BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang dan Rumusan Masalah. Penggunaan radiasi dalam bidang kedokteran terus menunjukkan

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang dan Rumusan Masalah Latar belakang Penggunaan radiasi dalam bidang kedokteran terus menunjukkan peningkatan dari waktu ke waktu. Dalam bidang kedokteran, pemanfaatan radiasi ini umumnya dipakai dalam bidang radiodiagnosa dan radioterapi. Kedua jenis kegiatan ini umumnya menggunakan sumber radiasi yang spesifikasi fisiknya berbeda-beda. Radiodiagnosa merupakan suatu metode untuk mengetahui ada atau tidaknya kelainan dalam tubuh dengan menggunakan radiasi pengion, terutama sinar-x, sedangkan radioterapi menggunakan radiasi pengion tersebut untuk pengobatan tumor atau kanker. Dalam bidang radioterapi, keakuratan perhitungan dosis merupakan suatu hal yang sangat penting, sehubungan dengan kualitas treatment planning dan dosis yang akan diberikan kepada pasien melalui terapi radiasi. Oleh karena itu, perlu adanya suatu perencanaan distribusi dosis yang akan diberikan kepada pasien nantinya. 1

2 2 Banyak algoritma atau program yang saat ini digunakan untuk perhitungan distribusi dosis ini, diantaranya adalah pencil beam, point kernels, Monte Carlo dan sebagainya. Namun, program yang akan kita pakai dalam simulasi kali ini adalah Monte Carlo, dengan salah satu code nya yang dikenal dengan nama EGS Code Sytem. Versi terbaru dari EGS adalah EGSnrc, yang merupakan pengembangan dari versi sebelumnya, EGS4. EGSnrc ini memiliki fleksibilitas yang sangat besar yang dapat membuat pengguna tidak harus mengetahui terlalu dalam mengenai code tersebut untuk menjalankan simulasi. Dengan kehadiran Graphical User Interface (GUI), pengguna yang tidak tahu sama sekali mengenai code ini pun dapat menggunakannya. EGSnrc ini juga tidak hanya ditujukan untuk pengguna Linux/Unix saja, tapi dapat juga digunakan pada Windows environment. EGSnrc memiliki beberapa User Code, diantaranya BEAMnrc untuk simulasi transport partikel pada geometry treatment head radiation dan DOSXYZnrc untuk pemodelan transport partikel pada elemen volum (voxel) phantom yang telah disiapkan dalam arah 3-D. EGS ini memanfaatkan sistem perhitungan Monte Carlo yang dianggap cukup akurat untuk menangani berbagai proses fisis yang terjadi pada saat pendistribusian dosis tersebut, dengan menggunakan crosssection sebagai fungsi peluang. Banyak faktor yang menentukan distribusi dosis ini sampai ke pasien, salah satunya adalah field size atau medan paparan radiasi. Oleh karena itu, penulis merasa tertarik untuk melakukan studi awal mengenai masalah ini sehingga nantinya dapat dilakukan studi lanjut untuk memprediksikan distribusi dosis yang akurat pada pasien. Hasilnya akan penulis tuangkan dalam sebuah penelitian yang berjudul : Studi Awal Pengaruh Ukuran

3 3 Medan Paparan Terhadap Output Berkas Foton Menggunakan EGSnrc Monte Carlo System Rumusan masalah Berdasarkan latar belakang yang telah penulis kemukakan di atas, diperlukan suatu studi untuk mengetahui pengaruh ukuran medan paparan terhadap hamburan balik serta output berkas radiasi yang digunakan, dalam kasus kita kali ini adalah berkas foton, sehingga kita dapat membuat planning yang terbaik dalam hal pendistibusian dosis pada pasien nantinya. 1.2 Ruang Lingkup Kajian Berdasarkan rumusan masalah di atas dan agar tulisan yang penulis susun ini tidak terlalu luas cakupannya, maka ruang lingkup yang dikaji pada laporan penelitian ini adalah: 1. Pemodelan transport partikel pada geometry treatment head akselerator medik menggunakan User Code BEAMnrc. 2. Perhitungan dosis yang langsung jatuh dari target ( ) dan dosis yang terhambur oleh sisi jaws ( ) yang terakumulasi pada monitor chamber menggunakan User Code BEAMnrc 3. Pemodelan transport partikel pada elemen volum phantom homogen berdasarkan ukuran medan paparan yang diberikan menggunakan User Code DOSXYZnrc

