MAKALAH FISIKA RADIASI

BAB I

PENDAHULUAN

A.      Latar Belakang

Setiap aktivitas yang kita lakukan atau suatu alat yang kita gunakan membutuhkan energy. Energy yang ditimbulkan dari sebuah alat mengandung unsure-unsur radiasi. Radiasi adalah setiap proses di mana energi bergerak melalui media atau melalui ruang, dan akhirnya diserap oleh benda lain. Radiasi sangat dibutuhkan dalam kehidupan manusia. Dalam dunia kedokteran, radiasi dimanfaatkan sebagai bahan untuk mendiagnosa. Seperti sinar X untuk keperluan radiologi, cahaya tampak untuk tindakan endoskopi, sinar ultraviolet untuk sterilisasi dan masih banyak yang lainnya.

Selain mempunyai manfaat seperti yang telah dipaparkan diatas, radiasi juga memiliki beberapa efek atau dampak yang ditimbulkan bagi manusia. Tetapi manusia jarang sekali memperhatikan dan mempedulikan dampak yang ditimbulkan oleh adanya radiasi tersebut. Dalam makalah kali ini, akan membahas radiasi dan bahaya-bahaya yang ditimbulkan agar mahasiswa dan masyarakat lebih tau tentang radiasi.

B.       Rumusan masalah

1.      Apa yang dimaksud dengan radiasi?

2.      Apa saja klasifikasi dan sumber radiasi?

3.      Apa saja jenis-jenis sinar radiasi?

4.      Apa yang dimaksud radiasi interna dan eksterna?

5.      Apa efek biologi radiasi?

6.      Apa efek biologi pada system jaringan dan organ ?

7.      Apa saja penyakit akibat radiasi?

C.       Tujuan

1.       Tujuan umum

Mahasiswa menguasai konsep radiasi.

2.      Tujuan khusus

a.       Mahasiswa mengetahui apa itu radiasi.

b.      Mahasiswa mengetahui klasifikasi dan sumber radiasi

c.       Mahasiswa dapat mengidentifikasi jenis-jenis radiasi.

d.      Mahasiswa dapat mengetahui tentang radiasi interna dan eksterna.

e.       Mahasiswa dapat mengetahui Efek biologi radiasi

f.       Mahasiswa dapat mengetahui efek genetic, somatic, stokastik, non stokastik, teratogenik, dan hoemesis

g.      Mahasiswa dapat mengetahui efek biologi pada system jaringan dan organ.

h.      Mahasiswa dapat memahami penyakit akibat radiasi.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A.      Pengertian radiasi

Radiasi dapat diartikan sebagai energi yang dipancarkan dalam bentuk partikel atau gelombang. Radiasi adalah pancaran energi melalui suatu materi atau ruang dalam bentuk panas, partikel atau gelombang elektromagnetik/cahaya (foton) dari sumber radiasi. Radiasi adalah gelombang atau partikel berenergi tinggi yang berasal dari sumber alami atau sumber yang sengaja dibuat oleh manusia (buatan).Radiasi adalah setiap proses di mana energi bergerak melalui media atau melalui ruang, dan akhirnya diserap oleh benda lain.

B.       Sumber radiasi

Sumber radiasi terbagi menjadi dua yaitu sumber radiasi alam, dimana sumber radiasi alam sudah ada sejak alam semesta terbentuk, dan radiasi yang dipancarkan oleh sumber alam ini disebut radiasi latar belakang, contoh sumber radiasi alam adalah sumber radiasi kosmik, sumber radiasi terestrial (primordial), dan sumber radiasi dari dalam tubuh manusia. Sumber radiasi buatan, yang baru diproduksi di abad 20, tetapi telah memberikan paparan secara signifikan kepada manusia. Contohnya adalah radionuklida buatan, pesawat sinar-X, reaktor nuklir, akselerator. Ada dua sumber radiasi buatan manusia yaitu sumber radiasi pengion dan non pengion.

