BAB 4 DOSIS SERAP DI SEKITAR BATAS DISTRIBUSI BORON Metode perhitungan dosis serap pada bab 3 dapat digunakan untuk melihat sebaran energi serap di sekitar batas daerah yang mengandung boron dan daerah bebas boron. Neutron termal adalah neutron energi rendah (< 0.4 ev) dengan fluks neutron berkisar antara 10 12 10 13 neutron termal/cm 2 s. Dalam beberapa protokol klinik BNCT, dosis maksimum yang dibolehkan untuk otak berhubungan dengan fluks neutron sekitar 2.5 10 12 neutron termal/cm 2 [11]. Cross section (probabilitas) penangkapan neutron termal oleh boron sekitar 3835 barn (1 barn = 10-24 cm 2 ). Contoh perhitungan energi serap pada tugas akhir ini dilakukan untuk kasus Glioblastoma Multiforme. Glioblastoma Multiforme merupakan tumor yang berkembang di otak, dengan tingkat pertumbuhan yang cepat dan bisa menjadi sangat besar sebelum menimbulkan rasa sakit. Rata-rata tumor ini megandung 10 11 sel [12]. Pengobatan optimal dengan terapi radiasi membutuhkan dosis 60-65 Gy [13] pada kasus ini. Dalam percobaan klinik fase I/II BNCT untuk 18 pasein pada kasus Glioblastoma Multiforme dengan menggunakan BPA sebagai agen pembawa boron dan menggunakan sumber neutron epitermal dari Brookhaven Medical Research Reactor [7], diperoleh perbandingan konsentrasi boron dalam darah : otak : tumor : kulit kepala adalah 1:1:3-3.5:1.5, dan dari hasil pengambilan sampel darah setelah 2 jam penginfusan BPA diperoleh data sebagai berikut : 23
Tabel 4.1. Konsentrasi rata-rata maksimum boron dalam darah setelah 2 jam penginfusan [7]. Pemasukan (mg BPA/kg BB) Konsentrasi dalam darah (µg B/g darah) 130 13.1 170 14.2 210 17.3 250 22.1 Dengan menggunakan data di atas penulis menghitung sebaran dosis serap untuk masing-masing pemasukan BPA pada sel tumor, otak dan kulit kepala menggunakan data geometri sebaran boron permukaan bola yang telah di interpolasi untuk titik-titik perhitungan yang lebih rapat. 4.1 Perhitungan Sebaran Energi pada Tumor Dengan Menggunakan Faktor Geometri Bola Perhitungan diawali dengan melakukan interpolasi data faktor geometri sebaran boron untuk permukaan bola (lampiran 3). Hasil interpolasi digunakan untuk menghitung sebaran dosis serap pada sel tumor, otak dan kulit kepala. Dalam darah, untuk setiap penginfusan BPA 250 mg BPA/kg berat badan selama 2 jam, ditemukan konsentrasi rata-rata maksumum oron boron sekitar 22.1 µg 10 B/g [8]. Dengan melakukan penyinaran neutron thermal di bawah standar maksimum protokol BNCT, 1 10 12 neutron termal/cm 2 [11], maka dapat diperkirakan jumlah reaksi yang terjadi persatuan volume dengan menggunakan persamaan: Dengan menggunakan data di bawah ini C = 3.5 22.1 µg = 66.3 µg N 0 = 0.6025 x 10 24 mol -1 A = 10 g mol -1 σ = 3835 barn, 1 barn = 10-24 cm 2 nvt = 10 12 neutron termal/cm 2 s 24
maka dari persamaan (4.1) dapat dihitung jumlah reaksi yang terjadi, yaitu Dengan menggunakan persamaan (3.6) dan faktor geometri untuk permukaan bola yang telah diinterpolasi, didapat sebaran dosis serap untuk pemasukan boron 250 mg BPA/kg berat badan pasien seperti terlihat pada Tabel 4.2 di bawah ini. Tabel 4.2. sebaran dosis serap disekitar sel tumor yang mengandung boron. Perhitungan dosis serap tumor disekitar daerah yang mengandung boron (mgy) jari-jari jarak perhitungan µm sebaran 0 0.89 1.78 2.67 3.56 4.45 5.34 6.23 7.12 8.01 8.9 boron 26.7 0.059345 0.089194 0.103182 0.111904 0.116316 0.12123 0.123492 0.124786 0.125415 0.125641 0.125679 62.3 0.061163 0.090896 0.104587 0.112983 0.118337 0.12172 0.123773 0.124912 0.125463 0.125654 0.125679 97.9 0.061831 0.0915 0.10508 0.113356 0.11859 