ANALISIS DOSIS OUTPUT SINAR-X PESAWAT LINEAR ACCELERATOR (LINAC) MENGGUNAKAN WATER PHANTOM

Transkripsi

1 ANALISIS DOSIS OUTPUT SINAR-X PESAWAT LINEAR ACCELERATOR (LINAC) MENGGUNAKAN WATER PHANTOM Indrawanto Paningaran*, Syamsir Dewang**, Bannu Abdul Samad** *Alumni Jurusan Fisika Konsentrasi Fisika Medik FMIPA UNHAS ** Jurusan Fisika FMIPA UNHAS ABSTRAK Telah dilakukan penelitian tentang analisis dosis output sinar-x pesawat LINAC dengan energi 6 dan 10 MV. Ukuran Lapangan yang digunakan adalah 10 x 10 cm 2, kedalaman 10 cm dan SSD 100 cm.dari hasil pengukuran didapatkan muatan yang selanjutnya digunakan untuk menentukan dosis berkas. Analisis ini bertujuan untuk mengetahui kondisi pesawat LINAC selama digunakan dengan mengacu pada nilai 1 cgy sama dengan 1 MU yang di peroleh dari analisis tissue phantom ratio, ionisasi chamber, suhu, tekanan, kelembaban, efek polaritas dan rekombinasi ion. Hasil analisis menunjukan bahwa pada berkas sinar-x 6 MV dosis yang diperoleh yakni 0.99 cgy/1mu dan untuk berkas sinar-x 10 MV dosis yang diperoleh yakni 1.02 cgy/1mu, dengan deviasi pengukuran 1 % dan 2 % dimana nilai ini masih dalam rentang toleransi pengukuran yaitu <3%. Kata Kunci :LINAC, muatan, Grey, MU, Sinar-X ABSTRACT research on the analysis of the X-ray output dose plane with the energy LINAC 6 and 10 MV. Field size used was 10 x 10 cm 2, a depth of 10 cm and 100 cm SSD. From the measurement results obtained charge which is then used to determine the dose of the file. This analysis aims to determine the best conditions linac for use with reference to the value of 1 is equal to 1 cgy MU obtained from the analysis of tissue phantom ratio, ionization chamber, temperature, pressure, humidity, polarity effect and ion recombination. Results of the analysis showed that the X-ray beam 6 MV doses obtained namely 0.99 cgy / 1MU and for the X-ray beam 10 MV doses obtained namely 1.02 cgy / 1MU, with a deviation of the measurement 1% and 2 % where the value is still within the range measurement tolerances of <3%. Keywords: LINAC, charge, Grey, MU, X-rays. 1 F I S I K A F M I P A U N H A S

2 1. Pendahuluan LINAC dirancang untuk menghasilkan berkas foton dan elektron. Berkas foton digunakan untuk menyinari tumor yang berada dalam jaringan tubuh misalnya kanker payudara, Ca cervix dan Canasofaring, sedangkan berkas elektron untuk menyinari kasus kanker kulit. Keberadaan pesawat radioterapi dirasa sangat menguntungkan dan memberikan harapan bagi pasien kanker untuk sembuh dengan biaya yang relatif murah.kasus kesalahan penyinaran sehubungan dengan pesawat Radioterapi LINAC biasanya berawal dari berkas radiasi yang keluar tidak sesuai harapan saat akan menyinari pasien [10]. technical Report Series (TRS) 398 adalah sebuah aturan mengenai dosis yang dikeluarkan oleh alat radiasi. International Atomic Energy Agency (IAEA) merekomendasikan agar dosis yang diberikan dalam terapi pasien memiliki ketidak akuratan yang dapat ditolerir pada jangkauan ± 5%, bahkan keluaran radiasinya bisa sampai ± 3% [5]. Berdasarkan uraian diatas, penulis merasa penting untuk melakukan penelitian untuk menganalisis dosis output dari pesawat LINAC jenis varian HCX 5640 untuk energi 6 MV dan 10 MV pada kedalaman 10 cm menggunakan water phantom dengan menganalisis muatan (charge) yang di tangkap oleh sebuah alat yang dinamakan Farmer Chamber. Teori Peristiwa terjadinya sinar-x diawali dari percobaan Heinrich Hertz pada tahun 1887 dengan menggunakan tabung hampa yang berisi katoda dan anoda. Katoda dan anoda dihubungkan dengan sumber listrik E. Pada tegangan E, yang rendah tidak ada arus elektron dari katoda ke anoda yang dapat dilihat dari galvanometer. Pada saat katoda disinari gelombang pendek elektromagnetik ternyata dari katoda keluar elektron menuju anoda yang diamati dari galvanometer. Pesawat Radioterapi Linear Accelerator Radiotherapy adalah suatu spesifikasi klinis yang menggunakan radiasi pengion baik sinar elektromagnetik maupun partikel bermuatan untuk mengobati tumor ganas (kanker) dan beberapa keadaan (tumor jinak). Tujuan radiotherapy adalah memberikan dosis radiasi yang tepat pada volume tumor yang ditentukan untuk 2 F I S I K A F M I P A U N H A S

