PENENTUAN SPEKTRUM BERKAS FOTON SUMBER IRIDIUM-192 URAKITERAPI BENTUK SINGLE-PIN DI AIR DENGAN MONTE CARLO

(1)

Dian Milvita dan Rachmat W.A

Departemen Fisika -Fakultas Pasca Sarjana, Universitas Indonesia. Heru Prasetio dan N asukha

Puslitbang Keselamatan

Radiasi dan Biomedika Nuklir- BAT AN

ABSTRAK

PENENTUAN SPEKTRUM BERKAS FOTON SUMBER IRIDIUM-192 BRAKHITERAPI

BENTUK SINGLEPIN DI AIR DENGAN MONTE CARLO. Telah dilakukan penentuan spekcrum berkas foton sumber 192Ir brakiterapi geometri singlepin dengan Monte Carlo. Penentuan dengan metode Monte Carlo dilakukan menggunakan data terakhir dari peluruhan 192Jr. Sumber brakiterapi 192Jr model singlepin tersusun dari inti Jridium-Plam1a dengan diameter 0.45 mm dan panjang 40.6 mm, dengan kulit selubung Platina berdiameter luar 0.65 mm. Program EGS4/FLURZ digunakan untuk menentukan spektrum sumber 192Jr padajarak 1 cm, 2 cm, 3 cm, 4 cm dan 5 cm di dalam medium air. Hasil yang diperoleh memperlihatkan bahwa terjadi penurunan intensitas pada energi rendah yang lebih tinggi dibandingkan dengan energi tinggi. Penurunan relatif pacta jarak 2 cm mencapai 48.09 % pada energi 0.08 MeV dan 32.90 % pada energi 0.59 MeV.

ABSTRACT

SPECTRA DETERMINATION OF PHOTON BEAM OF SINGLEPIN IRIDIUM-192 BRACHY-THERAPY SOURCE BY MONTE CARLO METHOD. Spectra determination of brachytherapy wire source had been done using Monte Carlo method. The determination was carried out by

c recent data of 192Ir decay. The singlepin 192Ir brachytherapy source consists of an Iridium-Platinum core O,45-mm of diameter and 40.6-mm of length, encapsulated in Platinum O.65-mm,-cof outer

"..

diameter. EGS4/FLURZ code was used to determine 192Ir spectra at 1 Cffi, 2 cm, 3 cm, 4 cm and 5 cm. The result showed that intensity decrement at low energy is more rapid than highef\:energy. The relatifdecrement at 2 cm are 40.24% for 0.07 MeV and 36.05% for energy 0.61 MeV.

I. PENDAHULUAN

_Radioterapi

_adalah

_pemanfaatan

Penanganan penyakit kanker dapat

dikelompokkan menjadi tiga kategori

radiasi pengion untuk membunuh atau menghilangkan penyakit kanker / maligna tanpa memberi efek negatif terhadap bidang yaitu preventif, diagnosa clan

pengobatan. Ada beberapa cara dilakukan di dunia kedokteran untuk pengobatan

jaringan atau sel sehat di sekitamya. Berdasarkan jarak sumber radiasi pengion kanker selain radioterapi yaitu kemoterapi,

_{ke kanker}

_{rnaka radioterapi dibagiatas}

dan brakhiterapi. Teleterapi

immunoterapi clan bedah.

_Diperkirakan

_teleterapi

sekitar 50 -60 % pasien penderita kanker mendapatkan perlakuan radioterapi

merupakan radioterapi yang mengguna-kan sumber radiasi pengion yang

diletai5-"..,!",

(2)

Prosiding Presentasi Ilmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan X UoteJ Kartika Chandra, :14 Vesember 2004

kan di luar tubuh pasien, seperti dengan

II.TATA KERJA

Penentuan spektrum sumber 192Ir

Sinar-y, Sinar-X, dan akselerator.

