KARAKTERISTIK BERKAS RADIASI FOTON 6 MV PESAWAT PEMERCEPAT LINIER MEDIK MONOENERGI
ELEKTA SYNERGY PLATFORM
Assef Firnando Firmansyah
Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi – BATAN, Jakarta, Indonesia, [email protected]
ABSTRAK
KARAKTERISTIK BERKAS FOTON 6 MV PESAWAT PEMERCEPAT LINIER MEDIK MONOENERGI ELEKTA SYNERGY PLATFORM. Makalah ini menguraikan karakteristik berkas radiasi foton 6 MV dari pesawat pemercepat linier medik monoenergi Elekta Synergy Platform milik Rumah Sakit Dr. Sardjito, Yogyakarta. Karakteristik berkas radiasi foton meliputi profil dosis, persentase dosis di kedalaman dan luaran berkas radiasi. Pengukuran profil dosis dan persentase dosis di kedalaman dilakukan di dalam fantom air menggunakan detektor ionisasi volume 0,125 cc tipe 30010, sedangkan pengukuran luaran menggunakan detektor volume 0,6 cc tipe TW 30013 dan Pinpoint 3D volume 0,016 cc tipe PTW 31016.
Pengukuran dilakukan pada kondisi acuan dengan jarak sumber radiasi ke permukaan fantom air 100 cm dengan lapangan radiasi 10 cm x 10 cm. Analisis kurva persentase dosis di kedalaman dan profil berkas radiasi dilakukan menggunakan publikasi IAEA yang terdapat dalam Technical Report Series No. 483, sedangkan perhitungan luaran berdasarkan Technical Report Series No. 398. Hasil analisis menunjukkan bahwa detektor volume 0,016 cc tidak memenuhi syarat yang direkomendasikan untuk menentukan luaran pada lapangan kecil. Penentuan dosis serap air pada kondisi acuan mendapatkan nilai 2007 mGy/200MU ± 2,1 % dengan deviasi 0,35 % terhadap 1 MU = 1 cGy dan 2022 mGy/200MU ± 2,1 % deviasi 1,1 % terhadap 1 MU = 1 cGy pada detektor ionisasi TW 30013 dan TW 31016. Sebagai kesimpulan diperlukan detektor dioda untuk mengukur luaran untuk lapangan radiasi kecil.
Kata kunci: linier medik, pinpoint, profil, ionisasi, lapangan kecil, karakteristik
ABSTRACT
CHARACTERISTIC OF A 6 MV PHOTON BEAM FROM AN ELEKTA SYNERGY PLATFORM MONOENERGY LINEAR ACCELERATOR MACHINE. This paper describes the characteristic of a 6 MV photon beam produced from an Elekta Synergy Platform monoenergy linear accelerator machine owned by Dr. Sardjito Hospital, Yogyakarta. The characteristic of the photon beam includes the dose profile, percentage depth dose and output. The measurement of the dose profile and the percentage depth dose were carried out inside a water phantom using a 0.125 cc ionization chamber type of 30010, while for the output by using a 0.6 cc ionization chamber type of TW 30013 and PTW 31016. Measurement has been performed in the reference condition at the source to the detector distance of 100 cm and the field size at the surface of 10 cm x 10 cm. Analysis of the percentage depth dose and the profile were based on Technical Report Series No. 483, while calculation of the output by using Technical Report Series No. 398. Result of analysis obtained show that the 0.016 cc ionization chamber were not meet the recommendation for determination of the absorbed dose to water for small field size. Result of the output determination at the reference condition showed that the absorbed dose to water were 2007 mGy/200MU ± 2.1 % with deviation of 0.4 % to 1 MU = 1 cGy and 2022 mGy/200MU ± 2.1 % with deviation of 1.1 % to 1 MU = 1 cGy each for ionization chambers type of TW 30013 and TW 31016. In summary, diode detector should be used for determination of absorbed dose to water for small field size.
Key words: medical linear accelerator machine, dose profile, percentage depth dose, output, small field
PENDAHULUAN
Pada akhir November 2017 International Atomic Energy Agency memublikasi Technical Report Series No. 483 dengan judul Dosimetry of Small Static Fields Used in External Radiotherapy yang membahas berbagai aspek dosimetri berkas foton di bawah 10 MV untuk lapangan radiasi kecil 1.