3 membunuh tumor dengan kerusakan seminimal mungkin pada jaringan sehat sekitarnya [3]. LINAC termasuk megavoltage, merupakan perangkat yang menggunakan gelombang elektromagnetik dengan frekuensi tinggi, bertujuan untuk mempercepat partikel bermuatan seperti elektron energi tinggi melalui sebuah tabung linear. Elektron energi tinggi yang dihasilkan dapat digunakan untuk terapi tumor yang dekat pada permukaan (superficial tumours), atau ditembakkan ke sebuah target untuk menghasilkan sinar-x energi tinggi yang dapat digunakan untuk terapi tumor pada kedalaman tertentu [4][1]. Pesawat LINAC secara berulang (siklik) dapat mempercepat elektron dengan energi kinetik dari rentang 4 sampai 25 MeV. Elektron dipercepat dengan menggunakan gelombang mikro RF (Radio Frequency) non-konservatif dengan batas frekuensi antara 10 3 MHz hingga 10 4 MHz [8]. Proses keluaran sinar-x dan elektron dapat ditunjukkan pada gambar di bawah: Gambar I Skema yang menunjukkan komponen dasar pada bagian kepala linear accelerator. A, Komponen untuk menghasilkan sinar-x.b, Komponen untuk menghasilkan elektron (diambil dari Khan, Faiz M The Physics of Radiation Therapy. Lippincott Williams and Baltimore) Petunjuk Praktis Pengukuran Berkas Foton Energi Tinggi Berdasarkan TRS 398 TRS 398 merupakan kode praktis yang diaplikasikan pada berkas Foton klinis berenergi tinggi dengan kisaran 6 MV hingga 18 MV. Fantom yang digunakan harus 5 cm lebih panjang pada setiap sisinya daripada lapangan yang digunakan dan sekurang-kurangnya 5 g.cm -2 melebihi kedalaman pengukuran maksimum. Umumnya, air merupakan material yang direkomendasikan untuk fantom pada pengukuran berkas elektron namun pada keadaan tertentu fantom plastik dimungkinkan pada kualitas berkas R 50 < 4 g.cm F I S I K A F M I P A U N H A S

4 Chamber ionisasi yang direkomendasikan dalam pengukuran absolut berkas elektron yaitu chamber ionisasi keping sejajar (plane parallel ionization chamber). Chamber silindris juga dapat digunakan untuk elektron dengan kualitas berkas R 50 4 g.cm -2. II.5.1. Penentuan kualitas berkas Kualitas berkas ditentukan oleh tissue-phantom ratio (TPR20,10), yang merupakan dosis serap pada kedalaman 20 cm dan 10 cm. Diukur 100 cm dari jarak sumber ke bidang 10 cm x 10 cm. Jika nilai TPR20,10 tidak tersedia, maka dapat ditentukan oleh: TPR20,10=1,2661PDD20,10-0,0595 (2.4) II.5.2 Pembacaan Ionisasi Chamber Dosimeter pembaca ) pada kualitas penyinaran Q di pengaruhi oleh jumlah suhu dan tekanan, kalibrasi elektrometer, efek polaritas dan rekombinasi ion. (2.5) Dimana dan adalah pembacaan tanpa pengukuran dan tanpa radiasi dan. terdiri dari Tekanan, suhu dan kelembaban yang diukur.k elec adalah faktor kalibrasi elektrometer, jika dalam sertifikat tidak dicantumkan faktor tersebut maka nilai k elec adalah 1. II.5.3 Faktor Tekanan, Suhu, dan Kelembaban. Setelah kita mengukur tekanan,suhu dan kelembaban, kita dapat mengukur,dimana adalah faktor koreksi temperatur dan tekanan udara terhadap keadaan referensi 20 C dan 101,325 kpa, besarnya koreksi ini dapat ditentukan dengan persamaan: (2.6) II.5.4 Efek Polaritas Kebanyakan penyinaran pada energi tinggi foton efek polaritas diabaikan, namun hal itu harus diperiksa untuk setiap kombinasi kualitas chamber yang digunakan. k pol adalah faktor koreksi respon detektor ionisasi terhadap efek pergantian polaritas yang diberikan pada detektor. Nilai k pol dapat dihitung dengan persamaan : (2.7) 4 F I S I K A F M I P A U N H A S

