FAKTOR KOREKSI SOLID WATER PHANTOM TERHADAP WATER PHANTOM PADA DOSIMETRI ABSOLUT BERKAS ELEKTRON PESAWAT LINAC

Transkripsi

1 FAKTOR KOREKSI SOLID WATER PHANTOM TERHADAP WATER PHANTOM PADA DOSIMETRI ABSOLUT BERKAS ELEKTRON PESAWAT LINAC Robert Janssen Stevenly 1, Wahyu Setia Budi 2 dan Choirul Anam 3 1,2,3 Jurusan Fisika, Fakultas Sains dan Matematika, Universitas Diponegoro, Semarang anamfisika@gmail.com ABSTRAK FAKTOR KOREKSI SOLID WATER PHANTOM TERHADAP WATER PHANTOM PADA DOSIMETRI ABSOLUT BERKAS ELEKTRON PESAWAT LINAC. Telah dilakukan studi untuk menentukan faktor koreksi solid water phantom terhadap water phantom pada kalibrasi dosimetri absolut pada untuk berkas elektron 5, 7, 8, 10, 12 dan 14 MeV dari pesawat Linear Accelerator Siemens Primus M Class seri Pengukuran dosimetri absolut dilakukan dengan menggunakan detektor ionisasi jenis plat paralel dengann DW 9,037 Gy/c di water phantom dengan jarak sumber radiasi ke permukaan phantom 100 cm dan aplikator lapangan radiasi 10 cm x 10 cm. Hasil pengukuran dihitung berdasarkan publikasi IAEA Technical Report Series no.398. Diperoleh hasil bahwa faktor koreksi dari dosimetri absolut solid water phantom terhadap water phantomsebesar antara 1,004 sampai 1,009. Kata kunci: dosimetri absolut untuk berkas elektron, faktor koreksi, fantom solid water, fantom water, IAEA technical report series 398. ABSTRACT CORRECTION FACTOR OF ABSOLUTE DOSIMETRY IN SOLID WATER PHANTOM TO WATER PHANTOM FOR ELECTRON BEAMS PRODUCED BY LINEAR ACCELERATOR. The study determined the correction factors of absolute dosimetry in a solid water phantom to a water phantom for electron beam energies of 5, 7, 8, 10, 12 and 14 MeV (from a Siemens PRIMUS M Class Series 5633 linear accelerator). The absolute dosimetry measurements were done using a parallel plate ionization detector (with N DW Gy/c) in a water phantom, the distance from the radiation source to the surface of the phantom was 100 cm, and the applicators radiation field size was 10 cm x 10 cm. Results were calculated based on IAEA Technical Report Series 398. The results showed that correction factors of absolute dosimetry in a solid water phantom to a water phantom were between to Key words: absolute dosimetry for electron beam, correction factor, solid water phantom, water phantom, IAEA technical report series 398. I. PENDAHULUAN Radioterapi adalah terapi kanker dengan menggunakan radiasi pengion yang bertujuan untuk membunuh sel-sel kanker sebanyak-banyaknya melalui pemberian dosis radiasi terukur pada volume target yang dituju dan meminimalkan efek radiasi pada jaringan sehat sekitar tumor[1].terapi dengan menggunakan radioterapi dapat dilakukan dengan radiasi eksternal dan radiasi internal. Radiasi eksternal merupakan terapi radiasi dengan sumber radiasi berada diluar tubuh atau mempunyai jarak dengan target yang dituju. Sumber yang dipakai adalah sinar-x atau electron.sedangkan radiasi internal atau brakhiterapi merupakan bentuk terapi radiasi dengan mendekatkan sumber radiasi kesasaran yang dituju [1]. Dalam penggunaan pesawat Linear Accelerator (Linac) untuk radioterapi, kestabilan berkas radiasi yang dihasilkan sangat berpengaruh terhadap distribusi dosis 172

2 yang diterima oleh pasien. Untuk itu diperlukan suatu quality assurance (jaminan kualitas) untuk mengontrol ketepatan dan ketelitian dosis yang diterima oleh pasien [2].Pengukuran dosis pada radioterapi harus dilakukan dengan tepat dan tertelusur. Perhitungan dosis juga harus mengikuti protokol internasional yang dikeluarkan oleh IAEA. Pada tahun 2000 dipublikasikan TRS No 398 yang berjudul Absorbed Dose Determination in External Beam Radiotherapy, protokol ini merekomendasikan penggunaan detektor ionisasi keping sejajar untuk elektron dan detektor silindris untuk