~
batan
PRO SIDING SEMINAR
PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan
Yogyakarta, 11 September 2013
PENENTUAN NILAI KOREKSI KECEP ATAN TEORITIS PADA SISTEM MEKANIK BRAKITERAPI MDR ffi-192 IB-IO.
TriHatjanto, Indarzah M,Usep S, Sukendar Pusat Rekayasa Perangkat Nuklir - BATAN
ABSTRAK
PENENTUAN NILAI KOREKSI KECEPA TAN TEORITIS PADA SISTEM MEKANIK BRAKITERAPI MDR IR-192 IB-10. Telah dilakukan perhitungan kecepatan sumber secara teoritis daTI pengukuran kecepatan sumber sebenarnya pada perekayasaan sistem mekanik brakiterapi medium dose rate Ir-192 tipe 18-10. Sistem mekanik terdiri dari motor stepper, drum penggulung sling, belt roller dan seling sumber radiasi, dimana kecepatan putaran motor merupakan fungsi dari jumlah inputan pulsa perdetik, sehingga dimungkinkan terjadi perbedaan kecepatan sumber secara teoritis yang dihitung berdasarkan input pulsa dengan kecepatan sumber sebenarnya yang diukur secara langsung. Metoda pengukuran dilakukan secara manual dengan menentukan jarak tempuh dan lama perjalanan maka kecepatan dapat diketahui.
Hasil pengukuran menunjukkan kecepatan teoritis lebih kecil dari pada kecepatan hasil pengukuran .dengan rentang koreksi terjadi antara 2 sampai 8 persen dan cenderung linier, dimana semakin besar kecepatan maka koreksi pulsa input motor juga semakin besar.
Kata kunci : 8rakiterapi, motor stepper, kecepatan teoritis, kecepatan sebenarnya
ABSTRACT
A CORRECTIONS VALUE DETERMINATION OF THEORETICAL SPEED FOR MECHANICAL BRACHYTHERAPY SYSTEMS MDR IR-192 IB-10. It has been calculated the theoritical speed and its actual speed measurements of a radiation source used in a mechanical systems of medium dose rate brachytherapy Ir-192 type 18-10. The mechanical system consists of astepper motor, drum rollers, belt roller, slings, belt roller and sling of radiation sources where the rotation speed of the motor is a function of the number of pulses input per second, so it is possible that there is a difference source velocity which is calculated based on theoretical number of input pulse with the source actual speed which is measured directly. The method of the speed measurement has been done manually by determining the distance and its travelling time, and then the speed can be known. The measurement result show that the theoritical speed is smaller than the velocity by measurements with the correction ranges between 2 to 8 persent and likely liniar, where the greater the speed of the motor will give the bigger correction pulse input required.
Keywords: brachytherapy, stepper motors, theoritical speed, actual speed.
PENDAHULUAN
Penderitasemakin bertambahpenyakit kankerbanyak.dadbahkan data dihari ke hari Indonesia diperkirakan terjadi sekitar 180.000 kasus kanker baru pertahun dan untuk kanker leher rahim menempati urutan pertama(l). Salah
satu solusi untuk terapi penyakit kanker tersebut adalah dengan teknologi nuklir. yaitu dengan melakukan perekayasaan perangkat brakiterapi.
Brakiterapi adalah perangkat untuk terapi kanker dengan metoda mematikan sel kanker menggunakan teknologi radiasi gamma. Radiasi
Tri Harjanto, dkk. ISSN 1410 - 8178 Buku II hal. 243
PRO SIDING SEMINAR
PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan
Yogyakarta, 11 September 2013
batan@
'---
TEORI DAN TAT A KERJA
Perangkat mekanik brakiterapi adalah perangkat yang dapat mengatur posisi sumber radiasi pada koordinat dan lama waktu serta Gambar 1. Diagram sistem mekanik brakiterapi
Input putaran motor stepper diperoleh dari pulsa elektrik dan input pulsa inilah yang secara teoritis digunakan untuk menghitung kecepatan sebagai inputan dalam perhitungan dosis saat penyinaran. Sedangkan kecepatan teoritis belum tentu persis sarna dengan kecepatan sebenarnya. Oleh karena itu diperlukan pengukuran kecepatan sebenarnya untuk memberikan koreksi jika terjadi perbedaan antara kecepatan teoritis dengan kecepatan sebenarnya.
