PENGUKURAN FAKTOR WEDGE PADA PESAWAT TELETERAPI COBALT-60 : PERKIRAAN DAN PEMODELAN DENGAN SOFTWARE MCNPX
Ajeng Sarinda Yunia Putri1, Suharyana1, Muhtarom2 1
Prodi Fisika , Universitas Sebelas Maret, Jl. Ir. Sutami No. 36A, Surakarta 57126
2
Instalasi Radioterapi RSUD Dr. Moewardi, l. Kolonel Sutarto No. 132 Surakarta e-mail : ajeng.sarinda@student.uns.ac.id
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk menentukan geometri wedge yang menghasilkan isodosis sudut 20° dan mengetahui nilai faktor transmisi wedge sudut 20°. Pada penelitian ini digunakan software Monte Carlo N-Particle eXtended Version (MCNPX) untuk menghitung laju dosis serap dari pesawat teleterapi 60Co. Sebelumnya dilakukan pengukuran faktor
wedge sudut 30° dan 60°, hasil simulasi dibandingkan dengan hasil pengukuran langsung. Hasil simulasi memiliki kesalahan relatif 3,4 % dan 2,3 % terhadap dengan hasil pengukuran langsung. Dapat dikatakan hasil simulasi mendekati hasil pengukuran langsung, kemudian dilakukan simulasi untuk menentukan geometri wedge yang menghasilkan isodosis sudut 20°. Setelah dilakukan simulasi didapatkan geometri wedge yang menghasilkan isodosis sudut 20° yaitu panjangnya panjangnya 16 cm, lebarnya 15,3 cm,
tebalnya 0,83 cm, nilai sudut θ sebesar 3,1°. Faktor wedge sudut 20° sebesar 0,671.
Kata kunci : MCNPX, Faktor wedge, isodosis
ABSTRACT
This research purpose to determine the wedge geometry that produces 20 ° angular isodosis and to know the value of wedge angle 20 °. In this study used Monte Carlo N-Particle eXtended Version (MCNPX) software to calculate the absorbed dose rate of the 60Co teletherapy machine. Previously measured angle wedge factor 30 ° and 60 °, the simulation results compared with the results of experiment. The simulation result has a relative error of 3.4% and 2.3% against with the result of experiment. It can be said that the simulation result approaches the direct experiment, then simulation to determine the wedge geometry that produces 20 ° angle isodosis. After the simulation, the wedge geometry was obtained which resulted in 20 ° angular is of 16 cm in length, 15.3 cm in width, 0.83 cm thick, θ of 3.1 °. Wedge factor of 20 ° angle is 0.671.
PENDAHULUAN
Kanker adalah suatu penyakit
dimana sel- sel membelah secara abnormal
tanpa kontrol dan mampu menyerang
jaringan sehat lainnya. Radioterapi
merupakan salah satu cara pengobatan
kanker menggunakan radiasi pengion
untuk mematikan sel kanker tersebut.
Pesawat 60Co digunakan untuk radioterapi
eksternal dengan sinar gamma sebagai
radiasi pengionnya[1]. Cobalt-60
mempunyai energi rata-rata 1,25 MeV,
dengan energi ini jaringan di bagian dalam
dapat diobati [2].
Radioterapi dikatakan efektif bila
dapat membunuh sel kanker secara
maksimal namun hanya menimbulkan efek
samping yang minimal di jaringan sehat di
sekitar sel kanker. Pada kanker atau tumor
yang letaknya di dalam tubuh dan
memiliki kedalaman yang berbeda maka
digunakan wedge agar mendapatkan
homogenitas dosis yang sama[1].
Saat ini, pada unit teleterapi 60Co
sudut isodosis wedge yang tersedia hanya
sudut 15°, 30°, 45°, dan 60°, padahal
kemiringan permukaan suatu organ tidak
selalu sama dengan sudut wedge yang ada
tersebut. misalnya kanker serviks dan
kanker otak kemiringan organnya 20°.
Pada penelitian ini dicari geometri wedge
yang menghasilkan isodosis sudut 20° dan
dicari faktor wedge sudut 20 dengan
metode simulasi menggunakan software
MCNPX.