foton energi tinggi dengan pengukuran berkas radiasi dikalibrasi langsung di dalam air atau water phantom [3]. Selama ini, di rumah sakit, untuk pengukuran dosimetri absolut menggunakan water phantom. Penggunaan water phantom untuk kalibrasi ini memerlukan waktu dan persiapan alat yang lama dan kurang efisien. Sementara di rumah sakit biasanya juga terdapat solid water phantom, yang jika digunakan akan cenderung lebih sederhana dan lebih efisien.namun sampai saat ini belum ada faktor koreksi dari water phantom terhadap solid water phantom. Studi berupaya dilakukan untuk menentukan faktor koreksi ini. II. TINJAUAN PUSTAKA Linear accelerator(linac) merupakan peralatan yang tersusun dari komponenkomponen tertentu yang bekerja secara bersamaan dengan pemercepat elektron. Berkas elektron dari suatu pesawat linac untuk keperluan medis dihasilkan dari sebuah elektron gun yang terdapat di bagian belakang pesawat tersebut. Elektron ini kemudian masuk kedalam tabung pemercepat gelombang berjalan. Pada saat yang bersamaan gelombang elektromagnet berfrekuensi tinggi juga diinjeksikan ke tabung tersebut melalui sistem penunjuk gelombang (wave guide). Gelombang elektromagnetik berfrekuensi tinggi diperkuat oleh magnetron atau klystron. Gelombang inilah yang mempercepat elektron sehingga dihasilkan berkas e1ektron berenergi tinggi. Dengan menggunakan bending magnet maka berkas elektron yang telah dipercepat tersebut diarahkan sesuai dengan keperluan radiasi [4]. Diagram dari linear accelerator dapat dilihat pada Gambar 1. Gambar 1. Diagram pesawat linear accelerator [5]. Pesawat Linac harus dikalibrasi secara rutin. Kalibrasi untuk pesawat linac dilakukan dengan cara menentukan laju dosis serap air pesawat tersebut menggunakan alat ukur radiasi standar yang tertelusuri ke standar internasional.pada akhir tahun 2000, IAEA memublikasikan protokol dosimetri TRS No 398 dengan judul Absorbed Dose Determination in External Beam Radioterapy. Penentuan dosis serap air ditentukan pada titik efektif atau pada kedalaman referensi yang ditentukan pada persamaan: Dw, Q( Zref ) MQND, w, QkQ, Q0 (1) D w,q (Z ref ) adalah nilai dosis absorbsi di dalam air pada kedalaman refrensi, M Q hasil bacaan dosimeter pada teganganv 1,N D,w, kalibrasi air, dank Q,Q0 nilai koreksi kualitas berkas [3]. Kualitas berkas elektron ditentukan dengan nilai setengah dari kedalaman dosis di dalam air (R 50 ) atau dosis absorbsi sama dengan 50% dari nilai maksimum [4] (lihat Gambar 2). 173

3 K P, T P0 (273,2 T) P(273,2 T ) (4) K P,T menyatakan faktor koreksi tekanan dan temperature, P 0 tekanan udara saat kalibrasi, T 0 untuk suhu udara normal saat kalibrasi dan Padalah tekanan udara pada saat pengukuran dan T adalah suhu pada saat melakukan pengukuran [3]. 0 Gambar 2. Kurva PDD elektron untuk penentuan kualitas berkas elektron [5]. Kedalaman R 50 adalah kualitas berkas indeks dalam berkas dosimeter elektron sebagaimana yang telah ditentukan oleh IAEA pada TRS No 398. R 50 adalah hasil kalkulasi dari pengukuran R 50,ion dengan menggunakan persamaan: R 50 1,029R 50, ion 0,06( g / cm Kedalaman Referensi 2 ) (2) Kedalaman referensi (Z ref ) ditentukan dengan persamaan: Z ref 0,6 R 50 0,1 (3) Z ref adalah kedalaman referensi yang diperoleh dari hasil perkalian nilair 50, yang mana nilainya akan menjadi patokan dalam penempatan posisi detektor.dalam kalibrasi dosimetri absolute diperlukan beberapa faktor koreksi untuk menentukan laju dosis serap berkas elektron di dalam air. Faktor tersebut adalah sebagai berikut: Faktor koreksi temperatur dan tekanan udara(k P,T ) Karena detektor ionisasi terbuka terhadap lingkungan di sekitarnya maka massa udara di dalam volume rongga detektor ionisasi selama pengukuran mungkin berbeda dari kondisi saat detektor dikalibrasi