Braki-biasanya

menggunakan sumber

dilakukan menggunakan simulasi Monte

Carlo EGS4/FLURZ. EGS

(Electron-terapi

radiasi tertutup berukuran kecil yang

di-Gamma-Shower)

adalah

sebuah

paket

aplikasikan sangat dekat dengan kanker. Dewasa ini, beberapa rumah sakit di Indonesia memiliki brakiterapi High Dose

komputer yang memanfaatkan metode Monte Carlo untuk mensimulasi transport radiasi elektron atau foton di dalam materi pada berbagai kondisi geo~ecri dengan

rentang energi antara beberapa keY

Rate (HDR). Selain HDR, brakiterapi

Medi-um Dose Rate (MDR) dan LOw Dose Rate (LDR) juga memiliki beberapa keuntungan

dibandingkan HDR yaitu keberhasilan

_hingga

TeV

[1], EGS4 mula-mula

dikembangkanoleh SLAC (Stanford Linear

terapi kanker yang harnpir sarna, tidak

untuk aplikasi fisika

Accelerator Center)

diperlukan peralatan yang mahal, biaya

dengan energi tinggi clan kemudian diperluas oleh NRC (National Research pengobatan jauh lebih murah, pembuatan

dan penanganan sumber radiasi cukup sederhana. Di negara berkembang seperti

terapi ini dapat diterapkan.

Indonesia,

Sumber isotop yang biasa digunakan dalam brakiterapi antara lain 60CO, 137CS, 192Ir, 125I clan 198Au. Saat ini mayoritas pe-ngobatan melalui brakiterapi interstitial

Council of Canada) clan NLHEP (National l1lboratory for High Energtj Physics) untuk aplikasi fisika energi rendah. Pemanfaatan program ini semakin meluas pada ber-bagai bidang khususnya bidang radiasi nuklir. Bidang fisika medis banyak memanfaatkan radiasi foton clan elektron

menggunakan isotop 1921r clan 1251.

Spek-tru~ su~ber brakiterapi harus diketahui maka program EGS4 lebih dikembangkan untuk kebutuhan dosimetri, terutama untuk menentukan secara akurat besar

sebelum sumber digunakan untuk

pengo-dosis radiasi yang diterima sel jaringan batan kepada pasien. Spektrum fluence

foton sumber 192Ir perlu diketahui karena

kanker dan meminimalkan kerusakan sel

erat kaitannya dengan dosis serap yang

akan diterima pasien. Tulisan ini mem- / jaringan sehat di sekitamya:

Penentuan spektrum sumber 192Ir bahas spektrum fOtOll sumber brakiterapi

192Ir bentuk singlepin di air yang ditentu- dilakukan menggunakan simulasi Monte Carlo EGS4/FLURZ dengan hasil yang diperoleh adalah fluence fotonl Me V . Penentuan spektrum dilakukan dengan kan dengan menggunakan Monte Carlo

EGS4/FLURZ.

-126

--~-

(3)

"" lfoteJ Ka~a Chandra. .14 Vesember :J,O04

simulasi

bentuk

membuat

_geometri

daerah

inti terdiri dari

_{25% Iridium dan 75%}

sumber, ukuran medium

clan

pengukuran. Sumber 192Ir model singlepin

Platina sedangkan bahan kulit selubung inti terbuat dari Platina [2]. Bentuk

geo-metri sumber

192Ir model singlepin di-memiliki panjang 40.6 mm dengan

diameter inti 0.45 mm dan diameter _{tunjukkan pada Gambar 1,} lapisan dinding selubung 0.65 mIn. Bahan

Platina

Platina-Iridiurn (Ir 25% Pt75%)

40,6 mm

a

"'---b

~ a : 0,45 mm b : 0,65 mm

Gambar 1. Bentuk geometri sumber Iridium-192 model singlepin [2)

dilakukan pada

titik

dengan d~ameter

100 cm clan kedalaman

Pengukuran

100 CIll. Energi foton sampai batas 0.001 MeV tengah serta tegak lures terhadap sumber.

Daerah pengukuran berada pada jarak 1 cm, 2 cm, 3 cm, 4 cm clan 5 cm. Medium

diperhitungkan.'Bahan-bahan

yang digunakan dalam simulasi diberikan pada Tabell.

