Cermin Dunia Kedokteran

ULASAN

Aplikasi Teknik Nuklir

untuk Kesehatan Manusia

Dr. Rochestri Sofyan

Pusat Pengkajian Teknologi Nuklir, BA TAN, Jakarta

PENDAHULUAN

Aplikasi teknik nuklir, baik aplikasi radiasi maupun radio-

isotop, sangat dirasakan manfaatnya sejak program penggunaan

tenaga atom untuk maksud damai dilancarkan pada tahun 1953.

Dewasa ini penggunaannya di bidang kedokteran sangat luas,

sejalan dengan pesatnya perkembangan bioteknologi, serta di-

dukung pula oleh perkembangan instrumentasi nuklir dan pro-

duksi radioisotop umur pendek yang lebih menguntungkan di-

tinjau dari segi medik.

Energi radiasi yang dipancarkan oleh suatu sumber radiasi,

dapat menyebabkan peruba.hari fisis, kimia dan biologi pada

materi yang dilaluinya. Perubahan yang terjadi dapat dikendali-

kan dengan jalan memilih jenis radiasi (, , atau neutron)

serta mengatur dosis terserap, sesuai dengan efek yang ingin

dicapai. Berdasarkan sifat tersebut, radiasi dapat digunakan

untuk penyinaran langsung seperti antara lain pada radioterapi,

dan sterilisasi. Selain itu, radiasi yang dipancarkan oleh suatu

radioisotop, lokasi dan distribusinya dapat dideteksi dari luar

tubuh secara tepat, serta aktivitasnya dapat diukur secara

akurat; sehingga penggunaan radioisotop sebagai tracer atau

perunut, sangat bermanfaat dalam studi metabolisme, serta

teknik pelacakan dan penatahan berbagai organ tubuh, tanpa

harus melakukan pembedahan.

KEDOKTERAN NUKLIR

Dalam bidang kedokteran dikenal cabang kedokteran nuklir,

yaitu ilmu kedokteran yang dalam kegiatannya menggunakan

radioaktif terbuka (unsealed), baik untuk diagnosis maupun

dalain pengobatan penyakit atau dalam penelitian kedokteran.

Dalam kedokteran nuklir, diagnosis dan terapi dilaksanakan

berdasarkan padapemanfaatan emisi radioaktifdari radionuklida

tertentu. Akhir-akhir in kedokteran nuklir berkembang pesat

dan sangat dirasakan manfaatnya oleh masyarakat. Tercatat

bahwa hampir tidak ada satupun rumah sakit di negara-negara

maju yang tidak mempunyai unit kedokteran nuklir. Negara

sedang berkembang seperti Indonesia juga tidak ketinggalan.

Dewasa i, hampir semua kota besar di Pulau Jawa mempunyai

sedikitnya satu rumah sakit yang dilengkapi dengan unit ke-

dokteran nuklir.

Seorang ahli kimia berkebangsaan Hongaria, George Hevesy,

pada tahun 1923 mengukur distribusi timbal (Pb) radioaktif

denganjalan memasukkan Pb-210 dan Pb-212 pada batang dan

akar kacang dalam jumlah yang tidak menimbulkan efek toksik

pada tanaman. Pada tahun 1924, dipelajari distribusi Pb dan

Bismut (Bi) pada hewan percobaan. ini merupakan langkah

pertama penggunaan perunut untuk penelitian biomedik, se-

hingga pada tahun 1943 George Hevesy mendapat hadiah Nobel

di bidang Kimia. Radionuklida pertama yang digunakan secara

luas dalam kedokteran nuklir adalah I-131, yang ditemukan oleh

Glenn Seaborg pada tahun 1937. Pertama kali I-131 digunakan

sebagai indikator fungsi kelenjar tiroid denganjalan mendeteksi

sinar yang diemisikan, dengan pencacah Geiger yang ditem-

patkan di dekat kelenjar tiroid. Diikuti dengan pemakaiannya

untuk pengobatan hipertiroid pada tahun 1940. Penemuan Sea-

borg berikutnya yaitu radionuklida Tc-99m dan Co-60, yang

merupakan tonggak sejarah di bidang Kedokteran Nuklir. Berkat

jasanya tersebut, Seaborg mendapat hadiah Nobel untuk bidang

Kimia pada tahun 1951. Pada periode berikutnya, kedokteran

nuklir berkembang pesat setelah ditemukan kamera gamma oleh

Hal Anger pada tahun 1958. Alat tersebut mampu mendeteksi

distribusi foton yang dipancarkan dari dalam tubuh, yang dapat

menggambarkan fungsi suatu organ. Metode ini disebut imaging

nuklir, yang digunakan untuk diagnosis in vivo.

