T1 642010002 Full text

(1)

Dosimetry BNCT Pada Kanker Hati (

Hepatocellular Carcinoma

)

Mengunakan MCNPX

Oleh:

Nur Solikin

Nim: 642010002

TUGAS AKHIR

Diajukan Kepada Program Studi Fisika, Fakultas Sains dan Matematika

Guna Memenuhi Sebagian Dari Persyaratan Untuk Mencapai Gelar Sarjana

Sains

Program Studi Fisika

FAKULTAS SAINS DAN MATEMATIKA

UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA

SALATIGA

(2)

v

Dosimetry BNCT Pada Kanker Hati (

Hepatocellular Carcinoma

)

Mengunakan MCNPX

Oleh:

Nur Solikin

Nim: 642010002

TUGAS AKHIR

Diajukan Kepada Program Studi Fisika, Fakultas Sains dan Matematika

Guna Memenuhi Sebagian Dari Persyaratan Untuk Mencapai Gelar Sarjana

Sains

Program Studi Fisika

FAKULTAS SAINS DAN MATEMATIKA

UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA

SALATIGA

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

vi

MOTTO

،

. (

)

Artinya:

(8)

(9)

vii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

LEMBAR PENGESAHAN ... ii

LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN ... iii

LEMBAR PERSETUJUAN AKSES ... iv

MOTTO ...v

KATA PENGANTAR ... vi

DAFTAR ISI ... vii

JUDUL ...1

ABSTRAK ...1

PENDAHULUAN ...1

BAHAN DAN CARA...2

HASIL ...3

KESIMPULAN ...3

UCAPAN TERIMA KASIH...4

DAFTAR PUSTAKA ...4

(10)

Nur Solikin / Dosimetry BNCT Kanker Hati (Hepatocellular Carcinoma) Berbasis Montecarlo

1 Dosimetry BNCT Pada Kanker Hati (

Hepatocellular Carcinoma

) Mengunakan

MCNPX

*Nur Solikin

1

, Suryasatriya Trihandaru

1

dan Suharyana

2

1_{Department of Physics, Faculty of Science and Mathematics, Satya Wacana Christian University, Salatiga, Indonesia} 2_{Department of Mathematics and Natural Sciences, Sebelas Maret University, Surakarta, Central Java, Indonesia}

*E-mail : [email protected]

Abstrak – Telah dilakukan penelitian mengenai Dosimetri pada terapi kanker hati (Hepatocellular Carcinoma) dengan Boron Neuron Capture Theraphy (BNCT) menggunakan program Monte Carlo N-Partikel Extended (MCNPX). Program MCNPX dipakai sebagai analisis fluks neutron Termal dan Epitermal pada jaringan kulit dan sel kanker. Teknik Monodirection Sources (MS) dipakai agar dosis tidak melebihi ambang batas yang telah ditentukan. Mengingat simulasi pada MCNPX membutuhkan waktu yang cukup lama maka penelitian ini hanya menghitung dosis Boron dengan variasi 20, 25 , 30, 35, 40, dan 45µg/g tumor dan waktu irradiasi. Dihasilkan laju dosis secara berturut-turut adalah 0.051 Gy/s, 0.068 Gy/s, 0.071 Gy/s, 0.085 Gy/s, 0.097 Gy/s, dan 0.106 Gy/s. Waktu irradiasi untuk masing-masing konsentrasi Boron adalah 822 detik (13.7 menit), 672 detik (11.2 menit), 558 detik (9.3 menit), 468 detik (7.8 menit), 366 menit (6.1 menit), dan 348 detik (5.8 menit). Jadi semakin tinggi konsentrasi boron maka waktu irradiasi semakin cepat.

Kata kunci:BNCT, MCNPX, Kanker Hati, Variasi Boron, Waktu Irradiasi

I. PENDAHULUAN

Kanker hati (Hepatocellular Carcinoma) adalah sel tumor yang tumbuh tidak terkendali yang bersifat abnormal [1]. Ini merupakan salah satu jenis kanker (Tumor ganas) paling mematikan yang belum dapat di tangani secara tepat. Beberapa penanganan dan tindakan untuk pasien kanker hati seperti tindakan kemoterapi, radioterapi dan onkologi ada juga gabungan dari 2 terapi itu. Pengobatan dengan metoda radioterapi merupakan tindakan dengan memanfaatkan sumber radioaktif [2].

Boron Neutron Capture Theraphy (BNCT) adalah salah satu metode pengobatan yang memanfaatkan tangkapan Neutron dengan Boron-10 [3]. Tampang lintang boron-10 yang kuat memungkin interaksi dengan neutron termal semakin tinggi [4]. Reaksi nuklir yang terjadi ketika boron-10 di irradiasi dengan neutron termal adalah menghasilkan litium-7 dan partikel alfa serta energi 2,33 MeV.

