PERHITUNGAN DOSIS PADA BORON NEUTRON CAPTURE
THERAPY (BNCT) DENGAN MENGGUNAKAN FAKTOR
GEOMETRI PERMUKAAN BOLA UNTUK KASUS
GLIOBLASTOMA MULTIFORME
TUGAS AKHIR
Diajukan sebagai syarat menyelesaikan studi tingkat sarjana di Program Studi Fisika Institut Teknologi Bandung
Oleh
SABRIANI SUCI ZASNEDA 10205056
PROGRAM STUDI FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
PERHITUNGAN DOSIS PADA BORON NEUTRON CAPTURE
THERAPY (BNCT) DENGAN MENGGUNAKAN FAKTOR
GEOMETRI PERMUKAAN BOLA UNTUK KASUS
GLIOBLASTOMA MULTIFORME
Oleh
SABRIANI SUCI ZASNEDA 10205056
Program Studi Fisika
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Bandung
Tugas Akhir ini Telah Diperiksa dan Disetujui
Bandung, September 2009 Pembimbing
Rena Widita Ph.D NIP : 132164036
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur diberikan kepada Allah SWT, Tuhan Semesta Alam Yang Maha Mengatur dan Maha Mengizinkan segala sesuatunya. Salawat dan salam senantiasa didoakan untuk Nabi Besar Muhammad SAW dan Para Sahabat serta semua pecinta Beliau sehingga skripsi Perhitungan Dosis pada Boron Neutron Capture Therapy (BNCT) dengan Menggunakan Faktor Geometri Permukaan Bola untuk kasus Glioblastoma Multiforme yang diajukan sebagai syarat menyelesaikan studi tingkat sarjana di Program Studi Fisika Institut Teknologi Bandung, dapat terselesaikan dengan baik.
Penyelesaian skripsi ini tidak terlepas dari bimbingan, dukungan, do’a, serta bantuan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan setinggi-tingginya untuk pihak-pihak yang telah berkontribusi dalam menyelesaikan skripsi ini, baik secara langsung maupun tidak langsung.
Saya sangat berterima kasih pada Bu Rena Widita, Ph.D, guru yang sangat sabar dalam membimbing saya. Beliau adalah tempat bertanya, tempat belajar, dan tempat berkeluh kesah selama saya mengerjakan skripsi ini. Bahkan ketika saya sakit dalam proses penyelesaian skripsi ini, beliaulah yang mencarikan rumah sakit untuk berobat. Saya merasa sangat beruntung bisa mendapat pembimbing yang sangat perhatian, selalu membangkitkan semangat dan rasa percaya diri saya serta beliau telah menjadi sumber insprasi dalam berbagai hal pada kehidupan saya.
Mama Nelfi Elida dan papa Zulhanifa, orang tua terbaik yang selalu memberikan cinta dan kasih sayang tiada tara untuk saya. Yang selalu memberikan bekal berharga untuk masa depan saya. Do’a dan nasehat mereka ibarat mantra sakti yang akan selalu melindungi saya. Muhartri Sanjaya, Mesa Suhandana dan Intan Zanofani, kalian adalah inspirasi saya untuk bisa menjadi kakak terbaik.
iv Saya juga mengucapkan terimakasih kepada Pak Dudung dan Bu Neny yang telah bersedia menjadi penguji pada sidang TA. Pak Enjang, Pak Kairurrijal, Pak Zaki, dan semua dosen Fisika yang telah membagi ilmu kepada saya. Pak Yeye, dan semua staf TU, dan perpustakaan Fisika, terimakasih untuk setiap bantuan dan do’anya.
Keluarga besar saya, Tek Pik, Nabil, Angah Pen, Mak Bujenx, Abang Ucin, Atam, Adang Padal, Tunggaek Asra, Angah Imai, Tek Irek, Ibu Eli, Pak Cik Ral, yang selalu memberikan saya kehangatan, terimakasih atas do,anya. Senyum dan kasih sayang kalian membuat saya ingin menjadi seseorang yang lebih baik lagi. Mak Il, Tek Leli, Ibu kost, Bapak kost, Bu Heti, Bu Farida, makasih telah bersedia menjadi orang tua saya selama dibandung. Pak Suwandi, pembimbing saya ketika KP di RSHS, terima kasih atas segala ilmu dan dukungannya.
Saudara saya, Rizky Fitria, terima kasih atas kasih sayangnya. If, Ayu, Suharman, Da Mursyid, Da Hamdi, bang Maihan, bang Febi, bang Vicki, Fuad, Anggi BH, Lucky, terima kasih selalu ada saat saya membutuhkan bantuan kalian. Kak Yusuf, terima kasih atas motivasinya. Sahabat yang telah mememani saya belajar selama 4 tahun ini, Adi, Ridar, Reni, Tina, Khori, Vidi, Ady, Indra, Robi, Anur, Meri, Ana, Novita, dan seluruh anak FI05 lainnya, terimakasih atas dukungan kalian. Selamat berjuang untuk kita semua. Pringadi, terima kasih atas perhatian, semangat dan pelajaran selama ini, semoga kebaikan selalu menyertai kita.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini tidak sempurna sebagaimana yang diharapkan. Oleh sebab itu, penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi para akademisi, praktisi ataupun penelitian-penelitian selanjutnya.
