Berbaring telentang di dalam pemindai rumah sakit besar setenang mungkin, dengan tangan di atas kepala, selama 45 menit bukanlah hal yang paling menyenangkan.
Hal itulah yang harus dilakukan oleh pasien di Rumah Sakit Royal Brompton London selama pemindaian paru-paru tertentu, hingga rumah sakit tersebut memasang perangkat baru tahun lalu yang mempersingkat pemeriksaan tersebut menjadi hanya 15 menit.
Hal ini sebagian disebabkan oleh teknologi pemrosesan gambar pemindai, tetapi juga karena bahan khusus yang dikenal sebagai CZT (cadmium zinc telluride), yang memungkinkan mesin menghasilkan gambar tiga dimensi paru-paru pasien yang sangat information.
“Anda mendapatkan gambar yang indah dengan pemindai ini,” kata Dr. Kshama Wechalekar, kepala kedokteran nuklir dan family pet (Positron Exhaust Tomography).
“Ini adalah prestasi nyata dalam bidang teknik dan fisika.”
CZT pada mesin tersebut, dipasang di rumah sakit pada bulan Agustus, diproduksi oleh Kromek, sebuah perusahaan Inggris, dan salah satu dari sedikit perusahaan di dunia yang mampu membuatnya.
Anda mungkin belum pernah mendengarnya, namun– dalam kata-kata Wechalekar– hal ini menyebabkan “revolusi” dalam pencitraan medis.
Bahan luar biasa ini juga memiliki banyak kegunaan lain, seperti untuk teleskop sinar-X, detektor radiasi, dan pemindai keamanan bandara.
Dan itu semakin banyak diminta.
Penelitian tentang paru-paru pasien yang dilakukan oleh Dr Wechalekar dan rekan-rekannya melibatkan pencarian adanya banyak gumpalan darah kecil pada orang dengan Covid yang berkepanjangan, atau gumpalan darah yang lebih besar yang dikenal sebagai emboli paru, misalnya.
Pemindai, yang berharga ₤ 1 juta (sekitar $ 1, 4 juta), bekerja dengan mendeteksi sinar gamma yang dipancarkan oleh zat radioaktif yang disuntikkan ke tubuh pasien.
Namun sensitivitas pemindai berarti bahwa zat ini dibutuhkan lebih sedikit dibandingkan sebelumnya.
“Kami dapat mengurangi dosisnya sekitar 30 %,” kata dokter.
Permintaan tinggi, pasokan rendah
Meskipun pemindai berbasis CZT secara umum bukanlah hal baru, pemindai seluruh tubuh berukuran besar seperti ini merupakan inovasi yang relatif baru.
CZT telah ada selama beberapa dekade, namun terkenal sulit untuk diproduksi.
“Butuh waktu lama untuk mengembangkannya menjadi proses produksi skala industri,” kata Arnab Basu, CEO pendiri Kromek.
Di fasilitas perusahaan di Sedgefield, Inggris, terdapat 170 oven kecil di sebuah ruangan yang digambarkan oleh Dr. Basu sebagai “mirip dengan web server farm.”
Dalam stove ini, bubuk khusus dipanaskan, dicairkan dan kemudian dipadatkan, membentuk struktur monokristalin.
Seluruh proses memakan waktu berminggu-minggu.
“Atom demi atom, kristal disusun ulang (…) hingga benar-benar sejajar,” jelas Basu.
CZT yang baru terbentuk, sebuah semikonduktor, dapat mendeteksi partikel foton kecil dalam sinar-X dan sinar gamma dengan presisi luar biasa, seperti versi yang sangat terspesialisasi dari sensor gambar peka cahaya berbasis silikon yang terdapat pada kamera ponsel cerdas Anda.
Setiap kali foton berenergi tinggi mengenai CZT, ia memobilisasi elektron dan sinyal listrik ini dapat digunakan untuk menghasilkan gambar. Teknologi pemindai sebelumnya menggunakan proses dua langkah, yang tidak seakurat itu.
“Ini electronic,” kata Basu.
