analisis hasil pengukuran percentage depth dose (pdd) berkas

Volume 15, Oktober 2013
ISSN 1411-1349
ANALISIS HASIL PENGUKURAN PERCENTAGE DEPTH DOSE
(PDD) BERKAS ELEKTRON LINAC ELEKTA RSUP DR.
SARDJITO
Suharni*, Kusminarto**, Pramudita Anggraita*
*Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan, Jl. Babarsari Kotak Pos 6101 Ykbb Yogyakarta 55281
**Jurusan Fisika FMIPA UGM, Sekip Utara, Yogyakarta 55281
E-mail: [email protected]
ABSTRAK
ANALISIS HASIL PENGUKURAN PDD BERKAS ELEKTRON LINAC ELEKTA RSUP DR. SARDJITO.
Telah dilakukan analisis profil kedalaman dosis di kedalaman (PDD) berkas elektron di RSUP. Dr. Sardjito,
Yogyakarta, dengan cara melakukan pengukuran dosis pada kedalaman yang berbeda-beda pada fantom air. Pada
penelitian ini digunakan protocol TRS No.398. Analisis ini bertujuan untuk mengetahui persentase dosis pada
kedalaman yang berbeda-beda yang disebut PDD (Percentage Depth Dose). Hasil analisis menunjukkan bahwa
untuk berkas elektron dengan luas lapangan standar 10 × 10 cm2, persentase dosis yang diterima 100% berturutturut pada energi dengan kedalaman: 4 MeV = 8,7 mm, 6 MeV = 13,2 mm, 8 MeV = 17,3 mm, 10 MeV = 21,9 mm,
12 MeV = 25,4 mm dan 15 MeV = 26,0 mm. Semakin tinggi energi berkas elektron maka penetrasi berkas elektron
semakin dalam dan dosis permukaan semakin besar. Dalam aplikasi medis PDD digunakan sebagai referensi
dalam penentuan besarnya energi radiasi yang akan dipergunakan untuk terapi.
Kata Kunci: PDD, linac, TRS No. 398, elektron
ABSTRACT
ANALYSIS OF PDD MEASUREMENT RESULT FROM ELECTRON BEAM MEDICAL LINAC IN RSUP
DR. SARDJITO. Analysis of PDD profile of photon and electron beam has been conducted in Dr. Sardjito
hospital Yogyakarta by the dose measurement in the different depth of water phantom. This analysis aims to study
the dose percentage on the different depth known as PDD (Percentage Depth Dose). The results of analysis show
that the electron beam with the standard field area 10 × 10 cm2, the accepted dose percentage is 100 % on the
depth of 4 MeV = 8,7 mm, 6 MeV = 13,2 mm, 8 MeV = 17,3 mm, 10 MeV = 21,9 mm, 12 MeV = 25,4 mm dan 15
MeV = 26,0 mm. In the higher energy, the electron beam gets deeper penetration and greater surface dose. In the
medical analysis, this results to be a reference in determining the applied radiation energy value.
Keywords: PDD, linac, TRS No. 398, electron
PENDAHULUAN
B
adan Kesehatan Dunia WHO melaporkan
kanker merupakan penyebab utama kematian di
seluruh dunia dan diperkirakan akan meningkat
50% pada tahun 2020. Deteksi dini dan pengobatan
yang efektif merupakan dua kunci keberhasilan
penanganan kanker setelah langkah pencegahan. Dari
hasil kajian data yang diperoleh sampai dengan tahun
2009 diketahui bahwa kebutuhan linac di Indonesia
untuk keperluan medis masih jauh dari yang
disarankan WHO yaitu satu linac per satu juta
penduduk. [1]
Cakupan layanan radioterapi untuk pengobatan
kanker di Indonesia masih sangat rendah, yakni baru
mencapai 10-15 persen dari kebutuhan. Padahal,
radioterapi merupakan salah satu modalitas utama pada
pengobatan
kanker
selain
kemoterapi
atau
pembedahan.
Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Teknologi
Akselerator dan Aplikasinya
Vol. 15, Oktober 2013 : 84 - 88
Elektron adalah partikel subatom yang
bermuatan negatif dan ketika dipercepat, elektron
dapat menyerap ataupun memancarkan energi dalam
bentuk foton. Dalam terapi radiasi, berkas elektron
dihasilkan oleh pemercepat linac untuk pengobatan
tumor superficial (permukaan). Hal ini dikarenakan
berkas elektron hanya mampu menembus kedalaman
yang terbatas sebelum diserap, biasanya sampai
dengan 5 cm untuk range energi 5 – 20 MeV. [2]
Agar penggunaan radiasi dalam radioterapi
harus sangat tepat dibutuhkan audit kualitas terusmenerus terhadap pelayanan radioterapi. Audit kualitas
diperlukan untuk meminimalisasi terjadi keganasan
karena radiasi pada pasien kanker. Tujuan program
quality control dalam radioterapi adalah melakukan
evaluasi dari fungsi dan karakteristik seluruh peralatan
radioterapi dan perhitungan dosis. [3]
Salah satu parameter dari berkas radiasi yang
diukur dalam kegiatan komisioning dan perawatan
84
Volume 15, Oktober 2013
adalah kurva persentase dosis di kedalaman (PDD)
berkas radiasi baik foton maupun elektron pada suatu
kondisi pengukuran. Kurva persentase ini sangat
penting karena dari kurva ini dapat ditentukan kualitas
berkas radiasi tersebut. Parameter tersebut antara lain
kedalaman ionisasi mencapai maksimum R100,
kedalaman ionisasi mencapai 80% dari nilai
maksimum R80, kedalaman ionisasi mencapai 50% dari
nilai maksimum R50, rentang praktis elektron Rp.
Untuk menyatakan kualitas radiasi berkas foton
dan elektron digunakan protokol IAEA yang terdapat
dalam Technical Reports Series no. 398 dengan
lapangan radiasi 10 cm × 10 cm pada jarak sumber
radiasi ke permukaan fantom 100 cm.
Dalam rangka mempelajari parameter kualitas
berkas radiasi tersebut perlu dipahami terlebih dahulu
prinsip dosimetri yang digunakan.[4] Prinsip dosimetri
radiasi sendiri sangat berkaitan dengan metode untuk
penentuan kuantitatif energi yang tersimpan dalam
medium yang diberikan secara langsung atau tidak
langsung oleh radiasi pengion. Terdapat beberapa
satuan yang terkait dengan kuantitas dan unit untuk
mendefinisikan dan menggambarkan radiasi berkas.
Pada penelitian ini akan dipelajari prinsip dosimetri
yang digunakan pada linac medis elekta untuk
memahami proses konversi energi menjadi dosis yang
digunakan untuk terapi kanker yaitu dengan
memahami karakteristik radiasi berkas elektron dan
foton melalui pengukuran persentase dosis di
kedalaman fantom air berdasar protokol IAEA
Technical Report Series TRS 398.
TATA KERJA
Mengukur PDD Linac Elekta medis milik RS.
Dr. Sardjito untuk berkas foton berenergi 6 dan 10
MeV serta elektron dengan 6 energi, 4, 6, 8, 10, 12, 15
MeV menggunakan media fantom (phantom) air.
Protokol yang digunakan IAEA TRS 398. Teknik yang
digunakan SSD (source-skin distance). Linac yang
digunakan milik RSUP. Dr. Sardjito dengan dosis 200
MU. Program yang digunakan untuk mengukur PDD
adalah Mephysto.
Pengukuran berkas foton dan elektron
dilakukan ada ruangan linac di mana berkas elektron
maupun foton dari pesawat linac diarahkan pada
fantom yang diisi dengan air kira- kira 4/5 bagian.
Data distribusi dosis pada umumnya diukur
menggunakan fantom air, dengan pendekatannya
sangat mirip dengan sifat penyerapan dan scattering
radiasi pada otot dan jaringan lunak lainnya. Hal ini
disebabkan komposisi tubuh manusia yang sebagian
besar (60%) terdiri dari air. Alasan lain, fantom air
mudah didapat dan diproduksi kembali. Walaupun
begitu ada sedikit permasalahan di lapangan apabila
digunakan ion chamber dan detektor lain yang sangat
ANALISIS HASIL PENGUKURAN PDD BERKAS
ELEKTRON LINAC ELEKTA RSUP. DR. SARDJITO
Suharni, Kusminarto, Pramudita Anggraita
ISSN 1411-1349
terpengaruh oleh air, sehingga detektor tersebut harus
didesain tahan air. Ketika berkas masuk ke tubuh
pasien (atau fantom), dosis yang terserap pada tubuh
pasien bervariasi sebagai fungsi kedalaman. Variasi ini
tergantung pada banyak kondisi: energi berkas,
kedalaman, jarak dari sumber, dan sistem kolimasi
berkas.[2]
Bagian tengah dari fantom ini berlubang tempat
detektor kamar ionisasi, detektor pengion ini
merupakan alat ukur radiasi yang mengukur jumlah
ionisasi yang terjadi di dalam rongga detektor.
