SINAR-X DAN EFEK RADIASI SINAR-X UNTUK TUBUH MANUSIA
SINAR-X DAN EFEK RADIASI SINAR-X
UNTUK TUBUH MANUSIA
INSTITUT TEKNOLOGI INDONESIA
2011
PENDAHULUAN
Awal perkenalan umat manusia dengan radiasi pengion dimulai ketika
Wilhelm C. Roentgen (1845 – 1923), fisikawan berkebangsaan Jerman, pada
tahun 1895 menemukan sejenis sinar aneh yang selanjutnya diberi nama
sinar-X.
Selang satu tahun dari penemuan sinar-X tersebut, fisikawan Prancis
Antonie Henry Becquerel menemukan unsur Uranium (U) yang dapat
memencarkan radiasi secara spontan. Untuk selanjutnya bahan yang
memiliki sifat seperti itu disebut bahan radioaktif. Dua tahun kemudian,
pasangan suami istri ahli kimia berkebangsaan Perancis Marie Curie dan
Piere Curie menemukan unsur Polonium (Po) dan Radium (Ra) yang
memperlihatkan gejala yang sama seperti Uranium.
Tahun 1895 itu Roentgen sendirian melakukan penelitian sinar X dan
meneliti sifat-sifatnya. Pda tahun itu juga Roentgen mempublikasikan
laporan penelitiannya. Berikut ini adalah sifat-sifat sinar-X:
- Sinar-X dipancarkan dari tempat yang paling kuat tersinari oleh sinar katoda.
- Intensitas cahaya yang dihasilkan pelat fotoluminesensi, berbanding
terbalik dengan kuadrat jarak antara titik terjadinya sinar-X dengan
pelat fotoluminesensi. Meskipun pelat dijauhkan sekitar 2 m, cahaya
masih dapat terdeteksi.
- Sinar-X dapat menembus buku 1000 halaman tetapi hampir seluruhnya terserap oleh timbal setebal 1,5 mm.
- Pelat fotografi sensitif terhadap sinar-X.
- Ketika tangan terpapari sinar-X di atas pelat fotografi, maka akan tergambar foto tulang tersebut pada pelat fotografi.
- Lintasan sinar-X tidak dibelokkan oleh medan magnet (daya tembus dan
lintasan yang tidak terbelokkan oleh medan magnet merupakan sifat yang
membuat sinar-X berbeda dengan sinar katoda).
Sinar X (X-rays) atau sinar Rontgen adalah bentuk dari radiasi
elektromagnetik dengan range panjang gelombang berkisar dari 10 sampai
0,01 nanometer, dengan frekuensi berada pada 30 PHz sampai 30 EHz. Sinar
X dihasilakan apabila electron bergerak pada kelajuan yang tinggi dan
secara tiba-tiba berlaku perubahan dari segi kelajuan. Semua ini berlaku
di dalam sebuah tiub x-ray. Di dalam sebuah tiub x-ray terdapat katod
(-) yang merupakan sebuah filamen yang dipanaskan oleh tenaga elektrik.
Pemanasan yang berlaku menyebabkan elektron dihasilkan dari filemen. Ini
semua berlaku untuk persediaan elektron bagi di pecutkan untuk
mendapatkan sinaran-X. Sinar-x yang dihasilkan dengan tenaga 20-40 keV
mempunyai panjang gelombang 10-7 cm dan sinar ini dikatakan sinar-x
lembut (soft- rays). Sinar-x yang dihasilkan dengan 40-125 keV mempunyai
gelombang 10-8 cm. Sinar ini kerap digunakan untuk pemeriksaan x-ray
diagnostik, manakala panjang gelombang yang lebih pendek lagi yang
dihasilkan dengan tenaga 200-1000 keV digunakan dalam rawatan
radioterapi yang lebih dalam (deep radiotheraphy). Sinar ini biasanya
berukuran < 10-8 cm (hard-rays).
http://tokobiofir.com/wp-content/uploads/2008/12/spektrum1.gif
Pancaran sinar-x dapat diperolehi daripada sejenis alat elektronik
yang dinamakan tiub x-ray. Daripada kajian ahli sains didapati sinar-x
mempunyai sifat-sifat tertentu yang dapat dibagi kepada sifat biasa dan
sifat khas.
