PENGARUH SUDUT GANTRI TERHADAP KONSTANSI
DOSIS SERAP DI AIR PESAWAT TELETERAPI Co-60
XINHUA MILIK RUMAH SAKIT dr. SARJITO
YOGYAKARTA
C Tuti Budiantari dan Nurman Rajagukguk Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi
ABSTRAK
PENGARUH SUDUT GANTRI TERHADAP DOSIS SERAP DI AIR PESAWAT TELETERAPI Co-60 XINHUA MILIK RUMAH SAKIT dr. SARJITO, YOGYAKARTA. Penentuan konstansi dosis serap di air berkas radiasi Co-60 pada isocenter sebagai fungsi sudut gantri dilakukan pada tiga posisi sudut gantri 0o, 90o dan 270o. Dosis serap di air diukur dengan menggunakan detektor pengionan tipe NE 2571 yang dirangkaikan dengan elektrometer Farmer tipe 2570/1B yang mempunyai faktor kalibrasi dalam besaran dosis serap di air. Pengukuran faktor koreksi rekombinasi ion dan polaritas serta dosis serap di air dilakukan di dalam fantom air pada kedalaman 5 cm dengan jarak sumber radiasi ke permukaan fantom 80 cm dan lapangan radiasi di permukaan fantom 10 cm x 10 cm pada tiga posisi sudut gantri 0o, 90o dan 270o. Faktor koreksi rekombinasi ion diperoleh melalui pengukuran dengan metode dua tegangan sedangkan faktor koreksi polaritas diperoleh melalui pengukuran pada polaritas tegangan positip dan negatip. Untuk menentukan dosis serap di air digunakan protokol dosimetri IAEA yang terdapat dalam Technical Report Series No. 398. Dari hasil pengukuran diperoleh besarnya laju dosis serap di air pada kedalaman 5 cm untuk sudut gantri 0o, 90o dan 270o adalah bertutut-turut 1211,54 mGy/menit, 1209,96 mGy/menit dan 1210,03 mGy/menit. Dari hasil tersebut terlihat perbedaan antara sudut gantri 0o dan 90o , 0o dan 270o serta 90o dan 270o berturut-turut 0,1 % ; 0,12 % dan 0,005 %. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa sudut gantri tidak memberikan pengaruh yang besar terhadap dosis serap di air.
Kata kunci : Pesawat teleterapi Co-60, laju dosis serap di air, detektor pengionan dan elektrometer
ABSTRACT
THE INFLUENCE OF GANTRY ANGLE TO THE CONSTANCY OF ABSORBED DOSE TO WATER FOR A XINHUA Co-60 TELETHERAPY MACHINE OWNED BY dr. SARJITO HOSPITAL. The constancy determination of absorbed dose to water for Co-60 radiation beam at isocenter as a gantry angle function was carried out at three positions of gantry angles of 0o, 90o dan 270o. Absorbed dose to water was measured by using an ionization chamber NE 2571connected to a Farmer electrometer NE 2570/IB having calibration factor in term of absorbed dose to water. Measurement of ion recombination and polarity correction factors as well as absorbed dose to water was carried out inside a water phantom at depth of 5 cm with the source to the water phantom surface distance of 80 cm and field size of 10 cm x 10 cm at three gantry angle positions of 0°, 90° and 270°. Ion recombination correction factor was obtained by two voltages methods while polarity correction was obtained by measurement using both negative and positive polarities. The IAEA protocol dosimetry in the Technical Report Series No. 398 has been used to determine the absorbed dose . From the measurement result the absorbed dose rates at depth of 5 cm inside the water phantom for the gantry angle of 0o, 90o dan 270o were 1211,54 mGy/min, 1209,96 mGy/min and 1210,03 mGy/min. From the results above there were descrepancy of 0,1 % ; 0,12 % dan 0,005 % respectively each for the gantry angle of 0o and 90o, 0o and 270o , 90o and 270o . It could be concluded that the gantry angle did not influence the absorbed dose to water.