sehingga perlu dilakukan koreksi bacaan dosimeter menggunakan persamaan berikut: Faktor Koreksi Polarisasi Setiap detektor yang digunakan untuk mengukur laju dosis serap air yang menimbulkan efek polarisasi harus dikoreksi terhadap efek polarisasi. Faktor koreksi polarisasi ditunjukkan dengan persamaan sebagai berikut: K pol M M ( 2M ) K pol menyatakan faktor koreksi polarisasi, adalah bacaan elektrometer yang diperoleh pada polaritas tegangan positif dan negatif sedangkan M adalah bacaan elektrometer menggunakan polaritas tegangan detektor normal ketika dikalibrasi (positif atau negatif) [3]. Faktor koreksi rekombinasi (5) Untuk menentukan faktor koreksi saturasi maka dilakukan pengukuran menggunakan 2 (dua) buah tegangan. Pengukuran dilakukan dengan memberikan tegangan kerja detektor yang berbeda, denganv 1 (tegangan normal) danv 2 dengan kondisi penyinaran yang sama. PengukuranV 1 dengan bacaanm 1 dan V 1 dengan bacaanm 2. Faktor koreksi rekombinasi ditunjukkan pada persamaan berikut: M M K s a a a (6) M 2 M 2 K s menyatakan faktor koreksi rekombinasi pada tegangan normal dan a 0, a 1, a 2 adalah nilai koefisien yang terbentuk pada tegangan normal sedangkanm 1 adalah nilai muatan yang terbentuk pada tegangan normal danm 2 adalah nilai muatan yang terbentuk pada kondisi penyinaran [3]

4 Bacaan dosimetri pada teganganv 1 Bacaan dosimetri adalah hasil pengkali dari beberapa faktor koreksi yaitu antara lain (M 1, h pl, K elec,k pol,k s ) yang dapat dinyatakan dalam persamaan berikut: M M h Q K K K 1 pl TP pol s (7) M Q adalah hasil bacaan dosimetri pada tegangan V 1 atau hasil pengkali dari beberapa faktor koreksi, M 1 adalah hasil bacaan detektor, h pl nilai faktor skala fluence pada solid water phantom (h pl = 1,008), K elec faktor kalibrasi elektrometer (K elec = 1),K pol hasil pengukuran pada faktor koreksi polarisasi dank s koreksi rekombinasi [3]. Faktor koreksi water phantom terhadapsolid water phantom Faktor koreksi dari water phantom terhadap solid water phantom dihitung dengan persamaan: Dw, Q FK (8) D S, Q Dengan D w,q adalah nilai dosis serap pada water phantom dan D S,Q adalah dosis serap pada solid water phantom III. METODE PENELITIAN Penelitian dilakukan pada bulan Januari 2013 hingga April 2013 dan dilakukan di Instalasi Radioterapi Rumah Sakit Ken Saras Semarang.Pada penelitian ini digunakan water phantom ukuran 60 cm x 60 cm dan solid water phantom ukuran 30 cm x 30 cm, detektor ionisasi jenis plat paralel, elektrometer, barometer dan aplikator ukuran 10 cm x 10 cm. Pengukuran dilakukan pada source to surface distance (SSD) 100 cm dengan luas lapangan 10 cm x 10 cm di permukaan phantom dan menggunakan aplikator dengan ukuran 10 cm x 10 cm. Gambar 3 menunjukan skema pengukuran dosimetri absolut pada solid water phantom. Gambar 3. Skema penelitian. Solid water phantom pada gambar ini dapat diganti dengan water phantom. Pengukuran awal dilakukan untuk penentuan kualitas berkas eleketron di bahan solid water phantom untuk energi 5,7, 8, 10, 12 dan 14 MeV kemudian akan diperoleh persentase dosis kedalaman (PDD) pada berkas elektron, dari hasil PDD tersebut maka akan diperoleh nilai setengah dari kedalaman dosis di air (R 50 ) dan di solid water phantom. Dari hasil penentuan kualitas berkas ini maka akan diperoleh kedalaman referensi dengan menggunakan Persamaan (3) Kedalaman referensi (Z ref ) ini yang akan menjadi patokan dalam penempatan posisi detektor untuk pengukuran dosimetri absolut pada water phantom dan solid water phantom. Selanjutnya adalah penentuan nilai muatan pada water phantom dan solid water phantom dengan menggunakan kedalaman referensi yang telah diketahui pada tiap-tiap energi yaitu 5, 7, 8, 10, 12 dan 14 MeV. Pengukuran muatan ini dilakukan dengan menggunakan tegangan ±300 Volt dan -100 volt. Selanjutnya adalah penentuan faktor koreksi pada medium water phantom dan solid water phantom yaitu antara lain: faktor koreksi suhu dan tekanan, faktor koreksi polarisasi, faktor koreksi ion rekomendasi dan koreksi hasil bacaan dosimeter, penentuan faktor koreksi ini dapat diperoleh dengan menggunakan rumus pada persamaan (4 sampai 7). 175