Bandung, September 2009
v
DAFTAR ISI
Halaman judul ... i
Halaman pengesahan ... ii
Kata Pengantar ... iii
Daftar Isi ... v
Daftar Gambar dan Grafik ... vii
Daftar Tabel ... viii
Daftar Lampiran ... ix Daftar Publikasi ... x Abstrak ... xi Bab 1 Pendahuluan 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Rumusan Masalah ... 2 1.3 Tujuan Penulisan ... 2
1.4 Ruang Lingkup Kajian ... 2
1.5 Sistem Penulisan ... 2
Bab 2 Teori Dasar Radioterapi 2.1 Satuan Radiasi ... 5
2.1.1 Nilai Sinar/Papara ... 5
2.1.2 Dosis Serap ... 5
2.1.3 Dosis Ekuivalen ... 6
2.1.4 Aktivitas Radiasi ... 7
2.2 Efek Radiasi dalam Pengobatan Kanker ... 8
2.3 Fraksinasi ... 8
Bab 3 Boron Neutron Capture Therapy (BNCT) 3.1 Sejarah dan Perkembangan BNCT ... 10
3.2 Prosedur BNCT ... 11
vi
3.4 Prinsip dalam Perhitungan Dosis ... 13
3.5 Perhitungan Numerik Faktor Goemetri ... 16
3.5.1 Faktor Geometri Gpl untuk Permukaan Datar ... 17
3.5.2 Faktor Geometri Gsp untuk Permukaan Bola ... 19
3.5.3 Faktor Geometri Gcy untuk Permukaan Silinder ... 21
Bab 4 Dosis Serap Disekitar Batas Distribusi Boron 4.1 Prhitungan Sebaran Energi pada Tumor dengan Menggunakan Faktor Geometri Bola ... 24
4.2 Perhitungan Dosis Serap Optimum pada Glioblastoma Multiforme ... 26
4.3 Analisis Data dan Hasil Peritungan ... 27
Bab 5 Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan ... 30
5.2 Saran ... 30
Daftar Pustaka ... 31
vii
DAFTAR GAMBAR DAN GRAFIK
Gambar 3.1. Skema proses BNCT ... 9
3.2. Reaksi fisi inti pada BNCT ... 12
3.3. Skema perhitungan Energi ... 14
Grafik 4.1. Sebaran dosis pada tumor... 26
viii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Harga quality factor untuk berbagai jenis radiasi ... 7
3.1 Energi dan jangkauan partikel alfa dan litium reaksi BNC ... 12
3.2 Faktor geometri permukaan datar untuk daerah bebas boron ... 18
3.3 Faktor geometri permukaan datar untuk daerah yang mengandung boron ... 18
3.4 Faktor geometri permukaan bola untuk daerah yang mengandung boron ... 20
3.5 Faktor geometri permukaan bola untuk daerah bebas boron ... 20
3.6 Faktor geometri permukaan silinder untuk daerah bebas boron ... 22
3.7 Faktor geometri permukaan silinder untuk daerah yang mengandung boron ... 22
4.1 Kosentrasi rata-rata maksimum boron dalam darah setelah 2 jam penginfusan ... 24
4.2 Sebaran energi serap disekitar sel tumor yang mengandung boron ... 25
ix
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Nilai LET partikel alfa dan litium ... 34
2. Perhitungan LET terkombinasi ... 35
3. Hasil interpolasi data geometri permukaan bola ... 37
4. Hasil perhitungan energi serap pada tumor ... 40
5. Hasil perhitungan energi serap pada otak ... 49
6. Hasil perhitungan energi serap pada kulit kepala ... 58
x
Daftar Publikasi
1. Zasneda, S. & Widita, R. (2009) A numerical simulation of absorbed dose calculation for cylindrical interface in BNCT. Proceeding of the 3rd Asian Physics Symposium APS2009 Bandung, Indonesia.
2. R. Widita, R. Kurniadi, F. Haryanto, Y. Darma, Y.S. Perkasa, S.S. Zasneda. (2009) Effect of low power helium-neon laser irradiation on human blood parameters. Proceeding of the 3rd Asian Physics Symposium APS2009 Bandung, Indonesia.
ABSTRAK
Boron Neutron Capture Therapy (BNCT), merupakan terapi kanker dengan memanfaatkan
reaksi penangkapan neutron termal oleh isotop boron-10 yang menghasilkan partikel alfa dan inti litium. Keunggulan BNCT adalah efek radiasi dapat dibatasi pada sel-sel tumor. Dosis radiasi pada BNCT sangat bergantung pada distribusi boron dalam tumor. Dosis serap pada sel dari hasil reaksi 10B(n,α)7Li dihitung disekitar daerah sebaran boron dan daerah bebas boron. Metode perhitungan melibatkan partikel alfa dan litium hasil reaksi yang memiliki Linear Energy
Transfer (LET) tinggi. Dengan mengambil kasus kanker otak Glioblastoma Multiforme, dosis
serap pada sel tumor, otak dan kulit kepala dihitung dengan menggunakan data faktor geometri sebaran boron untuk permukaan bola. Dosis optimal tumor diperoleh pada konsentrasi boron 22.1 µg 10B/g darah.
ABSTRACT
Boron Neutron Capture Therapy (BNCT) is a cancer therapy by utilizing the thermal neutron capture reactions by boron-10 isotope which produces alpha particles and lithium nuclei. The superiority of BNCT is that radiation effects could be limited to tumor cells. BNCT radiation dose depends on the distribution of boron in the tumor. Absorbed dose to the cells from the reaction 10B (n, α) 7Li was calculated near interface medium containing boron and boron free region. The method considers the contribution of the alpha particle and recoiled lithium particle to the absorbed dose and the variation of LET charged particles energy. Geometrical factor data of boron distribution for the spherical surface is used to calculate the energy absorbed in the tumor cells, brain and scalp for case Glioblastoma Multiforme. Optimal dose in tumor obtained boron concentrations of 22.1 mg 10B / g blood.