Key words : Co-60 teletherapy machine, absorbed dose to water , ionization chamber and electrometer
PENDAHULUAN
esawat teleterapi Co-60 Xinhua FCC 8000 F dengan aktivitas 8442 Ci pada tgl. 24 Maret 2005 adalah salah satu pesawat teleterapi yang
digunakan oleh Rumah Sakit dr. Sarjito, Yogyakarta untuk menyinari pasien tumor. Pesawat ini dibuat oleh pabrik Shandong Xinhua Medical Institute Co. Ltd, China 1.
Dalam penggunaan sehari-hari untuk menyinari pasien diperlukan posisi sudut gantri dari sumber radiasi yang bervariasi terhadap posisi tubuh pasien. Dengan demikian diperlukan data laju dosis serap di air pada setiap posisi sudut gantri yang digunakan.
Sumber radiasi Co-60 dari sebuah pesawat teleterapi berada pada bagian Head. Head ini ditempatkan pada ujung lengan ( gantri ) yang dapat berputar secara kontinyu 360 o (rotating arm) yang menempel pada rangka utama pesawat. Untuk menjaga keseimbangan dan kemudahan dalam mengontrol rotasi gantri maka di bagian ujung yang berlawanan head ini ditempatkan penyeimbang (counter weight ) mengingat head ini sangat berat. Disamping itu counter weight ini juga dapat berfungsi untuk menyerap berkas primer dan hamburan radiasi ketika pasien sedang disinari.
Dari mekanisme rotasi gantri beberapa hal harus dipenuhi untuk mendapatkan keberhasilan perlakuan radioterapi yaitu : kesesuaian antara perputaran gantri dengan indikator optik tidak boleh lebih dari ± 0,5°, isocenter terhadap rotasi gantri tidak boleh lebih dari 3 mm dan ketetapan ( konstansi ) luaran terhadap sudut gantri tidak boleh lebih dari ± 2 % 2.
Untuk mengetahui konstansi luaran terhadap sudut gantri maka dilakukan penentuan dosis serap dari berkas radiasi Co-60 pesawat teleterapi Xinhua . Dalam makalah ini akan diuraikan penentuan dosis serap di suatu kedalaman air dari berkas radiasi Co-60 untuk posisi sudut gantri 0o,90o dan 270opada kondisi acuan menggunakan dosimeter standar.
TEORI
Dosis Serap Berkas Radiasi Co-60
Dosis serap di air berkas radiasi Co-60 dari sebuah pesawat teleterapi merupakan salah satu parameter dosimetri yang sangat penting karena berhasilnya perlakuan radioterapi sangat bergantung pada parameter ini. Dosis serap di dalam air pada titik acuan pengukuran dapat ditentukan dengan persamaan berikut 3 :
Dw, = MQ . ND,w (1)
dengan :
Dw : dosis serap pada titik pengukuran acuan
(mGy)
MQ : bacaan dosimeter terkoreksi tekanan,
temperatur,rekombinasi ion dan polaritas
MQ : M x KPT x ks x kpol (nC)
M : bacaan dosimeter (nC)
KPT : faktor koreksi tekanan dan temperature
P
P
X
T
T
KPT
0 02
,
273
2
,
273
+
+
=
P dan T : tekanan (kPa) dan temperatur (oC) saat pengukuran
P0 dan To : tekanan standar (101,3 kPa) dan
temperatur standar ( 20oC) ks : faktor koreksi rekombinasi kpol : faktor koreksi polaritas
ND,w, : faktor kalibrasi dosimeter dalam
besaran dosis serap di air (mGy/nC)
Faktor Koreksi Rekombinasi Ion
Pengumpulan muatan yang kurang sempurna di dalam rongga detektor pengionan yang disebabkan oleh rekombinasi ion memerlukan penggunaan suatu faktor koreksi ks. Efek ini
bergantung pada geometri detektor, tegangan pengumpul yang digunakan, dan laju produksi muatan karena radiasi. Dua efek terpisah yang terjadi adalah : (i) rekombinasi ion yang dibentuk oleh jejak partikel bermuatan yang terpisah, yang disebut rekombinasi volume , yang bergantung pada kerapatan partikel bermuatan dan juga laju dosis; dan (ii) rekombinasi ion yang dibentuk oleh jejak partikel bermuatan tunggal, yang disebut rekombinasi awal, yang tidak bergantung pada laju dosis. Kedua efek ini bergantung pada geometri detektor dan tegangan polarisasi yang digunakan. Untuk memperoleh faktor koreksi rekombinasi digunakan metode dua tegangan. Metode ini mengasumsikan kebergantungan linier 1/M pada 1/V dan menggunakan nilai yang diukur dari muatan M1 dan M2 yang dikumpulkan pada
tegangan polarisasi V1 dan V2. V1 adalah tegangan
operasi normal dan V2 adalah tegangan operasi
yang lebih rendah yang diukur untuk kondisi penyinaran yang sama. Nisbah V1 dan V2 idealnya
sama atau lebih besar dari 3.
