerak dan dibatasi geraknya hanya dalam inti oleh rintangan potensial yang melengkunginya.
3. Terdapat peluang kecil tetapi tertentu untuk partikel ini melewati rintangan ini (walaupun tinggi) setiap kali terjadi tumbukan dengannya.

Jadi peluang peluruhan tiap satuan waktu λ dapat dinyatakan sebagai berikut :

Konstanta peluruhan                     λ = vT                                     

Dengan v menyatakan banyaknya tumbukan per detik antara partikel dengan dinding perintang dan T menyatakan peluang partikel itu untuk menembus rintangan tersebut. Jika kita anggap pada setiap saat hanya sebuah partikel alfa yang dapat lolos dari inti seperti itu dan partikel itu bergerak bolak-balik sepanjang diameter nuklir,

 Frekuensi tumbukan                     v = v/2R₀                                

Dengan v menyatakan kecepatan partikel-alfa ketika partikel itu meninggalkan inti dan R₀ jari-jari nuklir. Umumnya harga v dan R₀ adalah 2 x 10⁷ m/s dan 10 ^-14 m, sehingga

V ≈ 10²¹ s ^-1

2)      Sinar Beta (β)

Sinar beta merupakan radiasi partikel bermuatan negatif. Sinar beta merupakan berkas elektron yang berasal dari inti atom. Partikel beta yang bemuatan-l e dan bermassa 1/836 sma. Karena sangat kecil, partikel beta dianggap tidak bermassa sehingga dinyatakan dengan notasi . Energi sinar beta sangat bervariasi, mempunyai daya tembus lebih besar dari sinar alfa tetapi daya pengionnya lebih lemah. Sinar beta paling energetik dapat menempuh sampai 300 cm dalam uadara kering dan dapat menembus kulit.

Gambar 8.

Peluruhan Beta adalah merupakan radiasi partikel beta (elektron atau positron) dengan kemampuan ionisasi lebih rendah dari partikel α. Peluruhan btea pada hakekatnya merupakan konversi spontan dari netron nuklir menjadi proton dan elektron, kesukaran tersebut dapat diatasi dengan menganggap bahwa electron meninggalkan inti segera sertelah elekron into tercipta.

Energi electron yang teramati selama peluruhan beta dari nuclide tertentu didapatkan. Bervariasi secara malar (continue) dari 0 hingga harga maksimum K_maks yang merupakan karakterisktik nuklidenya. Dalam setiap kasus, energy maksimumnya ialah:

Yang dibawa oleh elektron peluruhan sama dengan energi setara dari beda massa antara inti-induk dan inti anak. Hanya saja, sangat jarang electron didapatkan terpancar dengan energy K_maks. Momentum linear dan momentum sudut didapatkan tidak kekal dalam peluruhan beta. Dalam peluruhan beta nuclide tertentu arah electron yang terpancar dari inti recoil dapat diamati, ternyata arah tersebut tidak selalu tepat berlawanan seperti yang diramalkan oleh hokum kekekalan momentum linear.

Radiasi beta dapat berupa pemancaran sebuah elektron disebut peluruhan beta minus (ß^- ), dan pemancaran positron disebut sebagai peluruhan beta plus (ß⁺ ). Peluruhan beta minus (ß^- ) disertai dengan pembebasan sebuah neutrino (v) dan dinyatakan dengan persamaan peluruhan.

   

Elektron yang dipancarkan dalam peluruhan ini bukanlah elektron orbital (elektron yang bergerak mengelilingi inti) melainkan elektron yang ditimbulkan oleh inti atom itu sendiri dari energi yang tersedia di dalam inti. Hadirnya elektron (ß^- ) dan (ß⁺ ) di dalam inti melalui proses.

Untuk peluruhan ß⁺, dimana sebuah positron dipancarkan,

   
1. sebuah netron memancarkan positron dan sebuah neutrino (v)

    
2. sebuah proton memancarkan sebuah netron dan sebuah neutrino :

  
Spesifikasi peluruhan beta plus adalah adanya pemberian energi dalam proses “penciptaan” massa, karena massa netron (sebagai inti anak) ditambah massa positron dan neutrino lebih besar daripada massa proton (sebagai inti induk).