A. Bentuk irisan depan B.Bentuk irisan samping Gambar 2. Posisi sumber padajalur aplikator
Hambatan kecepatan sumber yang mungkin timbul adalah sebagaimana terlihat pada Gambar I, yaitu motor stepper, belt dan roller penggulung, jalur kontainer, dan distributor chanel sampai aplikator. Tetapi perlu dipahami bahwa sistem kerja motor stepper berbeda dengan motor induksi atau motor sikat, yang berotasi jika terdapat tegangan pad a terminalnya. Pada motor stepper secara efektif memiliki gigi yang berotasi jika elektromagnet pada sekitar gear central yang dibuat dari besi. Elektromagnet ditimbulkan secara eksternal oleh .control circuit' seperti microcontroller. Untuk membuat motor berputar, elektromagnet pertama diberi power, yang membuat gigi gear secara magnetisasi menarik gigi gear. Ketika gigi gear menyimpang dari elektromagnet yang pertama. Kemudian ketika elektromaget yang kedua diberikan power, maka gear juga akan tertarik ke electromagnet yang kedua. Proses ini berulang untuk seluruh electromagnet pad a motor. Tiap rotasi kedl tersebut disebut dengan •step' . Dengan mengetahui clock, yaitu berapa step yang dibutuhkan untuk melakukan satu kali putaran kita dapat mengontrol motor dengan tepat(2).
Namun adanya ketidak tepatan waktu secara kecepatan tertentu. Posisi penempatan sumber dilakukan dengan mengatur chane I yang dihubungkan dengan aplikator. Aplikator berfungsi sebagai penuntun posisi sumber radiasi yang berupa tubing yang dibentuk sesuai dengan target radiasi yang diinginkan. Berikut contoh posisi aplikator didalam target kanker servik dan posisi sumber titik yang digambarkan dalam bentuk titik-titik hitam, sedangkan gar is oval menggambarkan pola dosis sinar radiasi pada target tersebut (lihat gambar 2)(4) • Kecepatan sumber dari kontainer menuju aplikator ditentukan oleh kecepatan motor stepper, kecepatan motor stepper ditentukan oleh jumlah pulsa yang di inputkan.
sumber Motor sl~'Ppcr.
gamma diperoleh dari isotop Ir-192 yang telah dikembangkan oleh Batan, dengan memanfaatkan Reaktor Nuklir Research GA. Swabessy.
Pemanfaatan teknologi nuklir hams memenuhi kriteria aman lingkungan, tenaga medis, operator dan pasien dari paparan radiasi gamma. Supaya terapi kanker aman dan berhasil dengan baik maka kecepatan perjalanan sumber menuju sasaran dan ketepatan dosis radiasi menjadi perhatian utama. Oleh karena itu perekayasaan perangkat brakiterapi yang aman sangat diperlukan sebagai alternatip solusi dalam bidang kesehatan.
Pada proses penghantaran sumber pada brakiterapi memerlukan kepresisian kecepatan dan ketepatan posisi sumber, proses ini dilakukan secara mekanik dengan kendali kontrol software dan elektrik. Oleh karena itu perlu dilakukan pengukuran kecepatan perjalanan sumber radiasi dari tengah-tengah kontainer menuju aplikator, apakah kecepatannya sesuai dengan perintah inputnya. Diagram sistem mekanik brakiterapi di tunjukkan pada Gambar I, prinsip kerja dari sistem mekanik ini adalah motor stepper akan memutar drum roller yang berisi gulungan seling yang dijepit oleh belt sehingga belt dan seling bergerak arah rotasi. Pada ujung seling arah tangensial, seling di tuntun kejalur tubing mas uk kontainer selaIliutnya melewati transfer chane!, transfer tube dan terakhir pada aplikator.
