Lencana Kecil Penjaga Pekerja Hospital: Bagaimana Dosimeter TLD Mengingat Sinaran

Penulis: Profesor Madya Dr. Iskandar Shahrim Mustafa
Pensyarah Kanan, Pusat Pengajian Sains Fizik
Universiti Sains Malaysia (USM)

“Sekeping lencana sebesar kotak mancis merekodkan setiap dos sinaran yang diterima oleh petugas hospital. Rahsianya terletak pada hablur kecil yang mampu “mengingat” sinaran dan menceritakannya semula dalam bentuk cahaya.”

Bagaimanakah seorang juru X-ray yang bekerja setiap hari berhampiran mesin pemancar sinaran dapat mengetahui bahawa tubuhnya masih selamat? Sinaran tidak dapat dilihat, dihidu atau dirasa. Jawapannya ternyata tersemat di dada petugas itu sendiri.

Pada pukul 7.30 pagi, Aishah, juru X-ray yang sudah 15 tahun berkhidmat di sebuah hospital di utara tanah air, mengambil sekeping lencana putih dari papan simpanan di dinding. Lencana itu disematkan pada poket bajunya, betul-betul di paras dada, sebelum dia memanggil pesakit pertama.

Lencana itu tidak berlampu, tidak berbunyi dan tidak menggunakan bateri. Namun sepanjang hari, lencana itulah yang merekodkan setiap dos sinaran yang diterima oleh pemakai.

Ancaman yang Tidak Kelihatan

Sinaran mengion seperti sinar-X dan sinar gama boleh menembusi tubuh tanpa meninggalkan sebarang tanda yang dapat dikesan oleh pancaindera.

Walau bagaimanapun, kita tidak perlu takut secara berlebihan. Sinaran dalam bidang perubatan membawa manfaat yang amat besar. Dengan sinaran, doktor dapat melihat tulang yang patah, mengesan ketumbuhan dan memusnahkan sel kanser. Persoalan sebenar bukanlah sama ada sinaran wujud, tetapi berapa banyak dos yang diterima.

Dos sinaran pada manusia diukur dalam unit sievert (Sv), atau milisievert (mSv) bagi kegunaan harian. Sebagai perbandingan, setiap orang di dunia menerima kira-kira 2.4 mSv setahun daripada sinaran latar semula jadi yang berasal dari tanah, udara, makanan dan angkasa lepas. Bagi pekerja sinaran, dos tambahan daripada tempat kerja mesti dikawal supaya kekal pada tahap yang selamat.

Bagi pesakit, pendedahan kepada sinaran berlaku sekali-sekala. Bagi Aishah pula, pendedahan yang kecil berulang setiap hari selama bertahun-tahun. Oleh itu, Suruhanjaya Antarabangsa bagi Perlindungan Radiologi (ICRP) mengesyorkan had dos tahunan bagi pekerja sinaran, manakala setiap pekerja di Malaysia wajib dipantau dosnya di bawah Akta Tenaga Atom 1984.

Had bagi organ tertentu juga ditetapkan. Contohnya, had dos bagi kanta mata telah diturunkan kepada purata 20 mSv setahun selepas kajian menunjukkan bahawa risiko katarak lebih tinggi daripada yang dijangka. Hal ini penting bagi petugas di unit kardiologi intervensi, yang kepalanya sering berada hampir dengan alur sinaran sepanjang prosedur yang panjang.

Bagaimana Hablur ‘Mengingat’?

Kisah lencana ini bermula lebih 300 tahun yang lalu. Pada abad ke-17, ahli sains Inggeris, Robert Boyle, mendapati sebutir berlian memancarkan cahaya yang samar-samar apabila dipanaskan di dalam bilik gelap. Fenomena ini kini dikenali sebagai termoluminesens, iaitu pendar cahaya oleh bahan yang pernah disinari apabila bahan itu dipanaskan.

Pada tahun 1960-an, litium fluorida yang didopkan dengan sedikit magnesium dan titanium (LiF:Mg,Ti) diperkenalkan sebagai bahan dosimeter yang praktikal. Bahan inilah yang lazimnya terdapat di dalam lencana seperti milik Aishah, yang dinamakan dosimeter termoluminesens TLD. Litium fluorida dipilih kerana nombor atom berkesannya hampir sama dengan tisu lembut manusia. Oleh itu, cara bahan ini menyerap sinaran menyerupai cara tubuh kita menyerapnya.

Bayangkan hablur itu sebagai sebuah bangunan dua tingkat. Elektron biasanya berada di “tingkat bawah” yang dinamakan jalur valens. Tatkala sinaran mengenai hablur, sebahagian elektron mendapat tenaga lalu melompat ke “tingkat atas”, iaitu jalur konduksi. Kebanyakannya jatuh semula serta-merta, tetapi sebahagiannya tersangkut pada “perangkap”, iaitu kecacatan kecil dalam susunan atom.

Pada suhu bilik, elektron yang terperangkap tidak dapat keluar dan boleh kekal tersimpan selama berminggu-minggu. Semakin banyak sinaran yang diterima, semakin banyak elektron yang terperangkap. Walaupun sinaran sudah lama berlalu, tetapi kesannya masih tertinggal di dalam hablur.

Membaca Ingatan di Makmal

Selepas sebulan, lencana Aishah dihantar ke makmal dosimetri bersama lencana rakan sekerjanya. Di makmal, pegawai bernama Ravi mengeluarkan cip hablur itu dengan berhati-hati menggunakan penyepit. Dia tahu bahawa bacaan hanya boleh dibuat sekali kerana maklumat di dalam hablur akan terpadam selepas dibaca.