3)      Sinar Gamma (γ)

Sinar gamma adalah radiasi elektromagnetek berenergi tinggi, tidak bermuatan dan tidak bermassa. Sinar gamma dinyatakan dengan notasi . Sinar gamma mempunyai daya tembus. Selain sinar alfa, beta, gamma, zat radioaktif buatan juga ada yang memancarkan sinar X dan sinar Positron. Sinar X adalah radiasi sinar elektromagnetik

Peluruhan gamma merupakan radiasi gelombang elektromagnetik dengan energi sangat tinggi sehingga memiliki daya tembus yang sangat kuat. Sinar gamma dihasilkan oleh transisi energi inti atomdari suatu keadaan eksitasi ke keadaan dasar. Saat transisi berlangsung terjadi radiasi energi tinggi (sekitar 4,4 MeV) dalam bentuk gelombang elektromagnetik.

Sinar gamma bukanlah partikel sehingga tidak memiliki nomor atom (A=0) maka dalam peluruhan sinar-γ tidak dihasilkan inti atom baru. Sebuah peluruhan gamma ke keadaan dasar dapat dituliskan secara simbolik sebagai,

                      

Sebagian besar inti yang tereksitasi yang mengalami peluruhan gamma mempunyai waktu paruh yang sangat kecil sehingga tidak terukur yang berorde sekitar , jadi sangat pendek dibanding dengan waktu paruh keadaan-keadaan eksitasi elektron.

Sebuah inti dapat berada dalam keadaan ikat yang energinya lebih tinggi daripada keadaan dasar ,seperti juga atom bisa berada dalam keadaan seperti itu. Inti tereksitasi diberi tanda bintang setelah lambang yang biasa dipakai , misalnya *.Inti tereksitasi kembali ke keadaan dasar denganmemancarkan foton yang energinya bersesuaian dengan perbedaan energi antara berbagai keadaan awal dan keadaan akhir dalam transisi yang bersangkutan. Foton yang dipancarkan oleh inti daerah energinya berbeda-beda hingga mencapai beberapa MeV dan secara tradisional disebut sinar gamma.

Sebagai alternatif lain dari peluruhan gama , dalam beberapa kasus inti tereksitasi dapat kembali ke keadaan dasar dengan memberikan energi eksitasinya ke salah satu elektron orbital di sekelilingnya .  Kita dapat membayangkan proses yang dikenal sebagai konversi internal ini sebagai sejenis efek fotolistrik dimana sebuah foton nuklir diserap oleh elektron atomik;lebih cocok dengan eksprimen jika kita menganggap konversi internal menyatakan transfer langsung energi eksitasi dari sebuah inti ke sebuah elektron. Elektron yang terpancar memiliki energi kinetik sama dengan energi eksitasi nuklir yang hilang dikurangi energi ikat elektron itu dalam sebuah atom.

Sinar-sinar radioaktif memiliki karakteristik yang unik dan berbeda satu sama lainnya, walaupun berasal dari sumber yang sama. Tabel berikut merupakan kumpulan karakteristik sinar-sinar radioaktif yang dikumpulkan dari pembahasan sebelumnya.

Tabel 1. Karakteristik sinar

C.    IONISASI, JENIS, DAN ENERGI RADIASI

1.      Ionisasi

Energi radiasi dapat mengeluarkan elektron dari inti atom, sisa atom ini menjadi muatan positif dan disebut ion position. Elektron yang dikeluarkan itu dapat tinggal bebas atau mengikat atom netral lainnya dan membentuk ion negatif. Peristiwa pembentukan ion positif dan ion negatif dinamakan ionisasi. Ionisasi ini penting sekali untuk diketahui oleh karena melalui proses ini jaringan tubuh akan mengalami kelainan atau kerusakan pada sel-sel tubuh. Ionisasi di udara dapat dipakai sebagai dasar sistem pengukuran dosis radiasi.

2.   Jenis Radiasi

Tidak semua radiasi dapat menimbulkan ionisasi. Berdasarkan ada tidaknya ionisasi maka radiasi dibagi dalam 2 kategori yaitu:

a.       Radiasi yang tidak menimbulkan ionisasi.

1)      Sinar ungu ultra.

2)      Sinar merah infra.

3)      Gelombang ultrasonik.

Jenis gelombang/sinar-sinar ini biasanya dipakai pada bagian/unit pusat rehabilitasi dan tidak ada di bagian radioterapi, kecuali gelombang untrasonik dipakai di unit rontgen dengan tujuan diagnostik.

b.      Radiasi yang dapat menimbulkan ionisasi.