Kecepatan inilah yang dilakukan pengukuran.
Buku II haI. 244 ISSN 1410 - 8178 Tri Harjanto, dkk
~
batan
PRO SIDING SEMINAR
PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR Pusat Teknologi Akselerator don Proses Bahan
Yogyakarta, 11 September 2013
HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar 3. Perangkat Brakiterapi Posisi Pengukuran
Hasil pengukuran kecepatan dan hasil perhitungan kecepatan teoritis beserta koreksinya diturUukkan pada Tabel 1. Lampiran 1. Pada kolom satu memuat input berupa pulsa, yang di
Autonics
A50K-S566(W)-GI0 50 Kg[. Cm (5.0 N.m) 1,4 A/Phase
0,0720/0,036 ° (Full/half) Permissible steep range 0-180 rpm
Back klash ±20 '(0,33°
Spesifikasi suplai daya motor:
Merk Autonics
Model MD5-HF 14
Max allowable voltage ± 10 % of rated voltage range
Run curent 0,4-1,4A/Phase Drive methode Bipolar constand current
Unit weight Approx. 660 gr Motor dan catu daya serta pengendali berupa PC komputer telah dirakit menjadi satu perangkat brakiterapi, sedangkan tranfer tube di posisikan diatas meja pasien. Sebagai gambaran posisi susunan perangkat dilapangan ditunjukan pada gambar 3. Pengamatan yang dilakukan adalah waktu yang diukur saat proses perjalanan sumber mulai start keluar dari kontainer sampai aplikator dengan jarak tempuh 1120 mm.
Perjalanan sumber tampak didalam tubing teflon yang transparan. Pengamatan dilakukan secara konvensional yaitu untuk mengukur waktu menggunakan stopwatt, dan untuk mengukur jarak digunakan rollmeter. Batasan jarak tempuh dimarking pada tubing lintasan. Hasil Pengukuran dapat dilihat pada Tabeli.
1 2 3 4 5
j.Kontainer 6. Penggerak sumber 7. Kontrol manual 8. PC sistem kontrol 1. Aplikator
2. Transfer tube
J.Distributor channel 4. Kamera
Merk Model
Max allowable torque Rated curent
Phase steep angle
Bahan
1. Seling dummi diameter 1 mm bahan ss, pilin 7 x7
2. Tubing kaca diameter dalam 3 mm 3. Kertas selotip
4. Kertas milimeter Alat
1. Stop watt
2. Penggaris plat 1 meteran 3. Unit brakiterapi IE-I0
dengan Spesifikasi motor yang digunakan(3) :
METODOLOGI
absolut pada pembentukan pulsa karena adanya satuan terkecil dalam pewaktuan microcontroller maka kecepatan teoritis perlu dikoreksi.
Spesifikasi motor stepper berbeda-beda dan pada perekayasaan ini dipilih merk Autonics tipe A50K-S566 (W)-G 10 yang mempunyai step 0,072°. artinya setiap pulsa menghasilkan gerakkan putar sebesar 0,072° sehingga satu putaran dibutuhkan 360° : 0,072° = 5000 pulsa.
Selanjutnya perubahan kecepatan putar menjadi translasi dilakukan oleh drum roller penggulung seling. dimana ujung seling yang terdapat sumber radiasi dituntun kearah tangensial oleh tubing menuju aplikator.