Untuk radiasi kontinyu dalam hal ini berkas radiasi Co-60 faktor koreksi rekombinasi diperoleh menggunakan persamaan 3:
)
/
(
)
/
(
1
)
/
(
2 1 2 2 1 2 2 1M
M
V
V
V
V
k
s−
−
=
( 2 )Faktor Koreksi Polaritas
Efek polaritas pada bacaan detektor dari penggunaan potensial polarisasi dari polaritas yang berlawanan dapat dihitung dengan persamaan 3:
M
M
M
k
pol2
− ++
=
( 3 )dengan :
M+ : bacaan elektrometer yang diperoleh
untuk polaritas positip
M- : bacaan elektrometer yang diperoleh
untuk polaritas negatip
M : bacaan elektrometer yang diperoleh
untuk polaritas yang secara rutin digunakan (positip atau negatip)
PERALATAN DAN TATA KERJA
Peralatan
Sebagai sumber radiasi digunakan Pesawat Co-60 Xinhua FCC 8000 F yang merupakan salah satu pesawat teleterapi yang digunakan oleh Rumah Sakit dr. Sarjito, Yogyakarta untuk menyinari pasien tumor. Pesawat ini dibuat oleh pabrik Shandong Xinhua Medical Institute Co. Ltd, China dan memiliki aktivitas 8442 Ci pada tgl. 24 Maret 2005. Diagram sebuah pesawat teleterapi Co-60 dapat dilihat pada Gambar 1 di bawah ini. Sedangkan pesawat Co-60 Xinhua FCC 8000 F yang akan diukur dosis serapnya dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 1. Diagram pesawat teleterapi Co-60
Gambar 2. Pesawat teleterapi Co-60 Xinhua model FCC 8000 F buatan pabrik Shandong Xinhua Medical Institute Co. Ltd, China.
Sebagai alat ukur radiasi digunakan detektor pengionan volume 0,6 cc tipe NE 2571 no. seri 2491 yang dirangkaikan dengan elektrometer Farmer tipe 2570/1B no. seri 1182 milik Laboratorium Metrologi Radiasi Nasional yang mempunyai faktor kalibrasi dosis serap air ,ND,w =
45,23 mGy/nC 4-5.
Sebagai peralatan pendukung digunakan dua buah fantom air yang berukuran 30 cm x 30 cm x 30 cm dan 30 cm x 30 cm x 25 cm untuk menempatkan detektor pada suatu kedalaman. Fantom air pertama digunakan untuk berkas radiasi yang horizontal sedangkan fantom air yang kedua digunakan untuk berkas radiasi yang vertikal. Kedua fantom air dapat dilihat pada Gambar 3.
Untuk mengamati kondisi ruang pengukuran digunakan barometer, dan higrometer.