1)      Sinar alfa.

2)      Sinar beta.

3)      Sinar gamma.

4)      Sinar X.

5)      Proton.

3.      Energi Radiasi

              Radiasi mempunyai energi. Menurut Max Planck (1900) pertukaran energi antara radiasi dan materi tidak terjadi secara kontinyu, melainkan pertukaran energi berlangsung melalui satuan energi yang disebut kwantum. Kwantum energi radiasi (E) suatu gelombang elektromagnetis (sinar gamma, sinar X) sama dengan konstanta dikalikan dengan frekuensi radiasi maka dapat dinyatakan dalam rumus:

E_(erg) = h x f

E_(erg) = energi radiasi dalam arg.

h = konstanta Planck = 6,62 x 10^-27 erg detik.

f = frekuensi radiasi.

dan:

f =

C = kecepatan gelombang elektromagnetis = 3 x 10¹⁰ cm detik.

λ = panjang gelombang.

Maka:

E = h x

                        Oleh karena h dan C konstan, maka energi radiasi berbanding terbalik dengan panjang gelombang; makin besar energi radiasi maka makin pendek panjang gelombang dan sebaliknya.

D.    Keuntungan Dan Kerugian Radiasi Dalam Kehidupan

1.      Kuntungan

a.       Bidang Kedokteran

Pemanfaatan radioisotop di bidang kedokteran meliputi sterilisasi, diagnosis serta terapi atau pengobatan penyakit tertentu. Salah satu teknik diagnosis yang menggunakan radioisotop adalah diagnosis kelainan fungsi kelenjar gondok (tiroid). Deteksi kelainan fungsi tiroid dilakukan dengan teknik perunut menggunakan isotop I-131 (yodium). Tiroid merupakan kelenjar yang berperan penting dalam distribusi yodium, zat yang sangat dibutuhkan oleh tubuh. Terlebih dahulu pasien meminum air yang mengandung sedikit isotop I-131. Sekitar dua jam kemudian radiasi yang dipancarkan oleh I-131 diukur. Hasi pengukuran ini akan menunjukkann persentase sodium iodida yang telah dapat diproses oleh kelenjar tiroid. Prinsip yang sama digunakan pula untuk menyelidiki aliran darah (menggunakan isotop Cr-51) dan fungsi ginjal (menggunakan renograf).

Radioisotop juga digunakan untuk pemotretan organ dalam tubuh pasien melalui teknik PET (Position Emission Tomography) dan CT (Computed Tomography). Pada massa sekarang, pemanfaatan sumber radiasi sinar gamma cobalt-60 untuk teknik sterilisasi semakin dikembangkan karena sangat efektif untuk membasmi mikroba pada suhu kamar.

Keuntungan teknik sterilisasi radiasi antara lain daya sterilisasi yang tinggi (selama bahan pengemas tidak rusak), tidak menaikkan suhu selama proses sehingga sangat baik untuk bahan yang tidak tahan panas, bahan disterilkan dalam bentuk kemasan siap pakai, tidak meninggalkan residu dan tidak menyebabkan polusi.

Alat kesehatan yang umum disterilkan dengan radiasi yaitu pembalut penyerap, kapas dan kasa, pembalut parafin, pembalut obat, pembalut persalinan, wadah plastic, alat karet, aluminium, alat suntik, masker muka, cawan petri, benang bedah, pita obat (band aid), dan perlengkapan transfusi.

b.      Bidang Pertanian

Teknik radiasi menghasilkan varietas baru tanaman pangan berupa varietas padi sawah Atomita-2 (1983) dan varietas kedelai Muria (1987). Varietas padi sawah Atomita-2 selain memiliki produksi yang tinggi juga mempunyai sifat toleransi terhadap salinitas. Varietas kedelai Muria memberikan hasil yang lebih baik daripada varietas induknya.

Selain padi Atomita dan kedelai Muria, hasil kegiatan pemuliaan tanaman dengan radiasi juga telah menghasilkan sejumlah galur mutan kacang hijau dan padi lahan kering (padi gogo).

c.       Bidang Teknologi Pangan

Masalah utama yang dihadapi oleh produk bahan pangan Indonesia adalah tingginya kerusakan pasca panen, termasuk akibat pencemaran mikroorganisme dan seangga perusak. Untuk mengatasinya perlu dilakukan pengawetan bahan makanan yang di antaranya menggunakan radiasi sinar gamma dari isotop C0-60.