Sifat biasa sinar X bergerak laju dan lurus. Tidak boleh Fokus oleh
kanta atau cermin dipesong oleh medan magnet sekitar arah tertuju yang
dilaluinya. Sifat khas menembusi jirim padat. Kesan pendarcahaya
memberikan kesan cahaya kepada sebatian kimia seperti zink sulfida,
kalsium tungstat dan barium platinosiamida. Kesan pengion alur sinar X
yang melintas melalui gas memindahkan tenaganya kepada molekul-molekul
yang akan seterusnya akan berpecah kepada titik yang berkas negatif.
Kesan biologi sinar X bertindak dengan tisu hidup yang berada dalam
tubuh.
Istilah mutasi pertama kali digunakan oleh Hugo de vries, untuk mengemukakan adanya perubahan fenotipe yang mendadak pada bunga
Oenothera lamarckiana dan bersifat menurun. Ternyata perubahan tersebut terjadi karena adanya penyimpangan dari kromosomnya.
Seth Wright juga melaporkan peristiwa mutasi pada domba jenis Ancon yang
berkaki pendek dan bersifat menurun. Lihat gambar di bawah ini
merupakan domba hasil kloning.
Penelitian ilmiah tentang mutasi dilakukan pula oleh Morgan ( 1910) dengan menggunakan
Drosophila melanogaster
(lalat buah). Akhirnya murid Morgan yang bernama Herman Yoseph Muller
(1890-19450 berhasil dalam percobaannya terhadap lalat buah,yaitu
menemukan mutasi buatan dengan menggunakan sinar X. Muller berpendapat
bahwa mutasi pada sel somatik tidak membawa perubahan, sedangkan mutasi
pada sel-sel generatif atau gamet kebanyakan letal dan membawa kematian
sebelum atau segera sesudah lahir. Selanjutnya pada tahun 1927 dapat
diketahui bahwa sinar X dapat menyebabkan gen mengalami ionisasi
sehingga sifatnya menjadi labil. Akhirnya mutasi buatan dilaksanakan
pula dengan pemotongan daun atau penyisipan DNA pada organisme-organisme
yang kita inginkan. Peristiwa terjadinya mutasi disebut mutagenesis.
Makhluk hidup yang mengalami mutasi disebut mutan dan faktor penyebab
mutasi disebut mutagen (mutagenik agent). Mutasi jarang terjadi secara
alami dan jika terjadi biasanya merugikan bagi makhluk hidup mutannya.
Secara garis besar, macam-macam mutagen dapat dibagi tiga, sebagai berikut :
1. Radiasi
Radiasi (penyinaran dengan sinar radioaktif); misalnya sinar alfa,
beta, gamma, ultraviolet dan sinar X. Radiasi ultra ungu merupakan
mutagen penting untuk organisme uniseluler. Radiasi alamiah berasal dari
sinar kosmis dari angkasa, benda-benda radioaktif dari kerak bumi, dan
lain-lain. Gen-gen yang terkena radiasi, ikatannya putus dan susunan
kimianya berubah dan terjadilah mutasi
2. Zat Kimia
Mutagen kimia yg pertama kali ditemukan ialah gas mustard (belerang mustard) oleh
C. Averbach
dan kawan-kawan. Beberapa mutagen kimia penting lainnya ialah : gas
metan, asam nitrat, kolkisin, digitonin, hidroksil amin, akridin, dll.
Zat-zat kimia tersebut dapat menyebabkan replikasi yg dilakukan oleh
kromosom yg mengalami kesalahan sehingga mengakibatkan susunan kimianya
berubah pula.