Gambar 3. Fantom air yang digunakan untuk pengukuran berkas radiasi horizontal ( kiri ) dan vertikal ( kanan )
Tata Kerja :
Pengukuran Faktor Koreksi Rekombinasi Ion
Setelah alat ukur radiasi dinyatakan stabil maka dilakukan pengukuran faktor koreksi rekombinasi ion berkas radiasi Co-60. Mula-mula gantri pesawat Co-60 ditempatkan pada posisi 90°. Fantom air yang digunakan untuk berkas horizontal diletakkan pada SSD = 80 cm dan FS = 10 cm x 10 cm. Detektor ionisasi yang dirangkaikan dengan elektrometer Farmer diletakkan pada kedalaman 5 cm dan tegangan elektrometer diatur pada posisi V (tegangan normal). Kemudian detektor disinari selama 5 menit agar diperoleh keseimbangan elektronik. Setelah itu detektor disinari selama satu menit dan bacaan yang diperoleh dicatat. Dengan waktu penyinaran yang sama dilakukan penyinaran terhadap detektor hingga diperoleh 5 data.
Kemudian tegangan elektrometer dipindahkan ke V/4 dan dengan cara yang sama dilakukan penyinaran terhadap detektor. Dengan menggunakan persamaan (2) dapat dihitung besarnya faktor koreksi rekombinasi ion.
Pengukuran Faktor Koreksi Polaritas
Pengukuran faktor koreksi polaritas dilakukan di dalam fantom air pada kedalaman 5 cm, SSD = 80 cm, dan FS = 10 cm x 10 cm untuk tegangan elektrometer diatur pada posisi V dan polaritas. Kemudian detektor disinari selama 1 menit dan bacaan yang diperoleh dicatat. Dengan waktu penyinaran yang sama dilakukan penyinaran detektor hingga diperoleh 5 data. Kemudian tegangan elektrometer dipindahkan ke polaritas negatip dan dengan cara yang sama dilakukan penyinaran terhadap detektor. Dengan menggunakan persamaan (3) dapat dihitung besarnya faktor koreksi polaritas.
Penentuan Dosis Serap Berkas Radiasi Co-60
Mula-mula gantri pesawat Co-60 ditempatkan pada posisi 90°. Fantom air yang digunakan untuk berkas horizontal diletakkan pada SSD = 80 cm dan FS = 10 cm x 10 cm. Detektor ionisasi yang dirangkaikan dengan elektrometer Farmer diletakkan pada kedalaman 5 cm. Data temperatur dan tekanan udara selama pengukuran dimasukkan ke dalam elektrometer sehingga bacaan yang diperoleh sudah terkoreksi terhadap temperatur dan tekanan udara. Kemudian detektor disinari selama satu menit dan bacaan yang diperoleh beserta data temperatur, tekanan dan kelembaban udara saat penyinaran dicatat. Dengan cara yang sama dilakukan penyinaran terhadap detektor hingga diperoleh 5 data.
Setelah itu gantri diputar ke posisi sudut 270 ° dan posisi fantom air diatur kembali seperti pada posisi sudut 90 °. Kemudian detektor disinari untuk waktu yang sama seperti di atas.
Setelah itu gantri diputar ke posisi sudut 0°. Kemudian tempatkan fantom air yang digunakan untuk berkas vertikal pada jarak sumber radiasi ke permukaan air 80 cm dan lapangan radiasi di permukaan air 10 cm x 10 cm. Detektor ionisasi yang dirangkaikan dengan elektrometer Farmer diletakkan pada kedalaman 5 cm . Kemudian detektor disinari untuk waktu yang sama seperti di atas.
Penentuan dosis serap berkas Co-60 pesawat teleterapi Xinhua pada posisi gantri 270°, 0°, dan 90° dapat dilihat pada Gambar 3 di bawah ini.
a
b
c
Gambar 3. Posisi Gantri pesawat Co-60 Xinhua pada : a) sudut 270°; b) sudut 0° dan c) sudut 90°.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil penentuan dosis serap berkas radiasi Co-60 pesawat teleterapi Xinhua pada tiga sudut gantri dapat dilihat pada Tabel 1 di bawah.