C.       Jenis-jenis sinar radiasi

1.      Radiasi pengion

Radiasi pengion adalah jenis radiasi yang dapat menyebabkan proses ionisasi (terbentuknya ion positif dan ion negative) apabila berinteraksi dengan sebuah materi. Contoh radiasi yang termasuk radiasi pengion yaitu: partikel alpha, partikel beta,, sinar gamma, sinar –X dan neutron.

a.       Partikel Alpha

Mempunyai ukuran (volume) dan muatan listrik positif yang besar dan tersusun dari dua proton dan dua neutron, sehingga identik dengan inti atom helium. Daya ionisasi partikel alpha sangat besar, kurang lebih 100 kali daya ionisasi partikel beta dan 10.000 kali daya ionisasi sinar gamma. Karena mempunyai muatan listrik yang besar maka partikel alpha tidak mampu menembus pori-pori kulit kita pada lapisan yang paling luar sekalipun karena mempunyai ukuran yang besar.

b.      Partikel Beta

Mempunyai ukuran dan muatan listrik lebih kecil dari partikel alpha. Daya ionisasi di udara 1/100 kali daya ionisasi partikel alpha. Partikel beta mempunyai daya tembus lebih besar dari partikel alpha karena ukurannya lebih kecil.

c.       Sinar Gamma

Sinar gamma tidak mempunyai besaran volume dan muatan listrik sehingga dikelompokkan kedalam gelombang elektromagnetik. Daya ionisasinya dalam medium sangat kecil. Tidak terbelokkan oleh medan listrik yang ada disekitarnya, sehingga daya tembusnya sangat besar dibandingkan dengan daya tembus partikel alpha atau beta.

d.      Sinar-X

Mempunyai kemiripan dengan sinar gamma, yaitu dalam hal daya jangkau pada suatu media dan pengaruhnya oleh medan listrik. Yang membedakan antara keduanya adalah proses terjadinya. Sinar gamma dihasilkan dari proses peluruhan zat radioaktif yang terjadi pada inti atom, sedangkan sinar-X dihasilkan pada waktu electron berenergi tinggi yang menumbuk suatu target logam

e.       Partikel neutron

Partikel neutron mempunyai ukuran kecil dan tidak mempunyai muatan listrik, serta memiliki daya tembus yang tinggi. Partikel neutron dapat dihasilkan dari reaksi nuklir antara satu unsure tertentu dengan unsure lainnya.

2.      Radiasi non-pengion

Radiasi non-pengion adalah jenis radiasi yang tidak akan menyebabkan efek ionisasi apabila bereaksi dengan materi. Yang termasuk dalam jenis radiasi non-pengion antara lain adalah gelombang radio, gelombang mikro (yang digunakan dalam microwave oven dan transmisi seluler handphone), sinar inframerah (yang memberikan energy dalam bentuk panas), cahaya tampak, sinar ultra violet (yang dipancarkan matahari).

a.       Sinar inframerah

Inframerah adalah radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang lebih panjang dari cahaya tampak, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang radio. Sinar inframerah memiliki karakteristik, yaitu: tidak dapat dilihat oleh manusiatidak dapat menembus materi yang tidak tembus pandang, dapat ditimbulkan oleh komponen yang menghasilkan panas, Panjang gelombang pada inframerah memiliki hubungan yang berlawanan atau berbanding terbalik dengan suhu. Ketika suhu mengalami kenaikan, maka panjang gelombang mengalami penurunan.

b.      Sinar ultraviolet

Sinar ultraviolet adalah radiasi elektromagnetis terhadap panjang gelombang yang lebih pendek dari daerah dengan sinar tampak, namun lebih panjang dari sinar-X yang kecil.

D.      Radiasi Interna dan Radiasi Eksterna

1.      Radiasi interna

Radiasi interna adalah penyinaran yang berasal dari sumber radiasi yang terletak di dalam tubuh manusia, sedang radiasi eksterna berasal dari sumber yang terletak di luar tubuh manusia. Radiasi interna terjadi karena masuknya radionuklida ke dalam tubuh manusia melalui pernafasan, saluran pencernaan, luka terbuka di kulit maupun menembus kulit dan juga melalui sirkulasi darah (suntikan). Radiasi interna yang lebih berbahaya adalah radiasi yang lebih banyak menimbulkan ionisasi di dalam jaringan tubuh, sehingga sinar alpha lebih berbahaya dari pada sinar-X dan sinar gamma sebagai sumber radiasi interna.

