skripsi medis

perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
SIMULASI PENENTUAN DOSIS SERAPAN
PADA BRACHYTHERAPY PROSTAT
MENGGUNAKAN SOFTWARE MCNP5
Disusun oleh :
AGITTA RIANARIS
M0207020
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi sebagian
persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains Fisika
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
April, 2011
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
HALAMAN PENGESAHAN
Skripsi ini dibimbing oleh :
Pembimbing I
Pembimbing II
Drs. Suharyana, M. Sc
NIP. 19611217 198903 1 003
Dra. Riyatun, M.Si
NIP. 19680226 199402 2 001
Dipertahankan di depan Tim Penguji Skripsi pada :
Hari
Tanggal
: Jumat
: 9 Juli 2010
Anggota Tim Penguji :
1. Viska Inda Variani, S.Si, M.Si
NIP. 19720617 199702 2 001
.............................................................
2. Drs. Darmanto, M.Si
NIP. 19610614 198803 1 002
.............................................................
Disahkan oleh:
Jurusan Fisika
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Ketua Jurusan Fisika
Drs. Harjana, M.Si, Ph.D
commit to useN
r IP. 19590725 198601 1 001
ii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul ”SIMULASI
PENENTUAN DOSIS SERAPAN PADA BRACHYTHERAPY PROSTAT
MENGGUNAKAN SOFTWARE MCNP5” belum pernah
diajukan
untuk
memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan
saya juga belum pernah ditulis atau dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang
secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Surakarta, April 2011
Agitta Rianaris
commit to user
iii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
SIMULASI PENENTUAN DOSIS SERAPAN PADA BRACHYTHERAPY
PROSTAT MENGGUNAKAN SOFTWARE MCNP5
AGITTA RIANARIS
M0207020
Jurusan Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sebelas Maret Surakarta
ABSTRAK
SIMULASI PENENTUAN DOSIS SERAPAN PADA BRACHYTHERAPY
PROSTAT MENGGUNAKAN SOFTWARE MCNP5. Simulasi ini digunakan
untuk menentukan energi yang diserap per transformasi partikel pada organ
prostat dan bladder dengan menggunakan software MCNP5. Sumber radioaktif
yang digunakan adalah 125I dengan aktivitas 12,96 × 10 Bq, waktu paruh 59,4
hari dan energi emisi gamma sebesar 35,49KeV. Untuk simulasi diperlukan
geometri tubuh manusia, definisi sumber dan output (tally) berupa model pulsa
distribusi energi. Geometri yang dibuat berupa phantom ORNL-MIRD, sumber
125
I dalam bentuk titik dan tipe tally *F8. Hasil simulasi digunakan untuk
menentukan dosis serapan pada prostat dan bladder. Variasi jumlah seed
dilakukan untuk mendapatkan nilai dosis serapan yang berbeda-beda. Banyaknya
seed yang diimplankan divariasi dari 10, 20, 30, 40, 50, 60, 80,dan 90.
Didapatkan dosis serap pada prostat meningkat secara linier dengan semakin
banyaknya jumlah seed yang diimplankan. Persamaan garis linier yang diperolah
dari kurva antara dosis serapan dan jumlah seed pada prostat adalah
= 0,338 − 0,35.8Dengan persamaan tersebut maka dapat ditentukan jumlah
seed untuk mencapai dosis optimum pada brachytherapy prostat yaitu 145 Gy.
Jumlah seed untuk mencapai dosis tersebut adalah 430. Simulasi menunjukkan
bahwa dosis serapan pada brachytherapy prostat dapat ditentukan dengan
menggunakan MCNP5.
Kata kunci: dosis serapan, brachytherapy prostat, iodium-125, MCNP5
commit to user
iv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ABSORBED DOSE DETERMINATION OF PROSTATE
BRACHYTHERAPY USING MONTECARLO METHOD EMPLOYING
MCNP5
AGITTA RIANARIS
M0207020
Departement of Physics, Mathematics and Natural Sciences Faculty,
Sebelas Maret University, Surakarta
ABSTRACT
ABSORBED
DOSE
DETERMINATION
OF
PROSTATE
BRACHYTHERAPY USING MONTECARLO METHOD EMPLOYING
MCNP5. We have successfully calculated absorbed dose per transformation of
particle at a prostate and a bladder by employing MCNP5. A radioactive
35.49KeV gamma source of 125I with an activity of 12.96 × 10 Bq and a male
phantom geometry and a tally high-pulse energy have been used throughfully. The
variation of seeds were 10, 20, 30, 40, 50, 60, 80 and 90. A curve between
absorbed dose and total seed designated a linier connection with an formula of
= 0,338 − 0,358where y is the dose absorbed and x is the number of seeds.
The calculated seed to achieve an optimum dose is 430 seeds.
Key words: absorbed dose, prostate brachytherapy, iodium-125, MCNP5
commit to user
v
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
MOTTO
”Maka sesungguhnya bersama kesulitan itu ada kemudahan,
sesungguhnya bersama kesulitan itu ada kemudahan. Maka apabila
engkau telah selesai (dari suatu urusan), tetaplah bekerja keras (untuk
urusan yang lain). Dan hanya kepada Tuhanmulah engkau berharap.”
~ QS.Al-Insyirah:5-8 ~
The future depends on what we do in the present.
~ Mahatma Gandhi ~
”Barang siapa menanam benih maka ia juga yang akan memetik buahnya”
~ Anonim, advice from Bapak Eko S.(Pertamina RU IV) ~
I can because I think I can
~edit from Virgil ”They can because they think they
can” ~
As soon as you trust yourself, you will know how to live.
~Johann Wolfgang van Goethe~
commit to user
vi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PERSEMBAHAN
Dengan rahmat Allah SWT, karya ini kupersembahkan kepada:
1. Allah SWT atas rahmat, hidayah dan anugrah yang Maha Besar sehingga skripsi
ini dapat kuselesaikan.
2. Mama dan papa yang tercinta yang setiap hari menyebut namaku dalam
doanya.
3. Angel, Wawa, mas Prima, Bulik Sri-ku,dan Hun Bunku Satriya dari hati kukatakan
aku sangat menyayangi kalian semua dan terimakasih atas motivasinya.
4. Pembimbingku yang tak pernah berhenti mengajakku belajar dan terus berkarya.
5. Saudara perjuangan, teman Xii[p]at SMASAKU yang selalu memotivasi
dimanapun kalian berada, teman-teman RY dan adek-adek, aku banyak belajar
dari kalian. Sungguh suatu nikmat tak terkira bisa bertemu kalian, berkenalan
dan bersama kalian dalam waktuku belajar hingga sekarang.
6. Teman-teman Phys’07, terima kasih telah ikut mewarnai hidupku dan
memberikan nada yang berbeda-beda pada alunan musik hidupku. Kalian tak
terlupakan dan akan selalu terkenang. Tetap semangat gapai citamu ya!!
7. Almamater yang kubanggakan, khususnya Jurusan Fisika Fakultas MIPA
Universitas Sebelas Maret.
commit to user
vii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
KATA PENGANTAR
Alhamdulillaahirobbil’alamiin, syukur kepada Allah SWT yang telah
melimpahkan rahmat dan hidayahnya sehingga penulis dapat menyelesaikan
penulisan laporan penelitian dengan judul “Simulasi Penentuan Dosis Serapan
Pada Brachytherapy Prostat Menggunakan Software MCNP5.”
Laporan penelitian ini tidak akan selesai tanpa adanya bantuan dari
berbagai pihak. Oleh karena itu, Penulis menyampaikan terima kasih kepada:
1. Drs. Suharyana, M.Sc., selaku Pembimbing I sekaligus pembimbing belajar
yang telah mendampingi selama penelitian, memberi motivasi, bimbingan dan
saran dalam penyusunan skripsi.
2. Dra. Riyatun M.Si. selaku Pembimbing II yang telah memberikan latihan
kesabaran, bimbingan dan saran dalam penyelesaian skripsi.
3. Ir. Tagor M. Sembiring dari PTRKN BATAN selaku pemegang lisensi MCNP
di Indonesia.
4. Keluargaku tercinta, mama, papa, angel, wawa, bulik sri
dan mas prima.
Terima kasih kalian selalu ada buatku.
5. Mbak Annisatun fatonah, terima kasih atas konsultasinya semoga ilmu yang
diberikan senantiasa bermanfaat.
6. Teman-teman fisika angkatan 2007, terima kasih atas dukungan, bantuan, dan
semangatnya.
7. Adik-adikku angkatan 2008,2009 dan 2010.
8. Semua pihak yang telah membantu penulis sehingga laporan penelitian ini
dapat terselesaikan dengan baik.
