5~f Prosiding Presentasi Ilmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan, Agustus 1996

Transkripsi

1 x - ~.~ : Ij I ;<'?'Cz. ~ A6 ft--'rfyj ~v--,,' 18 ~ cxp~~~ ~ ~ ~ (J r,- ex / f' 'f, 5~f Prosiding Presentasi Ilmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan, Agustus 1996 I ~1v1~ ~ NJI 1P PENGUKURAN D~SIS SERAP PADA PANTOM Mix - Dp T~+(')IMS. {)JJ L AKIBAT PAPA RAN SINAR-X DAN SINAR-y Co 01--U - 66 \ Tn. Retno D,L /Ua )~:A..,M~ Ih~fr'-~ Pusat pergkajian Teknologi Nuklir - BATAN ~ ~. 'Yj /~ { r ABSTRAK PENGUKURAN DOSIS SERAP PADA PANTOM MiX-Dp AKIDAT PAPARAN SINAR-X DAN SINAI<' y, Tc1ah dilah.llkan pengukuran dosis terserap pada pantom Mix-Dp daripaparan medis pesawat sinar-x KXO 12 energi 70 kvp,90 kvp dan 110 kvp serta si~ar-y C060 (50 Ci) dengan menggunakan dosimeter BeO-TLD jenis UD-170A. Sebagai aeuan digunakan dosimeter kamar ionisasi volume 12 ee NIRS-R2 yang telah dikalibrasi terhadap dosimeter acuan primer. Dari energi sinar-x yang digunakan, dilakukan penguhlran dosis serapan pada permukaan dan kedalaman pantom Mix-Dp (d= 10 em) dengan luas bidang berkas 10 x 10 em, jarak fokus (FSD), s= 80 em dan pengukuran dosis paparan sinar-x energi 90 kvp untuk pennukaan, kedalaman berkas pantom Mix-Dp (d= 7,5 em) dan kedalaman "scatter" (d= 15 em) dengan luas bidang berkas 12 x 12 em, jarak fokus (FSD), s = 79 em serta pengukuran dosis sinar-y C060 dari paparan sebesar : 5R,10 R, 20 R, 30 R,40 R dan 50 R dengan laju dosis 0,434 R/min. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa paparan sinar-x yang biasa digunakan dalam diagnosa mempunyai jangkauan energi efektif yang relatip lebih keeil dari batas jangkauan dosis sinar-y dari sumber C060 Karakteristik BeO-TLD menunjukkan ketergantungan energi yang relatip keeil, ini sesuai sifat BeO-TLD jenis UD-170A dengan sensitivitas TL ± 1,3 untuk energi kurang dari 100 key. Hubungan antara dosis serapan dan respon TL dari paparan sinar-x 90 kvp pada permukaan sebesar rpeffil.= 0,990; kedalaman (d=7,5 em) sebesar rber= 0,995 dan untuk "scatter" (d= 15 em) sebesar r,cal=0,962. Sedangkan pengukuran paparan sinar-y C060 dengan BeO-TLD menunjukkan sensitivitas TL yang eenderung menurun ± 0,900. Untuk dapat mengoptimalkan pengukuran dosis serapan radiasi sinar-x dan sinary dalam bidang medis dapat dilakukan dengan dosimeter BeO-TLD jenis UD-170A dengan waktu "fading" dan suhu "anil" yang optimum pula. PENDAHULUAN Pengukuran dosis serapan radiasi dari paparan medis dilakukan melalui pengukuran tidak langsung, karena pengukuran secara langsung sangat sulit dilakukan. Umumnya sinar-x dengan energi rendah (:S; 150 kv) banyak digunakan untuk tujuan diagnosis, sedang sinar-y dari sumber 6OCO sering digunakan untuk terapi. Untuk menghindari efek yang merugikan dari penggunaan radiasi di bidang medis, maka ICRP (International Committee on Radiation Protection) dan UNSCEAR (The United Nations Scientific ABSTRACT MEASUREMENT OF ABSORBED DOSE IN Mix-Dp PHANTOM IRRADIATED BY X AND GAMMA RA YS. It has been done of X-rays and y-rays absorbed dose measurement of Mix-Dp phantom of 70 kvp,90 kvp and 110 kvp X-rays KXO-12 medical exposure and Cobalt-60 gamma (50 Ci) by UD-170A BeO-TLD. Ionization chamber 12 ee NIRS-R2 as reference dosimeter, which was calibrated on prim air dosimeter. In X rays energy used, it was done of absorbed dose measurement on Mix-Dp phantom surface and depth (d= 10 cm) beam field area 10 x 10cm, focus distance (FSD), s= 80 cm dose measurement of 90 kvp X-rays on Mix Dp phantom surface, depth and scattering (d = 15 em) beam field area 12 x 12 cm,focus distance (FSD),s = 79 cm and measurement of absorbed dose Co-60 gamma: 5R, 10 R, 20R, 30R, 40R and 50R by dose rate 0,434 R/min. It was shown that in clinical, effective energy range of X-rays relative lower than dose range Co 60.gamma. BeO-TLD characteristic on energy dependence is low based on Tl sensitivity ± 1.3 for energy below 100 key. Relation between absorbed dose and TL response to 90 kvp X-rays shown that rperm= 0,990; rber=0,995 and r,cat=0,962. In measurement of Co-60 ganuna absorbed dose by BeO-TLD shown Tl sensitivity decrease ± 0,900. The result still needed corrections to achieve optimum measurement of absorbed dose X-rays and gamma by UD-170A BeO- TLD, which were performed optimum fading time and anealling temperature. C r ~,)<.') j [) I S' ()O, < ~r) ~ re{~ > ~ ~ <, \ f~)b Committee on Effect of Atomic Radiation) merekomendasikan penggunaan dan pengukuran sinar-x dan sinar-y dalam paparan medis (Publikasi ICRP No.26 dan No.33), Penggunaan pantom Mix-Dp dalam pengukuran dosis paparan medis disebabkan sifat fisis material pantom tersebut,yang ckuivalen dengan jaringan lunak pada tubuh manusia serta mudah diperoleh. Pengukuran dosis serapan radiasi ini dilakukan dengan menggunakan kamar ionisasi dan dosimeter BeG- TLD. Karakteristik BeG- TLD dengan nomor atom rendah mempunyai sensitivitas tinggi terhadap paparan sinar-x dan sinar-y, PSPKR-BATAN 65