Radiasi juga dapat dimanfaatkan untuk aspek lain, misalnya membunuh serangga atau hama gudang penyimpanan, menunda pentunasan umbi-umbian, menunda kematangan berbagai jenis buah, mempercepat keempukan sayuran kering dan kedelai, serta membasmi cacing pita dan cacing gelang.

d.      Bidang Peternakan

Pemanfaatan radioisotop dalam bidang peternakan misalnya pada pembuatan radiovaksin koksidiosis ayam yang dihasilkan oleh radiasi ookista. Sistem vaksinasi ternak cukup efektif untuk mencegah penyakit tertentu dan mengurangi tingkat kematian ternak.

e.       Bidang Industri

Teknik radiasi sudah diterapkan dalam pelapisan kayu di berbagai Negara industry seperti Amerika Serikat, Eropa Barat, dan Jepang. Dengan cara ini mutu kayu dapat ditingkatkan karena permukaan kayu menjadi lebih keras, tahan panas, tahan goresan, tahan zat kimia tertentu dan penampilannya lebih menarik.

Radioisotop juga dapat digunakan untuk mendeteksi kebocoran pipa. Isotop radioaktif dimasukkan dalam aliran cairan pada pipa yang tertanam di dalam tanah. Selanjutnya di permukaan tanah sepanjang jalur pipa dilakukan pengukuran aktivitas radioaktif. Jika terdapat lonjakan aktivitas radioaktif di suatu tempat, di situlah kemungkinan terjadi kebocoran.

f.       Bidang Penelitian Dasar dan Terapan

Ada beberapa bidang penelitian dasar yang memanfaatkan radiasi, misalnya teknik spektroskopi atom dan NMR (nuclear magnetic resonance). Isotop-isotop yang digunakan diproduksi dalam sebuah reaktor nuklir. Di Indonesia telah terdapat reaktor nuklir, di antaranya adalah Reaktor Kartini, Reaktor Swabessy, dan Reaktor Triga Mark II.

g.      Bidang Arkeologi

Di bidang arkeologi dan sejarah, radioisotop dimanfaatkan untuk menentukan umur fosil. Dalam hal ini isotop yang digunakan adalah karbon-14 (¹⁴C).

2.      Kerugian

Apabila ada makhluk hidup yang terkena radiasi atom nuklir yang berbahaya biasanya akan terjadi mutasi gen karena terjadi perubahan struktur zat serta pola reaksi kimia yang merusak sel-sel tubuh makhluk hidup baik tumbuh-tumbuhan maupun hewan atau binatang.

Radiasi Sinar Ultraviolet Paparan UV bisa berakibat: iritasi mata (conjungtivitis fotoelektrika), mata berair/lakrimasi dan penderita menghindari paparan cahaya. Tetapi gejala ini akan kembali normal dalam beberapa hari. Kulit merah terbakar (erythema). Pigmen kulit dapat melindungi dari sinar UV. Pada paparan kronis UV dapat merusak struktur kulit dan menyebabkan kulit mengalami penuaan dini dan kanker kulit. Pekerja yg berisiko : Pekerja dalam ruang dimana lampu UV digunakan untuk membunuh bakteri : perawat, tukang daging, penjamah makanan, tukang daging, pekerja pabrik obat & tembakau dan tukang las. Radiasi Sinar infra merah Menyebabkan katarak pada lensa mata.

Berikut efek serta akibat yang ditimbulkan oleh radiasi zat radioaktif pada umat manusia seperti berikut di bawah ini :

a. Pusing-pusing

b. Nafsu makan berkurang atau hilang

c. Terjadi diare

d. Badan panas atau demam

e. Berat badan turun

f. Kanker darah atau leukimia

g. Meningkatnya denyut jantung atau nadi

h. Daya tahan tubuh berkurang sehingga mudah terserang penyakit akibat sel
    darah putih yang jumlahnya berkurang

E. Proteksi Dari Radiasi

Salah satu usaha yang dialakukan oleh International Commision on Radiological Protection (ICRP) untuk menghindari bahaya radiasi maka ditentukannya suatu dosis maksimum yang dapat diperkenankan sebagai pedoman dalam proteksi radiasi yaitu “Maximum Permisseble Dose (MPD). Nilai MPD ini telah beberapa kali mengalami perubahan. Oleh karena proteksi radiasi tidak saja ditinjau dari sudut somatic, akan tetapi dari sudut efek genetic pula. Penilalian terakhir mengenai dosis maksimum yang diperkenankan dilakukan pada tahun 1965 dan hasilnya telah dimuat dalam ICRP Publication 9, 1966.