Pada imaging nuklir, suatu senyawa organik bertanda

Cermin Dunia Kedokteran No. 102, 1995 57

(radiofarmaka) pemancar sinar gamma/positron yang telah di-

ketahui metabolismenya secara spesifik pada organ tubuh yang

diselidiki, dimasukkan ke dalam tubuh pasien melalui penyun-

tikan, oral atau pernafasan. Radiofarmaka bergabung dengan

proses metabolisme dalam tubuh, akhirnya terkumpul dan ter-

distribusi pada tempat-tempat tertentu. Kemudian suatu detektor

radiasi didekatkan pada tubuh pasien, untuk menetapkan tempat

di dalam tubuh asal sinar itu dipancarkan, sehingga pola dis-

tribusinya pada tempat tersebut serta perpindahannya dari satu

tempat ke tempat lain dapat diketahui secara tepat. Keuntungan

imaging nuklir adalah tracer dapat bertindak sebagai pemeriksa

fisiologi fungsional yang sanggup menggambarkan fungsi bio-

kimiawi, karena adanya transpor biologi aktifdari radiofarmaka

melalui organ tubuh dapat divisualisasi terhadap waktu. Gambar

yang diperoleh merupakan gambar secara fungsional dalam

framework anatomi. Bila berfungsi normal, distribusi radiofar-

maka menunjukkan pola tertentu yang karakteristik, sedang pada

bagian yang mempunyai fungsi patologis distribusinya tidak

normal. Berbeda dengan foto sinar-X pada radiografi. Jaringan

merupakan objek pasif, sehingga yang divisualisasikan hanya

berupa seleksi dari sinar-X yang melewati jaringan. Gambar

yang diperoleh tidak menggambarkan fungsi dari suatu organ.

Jadi akan sama saja apakah organ itu masih hidup atau sudah

mati.

Aktivitas radioisotop yang digunakan pada imaging nuklir

sangat kecil dalam orde beberapa mCi, dan mempunyai sifat

kimia yang sama dengan isotopnya yang tidak aktif, sehingga

secara faal tidak berpengaruh terhadap keadaan normal. Alat

yang digunakan adalah Kamera Gamma (Gambar 1) yang di-

lengkapi dengan detektor sintilasi (kristal Na! atau Tl), untuk

mengubah foton sinar gamma menjadi kilatan cahaya yang di-

lipatgandakan oleh tabung pelipat ganda foto (photomultiplier).

Gambar 1

Selanjutnya sintilasi diubah menjadi pulsa elektronik dan

terakhir menjadi pulsa-pulsa tegangan yang tingginya sebanding

dengan energi foton terpancar dari dalam tubuh. Dengan bantuan

komputer, pulsa direkam dan diolah, kemudian ditampilkan

pada layar. Pada pertengahan tahun 1970, ihstrumen semacam

ini dikembangkan lagi dengan teknik tiga dimensi. Dengan

mengubah konfigurasi detektor serta meningkatkan daya

komputasi secara elektronik, dapat dibuat gambar tiga dimensi

dan distribusi radionuklida dalam tubuh. Teknik ini dikenal

dengan teknik computed tomography. Karena isotop yang

digunakan merupakan pemancar gamma tunggal, kemudian

diberi nama single photon computed tomography lazim

dsingingkat SPECT. Alat Kamera Gamma SPECT telah

dimiliki oleh beberapa rumah sakit di Indonesia.

Untuk diagnosis in vivo salah satu radionuklida yang banyak

digunakan adalah Tc-99m. Penggunaannya berkembang pesat

sejak tahun 1961, karena ditunjang oleh beberapa kelebihan sifat

inti radionuklida tersebut yakni : pemancar gamma murni dan

tunggal, energinya memadai untuk deteksi (140 keV) dan umur

paruhnya pendek, yaitu 6 jam. Beberapa contoh penggunaannya

adalah sebagai berikut:

1) Tc-99m sulfur koloid, untuk pemeriksaan jantung, hati dan

limpa.

2) Tc-99m diethylenetriamine pentaacetic acid (DTPA), untuk

pemeriksaan otak.

3) Tc-99m sodium tripoliphospate (STPP), untuk penatahan

tulang.

Radionuklida 1-123 juga banyak dipilih untuk imaging.

Merupakan pemancar gamma dengan umur paruh 13 jam, se-

hingga sangat cocok untuk studi dalam waktu yang tidak terlalu

pendek. Imaging dengan kamera gamma cukup jelas karena

energi gamma yang dipancarkan optimal yaitu 159 keV. Ke-

untungan lain ialah mudah berikatan dengan antibodi, sehingga

sangat baik untuk menanda antibodi pada pelacakan kanker.