Wedge merupakan bahan padat yang
memiliki daya serap tinggi terhadap
radiasi. Bahan yang biasanya digunakan
untuk filter wedge antara lain aluminium,
tembaga, kuningan, timbal dan cerrobend.
Sudut wedge ada 4 yaitu 15°, 30°, 45°,
60°. Intensitas radiasi awal yang melewati
wedge akan berkurang karena proses
attenuasi bahan wedge. Dapat ditulis[1] :
Dimana :
= intensitas setelah melewati bahan
= intensitas sebelum melewati bahan = koefisien serapan linear
= ketebalan bahan
Gambar 1.1. Bentuk filter wedge [1]
Kurva isodosis merupakan kurva yang
menghubungkan nilai dosis yang sama di
setiap titik kedalaman [3]. Wedge
menghasilkan distribusi isodosis yang
miring dengan dosis yang lebih sedikit di
sisi yang tebal dan dosis lebih banyak di
sisi yang tipis. Sudut wedge didefinisikan
seperti yang dilihat pada Gambar 2., kurva
isodosis ditunjukkan pada garis yang
Gambar 2.1. Kurva Isodosis
Pemakaian wedge dapat menurunkan dosis
serap pada kedalaman. Faktor tramsmisi
wedge (untuk sederhananya disebut faktor
wedge) merupakan rasio dosis serap
penyinaran dengan menggunakan wedge
dan dosis serap penyinaran tanpa
menggunakan wedge di sepanjang titik
sumbu pusat berkas foton[3].
Monte Carlo N-Partikel (MCNP)
dikembangkan dan dikelola oleh Los
Alamos National Laboratory. MCNP
adalah kode yang diakui secara
internasional untuk menganalisis
transportasi neutron dan sinar gamma
dengan metode Monte Carlo (MC).
Program MCNPX akan merekam jejak
partikel sejak partikel itu lahir sampai
partikel itu hilang diserap / keluar dari
sistem[4].
METODE PENELITIAN
Ada dua metode penelitian yang
digunakan yaitu metode pengukuran
langsung dan simulasi menggunakan
software MCNPX. Pengukuran langsung
mengacu pada International Atomic
Energy Agency (IAEA) Technical
Reports Series (TRS)-398.
A. Pengukuran langsung
1. Menghitung laju dosis serap
penyinaran tanpa menggunakan
wedge :
Detektor ionisasi chamber
dihubungkan dengan elektrometer
kemudian detektor ionisasi
chamber diletakkan di dalam
phantom. dilakukan pengecekan
10 cm x 10 cm. Dilakukan
perhitungan dosis serap pada
kedalaman menggunakan acuan
TRS 398 dengan persamaaan :
( )
( ) adalah laju dosis serap pada kedalaman referensi atau
kedalaman yang akan dihitung
(Gy/menit). ialah faktor
kalibrasi dosis serap di dalam air
untuk berkas 60Co (Gy/digit).
Nilai M dihitung melalui
persamaa berikut :
Dengan M adalah bacaan
dosimeter pada keadaan dibawah
kondisi referensi, M1 adalah
bacaan dosimeter yang belum
dikoreksi. adalah Faktor
koreksi kondisi ruangan,
adalah faktor koreksi polaritas,
dan adalah faktor rekombinasi
ion.
2. Menghitung laju dosis serap
penyinaran tanpa menggunakan
wedge :
Pengukuran dosis serap dengan
menggunakan wedge sama seperti
halnya pengukuran dosis serap
tanpa menggunakan wedge, hanya
saja ditambahkan wedge di bawah
kolimator. Jarak antara kolimator
dan wedge sebesar ± 1 cm. Pada
penelitian ini sudut wedge
digunakan 30° dan 60°.
3. Menghitung faktor wedge :
adalah laju dosis serap
penyinaran tanpa menggunakan
wedge dan adalah laju dosis
serap penyinaran dengan
menggunakan wedge.
B. Pengukuran simulasi
Dilakukan dengan membuat
inputan program MCNPX dan
running program. Output yang
dihasilkan ialah laju dosis serap
dengan satuan Gy/s.
