PERANGKAT LUNAK TPS BRACHYTHERAPY

Transkripsi

1 PRPN - BA TAN, 14 November 2013 PEREKAYASAAN PERANGKAT LUNAK TPS BRACHYTHERAPY Atang Susila, Ari Satmoko, Wahyuni Z Imran, Joko Trianto, dan Akhmad Suntoro PRPN - SATAN, Kawasan Puspiptek, Gedung 71, Tangerang Selatan, ABSTRAK PEREKAYASAAN PERANGKAT LUNAK TPS BRACHYTHERAPY. Kanker leher rahim (cervic cancer) termasuk salah satu dari sepuluh penyakit top dunia. Penyembuhan melalui iradiasi (brachytherapy) merupakan teknik yang banyak dilakukan untuk penyembuhan kanker servik yang sudah parah. Namun Rumah Sakit yang memiliki fasilitas ini tidak banyak karena peralatannya masih harus diimpor dan harga peralatan yang sangat mahal. PRPN telah mengembangkan Treatment Delivery System dan memiliki program Treatment Planning System (TPS) buatan Flexiplan. Masalah yang dihadapi adalah program tersebut hanya diberi lisensi untuk satu komputer sehingga tidak memungkinkan untuk didistribusikan ke pengguna. Untuk mengatasi masalah ini maka pada kegiatan ini dikembangkan program TPS khusus untuk terapi kanker servik. Program yang dikembangkan secara fungsional akan merujuk ke program buatan Flexiplan. Proses pengembangan dibagi menjadi empat tahap yaitu analisis, desain, implementasi, dan pengujian. Dari hasil pengujian menggunakan fantom, program telah dapat menampilkan kurva isodosis. Kinerja program masih akan diuji dengan cara membandingkan terhadap hasil yang diperoleh dari program Flexiplan. Kata kunci: TPS, brachytherapy, perangkat lunak, servik, kanker. ABSTRACT DEVELOPMENT OF BRACHITHERAPY TPS SOFTWARE. Cervical cancer is one of the world's top ten diseases. Irradiation treatment (brachyterapy) is a frequently technique used to cure severed cervical cancer but a few hospital has the facility because the equipment still have to be imported and the price is very expensive. PRPN has been developing Treatment Delivery System and has program Treatment Planning System (TPS) made in Flexiplan. The problem is that the program is only licensed for one computer that can not be distributed to users. To overcome this problem, this activity develope own TPS program specifically for the treatment of cervical cancer. Program developed functionally will refer to Flexiplan program. The development process is divided into four phases: analysis, design, implementation, and testing. From the test results using phantom, the program has been able to show isodose curve. Performance of the program will still be tested by comparing the results obtained from the Flexiplan program. Keywords: TPS, brachytherapy, software, cervic, cancer