“Ini adalah langkah konversi tunggal. Ini menyimpan semua informasi penting, seperti waktu dan energi sinar-X yang mengenai detektor CZT; gambar berwarna atau spektroskopi dapat dibuat.”
Dia menambahkan bahwa pemindai berbasis CZT saat ini digunakan untuk mendeteksi bahan peledak di bandara Inggris dan untuk memindai bagasi terdaftar di beberapa bandara AS.
“Kami memperkirakan CZT akan memasuki segmen barang bawaan di tahun-tahun mendatang.”
Bahan yang dipilih
Namun tidak selalu mudah untuk mendapatkan CZT.
Henric Krawczynski dari Universitas Washington di St. Louis, AS, sebelumnya telah menggunakan bahan tersebut dalam teleskop luar angkasa yang ditambatkan pada balon ketinggian.
Detektor ini dapat menangkap sinar-X yang dipancarkan bintang neutron dan plasma di sekitar lubang hitam.
Profesor Krawczynski membutuhkan potongan CZT yang sangat tipis, 0, 8 mm, untuk teleskopnya karena hal ini membantu mengurangi jumlah radiasi latar yang ditangkap, sehingga menghasilkan sinyal yang lebih jelas.
“Kami ingin membeli 17 detektor baru,” katanya. “Sangat sulit untuk menjadikannya kurus.”
Kromek tak bisa membantunya karena, menurut Basu, permintaan perusahaannya saat ini sedang tinggi.
“Kami mendukung banyak organisasi penelitian,” tambahnya. “Sangat sulit bagi kami untuk melakukan ratusan hal berbeda. Setiap proyek penelitian memerlukan jenis struktur detektor yang sangat khusus.”
Bagi Krawczynski, ini bukan krisis: Dia mengatakan dia bisa menggunakan CZT yang dia dapatkan dari penelitian sebelumnya atau kadmium telluride, sebuah alternatif, untuk misi berikutnya.
Namun, ada permasalahan yang lebih serius saat ini.
Misi berikutnya dijadwalkan meninggalkan Antartika pada bulan Desember, namun “semua tanggalnya berubah,” kata Krawczynski, karena penutupan pemerintah AS pada bulan November.
Banyak ilmuwan lain yang menggunakan CZT.
Di Inggris, modernisasi besar-besaran pada pusat penelitian Sumber Cahaya Berlian di Oxfordshire akan meningkatkan kemampuannya melalui pemasangan detektor berbasis CZT.
Ruby Light adalah sinkrotron yang menembakkan elektron di sekitar cincin raksasa dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya. Magnet menyebabkan elektron-elektron ini, saat bergerak, kehilangan energi dalam bentuk sinar-X, dan diarahkan dari cincin ke garis-garis cahaya, misalnya untuk menganalisis material.
Beberapa percobaan baru-baru ini melibatkan analisis pengotor dalam aluminium selama peleburan. Pemahaman yang lebih baik tentang pengotor ini dapat membantu meningkatkan bentuk logam daur ulang.
Dengan peningkatan Sumber Cahaya Berlian, yang dijadwalkan selesai pada tahun 2030, sinar-X yang dihasilkan akan jauh lebih terang, yang berarti sensor yang ada tidak akan dapat mendeteksinya dengan benar.
“Tidak ada gunanya menghabiskan banyak uang untuk meningkatkan fasilitas ini jika Anda tidak dapat mendeteksi cahaya yang dihasilkannya,” kata Matt Veale, pemimpin kelompok pengembangan detektor di Dewan Fasilitas Sains dan Teknologi, salah satu pemangku kepentingan di Diamond Light.
Oleh karena itu, di sini juga CZT menjadi bahan pilihan.
klik disini untuk membaca lebih banyak cerita dari BBC Information Globe
Berlangganan di sini ke buletin baru kami untuk menerima pilihan konten terbaik minggu ini setiap hari Jumat
Anda juga dapat mengikuti kami YouTube , Instagram , TikTok , X , Facebook dan di saluran kami Ada apa
Dan ingat bahwa Anda dapat menerima notifikasi di aplikasi kami. Unduh versi terbaru dan aktifkan
