‘Luar biasa’ – konten luar biasa hanya menghasilkan sedikit uang

Berbaring telentang di pemindai rumah sakit besar, sebanyak mungkin, dengan tangan di atas kepala – selama 45 menit. Kedengarannya tidak menyenangkan.

Hal itulah yang harus dilakukan oleh pasien di Rumah Sakit Royal Brompton London selama pemindaian paru-paru, hingga rumah sakit tersebut memasang perangkat baru tahun lalu yang mempersingkat pemeriksaan tersebut menjadi hanya 15 menit.

Hal ini sebagian berkat teknologi pemrosesan gambar pada pemindai dan juga berkat bahan khusus yang disebut cadmium zinc telluride (CZT), yang memungkinkan mesin membuat gambar 3D paru-paru pasien dengan sangat detail.

“Anda mendapatkan gambar-gambar indah dari pemindai ini,” kata Dr. Kashma Wechlekar, kepala kedokteran nuklir dan PET. “Ini merupakan prestasi luar biasa dalam bidang teknik dan fisika.”

CZT pada mesin yang dipasang di rumah sakit Agustus lalu itu dibuat oleh perusahaan Inggris – Cromech. Chromec adalah salah satu dari sedikit perusahaan di dunia yang dapat membuat CZT. Anda mungkin belum pernah mendengar tentang materi ini, tetapi, dalam kata-kata Dr. Wechlecker, materi ini memungkinkan adanya “revolusi” dalam pencitraan medis.

Bahan ajaib ini memiliki banyak kegunaan lain, seperti pada teleskop sinar-X, detektor radiasi, dan pemindai keamanan bandara. Dan permintaannya semakin meningkat.

Pemeriksaan paru-paru pasien yang dilakukan Dr Wechlecker dan rekan-rekannya termasuk menemukan adanya banyak gumpalan darah kecil pada penderita Covid kronis, atau gumpalan besar yang dikenal sebagai emboli paru, misalnya.

Pemindai seharga £1 juta ini bekerja dengan mendeteksi sinar gamma yang dipancarkan oleh zat radioaktif yang disuntikkan ke tubuh pasien.

Namun sensitivitas pemindai berarti bahwa zat yang dibutuhkan lebih sedikit dibandingkan sebelumnya: “Kami dapat mengurangi dosis sekitar 30%,” kata Dr Wechlecker. Meskipun pemindai berbasis CZT secara umum bukanlah hal baru, pemindai seluruh tubuh berukuran besar seperti ini merupakan inovasi yang relatif baru.

CZT sendiri telah ada selama beberapa dekade tetapi terkenal sulit untuk diproduksi. “Butuh waktu lama untuk berkembang menjadi proses produksi skala industri,” kata Arnab Basu, kepala eksekutif pendiri Cromek.

Di fasilitas perusahaan di Sedgefield, terdapat 170 tungku kecil di sebuah ruangan yang digambarkan oleh Dr Basu sebagai “seperti server farm”.

Dalam tungku ini bubuk khusus dipanaskan, dilebur, dan kemudian dipadatkan menjadi struktur kristal tunggal. Seluruh proses memakan waktu berminggu-minggu. “Atom demi atom, kristal-kristal tersebut disusun ulang (…) sehingga semuanya menjadi sejajar,” kata Dr Basu.

CZT yang baru dibuat, sebuah semikonduktor, dapat mendeteksi foton kecil dalam sinar-X dan sinar gamma dengan presisi luar biasa — seperti versi yang sangat terspesialisasi dari sensor gambar penginderaan cahaya berbasis silikon di kamera ponsel cerdas Anda.

Setiap kali foton berenergi tinggi mengenai CZT, ia memberi energi pada elektron dan sinyal listrik ini dapat digunakan untuk membuat gambar. Teknologi pemindai sebelumnya menggunakan proses dua langkah, yang tidak akurat.

“Ini digital,” kata Dr Basu. “Ini adalah langkah konversi tunggal. Ini menyimpan semua informasi penting seperti waktu, energi sinar-X yang mengenai detektor CZT – Anda dapat membuat gambar berwarna atau spektroskopi.”

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 tas tangan dalam (beberapa) tahun ke depan.”

Namun mendapatkan CZT tidak selalu mudah.

Henryk Kraczynski di Universitas Washington di St. Louis di AS sebelumnya telah menggunakan bahan tersebut pada teleskop luar angkasa yang dipasang pada balon ketinggian. Detektor ini dapat menangkap sinar-X yang dipancarkan bintang neutron dan plasma di sekitar lubang hitam.

Prof Kraksinski menginginkan irisan CZT yang sangat tipis, 0,8 mm untuk teleskopnya karena membantu mengurangi jumlah radiasi latar yang ditangkap, sehingga memberikan sinyal yang lebih jelas. “Kami ingin membeli 17 detektor baru,” katanya. “Sangat sulit mendapatkan orang kurus seperti itu.”

Dia tidak dapat memperoleh CZT dari Cromek. Dr Basu mengatakan bahwa perusahaannya saat ini banyak diminati. “Kami mendukung begitu banyak lembaga penelitian,” tambahnya, “sehingga sangat sulit bagi kami untuk melakukan ratusan hal yang berbeda. Setiap (proyek) penelitian memerlukan kerangka penelitian yang spesifik.”

Bagi Prof Kraczynski, ini bukanlah sebuah krisis – ia mengatakan ia dapat menggunakan CZT yang ia peroleh dari penelitian sebelumnya, atau kadmium telluride, sebuah alternatif, untuk misi berikutnya.

Namun, ada masalah besar saat ini. Misi mendatang ini dijadwalkan lepas landas dari Antartika pada bulan Desember namun karena penutupan pemerintah AS, Profesor Krawczynski mengatakan “semua tanggalnya berubah-ubah”.

Banyak ilmuwan lain yang menggunakan CZT. Di Inggris, peningkatan besar-besaran pada fasilitas penelitian Diamond Light Source di Oxfordshire – yang menelan biaya setengah miliar pound – akan meningkatkan kapasitasnya untuk memasang detektor berbasis CZT.

Sumber cahaya berlian adalah sinkrotron, yang menembakkan elektron di sekitar cincin raksasa dengan kecepatan cahaya. Magnet kehilangan sebagian energinya karena elektron yang menderu-deru ini sebagai sinar-X, dan energi ini diarahkan dari cincin ke garis pancaran sehingga dapat digunakan untuk menganalisis material, misalnya.

Beberapa eksperimen baru-baru ini melibatkan pengujian pengotor dalam aluminium saat meleleh. Pemahaman yang lebih baik tentang pengotor tersebut dapat membantu meningkatkan bentuk logam daur ulang.

Dengan peningkatan pada Sumber Cahaya Berlian, yang dijadwalkan selesai pada tahun 2030, sinar-X yang dihasilkan akan cukup terang, artinya sensor saat ini tidak akan dapat mendeteksinya dengan baik.

“Tidak ada gunanya menghabiskan banyak uang untuk meningkatkan fasilitas ini jika Anda tidak dapat mendeteksi cahaya yang dihasilkannya,” kata Matt Weil, mitra di Diamond Light Source, pemimpin kelompok pengembangan detektor di Dewan Fasilitas Sains dan Teknologi.

Jadi, di sini juga, CZT menjadi bahan pilihan.