Partikel alfa memilki Linear Energi Transfer (LET) tinggi di dalam tubuh tetapi daya rusak partikel alfa dan lithium-7 sangat pendek yaitu ±8-9µm didalam sel kanker [7].

Dengan persamaan reaksi inti [16] :

Saat ini pengembangan senyawa pembawa Boron oleh ahli farmasi untuk BNCT sudah memasuki generasi puncak yaitu pengembangan senyawa yang memiliki target spesifik pada sel

kanker [4,6]. BNCT (Boron Neutron

CaptureTtherapy) BNCT mempunyai banyak

kelebihan dibanding terapi konvensional lain yaitu boron bersifat non toxic, jangkauan partikel alfa untuk merusak sel kanker sangat kecil sehigga memungkinkan daya rusaknya berada pada sel kanker yaitu 8-9µm [24]. Boron yang teraktivasi

1. Relative Biological Effectiveness (RBE), yaitu rasio dosis referensi (seperti sinar gamma dari 60Co) dengan dosis radiasi pada sistem biologi. Faktor ini merupakan fungsi

(11)

2

pada kedalaman 5 cm dari permukaan kulit, dan dosis pada sel sehat dihitung hanya pada kulit tanpa memperhitungkan organ lain. Variasi senyawa Boron-10 yang dipakai yaitu 20, 25 , 30, 35, 40, dan 45µg/g tumor.

II. BAHAN DAN CARA

Penelitian ini menggunakan dasar simulasi yang menggunakan program MCNPX yang terinstal dilaptop/PC. Tahap awal penelitian adalah menggumpulkan data untuk membangun code

MCNPX (code seperti terlampir). Code MCNPX meliputi model geometri kanker hati dan material kanker hati sesuai dengan keadaan sebenarnya.

Gambar 1: kanker hati pada manusia [14]

Jaringan kanker hati (gambar1) dimodelkan dengan pendekatan sederhana berupa ellipsoid sebagai berikut:

Gambar 1a: Geometri kanker hati (2D)

Keterangan:

1. Planning Tumor Volume (PTV) bagian terluar dari kanker dan memiliki meterial yang sama dengan jaringan sehat. (r= 2cm, jaringan sehat karena merupakan infiltrasi

dari GTV. (r= 1.5 cm, massa= dengan jari-jari arah x, y, dan z berbeda [5]. Sebagai berikut:

Persamaan lobus kanan:

(1)

(12)

Setelah mencari dosis boron maka tahap selanjutnya adalah mencari dosis total dengan memakai persamaan: menghitung dosis total maka selanjutnya adalah menghitung waktu irradiasi dengan persamaan:

(6)

Besar dosis standard digunakan adalah 50 Gy. [19] Faktor-faktor efek biologi dalam BNCT dipenggaruhi diterima oleh jaringan kanker hati dan laju dosis dan waktu irradiasi dengan perhitungan manual memakai persamaan (3), (4), (5) dan (6).

Berikut peneliti sajikan hasilnya yaitu besar laju dosis dan waktu irradiasi.

Batas dosis kanker hati sesuai dengan rekomendasi

International Atomic Energy Agency (IAEA) yaitu jaringan hati adalah 35Gy/s [4]. Laju dosis pada kanker hati dapat dilihat pada tabel 2 yaitu penggunaan konsentrasi boron 20 µg/g tumor menghasilkan laju dosis paling rendah sebesar 0.051Gy/s dengan waktu irradiasi paling lama 13.7 irradiasi adalah 0.085, 0.097, 0.106 Gy/s dan 7.8, 6.1, 5.8 menit. Jadi berdasarkan tabel 2 nilai dosis tidak melewati nilai batas aman jaringan sehat hati dan nilai konsentrasi boron-10 aman digunakan untuk irradiasi kanker hati.

IV. KESIMPULAN

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dan hasil yang didapatkan bahwa pelaksanaan terapi dengan metode BNCT mampu memberikan dosis maksimal pada kanker hati tetapi dosis yang diterima jaringan sehat bisa se-minimal mungkin.

(13)

5

IV. UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada Dr. Suryasatriya Trihandaru, S.Si.,M.Sc.nat selaku pembimbing pertama dan Dekan Fakultas Sains and Matematics yang telah memberikan ijin untuk melakukan penelitian. Kepada Nur Aji Wibowo M.Si selaku Kepala Laboratorium Fisika dan Pendidikan Fisika yang telah memberikan ijin untuk memakai fasilitas lab (seperti komputer) guna menyelesaikan simulasi dan penelitian ini.

DAFTAR PUSTAKA

1. A.J.Kreiner,V. Thatar Vento, P. Levinas, J.Bergueiro, H. Di Paolo, A.A. Burlon, J.M. Kesque, A.A. Valda, M.E. Debray, H.R. Somacal et al., Appl. Radiat. Isot. 67, 5266-5269 (2009).

