PREDIKSI DOSIS SERAP RADIASI IONISASI DENGAN PERANGKAT LUNAK DOSE ESTIMATE VERSI 4.1

Transkripsi

1 PREDIKSI DOSIS SERAP RADIASI IONISASI DENGAN PERANGKAT LUNAK DOSE ESTIMATE VERSI 4.1 Dwi Ramadhani Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi BATAN ABSTRAK PREDIKSI DOSIS SERAP RADIASI IONISASI DENGAN PERANGKAT LUNAK DOSE ESTIMATE VERSI 4.1. Penentuan nilai dosis serap radiasi pengion pada korban kecelakaan radiasi secara biologis (biodosimetri) dilakukan dengan menggunakan kurva standar respon dosis yang menggambarkan hubungan antara frekuensi aberasi kromosom khususnya disentrik pada sel limfosit darah tepi dengan besarnya dosis radiasi. Laboratorium yang akan melakukan biodosimetri melalui analisis aberasi kromosom harus memiliki kurva standar respon dosis terlebih dahulu sebelum melakukan prediksi dosis berdasarkan aberasi kromosom. Saat ini telah dikembangkan perangkat lunak untuk membantu pembuatan kurva respon dosis standar terhadap jumlah disentrik serta memprediksi dosis serap yang diterima tubuh yaitu DOSE ESTIMATE 4.1. Selain DOSE ESTIMATE 4.1 terdapat perangkat lunak lain yang dapat digunakan lunak untuk membantu pembuatan kurva respon dosis standar terhadap jumlah disentrik yaitu Chromosomal AberrationsCalculation Software 2.0 (CABAS 2.0). Tujuan kegiatan yang dilakukan adalah untuk mengetahui keakuratan DOSE ESTIMATE 4.1 dalam menentukan nilai A, α dan β serta membuat kurva standar respon dosis dan memprediksi nilai dosis serap tubuh serta batas atas dan bawah kepercayaannya dibandingkan dengan CABAS 2.0. Hasil penghitungan DOSE ESTIMATE 4.1 menunjukkan bahwa tingkat keakuratan DOSE ESTIMATE 4.1 cukup baik dan tidak berbeda signifikan dengan CABAS. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa DOSE ESTIMATE dapat digunakan untuk memperkuat hasil pengolahan data dengan CABAS 2.0 dalam menentukan nilai A, α dan β serta membantu pembuatan kurva standar respon dosis yang menggambarkan hubungan antara frekuensi aberasi kromosom khususnya disentrik pada sel limfosit dengan dosis radiasi juga memprediksi dosis serap tubuh serta batas kepercayaannya secara akurat. Kata kunci: Aberasi Kromosom, Biodosimetri, Disentrik, DOSE ESTIMATE 4.1, Kurva Respon Dosis Standar ABSTRACT PREDICTION OF ABSORBED DOSE OF IONIZING RADIATION WITH SOFTWARE DOSE ESTIMATE 4.1. Determination of absorbed dose of ionizing radiation on radiation accident victim by a biological process (biodosimetry) can be done using a dose response standard curve that illustrate relationship between frequency of chromosome aberration especially dicentrics in human lymphocytes and radiation dose. Laboratory that will conduct biodosimetry through analysis of chromosome aberrations must has a standard dose response curve before predicting the absorbed dose based on chromosome aberrations. Currently there s been developed a software for establish dose response standard curve and predicting absorbed dose that received by human body namely Dose Estimate 4.1. Another software has already developed to establish dose response standard curve called Chromosomal Aberrations Calculation Software 2.0 (CABAS 2.0). The aim of this research is to check the accuracy of the DOSE ESTIMATE 4.1 in determining the value of A, α and β and also establishing dose response standard curve and estimating the absorbed doses with the upper and lower confidence limit value compared with CABAS 2.0. The results showed that the accuracy of DOSE ESTIMATE 4.1 was good and did not differ significantly with CABAS. Based on that it can be concluded that the DOSE ESTIMATE 4.1 can be used to strengthen the results of data processing by CABAS 2.0 in determining the value of A, α, β and for establish dose response standard curve and estimating individually absorbed dose with the confidence limit value. Keywords: Chromosome Aberration, Biodosimetry, DOSE ESTIMATE 4.1, Dicentric, Dose Response Standard Curve. Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi Badan Tenaga Nuklir Nasional 37