2 PRPN- BATAN, 14 November PENDAHULUAN Kanker leher rahim atau kanker servik (cervic cancer) termasuk salah satu dari sepuluh penyakit top dunia yang banyak merenggut nyawa manusia. Serdasrkan data di Amerika Utara, setiap harinya sekitar prosedur medis menggunakan isotop radioaktif dilakukan dan sekitar manusia diselamatkan dari keganasan kanker dengan terapi radiasi. Di Indonesia, jenis penyakit ini banyak terjadi pada kaum wan ita yang berusia di atas setengah baya tetapi juga ditemukan pada wanita usia muda. Hal ini tentu saja menimbulkan kekhawatiran karena proses penyembuhannya tidak seperti penyakitpenyakit ringan lainnya, Proses penyembuhannya dapat dilakukan dengan berbagai cara seperti operasi atau iradiasi menggunakan sinar gamma. Penyembuhan melalui iradiasi (brachyterapy) merupakan teknik yang banyak dilakukan untuk penyembuhan kanker servik yang sudah parah. Namun rumah sakit yang memiliki fasilitas ini tidak banyak karena peralatannya masih harus diimpor dengan harga peralatan yang sangat mahal. PRPN merupakan salah satu unit yang ada di SATAN memiliki tugas untuk mengembangkan peralatan kedokteran nuklir dan telah mengembangkan perangkat Brachytherapy Low Doserate. Namun perangkat ini memberikan efek kurang nyaman terhadap pasien karena waktu yang diperlukan untuk proses iradiasi lebih dari 5 jam. Untuk mengatasi hal tersebut pad a tahun 2011, PRPN telah mengembangkan Treatment Delivery System Medium Dose Rate (MDR) dan tahun 2012 telah melakukan pengujian dan penyempurnaan terhadap permasalahan yang ditemukan saat pengujian. Perangkat ini belum bisa diterapkan karena diperlukan komponen lain untuk mendukung penggunaannya yaitu program Treatment Planning System (TPS). Pad a tahun 2010, PRPN telah membeli Program TPS buatan Flexiplan untuk perencanaan penyinaran kanker servik. Masalah yang dihadapi adalah program tersebut hanya diberi lisensi untuk satu komputer sehingga tidak memungkinkan untuk didistribusikan ke pengguna. Untuk mengatasi masalah ini maka pada tahun 2013, PRPN mengembangkan program TPS khusus untuk terapi kanker servik. Program yang dikembangkan secara fungsional akan merujuk ke program buatan Flexiplan. Dengan pengembangan ini diharapkan program yang dihasilkan dapat melengkapi sistem TDS brachyterapy buatan PRPN. Dengan dikembangkannya software baru ini maka SATAN turut andil dalam upaya penyediaan peralatan medis lokal sehingga mengurangi ketergantungan kepada pihak luar negeri. Pada akhirnya negara dapat menghemat devisa yang selama ini biasanya digunakan untuk membeli peralatan dari luar negeri dengan harga sangat mahal

3 PRPN - SA TAN, 14 November METODOLOGI Kegiatan perekayasaan ini dibagi menjadi 4 tahapan, yaitu tahap analisis, tahap desain, tahap implementasi, dan tahap pengujian ANALISIS Pad a tahap ini dilakukan analisa data yang merupakan proses identifikasi data yang diperlukan oleh TPS, analisis proses yaitu identifikasi proses-proses yang dilakukan dalam perencanaan terapi, dan analisis kebutuhan yaitu identifikasi peralatan-peralatan yang diperlukan untuk pengoperasian program TPS. Untuk mempercepat waktu maka digunakan metode "reverse engineering" yaitu dengan cara mempelajari dan menguasai proses yang dilakukan oleh program buatan Flexiplan (sebagai standar) kemudian menirunya. Program standar dianalisis secara fungsional untuk dijadikan acuan dalam pengembangan program baru dengan melakukan penyederhanaan yaitu program yang dihasilkan hanya diperuntukan bagi terapi kanker servik DESAIN Pada tahap ini dilakukan desain database, desain antarmuka, dan desain proses perencanaan terapi. Desain database meliputi desain relasi antar entitas yang terlibat dalam proses perencanaan terapi dan desain tabel database. Desain proses meliputi desain flow chart proses perencanaan terapi, use case diagram, sekuensial diagram, dan klas diagram proses- proses yang terlibat dalam perencanaan terapi. Desain antarmuka meliputi manajemen sumber, pemindaian film sinar-x, isian dimensi rekonstruksi box, rekonstruksi film, tampilan isodosis, isian data ahli terapi, isian data fisika medis, isian data pasien, tampilan parameter sumber, tampilan anisotrophy sumber, tampilan data sumber dalam bentuk polar, antar muka isian studi, dan isian dwell time IMPLEMENTASI Langkah berikutnya adalah implementasi yang merupakan konstruksi program yang akan dibangun berupan penyusunan program komputer untuk pembuatan database, implementasi antar muka operator dengan komputer, dan implementasi proses-proses berdasarkan desain yang dihasilkan pada tahap sebelumnya

