1 | F I S I K A F M I P A U N H A S
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
(paningaran_boys@yahoo.co.id) ** 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 cm2 , 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 cm2, 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 .
2 | F I S I K A F M I P A U N H A S
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
3 | F I S I K A F M I P A U N H A S
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 103MHz hingga 104 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. 2010.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 R50 < 4 g.cm-2.
4 | F I S I K A F M I P A U N H A S 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 R50 ≥ 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.kelec adalah faktor kalibrasi elektrometer, jika dalam sertifikat tidak dicantumkan faktor tersebut maka nilai
kelec 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. kpol adalah faktor koreksi respon detektor ionisasi terhadap efek pergantian polaritas yang diberikan pada detektor. Nilai kpol dapat dihitung dengan persamaan :
5 | F I S I K A F M I P A U N H A S
II.5.5 Rekombinasi Ion
ks adalah faktor koreksi respon detektor ionisasi terhadap kurang lengkapnya pengumpulan muatan pada ionisasi di udara. Nilai ks dapat dihitung dengan persamaan :
(2.8)
II.5.6 Penentuan Keluaran Berkas foton Pada Kedalaman Referensi, Zref
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
Dw,Q= MQ . ND,w,Qo . kQ,Qo
(2.9) (kQ,Qo) adalah faktor koreksi perbedaan
antara respon detektor ionisasi dalam kualitas berkas yang digunakan sebagai kalibrasi detektor (Co-60) terhadap kualitas
berkas foton dan ND,w,Qo adalah koefisien
kalibrasi dalam hal dosis serap air pada kualitas referensi . Nilai konstanta ND,w,Qo
adalah 4,82 x .
II.5.7Penentuan Keluaran Berkas foton Pada Kedalaman Maksimum,Zmax
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 :
Dw,Q(zmax) = 100 Dw,Q (zref) / PDD(zref) (2.10)
Dengan 100 adalah nilai 100%, Dw,Q (zref)
adalah dosis serap pada kedalaman Zref, dan PDD(zref) 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
6 | F I S I K A F M I P A U N H A S
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 2007.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pesawat radioterapi linear accelerator (LINAC) yang digunakan adalah pesawat LINAC Merk Varian tipe HCX 6540. 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 6540.
Tabel 1 Faktor Koreksi
Faktor Koreksi 6 MeV 10 MV kpol 1,002 1,001 kS 1,004 1,004 kelec 1 1 kq 0,994 0,981 PDDzref 66.5% 73.4%
Penentuan Keluaran Berkas foton Pada Kedalaman Referensi, zref dan
Maksimum, zmax
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
6 0.664 0.998 0,2%
10 0.748 1.019 1.9%
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 0.002 cGy dan pada energi 10 MV terjadi penyimpangan dosis sebesar 0.019 cGy yang nilai tersebut berbeda
7 | F I S I K A F M I P A U N H A S
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, 2010. “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, 2011. “Kajian Spektrum
Sinar-X 6 MV Menggunakan Simulasi Monte Carlo”,14.
Universitas Diponegoro, Semarang
3 AR, Wahyuni, 2013. “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, 2012.
“Implementasi Linear Accelerator dalam Penanganan Kasus Kanker”,
14, Prosiding Pertemuan dan
Presentasi Ilmiah
TeknologiAkselerator dan
Aplikasinya. UGM, Yogyakarta. 5 International Atomic Energy Agency,
2005.” 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, 2010. The Physics of
Radiation Therapy, The, 4th 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
8 | F I S I K A F M I P A U N H A S
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, 2010. ”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., 2010.”Tinjauan Teknologi Akselerator
Linear (LINAC) Elekta Precise di RSUP Dr. Sardjito”.Prosiding PPI -
PDIPTN 2010Pustek Akselerator dan Proses BahanBATAN, Yogyakarta
12 Susworo, 2007. :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.