Metodologi pengukuran dilakukan tidak menggunakan sumber radiasi sesunggguhnya tetapi menggunakan dummy yaitu tiruan sumber radiasi yang secara fisik ukurannya sarna. Hal ini dilakukan supaya tidak terkena paparan radiasi yang tidak perlu. Kecepatan perjalanan sumber diatur dengan variabel jumlah input pulsa, mulai dari kecepatan rendah sampai maksimum dengan mengatur frekuensi pulsa pada motor. Pengukuran kecepatan sebenarnya dilakukan dengan mengukur waktu tempuh (t) dari posisi awal yang ditentukan sampai posisi akhir (S) sehingga kecepatan (V) dapat ditentukan yaitu t = SN
dalam satuan detik. Kecepatan divariasi dengan input pulsa mulai dari 500 sampai 2700 pulsa, dengan penambahan 100 pulsa setiap pengukuran.
Kecepatan sumber teoritis adalah sebagai berikut:
Diameter drum roller 113 mm. kedalaman alur seling 1 mm, sehingga diameter pith adalah 113- 2 x 0.5 mm = 112 mm jadi misalnya untuk 500 pulsa perdetik maka kecepatan = (500/5000) (3,14.
112 mrn) = 35,16 mm/dt, selanjutnya setiap perubahan input pulsa ditabelkan. Adanya perbedaan pada kedua data ini maka terdapat nilai koreksi yang dihitung dan dibuat grafik. Selanjutnya penentuan setiap kecepatan yang ditentukan maka jumlah pulsa yang hams dimasukkan dapat di tentukan dengan hasil yang lebih mendekati kecepatan sebenamya.
TriHarjanto, dkk. ISSN 1410 - 8178 Buku II haI. 245
PRO SIDING SEMINAR
PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR Pusat Teknologi Akselerator don Proses Bahan
Yogyakarta, 11 September 2013
@>
batan
".
Gambar 4. Grafik hubungan input pulsa dengan koreksi kecepatan teoritis.
pulsa input sesuai data grafik Gambar 4. grafik hubungan input pulsa dengan koreksi kesalahan.
Koreksi cenderung linier lebih besar sesuai dengan besarnya input. Selanjutnya dilakukan hubungan langsung antara input pulsa dengan kecepatan yang sudah dikoreksi sebagaimana ditunjukan pada Gambar 5. Grafik hubungan input pulsa dengan kecepatan teoritis yang telah dikoreksi.
inputkan secara berurutan mulai dari 500 pulsa sampai 2700 pulsa dengan kenaikan 100 pulsa.
Tabel 1. Data kecepatan teoritis, pengukuran dan koreksinya.
Pulsa KecepatanKec.
Koreksi
No
inputT eoriti spengukuranPerbedaaniput motor
mm/dtmm/dt pulsa
% 1
50035,1636,122,66-0,96 2
60044,2044,801,34-0,6 3
70049,2353,337,69-4,1 4
80056,2658,944,55-2,68 5
90063,3065,883,92-2,58 6
100070,3374,665,80-4,33 7
110077,3682,966,75-5,6 8
120084,4089,605,80-5,2 9
130091,4397,396,12-5,96 10
140098,47104,675,92-6,2 11
1500105,50112,005,80-6,5 12
1600112,53121,737,56-9,2 13
1700119,57127,276,05-7,7 14
1800126,605,03133,3-6,7 15
1900133,63143,586,93-9,95 16
2000140,67151,357,00-10,6 17
2100147,70159,34-11,6487,31 18
2200154,73166,777,22-12,04 19
2300161,77174,597,34-12,82 20
2400168,80180,226,34-11,42 21
2500175,84192,658,73-16,81 22
2600182,87200,008,57-17,13 23
2700189,90207,408,44-17,5
-1.00
-2.00
".00
·4.00 -5.00
".00
-7.00
-3.00
-9.00
-:'0.00
500 1000
jumlah pulsa
Dari keseluruhan pengukuran terdapat perbedaan antara hasH perhitungan teoritis dengan hasH pengukuran sebenarnya. Perbedaan kecepatan hasH pengukuran dibanding dengan hasH perhitungan an tara - 1 sampai - 9 persen, dan semakin tinggi kecepatan maka perbedaan ada kecenderungan lebih tinggi dan relatif linier dengan kenaikan input pulsa. Sesuai dengan karakteristik motor stepper bahwa power motor stepper konstan, ketika kecepatan meningkat, torsi menurun dan kurva dari torsi dapat ditingkatkan dengan meningkatkan tegangan(3). Dari grafik tampak kecenderungan perbedaan kecepatan di mungkinkan karena adanya selip dan semakin tinggi kecepatan kemungkinan selip semakin besar karena torsi menurun.