0.121879 0.123861 0.124951 0.125478 0.125654 0.125679 133.5 0.06197 0.091626 0.10518 0.113431 0.118641 0.121912 0.123879 0.124959 0.12548 0.125654 0.125679 169.1 0.062108 0.091752 0.105281 0.113507 0.118691 0.121944 0.123897 0.124966 0.125484 0.125654 0.125679 204.7 0.062245 0.091877 0.105382 0.113582 0.118741 0.121976 0.123913 0.124974 0.125486 0.125654 0.125679 240.3 0.062384 0.092003 0.105482 0.113658 0.118791 0.122009 0.12393 0.124981 0.125489 0.125654 0.125679 275.9 0.062494 0.092104 0.105563 0.113718 0.118832 0.122035 0.123944 0.124989 0.12549 0.125654 0.125679 311.5 0.062523 0.092129 0.105583 0.11373 0.118842 0.12204 0.123947 0.124991 0.12549 0.125654 0.125679 347.1 0.06255 0.092154 0.105603 0.113743 0.118852 0.122045 0.123951 0.124994 0.12549 0.125654 0.125679 382.7 0.062578 0.092179 0.105623 0.113756 0.118862 0.12205 0.123952 0.124996 0.12549 0.125654 0.125679 418.3 0.062604 0.092204 0.105643 0.113768 0.118872 0.122055 0.123954 0.124999 0.12549 0.125654 0.125679 453.9 0.062628 0.092224 0.105659 0.113778 0.118881 0.122059 0.123957 0.125 0.12549 0.125654 0.125679 489.5 0.062637 0.092232 0.105666 0.113783 0.118883 0.122062 0.123958 0.125 0.12549 0.125654 0.125679 525.1 0.062646 0.092239 0.105672 0.113788 0.118886 0.122064 0.123959 0.125 0.12549 0.125654 0.125679 560.7 0.062655 0.092246 0.105678 0.113793 0.11889 0.122065 0.123961 0.125 0.12549 0.125654 0.125679 596.3 0.062665 0.092253 0.105683 0.113798 0.118892 0.122068 0.123961 0.125 0.12549 0.125654 0.125679 631.9 0.062673 0.092259 0.105689 0.113803 0.118896 0.122069 0.123962 0.125 0.12549 0.125654 0.125679 667.5 0.062682 0.092267 0.105696 0.113808 0.118898 0.122072 0.123963 0.125 0.12549 0.125654 0.125679 703.1 0.062691 0.092275 0.105702 0.113813 0.118901 0.122074 0.123964 0.125 0.12549 0.125654 0.125679 738.7 0.0627 0.092281 0.105708 0.113818 0.118905 0.122075 0.123966 0.125 0.12549 0.125654 0.125679 774.3 0.06271 0.092288 0.105713 0.113823 0.118907 0.122078 0.123966 0.125 0.12549 0.125654 0.125679 809.9 0.062719 0.092295 0.10572 0.113828 0.118911 0.122079 0.123967 0.125 0.12549 0.125654 0.125679 845.5 0.062727 0.092302 0.105726 0.113833 0.118913 0.122082 0.123968 0.125 0.12549 0.125654 0.125679 881.1 0.062736 0.09231 0.105732 0.113838 0.118916 0.122084 0.123969 0.125 0.12549 0.125654 0.125679 Dengan cara yang sama, sebaran dosis serap juga dihitung pada sel tumor, otak, dan kulit kepala untuk pemasukan 130, 170, 210 dan 250 mgbpa/kg berat badan pasien. Hasil perhitungan dapat dilihat pada lampiran 4 sampai lampiran 6. 25
Dosis (mgy) 4.2 Perhitungan Dosis Serap Optimum pada Glioblastoma Multiforme Dari hasil sebaran energi serap sel tumor untuk pemasukan 130, 170, 210 dan 250 mgbpa/kg berat badan pasien, dosis serap optimal sebesar 60 Gy yang dicapai berbeda-beda untuk masing-masing pemasukan. Sebaran dosis serap untuk 4 macam pemasukan BPA pada sel tumor dapat dilihat pada grafik 4.1. 0.14 0.12 0.1 Sebaran Dosis pada tumor 0.08 0.06 0.04 0.02 130 170 210 250 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 d (mikron) Grafik 4.1 Sebaran dosis pada tumor. Dari data pada grafik diatas, pencapaian dosis serap optimal dapat dilihat pada Tabel 4.2. Tabel 4.3. Pencapaian dosis optimum. Pengifusan (mg BPA/kg BB) Jarak * (µm) 130 3.56 170 2.225 210 0.89 250 0 * jarak diukur dari batas sebaran yang ada boron. 26