Pada awal tahun 2018 Rumah Sakit Dr.
Sardjito, Jogjakarta selesai memasang sebuah pesawat pemercepat linier medik Elekta Synergy Platform monoenergi yang hanya dapat memancarkan berkas foton 6 MV.
Pesawat pemercepat linier medik ini dapat membentuk lapangan radiasi kecil dengan ukuran 1 cm x 1 cm 2. Pesawat pemercepat linier medik Elekta Synergy Platform tersebut dapat dilihat pada Gambar 1.
Sesuai dengan prosedur standar setelah sebuah pesawat terapi dipasang adalah melakukan pengukuran untuk tes keberterimaan (acceptance test). Salah satu parameter yang diukur adalah parameter dosimetri yang antara lain meliputi kurva persentase dosis di kedalaman dan profil berkas radiasi 3,4. Jika parameter ini sudah sesuai dengan spesifikasi yang dikeluarkan oleh pabrik, maka dapat dilanjutkan dengan melakukan pengukuran untuk menentukan laju dosis serap air berkas tersebut pada kondisi acuan 5.
Dari kurva persentase dosis di kedalaman akan diperoleh kualitas radiasi berkas foton yang akan digunakan untuk menentukan rentang kesetimbangan partikel bermuatan pada bidang lateral (range of lateral charge particle equilibrium).
Dari profil berkas radiasi akan diperoleh lebar tengah puncak (Full Width at Half Maximum) dari medan radiasi lapangan tersebut. Dari lebar tengah puncak lapangan radiasi akan diperoleh dimensi detektor yang dapat digunakan untuk pengukuran laju dosis serap air berkas radiasi foton dari pesawat pemercepat linier medik tersebut 6.
Ada beberapa jenis detektor yang digunakan untuk mengukur laju dosis serap air dari pesawat terapi. Yang pertama adalah detektor ionisasi sedangkan yang lain adalah detektor zat padat dan diode silicon 7. Beberapa jenis detektor tersebut mempunyai dimensi yang bervariasi serta respon yang berbeda terhadap berbagai kualitas radiasi dan lapangan radiasi
yang diukur. Untuk dosimetri lapangan kecil beberapa hal perlu diperhatikan seperti ketepatan posisi detektor pada sumbu utama berkas radiasi, efek volume dari detektor yang digunakan dan hamburan energy rendah.
Dengan demikian karakteristik berkas radiasi dan detektor yang digunakan memegang peran yang penting untuk mendapatkan hasil pengukuran yang akurat.
Makalah ini menguraikan hasil pengukuran parameter dosimetri berkas foton 6 MV yang dipancarkan dari pesawat pemercepat linier medik Elekta Synergy Platform yang dilakukan di Rumah Sakit Dr.
Sardjito, Jogjakarta.
Gambar 1. Pesawat pemercepat linier medik Elekta Synergy Platform monoenergi
TEORI
Keseimbangan Partikel Bermuatan Lateral
Rentang Keseimbangan Partikel bermuatan pada bidang lateral, rLCPE (dalam cm) merupakan faktor yang sangat penting untuk menentukan hubungan antara lapangan radiasi dan dimensi minimal detektor yang digunakan agar syarat rentang keseimbangan partikel bermuatan pada bidang lateral terhadap sumbu utama berkas radiasi foton dipenuhi yang bergantung pada energi berkas radiasi 8. Hubungan ini dinyatakan dengan Persamaan 1.
rLCPE = 8,369 x TPR20,10(10) - 4,382 (1) dengan
TPR20,10(10): karakteristik kualitas berkas
foton pada lapangan radiasi 10 cm x 10 cm
atau dengan menggunakan Persamaan 2.9
rLCPE= 77,97 x 10-3 x %dd (10,10) x – 4,112 (2)
dengan
%dd (10)x: prosentase berkas foton pada kedalaman air 10 cm dan lapangan radiasi 10 cm x 10 cm
Untuk menentukan laju dosis serap pada lapangan kecil maka lapangan radiasi dan detektor harus memenuhi hubungan sebagai berikut 10.