2 Prosiding Presentasi Ilmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan, Agustus 1996 serta mempunyai ketahanan terhadap pengarnh unsur kimiawi maupun faktor mekanis, dan dapat dipakai ulang dengan harga yang relatip murah. Metode pengukuran dan perhitungan dosis serapan radiasi dilakukan sesuai dengan rekomendasi ICRU No.23 (International Commission on Radiation Units and Measurements), dimana dalam prosedur kalibrasi maupun pengukurannya dilakukan pada dosis permukaan dan dosis kedalaman dari pantom. Hasil pengukuran dosis serapan radiasi dari penunjukan monitor kamar ionisasi dibandingkan dengan hasil bacaan BeO- TLD untuk mengetahui respon dan sensitivitas dosimeter BeO- TLD. PRINSIP DASAR Dalam bidang medis pengukuran dosis paparan mesin sinar-x dengan energi 70 key, 90keV dan 110 key digunakan untuk diagnosa. Prosedur awal meliputi tahap kalibrasi kamar ionisasi yang dilakukan dengan cara menempatkan kamar ionisasi pada sumbu pusat berkas dalam udara bebas. Paparan radiasi yang digunakan mempunyai daya tembus rendah, sehingga kamar ionisasi harns diletakkan sedekat mungkin dengan permukaan bidang paparan "free air chamber" (jarak, x = 0). Hubungan antara besar dosis serapan radiasi pada permukaan bidang "free air chamber",d dengan hasil bacaan monitor kamar ionisasi, R ditunjukkan melalui persamaan : s+x D = R.kl k2n.f ( -s-)2.b... (1) dimana: R = Hasil bacaan dari monitor kamar ionisasi kl = Faktor koreksi terhadap kualitas radiasi k2 = Faktor koreksi terhadap suhu dan tekanan saat pengukuran N = faktor kalibrasi F = Koefisien konversi, Gy/R s = Jarak antara sumber - permukaan "free air chamber" x = Jarak antara permukaan "free air chamber" dengan kamar ionisasi 8 = Fak10r backscatter Sedang sensitivitas dosimeter BeO- TLD ditunjukkan melalui persamaan : C= TL (Dw )60Co (2) dimana : C = Sensitivitas dosimeter TL TL = Bacaan dosimeter BeO (Dw/oCo = Dosis serapan radiasi yang diterima dari foton sumber 6OCo, yang diperoleh dari : (Dw )60 Co = (X)60 Co. F (3) dimana : (X)60CO = Besarnya paparan yang diukur dengan kamar ionisasi yang telah dikalibrasi. Besarnya paparan hasil bacaan dari monitor kamar ionisasi dibandingkan dengan hasil bacaan dari TLD, akan diperoleh faktor koreksi bacaan atau respon dari BeO-TLD yang ditunjukkan dalam persamaan berikut : R = - Xn.(4) XCH dimana : R = Respon dari BeO - TLD XrI. = Besar paparan hasil bacaan dari BeO TLD XCH = Besar... paparan hasil bacaan kamar IOmsaSI PENGUKURAN DOSIS SERAPAN RADIASI Peralatan dan Dosimeter Peralatan yang digunakan dalam percobaan ini diantaranya ialah: pesawat sinar-x KXO-12 sebagai sumber paparan radiasi sinar-x, iradiator 6OCoaktivitas 50 Ci sebagai sumber radiasi sinar-y, filter Aluminium (AI) dengan beberapa ketebalan (mm), kotak "free air chamber", ratemeter sebagai monitor hasil bacaan dosis paparan dari pes3wat sinar-x, voltmeter AE-132S, PSPKR-BATAN 66