Semoga Allah SWT memberikan balasan yang lebih baik atas kebaikan
dan bantuan yang telah engkau berikan. Penulis menyadari bahwa masih terdapat
commit to user
viii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
banyak kekurangan baik dalam isi maupun cara penyajian materi. Oleh karena itu,
penulis mengharapkan kritik dan saran guna perbaikan di masa datang. Semoga
laporan penelitian ini dapat memberi manfaat bagi penulis khususnya dan
pembaca pada umumnya. Amin
Surakarta, April 2011
Agitta Rianaris
commit to user
ix
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR ISI
halaman
HALAMAN JUDUL........................................................................................
i
HALAMAN PENGESAHAN..........................................................................
ii
HALAMAN PERNYATAAN. .............................................................................. iii
HALAMAN ABSTRAK..................................................................................
iv
HALAMAN ABSTRACT ...............................................................................
v
HALAMAN MOTTO ......................................................................................
vi
HALAMAN PERSEMBAHAN............................................................................ vii
KATA PENGANTAR .......................................................................................... vii
DAFTAR ISI ...................................................................................................
x
DAFTAR SIMBOL ............................................................................................... xii
DAFTAR TABEL ................................................................................................ xiii
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiv
DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... xv
BAB I PENDAHULUAN .............................................................................
1
I.1. Latar Belakang Masalah .............................................................
1
I.2. Rumusan Masalah ....................................................................
3
I.3. Tujuan ........................................................................................
4
I.4. Batasan Masalah .........................................................................
4
I.5. Luaran Yang diharapkan.............................................................
4
I.6. Sistematika Penulisan .................................................................
5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA....................................................................
6
2.1. Brachytherapy Prostat ................................................................
6
2.2. Dosimetri....................................................................................
9
2.2.1. Dosis Serapan ...................................................................
9
2.3. Interaksi Foton dengan Materi ........................................................ 11
2.3.1. Efek Fotolistrik ...................................................................... 12
2.3.2. Hamburan Compton ............................................................... 13
2.3.3. Produksi Pasangan ................................................................. 14
2.4. 125I sebagai Sumber Radionuklida................................................... 14
2.5. MCNP5 ........................................................................................... 15
2.5.1. MCNP ..................................................................................... 15
2.5.2. Visual Editor ..c..o..m
...m
...i.t..t.o...u
..s..e..r ................................................. 17
x
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
2.5.3. Tally MCNP ............................................................................ 18
BAB III METODOLOGI PENELITIAN............................................................. 20
3.1. Waktu Penelitian ............................................................................. 20
3.2. Alat dan Bahan ................................................................................ 20
3.3. Prosedur Pembuatan Simulasi ......................................................... 20
3.3.1. Model Geometri Phantom ....................................................... 21
3.3.2. Model Sumber Radiasi ............................................................ 23
3.3.3. Model Pulsa Distribusi Energi ................................................ 24
3. 3.4. Prosedur Pembuatan File Input Dan Pengolahan Data .......... 25
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................. 27
4.1. Geometri Phantom Model ORNL-MIRD ....................................... 27
4.2. Dosis Serapan dari Hasil Simulasi dan Perhitungan ....................... 31
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 37
5.1. Simpulan ........................................................................................ 37
5.2. Saran ............................................................................................... 37
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 39
LAMPIRAN – LAMPIRAN ................................................................................. 41
commit to user
xi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR SIMBOL
Simbol
Keterangan
Dosis Serap
Energi total yang dihasilkan oleh tiap partikel
Massa organ
Waktu paruh
Umur hidup
Aktivitas awal material radioaktif
Bilangan transformasi
Densitas organ
Volume organ
Konstanta peluruhan
Panjang gelombang
ℎ
Konstanta Planck
Massa electron
Frekuensi
Kecepatan cahaya
∅
Fungsi kerja
commit to user
xii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR TABEL
halaman
Tabel 2.1. Jenis Tally Fn dan Modifikasi Tally ....................................................19
Tabel 3.1. Komposisi Dasar dan Densitas Organ Tubuh Model Phantom ORNLMIRD ...................................................................................................23
Tabel 3.2. Data Sumber Radiasi untuk Input MCNP5 ........................................ 24
Tabel 4.1. Interaksi Foton yang Terjadi pada Cell Prostat dan Bladder ..............30
Tabel 4.2. Interaksi Elektron yang Terjadi pada Cell Prostat dan Bladder ..........30
Tabel 4.3. Hasil Running Simulasi. ..................................................................... 32
Tabel 4.4. Dosis Serapan Hasil Perhitungan ....................................................... 33
Tabel L.1. Menu Utama Pilihan .......................................................................... 46
Tabel L.2. Jenis Surface Card MCNP..................................................................48
Tabel L.3. Jenis Torus pada Surface Card MCNP. ............................................. 49
commit to user
xiii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR GAMBAR
halaman
Gambar 2.1.Skema Prosedur Penanaman Seed 125I....................................................... 7
Gambar 2.2.Posisi Seed Setelah Penanaman. ................................................................ 8
Gambar 2.3.Skema Efek Fotolistrik .............................................................................. 12
Gambar 2.4.Skema Hamburan Compton ...................................................................... 13
Gambar 2.5.Reaksi Inti Pembentukan Iodium-125 yang Terjadi di Kamar Radiasi ..... 14
Gambar 2.6. Perjalanan Random Sebuah Foton Datang Mengenai Material ................ 16
Gambar 2.7.Start-up Konfigurasi Vised ........................................................................ 18
Gambar 3.1. Flow chart Prosedur Pengoperasian Simulasi........................................... 26
Gambar 4.1.Tampilan Geometri ORNL-MIRD yang Telah Dibuat ............................. 28
Gambar 4.2. Geometri Prostat dan Bladder yang Telah Dibuat.................................... 28
Gambar 4.3. Grafik Hubungan antara Jumlah Seed dan Dosis Serapan pada Cell
Prostat....................................................................................................... 34
Gambar 4.3. Grafik Hubungan antara Jumlah Seed dan Dosis Serapan pada Cell
Dinding dan Isi Bladder ........................................................................... 35
Gambar L.1. Start-up Konfigurasi Visual Editor .......................................................... 44
Gambar L.2. Tampilan Output Windows bertuliskan “Input File” ............................... 45
Gambar L.3. Surface Windows...................................................................................... 47
Gambar L.4. Jendela Cell .............................................................................................. 51
Gambar L.5. Jendela untuk Membuat Material ............................................................. 55
Gambar L.6. Jendela “Run” .......................................................................................... 58
commit to user
xiv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR LAMPIRAN
halaman
Lampiran 1. Datasheet Spesifikasi Peluruhan Iodium-125 ........................................... 42
Lampiran 2. Petunjuk Installasi MCNP5 ...................................................................... 43
Lampiran 3. Pembuatan Geometri ................................................................................ 44
Lampiran 4. Data Organ dan Densitas Tiap Cell .......................................................... 61
Lampiran 5. Input Program ........................................................................................... 63
Lampiran 6. MCTAL ..................................................................................................... 76
Lampiran 7. Tabel Perhitungan Dosis Serapan ............................................................. 79
commit to user
xv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
BAB I
PENDAHULUAN
Latar Belakang Masalah
1.1.
Teknologi nuklir dapat dimanfaatkan pada bidang kesehatan. Terapi kanker
dengan teknik brachytherapy merupakan salah satu pemanfaatannya. Brachytherapy
adalah sebuah terapi kanker dengan cara penanaman inti radioaktif. Terapi alternatif
pengobatan kanker melalui radiasi elektromagnetik dari material radioaktif yang
ditempatkan di dekat tumor atau kanker (Robinson, 2006). Metode ini merupakan
prosedur yang efektif untuk membunuh sel kanker dan untuk mencegah tumor datang
kembali. Telah tersedia studi eksperimen dan teoritis untuk mengetahui hubungan
antara geometri sumber dan material dalam brachytherapy. Salah satunya adalah
Pourbeigi dkk. (2004) yang telah melakukan studi tentang dosis brachytherapy
endovascular dengan sumber radiasi
188
Re dan
186
Re dengan menggunakan simulasi
Monte Carlo.
Penentuan dosis yang aman untuk organ tertentu dalam brachyterapy sangat
penting untuk diperhatikan. Selama ini dalam penentuan dosis implan menggunakan
cara yang sederhana yaitu dengan menggunakan pendekatan pada
tumor
dan
distribusi dosis pada tumor ke organ normal. Pendekatan dibuat dengan
mengasumsikan semua elektron ditempatkan secara lokal dan mengabaikan pengaruh
relatif dari foton terhadap dosis serapan pada tumor (Sgouros, 2005). Keadaan dosis
serapan yang didapatkan tidak tepat. Kemungkinan untuk meletakkan detektor dan
zat radioaktif dalam tubuh secara bersamaan amat sangat tidak mungkin sehingga
diperlukan simulasi yang dapat menghitung dosis serapan setepat mungkin. Biasanya
metode Monte Carlo digunakan untuk mendefinisikan fungsi distribusi dosis, variasi
dosis, dan perhitungan dosis sumber brachytheraphy (Sgouros, 2005).
Beberapa
program
telah
dibuat
untuk
menentukan
dosis
serapan
radionuklida. Program MIRDOSE3, yang memiliki 223 jenis radionuklida dan 10
commit to user
1
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
2
model antromorphic yang berbeda-beda termasuk untuk
standard
laki-laki,
perempuan dan geometri anak-anak (Stabin, 1996). Program ini tidak lama digunakan
dan kemudian digantikan dengan Organ Level Internal Dose Assesment (OLINDA)
dan juga software MABDOSE (Sgouros, 2005).