FWHM ≥ 2rLCPE+ d (3)
dengan
FWHM: full width at half maximum (perbedaan antara dua nilai yang berbeda dari masing-masing variabel yang sebanding dengan separuh nilai maksimum)
d: adalah diameter terbesar dari dimensi detektor ionisas
rLCPE: Rentang Keseimbangan Partikel bermuatan pada bidang lateral
Penentuan Dosis Serap Air Berkas Foton
Dosis serap air berkas foton dengan kualitas radiasi Q pada titik acuan pengukuran dapat ditentukan dengan Persamaan 4 11.
Q W D Q
W Q M N k
D ( ) . , . (4)
dengan ) (Q
DW : dosis serap air berkas foton dengan kualitas radiasi Q (mGy)
MQ : bacaan dosimeter ( nC )
W
ND, : faktor kalibrasi dosimeter dalam besarandosis serap air ( mGy/nC )
kQ : faktor koreksi kualitas radiasi
METODE
Pertama dilakukan pengukuran persentase dosis di kedalaman berkas foton 6 MV pada beberapa lapangan radiasi mulai dari 2 cm x 2 cm sampai dengan 10 cm x 10 cm dengan jarak sumber radiasi ke permukaan air (SSD) 100 cm menggunakan detektor ionisasi volume 0,125 cc tipe Semiflex PTW 31010 yang dirangkaikan dengan elektrometer PTW Tandem.
Setelah itu dilakukan pengukuran profil berkas radiasi pada beberapa kedalaman untuk lapangan radiasi 2 cm x 2 cm dengan jarak sumber radiasi ke permukaan air 90 cm menggunakan dosimeter yang sama.
Pengukuran persentase dosis di kedalaman dan profil berkas radiasi dilakukan di dalam fantom PTW 3 D. Susunan peralatan dalam pengukuran dapat dilihat pada Gambar 2 di bawah ini.
Gambar 2. Susunan peralatan pada pengukuran persentase dosis di kedalaman dan profil berkas foton 6 MV.
Setelah itu dilakukan pengukuran untuk menentukan laju dosis serap air berkas foton 6 MV pada kondisi acuan dengan jarak sumber radiasi ke permukaan air 100 cm dengan lapangan radiasi di permukaan 10 cm x 10 cm dan kedalaman detektor 10 cm. Pengukuran dilakukan di dalam fantom air 1 D Scanner menggunakan detektor ionisasi volume 0,6 cc tipe TW 30013 dan Pinpoint 3D volume 0,016 cc tipe PTW 31016 yang dirangkaikan dengan elektrometer Webline.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Persentase Dosis Di Kedalaman Berkas Radiasi Foton 6 MV
Kurva persentase dosis di kedalaman berkas foton 6 MV pada jarak sumber radiasi ke permukaan fantom, SSD = 100 cm dan lapangan radiasi di permukaan fantom 10 cm x 10 cm dapat dilihat pada Gambar 4 di bawah ini
Gambar 4. Kurva persentase dosis di kedalaman berkas foton 6 MV pada beberapa lapangan radiasi
Dari Gambar 4 dapat dilihat bahwa persentase dosis di kedalaman berkas foton 6 MV di lapangan 10cmx10cm pada kedalaman 20 cm dan 10 cm mendapatkan nilai 40,21 % dan 68,42 %. Dengan demikian akan diperoleh nilai TPR 20/10 = 0,686 Selanjutnya dengan menggunakan Persamaan 2 akan diperoleh nilai rentang keseimbangan partikel bermuatan, rLCPE = 1,359 cm, sedangkan jika menggunakan Persamaan 3 akan diperoleh nilai rLCPE = 1,222 cm.
Spesifikasi yang diberikan pabrik menyatakan bahwa untuk berkas foton 6 MV persentase dosis di kedalaman 10 cm adalah 67,5 % dengan deviasi maksimum adalah ± 2 %.
Dengan demikian terdapat perbedaan yang tidak signifikan sebesar 0,9 % antara hasil pengukuran dengan spesifikasi yang dinyatakan oleh pabrik 12.