3. Temperatur
Kecepatan mutasi akan bertambah karena adanya kenaikan suhu. Setiap kenaikan temperatur sebesar 10
oC,
kecepatan mutasi bertambah 2 – 3 kali lipat. Tetapi apakah temperatur
merupakan mutagen, hal ini masih dalam penelitian para ahli.
PEMBAHASAN
Target utama kematian sel yang diinduksi oleh radiasi adalah DNA.
Radiasi dapat menimbulkan efek pada DNA baik secara langsung maupun
tidak langsung melalui radikal bebas sebagai hasil interaksi radiasi
dengan molekul air.
Struktur DNA berbentuk heliks ganda yang tersusun dari ikatan antara gugus fosfat dengan gula dioksiribosa yang membentuk
strand DNA, dan ikatan antar basa nitrogen yang menghubungkan kedua
strand
DNA. Sebagian besar kerusakan DNA berupa kerusakan pada basa, hilangnya
basa, putusnya ikatan antar basa dan juga putusnya ikatan gula dengan
fosfat sehingga terjadi patahan pada salah satu
strand yang disebut
single strand break
(ssb).Kerusakan di atas dapat dikonstruksi kembali secara cepat tanpa
kesalahan oleh proses perbaikan enzimatis dengan menggunakan
strand DNA yang tidak rusak sebagai cetakan.
Sel mampu melakukan proses perbaikan terhadap kerusakan DNA dalam
beberapa jam, tetapi dapat tidak sempurna terutama terhadap kerusakan
DNA yang dikenal sebagai
double strand breaks (dsb) yaitu patahnya kedua
strand
DNA. Proses perbaikan dengan kesalahan dapat menghasilkan mutasi gen
dan abnormalitas kromosom yang merupakan karakteristik pembentukan
malignansi. Kerusakan
dsb dianggap sebagai penyebab kerusakan
genotoksik dan dengan tidak adanya proses perbaikan yang efisien dapat
menyebabkan timbulnya kerusakan jangka panjang, bahkan pada dosis yang
paling rendah. Trak tunggal, meskipun dari radiasi LET rendah, mempunyai
probabilitas untuk menghasilkan satu atau lebih
dsb pada DNA. Oleh karena itu konsekuensi seluler dari
dsb atau interaksi antar
dsb, mungkin terjadi pada dosis dan laju dosis paling rendah. Probabilitas
dsb/sel diperkirakan sekitar 4/sel/100 mGy. Rasio
ssb plus kerusakan basa dengan
dsb
yang diinduksi radiasi LET rendah adalah sekitar 50:1. Kerusakan
komponen sel lainnya (kerusakan epigenetik) mungkin mempengaruhi fungsi
sel dan progresi ke tingkat malignansi.
Beberapa efek merugikan yang muncul pada tubuh manusia karena
terpapari sinar-X dan gamma dengan dosis berlebihan segera teramati
tidak lama setelah penemuan kedua jenis radiasi tersebut. Marie Curie
meninggal pada tahun 1934 akibat terserang oleh leukemia. Penyakit
tersebut besar kemungkinan akibat paparan radiasi karena seringnya
beliau berhubungan dengan bahan-bahan radioaktif. Meskipun demikian,
upaya perlindungan terhadap bahaya radiasi pada saat itu belum
mendapatkan perhatian yang serius.
Studi intensif efek radiasi terhadap jaringan tubuh manusia terus
dilakukan oleh para ahli biologi radiasi (radiobiologi), hingga akhirnya
secara pasti diketahui bahwa radiasi tersebut dapat menimbulkan
kerusakan somatik berupa kerusakan sel-sel jaringan tubuh dan kerusakan
genetik berupa mutasi sel-sel reproduksi. Dengan demikian manusiapun
menyadari bahwa radiasi dapat memberikan ancaman terhadap kesehatan
manusia yang perlu diwaspadai. Resiko kerusakan somatik dalam bentuk
munculnya penyakit kanker dialami langsung oleh orang yang sel
somatiknya terkena penyinaran. Sedang resiko dari kerusakan genetik
tidak dialami oleh yang bersangkutan, melainkan keturunan orang tersebut
mempunyai peluang untuk menderita cacat genetis.
