PENENTUAN DISTRIBUSI DOSIS SUMBER RADIASI LDR 192 Ir BRAKITERAPI MENGGUNAKAN FILM GAFCHROMIC EBT 2 DI MEDIUM AIR DAN UDARA

Transkripsi

1 PENENTUAN DISTRIBUSI DOSIS SUMBER RADIASI LDR 192 Ir BRAKITERAPI MENGGUNAKAN FILM GAFCHROMIC EBT 2 DI MEDIUM AIR DAN UDARA Rifki Andrian 1, Margo S 1, Heru Prasetio 1,2, Atang 3, dan T Harianto 3 1 Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia Depok. 2 Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi - BATAN, Jakarta. 3 Pusat Radioisotop dan Radiofarmaka BATAN, Serpong. ABSTRAK Ir-192 adalah sumber radiasi brakiterapi yang terkenal dimana-mana. Tujuan pembelajaran ini adalah untuk memperoleh gambaran fungsi dosimetri yang telah dijelaskan di AAPM TG-43 untuk karakteristik dosimetri sumber Ir-192 LDR yang digunakan dalam brakiterapi. Semua pengukuran diambil menggunakan film Gafchromic EBT 2 pada media udara dan air yang mirip dengan fantom dan nilai derajat kehitaman akan dianalisa menggunakan Image J software dengan mengubah chanel 3 warna RGB menjadi chanel 1 warna merah. Densitas optic yang berupa pixel value akan dikonversi menjadi dosis dengan data kalibrasi film. Pengukuran dilakukan dengan mengukur dosis pada jarak 1 cm sampai 5cm dengan interval 0.5 cm dan pada sudut polar 0 0 sampai interval Fungsi dosimetri serupa dengan nilai dosis konstan, fungsi dosis radial dan anisotropi distribusi dosis yang ditemukan akan dibandingkan dengan apa yang telah menjadi kesepakatan dengan kalkulasi Monte Carlo. Pembelajaran ini menegaskan kemungkinan karakteristik dosimetri film Gafchromic EBT 2 pada parameter TG-43 untuk sumber Ir-192 LDR. Kata kunci : Brachytherapy ; Radiation dosimetry; Radiochromic film; TG-43 ABSTRACT Ir-192 source is widely used in dose rate brachytherapy. The aim of this study was to derive the brachytherapy dosimetric functions described in AAPM TG-43 to characterize the dosimetric properties LDR Ir-192 source. All the measurements were carried out with GAFCHROMIC EBT 2 radiochromic film in water equivalent solid phantom and the grey values were analyzed using Image J software with change 3 chanel comp colour level RGB to 1 chanel red comp level colour. Optical density of the film was converted to dose using calibration film established in this study. Measurements were carried out by measuring the dose at radial distances from 1 cm to 5.0 cm with interval of 0.5 cm and at polar angle in 10 intervals. Dosimetric functions such as dose rate constant, radial dose functions and anisotropy of the dose distribution were found to be in good agreement with Monte Carlo calculations. This study confirms the feasibility of radiochromic EBT film dosimetry in characterization of the TG-43 parameters for Ir-192 HDR source. Keywords: Brachytherapy; Radiation dosimetry; Radiochromic film; TG-43 I. PENDAHULUAN Teknik pengobatan kangker jarak dekat dengan mengguanakan sumber radiasi tertutup atau yang dikenal Brakiterapi memiliki beberapa keuntungan, diantaranya adalah dosis yang sangat tinggi disekitar volume tumor, memperhitungkan jarak disekitar jaringan sehat dan dosis yang kontinu selama keseluruhan durasi pada terapi. Hantaran radiasi yang dikeluarkan dari sumber radioisotop akan terdistribusi ke suatu daerah di sekitar sumber radioisotop. Distribusi dosis disekitar suatu sumber radioisotop tersebut memiliki titik optimum dosis. Dimana titik optimum dosis ini merupakan suatu titik dosis yang paling PTKMR-BATAN, FKM-UI, KEMENKES-RI 55