2 I. PENDAHULUAN Paparan radiasi pengion terhadap tubuh dapat menyebabkan perubahan pada materi biologik khususnya materi genetik sel. Sejumlah perubahan atau kerusakan yang timbul dapat digunakan untuk memprediksi kemungkinan risiko akibat radiasi pengion pada kesehatan tubuh, antara lain perubahan struktur kromosom pada sel limfosit darah tepi 1. Keberadaan perubahan struktur kromosom pada sel limfosit darah tepi (aberasi kromosom) dapat digunakan untuk memprediksi besarnya dosis serap radiasi pengion yang memapar tubuh (dosimeter biologis). Perubahan struktur kromosom akibat paparan radiasi dapat dibagi menjadi dua kelompok utama yaitu aberasi kromosom stabil dan tidak stabil. Aberasi kromosom stabil dalam sel tidak akan hilang setelah proses pembelahan mitosis berikutnya, contohnya adalah translokasi (terjadi perpindahan fragmen antar satu atau lebih kromosom). Sedangkan aberasi kromosom tidak stabil akan hilang setelah proses pembelahan mitosis berikutnya, contohnya adalah kromosom disentrik (kromosom dengan dua sentromer), fragmen asentrik (fragmen kromosom yang tidak mengandung sentromer) dan kromosom cincin. Perubahan struktur kromosom yang spesifik akibat terinduksi paparan radiasi pada tubuh ialah kromosom disentrik 2. Penentuan nilai dosis serap radiasi pengion pada korban kecelakaan radiasi secara biologis (biodosimetri) dilakukan dengan menggunakan kurva standar respon dosis yang menggambarkan hubungan antara frekuensi aberasi kromosom khususnya disentrik pada sel limfosit darah tepi dengan besarnya dosis radiasi. Hubungan tersebut dinyatakan dengan persamaan berikut 3. Y = A + αd + βd 2... (1) keterangan: Y = frekuensi disentrik per sel A = level radiasi latar α = koefisien linier terhadap dosis β = koefisien kuadrat terhadap dosis D = dosis radiasi Laboratorium yang akan melakukan biodosimetri melalui analisis aberasi kromosom harus memiliki kurva standar respon dosis terlebih dahulu sebelum melakukan prediksi dosis berdasarkan aberasi kromosom 3. Kurva standar respon dosis dapat diperoleh dengan mencari nilai A, α dan β terlebih dahulu dari hasil data aberasi kromosom. Proses mendapatkan nilai α dan β cukup sulit dilakukan oleh peneliti aberasi kromosom dengan latar belakang pendidikan di bidang biologi serta tidak banyak program komputer yang dapat membantu peneliti untuk mendapatkan nilai α dan β 4. Untuk memperoleh nilai α dan β akan lebih mudah bila menggunakan bantuan perangkat lunak yang khusus digunakan untuk keperluan biodosimetri. Banyak laboratorium sudah membuat perangkat lunak untuk membantu memperoleh nilai α dan β serta pembuatan kurva standar respon dosis dan memprediksi dosis serap secara lebih cepat. Tetapi umumnya perangkat lunak yang dibuat tidak mudah digunakan dan tidak mudah diperoleh. Hingga saat ini hanya Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi Badan Tenaga Nuklir Nasional 38