4 PRPN - SA TAN, 14 November PENGUJIAN Pengujian yang dilakukan ditekankan pad a spesifikasi fungsional program TPS dengan cara melakukan pendefinisian sekumpulan kondisi input dan melakukan pengetesan pad a spesifikasi fungsional program. Pengujian dilakukan untuk menemukan: fungsi yang tidak benar atau tidak ada kesalahan antarmuka kesalahan pada struktur data dan akses basis data kesalahan inisialisasi dan terminasi kesalahan kinerja program 3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1. ANALISIS Untuk mengetahui data, proses, dan persyaratan yang diperlukan dalam pengembangan program TPS telah dilakukan analisis terhadap program TPS buatan Flexiplan. Analisis dimulai dengan identifikasi data. Oari hasil analisis diperoleh bahwa data dikelompokan menjadi: data pasien data ahli terapi yang bertanggung jawab terhadap pelaksanaan terapi data fisika medis yang bertanggung jawab terhadap pelaksanaan terapi data studi yang dilakukan data dwell time yang diperlukan untuk pengendalian TOS Analisis berikutnya adalah identifikasi proses yang diperlukan dalam proses perencanaan penyinaran. Oari hasil analisis diperoleh bahwa urutan dari proses yang dilakukan adalah: pengisian data pasien, data sumber, data ahli terapi, dan data fisika medis pemindaian film sinar-x menggunakan scanner rekonstruksi aplikator dan transfprmasi geometri sumber ke aplikator menampilkan kurva isodosis membuat laporan dalam bentuk file yang berisi data untuk pengendalian TOS Analisis terakhir dilakukan dengan identifikasi kebutuhan program TPS. Oari hasil analisis ditetapkan persyaratan sebagai berikut: mampu membaca film rontgen sebagai data masukan melalui scanner mampu membangkitkan kontur isodosis disekitar aplikator mampu mencetak kontur isodosis disekitar aplikator menggunakan printer

5 PRPN - BA TAN, 14 November 2013 mampu membaca file citra dengan format jpeg mampu menghasilkan laporan dengan format text Program dapat dieksekusi pad a komputer : o IBM PC atau kompatibel o as Window 7 o CPU minimal quad core o resolusi monitor minimal 1280 x 728 o RAM minimal 2 GB o HO minimal 320 GB perhitungan distribusis dosis menggunakan algoritma TG-43 pembacaan film dilakukan oleh scanner dengan resolusi optis minimal 1600 x 3200 dpi dengan ukuran film maksium 12" x 16" output dicetak menggunakan printer berwarna ukuran volume obyek disekitar aplikator 10 cm x 10 cm x 10 cm berwarna pencetakan kontur isodosis disekitar aplikator menggunakan printer dengan kertas HVS ukuran A ESAIN Oesain meliputi basis data dan proses perencanaan penyinaran. Basis data dibuat dalam bentuk relasional yaitu terdiri dari beberapa tabel yang saling berelasi. Tabel-tabel tersebut terdiri dari tabel karakteristik sumber, tabel pasien, tabel fisika medis, tabel ahli terapi, tabel studi, dan tabel dwell time. Proses perencanaan iradiasi secara umum terdiri dari pengisian data (sumber, pasien, fisika medis, ahli terapi, studi, dwell time), pemindaian film sinar-x menggunakan scanner, rekonstruksi aplikator, transformasi geometri, dan pembuatan isodosis. Semua data dan proses perencanaan merujuk ke program flexiplan IMPLEMENTASI MANAJEMEN OAT A SUMBER Sebelum melakukan proses perencanaan terapi maka parameter sumber harus dimasukan. Proses ini dilakukan pad a saat penggantian sumber lama. Parameter sumber meliputi : Nama Pabrikan, Nama Isotop, Model Isotop, Nomor Seri Isotop, Tanggal Produksi dan Aktivitas Isotop, Waktu Paro, Konstanta Laju Oosis, Air Kerma, dan

