Pengenalan

Siklotron adalah sejenis mesin pemecut zarah yang digunakan secara meluas dalam bidang perubatan nuklear. Ernest Orlando Lawrencemerupakan seorang saintis nuklear yang telah menemukan kaedah pemecut zarah pada tahun 1930an. Konsep pecutan zarah bercas ini digunapakai dalam penghasilan radionisotop yang kini berkembang secara meluas dalam bidang pengimejan perubatan nuklear khususnya pengimejan Positron Emission Tomography (PET). Secara amnya, sikotron terbahagi kepada 3 kategori seperti pemecut tenaga rendah, sederhana dan tinggi. Penghasilan radioisotop untuk pengimejan PET memerlukan siklotron tenaga sederhana dan rendah.

Ernest Orlando Lawrence (1901-1958).

Di Malaysia, aplikasi siklotron dalam perubatan nuklear bermula di Jabatan Perubatan Nuklear, Hospital Putrajaya dan Hospital Beacon (Pusat Perubatan Anatarabangsa Wijaya) iaitu pada tahun 2006 dan sehingga kini jumlah mesin siklotron semakin bertambah sejajar dengan keperluan semasa.

Komponen utama siklotron

Komponen utama yang terdapat dalam sistem siklotron adalah target, magnet, sumber ion, pengekstrakan alur, diagnostik alur, sistem vakum dan sistem radio frekuensi. Keseluruhan sistem ini digabungkan dalam satu sistem bagi menghasilkan radioisotop.

1. 1. Sumber ion
      1. Penghasilan zarah bercas negatif iaitu dengan pencampuran gas hidrogen dan elektron daripada sumber katod.
   2. Radio frekuensi
      1. Menarik keluar zarah-zarah bercas dari sumber ion bagi memulakan pecutan.
   3. Magnet
      1. Medan magnet dapat mewujudkan daya memusat dan memyebabkan zarah bercas bergerak secara membulat sehingga mencapai suatu tenaga yang cukup untuk penembakan pada bahan target (H2O18).
   4. Pengekstrakan alur
      1. Membenarkan cas postif (proton/deuteron) melalui kepingan karbon sebelum sampai ke target.
   5. Target
      1. Tempat dimana penembakan antara proton atau deuteron dengan air yang diperkaya (H2O18). Hasil dari penembakan ini akan menukarkan O-18 kepada F-18 yang reaktif.
      2. Contoh penghasilan F-18:
         1. ¹⁸O + proton(p) –>¹⁸F + neutron(n) + Tenaga(E) atau ¹⁸O(p,n)¹⁸F
         2. ²⁰Ne + F₂ + deuteron (d) –>¹⁸F+ ⁴He (a) + Tenaga(E) atau ²⁰Ne(d,a)¹⁸F

Terdapat pelbagai radionuklid yang boleh dihasilkan oleh mesin siklotron ini antaranya ialah:

1. Karbon-11, ¹⁴N(p, a)¹¹C
2. Nitrogen-13, ¹⁶O(p, a)¹³N
3. Oksigen-15, ¹⁴N(d, n)¹⁵O

Contoh penghasilan radionuklid Florin-18 mesin Siklotron bertenaga 18MeV:

Sumber video: www. youtube.com

Radioisotop yang dihasilkan akan melalui proses sintesis bersama-sama dengan bahan farmaseutikal. Bahan farmaseutikal ini berfungsi sebagai agen pembawa bahan radioisotop kepada kawasan yang dikehendaki. Sebagai contoh, radionuklid Florin-18 akan digabungkan dengan bahan farmaseutikal yang dikenali sebagai fluorodeoxyglucose (FDG). Ia juga boleh ditulis sebagai 18F-FDG.

Fluorodeoxyglucose (18F)

http://en.wikipedia.org/wiki/Fludeoxyglucose_(18F)

Penggunaan dalam PET

Sel kanser merupakan sel yang tidak normal yang sentiasa membahagi pada kadar yang tinggi daripada sel biasa. Kebanyakan sel kanser memerlukan tenaga dan secara tidak langsung tahap pengambilan glukos yang tinggi diperlukan untuk membiak. Oleh itu, penggunaan F18-FDG sebagai gula tiruan dapat membantu bagi mendapatkan maklumat yang lebih tepat berkaitan jenis dan lokasi sel kanser. Tahap pengambilan F18-FDG yang diambil oleh sel kanser ini menghasilkan lebih banyak sinaran radioaktif yang dipancarkan oleh F18 yang dilabel bersama FDG.

F18 adalah sejenis radioisotop yang memancar sinaran gamma melalui proses musnah habisan hasil daripada pereputan beta positif (positron) yang bergabung dengan elektron. Dalam tubuh manusia terdapat banyak elektron-elektron yang bebas. Apabila badan pesakit dimasukkan dengan F18-FDG, positron yang terhasil akan bertindabalas dengan elektron sepanjang laluan ke dalam tubuh pesakit.

Dua sinar gamma serentak yang terhasil bertenaga 511keV ini akan dikesan oleh mesin PET bagi penghasilan imej pesakit.

Contoh video bagaimana imej PET dihasilkan:

Sumber video: www. youtube.com