Dosis maksismum yang diperkenankan bagi pekerja radiasi berbeda dengan masyarakat umum. Bagi masyarakat umum tidak lagi memakai MPD akan tetapi diganti dengan dosis limit (batas dosis). Maksud dari pada pemakaian dosis limit ini untuk memperoleh standarisasi dalam pelaksanaan proteksi pada pemakaian sumber-sumber radiasi, sehingga masyarakat tidak mungkin mendapatkan radiasi yang membahayakan. Nilai batas dosis untuk masyarakat ialah 1/10 dari pada nilai MPD bagi pekerja radiasi

Proteksi radiasi bagi orang-orang yang berhubungan langsung dengan sumber pengion dibagi dalam 3 golongan :

1.      Proteksi radiasi terhadap penderita dengan terapi radiasi.

2.      Proteksi radiasi terhadap pekerja diagnostic radiologi.

3.      Proteksi radiasi terhadap kedokteran nuklir.

1.        Proteksi radiasi terhadap penderita dengan terapi radiasi

Pada terapi dosis tertentu yang diberikan kepada penderit, jaringan sehat sekitarnya perlu mendapat perlindungan sebaik-baiknya. Pada penyinaran sekitar mata, maka mata harus harus mendapat perlindungan dengan menggunakan timah hitam “lead eye shield” agar lensa mata terhindar dari kerusakan.

Pada penyinaran terhadap tumor yang tidak ganas dan terhadap anak-anak perlu hati-hati dengan jumlah dosis yang diberikan, dan jangan berulang kali mendapat penyinaran oleh karena radiasi bersifat karsinogen/unsure penyebab kanker.

2.        Proteksi radiasi terhadap pekerja diagnostic radiologi.

Pekerja diagnostic radiasi radiologi umumnya mendapat radiasi dari tabung sinar X. Untuk menghindari radiasi dari sinar X dapat dibuat sekecil mungkin ± 50% tanpa menggangu informasi medis yang diperlukan.

Untuk penyinaran spinal lumbo sakralis melalui studi “Natiowide Evaluation of X ray Trends (NEXT)” berkisar antara 50 sampai 55.000 m R.

Hal-hal yang perlu diperhatikan demi proteksi terhadap pekerja adalah :

a.       Filter = filtration

b.      Kollimator

c.       Kwalitas film

d.      Distribusi dari hasil penyinaran.

a.     Filter

Penyaringan/filter ini sangat berguna untuk mengurangi intensitas sinar X yang dihasilkan oleh tabung sinar X. Umumnya setiap unit sinar X paling tidak harus mempunyai filter Al setebal 3 mm. Apabila tidak mempunyai filter maka energy sinar X yang rendah yang seharusnya dihilangkan oleh filter akan mencapai pada tubuh dengan akibat tubuh akan lebih banyak menerima  radiasi yang tidak berguna.

b.    Kollimator

Merupakan suatu cela yang berfungsi mengatur luas (area) dari berkas sinar X yang diperlukan. Menurut NEXT perbandingan antara luas berkas sinar dengan luas lempeng film yang ideal adalah lebih kecil dari satu. Oleh sebab itu, untuk proteksi radiasi, collimator harus diatur agar berkas sinar X yang diterima oleh tubuh secukupnya saja.

c.     Kualitas Film

Kualitas film mempunyai kaitan dengan proteksi radiasi. Apabila menggunakan film yang kurang sensitive (kualitas rendah) akan diperoleh gambaraan yang kurang jelas. Untuk memperoleh gambaran yang jelas diperlukan sinar X yang lebih keras, sehingga kemungkinan menimbulkan radiasi semakin besar.