3 Prosiding Prescntasi I1miah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan, Agustus 1996 Multimeter m.6345.a serta peralatan pendukung lainnya. Dosimeter yang digunakan terdiri dan dosimeter kamar ionisasi volume 12ee NIRS R2 dan kamar ionisasi volume 0,6 ee. Dosimeter kamar ionisasi 12 ee NIRS-R2 merupakan dosimeter aeuan sekunder yang telah dikalibrasi terhadap dosimeter aeuan primer. Dosimeter BeO- TLD jenis UD-170 dengan waktu "anil" selama ± 60 menit dengan suhu 450 C digunakan sebagai dosimeter pengukur dosis serapan, karena keunggulan karakteristik sifat fisis dan bahan penyusunnya yang mampu mengukur dosis serapan dalam jangkauan dosis paparan 2 mr R. Kalibrasi Pesawat Sinar-X. Pada kalibrasi output paparan pesawat sinar-x KXO-12 energi yang digunakan ialah 70 kv, 90 kv dan 110 kv dengan menggunakan kamar ionisasi 12 ee NIRS-R2; dimana hasilnya dapat dibaea pada monitor. paparan sinar-x dilakukan dalam interval waktu tetap yang ditentukan menu rut kurva kalibrasi yang telah tersedia; juga digunakan filter Aluminium setebal 1 rom - 5 rom untuk menentukan besamya energi foton efektif dan masing-masing energi paparan yang digunakan. Untuk memperoleh hubungan antara HVL dengan energi foton efektif dilakukan sebagai berikut : membuat grafik intensitas terhadap tebal filter Al (rom) dari masing-masing energi yang digunakan (70 kv, 90 kv dan 110 kv), sehingga diperoleh besamya HVL untuk setiap energi paparan sinar-x. membuat kurva energi terhadap besar HVL berdasarkan tabel J.H.Hubbel yang menunjukkan hubungan antara energi dengan ~p dan bahan filter yang digunakan. Pengukuran Paparan Radiasi Pesawat Sinar-X Untuk memantau keluaran atau output dari paparan radiasi pesawat sinar-x digunakan chamber ionisasi 12 ee NIRS-R2 dan voltmeter AE-132S. Paparan sinar-x diberikan dalam interval waktu paparan konstan yakni 30 detik. Penentuan interval waktu paparan diperlukan untuk menjaga kestabilan keluaran paparan pesawat sinar-x. tersebut. Dan pengukuran paparan sinar-x tersebut diperoleh nilai faktor konversi, K (RN) yakni besamya paparan yang diberikan (dalam Roentgen) dalam setiap I Volt. Besamya paparan yang terbaea oleh kamar ionisasi ditunjukkan sebagai hasil perkalian antara faktor K dengan hasil baeaan monitor pada voltmeter AE-132S. Pengukuran Mix-Dp Dosis Serap Pada Pantom Pengukuran dosis serapan radiasi dilakukan pada permukaan, kedalaman berkas dan kedalaman "scatter" dan fantom Mix-Dp dengan menggunakan dosimeter BeO-TLD, kamar ionisasi 12 ee dan voltmeter AE-132S. Dari energi sinar-x 70 kv, 90 kv dan 110 kv yang digunakan, pengukuran dilakukan pada permukaan dan kedalaman pantom (d = 10 em) untuk berkas paparan. Ukuran bidang berkas lox 10 em dengan jarak fokus ke permukaan bidang (FSD), s = 80 em. Pada permukaan, kedalaman berkas dan kedalaman "scatter" dan pantom Mix-Dp diberikan paparan sinar-x dengan energi 90 kv. Ukuran bidang berkas 12 x 12 em dengan FSD, s = 79 em, kedalaman berkas = 7,5 em sedang kedalaman "scatter" = 15 em. Paparan diberikan dalam interval waktu 30 detik sebanyak 5, 10, IS, 20 dan 25 kali baik pada permukaan, kedalaman berkas maupun kedalaman "scatter". Untuk radiasi sinar-y dan Co60 dilakukan pengukuran dosis dengan menggunakan dosimeter BeO-TLD, dengan paparan dosis sebesar 5 R, 10 R, 20 R, 30 R, 40 R dan 50 R. Kamar ionisasi 0,6 ee, voltmeter AE 132S dan multimeter m.6345.a hanya digunakan untuk menentukan laju paparan, yang akan dipergunakan untuk menentukan waktu iradiasi dan besarnya dosis paparan yang diinginkan. HASIL DAN PEMBAHASAN Dan paparan radiasi sinar-x dengan 3 jenis energi diperoleh hasil seperti pada Gambar.2 yang menunjukkan kurva intensitas terhadap ketebalan filter Al (rom) sebagai berikut : PSPKR-BA T AN 67