Dari Tabel 1 dapat dilihat bahwa dosis serap di air pada ke tiga sudut gantri tersebut mendapatkan standar deviasi sebesar 0,89 mGy/menit dengan perbedaan dosis serap yang sangat kecil sebesar 0,07 %. Hal ini menunjukkan bahwa isocenter pesawat tersebut cukup baik.
Tabel 1. Dosis serap di air berkas radiasi Co-60 pesawat teleterapi Xinhua FCC 8000F pada sudut gantri 0°, 90° dan 270° Sudut Gantri M nC/meni t ND,w mGy/n C Ks Kpol Dw,5 mGy/meni t 0° 26,66 45,23 1,0006 1,003 1210,03 90° 26,60 45,23 1,0040 1,002 1209,96 270° 26,70 45,23 1,0005 1,002 1211,54
KESIMPULAN
Dari hasil dan pembahasan tersebut di atas dapat disimpulkan bahwa perputaran sudut gantri tidak akan menghasilkan perbedaan dosis serap yang signifikan. Hal ini menunjukkan bahwa sistem penggerak gantri menunjukkan kinerja yang baik.
DAFTAR PUSTAKA
1. Sertifikat Kalibrasi Luaran Pesawat Terapi No.1658 / S / PI0302 / RBN /2006, Laboratorium Metrologi Radiasi Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi – BATAN, 2008
2. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, Measurement Assurance in Dosimetry, IAEA, Vienna, 1994
3. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, Absorbed Dose Determination in External Beam Radiotherapy , An International Code of Practice for Dosimetry Base on Standards of Absorbed Dose to Water, Technical Report Series No.398, IAEA, Vienna (2000)
4. Manual 0,6 cc Robust Ionization Chamber, Nuclear Enterprises Limited, Beenham Berkshire England, 1985
5. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, Calibration certificate No. INS/2007/02, Dosimetry and Medical Radiation Physics Section, IAEA, Vienna, 2007
TANYA JAWAB
Elisabeth
− Mengapa pengukuran dilakukan pada kedalaman 5 cm ?
− Apakah ini hanya khusus untuk Co-60 ?
− Seberapa sering pengukuran harus dilakukan oleh pihak pengguna ?
C. Tuti Budiantari
• Untuk sumber radiasi Co-60 prosedur pengukuran yang digunakan adalah pada kedalaman acuan 5 cm, lapangan radiasi acuan 10 cm x 10 cm dan jarak sumber ke permukaan air/fantom air 80 cm. Prosedur yang digunakan adalah protokol IAEA TRS No. 398, 2000. Untuk sumber radiasi yang lain kedalaman pengukuran juga berbeda.
• Untuk pengguna sebaiknya melakukan pengukuran pada kondisi acuan minimal 1 bulan 1 kali (yaitu jarak sumber ke permukaan air/fantom air 80 cm, lapangan radiasi dipermukaan air/fantom 10 cm x 10 cm dan kedalaman acuan 5 cm).
Hidayati
− Bagaimana cara penyinaran kanker apabila jarak/kedalamannya > 5 cm atau < 5 cm, apakah semua dianggap sama dengn 5 cm seperti standar yang digunakan ibu untuk pengukuran ?
C. Tuti Budiantari
• Untuk penyinaran kanker yang berada pada kedalaman > 5 cm atau < 5 cm, digunakan faktor persentase dosis kedalaman (PDD). Hasil pengukuran pada kedalaman 5 cm DW5
digunakan untuk menghitung dosis permukaan tubuh dengan cara menggunakan PDD pada kedalaman 5 cm, biasanya 78,8 % (Tabel BJR Suppl.25). Rumus yang digunakan untuk menghitung Dosis Serap dan maksimum (dipermukaan tubuh) = 5 100 W D x PDD .
• Jadi jika diketahui tumor pada kedalaman misal 6 cm dengan ukuran tumor ~ 10 x 10 cm2 PDD untuk kedalaman 6 cm adalah X%, maka dapat diberikan bahwa dosis yang diberikan ke tumor adalah :
maks D x X % 100 % .