d.    Distribusi dari hasil luas penyinaran

Ini dapat diperoleh dengan mengukur total radiasi pada penderita. Hasil luas penyinaran berkaitan dengan perkalian penyinaran dalam rontgen dan luas penyinaran dalam cm² (Rap). Selain apa yang disebut di atas setiap pegawai yang berkecimpung dengan sinar X maupun operator harus memakai lead apron dan berdiri di belakang dari arah sinar. Harus memakai film badge sehingga jumlah dosis yang diterima dapat diketahui dan apabila ada kesalahan dan kelalaian dalam proteksi dapat segera diselidiki pula. Petugas dilarang memegang tabung radium atau jarum radium dengan tangan, melainkan harus menggunakan alat pemegang khusus yaitu long handled forcep. Tidak diperkenanakan menggunakan sarung tangan berlapis timah hitam pada waktu bekerja dengan radium oleh karena sinar gamma hasil pancaran radium dengan mudah dapat menembusnya.

       Catatan :

Menurut humum kwadrat terbalik “Inverse Square Law”, dosis radiasi berbanding langsung dengan jumlah radium serta lamanya waktu bekerja dan berbanding terbalik dengan jarak radium. Hukum ini berlaku bagi mereka-mereka yang menggunakan radium untuk radiasi.

Pada penderita dengan terapi internal radiation yaitu yang menggunakan radioisotop yang dimasukkan ke dalam tubuh yang sakit berhubungan dengan petugas/perawat yang merawatnya. Perlu melakukan usaha/tindakan untuk mencegah radiasi terhadap petugas. Usaha itu meliputi:

1)      Penderita harus tinggal dalam satu ruangan khusus.

2)      Perawat jangan terlalu lama berdekatan dengan sumber radiasi.

3)       Sewaktu membersihkan penderita jangan terlalu lama berdekatan dengan sumber radiasi

4)      Memakai pakaian pelindung

5)      Pasien-pasien yang secara permanen/menetap ditanamkan ke dalam tubuhnya bahan radioaktif atau yang menerima dosis terapi ¹³¹I harus tetap berada di rumah sakit sampai intensitas radiasi di sekitar pasien itu mencapai tingkat keselamatan.

6)      Kotoran penderita harus ditampung pada suatu tempat dan dibuang pada tempat yang tertentu.

3.      Proteksi radiasi terhadap kedokeran nuklir

Pada waktu ini penggunaan radioisotope di bidang kedokteran nuklir telah banayak sekali di samping penggunaan sinar X sehingga perlu sekali mengetahui cara-cara proteksi. Untuk mencapai tujuan proteksi radiasi ini, seorang dokter dalam bidang kedokteran nuklir harus benar-benar mengetahui :

a)      Penggunaaan zat radiofarmasi secara tepat.

b)      Penderita bagaimanakah yang layak mendapat terapi radioisotope.

c)      Memberikan obat radioaktif pada penderita yang benar-benar memerlukan

d)     Memastikan bahwa instrument deteksi bekerja secara baik dan benar.

F. Radioterapi

Dalam melakukan radioterapi perlu mengetahui metoda apa yang boleh dipergunakan. Jenis metoda radioterapi ada 3 yaitu:

1.      Radioterapi jarak jauh (Megavoltage therapy)

2.      Radioterapi jarak dekat (Brachy therapy)

3.      Penggunaan radioisotop untuk terapi secara sistemik dalam tubuh

1.      Terapi jarak jauh

            Sebelum tahun 1940 ahli radioterapi hanya sedikit pilihan dalam menggunakan sumber radiasi untuk pengobatan kanker. Banyak memilih unit orthovoltage sinar X yang berpotensial 250 KV kurang dalam melakukan terapi luar (jarak jauh)

            Setelah perang dunia kedua, Kerst mengembangkan betraton yang ipergunakan untuk menghasilkan energi tinggi sinar X untuk terapi radiasi dan terbukalah lapngan radiasi super voltage serta terapi megavoltage. Megavoltage terapi merupakan penggunaan bertraton untuk terapi jarak jauh yang berarti sumber radiasi berada diluar tubuh dan diberikan pada waktu-waktu  tertentu.