2 banyak mengeluarkan hantaran radiasinya. Hal ini sangat penting untuk diketahui, mengingat sumber radioisotop tersebut akan diletakkan dekat dengan tumor dan juga terdapat jaringan sehat disekitarnya. Untuk mengetahui titik optimum dosis diperlukan cara yang mudah guna mempermudah perhitungan dosis pada saat perlakuan terapi, diantaranya dengan membuat suatu simulasi program kurva distribusi dosis dari suatu sumber radioisotop atau melakukan eksperimen langsung. Perkembangan brakiterapi yang pesat di dunia klinis, membuat perhitungan yang digunakan melibatkan banyak variasi karakterisasi dosimetri 1. Sebagai contoh, pada tahun 1975, Hilaris et al. mengukur konstanta laju dosis 125 I, model 6701 yang memiliki nilai 1.68 cgy.cm 2 /m.ci.hr, tetapi ditahun yang sama Anderson et al menemukan laju dosis konstan 1.03cGy.cm 2 /m.ci.hr untuk 125 I, model 6701, menggunakan pendekatan sumber titik 2,3. Hasil ini jelas menunjukan adanya banyak perbedaan konstanta laju dosis pada untuk sumber yang sama. Perbedaan ini telah menghubungkan kepada perbedaan material fantom, dosimeter, seperti teknik dosimetri. Pada tahun 1995, AAPM TG-43 telah memperkenalkan protocol kerja yang bisa meminimalisasi besarnya perbedaan informasi dosimetri yang juga telah ditentukan oleh para peneliti di seluruh dunia. Karakteristik dosimetri yang direkomendasikan untuk digunakan adalah konstanta laju dosis, fungsi dosis radial, fungsi anisotropi dan factor anisotropi. Karakterisasi dosimetri ini telah diperkuat menggunakan percobaan langsung dan teknik simulasi monte carlo 4. Protocol ini telah diperkenalkan sebagai universal untuk sumber brakiterapi. teknik dosimetri Rekomendasi TG-43 untuk dosimetri brakiterapi Karakteristik sumber brakiterapi telah ditentukan dengan menggunakan kedua cara, Experiment dan metode teori yang mengikuti rekomendasi AAPM yag telah dipublikasi dalam TG-43 report (Nath et al. 1995). Mengikuti protokol ini, distribusi dosis disekitar penutup/seal sumber barkiterapi bisa ditentukan menggunakan persamaan. dengan : = konstanata laju dosis, G(r, ) = fungsi geometry g(r) = fungsi dosis radial F(r, ) = fungsi anisotropi Konstanta Laju Dosis... (1) Konstantan laju dosis didefinisikan sebagai laju dosis di air pada jarak 1 cm dari sumbu tegak per satuan kuat kerma di udara. Konstanta laju dosis ditunjukkan pada persamaan: (2) PTKMR-BATAN, FKM-UI, KEMENKES-RI 56