Detektor bergerak vertikal pada sumbu utama secara
otomatis. Supaya pengukuran yang dilakukan oleh
detektor dapat digunakan, dibutuhkan suatu alat yang
dapat membaca jumlah ion yang dikumpulkan, alat
tersebut adalah elektrometer yang disambungkan
dengan komputer. Komputer tersebut dilengkapi
dengan program mephysto yang digunakan untuk
mengolah data PDD nantinya dan komputer tersebut
diletakkan di luar ruangan linac. Maka didapat angkaangka yang disebut data PDD (percentage depth dose).
Adapun set-up pengukuran PDD ditunjukkan pada
Gambar 1. Untuk pengukuran persentase dosis radiasi
berkas elektron di kedalaman fantom air dilakukan
seperti pada Gambar 2.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Linac mampu membangkitkan dua tipe berkas
klinis, yaitu elektron dan foton. Berkas elektron
digunakan untuk treatment kanker superficial
(kedalaman kurang dari 5 cm). Jangkau energi terapi
elektron adalah 4 sampai 22 MeV. Berkas foton
digunakan untuk treatment kanker yang jauh lebih
dalam. Jangkau energi terapi foton adalah 4 sampai 25
MeV.[5]
Skema beam transport linac elekta di RS Dr.
Sardjito disajikan pada Gambar 3.
Pada penelitian ini, proses pengukuran PDD
diperlukan untuk mengetahui karakteristik berkas
elektron dan foton medis untuk terapi kanker serta
mengetahui nilai puncak R100 dan R80 yang digunakan
untuk menentukan tingkat energi yang bersesuaian
dengan kedalaman atau letak kanker. PDD diukur
dengan menggunakan fantom air, radiasi datang tegak
lurus permukaan, dan berhubungan dengan dosis pada
sumbu utama.
Elektron digunakan dalam radioterapi eksternal
untuk pengobatan kanker di permukaan kulit atau
sekitar 5 cm dari permukaan kulit dimana dosisnya
tinggi pada daerah permukaan dan akan menurun
secara tajam di bawah depth dose 80%, maka karena
hal tersebut perlu diketahui keakuratan range elektron
dalam jaringan.[2] Karena itu perlu dilakukan
pengukuran distribusi dosis kedalaman elektron dalam
air pada sumbu utama (PDD).
85
Volume 15, Oktober 2013
ISSN 1411-1349
Gambar 1.
Gambar 2.
Set-up pengukuran PDD.
Pengukuran berkas elektron menggunakan aplikator 10 cm × 10cm.
Gambar 3.
Beam transport system linac Elekta[6].
Untuk radiasi berkas elektron, pengukuran PDD
dilakukan dengan menggunakan teknik SSD atau jarak
sumber ke permukaan fantom air 100 cm dan lapangan
radiasi simetris 10 cm × 10 cm dilakukan dengan
memasang detektor kamar ionisasi Marcus yang
terhubung dengan elektrometer yang disambungkan
dengan komputer yang dilengkapi program Mephysto.
Tidak seperti halnya dengan berkas foton yang
diperoleh dari berkas elektron yang diarahkan ke suatu
target, berkas elektron dapat digunakan langsung.
Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Teknologi
Akselerator dan Aplikasinya
Vol. 15, Oktober 2013 : 84 - 88
86
Volume 15, Oktober 2013
ISSN 1411-1349
Untuk memperoleh berkas radiasi pada bagian
tepi yang relatif baik, maka berkas elektron dikolimasi
sedekat mungkin dengan permukaan kulit pasien
sehingga meminimalkan jaringan sehat yang terkena
radiasi menggunakan sebuah
aplikator elektron.
Berkas elektron biasanya digunakan pada pasien
dengan jarak sumber radiasi ke permukaan tubuh yang
tetap yaitu 100 cm dengan jarak ujung aplikator ke
permukaan tubuh sekitar 5 cm. Aplikator berfungsi
untuk menyearahkan berkas elektron yang cenderung
bergerak menyebar. Jadi aplikator berfungsi untuk
mengkolimasi berkas elektron. Pada pengukuran PDD
digunakan aplikator yang sesuai dengan lapangan
radiasi yaitu dengan ukuran 10 cm × 10 cm serta
menggunakan detektor kamar ionisasi untuk
menentukan dosis radiasi. Kamar ionisasi merupakan
dosimetri yang paling banyak dipakai karena
keakuratan, tingkat ketelitian yang tinggi dan mudah
penggunaannya. Penentuan dosis dalam kondisi
referensi penyinaran disebut kalibrasi berkas.