Apabila kita terkena radiasi dari luar tubuh maka kita menyebutnya
sebagai radiasi eksterna. Partikel alpha, beta, sinar gamma, sinar-X dan
neutron adalah jenis radiasi pengion, tetapi tidak semua memiliki
potensi bahaya radiasi eksterna. Partikel alpha memiliki daya ionisasi
yang besar, sehingga jangkauannya di udara sangat pendek (beberapa cm)
dan dianggap tidak memiliki potensi bahaya eksterna karena tidak dapat
menembus lapisan kulit luar manusia. Partikel beta memiliki daya tembus
yang jauh lebih tinggi dari partikel alpha. Daya tembus partikel beta
dipengaruhi besar energi. Partikel beta berenergi tinggi mampu
menjangkau beberapa meter di udara dan dapat menembus lapisan kulit luar
beberapa mm. Oleh karena itu, partikel beta memiliki potensi bahaya
radiasi eksterna kecil, kecuali untuk mata. Sinar-X dan sinar gamma
adalah gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang pendek dan
meiliki kemampuan menembus semua organ tubuh, sehingga mempunyai potensi
bahaya radiasi eksterna yang signifikan.
Neutron juga memiliki daya tembus yang sangat besar. Neutron
melepaskan energi didalam tubuh karena neutron dihamburkan oleh jaringan
tubuh, Neutron memiliki potensi bahaya radiasi eksterna yang tinggi
sehingga memerlukan penanganan yang sangat hati-hati. Jika zat yang
memancarkan radiasi berada di dalam tubuh, kita sebut dengan radiasi
interna. Partikel alpha mempunyai potensi bahaya radiasi interna yang
besar karena radiasi alpha mempunyai daya ionisasi yang besar sehingga
dapat memindahkan sejumlah besar energi dalam volume yang sangat kecil
dari jaringan tubuh dan mengakibatkan kerusakan jaringan disekitar
sumber radioaktif. Partikel beta mempunyai potensi bahaya radiasi
interna yang tingkatannya lebih rendah dari alpha. Karena jangkauan
partikel beta didalam tubuh jauh lebih besar dari partikel alpha di
dalam tubuh, maka energi beta akan dipindahkan dalam volume jaringan
yang lebih besar. Kondisi ini mengurangi keseluruhan efek radiasi pada
organ dan jaringan sekitarnya. Sinar gamma memiliki daya ionisasi yang
jauh lebih rendah dibandingkan alpha dan beta, sehingga potensi radiasi
internanya sangat rendah.
Kerusakan DNA inti sel dianggap sebagai kejadian utama yang
diinisiasi radiasi yang menyebabkan kerusakan sel yang mengakibatkan
pembentukan kanker dan penyakit herediter. Beberapa penelitian terakhir
menunjukkan bahwa sel-sel yang tidak secara langsung terpajan radiasi
pengion, akan mengalami kerusakan karena berada di sekitar sel yang
terpajan radiasi. Fenomena yang dikenal sebagai
bystander effects
ini dijumpai terutama pada pajanan radiasi dosis rendah. Oleh karena
itu dalam memperkirakan risiko efek stokastik, kedua jenis sel, yaitu
sel yang menjadi target radiasi dan sel yang tidak menjadi target tetapi
berada di sekitar sel target, harus dipertimbangkan. Dengan demikian
kemungkinan risiko kesehatan yang mungkin timbul akan lebih besar dari
yang diperkirakan. Selain itu telah dibuktikan pula bahwa sebuah
partikel alfa yang melintasi sebuah inti sel akan mempunyai probabilitas
tinggi dalam menimbulkan mutasi. Ini berarti bahwa efek yang mungkin
timbul akibat dari pajanan radiasi dosis rendah tdak dapat diabaikan.