4 Prosiding Prescntasi Ilmiah Kesclamatan Radiasi dan Lingkungan, Agustus 1996 untuk sinar-x 70 kv diperoleh HVL sebcsar 2,55 mm untuk sinar-x 90 kv diperoleh HVL sebesar 3,25 mm untuk sinar-x 110 kv diperoleh HVL sebesar 3,75 mm. Hasil substitusi dari Tabel J.H.Hubbel mendapatkan Gambar.3 yang menunjukkan hubungan antara bcsamya energi foton (kev) dengan HVL filter AI (mm); dimana diperoleh besamya energi efektif untuk setiap ketebalan HVL sebagai berikut : untuk HVL = 2,55 mm diperoleh Eefektif=3 I key untuk HVL = 3,25 mm diperoleh Eefektif= 34,5 key untuk HVL = 3,75 mm diperoleh Eefektif= 36 kev. Dari hasil yang telah diperoleh tampak bahwa paparan radiasi sinar-x 70 kv, 90 kv dan I 10kV yang biasa digunakan dalam diagnosa mempunyai jangkauan energi efektif yang relatip kecil, dan untuk batas jangkauan dosis yang Iehih besar digunakan sinar-y dari sumber 6OCO. Pada Tabel. I tampak hubungan antara sensitivitas BeO- TLD dengan energi yang menunjukkan bahwa dosimeter BeO-TLD mempunyai sifat ketergantungan terhadap energi yang relatip kecil; ini sesuai dengan karakteristik BeO- TLD jenis UD-170A yang terlihat pada gambar.4. Pada gambar tersebut tampak bahwa energi kurang dari 100 kev mempunyai sensitivitas TL ± 1,3. Ini dipengaruhi oleh berbagai faktor, diantaranya komposisi bahan penyusun dosimeter, waktu "fading" serta lama dan suhu "anil" dari dosimeter tersebut. Dari Tabel.2 dan Gambar.5, Gambar.6 serta Gambar.7 untuk paparan radiasi sinar-x 90 kv diperoleh hubungan antara besamya dosis serapan radiasi dan respon TL; dimana untuk dosis permukaan dan dosis kedalaman dari bcrkas mempunyai faktor korelasi yang cukup baik,yakni rperm= 0,990 dan rber.=0,995; sedang untuk dosis kedalaman dari "scatter" mempunyai faktor korelasi yang kurang mantap, rscat= 0,962; ini disebabkan adanya faktor hamburan balik (back-scatter) yang terjadi pada kedalaman fantom Mix-Dp, schingga mempcngaruhi dosimeter BeO-TLD dalam mengukur dosis kedalaman dari serapan radiasi. Karakteristik dosimeter BeO- TLD dalam mengukur paparan radiasi sinar-y 6OCO dengan energi 1,17 MeV dan 1,33 MeV menunjukkan kecenderungan sensitivitas yang menu run ± 0,9 seperti yang terlihat pada Gambar 4. Sedang dari hasil percobaan diperoleh sensitivitas sebesar ± 0,825; ini disebabkan tidak sesuainya waktu "fading" dosimeter tersebut, sehingga mempengaruhi sensitivitas TL optimum. KESIMPULAN Paparan medis dari pesawat sinar-x dan sumber sinar-y dari 60Co yang digunakan untuk tujuan diagnosis mempunyai serapan energi yang relatip kecil dengan jangkauan dosis sebesar 2 mr - 50 R yang dapat dideteksi dengan menggunakan dosimeter BeO-TLD jenis UD- I70A; dimana sensitivitasnya mempunyai ketergantungan yang kecil terhadap energi paparan radiasi. Untuk dapat mengoptimumkan pengukuran dosis serapan radiasi sinar-x dan sinar-y yang biasa digunakan keperluan medis dapat dilakukan dengan dosimeter BeO- TLD jenis UD-170A dengan perlakuan "fading" dan waktu serta suhu "anil" yang optimum pula. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis menghaturkan terima kasih kepada Prof. Takashi Maruyama dan DR. Kanae Nishizawa atas segala bantuan dan dukungannya saat penulis melakukan training pada Division of Environmental Health and Physics, NIRS-Chiba, Jepang. DAFT AR PUST AKA I. HUBBELL J.H, Photon Mass Attenuation and Energy Absorption Coefficients from 1 kev to 20 MeV, IntJ.AppI.Radiat.Isot. VoU3, Pergamon Press Ltd, Oxford, ICRP, Radiation Protection, ICRP Pub I. No.26, Pergamon Press Ltd, Oxford, ICRP, Publ. No.33, Pergamon Press Ltd, Oxford, ICRU, Measurement of Absorbed Dose in a Phantom Irradiated by a Single Beam of X PSPKR-BATAN 68