3 Fungsi Geometri Fungsi geometri menyatakan variasi distribusi spasial sumber akibat pengaruh ukuran sumber dan distribusi sumber aktif di dalam sumber tersebut. Factor geometri diberikan dengan persamaan : G(r, )= r -2 ( untuk sumber titik) ( untuk sumber garis)...(3) Dengan L adalah panjang sumber radiasi brakiterapi yang digunakan, sedangkan β adalah sudut yang dijadikan acuan untuk menentukan sumber sebagai objek 1D atau 2D. Untuk setiap nilai θ, β berbanding terbalik dengan nilai r, β bernilai maksimum pada θ bernilai π/2. Berdasarkan skema pada Gambar 1, maka Persamaan 3 yang bentuknya masih umum dapat lebih diperjelas menjadi: (4) Fungsi Dosis Radial Fungsi dosis radial adalah menghitung efek serapan dan hamburan dalam medium sepanjang sumbu tegak lurus. Dirumuskan dengan persamaan : (5) Jarak 1 cm dari sumber adalah nilai r referensi sebagai tempat dimana nilai dosis optimum berada. Fungsi Anisotropi Fungsi anisotropi menentukan anisotropi distribusi dosis di sekitar sumber, efek ditimbulkan dari serapan dan hamburan dalam medium. Dirumuskan dalam persamaan: (6) Dimana adalah nilai dosis dan adalah faktor geometri yang diukur pada jarak 1 cm dengan sudut 90 o sebagai referensi. II. MATERIAL DAN METODE Gambar 1. Skema perhitungan nilai β dalam faktor geometri Percobaan dilakukan menggunakan Film gafchromic EBT 2 yang di design untuk pengukuran dosis serap photon energi tinggi. Hal yang perlu diperhatikan dalam hal ini, respon film adalah energy bebas untuk foton di atas 0,2 MeV. Range energi yang bisa ditangkap oleh film yaitu 1 cgy-800 cgy dan maximum sensitivitasnya bisa mencapai 636 nm. PTKMR-BATAN, FKM-UI, KEMENKES-RI 57

4 Pengambilan data dilakukan dengan meletakan suber Ir-192 LDR berbentuk wire 1 cm dengan aktivitas 9,63 mci selama 4 hari penuh di tengah film berurkuran 10 x 10 cm. Film yang terkena radiasi akan berubah warna menjadi ke biru-biruan. Densitas ini yang akan dianalisa sebagai nilai dosis. Pembacaan data yang dilakukan pada film menggunakan scanner microtex 1000 dan resolusi yang digunakan adalah 75 dpi yang mewakili nilai per dot-nya 0,338 mm. Pendekatan empiris dilakukan dengan metode interpolasi 5 bagian untuk setiap 2 dot untuk meningkatkan nilai spasi tiap dot menjadi 0,0667 mm. keluar telah mengalami self absorption dari geometri sumber itu sendiri. Distribusi dosis di medium udara dan air terlihat hampir sama pada jarak 0 cm sampai dengan 2 cm dari permukaan sumber, karena pada jarak tersebut intensitas dan energy belum banyak mengalami atenuasi dari medium air dan udara. III. HASIL DAN DISKUSI Sesuai dengan rekomendasi dari TG- 43, Setelah melakukan percobaan dengan menggunakan sumber brakiterapi LDR Ir- 192 buatan Pusat Radioisotop dan Radiofarmaka BATAN Serpong dengan film gafchromic pada media udara dan air didapatkan hasil sebagai berikut. Persentase kurva isodosis Gambar 2. Kurva isodosis pada media udara dan air Pada kurva isodosis Gambar 2(a) dan 2(b) terlihat perbedaan bentuk persentase distribusi dosis pada posisi tegak lurus sumber dibanding pada posisi segaris di ujung-ujung sumber. Untuk jarak yang sama dari permukaan sumber, nilai persentase dosis pada posisi tegak lurus lebih besar dikarenakan pada bagian tersebut dosis yang PTKMR-BATAN, FKM-UI, KEMENKES-RI 58