5 Dari hasil pengukuran muatan dan faktor koreksi tersebut, maka akan diperoleh dosis absolut pada medium water phantom dan solid water phantom yang dapat dicari dengan rumus pada Persamaan (8). IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Penentuan Kualitas Berkas Elektron Kualitas berkas elektron ditentukan dengan nilai setengah dari kedalaman dosis di dalam air (R 50 ) atau dosis absorbsi sama dengan 50% dari nilai maksimum. Kualitas berkas elektron pada water phantom untuk beberapa energi ditunjukkan oleh Tabel 1 dan pada solid water phantom ditunjukkan oleh Tabel 2. Tabel 1. Kualitas berkas pada water phantom Tampak bahwa penetrasi elektron pada solid water phantom lebih dalam dibanding pada water phantom. Dari Tabel 1 dan 2 juga tampak bahwa semakin besar energi yang digunakan maka dosis maksimum dan dosis setengah memiliki kedalaman yang cukup besar. Penentuan Faktor Koreksi Dari penelitian yang telah dilakukan, diperoleh beberapa faktor koreksi untuk beberapa energi pada water phantom ditunjukkan oleh Tabel 3 dan pada solid water phantom ditunjukkan oleh Tabel 4. Faktor-faktor koreksi ini nantinya digunakan untuk menghitung dosis absolut pada water phantom dan pada solid water phantom. Tabel 3. Beberapa faktor koreksi pada water phantom nominal Kedalaman Dosis maks R 50,ion R ,1 2,05 2,04 7 1,6 2,75 2,76 8 1,8 3,16 3, ,3 4,03 4, ,7 4,58 4, ,2 5,25 5,34 FK Nominal ( MeV ) ,0842 1,0840 1,0810 1,0810 1,0800 1,0800 0,9981 0,9998 1,0001 0,9998 1,0000 1,0002 1,0038 1,0035 1,0027 1,0045 1,0031 1,0034 1,1752 1,1888 1,1942 1,2111 1,2080 1,2229 Tabel 2. Kualitas berkas pada solid water phantom nominal Kedalaman Dosis maks R 50,ion R ,2 2,30 2,30 7 1,7 2,98 3,00 8 1,9 3,37 3, ,5 4,24 4, ,9 4,93 5, ,3 5,60 5,70 Berdasarkan Tabel 1 dan 2 tampak bahwa pada saat energi 5 MeV dosis akan mencapai maksimum didalam water phantom pada kedalaman 1,1 cm dan di solid water phantom dosis akan mencapai maksimum di kedalaman 1,2 cm. Kemudian pada energi 5 MeV,R 50,ion berada pada kedalaman 2,05 cm danr 50 pada kedalaman 2,04 cm, sedangkan untuk solid water phantomr 50,ion berada pada kedalaman 2,30 dan R 50 di kedalaman 2,30. Tabel 4. FK Beberapa faktor koreksi pada solid water phantom Nominal ( MeV ) ,0765 1,0761 1,0760 1,0760 1,0760 1,0760 1,0000 1,0000 1,0005 0,9995 0,9998 1,0010 1,0036 1,0043 1,0041 1,0045 1,0038 1,0038 1,1690 1,1817 1,1907 1,2051 1,2039 1,2200 Penentuan Dosis Serap Air pada Titik Pengukuran Efektif Dari hasil pengukuran dan perhitungan yang telah dilakukan sehingga didapatkan nilai dosis yang terbentuk pada tiap-tiap energi. Hasil akhir yang diperoleh dari pengukuran dosimetri absolut ini berupa dosis dengan satuan Gy/MU atau cgy/mu, hasil ini diperoleh dari perhitungan dengan menggunakan rumus pada Persamaan (1). 176

6 Bacaan dosis serap air untuk berbagai energi elektron pada water phantom ditunjukkan pada Tabel 5 dan pada solid water phantom ditunjukkan pada Tabel 6. Tabel 5. Nilai dosis yang terbentuk pada bahan water phantom. Nominal Posisi Detektor Monitor unit (MU) Bacaan Dosis Serap pada (cgy) 5 1, ,20 7 1, ,30 8 1, , , , , , , ,41 Tabel 6. Nilai dosis yang terbentuk pada bahan solid water phantom. Nominal Posisi Detektor Monitor unit (MU) Bacaan Dosis Serap pada (cgy) 5 1, ,27 7 1, ,42 8 1, , , , , , , ,93 Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa laju dosis serap air pada water phantom untuk berkas elektron energi