5 II.5.5 Rekombinasi Ion k s adalah faktor koreksi respon detektor ionisasi terhadap kurang lengkapnya pengumpulan muatan pada ionisasi di udara. Nilai k s dapat dihitung dengan persamaan : (2.8) II.5.6 Penentuan Keluaran Berkas foton Pada Kedalaman Referensi, Z ref Keluaran berkas foton pada kedalaman referensi ditentukan dengan pengukuran ionisasi menggunakan dosimeter. Pengukuran dilakukan di dalam phantom air berukuran 30 cm x 30 cm x 30 cm, aplikator 10 cm x10 cm, (SSD) Source Surface Distance 100 cm dan pada kedalaman Zref yang nilai Zref = 10 atau sesuai pada persamaan 5. Berkas foton untuk kedalaman Zref ditentukan dengan persamaan D w,q = M Q. N D,w,Qo. k Q,Qo (2.9) (k Q,Qo ) adalah faktor koreksi perbedaan antara respon detektor ionisasi dalam kualitas berkas yang digunakan sebagai kalibrasi detektor (Co-60) terhadap kualitas berkas foton dan N D,w,Qo adalah koefisien kalibrasi dalam hal dosis serap air pada kualitas referensi. Nilai konstanta N D,w,Qo adalah 4,82 x. II.5.7Penentuan Keluaran Berkas foton Pada Kedalaman Maksimum,Z max Dibutuhkan PDD untuk menentukan keluaran berkas foton pada kedalaman maksimum. Data pengukuran PDD biasanya telah disediakan dari pihak rumah sakit melalui pengukuran oleh fisikawan medisnya. Penentuan dosis serap pada kedalaman maksimum dapat ditentukan dengan persamaan : D w,q (z max ) = 100 D w,q (z ref ) / PDD(z ref ) (2.10) Dengan 100 adalah nilai 100%, Dw,Q (z ref ) adalah dosis serap pada kedalaman Zref, dan PDD(z ref ) adalah nilai presentase untuk pengukuran di kedalaman Zref. Penentuan keluaran berkas foton pada kedalaman maksimum bertujuan untuk mengatur bacaan detektor monitor dalam satuan MU sehingga 1 cgy sama dengan 1 MU.. METODOLOGI PENELITIAN Pengukuran dosis serap dilakukan dalam medium water phantom dengan kondisi SSD 5 F I S I K A F M I P A U N H A S

6 100 cm dan luas lapangan penyinaran yang divariasikan, dan luas lapangan penyinaran 10 cm x 10 cm serta dengan nominal energi berkas elektron yang divariasikan yaitu 6 MV dan 10 MV. Detektor ion chamber silinder pada permukaan water phantom dirangkaikan dengan elektrometer ion chamber yang telah terhubung dengan komputer. Penyinaran dilakukan sebanyak 5 kali pada tegangan 300 V dan -300 V, 100 V dan 300 V serta 300 V pada tiap nominal energi dimaksudkan agar data yang diperoleh lebih akurat. Pengambilan data menggunakan detektor dioda dilakukan setelah. Analisis data dilakukan dengan dengan bantuan aplikasi Microsoft Excel HASIL DAN PEMBAHASAN Pesawat radioterapi linear accelerator (LINAC) yang digunakan adalah pesawat LINAC Merk Varian tipe HCX Kalkulasi Faktor Koreksi Nilai faktor-faktor koreksi beserta PDD di kedalaman tertentu dapat dilihat pada Tabel 2, yang selanjutnya nilai tersebut digunakan untuk menentukan keluaran berkas elektron energi nominal 6 dan 18 MV pada pesawat LINAC Merk Varian Tipe HCX Tabel 1 Faktor Koreksi Faktor Koreksi 6 MeV 10 MV k pol 1,002 1,001 k S 1,004 1,004 k elec 1 1 k q 0,994 0,981 PDD zref 66.5% 73.4% Penentuan Keluaran Berkas foton Pada Kedalaman Referensi, zref dan Maksimum, z max Hasil pengukuran dan penentuan keluaran berkas elektron energi nominal 6 dan 10 MV dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 2. Penentuan keluaran berkas foton Energi (MV) Penentuan keluaran pada zref (cgy) Penentuan keluaran pada zmax (cgy/1 MU) Deviasi keluaran pada zmax terhadap Monitor Unit ,2% % Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan mengenai, maka dapat disimpulkan bahwa: 1. Hasil analisis suhu, tekanan dan muatan Pada energi 6 MV terjadi penyimpangan dosis sebesar cgy dan pada energi 10 MV terjadi penyimpangan dosis sebesar cgy yang nilai tersebut berbeda 6 F I S I K A F M I P A U N H A S