3 sedikit perangkat lunak yang mudah digunakan dan dapat diperoleh secara bebas untuk membantu memperoleh nilai α dan β serta membantu pembuatan kurva standar respon dosis. Salah satu perangkat lunak yang dapat diperoleh dengan mudah adalah yaitu Chromosomal Aberrations Calculation Software 2.0 (CABAS 2.0) 5. Selain CABAS 2.0 telah dikembangkan perangkat lunak yang juga diperuntukkan untuk membantu memperoleh nilai α dan β serta membantu pembuatan kurva standar respon dosis yaitu DOSE ESTIMATE 4.1 oleh Health Protection Agency (HPA). DOSE ESTIMATE dibuat dengan program Borland Delphi 6 dan memiliki tujuh menu yaitu Aberration Dose Estimate, Simple Isotropic Dose, Criticality, Partial Body Exposure, Yield Curve Fitting, Translocation Analysis (FISH), Other Statistics 6 (Gambar 1). Berbeda dengan CABAS pada DOSE ESTIMATE menu untuk memprediksi dosis dan mencari nilai α dan β serta pembuatan kurva standar respon dosis dibuat terpisah. DOSE ESTIMATE 4.1 juga menampilkan hasil penghitungan statisik yaitu indek dispersi dan Uji U untuk mengetahui distribusi aberasi kromosom tiap dosis. Gambar 1. Menu pada perangkat lunak DOSE ESTIMATE 4.1 Tujuan kegiatan yang dilakukan ialah untuk mengetahui keakuratan DOSE ESTIMATE 4.1 dalam menentukan nilai A, α dan β serta membuat kurva standar respon dosis dan memprediksi dosis serap tubuh serta batas atas dan bawah kepercayaannya dibandingkan dengan CABAS 2.0. Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi Badan Tenaga Nuklir Nasional 39

4 II. BAHAN DAN METODE Bahan yang digunakan adalah data contoh pada Tabel 1, data pada contoh kasus dalam buku Technical Reports IAEA No. 405 (Tabel 2), perangkat lunak CABAS 2.0 dan DOSE ESTIMATE 4.1. Metode yang dilakukan adalah mengolah data pada Tabel 1 dan 2 menggunakan CABAS 2.0 dan DOSE ESTIMATE 4.1 kemudian dibandingkan hasil dari kedua perangkat lunak tersebut. Dosis (Gy) Jumlah sel metafase yang diamati Tabel 1. Data Dosis Radiasi dan Jumlah Disentrik Tiap Dosis Jumlah Disentrik Distribusi Disentrik , , , , Tabel 2. Data Contoh Kasus dalam buku Technical Reports IAEA No. 405 Jumlah Jumlah Sel Nilai A Nilai α Nilai β Disentrik Yang Diamati 0, , , III. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil pengolahan data pada Tabel 1 menggunakan CABAS 2.0 didapatkan nilai A, α dan β masing-masing sebesar 0,0024; 0,0613; dan 0,0024 (Gambar 2). Sedangkan menggunakan DOSE ESTIMATE 4.1 diperoleh nilai A, α dan β masing-masing sebesar 0,0019; 0,0603; dan 0,0008 (Gambar 3). Baik pada CABAS 2.0 maupun DOSE ESTIMATE 4.1 langsung diperoleh kurva respon dosis, yang membedakan adalah pada DOSE ESTIMATE 4.1 ditampilkan hasil penghitungan statisik yaitu indek dispersi dan Uji U tiap-tiap dosis untuk mengetahui distribusi aberasi kromosom tiap dosis. Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi Badan Tenaga Nuklir Nasional 40

5 Gambar 2. Hasil pengolahan data pada Tabel 1 menggunakan CABAS 2.0 Gambar 3. Hasil pengolahan data pada Tabel 1 menggunakan DOSE ESTIMATE 4.1 Nilai A atau level radiasi latar adalah nilai frekuensi disentrik persel pada kontrol. Sedangkan nilai α dan β diperoleh dengan dengan cara menyelesaikan sembilan persamaan linier yang terbentuk dari masingmasing dosis yaitu : 0,0023 = 0, α(0,10) + β(0,10) 2 0,0070 = 0, α(0,25) + β(0,25) 2 0,0185 = 0, α(0,50) + β(0,50) 2 0,0291 = 0, α(0,75) + β(0,75) 2 0,0680 = 0, α(1) + β(1) 2 0,2280 = 0, α(2) + β(2) 2 0,4938 = 0, α(3) + β(3) 2 0,968 = 0, α(4) + β(4) 2 1,611 = 0, α(5) + β(5) 2 Penyelesaian sembilan sistem persamaan linier di atas untuk mendapatkan nilai α dan β dapat dilakukan dengan metode pengulangan maximum-likelihood (iterative maximum-likelihood methods). Selain itu untuk memastikan homogenitas radiasi maka Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi Badan Tenaga Nuklir Nasional 41