SINAR-X DAN EFEK RADIASI SINAR-X
UNTUK TUBUH MANUSIA
INSTITUT TEKOLOGI INDONESIA
2011
PENDAHULUAN
Awal perkenalan umat manusia dengan radiasi pengion dimulai ketika
Wilhelm C. Roentgen (1845 – 1923), fisikawan berkebangsaan Jerman, pada
tahun 1895 menemukan sejenis sinar aneh yang selanjutnya diberi nama
sinar-X.
Selang satu tahun dari penemuan sinar-X tersebut, fisikawan Prancis
Antonie Henry Becquerel menemukan unsur Uranium (U) yang dapat
memencarkan radiasi secara spontan. Untuk selanjutnya bahan yang
memiliki sifat seperti itu disebut bahan radioaktif. Dua tahun kemudian,
pasangan suami istri ahli kimia berkebangsaan Perancis Marie Curie dan
Piere Curie menemukan unsur Polonium (Po) dan Radium (Ra) yang
memperlihatkan gejala yang sama seperti Uranium.
Tahun 1895 itu Roentgen sendirian melakukan penelitian sinar X dan
meneliti sifat-sifatnya. Pda tahun itu juga Roentgen mempublikasikan
laporan penelitiannya. Berikut ini adalah sifat-sifat sinar-X:
- Sinar-X dipancarkan dari tempat yang paling kuat tersinari oleh sinar katoda.
- Intensitas cahaya yang dihasilkan pelat fotoluminesensi, berbanding
terbalik dengan kuadrat jarak antara titik terjadinya sinar-X dengan
pelat fotoluminesensi. Meskipun pelat dijauhkan sekitar 2 m, cahaya
masih dapat terdeteksi.
- Sinar-X dapat menembus buku 1000 halaman tetapi hampir seluruhnya terserap oleh timbal setebal 1,5 mm.
- Pelat fotografi sensitif terhadap sinar-X.
- Ketika tangan terpapari sinar-X di atas pelat fotografi, maka akan tergambar foto tulang tersebut pada pelat fotografi.
- Lintasan sinar-X tidak dibelokkan oleh medan magnet (daya tembus dan
lintasan yang tidak terbelokkan oleh medan magnet merupakan sifat yang
membuat sinar-X berbeda dengan sinar katoda).
Sinar X (X-rays) atau sinar Rontgen adalah bentuk dari radiasi
elektromagnetik dengan range panjang gelombang berkisar dari 10 sampai
0,01 nanometer, dengan frekuensi berada pada 30 PHz sampai 30 EHz. Sinar
X dihasilakan apabila electron bergerak pada kelajuan yang tinggi dan
secara tiba-tiba berlaku perubahan dari segi kelajuan. Semua ini berlaku
di dalam sebuah tiub x-ray. Di dalam sebuah tiub x-ray terdapat katod
(-) yang merupakan sebuah filamen yang dipanaskan oleh tenaga elektrik.
Pemanasan yang berlaku menyebabkan elektron dihasilkan dari filemen. Ini
semua berlaku untuk persediaan elektron bagi di pecutkan untuk
mendapatkan sinaran-X. Sinar-x yang dihasilkan dengan tenaga 20-40 keV
mempunyai panjang gelombang 10-7 cm dan sinar ini dikatakan sinar-x
lembut (soft- rays). Sinar-x yang dihasilkan dengan 40-125 keV mempunyai
gelombang 10-8 cm. Sinar ini kerap digunakan untuk pemeriksaan x-ray
diagnostik, manakala panjang gelombang yang lebih pendek lagi yang
dihasilkan dengan tenaga 200-1000 keV digunakan dalam rawatan
radioterapi yang lebih dalam (deep radiotheraphy). Sinar ini biasanya
berukuran < 10-8 cm (hard-rays).
http://tokobiofir.com/wp-content/uploads/2008/12/spektrum1.gif
Pancaran sinar-x dapat diperolehi daripada sejenis alat elektronik
yang dinamakan tiub x-ray. Daripada kajian ahli sains didapati sinar-x
mempunyai sifat-sifat tertentu yang dapat dibagi kepada sifat biasa dan
sifat khas.