2.      Radiasi eksterna

Pada radiasi eksterna, maka radiasi dapat mengenai seluruh tubuh (penyinaran total) atau pub mengenai sebagian tubuh (penyinaran partial). Pada penyinaran ini sinar alpha, electron yang berasal dari konversi internal, dan sinat beta yang energinya , 65 keV tidak cukup kuat untuk menembus kulit. Karena itu ketiga jenis radiasi ini tidak menimbulkan bahaya pada penyinaran luar. Sinar-X, sinar gamma, neutron dan sinar beta yang energinya . 65 keV dapat menembus kulit dan menyinari jaringan dalam tubuh, sehingga berbahaya sebagai sumber radiasi eksterna.

E.       Efek biologi radiasi

Kemungkinan terjadinya efek biologis akibat interaksi radiasi dan jaringan tubuh manusia (terlepas dari berat atau ringannya akibat biologis tersebut), berbanding selaras dengan besarnya dosis radiasi yang mengenai jaringan tersebut. Semua dosis radiasi, besar atau kecil, bisa mengakibatkan pengaruh terhadap jaringan tubuh atau sel. Pengaruh dosis hanya diasosiasikan dengan besarnya kemungkinan bahwa akan terjadi suatu perubahan dalam suatu sel atau jaringan yang terkena radiasi tersebut, yang biasa disebut dengan “efek stokastik”. Efek stokastik ini biasanya mempunyai kelainan dari organ yang bersifat kronis yang biasanya dihubungkan dengan terjadinya perubahan-perubahan genetik dalam sel-sel tersebut. Selain dikenal dengan efek stokastik, juga dikenal dengan efek deterministik atau non-stokastik, yaitu jika sel dalam organ atau jaringan banyak yang mati atau tidak dapat lagi bereproduksi dan berfungsi secara normal, fungsi organ akan hilang. Hilangnya fungsi itu akan semakin parah bila jumlah sel yang menderita akibat bertambah.

Beberapa efek biologi pada tubuh manusia :

1.    Efek genetik

Efek biologi dari radiasi ionisasi pada generasi yang belum lahir disebut efek genetik. Efek ini timbul karena kerusakan molekul DNA pada sperma atau ovarium akibat radiasi. Atau, bila radiasi berinteraksi dengan makro molekul DNA, dapat memodifikasi struktur molekul ini dengan cara memecah kromosom atau mengubah jumlah DNA yang terdapat dalam sel melalui perubahan informasi genetik sel. Tipe ini dapat menimbulkan penyakit genetik yang diteruskan ke generasi berikutnya.

2.      Efek somatik

Bila organisme (seperti manusia) yang terkena radiasi mengalami kerusakan biologi sebagai akibat penyinaran, efek penyinaran tersebut diklasifikasikan sebagai efek somatik. Efek ini tergantung pada lamanya terkena radiasi sampai pertama timbulnya gejala kerusakan radiasi. Selanjutnya diklasifikasikan sebagai efek somatik jangka pendek atau jangka panjang.

3.      Efek stokastik

Efek stokastik adalah efek radiasi yang kebolehjadian timbulya merupakan fungsi dosis radiasi dan diperkirakan tidak mengenal dosis ambang. Efek stokastik memiliki cirri-ciri:

a.       Tidak mengenal dosis ambang.

b.      Timbul seteolah melalui masa tenang yang lama.

c.       Keparahannya tidak tergantung pada dosis radiasi.

d.      Tidak ada penyembuhan spontan.

e.       Contoh : kanker, leukemia (efek somatic), dan penyakit keturunan (efek genetic)

4.      Efek Non Stokastik

Efek Non Stokastik adalah efek radiasi yang kualitas keparahannya bervariasi menurut dosis dan hanya timbul bila dosis ambang dilampaui. Efek non stokastik memiliki ciri-ciri:

a.       Mempunyai dosis ambang

b.      Umumnya timbul beberapa saat setelah terkena radiasi

c.       Adanya penyembuhan spontan (tergantung tingkat keparahannya)

d.      Keparahannya tergantung besarnya dosis radiasi.

e.       Efek non stokastik ini meliputi beberapa efek somatic seperti luka bakar, sterilitas (kemandulan), katarak, kelainan congenital (setelah iradiasi dalam rahim).