6 PRPN-BATAN, 14 November 2013 Konversi. Parameter-parameter ini akan digunakan saat perhitungan isodosis. Tampilan jendela manajemen data sumber dapat dilihat pad a lampiran gambar 1. Proses yang dapat dilakukan pad a jendela manajemen data sumber adalah menambah data sumber, update data sumber, dan menghapus data sumber. Data sumber disimpan dalam sebuah tabel yang dibuat menggunakan program sqlserver compact TAMPILAN INFORMASI DATA SUMBER Tampilan parameter sumber dapat dilihat pad a lampiran gambar 2. Selain fasilitas pengisian dan tampilan parameter juga dilengkapi tampilan parameter sumber dalam bentuk anisotrophy (Iampiran gambar 3) dan dalam bentuk polar (Iampiran gambar 4) ANTARMUKA ISIAN DATA PASIEN Atribut dari pasien terdiri dari 10, Nama Pasien, Tempat Lahir, Tanggal Lahir, Jenis Kelamin, Alamat, Nomor Telepon, Kota, Kode Pos, Provinsi, Riwayat Pasien, Terapi Sebelumnya, dan Nama Organ. Proses yang dapat dilakukan dalam jendela isian data pasien adalah menambah data pasien, menyunting data pasien, dan menghapus data pasien. Data pasien disimpan dalam sebuah tabel yang dibuat menggunakan program sqlserver compact 3.5. Antarmuka isian data pasien dapat dilihat pad a lampiran gambar ANTARMUKA ISIAN DATA AHLI TERAPI Antarmuka ini dibuat untuk mencatat dan menyimpan data ahli terapi yang bertanggung jawab terhadap pelaksanaan terapi. Ahli terapi memiliki atribut-atribut sebagai berikut: Nama, Instansi, Departemen, Alamat, Kota, Kode Pos. Data-data ahli terapi disimpan dalam sebuah tabel yang dibuat menggunakan program sqlserver compact 3.5. Antarmuka data ahli terapi dapat dilihat pada lampiran gambar ANTARMUKA ISIAN DATA FISIKA MEDIS Antarmuka ini dibuat untuk mencatat dan menyimpan data fisika medis yang bertanggung jawab terhadap pelaksanaan terapi. Fisika medis memiliki atribut-atribut sebagai berikut: Nama, Instansi, Departemen, Alamat, Kota, Kode Pos. Data-data fisika medis disimpan dalam sebuah tabel yang dibuat menggunakan program sqlserver compact 3.5. Antarmuka fisika medis dapat dilihat pad a lampiran gambar

7 PRPN- BATAN, 14 November ANTARMUKA ISIAN STUDI Form Studi digunakan untuk memberikan komentar tentang studi yang dilakukan terhadap pasien. Form ini berisi atribut-atribut Nama Studi, Metode Rekonstruksi, Nama Pasien, Fisika Medis, Therapist, Anestasi, Gambar AP, Gambar LT, dan Komentar. Tampilan jendela Isian Studi ditunjukan pad a lampiran gambar ANTARMUKA ISIAN DWELL TIME Dwell Time adalah waktu lamanya sumber berhenti pada suatu tempat dalam aplikator. Form ini memiliki atribut jarak sumber dari titik aeuan pada aplikator dalam mm dan waktu iradiasi dalam menit. Tampilan jendela isian dwell time ditunjukan pada lampiran gambar 9. Pengaturan dwell time menentukan distribusi dosis serap di sekitar obyek iradiasi. Dalam program ini ditetapkan 10 buah titik pengaturan dwell time. panjang aplikator 5 em yang dibagi menjadi ANTARMUKA PEMINDAIAN FILM Sebagai data masukan untuk perhitungan isodosis adalah posisi aplikator dalam mulut rahim. Posisi aplikator dan kotak rekonstruksi difoto menggunakan sinar-x dari arah atas dan arah sam ping. Film sinar-x dipindai menggunakan pemindai resolusi tinggi dan disimpan dalam bentuk file dengan format JPEG. Jendela antarmuka pemindaian film sinar-x ditunjukan pad a lampiran gambar ANTARMUKA ISIAN DIMENSI REKONSTRUKSI BOX Antarmuka ini berisi parameter dimensi kotak rekonstruksi yang digunakan saat pengambilan foto sinar-x. Dimensi yang harus dimasukan meliputi panjang, lebar, dan tinggi kotak rekonstruksi serta panjang penanda. Jendela kotak rekonstruksi ditunjukkan pad a lampiran gambar ANTARMUKA REKONSTRUKSI APLIKATOR Rekonstruksi aplikator bertujuan menentukan kordinat aplikator dalam volume iradiasi. Proses brachytherapy kanker servik menggunakan sebuah aplikator yang dimasukkan ke tubuh pasien. Aplikator adalah tempat sementara dim ana sumber radioaktif dari tempat penyimpanannya dipindahkan selama terapi berlansung ke aplikator