4.3 Analisa Data dan Hasil Perhitungan Perhitungan energi serap dengan memperhitungkan sebaran boron berguna untuk memperkirakan dosis serap pada tingkat sel. Pada metode ini dapat diperkirakan dosis serap di sekitar batas daerah yang mengandung boron dan daerah bebas boron. Perhitungan energi serap berdasarkan pada hasil reaksi fisi inti yang terjadi dalam proses BNCT. Reaksi menghasilkan pemancaran partikel alfa, partikel litium dan radiasi gamma. Dalam perhitungan, yang melibatkan LET ini, radiasi gamma tidak dimasukkan kedalam perhitungan karena kurang berpengaruh pada dosis di tingkat sel jika dibandingkan dengan energi partikel alfa dan litium yang mencapai 2.3MeV. Hasil perhitungan sebaran dosis serap berubah menurut jarak titik perhitungan, yang mengambil referensi pada batas sebaran daerah yang mengandung boron dan daerah bebas boron. Pada daerah yang mengandung boron, dosis serapnya akan sebanding dengan jarak titik perhitungan yang diambil. Semakin besar jarak, maka dosis serap akan semakin tinggi. Hal ini disebabkan karena jumlah boron yang terlibat dalam perhitungan semakin banyak. Jika jari-jari diperbesar (volume bertambah), dosis serap juga semakin besar. Berbeda dengan daerah yang mengandung boron, pada daerah bebas boron, dosis serap akan berbanding terbalik dengan jarak titik perhitungan yang diambil. Hal ini disebabkan karena semakin jauh titik perhitungan, kontribusi boron yang menghasilkan partikel bermuatan untuk mengantarkan energi semakin sedikit. Energi akan habis ketika jarak titik perhitungan sama dengan jangkauan partikel bermuatan, karena jarak tersebut adalah jarak maksimum partikel bermuatan bergerak. Dari hasil perhitungan untuk ketiga bagian yang ditinjau yaitu tumor, otak, dan kulit kepala, energi serap dihitung untuk 30 sekon penyinaran neutron termal. Pada perhitungan dosis di tumor (grafik 4.1) dengan pemasukan 130 mg BPA/kg berat tubuh pasien, didapat bahwa dosis optimum (60 Gy) terjadi hingga jarak 3.56 µm dari batas sebaran daerah yang ada boron. Daerah yang berjarak 3.56 µm dari batas sebaran boron, mempunyai dosis serap di bawah 60 Gy. Dosis serap turun hingga 27
30-32 Gy sampai batas daerah yang mengandung boron. Pada pemasukan 170 mg BPA/kg berat tubuh pasien, dosis optimum terjadi hingga jarak 2.225 µm dari batas sebaran daerah yang ada boron. Dosis serap turun hingga 32-34 Gy sampai batas daerah yang mengandung boron. Pada pemasukan 210 mg BPA/kg berat tubuh pasien, dosis optimum terjadi hingga jarak 0.89 µm dari batas sebaran daerah yang mengandung boron. Dosis serap turun hingga 39-42 Gy. Pada pemasukan 250 mg BPA/kg berat tubuh pasien, dosis sudah optimum sampai pada batas daerah yang mengandung boron. Artinya, tumor yang telah mengandung boron telah terlingkupi oleh dosis optimum. Perhitungan juga ditinjau pada tingkat keberbahayaan yang mungkin terjadi pada kulit kepala akibat efek radiasi. Efek radiasi dapat menyebabkan kerontokan rambut (epilasi), timbulnya bercak merah (eritema), terkelupasnya kulit (deskuamasi), hingga kematian jaringan (nekrosis). Dosis sekitar 24-25 Gy pada kulit dalam paparan tunggal dapat langsung mengakibatkan efek nekrosis jaringan [14]. Hasil perhitungan dosis serap pada kulit kepala untuk ke empat jenis pemasukan senyawa BPA pada tubuh pasien, dapat dilihat pada grafik 4.2. 28
Dosis(mGy) Sebaran Dosis Pada Kulit Kepala 0.06 0.055 0.05 0.045 0.04 0.035 0.03 0.025 0.02 0.015 130 170 210 250 0.01 0.005 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 d (mikron) Grafik 4.2 Sebaran dosis pada kulit kepala. Grafik diatas menunjukkan bahwa keempat pemasukan BPA dapat menyebabkan kerusakan nekrosis. Pada pemasukan 250 mg BPA/kg berat tubuh pasien, efek nekrosis dapat terjadi pada 100% bagian kulit kepala yang mengandung boron dan memperoleh paparan dari sumber neutron. 29