Monte Carlo N’ Particle version 5 (MCNP5) yang dibuat oleh Los Alamos
merupakan software open source komputer dengan menggunakan metode Monte
Carlo yang diaplikasikan untuk menghitung perjalanan partikel dari partikel hidup
ketika dilepaskan dari sumbernya sampai partikel mati karena lepas, terserap, dan
sebagainya (X-5 Monte Carlo Team, 2005). Program komputer ini telah teruji untuk
menyimulasikan perjalanan partikel maupun foton di dalam material. Beberapa
penelitian telah dilakukan untuk membandingkan hasil simulasi dan eksperimen.
Diantaranya yaitu simulasi efisiensi detektor NaI(Tl) dan HPGe yang dilakukan oleh
Fatonah (2010). Di bidang reaktor salah satunya adalah Julian (2001) dan di bidang
medis telah dilakukan oleh Lazarine (2006), Robinson (2006) tentang single seed
implan pada dosimeter brachytherapy, Pourbeigi dkk. (2004) dalam brachytherapy
endovaskular. Menurut Chen dkk. sebagaimana telah dikutip oleh Yazdani dan
Mowlavi (2007), juga telah melakukan perhitungan distribusi dosis serapan inti Cs131 menggunakan simulasi Monte Carlo. Semua pemodelan yang telah dilakukan
menggunakan MCNP menunjukkan hasil yang memuaskan dan mendekati benar
dengan penyimpangan hasil pengukuran tidak lebih dari 5%.
Beberapa penelitian terkait yang telah ada seperti yang dilakukan oleh
Yazdani dan Mowlavi (2007) membuat model phantom jaringan tubuh untuk
brachytherapy hanya berupa sebuah kubus dengan inti radioaktif tunggal
131
Cs yang
dibuat dalam berbentuk silinder. Geometri phantom tersebut kurang akurat apabila
digunakan untuk menggambarkan geometri tubuh manusia. Kubus
tersebut
merupakan cuplikan dari jaringan lunak pada tubuh. Oleh karena itu diperlukan
pendekatan geometri yang menyerupai tubuh manusia, organ dalamnya termasuk
prostat dan komposisinya.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
3
Saat ini teknik brachytherapy kanker prostat menggunakan radioaktif
125
I dan
hanya sebagian Rumah Sakit di Indonesia yang menyediakan pelayanan pengobatan
jenis ini. Radioisotop yang digunakan ini memiliki waktu paruh 59,4 hari dan energi
γ rendah yaitu 35,49 KeV. Inti radioaktif dibuat dalam bentuk jarum kecil yang
diimplankan dalam tubuh yang sering disebut dengan istilah seed.
Dalam penelitian dibuat simulasi brachytherapy dengan menggunakan
metode Monte Carlo dengan software MCNP5. Simulasi brachyteraphy prostat untuk
mengetahui pengaruh dosis serapan pada prostat dan kandung kemih
(bladder)
dengan menggunakan metode Monte Carlo dibutuhkan beberapa masukan yang
meliputi geometri ORNL-MIRD, definisi sumber radioaktif yang digunakan,
banyaknya dosis implan dan pemilihan tally. Perhitungan dosis serap pada bladder
ditentukan karena posisinya yang berdekatan dengan organ prostat.
Metode simulasi ini memuat dosimetri tumor dengan geometri yang sesuai
yang telah dipaparkan oleh komisi Medical International Radiation Dose Committee
(MIRD) dan Oak Ridge National Laboratory (ORNL) yaitu ORNL-MIRD. ORNLMIRD merupakan simulasi phantom manusia yang terdiri dari dua bagian utama
tubuh yaitu badan dan kepala serta enam organ dalam yang terdiri dari ginjal, hati,
ovarium, pankreas, limpa, dan tiroid (Lazarine, 2006). Dengan simulasi dan geometri
ini diharapkan dosis serapan yang diserap oleh organ prostat maupun bladder dapat
diprediksikan secara lebih akurat.
1.2. Rumusan Masalah
Permasalahan yang ingin diselesaikan dalam penelitian ini adalah :
1. Bagaimana membuat listing input model geometri phantom ORNL MIRD
menggunakan Visual Editor MCNP5?
2. Bagaimana memprediksikan dosis serapan 125I di bladder dengan menggunakan
simulasi yang telah dibuat berdasarkan jumlah seed yang digunakan?
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
4
1.3.Tujuan
Tujuan penelitian ini adalah:
1. Membuat bentuk geometri ORNL-MIRD dengan menggunakan software
MCNP5.
2. Mengetahui pengaruh jumlah seed terhadap besarnya dosis serapan 125I pada
prostat dan bladder.
3. Menentukan jumlah seed untuk mencapai dosis optimum.
1.4. Batasan Masalah
Batasan masalah penelitian ini pemodelan geometri dibuat sesuai dengan
phantom tubuh manusia model ORNL MIRD yang dikeluarkan oleh komite MIRD.
Organ prostat dan bladder laki-laki dewasa hanya dimodelkan dalam visualilasi 2
dimensi dengan sebuah bulatan ellipsoid. Digunakan variasi seed dari 10; 20; 30;
50; 60; 70; 80; dan 90 seed Iodium-125 radionuklida brachytherapy, masing-masing
memiliki aktivitas 12,96 × 10 Bq, waktu paruh 59,4 hari dan energi emisi gamma
sebesar 35,49KeV. Mode partikel yang digunakan dalam simulasi adalah foton dan
elektron.
1.5. Luaran yang Diharapkan
Luaran yang diharapkan setelah adanya penelitian ini adalah dihasilkannya
simulasi brachyteraphy prostat untuk mengetahui pengaruh dosis serapan
pada
bladder dengan menggunakan metode Monte Carlo software MCNP5. Selanjutnya
hal ini dapat digunakan sebagai inisiasi penggunaan metode Monte Carlo untuk
menghitung dosis serap. Tersedianya model geometri phantom ORNL-MIRD jenis
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
5
kelamin laki-laki yang dapat digunakan untuk menentukan dosis serap pada kasus
lainnya. Dan diharapkan pula, skripsi ini dapat digunakan sebagai panduan sederhana
untuk pemula dalam menggunakan software MCNP5 terutama di Jurusan Fisika
FMIPA Universitas Sebelas Maret.
1.6. Sistematika Penulisan
Laporan skripsi ini disusun dengan sistematika sebagai berikut:
BAB I
Pendahuluan
BAB II
Tinjauan Pustaka
BAB III
Metodologi Penelitian
BAB IV
Hasil Penelitian dan Pembahasan
BAB V
Penutup
Pada Bab I dijelaskan mengenai latar belakang
penelitian,
perumusan
masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, serta sistematika
penulisan skripsi. Bab II tentang dasar teori. Bab ini berisi teori yang mendasari
penelitian. Bab III berisi metode penelitian yang meliputi waktu, tempat dan
pelaksanaan penelitian, alat dan bahan yang diperlukan, serta langkah-langkah dalam
penelitian. Bab IV berisi tentang hasil penelitian dan analisa yang dibahas dengan
acuan dasar teori yang berkaitan dengan penelitian. Terakhir, Bab V berisi simpulan
dari pembahasan di bab sebelumnya dan saran-saran untuk pengembangan lebih
lanjut dari skripsi ini.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Brachytherapy prostat
2.1.
Kanker prostat adalah sel tumor yang tumbuh pada kelenjar prostat dalam
sistem reproduksi pria. Sel tumor ini dapat menyebar secara metastasis dari prostat ke
bagian tubuh lain, terutama tulang dan limpa. Penyakit ini dapat menimbulkan rasa
sakit dan kesulitan saat buang air kecil dan disfungsi erektil (Ikawati, 2010).
Brachytherapy ditemukan pada tahun 1901 tidak lama setelah penemuan
radioaktif oleh Becquerel pada tahun 1896. Pierre Curie menggunakan sumber
radioaktif jarum berisotop radium yang dimasukkan ke dalam tumor, dan ditemukan
ukuran tumor menyusut (Gabriel, 1996).
Brachytherapy merupakan suatu metode terapi dengan menempatkan sumber
radioaktif. Penerapan metode ini perlu memperhatikan distribusi dosis radiasi pada
jarak yang pendek secara interstisial, intracavitari ataupun di permukaan. Dengan
metode terapi seperti ini, ketinggian dosis radiasi dapat diatur secara lokal pada tumor
dengan kecepatan dosis menyebar pada jaringan normal di sekitarnya (Robinson,
2006). Brachytherapy dapat digunakan dengan tujuan untuk menyembuhkan kanker
pada stadium jika kanker belum metastasis (menyebar ke bagian lain dari tubuh).
Intracavitari brachytherapy merupakan kontak terapi radiasi dimana diberikan radiasi
dengan memasukkan aplikator melalui lumen (rongga tubuh) yang kemudian akan
diisi dengan sumber radioaktif misalnya iridium. Teknik lainnya adalah interstitial
brachytherapy, yang merupakan cara pemberian radiasi dengan melakukan implantasi
(memasukan biji radioaktif) pada organ menggunakan aplikator jarum atau kateter
plastik yang kemudian akan diisi dengan sumber radioaktif (Gondhowiardjo, 2003).