Efek genetic adalah efek stokastik, sedangkan efek somatic dapat stokastik (leukemia, kanker) maupun non stokastik.

5.      Efek teratogenik

Efek teratogenik adalah efek timbulnya cacat bawaan, karena penyinaran yang terjadi sewaktu janin berada dalam kandungan. Efek ini dapat berupa kematian dalam kandungan atau kematian segera setelah bayi lahir, kemunduran pertumbuhan, maupun kelainan bawaan, tergantung saat penyinaran terjadi. Pada usai kurang dari 15 hari umur kehailan, maka hasil konsepsi biasanya mengalami kematian. Apabila penyinaran terjadi pada usia kehamilan antara 15 hari sampai 50 hari, maka pada umumnya terjadi kelainan bawaan. Sedangkan penyinaran setelah usia kehamilan 50 hari dapat berakibat gangguan pertumbuhan janin dalam kandungan.

F.        Efek biologi pada system jaringan dan organ

Respon dari berbagai jaringan dan organ tubuh terhadap radiasi pengion sangat bervariasi. Selain bergantung pada sifat fisik radiasi juga bergantung pada karakteristik biologi dari sel penyusun jaringan/organ tubuh terpajan. Tingkat sensitivitas dari jaringan penyusun organ berbeda-beda bergantung antara lain pada tingkatproliferasi (pembelahan) dan diferensiasi (kematangan) sel yang akhirnya akan mempengaruhi tingkat sensitivitas dari organ terhadap pajanan radiasi. Berikut ini adalah efek radiasi pada sebagian organ tubuh akibat pajanan radiasi eksterna (dari luar tubuh) yang terjadi secara akut.

1.      Sistem pembentukan darah

Sumsum tulang adalah organ sasaran dari sistem pembentukan darah karena pajanan radiasi dosis tinggi akan mengakibatkan kematian dalam waktu beberapa minggu. Hal ini disebabkan karena terjadinya penurunan jumlah sel basal pada sumsum tulang secara tajam. Komponen sel darah terdiri dari sel darah merah (eritrosit), sel darah putih (limfosit dan granulosit) dan sel keping darah (trombosit). 

Dosis sekitar 0,5 Gy pada sumsum tulang sudah dapat menyebabkan penekanan proses pembentukan komponen sel darah sehingga jumlahnya mengalami penurunan. Jumlah sel limfosit menurun dalam waktu beberapa jam pasca pajanan radiasi, sedangkan jumlah granulosit dan trombosit juga menurun tetapi dalam waktu yang lebih lama, beberapa hari atau minggu. Sementara penurunan jumlah eritrosit terjadi lebih lambat, beberapa minggu kemudian. Penurunan jumlah sel limfosit absolut/total dapat digunakan untuk memperkirakan tingkat keparahan yang mungkin diderita seseorang akibat pajanan radiasi akut. 

Pada dosis yang lebih tinggi, individu terpajan mengalami kematian sebagai akibat dari infeksi karena menurunan jumlah sel darah putih (limfosit dan granulosit) atau dari pendarahan yang tidak dapat dihentikan karena menurunnya jumlah trombosit.

Efek stokastik pada sumsum tulang adalah leukemia dan kanker sel darah merah. Berdasarkan pengamatan pada para korban bom atom di Hiroshima dan Nagasaki, leukemia merupakan efek stokastik tertunda pertama yang terjadi setelah pajanan radiasi seluruh tubuh dengan masa laten sekitar 2 tahun dengan puncaknya setelah 6 – 7 tahun.