Cip itu kemudian dipanaskan secara terkawal di dalam alat pembaca TLD sehingga hampir 300 °C. Apabila suhu meningkat, elektron yang terperangkap mendapat tenaga untuk keluar. Elektron itu bergabung semula di pusat pendarcahaya dan memancarkan cahaya yang sangat malap. Cahaya ini dikesan oleh tiub pengganda foto lalu ditukarkan kepada isyarat elektrik.

Hasilnya dipaparkan sebagai graf yang dinamakan lengkung pancaran. Puncak kecil di sebelah kiri mewakili perangkap cetek yang mudah pudar, manakala puncak besar di tengah lebih stabil. Luas di bawah puncak utama inilah yang ditukarkan kepada nilai dos selepas dibandingkan dengan sumber rujukan yang diketahui dosnya.

Pelbagai Bahan, Satu Matlamat

Adapun selain litium fluorida, terdapat beberapa bahan TLD lain seperti kalsium sulfat yang didopkan dengan disprosium (CaSO:Dy). Bahan ini jauh lebih peka dan sesuai untuk memantau dos yang sangat rendah. Para penyelidik terus mencari bahan baharu yang lebih baik. Di Universiti Sains Malaysia, misalnya, magnesium sulfat yang didopkan dengan disprosium (MgSO:Dy) sedang dikaji sebagai calon dosimeter yang lebih peka.

Satu lagi teknologi yang semakin popular ialah dosimeter pendarcahaya teruja optik (OSL). Prinsipnya hampir sama dengan TLD, tetapi elektron yang terperangkap dibebaskan menggunakan cahaya, bukan haba. Kelebihannya, bacaan boleh diulang kerana hanya sebahagian kecil maklumat dipadam setiap kali dibaca. Walau bagaimanapun, TLD masih digunakan secara meluas kerana kosnya rendah dan cipnya boleh digunakan semula berkali-kali.

Di sesetengah fasiliti, TLD kini digunakan bersama dosimeter peribadi elektronik yang memberikan bacaan serta-merta dan dilengkapi penggera. Gabungan ini biasa digunakan di unit perubatan nuklear, tempat dos kepada pekerja boleh berubah dengan cepat.

Cara Memakai yang Betul

Ketepatan bacaan lencana bergantung pada cara ia dipakai. Lencana mesti dipakai pada badan, menghadap arah sumber sinaran, dan tidak boleh ditinggalkan di dalam bilik X-ray ketika tidak dipakai. Lencana juga perlu dijauhkan daripada haba yang melampau, seperti di dalam kereta yang panas, kerana haba boleh memadamkan sebahagian maklumat di dalam hablur.

Apabila memakai apron plumbum, kedudukan lencana perlu mengikut garis panduan institusi. Lencana di bawah apron mengukur dos pada organ yang terlindung, manakala lencana di atas kolar menganggarkan dos pada kepala dan kanta mata. Lencana juga tidak boleh dikongsi atau ditukar kerana setiap bacaan adalah milik seorang pemakai sahaja.

Aishah sering mengingatkan juru X-ray muda bahawa lencana tidak menghalang sinaran, tetapi hanya merekodkannya. Perlindungan sebenar bergantung pada tiga prinsip, iaitu mengehadkan masa pendedahan, menjauhkan diri daripada sumber dan menggunakan perisai yang sesuai.

Beberapa minggu kemudian, laporan dos Aishah tiba. Bacaannya kecil dan jauh di bawah had yang dibenarkan. Dia tersenyum lalu menyematkan lencana baharu di dadanya. Tiada sesiapa di ruang menunggu yang menyedari kehadiran lencana kecil itu, tetapi hablur di dalamnya terus berjaga dan merekodkan setiap dos tanpa jemu. Apabila anda melihat lencana ini pada petugas hospital, ketahuilah bahawa keselamatan mereka sedang dipantau dengan teliti. Sesungguhnya, mencegah lebih baik daripada mengubati.

Nota: Watak dalam artikel ini adalah rekaan untuk tujuan penceritaan; fakta saintifiknya berdasarkan rujukan yang disenaraikan.

Rujukan:

Furetta, C. (2010). Handbook of thermoluminescence (ed. ke-2). World Scientific. ISBN 978-981-283-891-9

International Atomic Energy Agency. (2014). Radiation protection and safety of radiation sources: International basic safety standards (GSR Part 3). IAEA. https://www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/Pub1578_web-57265295.pdf

International Commission on Radiological Protection. (2007). The 2007 recommendations of the ICRP (ICRP Publication 103). Annals of the ICRP, 37(2–4). https://doi.org/10.1016/j.icrp.2007.10.003

International Commission on Radiological Protection. (2012). ICRP statement on tissue reactions (ICRP Publication 118). Annals of the ICRP, 41(1–2). https://doi.org/10.1016/j.icrp.2012.02.001

McKeever, S. W. S. (1985). Thermoluminescence of solids. Cambridge University Press. https://doi.org/10.1017/CBO9780511564994

UNSCEAR. (2010). Sources and effects of ionizing radiation: UNSCEAR 2008 report, Volume I. United Nations. https://digitallibrary.un.org/record/692851

Biodata Penulis

Dr. Iskandar Shahrim Mustafa,  merupakan Profesor Madya di Pusat Pengajian Sains Fizik, Universiti Sains Malaysia. Bidang penyelidikan beliau merangkumi dosimetri termoluminesens, kaca serta seramik perisai sinaran dan perlindungan sinaran perubatan.