nominal 5 MeV adalah 100,22 cgy/100 MU, sedangkan untuk laju dosis serap pada solid water phantomdengan energi nominal 5 MeV diperoleh 99,27 cgy/100 MU. koreksi dilakukan dengan menggunakan rumus pada Persamaan (8). Hasil faktor koreksi water phantom terhadap solid water phantom ditunjukkan oleh Tabel 7. Tabel 7. Nominal Hasil pengukuran faktor koreksi untuk water phantom terhadap solid water phantom. Dosis pada waterphantom (cgy/mu) Dosis pada solid water phantom (cgy/mu) Faktor Koreksi 5 100,20 99,27 1, ,33 99,42 1, ,22 99,65 1, ,62 99,93 1, ,860 99,21 1, ,41 99,93 1,004 Berdasarkan hasil pengukuran yang ditunjukan pada Tabel 7, tampak bahwa dosis pada water phantom lebih besar dibanding pada solid water phantom. Nilai faktor koreksi untuk water phantom terhadap solid water phantom yaitu berkisar 1,004 sampai 1,009. Dengan faktor koreksi ini, maka pengukuran dosimetri absolut bisa dilaksanakan pada bahan solid water phantom. Namun demikian, faktor koreksi ini hanya berlaku untuk pesawat Linac yang digunakan dalam penelitian ini. Untuk pesawat Linac yang lain, perlu dilakukan penelitian lebih lanjut. V. KESIMPULAN Nilai faktor koreksi untuk solid water phantom terhadap water phantom untuk energi nominal 5, 7, 8, 10, 12 dan 14 MeV yaitu berkisar 1,004 sampai 1,009. Dengan faktor koreksi ini, pengukuran dosimetri absolut dapat dilakukan menggunakan solid water phantom. Penentuan Faktor Koreksi Solid Water Phantom Terhadap Water Phantom Berikutnya dilakukan penentuan faktor koreksi dosis absolut pada water phantom yang kemudian dibandingkan dengan hasil di solid water phantom. Penentuan faktor DAFTAR PUSTAKA 1. Susworo R., (2007), Dasar-Dasar Radioterapi, Tata Laksana Radioterapi Penyakit Kanker. UI Press: Jakarta. 177

7 2. Keputusan Kepala Badan Pengawas Tenaga Nuklir, (2002), "Tentang Program Jaminan Kualitas Instalasi Radioterapi", No: 21/Ka BAPE TENIXII-O 2, 3. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, (2000), Absorbed Dose Determination in External Beam Radiotherapy; An International Code of Practice for Dosimetry Based on Standards of Absorbed Dose to Water, Technical Report Series No.398, IAEA:Vienna 4. Nurman R dan Bambang S. (2007). Kalibrasi Keluaran Berkas Elektron Pesawat Pemercepat Linear Medik Clinac 2100 No. Seri 1402 di Rumah Sakit Umum Pusat Dr. Sutomo Surabaya.Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir I, Jakarta 5. Podgorsak E.B., (2005), Radiation Oncology Physics: A Handbook for Teachers and Students, IAEA, Austria: Publishing Section IAEA. dan hasilnya kami bandingkan dengan hasil menggunakan water phantom. 2. Penanya: Fadil Nasir Pertanyaan: Standar untuk koreksi dari solid water phantom ke water phantom itu berapa? Berapa kali pengukurannya, apakah cukup 6 kali saja? Jawaban: - Sebelumnya kami belum mengetahui dosis absolut yang diukur menggunakan solid water phantom dan perbandingannya jika diukur dengan water phantom. Nilai-nilai tersebut merupakan nilai-nilai yang kami peroleh, yaitu antara 1,004 hingga 1,009 - Yang kami maksud dengan enam kali adalah kami lakukan pengukuran untuk enam energi elektron yang tersedia. TANYA JAWAB 1. Penanya: Maria Evalisa Pertanyaan: - Tujuan faktor koreksi untuk ketepatan dosis atau untuk penentuan atenuasi berkas, karena sering didapatkan pasien yang diradiasi ada bagian organ sehat yang teradiasi dan menurut Saudara apakah solid water phantom sudah dapat digunakan untuk terapi kanker apa? Jawaban: - Penelitian yang kami lakukan adalah untuk mengecek dosis absolut. Misalnya, jika alat diset 1 MU berapa dosis absolut yang diterima pasien. Dosis absolut biasanya diukur menggunakan water phantom. Karena di rumah sakit biasanya memiliki solid water phantom, maka melakukan pengukuran dosis absolut menggunakan solid water phantom, 178