Dari Gambar 4 dapat dilihat juga bahwa kedalaman dosis mencapai maksimum berkas foton 6 MV, R100 untuk lapangan acuan 10 cm x 10 cm mendapatkan nilai 15,8 mm, sedangkan British Journal Radiology dan spesifikasi pabrik menyatakan 16 mm ± 2 mm.
Dengan demikian nilai yang diperoleh masuk dalam rentang nilai yang direkomendasikan oleh British Journal Radiology 13 .
Dari Gambar 4 tersebut di atas dapat dilihat juga bahwa semakin kecil lapangan radiasi, maka persentase dosis di kedalaman semakin kecil. Hal ini disebabkan dengan semakin kecil lapangan radiasi banyak berkas radiasi primer yang dihambat oleh kolimator.
Profil Berkas Radiasi Foton 6 MV
Profil berkas radiasi lapangan terkecil 2 cm x 2 cm pada beberapa kedalaman dapat dilihat pada Gambar 5 di bawah ini.
Gambar 5. Profil berkas radiasi lapangan terkecil 2 cm x 2 cm pada beberapa
kedalaman
Dari Gambar 5 tersebut di atas dapat dilihat bahwa lebar tengah puncak (Full width at Half Maximum) dari berkas radiasi 6 MV tersebut pada kedalaman 10 cm mendapatkan nilai 2,25 cm. Selanjutnya dengan menggunakan Persamaan 3 akan diperoleh lapangan radiasi yang sesuai dengan dimensi detektor minimal yang dapat digunakan untuk mengukur lapangan radiasi pada lebar tengah puncak berkas radiasi tersebut yang mendapatkan nilai FWHM = 2,734 mm. Dengan demikian detektor volume 0,016 cc tersebut tidak dapat digunakan untuk penentuan laju dosis serap air pada lapangan radiasi di permukaan 2 cm x 2 cm. Dari hasil perhitungan ini diperlukan profil berkas radiasi di atas lapangan radiasi di permukaan air 2 cm x 2 cm untuk mengetahui kemampuan detektor volume 0,016 cc tersebut.
Dari beberapa referensi diperoleh informasi bahwa detektor ionisasi yang tersedia secara komersial tidak dapat memenuhi kriteria tersebut 7,11. Untuk mengatasi masalah ini diperlukan detektor diamond yang dapat mengukur laju dosis serap air pada lapangan kurang dari 2 cm x 2 cm.
Laju Dosis Serap Air Berkas Foton 6 MV
Hasil pengukuran dosis serap air berkas foton 6 MV pada jarak sumber radiasi ke
Depth : 10 cmcm
permukaan fantom 100 cm, lapangan radiasi di permukaan 10 cm x 10 cm dan kedalaman 10 cm dapat dilihat pada Tabel 4 di bawah ini.
Selanjutnya dengan menggunakan persentase dosis di kedalaman akan diperoleh dosis serap air pada kedalaman maksimum yang hasilnya disajikan pada tabel yang sama.
Tabel 1. Luaran berkas foton 6 MV pesawat permercepat linier medik Synergy Platform pada jarak sumber radiasi ke permukaan air 100 cm dan lapangan radiasi 10 cm x 10 cm
Parameter
Detektor TW 30013
Detektor TW 31016 MQ
(nC/200MU) 25,27 0,5472 ND,W
(mGy/nC) 54,04 2505 KQ,Qo 0,9894 1,000
KS 1,0019 1,0046
KPol 1,009 1,0044
D10(Zreff)
(mGy/200MU) 1337 1383 PDD10(Zreff)
(%) 68,42 68,42
DW,Q (Zmax)*
(mGy/200MU) 2007 2022
*Ketidakpastian terentang (expanded uncertainty ± 2,17 %) untuk tingkat kepercayaan 95%
Dari Tabel 1 dapat dilihat bahwa penentuan laju dosis serap air maksimum pada kondisi acuan yang diukur menggunakan detektor ionisasi volume 0,6 cc tipe TW 30013 dan Pinpoint 3D volume 0,016 cc tipe PTW 31016 yang dirangkaikan dengan elektrometer Webline mendapatkan nilai masing-masing 2007 mGy/200MU dan 2022 mGy/200MU. Hal ini menunjukkan adanya perbedaan yang tidak signifikan sebesar 0,75 %. Dengan demikian kedua harga ini mendapatkan nilai masing-masing 1 MU = 1,0035 cGy dan 1 MU = 1,011 cGy. Nilai ini cukup baik dengan deviasi ˂ 1.0 % terhadap nilai 1 MU = 1 cGy.