5 Prosiding Prcsenl3si I1miah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan, Agustus 1996 or Gamma Rays, Report 23, ICRU Publications, Washington, KINLAY,Mc, Thennoluminescence Dosimetry, Adam Hilger Ltd, Bristol, DISKUSI Susetyo Trijoko - PSPKR : I. Judul tidak sesuai dengan isi kegiatan penelitian yang telah dilakukan (komentar). 2. Isi dari penelitian ini adalah studi karakterisitk dosimeter seperti respon dosimeter terhadap berbagai kualitas energi foton. Mohon tanggapan. Tri Retni D. : 1. Terima kasih. 2. Tujuan penelitian memang untuk melakukan pengukuran dosis serapan pada phantom Mix-Dp dari paparan sinar-x dan gamma, mengenai penggunaan Beo- TLD sebagai dosimeter, karena memang dosimeter tersebut yang telah rutin digunakan w1tuk pengukuran dosis serapan untuk aplikasi medis di NIRS. Nurman Rajagukguk - PSPKR: 1. Apa dosimeter acuan primer yang digunakan untuk mengkalibrasi kamar ionisasi volume 12 cc? 2. Mengapa untuk penggunaan tingkat terapi Co-60 yang digunakan aktivitasnya hanya 50 Ci? Tri Retno D.: 1. Dosimeter kamar ionisasi volume 12 ce dikalibrasikan seeara rutin terhadap Laboratorium Primer. 2. Sumber Co Ci untuk tujuan terapi merupakan bagian dari fasilitas yang ada di RS - NIRS yang mempunyai orde MCi. Tabel I. Sensitivitas TL BeO terhadap Energi Efektif dari Paparan Mesin sinar-x. Energi Efektif Pennukaan 1,113 1,156 Kedalaman 1,001 1,136 1,269 1,000 Sensitivitas TL Tabel 2. Respon TL BeO terhadap Dosis Radiasi Mesin sinar-x, 90 ky. Pennukaan 10,664 14,218 17,772 14,738 2,843 4,977 20,173 24,334 34,603 0,321 Dosis Respon 1,059 0,301 (R) 2,251 0,609 4,553 1,273 1,419 4,459 (mr) 8,942 5,522 0,657 0,998 1,002 1,388 1,602 Rad. TL (berkas,d=7,5 Kedalaman (seatter,d= 15 em) em) PSPKR-BATAN 69