2.      Kulit

Efek deterministik pada kulit bervariasi dengan besarnya dosis. Pajanan radiasi sekitar 2-3 Gy dapat menimbulkan efek kemerahan (eritema) sementara yang timbul dalam waktu beberapa jam. Beberapa minggu kemudian, eritema akan kembali muncul sebagai akibat dari hilangnya sel-sel basal pada epidermis. Dosis sekitar 3 – 8 Gy menyebabkan terjadinya kerontokan rambut (epilasi) dan pengelupasan kering (deskuamasi kering) dalam waktu 3 – 6 minggu setelah pajanan radiasi. Pada dosis yang lebih tinggi, 12 – 20 Gy, akan mengakibatkan terjadinya pengelupasan kulit disertai dengan pelepuhan dan bernanah (blister) serta peradangan akibat infeksi pada lapisan dalam kulit (dermis) sekitar 4 – 6 minggu kemudian. Kematian jaringan (nekrosis) dalam waktu 10 minggu pemajanan radiasi dengan dosis lebih besar dari 20 Gy, sebagai akibat dari kerusakan yang parah pada pembuluh darah. Bila dosis yang di terima sekitar 50 Gy, nekrosis akan terjadi dalam waktu yang lebih singkat yaitu sekitar 3 minggu.

3.      Mata

Mata terkena pajanan radiasi baik akibat dari radiasi lokal (akut atau protraksi) maupun pajanan radiasi seluruh tubuh. Lensa mata merupakan bagian dari struktur mata yang paling sensitif terhadap radiasi. Terjadinya kekeruhan atau hilangnya sifat transparansi lensa mata sudah mulai dapat dideteksi setelah pajanan radiasi yang relatif rendah yaitu sekitar 0,5 Gy dan bersifat akumulatif. Dengan demikian tidak seperti efek deterministik pada organ lainnya, katarak tidak akan terjadi beberapa saat setelah pajanan, tetapi setelah masa laten antara 6 bulan sampai 35 tahun, dengan rerata sekitar 3 tahun.

4.      Organ reproduksi

Efek deterministik pada organ reproduksi atau gonad adalah sterilitas atau kemandulan. Pajanan radiasi pada testis akan mengganggu proses pembentukan sel sperma yang akhirnya akan mempengaruhi jumlah sel sperma yang akan dihasilkan. Dosis radiasi 0,15 Gy merupakan dosis ambang terjadinya sterilitas yang bersifat sementara karena sudah mengakibatkan terjadinya penurunan jumlah sel sperma selama beberapa minggu. Sedangkan dosis ambang sterilitas yang permanen berdasarkan ICRP 60 adalah 3,5 – 6 Gy. Semakin besar dosis yang di terima testis, semakin banyak jumlah penurunan sel sperma dan semakin lama waktu pulih kembali normal, selama belum mencapai dosis ambang kemandulan permanen.

Pengaruh radiasi pada sel telur sangat bergantung pada usia. Semakin tua usia, semakin sensitif terhadap radiasi karena semakin sedikit sel telur yang masih tersisa dalam ovarium. Selain sterilitas, radiasi dapat menyebabkan menopuse dini sebagai akibat dari gangguan hormonal sistem reproduksi. Dosis ambang sterilitas menurut ICRP 60 adalah 2,5 – 6 Gy. Pada usia yang lebih muda (20-an), sterilitas permanen terjadi pada dosis yang lebih tinggi yaitu mencapai 12 – 15 Gy.

Efek stokastik pada sel germinal lebih dikenal dengan efek pewarisan yang terjadi karena mutasi pada gen atau kromosom sel pembawa keturunan (sel sperma dan sel telur). Perubahan kode genetik akan diwariskan pada keturunan individu terpajan. Penelitian pada hewan dan tumbuhan menunjukkan bahwa efek yang terjadi bervariasi dari ringan hingga kehilangan fungsi atau kelainan anatomik yang parah bahkan kematian prematur.

5.      Paru

Paru dapat terkena pajanan radiasi secara eksterna dan interna. Efek deterministik berupa pneumonitis biasanya mulai timbul setelah beberapa minggu atau bulan. Efek utama adalah pneumonitis interstisial yang dapat diikuti dengan terjadinya fibrosis sebagai akibat dari rusaknya sel sistim vaskularisasi kapiler dan jaringan ikat, yang dapat berakhir dengan kematian. Kerusakan sel yang mengakibatkan terjadinya peradangan akut paru ini biasanya terjadi pada dosis 5 – 15 Gy. Perkembangan tingkat kerusakan sangat bergantung pada volume paru yang terkena radiasi dan laju dosis. Hal ini juga dapat terjadi setelah inhalasi partikel radioaktif dengan aktivitas tinggi dan waktu paro pendek.