Pemberian
implan
dilakukan
pada
kelenjar
prostat. Brachytherapy
meminimalkan batas dosis yang digunakan. Terdapat dua jenis brachytherapy prostat
commit to user
6
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
7
yaitu temporari dan permanen implan. Permanen implan menggunakan sumber
radiaktif berupa jarum kecil yang lebih popular disebut dengan seed. Implan ini
digunakan pada kanker prostat stadium awal. Iodium-125 dan Palladium-103 adalah
radioisotop yang biasa digunakan untuk implan permanen.
Teknik brachyterapy saat ini adalah dengan cara interstisial yang dipandu
dengan ultraosoundgraph transrectal dan perineal template berupa grid seperti pada
Gambar 2.1. Posisi prostat (berwarna biru) yang terletak dalam tubuh dapat diketahui
dengan menggunakan sistem ultrasound dan grid template guide needle yang
digunakan untuk penyangga panduan peletakan seed. Penempatam seed dengan jarak
1 cm tiap suntikan dan diletakkan secara merata diseluruh bagian prostat. Dalam
sekali brachytherapy dapat diimplankan 50 sampai dengan 100 seed (Yu dkk., 1999).
Prostat menempel pada bagian bawah dinding bladder. Dengan cara implan ini
distribusi dosis akan bergantung pada ketepatan posisi sumber terhadap kanker dan
perencanaan awal sebelum tindakan dilakukan (Robinson, 2006).
Gambar 2.1. Skema Prosedur Penanaman Seed 125I (Robinson, 2006)
Gambar 2.2. menunjukan posisi seed yang telah diimplankan. Dokter dan ahli
brachytherapist menggunakan piranti ultrasound dan gambar x-ray untuk mengetahui
posisi seed yang ditempatkan pada prostat telah pada posisi yang tepat.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
8
Gambar 2.2. Posisi Seed Setelah Penanaman
(http://en.wikipedia.org/wiki/File:Seedplace.jpg)
Keuntungan brachytherapy dibandingkan radiasi sinar eksternal ada dua yaitu,
radiasi umumnya dibatasi oleh dosis implan, sehingga dosis yang lebih besar dapat
dihantarkan ke sel tumor dengan dosis yang lebih rendah mengenai jaringan normal,
sehingga kontrol lokal tumor lebih baik dan komplikasi lebih sedikit. Yang kedua,
kebanyakan brachytherapy dihantarkan secara berkelanjutan pada dosis rendah, secara
teori ini lebih efektif daripada sinar ekternal yang sesaat dengan dosis tinggi pada
keadaan sel tumor yang berkembang lambat. Implan brachytherapy hanya efektif jika
seluruh bagian tumor terlibat. Tumor haruslah bisa diakses dan batasnya cukup jelas.
Tumor yang besar atau batasnya tidak tegas biasanya tidak dilakukan brachytherapy
karena sulit untuk mencapai bagian tepi dari tumor (Baylay, 2007).
Penerapan teknik brachyterapy dapat mengatasi kelemahan radioterapi yang
tidak fokus terhadap sasaran yang beresiko terkena jaringan sehat di sekitarnya. Oleh
karena itu, diperlukan perkiraan efek biologis secara kuantitatif saat
akan
dilaksanakan brachytheraphy pada penderita kanker prostat sebelum implanasi
dilakukan. Tidak seperti kebanyakan pengobatan lainnya, efek biologis dari terapi
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
9
radionuklida dapat didefinisikan secara tepat dari segi besaran fisis, yaitu dosis
serapan yang merupakan energi yang diserap oleh jaringan tiap satuan massa.
Oleh Prostate Cancer Research Institute (PCRI) ditetapkan dosis optimum
brachytherapy yang diberikan adalah 145 Gy untuk terapi tunggal dengan
seed
implan jenis Iodium-125, dan 125 Gy untuk Palladium-103 (Grimm, dkk., 2003).
2.2. Dosimetri
Dosimetri adalah perhitungan dosis serapan dan optimasi dosis yang
digunakan pada terapi radioisotop. Sebelum perlakuan brachyteraphy dilakukan,
onkologis, dosimetrist dan ahli fisika medis akan menentukan rencana perlakuan yang
optimal. Rencana ini bertujuan memberikan dosis yang tinggi pada tumor (kanker)
dan meminimumkan dosis pada jaringan sehat di sekitar tumor tersebut.
Sangat penting untuk dibedakan antara “dosis serapan” dan “dosis”. Pada
pengertian “dosis” tidak memiliki arti khusus dalam dosimetri radionuklida. Secara
sederhana, dosis digunakan untuk menjelaskan aktivitas yang diatur seperti pada
dosis serapan. Kebanyakan kasus pembedaan ini dapat dilakukan dari konteks
pemakaiannya (Sgouros, 2005).
Untuk tiap radionuklida, banyaknya peluruhan terdistribusi tak homogen yang
menembus tiap satuan volume organ dapat dipastikan secara tepat, dan besarnya
serapan dari tiap sumber ke organ target dihitung oleh simulasi Monte Carlo.
2.2.1. Dosis Serapan
Dosis serap didefinisikan sebagai energi rata-rata yang
diserap
bahan
persatuan massa bahan tersebut (Ikawati, 2008). Dosis serap juga merupakan energi
absorpsi yang menyebabkan ionisasi yang secara primer bertanggung jawab untuk
efek biologis dari radiasi (Adams, dkk., 1997). Satuan dosis serapan untuk suatu
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
10
material adalah Gray (disingkat Gy), 1 Gray sama dengan 1 joule per kilogram = 100
rad.
Dosis serapan ( ) merupakan frasa yang tepat untuk menjelaskan besaran
yang penting dalam dosimetri radionuklida dengan satuan Gy. Dosis serapan
merupakan energi ( ) yang terserap oleh jaringan tubuh persatuan massa (Sgouros,
2005). Dosis serap dirumuskan
(1).
=
merupakan banyaknya energi total yang dihasilkan oleh tiap partikel.
Dosis serap yang sama tetapi berasal dari jenis radiasi yang berbeda akan
memberikan efek biologi yang berbeda pada sistem tubuh. Hal ini terjadi karena daya
ionisasi masing-masing jenis radiasi berbeda (Kristiyanti, 2009).
Umur paruh ( ) sebuah radioisotop tidaklah sama dengan umur hidup ( ).
Oleh Beiser (1995), umur hidup isotop memiliki hubungan yang berkebalikan dengan
konstanta peluruhan ( ) yaitu
=
=
1
(2).
0,693
Menurut Lazarine (2006) total bilangan transformasi ( ) dapat dihitung
menggunakan persamaan (4) berikut
=
(3)
=
dengan adalah aktivitas awal radionuklida (Bq).
Jika total bilangan transformasi dapat ditentukan, maka total dosis pada organ
dapat dihitung. Menurut Lazarine (2006) hasil energi deposisi ( )pada suatu organ
(Mev/Trans) dikalikan dengan total bilangan transformasi ( ) dan membaginya
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
11
dengan massa organ ( ) akan dapat diperoleh nilai dosis serap ( ). Persaamn (1)
dapat dituliskan kembali dengan
=
×
(4).
2.3. Interaksi Foton dengan Materi
Interaksi foton dengan materi pada jaringan tubuh
dapat
menyebabkan
ionisasi materi penyusunnya sehingga timbul ion diantarnya H + dan OH– yang sangat
reaktif. Ion itu dapat bereaksi dengan molekul DNA dalam kromosom, sehingga
menurut Kirk dan Ribbans (2004) dapat terjadi:
1. Reaksi ganda DNA pecah
2. Perubahan cross-linkage dalam rantai DNA
3. Perubahan basa yang menyebabkan degenerasi atau kematian sel
Dosis lethal dan kemampuan reparasi kerusakan pada sel-sel kanker lebih
rendah daripada sel-sel normal, sehingga akibat radiasi sel-sel kanker lebih banyak
yang mati dan yang tetap rusak dibandingkan dengan sel-sel normal. Sel-sel yang
masih bertahan hidup akan mereparasi kerusakan DNA-nya sendiri-sendiri.
Kemampuan reparasi DNA sel normal lebih baik dan lebih cepat dibandingkan sel
kanker. Keadaaan ini dipakai sebagai dasar untuk radioterapi pada kanker (Kirk dan
Ribbans, 2004). Dijelaskan oleh Kumar (1996), ionisasi mempunyai kekuatan untuk
menghancurkan keutuhan sel dengan cara
1. Hasil atau benturan dari radiasi terhadap nukleus.
2. Perubahan kimia yang dipicu oleh ionisasi radiasi
Dari segi fisis, hasil interaksi foton tersebut
dideteksi
berdasarkan
interaksinya dengan materi. Ada tiga macam interaksi utama, yaitu efek fotolistrik,
efek Compton dan produksi pasangan (Beiser, 1995). Ketiga proses di atas
menyebabkan elektron terionisasi atau tereksitasi. Jika tereksitasi kemudian
dilanjutkan dengan de-eksitasi, terjadilah proses pancaran radiasi gelombang
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
12
elektromagnetik. Bergantung pada materi yang berinteraksi, jenis gelombang
elektromagnetik yang dipancarkan dapat berupa cahaya tampak atau sinar-X.