            Pada tahun 1951 Harold Johns untuk pertama kalinya membuat unit terapi **Co di Kanada. Unit terapi * Co disebut pula Cobalt teleterapi dan Cobalt bomb unit. Cobalt bomb unit ini didesain agar dapat berotasi mengelilingi penderita dan dilengkapi engan alat penyerap radiasi (metal beramstop) tujuan dari alat penyerap radiasi ini agar radiasi yang melewati penderita akan diserap dan mengurangi ketebalan lapisan pelindung yang biasa digunakan pada dinding tembok

            Pada tahun 1970 terciptanya pesawat linacs (Linear Accelarator) yang dapat memancarkan intensitas radiasi setiap saat.

Ada 3 faedah pada terapi megavoltage :

1.      Dosis maksimum terjadi dibawah kulit. Hubungan dosis rendah pada kulit dari energi tinggi sinar X atau sinar gamma yaitu rasa nyeri yang terjadi selama pengobatan

2.      Energi tinggi terjadi secara komplit didaerah efek kompton dan tidak memberi dosis tinggi pada tulang,tidak sama halnya dengan sinar X 250 KV

3.      Penetrasi sangat dalam sehinngga mampu mengobati tumor-tumor yang letaknya jauh  didalam tubuh

2.      Radio terapi jarak dekat

            Radio terapi jarak dekat diartikan bahwa sumber radiasi terletakdipermukaan atau didalam tumor. Itu dimulai sejak tahun 1904 dimana madame curie dalam teori dokternya menuliskan bahwa beliau menempatkan kapsul radium pada lengan selama beberapa jam dan terjadi luka yang berbulan-bulan baru sembuh ternyata ulkus ini tedak superfisial/permukaan kulit saja melainkan mengenai jaringan tulang bagian dalam.

            Dunlos dirumah sakit St Louis Paris pertama kali menggunakan radium untuk mengobati penyakit kulit dengan hasilyang memuaskan. Pemakaian menggunakan radium terapi semakin lama semakin luas seperti inplantasi tumor dengan radium (Abbe, 1905); aplikasi radium intrauterine untuk mioma uteri (Oudin dan Verchere , 1906); inplantasi tuumor dengan radon (Janeway, 1908). Pada tahun 1912 Forcell mengumumkan hasil penyinaran 40 kasus karcinoma partio uteri dengan radium. Kemudian care aplikasi radium disempurnakan oleh Heyman dan dikenal sebagai tehnik Stockholm. Pemakaian radium dalam bentuk jarum dan tabung untuk aplikasi lokal dan dalam bentuk “bomb” radium untuk terapi jarak jauh.

Pada pemakaian radium memberikan keuntungan yaitu walaupun memberi  dosis yang besar, hanya sekecil mungkin radiasi yang timbul pada jaringan sekitarnya, sedangkan kerugian yang timbul pada pemberian radium, dosis yang paling kuat hanya disekitar sumber, dan memberi radiasi pada orang lain yang merawat penderita.

Suatu alternatif lain yaitu menggunakan radionuclide dengan umur paruh yang lebih pendek dalam bentuk biji-biji material radioaktif yang ditanam secara permanen

a.       Gas radon radioaktif  ²²Rn, mempunyai umur paruh 3,8 hari dan merupakan anak radium ²²⁶Ra. Gas radon didapatkan dengan meletakkan radium dalam suatu larutan, lalu gas radon yang terjadi dimasukkan dalam tabung emas murni (panjang 3 mm, diameter 1 mm). Biji radon ini ditanam ke dalam tumor secara permanen, setelah 38 hari (10xumur paruh) radioaktifitasnya tinggal 0,1 % semula

b.      Oleh karena pembuatan gas radon sangat berbahaya, maka kini banyak digunakan butir-butir emas radioaktif ¹⁹⁸Au yang dibungkus platina atau emas stabil dengan ukuran seperti tabung untuk biji gas radon.

c.       Kadang-kadang digunakan pula ¹²⁵I.

Brachytherapy yang memanfaatkan  partikel beta yaitu penggunaan Yttrium ⁹⁸Y dengan umur paruh 64 hari. Ini merupakan anak paruh/pecahan dari ⁹⁰Sr yang umur paruhnya 28 tahun. Penggunaannya dibidang opthalmologi dengan cara menempelkan ke mata selama waktu yang kurang dari 1 menit.