yang digunakan adalah udara clan air

Puslitbang Keselamatan Radiasi dan Biomedika Nuklir-Badan Tenaga Nuklir-Nasional

(4)

Prosiding Presentasi Ilmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan X IfoteJ Karlika Chandra. .14 Vesember ~0t)4

Tabell. Bahan yang digunakan dalam simulasi program Monte Carlo EGS4(3)

Udara

c

0.0124 1.205 E-O3 8

N

75.5267 0

_23.1781

Ar

1.2827

Ir

22.39 77

Pt

21.41 78 If 25%, Pt 75%

Ir

25 21.655 78

Pt

75

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

inilah yang menimbulkan energi sekunder

sehingga menimbulkan kumpulan fluence foton berenergi rendah. Pada Gambar 2 dapat dilihat bahwa nilai jluence foton per Hasil yang diperoleh dari

perhitu-ngan EGS4 adalah jluence foton/MeV. Fluence foton per interval energi yang diperoleh ditunjukkan pada Gamqar2.

interval energi tertinggi berada pada jarak 1 cm dari sumber yaitu 1.05jluence foton,!

Gambar 2 menunjukkan spektrum

MeV.

Sedangkan nilai jluence foton per

fluence

foton per interval energi pada jarak 1 cm hingga 5 cm di air. Gambar 2 dapat dilihat adanya kumpulan fluence foton dengan intensitas rendah pada energi 0 hingga 0.3 MeV. Fluence foton berenergi rendah tersebut merupakan energi sekun-del yang berasal daTi proses interaksi foton

interval energi terendah berada pada jarak 5 cm dari sumber yaitu 6.78 x10-7 fluence foton/MeV. Tabel1 menunjukkan bahwa terjadi penurunan intensitas pada energi rendah yang lebih tinggi dibandingkan dengan energi tinggi. Penurunan relatif pada jarak 2 cm mencapai' 41.6% pada

dalam medium melalui proses interaksi

energi 0.07 MeV clan 33.6% pada energi

Efek

Compton

menghasilkan

Compton.

_{0.61 MeV} _{Tabel 1 juga menunjukkan}

foton terhambur, pancaran Bremsstrahlung

persentase intensitas energi yang tinggi

clan elektron Compton(4). Foton terhambur

pada energi bin 0.08 MeV.

(5)

~ I 0.8 """':1ft: ~,!c"~jJ I! ,IV 0.4 0.6 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

Energi Folon (MeV)

Gbr 2. Spektrum fluence foton per interval energi pada jarak 1 Cm, 2 Cm, 3 cm,4 cm dan 5 cmdari sumber lridium-l92 bentuk singlepin di medium air.

Tabell. Fluence foton per interval energi dan persentase intensitas energi pada jarak 1 cm, 2 cm, 3 cm, 4 cm dan 5 cm di air.

(6)

Prosiding Presentasi llmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan X

J1otel Kartika Chandra, .14 Vesember ~O04

IV. KESIMPULAN DAN SARAN

_{Therapy, JAERI-M 91-020,} Depart-ment of Radioisotopes, Tokai Research Establishment, Japan Atomic Energy Research Institute (JAERI), 1991. Untuk keperluan dosimetri

braki-4. JOHNS, H. E., and CUNNINGHAM, J. R., The Physics of Radiology, Charles C., Thomas Publisher, 1983.

terapi dalam radioterapi, spektrum berkas foton menjadi suatu yang harns diketahui sebelum sumber isotop digunakan untuk

5.

A nIX, F .H., Introduction to

Radiolo-gical Physics and Radiation Dosimetry

,

Willey-Interscience,

Publication, 1986.

pengobatan pasien. Sumber Iridium-192

bentuk singlepin yang akan digunakan untuk interstitial brakiterapi telah ditentu-kan spekb"um fotonnya dengan metode

DISKUSI

Topo Suprihadi (P3KRBiN-BATAN)

1.