6 Prosiding Presentasi Ilmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan, 20-2 I Agustus 1996 Tabel 3. Respon TL dan Sensitivitas BeO pada Pennukaan Pantom Mix-Dp dari Paparan sinar-x dan Sinar Gamma dan 6OCO. Sumber Sensitivitas Radiasi 1,17 0,838 0,845 Respon 0,804 0,852 0,814 0,798 1,03 1,04 3,944 15,170 23,699 30,026 0,584 7,692 38,295 34,5 1,018 1,015 Efektif Energi Dosis 0,975 0,579 TL 0,989 TL I+ key 9,472 (R) 1,33MeV 18,862 (--- s I o o Gb.l Rangkaian alat dalam?engukuran dosis absorbsi pada fantom Mix-Dp dari paparan mesin X-=ay PSPKR-BATAN 70

7 Prosiding Prcsentasi Ilmiah Keselamatan Radiasi clan Lingkungan, Agustus 1996 ':1. t d.~ D,. -.. ~_. 0.7 ti.' ~'f _..:::-c.:._~ _~1.~:,_\.,.~"""", - I I ~.1. "f ~ Gb.2 Gratik I~t~nbita~ vs t~bal filter Ai {mm) PSPKR-BATAN 71

8 Prosiding Prcsentasi I1miah Kcsclamatan Radiasi dan Lingkungan, Agustus 1996, f " -.,~., 't:1h ~~oj.q J<i c.j ~ 0""'0.D :r:: r-i ""'... > ;) c.j - rj ($),... ~'1' VI a> b' 41 ITj lu >-l > ~ ~ jj ::r: -M 1.,) - ~ CTJ....x c rl 0 ~ rti 'J -z ox '--- ~ut 'tj!! ~ -r ~ r r- ~.q -- ~ ~- ~ ~- ~ '1 '-' ~""< I PSPKR-BATAN 72

9 Jo. _ _ _, ~ _ Prosiding Presentasi I1miah Keselamatan Radiasi clan Lingkungan, Agustus ~ / UD-I00M8 I H '\\ ~'.I r J ~ I I... ~0 III 0~5 U J', 11) 10 I > III~ I ~gi _~ev} Gambar 4 : Karakteristik dosimeter BeG TLD terhadap energi '" : 1-- \.. ;.... o o.... \_...:..,..; \..,......, , ,.. ; :. :. j Dos i s Ra d. (R) - 1- " , '," ,..,,-,..,. ;... :.. j.....,. ', ,. -,..,., Gambar 5a : Paparan sinar-x 90 ky pada permukaan fantom PSPKR-BA T AN 73

10 Prosiding Prescntasi Ilmiah Kcsclamatan Radiasi dan Lingkungan, Agustus _2 Dos i s Ra d. (R) 2 Gambar 5b : Paparan sinar-x 90 kv pada kedalam fantom 40 r : J C( ex: t-c: 0Q. Cf.I Q) E I>, ",... :.. -. ~. Dos i s Ra d_(mr) 20 Gambar 5c : Paparan sinar-x 90 kv pada kcdalaman scatter PSPKR-BA TAN 74