Suatu inti radioaktif buatan yaitu Californium ²⁵²Cf memberi emisi neutron berkecepatan tinggi dengan sinar gamma. Saat ini sedang diselidiki kemungkinan penggunaannya dalam radioterapi untuk ditanam pada tumor. Dalam kenyataannya ²⁵²Cf memberi banyak keuntungan apabila dibandingkan dengan bahan lain yang hanya bisa ditanam dan hanya mengeluarkan sinar gamma

b)      Penggunaan radioisotop untuk terapi secara sistemik dalam tubuh

            Yang dimaksud dengan terapi secara sistemik yaitu terapi radiasi dengan menggunakan zat radioaktif yang mengikuti dalam peredaran darah dan akan mencapai sasaran yang dituju. Dalam hal ini pernah menggunakan isotop ¹³¹I dan ³²P untuk pengobatan.

1.      Dengan menggunakan ¹³¹I dosis 150-400 MBq (setara dengan 4-10 m Ci) untuk pengobatan hiperthiroid. Dan dengan dosis 1-3 GBq (setara dengan 30-100 m Ci) digunakan untuk pengobatan kanker thiroid

2.      Suatu emmisi beta yang murni dari ³²P pernah dicoba untuk pengobatan polisitemia vera. Efeknya yaitu mengurangi produksi sel darah merah.

BAB III

PENUTUP

A.    Kesimpulan

1. Bioradasi adalah ilmu yang mempelajari radiasi dalam tubuh makhluk hidup. Pengertian radiasi Dalam fisika, radiasi mendeskripsikan setiap proses di mana energi bergerak melalui media atau melalui ruang, dan akhirnya diserap oleh benda lain. Apa yang membuat radiasi adalah bahwa energi memancarkan (yaitu, bergerak ke luar dalam garis lurus ke segala arah) dari suatu sumber. geometri ini secara alami mengarah pada sistem pengukuran dan unit fisik yang sama berlaku untuk semua jenis radiasi

2. Unsur inti atom yang mempunyai sifat memancarkan sinar-sinar disebut inti radioaktif.

3. Peristiwa pembentukan ion positif dan ion negatif dinamakan ionisasi. Tidak semua radiasi dapat menimbulkan ionisasi.

4. Jenis-jenis radiasi : a. Radiasi sinar α b. Radiasi sinar β c. Radiasi sinar X dan sinar γ d. Radiasi Neutron

5. Kegunaan radiasi Dalam kedokteran Radiasi dan zat radioaktif digunakan untuk diagnosis, pengobatan, dan penelitian. Dalam Komunikasi Misalnya, suara manusia dapat dikirim sebagai gelombang radio atau gelombang mikro dengan membuat gelombang bervariasi sesuai variasi suara. Dalam iptek Para peneliti menggunakan atom radioaktif untuk menentukan umur bahan yang dulu bagian dari organisme hidup.

6. Kerugian Radiasi Sinar Ultraviolet menyebabkan iritasi mata (conjungtivitis fotoelektrika), mata berair/lakrimasi dan penderita menghindari paparan cahaya.radiasi Sinar α dari luar tubuh tidak bisa menembus kulit, tapi bila emisinya masuk dalam tubuh & memproduksi banyak pasangan ion dapat menyebabkan kerusakan lokal di kulit. Radiasi Sinar Laser menyebabkan kerusakan retina & menyebabkan kebutaan,kelainan kulit. Radiasi Sinar infra merah menyebabkan katarak pada lensa mata.

B.     Saran

Diharapkan untuk kedepannya agar pembaca mencari referensi lain agar lebih lengkap mengenai pembahasan bioradiasi. Karena untuk pembahan ini lumayan sulit untuk menemukan referensinya. Kami berharap makalah ini dapat bermanfaat bagi para pembacanya.

DAFTAR PUSTAKA

Beiser, Arthur.-. Konsep Fisika Modern.Jakarta: Erlangga

Gabriel, J.F. 1996. Fisika Kedokteran. Jakarta: EGC

http://id.wikipedia.org/wiki/radioaktivitas diakses pada tanggal 08 Desember 2014

Ruwanto, Bambang. 2007. Asas-asas Fisika 3B Sekolah Menengah Atas Kelas XII Semester Kedua. Yogyakarta: Yudhistira Ghalia Indonesia

Wirapsara.”Radiasi Dalam Kehidupan sehari-hari”.www.indomp3z.(diakses tanggal 5 oktober 2011) Akhsanur.” macam-macam radiasi.”http://dadang-saksono.blogspot.com diakses tanggal 08 Desember 2014