8 PRPN - SA TAN, 14 November 2013 terse but. Oleh karena itu tempat kedudukan (koordinat) dari aplikator ketika digunakan dalam terapi relatip terhadap tubuh pasien harus diketahui. Rekonstruksi dilakukan dengan cara membaca posisi penanda yang terdapat pada film sinar-x. Diasumsikan bahwa foto sinar-x diambil secara orthogonal. Lampiran gambar 12 menunjukan antarmuka rekonstruksi aplikator TAM PILAN ISODOSIS Untuk mengetahui distribusi dosisi serap disekitar aplikator perlu dibuat kontur isodosis di sekitar aplikator. Melalui gambar kontur ini, dokter dan fisika medis dapat mengevaluasi apakah penetapan dwell time sudah menghasilkan distribusi dosis serap yang diharapkan pad a tempat-tempat tertentu atau belum. Jika belum maka fisika medis akan melakukan pengaturan ulang dwell time. Kontur isodosis ditampilkan dalam bentuk grafis 2 dimensi pada bidang yang ditetapkan. Lampiran gambar 13 menunjukan antarmuka tampilan isodosis PARAMETER PENGENDALI TDS Apabila distribusi dosis serap sudah memenuhi syarat yang ditetapkan maka nilainilai pengaturan dwell time akan digunakan untuk mengendalikan perangkat TDS. Data disimpan dalam bentuk teks dengan ketentuan : Jumlah channel 3 buah Urutan data: tengah, kiri, kanan Tipe data: integer Jumlah kolom : 2 (kolom pertama posisi dalam mm dan kolom kedua dwell time dalam detik, antar kolom dipisahkan oleh spasi) Nama ekstensi file: tds 3.4. PENGUJIAN Pengujian telah dilakukan terhadap konsistensi antara masukan dan keluaran baik akses data pada basis data maupun proses perencanaan dan berhasil dengan baik. Selanjutnya pengujian akan dilakukan terhadap akurasi perhitungan dosis serap dengan cara membandingkan terhadap hasil yang diperoleh dari program flexiplan menggunakan data masukan yan sama

9 PRPN- BATAN, 14 November KESIMPULAN. Telah dibuat program Treatment Planning System (TPS) Srakiterapi. Program ini dikhususkan untuk terapi kanker servik. Perhitungan distribusi dosis didasarkan pada formulasi TG-43. Untuk menyederhanakan perhitungan rekonstruksi, diasumsikan kedua film sinar-x diambil secara orthogonal. Pengujian terhadap konsistensi antara input dan output telah dilakukan secara simultan pada tahap implementasi. Pengujian kinerja program belum dilakukan karena masih dalam tahap penyelesaian. Pengujian kinerja akan dilakukan dengan cara membandingkan terhadap hasil dari program standar menggunakan data masukan yang sama. 5. UCAPAN TERIMAKASIH Ucapan terima kasih kami sampaikan kepada segenap jajaran pimpinan PRPN umumnya SATAN yang telah memberikan dukungan terhadap pelaksanaan kegiatan ini. Ucapan terima kasih juga kami sampaikan kepada rekan-rekan yang telah meluangkan waktu dan pikirannya dalam kegiatan ini. 6. DAFT AR PUST AKA 1. ACHMAD SUNTORO, Analisis Proses Pengambilan Data Pad a Rekonstruksi Koordinat untuk Treatment Planning System (TPS) Brakiterapi Kanker Servik, PRIMA, Vo1.9, No.2, November ANONYMOUS, Modul BrachyPLAN 2.6, User's Guide and Tutorial sonotech GmBH (2010) 3. BALATAS D, SAKELLIOU I, ZAMBOGLOU, The Physics of Modern Brachytherapy for Oncology, Taylor & Francis, New York (2007)