6 perlu dilakukan penghitungan indeks dispersi (S 2 /Y) masing-masing dosis. Indeks dispersi adalah perbandingan antara varians dan frekuensi disentrik persel. Radiasi dosis rendah yang homogen akan menghasilkan ionisasi acak pada sel sehingga distribusi aberasi kromosom dalam sel akan mendekati distribusi Poisson. Apabila nilai indeks dispersi yang diperoleh mendekati satu maka dapat diasumsikan bahwa disentrik terdistribusi secara Poisson. Sebagai analisa tambahan dapat dilakukan Uji-U (U-Test), bila nilai Uji-U pada suatu dosis berada pada rentang -1,96 sampai 1,96 maka distribusi disentrik mengikuti distribusi Poisson 7,8. Hasil uji U serta nilai indeks dispersi tiap dosis dari data pada Tabel 1 oleh DOSE ESTIMATE menunjukan bahwa radiasi sudah homogen. Hal tersebut terlihat pada nilai indeks dispersi tiap dosis yang dihasilkan mendekati atau lebih sedikit dari satu. Homogenitas radiasi juga ditunjukan oleh nilai hasil uji U tiap dosis yang berada pada rentang -1,96 sampai 1,96, sehingga dapat disimpulkan bahwa distribusi disentrik pada data Tabel 1 mengikuti distribusi Poisson. Untuk membandingkan keakuratan prediksi dosis menggunakan CABAS 2.0 dan DOSE ESTIMATE 4.1 digunakan contoh kasus pada Technical Reports IAEA No. 405 halaman 43 yaitu ditemukan 25 disentrik dari 500 sel yang diamati. Nilai A, α dan β untuk memprediksi dosis diperoleh dari contoh kasus yaitu sebesar (0,000476), (0,01645) dan (0,04925). Prediksi menggunakan CABAS menghasilkan nilai dosis sebesar 0,8496 Gy sedangkan menggunakan DOSE ESTIMATE nilai yang dihasilkan adalah sebesar 0,850 Gy. Hasil yang diperoleh menunjukan bahwa prediksi dosis menggunakan CABAS atau DOSE ESTIMATE tidak berbeda selama nilai A, α dan β yang digunakan sama. Perbedaan antara CABAS dan DOSE ESTIMATE terletak pada kemudahan penggunaan, CABAS lebih mudah digunakan untuk memprediksi dosis dan menghitung nilai A, α dan β bila dibandingkan DOSE ESTIMATE. Perbedaan lain adalah pada CABAS jumlah disentrik yang digunakan tidak boleh melebihi 300, sebagai contoh apabila dalam 1000 sel ditemukan 301 disentrik maka CABAS tidak dapat digunakan untuk memprediksi dosis yang memapar tubuh (Gambar 4). Berbeda dengan CABAS pada DOSE ESTIMATE tidak ada batasan jumlah disentrik yang digunakan sehingga bila ditemukan 301 disentrik dalam 1000 sel maka dosis yang memapar dapat diprediksi yaitu sebesar 2,309 Gy (Gambar 5). Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi Badan Tenaga Nuklir Nasional 42

7 Gambar 4. Prediksi dosis dengan CABAS bila jumlah disentrik yang ditemukan melebihi 300 Gambar 5. Prediksi dosis dengan DOSE ESTIMATE bila jumlah disentrik yang ditemukan melebihi 300. Seperti halnya dengan CABAS, DOSE ESTIMATE selain dapat digunakan untuk menentukan nilai A, α dan β serta memprediksi dosis serap tubuh serta batas atas dan bawah kepercayaannya juga dapat digunakan untuk memprediksi dosis pada kasus pajanan lokal (partial body exposure). Secara keseluruhan hasil pengolahan data dengan DOSE ESTIMATE 4.1 untuk menentukan nilai A, α dan β serta membuat kurva standar respon dosis kemudian memprediksi dosis serap tubuh menunjukkan tingkat keakuratan yang cukup baik dan tidak berbeda secara signifikan dengan hasil menggunakan CABAS 2.0. Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi Badan Tenaga Nuklir Nasional 43