.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengukuran laju dosis serap
phantom dalam penelitian ini mangacu
pada TRS 398 yang dikeluarkan oleh
IAEA. Laju dosis pada kedalaman 5 cm di
sumbu pusat (di poros tengah berkas sinar)
dapat dilihat pada Tabel 3.1
Tabel 3.1. Hasil Pengukuran Langsung
Laju Dosis Serap Pada Kedalaman 5 cm
Penyiraran Dw(zref) ( Gy/s)
Tanpa wedge 17,5
Dengan wedge sudut 30° 9,925 ± 0,003
Wedge sudut 30° dan wedge sudut
60° terbuat terbuat dari Lead-Antimony
Alloy. Karena terbuat dari bahan yang
sama, keduanya memiliki koefisien
attenuasi linear yang sama. Pemakaian
wedge sudut 30° menurunkan dosis serap
radiasi sebesar 43,4 % di sumbu pusat.
Sedangkan wedge sudut 60° menurunkan
laju dosis serap radiasi sebesar 57,2 %.
Prinsip dari penggunaan wedge ialah
attenuasi berkas sinar radiasi. Attenuasi
adalah pelemahan atau pengurangan
intensitas berkas radiasi ketika melewati
suatu bahan.
Faktor wedge hasil pengukuran
langsung masing-masing sudut dapat
dilihat pada Tabel 3.2. di bawah ini.
Tabel 3.2. Nilai Faktor Wedge dari Hasil Pengukuran Langsung
Wedge Faktor Wedge ( )
sudut 30° 56,678 ± 0,025
sudut 60° 42,768 ± 0,028
Wedge sudut 60° mempunyai nilai faktor
wedge yang cukup kecil, hanya sebagian
intensitas berkas radiasi yang
ditransmisikan setelah melewati wedge,
sebagian besar lainnya diserap oleh bahan
wedge.
Pada pemodelan ini dilakukan
dengan pendekatan sedemikian rupa agar
geometri dan material penyusun semirip
mungkin dengan aslinya. Inputan geometri
pesawat teleterapi 60Co, wedge,
phantom,dan detektor dapat dilihat secara
2-dimensi dan 3-dimensi melalui vised.
Tampilan 2-dimensi dari simulasi :
Gambar 3.1 Tampilan 2D Simulasi
Penyinaran Radiasi Dengan Wedge
Setelah didapatkan laju dosis serap dari
hasil simulasi, dihitung besarnya faktor
wedge dari hasil simulasi, dapat dilihat
pada Tabel 3.3.
Tabel 3.3. Faktor Wedge dari Hasil
Simulasi
Wedge
Faktor Wedge hasil simulasi ( )
sudut 30° 60,019 ± 0,106
sudut 60° 45,171 ± 0,121
Kesalahan relatif dari faktor wedge sudut
30° dan sudut 60° cukup kecil, sehingga
dapat dikatakan hasil simulasi sudah
Untuk menghasilkan sudut isodosis
sebesar 20°, geometri wedge
disimulasikan sedemikian rupa dan
dihitung laju dosis di beberapa titik pada
sumbu x (sumbu yang tegak lurus dengan
arah berkas ) dan sumbu z (kedalaman
tertentu). Setelah dilakukan running
didapatkan nilai dosis yang sama,
disajikan pada Tabel 3.4.
Tabel 3.4. laju dosis serap
posisi
Gambar 3.2 kurva isodosis
Dari gambar 4.3 besarnya sudut isodosis
3,1°. Nilai faktor wedge sudut 20° sebesar
0,671.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian yang
telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa
hasil simulasi dari faktor wedge sudut 30°
dan 60° mendekati hasil pengukuran
langsung. Selanjutnya dilakukan simulasi
untuk mendapatkan geometri wedge yang
menghasilkan isodosis sudut 20°, yaitu
panjangnya panjangnya 16 cm, lebarnya
Karakterisasi Cerrobend Sebagai
“Wedge Filter” Pada Pesawat
Teleterapi 60Co. Berkala Fisika, 9(3),
131-135.
[2] Chang, D.S., Lasley, F.D., Das, I.J.,
Mendonca, M.S., Dynlacht, J.R.
(2014). Basic Radiotherapy Physics
and Biology. London: Springer.
[3] Khan, F.M. (2003). The Physics Of
Radiation Therapy. USA:
LIPPINCOTT WILLIAMS &