Selain radioisotop pemancar gamma, radioisotop pemancar

positron juga mulai dikenal pemakaiannya. Untuk imaging

digunakan alat positron emission tomography (PET). Dalam

diagnosis, banyak digunakan gas radioaktif pemancar positron

umur pendek, yaitu antara lain untuk mengamati berbagai pe-

nyakit dan kelainan pada pernafasan, serta sistem sirkulasi

cairan tubuh. Gas rádioaktif tersebut O-15, C-11 dan N-13

yang dihasilkan dari siklotron dengan umur paruh masing-

masing 2, 20 dan 10 menit. Sebagai contoh, C

dan

atau C

O digunakan untuk mempelajari fungsi paru. Hal lain

yang dapat dipelajari adalah gambaran metabolisme serta

konsumsi oksigen dalam otak dan jantung.

Perkembangan dalam kedokteran nuklir ditunjang pula oleh

penemuan di bidang bioteknologi antara lain ditemukannya

teknologi hibridoma untuk memproduksi berbagaijenis antibodi

klon tunggal atau monoclonal antibody (MAb), terutama untuk

diagnosis dan terapi penyakit kanker. Dalam penggunaannya di

bidang kedokteran nuklir, terutama untuk diagnosis dan terapi,

antibodi klon tunggal harus ditanda dengan isotop radioaktif.

Prinsip penggunaan teknik ini cukup sederhana. MAb terhadap

tumor ganas tertentu yang bertanda radioaktif pemancar sinar

Cermin Dunia Kedokteran No. 102, 1995

gamma (misalnya

123

I), bila disuntikkan ke dalam tubuh pasien

yang diduga menderita tumor tersebut, akan terbawa oleh aliran

darah dan akhirnya terakumulasi pada jaringan tumor. Dalam hal

ini, antibodi anti tumor berikatan secara spesifik dengan jaringan

tumor yang berfungsi sebagai antigen. Oleh karena antibodi yang

digunakan monospesifik, maka antibodi yang disuntikkan hanya

akan terakumulasi padajaringan tumor, tidak terjadi penyebaran

keradio aktifan padajaringan lain. Dengan teknik imaging nuklir,

lokasi tumor dengan metastasisnya dapat diamati secara jelas,

tanpa harus melakukan biopsi atau cara lain. Jika yang dikaitkan

dengan AbM tadi suatu pemancar sinar alfa yang jarak tempuh-

nya pendek dan dipilih yang mempunyai linear energy transfer

(LET) yang tinggi, maka pengumpulan antibodi juga dibantu

oleh penyembuhan lewat penyinaran (radioterapi). Teknik lain

yang menggunakan MAb adalah Boron Neutron Capture Therapy.

Pertama-tama pasien disuntik dengan konyugat boron-MAb

setelah boron-MAb terlokalisasi dalam sel kanker, kemudian

daerah tumor tersebut diiradiasi dengan netron lambat yang ber-

energi sangat rendah (sekitar 0,025 eV). Reaksi nuklir

(10)

B(n,)

7Li di dalam sel tumor, dapat diatur sedemikian agar radiasi

yang dihasilkan merupakan dosis terapi bagi sel tumor, tetapi

paparan radiasi pada jaringan sel normal tetap sangat kecil.

Penggunaan radioisotop dalam kedokteran nuklir juga sangat

bermanfaat dalam diagnosis yang dilakukan di luar tubuh atau

diagnosis in vitro, setelah ditemukannya teknik radioimmuno-

assay (RIA) pada tahun 1977. Teknik RIA adalah suatu teknik

penentuan berdasarkan reaksi imunologi yang menggunakan

tracer radioaktif. Teknik ini merupakan perpaduan antara dua

keampuhan metode penentuan. Pertama, penggunaan teknik

nuklir. Pengukuran radioaktivitas memberikan kepekaan dan

ketelitian yang tinggi, serta tidak terpengaruh oleh faktor-faktor

lain yang terdapat dalam sistem. Kedua, berdasarkan reaksi

imunologi yaitu terjadinya komplek antara dua senyawa kom-

plementer antigen dan antibodi, yang berlangsung secara sangat

spesifik. Karena sifat kerja antiserum yang sangat spesifik tadi,

maka adanya senyawa-senyawa lain dalam sistem reaksi dalam

ribuan sampai jutaan kali sekalipun, tidak akan mempengaruhi

reaksi. Mudah dipahami bila penggabungan antara pengukuran

radioaktivitas dan kespesifikan reaksi imunologi menghasilkan

penentuan yang sangat sensitif dan spesifik, sehingga sanggup

mengukur senyawa tertentu dalam orde pikogram (10

-12

gram)

bahkan sampai orde pentogram (10

-15

gram) untuk setiap 1 ml

contoh.