Sifat biasa sinar X bergerak laju dan lurus. Tidak boleh Fokus oleh
kanta atau cermin dipesong oleh medan magnet sekitar arah tertuju yang
dilaluinya. Sifat khas menembusi jirim padat. Kesan pendarcahaya
memberikan kesan cahaya kepada sebatian kimia seperti zink sulfida,
kalsium tungstat dan barium platinosiamida. Kesan pengion alur sinar X
yang melintas melalui gas memindahkan tenaganya kepada molekul-molekul
yang akan seterusnya akan berpecah kepada titik yang berkas negatif.
Kesan biologi sinar X bertindak dengan tisu hidup yang berada dalam
tubuh.
Istilah mutasi pertama kali digunakan oleh Hugo de vries, untuk mengemukakan adanya perubahan fenotipe yang mendadak pada bunga
Oenothera lamarckiana dan bersifat menurun. Ternyata perubahan tersebut terjadi karena adanya penyimpangan dari kromosomnya.
Seth Wright juga melaporkan peristiwa mutasi pada domba jenis Ancon yang
berkaki pendek dan bersifat menurun. Lihat gambar di bawah ini
merupakan domba hasil kloning.
Penelitian ilmiah tentang mutasi dilakukan pula oleh Morgan ( 1910) dengan menggunakan
Drosophila melanogaster
(lalat buah). Akhirnya murid Morgan yang bernama Herman Yoseph Muller
(1890-19450 berhasil dalam percobaannya terhadap lalat buah,yaitu
menemukan mutasi buatan dengan menggunakan sinar X. Muller berpendapat
bahwa mutasi pada sel somatik tidak membawa perubahan, sedangkan mutasi
pada sel-sel generatif atau gamet kebanyakan letal dan membawa kematian
sebelum atau segera sesudah lahir. Selanjutnya pada tahun 1927 dapat
diketahui bahwa sinar X dapat menyebabkan gen mengalami ionisasi
sehingga sifatnya menjadi labil. Akhirnya mutasi buatan dilaksanakan
pula dengan pemotongan daun atau penyisipan DNA pada organisme-organisme
yang kita inginkan. Peristiwa terjadinya mutasi disebut mutagenesis.
Makhluk hidup yang mengalami mutasi disebut mutan dan faktor penyebab
mutasi disebut mutagen (mutagenik agent). Mutasi jarang terjadi secara
alami dan jika terjadi biasanya merugikan bagi makhluk hidup mutannya.
Secara garis besar, macam-macam mutagen dapat dibagi tiga, sebagai berikut :
1. Radiasi
Radiasi (penyinaran dengan sinar radioaktif); misalnya sinar alfa,
beta, gamma, ultraviolet dan sinar X. Radiasi ultra ungu merupakan
mutagen penting untuk organisme uniseluler. Radiasi alamiah berasal dari
sinar kosmis dari angkasa, benda-benda radioaktif dari kerak bumi, dan
lain-lain. Gen-gen yang terkena radiasi, ikatannya putus dan susunan
kimianya berubah dan terjadilah mutasi
2. Zat Kimia
Mutagen kimia yg pertama kali ditemukan ialah gas mustard (belerang mustard) oleh
C. Averbach
dan kawan-kawan. Beberapa mutagen kimia penting lainnya ialah : gas
metan, asam nitrat, kolkisin, digitonin, hidroksil amin, akridin, dll.
Zat-zat kimia tersebut dapat menyebabkan replikasi yg dilakukan oleh
kromosom yg mengalami kesalahan sehingga mengakibatkan susunan kimianya
berubah pula.