Saat linac dioperasikan pada mode elektron,
posisi target foton sinar-X digantikan oleh primary
scattering foil dan posisi flattening filter digantikan
oleh secondary scattering foil. Kedua foil penghambur
ini berfungsi untuk memperlebar berkas pensil elektron
yang muncul dari exit window.
meningkat akan menaikkan kedalaman maksimum dan
menurunkan dosis permukaan. Jarak antara permukaan
sampai dengan titik dengan dosis maksimum disebut
kedalaman maksimum. Kedalaman dosis maksimum
juga sering disebut kedalaman build up, dan daerah
dari permukaan sampai dosis maksimum disebut
daerah build up. Kedalaman build up dipengaruhi oleh
lapangan radiasi dan energi radiasi. Dari Gambar 4
dapat dijelaskan, build up kemungkinan terjadi
tumbukan keras antara berkas elektron dengan elektron
atom medium, jika elektron atom menyerap energi
lebih tinggi dari energi ikatnya maka atom mengalami
ionisasi. Elektron yang keluar akibat tumbukan keras
tersebut memiliki kecepatan tinggi yang turut memberikan kontribusi kenaikan dosis pada daerah build
up. Pada energi berkas elektron rendah, build up lebih
curam dibandingkan dengan energi berkas elektron
tinggi hal ini dikarenakan pada energi rendah berkas
elektron lebih mudah terhambur sehingga persentase
dosis permukaan energi rendah terjadi pada kedalaman
yang lebih rendah dibandingkan dengan elektron yang
lebih tinggi. Pada daerah setelah build up energi elektron terus-menerus berkurang dan terjadi hamburan.
Hasil pengukuran kurva persentase dosis di
kedalaman berkas elektron dengan energi nominal 4,
6, 8, 10, 12 dan 15 MeV dapat dilihat pada Gambar 4.
Dari Gambar 4 dapat dilihat bahwa semakin
besar energi berkas elektron kedalaman dosis mencapai
maksimum semakin dalam, di samping itu kurva
kedalaman maksimum menjadi lebih lebar karena
semakin besarnya hamburan berkas elektron oleh air.
Namun pada kedalaman tertentu berkas elektron
kehilangan energi sehingga kedalaman dosis mencapai
maksimum akan sama atau lebih rendah dari energi
berkas elektron yang lebih rendah. Hal ini berkaitan
dengan dosis energi yang diberikan ke jaringan dalam
bentuk dosis terserap.
PDD sebagai fungsi kedalaman, lapangan
radiasi, SSD, dan energi elektron. Kedalaman
maksimum dan dosis permukaan atau dosis kulit
tergantung pada energi radiasi. Energi elektron
Gambar 4.
Kurva persentase dosis di kedalaman berkas elektron energi
nominal 4, 6, 8, 10, 12 dan 15
MeV dari pesawat linac medik
Elekta.
Dari kurva pada Gambar 4 dapat ditentukan
parameter dosimetri yang penting dalam penentuan
laju dosis serap berkas elektron tersebut dapat dilihat
pada Tabel 1.
Tabel 1. Parameter dosimetri beberapa energi nominal berkas elektron dari
linac medic Elekta RSUP Dr. Sardjito.
Level Energi
(MeV)
4
6
8
10
12
15
R100
(mm)
8,70
13,20
17,30
21,90
25,40
26,00
Rp
(mm)
21,06
30,81
40,01
48,80
58,17
74,19
R50
(mm)
16,34
24,46
31,99
39,63
47,54
60,49
ANALISIS HASIL PENGUKURAN PDD BERKAS
ELEKTRON LINAC ELEKTA RSUP. DR. SARDJITO
Suharni, Kusminarto, Pramudita Anggraita
Rt
(mm)
12,66
19,30
25,44
31,94
38,36
47,98
X-Ray
Bck. (%)
0,36
0,72
1,15
1,44
2,05
3,67
Ep0
(MeV)
4,40
6,34
8,18
9,94
11,82
15,05
E0(mean)
(MeV)
3,81
5,70
7,45
9,23
11,08
14,09
87
Volume 15, Oktober 2013
Dari Tabel 1 dapat dilihat bahwa semakin besar
energi berkas elektron kedalaman dosis mencapai
maksimum semakin dalam, di samping itu kurva
kedalaman maksimum menjadi lebih lebar karena
semakin besarnya hamburan berkas elektron oleh air.