KESIMPULAN
Dari hasil dan pembahasan tersebut di atas dapat disimpulkan bahwa kinerja pesawat
pemercepat linier medik Elekta tersebut di atas sudah sesuai dengan yang spesifikasi yang dikeluarkan oleh pabrik, dengan demikian pesawat pemercepat linier medik tersebut sudah dapat digunakan untuk penyinaran pasien tumor.
Detektor ionisasi pinpoint 3D volume 0,016 cc tipe PTW 31016 tidak dapat digunakan untuk mengukur laju dosis serap air pada lapangan radiasi kecil, walaupun hasil pengukuran antara detektor TW30013 dengan TW 31016 untuk lapangan acuan 10 cm x 10 cm mempunyai deviasi < 1 %.
Dengan demikian diperlukan detektor diamond untuk mengatasi masalah tersebut.
Data pengukuran ini dapat juga dijadikan sebagai acuan dalam melaksanakan kegiatan kendali mutu dari pesawat pemercepat linier akselerator Elekta Synergy Platform tersebut.
Perlu dilakukan pengukuran profil berkas radiasi lapangan lebih besar dari 2 cm x 2 cm untuk mengetahui kemampuan detektor pinpint
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada seluruh staf Rumah Sakit Dr. Sardjito dan staf PT. Besindo Medi Prima yang telah memberikan bantuannya sehingga penulisan makalah ini dapat terlaksana.
DAFTAR PUSTAKA
1. International Atomic Energy Agency, Dosimetry of Small Static Fields Used in External Beam Radiotherapy, An International Code of Practice for Reference and Relative Dose Determination, Technical Report Series No.483, IAEA, Vienna, 2017
2. Komunikasi pribadi dengan fisikawan medis PT. Besindo Medi Prima
3. WILLIAM, J.R., and TWAITES, D.I., Radiotherapy in practice, Oxford Medical Publication, 1993.
4. JHON HORTON. Ph.D. Handbook Radiation Therapy Physics, Prentice-Hall, Inc. Englewood Cliffs, N.J.,1987.
5. Badan Pengawas Tenaga Nuklir, Peraturan Kepala BAPETEN tentang kalibrasi alat ukur radiasi dan keluaran sumber radiasi, standardisasi
radionuklida dan fasilitas kalibrasi, BAPETEN, Jakarta, 2007.
6. J.U. Wuerfel, Dose Measurements in Small Fields, Medical Physics International, Journal, Vol.1, No.1, 2013 7. Small Field Dosimetry, Application
Guide, PTW-Freiburg,
Physikalisch-Technische Werkstätten Dr.
Pychlau GmbH
8. PAPACONSTADOPOULOS Pavlos., On the Detector Response and Reconstruction of the Source Intensity Distribution in Small Fields, PhD Thesis, Mc Gill Univ, 2016
9. KALACH,N.I., ROGERS, D.W., Which accelerator photon beams are ‘clinic-like’
for reference dosimetry purposes? Med.
Phys. 30 (2003)
10. LILICRAP, S.C., OWEN, B., WILLIAMS, P.C., Code of Practice for high energy photon therapy dosimetry based on the NPL absorbed dose calibration service, Phys, Med. Biol. 35, 1990
11. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY
AGENCY, Absorbed Dose
Determination in External Beam Radiotherapy; An International Code of Practice for Dosimetry Based on Standards of Absorbed Dose to Water, Technical Report Series No.398, IAEA, Vienna , 2000
12. Manual Elekta Synergy, Acceptance Test, 2007
13. Central Axis Depth Dose Data for Use in Radiotherapy, British Intstitute of Radiology Supplement 17, British Institute of Radiology, London, 1983