Sebelum penentuan secara radioimunologi ditemukan, peng-

ukuran senyawa bioaktif berkadar rendah dalam cairan tubuh,

seperti hormon, vitamin, enzim, protein dan antigen, ditetapkan

dengan metode biologi (bioassay) dan kimia. Baik pada penetap-

an dengan metode biologi maupun kimia, diperlukan contoh

darah/serum atau cairan tubuh lain, dalam jumlah yang cukup

banyak. Selain itu, diperlukan pemisahan dan pemurnian sebe-

lum pengukuran, tetapi jenis senyawa yang dapat ditentukan

tetap terbatas. Sering kali kelainan tidak terdiagnosis karena

batas deteksi pengukuran yang tinggi. Hingga kini ketelitian pe-

nentuan in vitro secara radioimunologi, belum tertandingi oleh

metode apapun, serta telah banyak membantu dalam diagnosis

secara dini berbagai penyakit yang disebabkan oleh kelainan

hormonal, kanker, terkena racun dan infeksi.

Prinsip kerjanya sederhana adalah sebagai berikut:

Ag +

Ab >

komplek AgAb.

Dalam reaksi ini, senyawa yang hendak ditentukan adalah

antigen. Agar reaksi ini dapat dilacak, maka dimasukkan suatu

senyawa penanda yang dapat diukur secara kuantitatif, yaitu

radioisotop misalnya 1-125. Penandaan dapat diberikan pada

antigennya, atau pada antibodinya. Antigen yang terdapat dalam

cairan tubuh dapat ditentukan karena adanya reaksi kompetisi

antara Ag/Ab dengan Ag/Ab bertanda untuk membentuk kom-

plek Ag-Ab, yaitu dengan jalan mengukur Ag/Ab bertanda yang

tidak berikatan membentuk komplek atau yang bebas dengan

pencacah gamma.

TELETERAPI

Teleterapi adalah perlakuan radiasi dengan sumber radiasi

tidak secara langsung berhubungan dengan tumor. Sumber

radiasi pemancar gamma seperti Co-60 pemakaiannya cukup

luas, karena tidak memerlukan pengamatan yang rumit dan

hampir merupakan pemancar gamma yang ideal. Sumber ini

banyak digunakan dalam pengobatan kanker/tumor, dengan jalan

penyinaran tumor secara langsung dengan dosis yang dapat

mematikan sel tumor, yang disebut dosis letal. Kerusakan terjadi

karena proses eksitasi dan ionisasi atom atau molekul.

Pada teleterapi, penetapan dosis radiasi sangat penting,

dapat berarti antara hidup dan mati. Masalah dosimetri ini di-

tangani secara sangat ketat di bawah pengawasan Badan Inter-

nasional WHO dan IAEA bekerjasama dengan laboratorium-

laboratorium standar nasional.

STERILISASI ALAT KEDOKTERAN

Alat/bahan yang digunakan di bidang kedokteran pada

umumnya harus steril. Banyak di antaranya yang tidak tahan

terhadap panas, sehingga tidak bisa disterilkan dengan uap air

panas atau dipanaskan. Demikian pula sterilisasi dengan gas

etilen oksida atau bahan kimia lain dapat menimbulkan residu

yang membahayakan kesehatan. Satu-satunya jalan adalah ste-

rilisasi dengan radiasi, dengan sinar gamma dan Co-60 yang

dapat memberikan hasil yang memuaskan. Sterilisasi dengan

cara tersebut sangat efektif, bersih dan praktis, serta biayanya

sangat murah. Untuk transpiantasi jaringan biologi seperti tulang

dan urat, serta amnion chorion untuk luka bakar, juga disterilkan

dengan radiasi.

PENUTUP

Dapat dikemukakan bahwa teknik nuklir sangat berperan

dalam penanggulangan berbagai masalah kesehatan manusia.

Banyak masalah yang sebelumnya dengan metode konvensional

tidak terpecahkan, dengan teknik nuklirdapatterpecahkan. Yang

terpenting adalah kemajuan-kemajuan baik di bidang diagnosis

maupun terapi haruslah ditujukan untuk keselamatan, kemu-

dahan, kesembuhan dan kenyamanan pasien. Dengan kemajuan

iptek di bidang instrumentasi nuklir, bioteknologi dan produksi

isotop umur pendek yang menguntungkan ditinjau dan segi

Cermin Dunia Kedokteran No. 102, 1995 59