2.3.1. Efek Fotolistrik
Efek fotolistrik merupakan peristiwa terlepasnya elektron atom karena
ditumbuk oleh foton. Pada peristiwa fotolistrik, sebuah foton diserap oleh elektron
orbit yang terikat dalam atom. Tenaga foton diberikan kepada elektron sebagian
untuk melepaskan diri dari orbit atom dan sisanya digunakan untuk bergerak sebagai
tenaga kinetik. Atas dasar alasan ini, elektron yang ditimbulkan oleh efek fotolistrik
dinamakan fotoelektron (Beiser, 1995). Fotoelektron ini memiliki tenaga kinetik yang
besarnya ditunjukkan dalam persamaan (5) di bawah ini
=ℎ
−∅
(5).
merupakan besarnya energi kinetik elektron, ℎ
adalah energi foton, dan ∅
menyatakan fungsi kerja.
Dari persamaan (5) terlihat bahwa agar efek fotolistrik terjadi, maka energi
foton harus sekurang-kurangnya sama dengan energi ikat elektron yang berinteraksi.
Efek fotolistrik secara skematis dapat dilihat pada Gambar 2.3.
=ℎ−∅
N
=ℎ
M
L
K
inti
Gambar 2.3. Skema Efek Fotolistrik (Desi dan Munir, 2001).
2.3.2. Hamburan Compton
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
13
Hamburan Compton terjadi antara foton dan sebuah elektron bebas atau
hampir bebas, yaitu yang terdapat pada kulit terluar sebuah atom. Foton akan
menyerahkan sebagian energinya pada elektron untuk bergerak dan foton akan
terhambur dengan sudut sebesar terhadap arah gerak foton datang (Beiser, 1995).
Skema hamburan Compton dapat dilihat pada Gambar 2.4 di bawah:
=ℎ
=ℎ
M
M
L
L
KK
N
inti
Gambar 2.4. Skema Hamburan Compton (Desi dan Munir, 2001).
Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa foton terhambur dengan sudut
sedangkan elektron akan bergerak membentuk sudut
terhadap arah datang foton
mula-mula (Beiser, 1995). Hubungan antara foton gelombang datang ( ),foton
terhambur ( ) dan arah hambur ( ) ditunjukkan dalam persamaan (6) :
−
=
ℎ
`(6)
(1 − cos )
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
14
2.3.3. Produksi Pasangan
Interaksi ini terjadi antara foton dengan inti atom materi. Produksi pasangan
terjadi jika sebuah foton bergerak di dekat inti atom. Pada proses ini foton hilang dan
sebagai gantinya terbentuk sepasang elektron dan positron. Kedua partikel tersebut
bergerak dengan arah saling berlawanan. Oleh karena massa kedua partikel sama,
maka agar dapat terjadi peristiwa bentukan pasangan, foton harus memiliki tenaga
minimum sebesar 1,022 MeV.
2.4.
125
I Sebagai Sumber Radionuklida
Iodium-125 merupakan pemancar gamma tunggal dengan energi 35,49 KeV.
Nuklida ini dibuat melalui reaksi aktivasi neutron dengan sasaran isotop Xenon-124
(124Xe). Iradiasi neutron ini menghasilkan radioisotop
meluruh menjadi
125
124
Xe
yang
selanjutnya
I (Japan Radioisotop Association, 1990). Skema reaksi inti
pembentukan 125I dikamar radiasi ditunjukkan oleh Gambar 2.5.
124
Xe + n 125Xe-125I+e-
Gambar 2.5. Reaksi Inti Pembentukan Iodium-125 yang Terjadi di
Kamar Radiasi (Saitoh, 1996).
Pada Gambar 2.5. ditunjukkan bahwa
125
Xe terbentuk dari reaksi penangkapan
neutron dari 124Xe.
Radiasi gamma energi rendah merupakan radiasi yang efektif untuk
penanganan kanker dalam tubuh dan memilki efek samping yang kecil.
Dengan
energi gamma rendah maka semua energi radiasi akan diserap seluruhnya oleh proses
interaksi foton dengan materi (fotolistrik, hamburan Compton dan bentukan
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
15
pasangan) sehingga radiasi gamma yang lolos masuk ke dalam jaringan sehat relatif
kecil (Ikawati, 2010).
Keunggulan
125
I yaitu memancarkan foto-auger yang efektif merusak DNA sel
kanker. Spesifikasi data peluruhan dari I-125 yang dibuat oleh komite MIRD dapat
dilihat pada Lampiran 1. Proses dari pembentukan foto auger disebabkan karena efek
auger dalam kulit atom. Setelah melewati beberapa peristiwa interaksi, foton dari
emisi transisi x-ray diserap oleh elektron lain pada atom yang sama dalam
cell
prostat. Elektron tersebut tereskitasi akibat fotolistrik internal. Proses perubahan x-ray
menjadi fotoelektron ini dinamanakan efek Auger (Alonso dan Finn, 1969).
2.5.MCNP5
2.5.1. MCNP
Kode komputer Monte Carlo N-Particle (MCNP) adalah
sebuah
kode
transport partikel dengan kemampuan tiga dimensi dan pemodelan sumber. MCNP
menggunakan metode Monte Carlo untuk analisis numerik. Metode Monte Carlo
memberikan solusi numerik untuk mengatasi permasalahan yang terdapat pada
pemodelan objek, termasuk keadaan disekitar objek dan interaksi yang terjadi di
dalamnya. Metode ini sangat akurat pada semua dimensi dan banyak kasus yang
berkaitan dengan transport partikel. Monte Carlo mensimulasikan perjalanan foton
dan elektron pada suatu medium (Mostaar, dkk., 2003). Kode ini dapat diterapkan
pada reaktor fisika, pelindung (shielding), sifat kritis reaktor (Julian, 2001),
lingkungan pembersihan limbah nuklir, pencitraan medis (Yazdani dan Mowlavi,
2007), dan berbagai bidang terkait lainnya (X-5 Monte Carlo Team, 2003). Monte
Carlo melakukan sampling secara random statistik dari semua bilangan. Hal ini
dianalogikan dengan teknik gambling perjudian (X-5 Monte Carlo Team, 2003).
Metode Monte Carlo merupakan metode numerik statistik yang digunakan
untuk menyelesaikan masalah-masalah yang tidak dimungkinkan diselesaikan secara
analitik. MCNP5 merupakan salah satu versi MCNP yang diaplikasikan untuk
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
16
membuat simulasi interaksi partikel tidak bermuatan listrik yaitu neutron dan foton (X5 Monte Carlo Team, 2003). Program komputer ini telah teruji baik dalam
menyimulasi perjalanan partikel maupun foton di dalam material di bidang medis
yang pernah dilakukan oleh Yazdani dkk. (2007), Mostaar dkk. (2003), Sgouros
(2005), Pourbeigi dkk. (2004), dan Robinson (2003).
Pengguna membuat suatu input file yang kemudian dibaca oleh MCNP. File
ini mengandung informasi tentang permasalahan dalam suatu area, seperti detil
geometri, deskripsi material dan pemilihan tampang lintang, letak dan jenis sumber
netron, foton atau elektron, jenis tally dan teknik untuk meningkatkan efisiensi. File
input ditulis menggunakan Visual Editor (Vised). Untuk cara installasi program dapat
dilihat pada Lampiran 2.
MCNP mengikuti kejadian partikel yang sebenarnya dari partikel hidup ketika
dilepaskan dari sumbernya sampai partikel mati (karena lepas, terserap, dan
sebagainya) sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 2.6. Metode ini memanfaatkan
probabilitas distribusi sampel secara acak menggunakan data transport untuk
menggambarkan perjalanan partikel.
e-
3
e+
4
2
Foton datang
2
1
5
Materi
Gambar 2.6. Perjalanan Random sebuah Foton Datang Mengenai Material.
Gambar 2.6. menunjukkan perjalanan acak foton yang datang melewati
material. Pada contoh khusus ini, tumbukan foton terjadi pada tempat 1. Foton
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
17
dihamburkan pada arah yang ditunjukkan, yang dipilih secara acak dari distribusi
hamburan. Foton yang mungkin dihasilkan, untuk sementara disimpan untuk analisis
berikutnya. Pada kondisi 1 terjadi hamburan Compton yang menghasilkan dua
kemungkinan peristiwa yaitu 1 foton yang keluar dari sistem pada posisi 5 atau satu
foton terhambur. Foton hasil efek Compton yang pertama menghasilkan pasangan
elektron dan positron dan hamburan foton. Setelah foton mengalami
hamburan
berkali kali, pada tumbukan foton dan materi akan menghasilkan efek fotolistrik
sehingga tenaga foton habis dan foton hilang pada keadaan 4. Foton yang disimpan
tadi, sekarang kembali dan dengan sampling acak, keluar dari luasan material pada
keadaan 2 hingga mengalami keadaan 4 dan 5.