4 4 4. Analisis output factor, depth dose dan beam profiles untuk beberapa ukuran medan paparan yang diberikan serta keterkaitan antara hamburan balik berkas foton dengan besarnya ukuran medan paparan tersebut. 1.3 Tujuan Penelitian Tujuan yang hendak penulis capai melalui penelitian ini adalah untuk mengetahui keterkaitan antara ukuran medan paparan dengan hamburan balik, output factor, depth dose serta beam profiles berkas foton yang kita gunakan sehingga kita dapat dapat mengetahui bagaimana karakteristik berkas tersebut dan akhirnya dapat membuat planning yang cukup akurat untuk perhitungan distribusi dosis pada pasien yang menjalani terapi radiasi. 1.4 Anggapan Dasar Sistem perhitungan Monte Carlo dianggap cukup akurat untuk menangani berbagai macam peristiwa yang bersifat stokastik, misalnya proses kompleks dari transport elektron dan foton. Penerapan metoda ini dilakukan karena hampir tidak mungkin untuk menyelesaikan masalah-masalah tersebut secara analitik. Sistem perhitungan dosis Monte Carlo mensimulasikan jalannya foton dan elektron di sepanjang treatment head accelerator, collimator hingga sampai ke pasien. Di sepanjang perjalannya, partikel dapat berinteraksi dengan medium yang

5 5 dilewatinya. Simulasi ini menggunakan pembangkit bilangan random dan data cross-section, yang akan digunakan sebagai fungsi peluang. EGS Code System yang kita gunakan pada penelitian kali ini memanfaatkan system perhitungan Monte Carlo tersebut untuk menangani berbagai macam masalah fisis yang terjadi pada saat pendistribusian berkas foton tersebut sampai ke pasien. Masalah fisis yang terjadi berupa interaksi berkas radiasi dengan materi, dalam hal ini melalui tiga proses interaksi utama yaitu efek fotolistrik, hamburan Compton serta produksi pasangan. Proses transfer energi melalui tiga interaksi tersebut dari berkas foton ke materi atau medium yang dilewatinya akan disample dan dijadikan data untuk perhitungan distribusi dosis. 1.5 Hipotesis Jika hasil simulasi perhitungan distribusi dosis kali ini sangat jauh menyimpang (deviasinya sangat besar) dari yang seharusnya dan tidak sesuai dengan teori yang terkait, maka simulasi yang kita lakukan dianggap tidak valid dan tidak dapat digunakan sebagai basis data untuk perhitungan distribusi dosis pada pasien yang sebenarnya.

6 6 1.6 Metoda dan Teknik Pengumpulan Data Metode Metode yang penulis gunakan pada laporan penelitian ini adalah metode deskriptif analitis, yaitu suatu kegiatan yang mendeskripsikan suatu kegiatan dengan mengacu kepada referensi yang kemudian dianalisis Teknik pengumpulan data Teknik pengumpulan data yang digunakan dalam penelitian ini adalah: 1. Observasi lapangan, yaitu dengan mengambil data dari suatu institusi tertentu untuk diolah dan dianalisis lebih lanjut. 2. Studi perpustakaan, yaitu dengan cara membaca dari berbagai referensi yang terkait dengan topik ini. 1.7 Sistematika Penulisan Penulisan laporan penelitian ini penulis bagi menjadi lima bab. Bab I meliputi pendahuluan yang berisi latar belakang dan rumusan masalah, ruang lingkup kajian, tujuan penulisan, anggapan dasar, hipotesis, metoda dan teknik pengumpulan data, dan sistematika penulisan. Bab II sebagai teori dasar-dasar dosimetry. Disini akan dipaparkan tentang terapi radiasi, linier accelerator, dosimetry, dosis serap, system perhitungan Monte Carlo, serta EGS Code System (berikut dengan BEAMnrc dan DOSXYZnrc User Code)

7 7 Bab III sebagai metodologi dari simulasi yang akan kita lakukan untuk perhitungan distribusi dosis. Bahasan ini berisi set-up simulasi yang akan digunakan untuk menganalisis keluaran berkas foton. Bab IV sebagai inti dari penulisan ini akan penulis kemukakan mengenai data yang diperoleh serta analisis data keseluruhan, termasuk pengaruh besarnya medan paparan terhadap hamburan dan output factor berkas foton, depth dose dan beam profiles. Bab V sebagai penutup, penulis akan memberikan simpulan beserta saran, untuk perbaikan di masa yang akan datang.