3. Temperatur
Kecepatan mutasi akan bertambah karena adanya kenaikan suhu. Setiap kenaikan temperatur sebesar 10
oC,
kecepatan mutasi bertambah 2 – 3 kali lipat. Tetapi apakah temperatur
merupakan mutagen, hal ini masih dalam penelitian para ahli.
PEMBAHASAN
Target utama kematian sel yang diinduksi oleh radiasi adalah DNA.
Radiasi dapat menimbulkan efek pada DNA baik secara langsung maupun
tidak langsung melalui radikal bebas sebagai hasil interaksi radiasi
dengan molekul air.
Struktur DNA berbentuk heliks ganda yang tersusun dari ikatan antara gugus fosfat dengan gula dioksiribosa yang membentuk
strand DNA, dan ikatan antar basa nitrogen yang menghubungkan kedua
strand
DNA. Sebagian besar kerusakan DNA berupa kerusakan pada basa, hilangnya
basa, putusnya ikatan antar basa dan juga putusnya ikatan gula dengan
fosfat sehingga terjadi patahan pada salah satu
strand yang disebut
single strand break
(ssb).Kerusakan di atas dapat dikonstruksi kembali secara cepat tanpa
kesalahan oleh proses perbaikan enzimatis dengan menggunakan
strand DNA yang tidak rusak sebagai cetakan.
Sel mampu melakukan proses perbaikan terhadap kerusakan DNA dalam
beberapa jam, tetapi dapat tidak sempurna terutama terhadap kerusakan
DNA yang dikenal sebagai
double strand breaks (dsb) yaitu patahnya kedua
strand
DNA. Proses perbaikan dengan kesalahan dapat menghasilkan mutasi gen
dan abnormalitas kromosom yang merupakan karakteristik pembentukan
malignansi. Kerusakan
dsb dianggap sebagai penyebab kerusakan
genotoksik dan dengan tidak adanya proses perbaikan yang efisien dapat
menyebabkan timbulnya kerusakan jangka panjang, bahkan pada dosis yang
paling rendah. Trak tunggal, meskipun dari radiasi LET rendah, mempunyai
probabilitas untuk menghasilkan satu atau lebih
dsb pada DNA. Oleh karena itu konsekuensi seluler dari
dsb atau interaksi antar
dsb, mungkin terjadi pada dosis dan laju dosis paling rendah. Probabilitas
dsb/sel diperkirakan sekitar 4/sel/100 mGy. Rasio
ssb plus kerusakan basa dengan
dsb
yang diinduksi radiasi LET rendah adalah sekitar 50:1. Kerusakan
komponen sel lainnya (kerusakan epigenetik) mungkin mempengaruhi fungsi
sel dan progresi ke tingkat malignansi.
Beberapa efek merugikan yang muncul pada tubuh manusia karena
terpapari sinar-X dan gamma dengan dosis berlebihan segera teramati
tidak lama setelah penemuan kedua jenis radiasi tersebut. Marie Curie
meninggal pada tahun 1934 akibat terserang oleh leukemia. Penyakit
tersebut besar kemungkinan akibat paparan radiasi karena seringnya
beliau berhubungan dengan bahan-bahan radioaktif. Meskipun demikian,
upaya perlindungan terhadap bahaya radiasi pada saat itu belum
mendapatkan perhatian yang serius.
Studi intensif efek radiasi terhadap jaringan tubuh manusia terus
dilakukan oleh para ahli biologi radiasi (radiobiologi), hingga akhirnya
secara pasti diketahui bahwa radiasi tersebut dapat menimbulkan
kerusakan somatik berupa kerusakan sel-sel jaringan tubuh dan kerusakan
genetik berupa mutasi sel-sel reproduksi. Dengan demikian manusiapun
menyadari bahwa radiasi dapat memberikan ancaman terhadap kesehatan
manusia yang perlu diwaspadai. Resiko kerusakan somatik dalam bentuk
munculnya penyakit kanker dialami langsung oleh orang yang sel
somatiknya terkena penyinaran. Sedang resiko dari kerusakan genetik
tidak dialami oleh yang bersangkutan, melainkan keturunan orang tersebut
mempunyai peluang untuk menderita cacat genetis.