2.5.2. Visual Editor
Visual Editor (Vised) dikembangkan untuk membantu pengguna dalam
penciptaan file input MCNP menggunakan menu button (Carter dan Schwar, 2003).
Vised memungkinkan pengguna untuk dengan mudah mengatur dan mengubah
tampilan geometri. Hasil pemodelan dapat dilihat pada jendela Vised. tersedia pilihan
menu yang memungkinkan memasukan informasi secara cepat dan dapat
memvisualisasi bentuk geometrinya.
Tampilan awal ketika membuka MCNP Vised ditunjukkan dalam Gambar
2.7. Vised terdiri dari beberapa menu utama, yaitu file, input, update plot, surface,
cell, data, run, particle display, tally plots, cross section plots, 3D view, read again,
back up, file dan help. Keterangan lebih lengkap mengenai fungsi masing-masing
menu dapat dilihat pada Lampiran 3.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
18
Gambar 2.7. Start-up Konfigurasi Vised (Carter dan Schwarz, 2003).
2.5.3. Tally MCNP
Pemilihan tally digunakan untuk menentukan jenis hasil keluaran yang
diharapkan dari MCNP5. Informasi yang diinginkan dapat diperoleh dari satu atau
lebih kartu tally. Banyak spesifikasi kartu tally yang menggambarkan tally ‘bins”.
Beberapa contoh adalah kartu energi (En), waktu (Tn), dan cosine (Cn). Tally
didefinisikan dengan tipe tally dan tipe partikel yang menyertainya. Informasi dalam
tally selalu terkait dengan kartu data sebelumnya, termasuk pada jenis partikel yang
digunakan. Untuk mendapatkan hasil tally saja cukup menggunakan tally Fn. Tally
pada MCNP5 meliputi tally nomor 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, dan 8 atau kelipatannya dengan
nomor akhir yang sama dengan tally yang dipilih. Masing-masing tally memiliki
tujuan kalkulasi numerik yang berbeda-beda. Jenis tally Fn yang disediakan oleh
MCNP5 sebagaimana dituliskan pada Tabel 2.1. berikut
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
19
Tabel 2.1. Jenis tally Fn dan modifikasi tally (X-5 Monte Carlo Team, 2003)
Tally
F1
F2
F4
F5
F6
F7
F8
Mode
partikel
:N, :P, :E
:N, :P, :E
:N, :P, :E
Deskripsi
Arus permukaan
Fluks permukaan
Panjang lintasan yang
diperkirakan
berdasarkan fluks
Fluks dari sumber
:N, :P
titik atau cincin
detektor
:N,
:P, Panjang lintasan yang
:N,P
diperkirakan
berdasarkan energi
deposisi
:N
Panjang lintasan yang
diperkirakan
berdasarkan deposisi
energi fisi
:N, :P, :E, Pulsa tally tinggi
:P,E
Units
Partikel
Partikel/cm2
Partikel/cm2
Modifikasi
Units
tally
*F1
MeV
*F2
MeV/cm2
*F4
MeV/cm2
Partikel/cm2
*F5
MeV/cm2
MeV/g
*F6
Jerks/g
Mev/g
*F7
Jerks/g
Pulsa
*F8
+F8
MeV
Muatan
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Waktu Penelitian
Waktu penelitian dilakukan selama bulan September sampai dengan
November 2010.
3.2. Alat dan Bahan
1. Seperangkat Personal Computer dengan
Sistem Operasi
: Microsoft Windows XP© Profesional
Memori
: 766 MB RAM
Software
: MCNP5©, Microsoft Office Excel© 2007, Microsoft Office
Word© 2007.
2. Data
 Bahan dan densitas material untuk pemodelan phantom ORNL-MIRD versi
1996.
 Input model phantom ORNL-MIRD.
3.3. Prosedur Pembuatan Simulasi
Pembuatan simulasi brachytherapy prostat ini dilakukan dengan
metode
Monte Carlo program MCNP versi 5. Simulasi yang dikerjakan pada skripsi ini
adalah pembuatan geometri phantom model ORNL-MIRD versi 1996 seperti yang
dikeluarkan oleh komite MIRD. Simulasi brachytherapy prostat dilakukan untuk
mengetahui dosis serapan pada bladder saat seeds radionuklida
dalam prostat.
commit to user
20
125
I diimplankan
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
21
Prosedur pembuatan simulasi meliputi tiga tahap yaitu, pembuatan geometri
phantom model ORNL-MIRD versi 1996, mendefinisikan sumber radiasi serta posisi
sumber radiasi, dan pemilihan tally pada *F8 supaya mendapatkan hasil berupa
distribusi energi dalam satuan MeV. Ketiga tahap tersebut akan dibahas lebih lanjut
pada subbab berikutnya.
Dalam pembuatan simulasi diperlukan cara yang sama ketika membuat input
baru. Langkah-langkah yang harus diperhatikan dalam pembuatan input yaitu harus
dilakukan secara berurutan. Tahapan yang dilakukan meliputi :
1. Pembuatan surface dan ukuran surface. Surface merupakan suatu batasan
lapisan atau garis yang mengelilingi suatu cell. Dalam pembuatan surface
juga harus diperhatikan bentuk, ukuran dan posisi surface.
2. Pembuatan input material. Input yang diperlukan meliputi nomor atom
penyusun material, fraksi massa dan densitas material.
3. Pembuatan cell dan ukuran cell. Cell merupakan suatu ruang atau bentuk
tertutup yang dibatasi oleh satu atau lebih surface. Dalam pembuatan
suatu cell diperlukan juga definisi material dan densitas dari cell tersebut.
4. Pemilihan mode partikel yang digunakan, dalam simulasi ini digunakan
mode partikel yang dideteksi adalah foton (P) dan elektron (E).
5. Pembuatan data transformasi.
6. Pendefinisian sumber radioaktif termasuk posisi seed di dalam prosat.
7. Pemilihan tally.
3.3.1. Model Geometri Phantom
Geometri dan definisi material yang digunakan dalam pemodelan phantom
ORNL-MIRD sangatlah penting dalam simulasi brachytherapy prostat. Pada
penelitian sebelumnya oleh Lazarine (2006) dalam thesisnya telah dilampirkan
printout input geometri phantom model ORNL-MIRD untuk brachytherapy prostat.
Dalam pembuatan geometri selalu dibutuhkan data input yang diperlukan meliputi
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
22
densitas, material penyusun, bentuk dan ukuran surface serta cell. Geometri phantom
model ORNL-MIRD merupakan bentuk geometri tubuh manusia yang terdiri dari 3
bagian utama tubuh yaitu bagian kepala, bagian badan dan kaki. Pada model ini di
sertakan pula lima bagian organ dalam tubuh lainnya yang dianggap penting yaitu
usus halus, kolon menurun, kolon sigmoid, bladder dan prostat.
Geometri phantom terdiri dari tiga bagian utama yaitu: (1) sebuah silinder
ellips untuk menunjukan badan dan lengan, (2) dua buah lingkaran kerucut yang
terpotong ujungnya menggambarkan anggota gerak kaki, dan (3) sebuah silinder
melingkar yang diletakkan pada batas setengah silinder ellips menggambarkan leher
dan kepala. Di bagian atas kaki yang berupa permukaan datar antara badan dan kaki
tertempel testis.
Ukuran diameter prostat normal laki-laki dewasa adalah 3 cm dengan massa
normal 10 sampai 20 gram (Fuller, 2010). Dalam simulasi ini pemodelan prostat
dibuat berupa cell bulatan dengan jari-jari 2,2 cm, densitas 1,04 g/cm3 dan terletak di
bawah bladder pada posisi (0, −6,0025, 2,505). Komposisi penyusun kelenjar prostat
disamakan dengan komposisi jaringan lunak (soft tissue) dengan volume 16,3625 cc.
Pada kasus penelitian ini, jaringan prostat telah dianggap menjadi jaringan yang
memiliki sel kanker.
Data organ, densitas tiap cell organ dan volume sebagaimana dituliskan pada
Lampiran 4 (Lazarine, 2006). Komposisi dasar dan total densitas organ tubuh untuk
model phantom ORNL-MIRD oleh K.F. Eckerman (2002) dituliskan pada Tabel 3.1.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
23
Tabel 3.1. Komposisi dasar dan densitas organ tubuh model phantom ORNLMIRD (Eckerman, 2002)
No
Atom
1
6
7
8
9
11
12
14
15
16
17
19
20
26
30
37
38
40
82
Komponen
H
C
N
O
F
Na
Mg
Si
P
S
Cl
K
Ca
Fe
Zn
Rb
Sr
Zr
Pb
Densitas
Persen massa (g/cm3)
Jaringan lunak
Tulang
10,454
7,337
22,663
25,475
2,490
3,057
63,525
47,893
0
0,025
0,112
0,326
0,013
0,112
0,030
0,002
0,134
5,095
0,204
0,173
0,133
0,143
0,208
0,153
0,024
10,190
0,005
0,008
0,003
0,005
0,001
0,002
0
0,003
0,001
0
0
0,001
,
,
Paru-paru
10,134
10,238
2,866
75,752
0
0,184
0,007
0,006
0,080
0,225
0,266
0,194
0,009
0,037
0,001
0,001
0
0
0
,
3.3.2. Model Sumber Radiasi
Definisi sumber diperlukan untuk mensimulasikan perjalanan partikel. Dalam
simulasi ini sumber radiasi dimodelkan dalam bentuk seeds yang ditanamkan tersebar
merata dalam prostat dalam posisi yang acak. Definisi sumber yang
diperlukan
sebagai inputan MCNP5 adalah jenis partikel yang dipancarkan, energi dan
kelimpahan partikel, arah berkas partikel, dan geometri yang berupa posisi dan
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
24
bentuk sumber radioaktif. Sumber radiasi yang digunakan dalam pemodelan ini
diperlihatkan dalam Tabel 3.2.