8 IV. KESIMPULAN DOSE ESTIMATE 4.1 merupakan perangkat lunak yang dapat digunakan untuk memperkuat hasil pengolahan data dengan CABAS 2.0 dalam menentukan nilai A, α dan β serta membantu pembuatan kurva standar respon dosis yang menggambarkan hubungan antara frekuensi aberasi kromosom khususnya disentrik pada sel limfosit dengan dosis radiasi juga memprediksi dosis serap tubuh serta batas kepercayaannya secara akurat di laboratorium Sitogenetik PTKMR. DAFTAR PUSTAKA 1. ALATAS, Z., Efek Paparan Radiasi Pada Manusia, ptkmr Referensi/efek_radiasi.htm, Jakarta, TOP, A., COPKUM, M., and ORTA, T., Biological Dosimetry of Co-60 Gamma Radiation. Turk J Haematol. 17(4), 2000, p INTERNASIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, Cytogenetics Analysis For Radiation Dose Assessment. A Manual Series No.405, IAEA-Vienna Austria, AINSBURY, A., and BARQUINERO, J.F., Biodosimetric tools for a fast triage of people accidentally exposed to ionizing radiation. Statistical and computational aspects, Ann I st super sanità 45(3), DEPERAS, J., SZLUINSKA, M., DEPERAS-KAMISKA, M., EDWARDS, A., LLYOD, D., LINDHLOM, C., ROMM, H., ROY, L., MORAND, J., dan WOJCIK, A., CABAS: A Freely Avalaible PC Program for Fitting Calibration Curves in Chromosome Aberration Dosimetry. Radiation Protection Dosimetry 124 (2), 2007, p AINSBURY, A., and LLYOD, D., Dose Estimation Software for Radiation Biodosimetry, Health Physics 98(2), 2010, p SZLUINSKA, M., EDWARDS, A., LLYOD, D., Statistical Methods for Biological Dosimetry. HPA Report, EDWARDS, AA., LLOYD, DC., PURROTT, RJ., Radiation induced chromosome aberrations and the Poisson distribution. Radiat. Environ. Biophys 1979, p. 16:89. TANYA JAWAB 1. Penanya : Sri Setiyowati PRR Pertanyaan : - Apa tindakan apabila seseorang diketahui mempunyai kelainan kromosom pada pekerja radiasi dan apa pencegahannya? Jawaban : Dwi Ramadhani - Akan direkomendasikan untuk berhenti sementara kemudian akan dianalisis ulang dalam jangka waktu yang cukup lama untuk melihat apakah masih terdapat kerusakan kromosom. - Pencegahannya ialah dengan menerapkan standar keselamatan yang baik saat bekerja dengan radiasi. 2. Pennya : Rosdiani PTKMR Pertanyaan : - Apakah radiasi latar berpengaruh besar terhadap kromosom, mengingat tiap daerah radiasi latarnya berbeda? - Daerah mana yang radiasi latarnya terbesar dipengaruhi faktor apa saja sehingga di daerah tersebut radiasi latarnya besar? Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi Badan Tenaga Nuklir Nasional 44

9 Jawaban : Dwi Ramadhani - Tergantung dari besarnya radiasi latar tiap daerah. Apabila nilainya cukup untuk menginisiasi terbentuknya kerusakan kromosom maka radiasi latar dapat menyebabkan kerusakan kromosom - Sampai saat ini setahu saya daerah Mamuju yang memiliki radiasi tinggi di Indonesia. Radiasi latar dipengaruhi oleh radiasi alam, bila radiasi alamnya tinggi maka otomatis nilai radiasi latarnya akan tinggi. Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi Badan Tenaga Nuklir Nasional 45