Apabila kita terkena radiasi dari luar tubuh maka kita menyebutnya
sebagai radiasi eksterna. Partikel alpha, beta, sinar gamma, sinar-X dan
neutron adalah jenis radiasi pengion, tetapi tidak semua memiliki
potensi bahaya radiasi eksterna. Partikel alpha memiliki daya ionisasi
yang besar, sehingga jangkauannya di udara sangat pendek (beberapa cm)
dan dianggap tidak memiliki potensi bahaya eksterna karena tidak dapat
menembus lapisan kulit luar manusia. Partikel beta memiliki daya tembus
yang jauh lebih tinggi dari partikel alpha. Daya tembus partikel beta
dipengaruhi besar energi. Partikel beta berenergi tinggi mampu
menjangkau beberapa meter di udara dan dapat menembus lapisan kulit luar
beberapa mm. Oleh karena itu, partikel beta memiliki potensi bahaya
radiasi eksterna kecil, kecuali untuk mata. Sinar-X dan sinar gamma
adalah gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang pendek dan
meiliki kemampuan menembus semua organ tubuh, sehingga mempunyai potensi
bahaya radiasi eksterna yang signifikan.
Neutron juga memiliki daya tembus yang sangat besar. Neutron
melepaskan energi didalam tubuh karena neutron dihamburkan oleh jaringan
tubuh, Neutron memiliki potensi bahaya radiasi eksterna yang tinggi
sehingga memerlukan penanganan yang sangat hati-hati. Jika zat yang
memancarkan radiasi berada di dalam tubuh, kita sebut dengan radiasi
interna. Partikel alpha mempunyai potensi bahaya radiasi interna yang
besar karena radiasi alpha mempunyai daya ionisasi yang besar sehingga
dapat memindahkan sejumlah besar energi dalam volume yang sangat kecil
dari jaringan tubuh dan mengakibatkan kerusakan jaringan disekitar
sumber radioaktif. Partikel beta mempunyai potensi bahaya radiasi
interna yang tingkatannya lebih rendah dari alpha. Karena jangkauan
partikel beta didalam tubuh jauh lebih besar dari partikel alpha di
dalam tubuh, maka energi beta akan dipindahkan dalam volume jaringan
yang lebih besar. Kondisi ini mengurangi keseluruhan efek radiasi pada
organ dan jaringan sekitarnya. Sinar gamma memiliki daya ionisasi yang
jauh lebih rendah dibandingkan alpha dan beta, sehingga potensi radiasi
internanya sangat rendah.
Kerusakan DNA inti sel dianggap sebagai kejadian utama yang
diinisiasi radiasi yang menyebabkan kerusakan sel yang mengakibatkan
pembentukan kanker dan penyakit herediter. Beberapa penelitian terakhir
menunjukkan bahwa sel-sel yang tidak secara langsung terpajan radiasi
pengion, akan mengalami kerusakan karena berada di sekitar sel yang
terpajan radiasi. Fenomena yang dikenal sebagai
bystander effects
ini dijumpai terutama pada pajanan radiasi dosis rendah. Oleh karena
itu dalam memperkirakan risiko efek stokastik, kedua jenis sel, yaitu
sel yang menjadi target radiasi dan sel yang tidak menjadi target tetapi
berada di sekitar sel target, harus dipertimbangkan. Dengan demikian
kemungkinan risiko kesehatan yang mungkin timbul akan lebih besar dari
yang diperkirakan. Selain itu telah dibuktikan pula bahwa sebuah
partikel alfa yang melintasi sebuah inti sel akan mempunyai probabilitas
tinggi dalam menimbulkan mutasi. Ini berarti bahwa efek yang mungkin
timbul akibat dari pajanan radiasi dosis rendah tdak dapat diabaikan.