7 dengan nilai acuan namun masih berada pada batas yang dapat di tolerir yakni 3%. 2. Pesawat linear accelerator tipe varian HCX 5640 di instalasi radioterapi rumah sakit pendidikan Universitas Hasanuddin masih layak digunakan pada terapi penyakit kanker ataupun tumor. DAFTAR PUSTAKA 1 Anam, C, Simulasi Monte Carlo untuk Kontaminasi Elektron Pada Berkas Sinar-X 6 MV Produksi PesawatLinac Elekta SL15. Tesis. Fakultas Matematika dan Ilmu pengetahuan Alam.Universitas Indonesia, depok. 2 Anam, C, Kajian Spektrum Sinar-X 6 MV Menggunakan Simulasi Monte Carlo,14. Universitas Diponegoro, Semarang 3 AR, Wahyuni, Analisis Hubungan Dosis Serap dengan Jarak Sumber Radiasi ke Permukaan Medium (SSD) dan Luas Lapangan Penyinaran dari Pesawat Linear Accelerator (LINAC). Skripsi Fisika.Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Universitas Hasanuddin, Makassar. 4 Darmawati dan Suharni, Implementasi Linear Accelerator dalam Penanganan Kasus Kanker, 14, Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah TeknologiAkselerator dan Aplikasinya. UGM, Yogyakarta. 5 International Atomic Energy Agency, Implementation of the InternationalCode of Practice on Dosimetry inradiotherapy (TRS 398):Review of testing results.vienna.austria. 6 IBA Dosimetry GmbH,2012. Absolute Dose Measurementsin External Beam RadiotherapyApplication of Codes of Practice Based onstandards of Absorbed Dose to Water. Schwarzenbruck,Germany. 7 Khan, M, F, The Physics of Radiation Therapy, The, 4 th edition. Lippincott Wiliams and Wilkins 8 Podgorsak E, B, 2005a. Treatment Machines for External Beam Radiotherapy, in Radiation Oncology Physics: A Handbook for Teachers and Students. Vienna, Austia: Publishing Section IAEA. 7 F I S I K A F M I P A U N H A S

8 9 Podgorsak E, B, 2005b. External Photon Beams: Physical Aspects, in Radiation Oncology Physics: A Handbook for Teachers and Students.Vienna, Austia: Publishing Section IAEA. 10 Pratiwi, R, F, Analisis Kualitas Berkas Radiasi Foton 10 MV pada Pesawat Teleterapi Linear Accelerator. Skripsi Fisika. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Universitas Diponegoro, Semarang. 11 Suharni, Diah, I, F, dan Anggraita P., Tinjauan Teknologi Akselerator Linear (LINAC) Elekta Precise di RSUP Dr. Sardjito.Prosiding PPI - PDIPTN 2010Pustek Akselerator dan Proses BahanBATAN, Yogyakarta 12 Susworo, :Dasar-Dasar Radioterapi, Tata Laksana Radioterapi Penyakit Kanker. Jakarta. 13 Suyatno, F,2008. Aplikasi Radiasi Sinar- X di Bidang Kedokteran Untuk menunjang Kesehatan Masyarakat. Pusat Rekayasa Perangkat Nuklir- BATAN Tangerang, Banten. 8 F I S I K A F M I P A U N H A S