Tabel 3.2. Data Sumber Radiasi untuk Input MCNP5
Sumber
Nuklida
Bentuk
Banyaknya seed
Energi 125I
Jenis partikel
Penempatan sumber
Keterangan
125
I
Titik
10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, dan 90.
0,03549 MeV
Foton dan elektron
Di dalam prostat secara acak
3.3.3. Model Pulsa Distribusi Energi
Tally F8 digunakan untuk menghitung pulsa distribusi energi yang didapatkan
dari tangkapan radiasi oleh detektor. Tally F8 disebut juga tally tinggi pulsa. Kartu F8
digunakan untuk memasukan data cell. Nilai energi total yang dideposisi oleh
keseluruhan foton disimpan di dalam energi bin. Di dalam MCNP5 nilai energi yang
terakumulasi tersebut dinyatakan dalam file MCTAL.
Energi foton dan elektron yang terdeposisi dapat dihitung secara simultan
sesuai keinginan atau dihitung sendiri-sendiri bergantung pada mode partikel yang
digunakan. Telah dituliskan pada Tabel 2.1 mode partikel pada tally F8 adalah :N
untuk netron, :P untuk foton, :E untuk elektron, dan :P,E digunakan untuk elektron
dan foton secara simultan. Pada penelitian ini digunakan mode
:P,E
untuk
mengetahui karakteristik foton dan elektron apabila berinteraksi dengan material.
Tanda asterisk (*) pada F8 mengubah nilai tally dari tally pulsa tinggi dengan satuan
“pulse” ke tally deposisi energi tiap satuan muatan elektron dengan satuan “MeV”.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
25
3.3.4. Prosedur Pembuatan File Input dan Pengolahan Data
Listing input yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat pada Lampiran
5. Langkah pembuatan input diawali dengan pembuatan surface card atau kartu
permukaan, yang merupakan tampilan permukaan dari geometri model. Isi dari kartu
surface adalah jenis surface dan dimensinya. Di bawah surface cards dilanjutkan
dengan cell card yang didalamnya berisi spesifikasi ruang antar surface yang meliputi
densitas material, definisi material, dan nama tiap cell. Di bawah cell card
didefinisikan sumber radiasi dan dilanjutkan dengan perintah pemilihan tally.
Luaran hasil perhitungan MCNP disimpan dalam file bernama mctal. Contoh
isi file mctal dapat dilihat pada lampiran 6. Mctal berisi tentang energi deposisi per
transformasi dari hasil eksekusi simulasi. Selain itu terdapat pula nilai relative error
dan tally fluctuation chart (tfc). TFC merupakan bin beberapa fluktuasi tally. Variasi
dari simulasi yang dibuat adalah jumlah seed yang digunakan. Posisi seed dipilih
secara acak dengan ketentuan seed masih berada pada cell prostat dan tersebar merata
dalam prostat. Setiap perubahan variasi seed selanjutnya di run
dan
dibuat
perhitungan dosis serapan pada ketiga organ yaitu prostat, dinding bladder dan isi
bladder. Hasil eksekusi simulasi dalam mctal menampilkan nilai ( ) dalam satuan
MeV/Trans.
Luaran yang berupa energi deposisi per transformasi ( ) tersebut masih harus
diolah lagi untuk mendapatkan nilai dosis serap melalui perhitungan. Untuk lebih
jelas dapat dilihat diagram alir kerja yang ditunjukkan pada Gambar 3.1.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
26
Start
Buat Surface
Buat cell
Definisi sumber radiasi
Pemilihan Tally (* F8)
Energi deposisi
pada prostat.
Variasi seed
Energi deposisi
pada dinding
Energi deposisi
pada isi bladder
Output dan Mctal
Pengolahan data dosis serapan dan pembuatan grafik
Selesai
Gambar 3.1. Diagram Alir Prosedur Pengoperasian Simulasi
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada penelitian ini telah berhasil dibuat simulasi brachytherapy prostat untuk
mengetahui dosis serapan pada prostat dan bladder. Pemilihan bladder dan prostat
sebagai pokok permasalahan dari skripsi ini dikarenakan posisi bladder dan prostat
saling berdekatan yaitu prostat menempel pada bagian bawah dinding bladder.
Simulasi yang telah berhasil dibuat ini menjelaskan tentang pemodelan
geometri tubuh manusia yang sebelumnya telah dibuat oleh komite MIRD. Komite
ini. juga memberikan formula perhitungan dosis serapan.
Ketika input data telah jadi dan siap untuk dilakukan proses eksekusi atau
running, lama waktu running program harus ditentukan. Running time
dapat
ditentukan dengan input berupa CTME ataupun NPS. Computer Time Cutoff Card
(CTME) akan menghentikan running berdasarkan menit yang diinputkan. History
Cutoff Card (NPS) akan menghentikan running saat jumlah riwayat hidup partikel
sesuai dengan yang diinputkan. Pada simulasi ini running time dihentikan dengan
menggunakan NPS card. NPS yang digunakan adalah 1.000.000. NPS akan
menetapkan secara spesifik jumlah partikel yang hidup tepat pada jumlah 1.000.000
dan perjalanan foton dan elektron berakhir. Hasil dari bentuk geometri yang dibuat
akan dijelaskan pada subbab berikutnya.
4.1. Geometri Phantom Model ORNL-MIRD
Geometri phantom ORNL-MIRD dibuat oleh ORNL dengan analisis
matematis dosis oleh komite MIRD. Hasil running Vised dengan input sebagaimana
dapat dilihat pada Lampiran 5 ditunjukkan pada Gambar 4.1 dan Gambar 4.2 di
bawah ini:
commit to user
27
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
28
Gambar 4.1. Tampilan Geometri ORNL-MIRD yang Telah Dibuat.
Gambar 4.2. Geometri Prostat dan Bladder yang Telah Dibuat
Pemodelan bentuk tumor secara tepat tidaklah mudah untuk dilakukan. Dari
beberapa literatur disebutkan pendekatan model dibuat untuk menentukan dosis
serapan pada tumor dan distribusi dosis dari tumor ke organ normal lainnya.
Pendekatan yang paling sederhana dibuat dengan mengasumsikan bahwa semua
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
29
elektron ditempatkan secara lokal. Pengaruh foton ke dunia luar relatif diabaikan
terhadap dosis serapan pada tumor.
Penelitian ini membuat geometri prostat dengan jari-jari 2,2 cm, densitas
1,04 g/cm3 dan terletak di bawah bladder pada posisi koordinat Cartesian yaitu
(0, −6,0025, 2,505). Pengaruh banyaknya foton pada jaringan tidak diabaikan dan
secara bergantian dapat diamati fraksi energi elektron yang diserap. Perbedaan warna
yang tampak merupakan akibat dari perbedaan densitas material penyusun phantom
yang digunakan. Material dan densitas material yang digunakan pada phantom ORNLMIRD dapat dilihat pada sebagaimana pada Lampiran 4. Gambar 4.2. menunjukan
bagian organ prostat dan bladder yang dibuat dalam cell berbentuk ellipsoid.
Dari gambar 4.2. terdapat angka-angka yang menunjukan nomor cell dari
geometri tersebut. Nomor cell 6000 merupakan cell prostat. Nomor cell 3000
merupakan dinding bladder dan nomor cell 3001 adalah isi bladder.
Simulasi geometri yang telah berhasil dibuat kemudian digunakan untuk
proses pendefinisian sumber radioaktif yaitu
125
I dengan spesifikasi
sebagaimana
yang dilampirkan pada Lampiran 1.
Pemberian jumlah seed
125
I dalam simulasi dilakukan variasi dari 10, 20, 30,
40, 50, 60, 70, 80, dan 90. Seed yang diimplankan dalam prostat dipsosisikan
tersebar merata secara acak dalam prostat. Pemberian ini bertujuan untuk meratakan
distribusi sebaran foton pada sel kanker. Pendefinisian sumber radioaktif dalam
simulasi yang dibuat adalah berupa titik. Pemilihan jumlah titik maksimum sebanyak
90 dianggap mewakili volume prostat. Jika seed yang diimplankan jumlahnya sedikit,
distribusi foton tidak merata. Namun, apabila terlalu banyak radiasi foton akan
tersebar luas dan mengenai organ sehat lainnya dengan dosis serapan yang tinggi.