5 (a) (b) Gambar 3. Perbandingan persentasi dosis relatif pada sumbu horizontal (a) dan radial (b) untuk media air dan udara menyeragamkan berkas radiasi. Jarak referensi sumbu tegak lurus yang digunakan adalah 1 cm untuk menormalisasi perhitungan terhadap nilai [G(r, π/2)/g(1,π/2)] dimana pada jarak 1 sumbu tegak lurus adalah nilai terbesar, Namun terlihat pada gambar 3 nilai fungsi dosis radial dari data percobaan menunjukan penyimpangan dimana pada jarak tertentu nilai gl(r) lebih dari nilai referensinya. Hal ini menunjukan kurang bagusnya nilai distribusi dosis pada sumbu tegak lurus pada percobaan. Besar energi yang menyebabkan adanya perbedaan persentase distibusi dosis selain faktor geometri sumber adalah energy pada sumber radiasi sendiri tidak seragam, hal ini terlihat dengan jelas pada Gambar 3(a) dan 3(b) dimana nilai persentase dosis pada sepanjang sumber bernilai tidak seragam. Fungsi Dosis Radial Penentuan fungsi dosis radial adalah sebagai factor koreksi secara experiment dimana kita ketahui berkas radiasi yang terdistribusi secara tegak lurus masih heterogen. Diperlukan perkalian faktor koreksi secara teori untuk memberi pendekatan agar nilai berkas radiasi yang terlihat pada fungsi radial bersifat homogen dimana hal tersebut diperlukan untuk Gambar 4. Kurva perbandingan fungsi dosis radial pada media udara dan air Fungsi Anisotropi Penentuan fungsi anisotropi adalah factor koreksi secara experiment untuk jarak tertentu pada sumbu yang tidak tegak lurus sumber. Tujuan dari fungsi anisotropi sama dengan fungsi dosis radial, perbedaannya terdapat pada arah sudut erhadap sumber dimana pada fungsi dosis radial arah yang diperhitungkan hanya berlaku untuk jarak tegak lurus sumber. Pada gambar 5 terlihat nilai F(r,θ) pada sudut 0 o s.d 180 o cenderung PTKMR-BATAN, FKM-UI, KEMENKES-RI 59

6 membentuk parabola dengan puncaknya berada pada sudut Nilai terbesar terjadi pada sudut 90 0 sesuai dengan faktor koreksi secara teori dimana pada sumber berbentuk wire nilai efek serapan atau hamburan di tengah-tengah sumber paling besar karena dipengaruhi oleh paparan di sepanjang sumber. Gambar 6. Kurva perbandingan fungsi anisotropi terhadap sudut pada media udara dan air untuk r=1 cm, 1,5 cm, 2 cm, 2,5 cm, r=3 cm, 3,5 cm, 4 cm, dan 4,5 cm. PTKMR-BATAN, FKM-UI, KEMENKES-RI 60

7 IV. KESIMPULAN Dengan dilakukan percobaan mengenai karakteristik distribusi dosis sumber radiasi LDR Ir-192 pada film gafchromic EBT 2 yang mengacu pada protocol yang dipublikasikan TG-43 maka diketahui bahwa pengunaan film Gafchromic EBT 2 dapat membantu untuk melihat distribusi dosis sumber brakiterapi LDR Ir- 192 sehingga juga bisa didapatkan persentase distribusi dosis sumber pada setiap arah dan dengan didapatnya faktor koreksi secara experiment g(r) dan F(r,θ) bisa didapat variasi data laju dosis untuk setiap jarak dan sudut tertentu. Distribusi di air dan dan di udara reatif sama pada jarak 0 cm sampai dengan 2 cm dari permukaan sumber. 4. RIVARD, et al (2004): Update of AAPM TG 43 report - A revised AAPM protocol for BT dose calculation, Med. Phys. 31, DAFTAR PUSTAKA 1. BLASKO J.C. AND GRIMM P.D. (1993). Brachytherapy and organ reservation in the management of carcinoma of the prostate. Sem. Radiat. Oncolo., 3: HOLT J.G., PERRY D.J., REINSTEIN L.E. (1975). The design of an ionization chamber to measure exposure in air for mammographictechnique. Med. Phys., 2: 172 abstract. 3. MEIGOONI A.S., GEARHEART D.M., SOWARDS K. (2000). Experimental determination of dosimetric characteristics of Best 125 I brachytherapy source. Med. Phys., 27: Meigooni A.S., Bharucha Z., Yoe-Sein M. PTKMR-BATAN, FKM-UI, KEMENKES-RI 61