Karena berkas elektron tidak berinteraksi
dengan target, maka spektrumnya mendekati berkas
monoenergi. Elektron sebagai partikel bermuatan lebih
banyak berinteraksi dengan udara dibanding dengan
berkas foton. Hal ini menyebabkan terjadinya
degradasi energi ketika elektron merambat melewati
filter perata (flattening filter) dan juga bertambahnya
hamburan sudut (angular scattering).[7]
ISSN 1411-1349
UCAPAN TERIMA KASIH
Terimakasih disampaikan kepada radiographer
dan fisika medis di Instalasi Radioterapi RSUP. Dr.
Sardjito yang telah membantu dalam proses kalibrasi
dan pengukuran di pesawat linac Elekta.
DAFTAR PUSTAKA
[1] GONDHOWIARDJO, GB PRAJOGI, MD, SM
SEKARUTAMI, History and growth of radiation
oncology in Indonesia, Biomedical Imaging and
Intervention Journal, 2008.
Terapi radiasi dianggap sebagai sebuah proses
pengobatan lokal karena hanya sel di dalam dan di
sekitar kanker yang dituju. Radioterapi bertujuan
memberikan suatu dosis terukur ke suatu volume target
tertentu untuk mematikan sel-sel tumor semaksimal
mungkin tetapi dengan efek samping ke jaringan
normal seminimal mungkin dengan harapan memperbaiki kualitas hidup dan memperpanjang kelangsungan
hidup penderita. Misi pemberian radioterapi dapat
tercapai dengan baik yaitu; efek terapi yang optimal,
efek samping yang minimal, dan kualitas hidup pasien
yang maksimal.
[2] EDITORS: KHAN, FAIZ M. Title: Physics of
Radiation Therapy, The, 3rd Edition, Copyright
©2003 Lippincott Williams & Wilkins.
Dosis radioterapi yang diberikan pada pasien
menggunakan satuan gray (Gy) dengan jumlah
penyinaran yang disebut fraksi, misalnya pada kanker
payudara yang telah dioperasi biasanya diberikan 50
Gy dalam 25 fraksi. Artinya, pasien tersebut akan
diradiasi 2 Gy/hari sampai 25 kali sehingga
terakumulasi dosis 50 Gy. Radioterapi biasanya
diberikan 5 kali seminggu; dari hari Senin sampai
Jumat, sedangkan pada hari Sabtu dan Minggu pasien
beristirahat di rumah. Hal ini bertujuan agar tubuh
pasien memiliki kesempatan untuk memulihkan diri.
[6] Anonim, 2006, Digital Accelerator Corrective
Maintenance Technical Reference Manual, Elekta
Oncology Systems Ltd. All rights reserved. Doc.
no 4513 370 2185 01, Page 8-5, 2006.
KESIMPULAN
Dari penelitian dapat disimpulkan bahwa
dosimetri linac sangat penting dalam penentuan
kualitas radiasi berkas elektron linac untuk terapi
kanker, khususnya dengan pengukuran persentase
kedalaman dosis kedalam fantom sebagai fungsi energi
berkas elektron. Semakin tinggi energi berkas elektron
maka penetrasi berkas elektron semakin dalam dan
dosis permukaan semakin besar.
Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Teknologi
Akselerator dan Aplikasinya
Vol. 15, Oktober 2013 : 84 - 88
[3] Anonim 2002, Program Jaminan Kualitas Instalasi
Radioterapi, Bapeten.
[4] SUHARNI, KUSMINARTO, FRIDA I.D.,
PRAMUDITA A., Perhitungan Efisiensi Daya
Berdasar Prosentase Kedalaman Dosis (PDD)
pada Linac Medis RSUP. Dr. Sardjito.
[5] Anonim 2003, 1st Line Technical Training Guide,
Elekta.
[7] E.B. PODGORSAK, Radiation Oncology Physics:
A Handbook for Teachers and Students,
International Atomic Energy Agency, Technical
Editor, Bab 5 hal 146, VIENNA., 2005
TANYA JAWAB
Wiwien Andriyanti
− Apa yang dimaksud dengan SSD?
Suharni
− SSD (Source to Surface Distance) merupakan jarak
antara sumber radiasi berupa berkas elektron atau
foton yang keluar dari radiation head pesawat linac
ke permukaan penyinaran (tubuh pasien). Untuk
pesawat linac digunakan SSD 100 cm.
88