10 PRPN-BATAN, 14 November LAMPIRAN "Ii Manajer Data Sumber Brach}' Manufacture Isotop Model P.ktiv~as T B21r MDR P R * III [ Tambah ]! Update ] [ Hapus ] [ V.eluar Gambar 1. Manajemen data sumber radioaktif * 0v Datl! Sumber PafOffie!~.Aktl"~as Nudelron." 12I11III Kem>.[UWI '5W )()<j 1.50 D.25 O!>~ 100 ;~~ 0.2Q 1000 ~~;~~;;Ip~;', J3rakiCm},0991,OSS g(rj > ih"6 *.5,Akttvltas MDP 'h'alct.u Medel 1100 Wedpe5day. 13ot~ 1Kunve!'$l 192t-- Ta:1Qcaf Nar,1e penj'l dajam U/G C~emt 6Q 8Q... Mar:uf adure PR OI Korlstar:ta ICljw dosis fogf/lviu] 12.Ol@)~ AI:I 'Af21.Af 1 AI3) -"'11.\If: 0 AIOI OOlla66S50~ " '}.""" o OCL2Q0'-"'- 2.} ~]":~BSS2:-d OC{(391~C3 c;; -05 "J oc~~;s1 Radial Dose Function ----~ I -,'.- R'd",j (. e '._----c.-----,> r I I I,5 o I J Gambar 2. Tampilan parameter data sumber

11 PRPN- BATAN, 14 November Vh gj Data Sumb~r O.~5 O.s.:< 0."" 0945 O~5 OS4J 0:;<3 0>< '" 0345 C.SJ5 D.s.:< OS«0<)43 0:;<4 ~.._.."..u_ D_S45 DS:; OS'S 09'9 D' t3 :'.950 C'%4 057:; 0934, l.j:~ ~.S;6 1.C'C5 ',::C: DgG 3 u.sj; (l~5 (\9A5 C9.-!3 0,.8 D349 09'8 J~9 D.s.:S O~S D.se G.S':S S&3 ijs<!8 O.94S,)5'51 C'.1:2 {j.ss1 C%1 0.%3 3%5 O_~S7 O.57B os,~ 0975 o osn [.<01,;x:'.: 1.("03 OS5S LC>C C('1 UK '; a[1.543 I.C>0} O:;4S, lc{)l 0993 C:9% 1"'" G555 l'v'(:, COJ :(~ C-C2 C{~ 9t7 ><9 :;'! ~a 99E ~ S;5 Gambar 3. Tampilan anisotrophy data sumber a,i O~ta Sumber 270 Gambar 4. Tampilan polar data sumber

12 PRPN - BA TAN, 14 November 2013 ";;' O~t. P.~"'n 1-; Gambar 5. Jendela manajemen pasien wi Data Ahli Therapny * hstansi C'eParlemen Alamat I s",p~ [ Ke,- Gambar 6. Tampilan data ahli terapi 0'>1 frmfisikamedi:> *.,., A!amat Koto '"! Simp,n I! Ketuar Gambar 7. Antar muka isian data fisika medis

13 PRPN - BA TAN, 14 November 2013 frmstudy Edrt Stud; Gamb/!!lr AP Cc] Metode Rekontruk$i Gambai' LT CCJ NafT'a Pe5ien Theraphist Komentar Gambar 8. Antar muka isian studi <oj FOfmDw~H,~~Qrl.A"~1_IA'<'0Id2: i :o I. Jarsk tn'n, W~~ ~) 0' Gambar 9. Pengaturan dwell time azi Sc:annerW]A.=ijlO1l~1 I Gambar 10. Antarmuka pemindaian film

14 PRPN - SA TAN, 14 November 2013 ":or Relconstruk..i 80); P~fIj~ P {mm},70 Pa"Jong l y"m) 7W Pa'':Iang T Vnm} y.>o p~~~ M {n.n} 50 Gambar 11. Antarmuka isian kotak rekonstruksi 1 '~4 ; i 1'1 j I i ; ji :;"":.~'\I0>.T.-j Gambar 12. Antarmuka rekonstruksi aplikator } hodos's -2 Gambar 13. Tampilan isodosis

15 PRPN - BA TAN, 14 November 2013 TANYA JAWAB Pertanyaan: 1. Kenapa yang ditampilkan hanya ERD saja? (Moh. Amin) 2. Kenapa data muncul sementara proses belum didefinisikan? (Moh. Amin) 3. Apakah film yang digunakan dalam proses pemindaian dan rekonstruksi dapat diganti dengan hash flat panel detector yang sedang dikembangkan? (Sigit S.) Jawaban: 1. Desain yang ditampilkan baru desain dasar, yang lainnya tidak ditayangkan karena banyak. 2. Sudah dibuat tetapi karena gambarnya besar maka dalam presentasi tidak ditayangkan. 3. Sisa, karena yang diperlukan sebenarnya gambar dalam bentuk digital