Efek stokastik berupa kanker paru. Keadaan ini banyak dijumpai pada para penambang uranium. Selama melakukan aktivitasnya, para pekerja menginhalasi gas Radon-222 secara berkesinambungan sebagai hasil luruh dari uranium. Di dalam paru, radon selama proses peluruhannya sampai mencapai bentuk stabil yaitu timbal, akan melepaskan partikel alpa yang sangat berbahaya sebagai sumber pajanan radiasi interna.

6.      Sistem Pencernaan

Bagian dari sistim ini yang paling sensitif terhadap radiasi adalah usus halus. Kerusakan pada saluran pencernaan menimbulkan gejala mual, muntah, diare, dan gangguan sistem pencernaan dan penyerapan makanan. Dosis radiasi yang tinggi dapat mengakibatkan kematian karena dehidrasi akibat muntah dan diare yang parah. Efek stokastik yang timbul berupa kanker pada epitel saluran pencernaan.

G.      Penyakit akibat radiasi

1.      Radiodermatitis

Radiodermatitis adalah peradangan kulit yang terjadi akibat penyinaran local dengan dosis tinggi. Dimulai dengan tanda kemerahan pada kulit yang terkena radiasi, kemudian diikuti oleh masa tenang beberapa hari sampai 3 minggu baru kemudian muncul gejala yang khas tergantung dari dosis yang diterima.

2.      Katarak

Katarak terjadi pada penyinaran mata dengan dosis diatas 1,5 Gray (Gy), dengan masa tenang antara 5 – 10 tahun.

3.      Sterilitas (kemandulan)

Sterilitas dapat terjadi karena akibat penyinaran pada kelenjar kelamin. Efek berupa pengurangan kesuburan sampai kemandulan. Sel sperma yang muda lebih peka dari pada sel tua. Aktivitas pembentukan sperma dapat mulai menurun pada dosis beberapa senti Gray (cGy).

4.      Sindrom Rasiasi Akut

Sindrom Radiasi Akut dapat terjadi setelah penyinaran seluruh tubuh dengan dosis lebih dari 1 Gy yang diterima secara sekaligus dengan laju dosis yang cukup tinggi oleh radiasi yang berdaya tembus besar.

Gejala diawali dengan gejala tidak khas seperti mual dan muntah, demam, rasa lelah, sakit kepala serta diare, kemudian diikuti masa tenang selama 2 sampai 3 minggu. Pada masa ini gejala mereda, setelah masa tenang lewat, maka timbul nyeri perut, diare, perdarahan, anemia, infeksi bahkan kematian.

PENUTUP

Demikian yang dapat kami paparkan mengenai materi yang menjadi pokok bahasan dalam makalah ini, tentunya masih banyak kekurangan dan kelemahannya,karena terbatasnya pengetahuan dan kurangnya rujukan atau referensi yang ada hubungannya dengan judul makalah ini.

Penulis banyak berharap para pembaca yang budiman sudi memberikan kritik dan saran yang membangun kepada penulis demi sempurnanya makalah ini. Semoga makalah ini berguna bagi penulis pada khususnya juga para pembaca yang budiman pada umumnya.

DAFTAR PUSTAKA

http://istimoanja.blogspot.com/2011/12/fisika-radiasi.html (12/11/2013; 11:07)

http://yosainto.wordpress.com/2011/11/21/efek-radiasi-bagi-tubuh/ (12/11/2013; 11:15)

http://www.guntara.com/2012/10/pengertian-dan-klasifikasi-radiasi.html (14/11/2013; 9:02)

 http://ss-radiology.blogspot.com/2008/08/efek-radiasi.html  (14/11/2013; 9:03)

http://yosainto.wordpress.com/2011/11/20/beberapa-penyakit-akibat-radiasi/

(14/11/2013; 9:04)