Monte Carlo EGS4/FLURZ pada jarak 1 cm sampai 5 cm dengan penurunan ter-besar 48.9 % pada energi 0.08 MeV pada jarak 2 cm, clan terkeci14.77 % pada energi 0.32 MeV pada jarak 5 cm. Dengan hasil ini langkah berikutnya untuk menentukan

faktor terkait dengan dosimetri akan lebih

2.

Saya ingin

mengklarifikasi yang

dimaksud dengan metode Monte Carlo itu apakah metode yang spesifik untuk pengukuran spektrum atau metode statistik Monte Carlo yang dimanfa-atkan untuk pengukuran spektrum. Jika yang dimaksud metode Monte Carlo adalah statistik Monte Carlo, mohon dijelaskan secara garis besar bagaimana dasar-dasar aplikasi clan sebuah metode statistika menjadi sebuah metode yang dapat digunakan sebagai pengukuran spektrum ? mudah untuk keperluan klinis di ruInah

sakit.

UCAP AN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan terima kasih

kepada Dr. Terry Mart dari Universitas

Jawab:

Indonesia alas fasilitas komputer yang

1. Metode statistik yang digunakan secara umum sarna dengan metode Monte Olrl0 yang lain. Metode stat yang digunakan adalah metode samplingt;tya. Besaran yang diamati adalah mean free path atau A. Suam partikel atau foton dalam medium. Setiap gerak partikel atau foton diikuti sam per sam setiap melewati suam region scoring akan dilakukan sam-pling, variabel yangdisampling adalah arah (sudut), energi partikel atau Eaton clan posisi partikelj foton pada saat mencapai region tersebut penenman sp.

diberikan clan kepada Dr.

Rahadi dari

BAT AN Serpong atas informasi sumber Iridium-192 bentuk singlepin.

DAFTARPUSTAKA

1 NELSON, W.R., HIRAYAMA, H.,. and ROGERS, D. W.O., The EGS4 Code System, SLAC -Report-265, 1985.

2 AKIRA SAIO, HIROTa KOGURE dan TSUYOSHI IMAHASI, Production of 198Au and 192Ir Sources for Cancer

130

(7)

Uotel Kartika Chandra, .14 Vesember 2004

2.

Statistik Monte Carlo adalah metode sampling statistik yang menggunakan data dari simulasi Monte Carlo secara prinsip metode Monte Carlo yang digunakan sarna dengan metode Monte Carlo lain yang membedakan adalah variable yang diamati. Metode statistik yang digunakan metode sampling standar dengan simpangan la. Pengu-kuran sampling flux melakukan sampling pada variable energi foton/ partikel yang melalui region sampling.

Wahyudi (P3KRBiN-BATAN)

Kondisi di Perancis berbeda dengan di Indonesia. Bagaimana metode ini dapat membedakannya ? koreksinya ?

Disimpulkan energi y < 300 Ke V, baik ? 1 sedangkan Ir-192 mempunyai Ey sebagian > 300 keV (316 keV) dengan kelimpahan yang cukup tinggi :t82%. Bagaimana hubungannya ?

/awab:

Yang digunakan adalah spectrum 192Ir yang dikeluarkan oleh Quechim Coursol. Spektrurn 192Ir dirnanapun sarna, ada beberapa lernbaga yang rnengeluarkan spektrurn Ir-192 seperti NIST, NRCC, cillo Secara prinsip basil rnereka sarna dengan data terakhir yang ada adalah Quenchim & Coursol tidak ada faktor koreksi yang digunakan. Sernua kondisi pengukuran/sarnpling pada kondisi standar jika dilakukan koreksi harga P&T saja.

Energi yang digunakan adalah 315 karena pada energi ini prob. Paling tinggi clan energi rata-rata surnber 192Ir adalah sekitar 295 keY. Harga 450 keY clan prob. Masih dibawah 315 keY. Oari spektrurn harnpir 60% kontribusi dosis berasal dari dosis dibawah 315 keY.