2. D. L. Bluel, W. T. Chu, R. J. Donahue, B. A.Ludewigt and J. Vujic, in Proceedings of the 9thInternational Simposyum on Neutron Capture Therapy for Cancer, Osaka, Japan, 2000, pp 47-48. 3. A. A. Burlon, A. J. Kreiner, A.A. Valda, M. D. Member Countries of the Association of Southeast Asian Nation (ASEAN). Asian Pasific Journal of Cancer Prevention, vol.13:411-420. 2012

8. WHO. 2012. World Health Statistic 2012. World Health Organization. ISBN 978 92 4 1564441 9. Andriani dan Virhan Novianry, Statistik Profil

Kesehatan di Provinsi Kalimantan Barat, Persentase Rakor BNCT di PTAPB BATAN Yogyakarta, 12

13. John Floberg, The Physics of Boron Neutron Capture Therapy: an emerging and innovative treatment for glioblastoma and melanoma, Caleton College, 2005 14. Patient Education, Chemotherapy, The Patient

Education Institute, 2011. www.X-Plain.com. 15. Bagaswoto P., Porspective of BNCT in Breast Cancer

Treatment in Indonesia, Status BNCT in Indonesia, Yohannes S.(BATAN), ISBN: 978-602-9431-87-2,2014

16. Sabriani Z., Rena Widita, Boron Neutron Capture Therapy (BNCT) Dose Calculation using Geometrical Factors Spherical Interface for

Glioblastoma Multiforme, ITB, 87.53, 2010

17. Alexander V.S., Boron Neutron Capture Therapy of Cancer as a Part of Modern Nanomedicine, Int. of

Nano and Molecular Medicine, University of Missouri-Columbia, USA, 1:1, 2014

18. Kondrashina, Olga V., Targeted Drug Delivery System of Gd3+ for Neutron Capture Therapy against Csncer is Metalorganic Magnetic Nanoparticles. Rusia. Nanomedine Biotherapeutic Discov Volume 3 Issue 2. ISSN : 2155-983X JNBD, 2013, an open access journal

19. P. Kotiluoto, I. Auterinen, MNCP study for Epithermal Neutron Irradiation of an Isolated Liver at the Finnish BNCT facility, Aplication Radiation ad Isotopes, 61:781-785, 2004

20. J.K. Shultis, R. E. Faw, An MCNP Primer, Kansei State University, Manhattan, 2011

21. Peng Wang, Haining Z., dkk., Boron Neutron Capture Therapy Induces Apoptosis of Glioma Cells Through Bcl-2/Bax, BMC Cancer, 10:661, 2010 Accelerators in Research and Industry, Proc. 1525:319-322, 2013 Pharmacokinetic Analysis and Uptake of 18

F-FBPA-Fr After Ultrasound-Induced Blood-Brain Barrier Disruption for Potential Enhancement of Boron Delivery for Neutron Capture Therapy, JNM, 55:616-612, 2014

(14)

warning. this surface has been replaced by a surface of type sz 500 so 15

m3 5010 1.99994e-5 1001 0.099 6012 0.269 7014 0.045 8016 0.569 15031 0.018 $ ka c ---- Definisi sumber ----

c ---- Disk have radius= 1.27cm Source Monodirection ---- SDEF Pos=0 0 -0.5 Vec=0 0 1 Axs=0 0 1 Par=1 Rad=d1 erg=1e-7 Dir=1 SI1 0 2.5 $ Radius of Source 2.5

(15)

5

1.83e-11 1.89e-11 1.95e-11 2e-11 2.06e-11 2.11e-11 2.16e-11 2.23e-11 2.33e-11 2.5e-11 2.52e-11 2.52e-11 2.63e-11 2.71e-11 2.76e-11 2.83e-11 2.94e-11 2.99e-11 3.12e-11 3.13e-11 3.24e-11 3.29e-11 3.44e-11 3.59e-11 3.75e-11 3.85e-11 4.19e-11 4.29e-11 4.4e-11 4.33e-11 4.43e-11 4.43e-11 4.68e-11 4.57e-11 4.77e-11 4.92e-11 5.07e-11 5.19e-11 5.42e-11 5.47e-11 5.41e-11 5.56e-11 5.66e-11 5.83e-11 5.96e-11 6.01e-11 6.38e-11 6.38e-11 6.54e-11 6.61e-11 6.77e-11 6.95e-11 7.04e-11 f24:p 200 201 202 $dosis photon fm24 1.8E9

de24 0.001 0.0015 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.008 0.01 0.015 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.08 0.1 0.15 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1 1.25 1.5 2 3 4 5 6 8 10 15 20