Pengamatan fisik menunjukkan adanya getaran yang semakin keras pada pemberian input pulsa semakin tinggi, dan daya semakin menurun bahkan pada penambahan pulsa tertentu putaran berhenti. Oleh karena itu diambH putaran optimal pad a input pulsa 2500.
HasH perhitungan teoritis ternyata lebih kedl antara 1 sampai 9 persen dari kecepatan hasH pengukuran, sehingga setiap perhitungan kecepatan teoritis harus ditambahkan jumlah
",.
1?43Ul ru.JA M(TO:t;
500 1000 is<<: It'1O 25-00 !>Om )SO
Gambar 5. Grafik hubungan input pulsa dengan kecepatan teoritis yang telah dikoreksi.
KESIMPULAN
Pemasukan data input dalam perhitungan kecepatan sumber pada perangkat mekanik brakiterapi ini pedu dikoreksi dengan menambahkan prosentase sesuai grafik gambar 4.
Karakteristik kecepatan sumber dapat dHihat langsung pada Gambar grafik 5. Grafik hubungan input pulsa dengan kecepatan teoritis yang telah dikoreksi. Dengan faktor koreksi ini maka kesalahan perhitungan teoritis dapat diminimalkan.
UCAPAN TERIMAKASIH
Kami ucapkan terima kasih kepada I.
Bapak Kristedjo, 2. Bapak Ari Satmoko dan
Buku II hal. 246 ISSN 1410 - 8178 TriHarjanto, dkk
@J
batan
PRO SIDING SEMINAR
PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan
Yogyakarta, 11September 2013
semua pihak yang telah memberikan bantuan dalam penelitian ini.
DAFTAR PUSTAKA
1. SYAHRUL SY AMSUDIN "Pencegahan dan Deteksi Dini Kanker Serviks" Cermin Dunia Kedokteran No. 133.2001. ISSN: 0125-913X.
2000
2. AMINANTO. Dasar Motor Stepper. Posted on 3/18/2011
3. NONIM. Manual. Geared Type 5 Phase Stepping Motor. tipe A50K-S566(W)-GIO.
Autonics. 2012
4. ALAIN GERBAULET DKK. "The GEC Estro Handbook of Brachytherapy. ISBN-90- 804532-6. 2002.
5. ARISATMOKO DKK. Rancang Bangun Modul Mekanik Penggerak Sumber Radioisotop Pada Prototip Awal Perangkat BrakiterapiKanker Servik Dosis Sedang.
PRPN-BATAN.2012
6. INDARZAH MASBATIN P. Technical note TN04- WP02- WBSO-RPN-20 10-440202. 6 Mei 2011
Tanya jawab Kussigit S
~ Apakah erorr-nya linier?
rr; Harjanto
-<} Baik, sebagaimana tercantum pada grafik
memang kecenderungannya adalah liner sehingga koreksi kecepatan terse but langsung dimasukkan dalam program software pengendali.
Ign. Dewanto
~ Apakah dalam aplikasi brachytherapy hams dilakukan variasi kecepatan penempatan memberi radiasi?
~ Apakah Tujuannya?
rr; Harjanto
-<} Tidak, tetapi memang hanya satu kecepatan.
Tetapi untuk mengoreksi kecepatan supaya akurat maka dilakukan variasi kecepatan sehingga lebih akurat.
-<} Tujuannya supaya koreksinya lebih akurat.
TriHarjanto, dkk. ISSN 1410 - 8178 Buku II hal. 247
