Pemodelan Distribusi Temperatur Penyerapan Radiasi Terahertz Dalam Jaringan Biologis Sapi Menggunakan Model Simulink-Matlab

Abstract

Radiasi Terahertz (THz) memiliki sifat yang membuatnya lebih menarik dan efektif dalam bidang teknik pencitraan biomedis. Hal ini dikarenakan radiasi THz memiliki energi foton yang relatif lebih rendah dibandingkan radiasi sinar x sehingga tidak mengionisasi dan merusak jaringan. Radiasi THz juga memiliki rentang frekuensi yang hampir setara dengan frekuensi air yang membuatnya lebih mudah berinteraksi dengan jaringan biologis. Penelitian ini menggunakan sampel jaringan biologis sapi yaitu  jaringan kulit, lemak, tumor dan otot. Tujuan dari penelitian ini adalah melihat pengaruh kerapatan daya radiasi THz terhadap distribusi temperatur sekaligus produksi panas pada jaringan melalui hasil pemodelan. Hal ini ditunjukkan dari perubahan medan elektromagnetik yang disertai dengan transfer panas dari penyerapan radiasi dalam jaringan sapi yang diturunkan dengan persamaan konduksi biopanas. Penelitian ini menggunakan teknik komputasi biofisik dengan medel simulink-matlab dan rentang frekuensi radiasi THz 0,1 - 1 THz, daya 50 – 150 mW dan kerapatan daya 5 - 25 mW/mm^3. Pemodelan distribusi temperatur dilakukan dengan dua cara yaitu dengan kerapatan daya yang berbeda dan variasi diameter lingkar sumber radiasi THz. Diakhir penelitian akan dilakukan perbandingan data hasil distribusi temperatur secara eksperimen dan pemodelan sebagai validasi dari keakuratan model yang digunakan. Hasil Penelitian menunjukkan bahwa semakain tinggi kerapatan daya yang digunakan maka energi radiasi yang terserap akan semakin besar dengan temperatur yang semakin meningkat. Hal ini menyebabkan distribusi temperatur pada jaringan biologis akan semakin luas dan produksi panas pada jaringan semakin besar. Hasil analisis pencitraan distribusri temperatur terhadap kedalaman jaringan kulit, lemak, tumor dan otot pada sapi menunjukkan bahwa jaringan lemak memiliki produksi panas yang lebih kecil dibandingkan yang lainnya. Hal ini dikarenakan jaringan lemak memiliki kadar air yang lebih tinggi dengan konsentrasi yang lebih encer sehingga radiasi THz akan mudah diserap diawal penetrasi yang menyebabkan energi radiasi semakin berkurang sesuai dengan penetrasi kedalaman. Perbandingan data hasil eksperimen dan pemodelan menunjukkan bahwa persentase kesalahan adalah 1,09 %.