Setelah dilakukan running input program dan pembacaan output didapatkan
interaksi yang terjadi antara foton
125
I dengan materi pada cell prostat. Tabel 4.1
menjelaskan interaksi foton yang terjadi.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
30
Sebagaimana telah dijelaskan pada BAB III, untuk mengetahui karakteristik
foton dan elektron hasil interaksi dengan material didapatkan hasil seperti pada Tabel
4.1 dan tabel 4.2.
Tabel 4.1. Interaksi foton yang terjadi pada cell prostat dan bladder.
Interaksi foton
Bremstrahlung
Foton keluar
Energi (MeV)
6,6904 × 10
5,9012 × 10
Dari tabel 4.1. dapat dilihat bahwa salah satu interaksi yang terjadi pada cell
prostat adalah bremstrahlung. Pada peristiwa bremstrahlung terjadi pelepasan energi
sebesar 6,6904 × 10 MeV. Penyebab dari hilangnya foton pada cell prostat dan
bladder adalah foton keluar dari sistem seperti yang telah dipaparkan dan
diilustrasikan dalam BAB II, Gambar 2.6.
Selain foton, elektron yang dihasilkan dari ionisasi
125
I juga berinteraksi
dengan materi cell. Interaksi tersebut dapat dilihat pada tabel 4.2.
Tabel 4.2. Interaksi elektron yang terjadi pada cell prostat dan bladder
Interaksi foton
Photon auger
Energi (MeV)
4,8482 × 10
Interaksi elektron dengan materi juga menghasilkan photon-auger dengan
tenaga 4,8482 × 10 MeV. Telah dijelaskan sebelumnya bahwa I-125 juga
menghasilkan fotoauger yang dapat memutuskan ikatan kromosom (Ikawati, 2010).
Secara fisis dapat dijelaskan bahwa, sel kanker akan rusak karena
ionisasi
125
hasil
I. Sel sehat memiliki proses kematian yang pasti berdasarkan umur hidup
sel tersebut. Sel akan mati dengan sendirinya apabila sudah tua atau rusak. Sel kanker
mudah dan cepat membelah secara terus menerus hingga mencapai
keadaan
metastatis. Pembelahan sel ini membutuhkan energi yang tinggi untuk metabolisme,
sehingga relatif sebagian penderita kanker menjadi lemah. Untuk membunuh sel
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
31
kanker tersebut diperlukan energi yang sesuai dengan kondisi pasien dan
perkembangan sel kanker. Energi ionisasi akan membuat atom-atom dalam sel untuk
bergetar. Energi tersebut akan diserap. Energi kinetik yang diserap oleh sel kanker
akan menyebabkan sel menjadi panas sehingga sel akan terbakar dan mati.
Tenaga ionisasi γ dari
125
I dapat memutuskan kromososm, sehingga DNA
pada sel kanker akan rusak. Apabila sebaran tenaga foton ini mengenai sel sehat dan
dapat memutuskan kromosom sehat maka dapat terjadi mutasi genetik. Oleh karena
itu, dalam pemberian dosis dan jenis material sumber yang digunakan harus
direncanakan setepat mungkin.
4.2. Dosis Serapan Dari Hasil Simulasi dan Perhitungan
Tally pada brachytherapy prostat ini memberikan hasil berupa energi yang
diserap per transformasi untuk masing-masing organ yang penting saat seed di
implantkan. Nuklida akan meluruh hingga keaktifannya habis. Oleh karena itu, harus
dihitung total bilangan transformasi yang akan terjadi pada seed yang melebihi waktu
paruh radionuklida tersebut. Energi yang diserap diberi satuan MeV. Untuk
mengetahui dosis serapan per satuan massa organ maka satuan harus dikonversikan
ke dalam Gray.
Sejak phantom ORNL-MIRD dibuat dengan disertai volume organ dan
densitas, massa tiap organ dapat diketahui dengan mudah, yaitu dengan persamaan
(7) berikut
=
dengan :
×
(7)
= densitas organ (gr/cc)
= massa (gr)
= volume (cc).
Dalam kasus ini total aktivitas adalah banyaknya seed yang digunakan
dikalikan dengan aktivitas tiap seed. Hasil deposisi energi untuk tiap transformasi
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
32
partikel pada organ yang ditinjau sebagaimana output running dituliskan pada Tabel
4.3. berikut:
Tabel 4.3. Hasil Running Simulasi
Jumlah
No.
Seed
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Prostat
(×
)
Energi (MeV)
Dinding bladder
(×
)
Isi bladder
(×
)
5,421
5,740
6,133
11,33
9,901
8,886
4,044
3,629
3,326
6,325
6,408
6,310
6,348
6,272
6,218
8,112
7,500
6,954
6,475
6,048
5,661
3,069
2,853
2,644
2,471
2,331
2,186
Hasil output tersebut kemudian dikonversikan ke satuan Gy/Trans. Umur
hidup ditentukan menggunakan persamaan (2). Total bilangan transformasi dihitung
setiap variasi seed dengan menggunakan persamaan (3) sebagaimana yang telah
dituliskan pada BAB II. Sehingga dengan menggunakan persamaan (7) untuk
menentukan massa tiap organ maka dosis serap dapat dihitung dengan mudah
menggunakan persamaan (4). Hasil perhitungan dapat dilihat di lampiran perhitungan
yaitu Lampiran 7.
Dari hasil pada perhitungan Lampiran 7, dapat dibuat tabel dosis serapan pada
prostat dan bladder dengan variasi jumlah seed seperti pada Tabel 3.2. Variasi seed
dilakukan dengan tujuan untuk memvariasi aktivitas total yang digunakan dalam
simulasi. Semakin banyak seed yang digunakan maka semakin besar pula nilai
aktivitas totalnya. Hal ini dapat dilihat pada Tabel 4.4.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
33
Tabel 4.4. Dosis Serapan Hasil Perhitungan
Jumlah
No.
Seed
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Prostat
(×
)
287 ± 1
608 ± 2
975 ± 3
1341 ± 3
1697 ± 5
2006 ± 5
2355 ± 7
2659 ± 8
2966 ± 9
Dosis serapan (Gy)
Dinding bladder
(×
)
77 ± 1
135 ± 1
181 ± 3
220 ± 4
253 ± 2
283 ± 2
308 ± 3
328 ± 4
346 ± 4
Isi bladder
(×
)
139 ± 5
250 ± 1
345 ± 1,2
421 ± 2
491 ± 2
546 ± 2
595 ± 3
642 ± 4
677 ± 4
Dari Tabel 4.4. juga dapat dilihat bahwa dosis serapan pada prostat lebih besar
dari bladder. Dinding bladder mendapatkan dosis serapan yang lebih besar dari isi
bladder. Perbedaan nilai dosis serapan ini dikarenakan peletakan sumber radioaktif di
dalam prostat akan menyebabkan distribusi energi γ dalam prostat lebih besar untuk
diserap oleh material prostat. Bladder yang terdiri dari dinding dan isi juga
menentukan dosis serapan pada kedua bagian tersebut. Dinding bladder terletak pada
bagian terluar dari bladder serta lebih dekat dengan prostat sebagaimana dapat dilihat
pada Gambar 2.1. Isi bladder terlindungi oleh lapisan dinding bladder sehingga
sebelum radiasi γ sampai pada isi bladder, radiasi akan diserap oleh prostat dan
dinding bladder terlebih dahulu sehingga dosis serapan pada isi bladder lebih kecil
dari kedua organ tersebut.
Dalam
rencana
awal
perlakuan
implantasi,
brachytherapy prostat hanya dapat dilakukan pada
pemberian
kanker
dosis
untuk
stadium
awal.
Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya dosis optimum brachytherapy untuk seed
125
I adalah 145 Gy. Berdasarkan simulasi dan perhitungan, jumlah seed maksimum
yang divariasikan pada penelitian ini yaitu 98 masih kurang memenuhi dosis 145 Gy.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
34
Sehingga untuk meningkatkan dosis serapan tersebut maka
jumlah seed harus
ditambahkan.
Grafik hubungan antara jumlah seed yang digunakan pada input simulasi dan
dosis serapan yang
dihasilkan dapat dilihat pada Gambar 4.3
dan Gambar 4.4.
Gambar 4.3 menunjukkan grafik dosis serapan pada cell prostat. Gambar 4.4
menunjukkan grafik dosis serapan pada cell dinding bladder dan isi bladder.
Grafik dosis serapan pada prostat
35
y = 0,338x - 0,358
R² = 0,999
Dosis serapan (Gy)
30
25
20
15
10
5
0
0
20
40
60
Jumlah seed
80
100
Gambar 4.3. Grafik Hubungan Antara Jumlah Seed dan Dosis Serapan pada
Cell Prostat.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
35
0,4
0,35
Dosis serapan (Gy)
0,3
0,25
0,2
0,15
0,1
0,05
0
0
20
40
60
80
100
Jumlah seed
Dinding bladder
Isi bladder
Gambar 4.4. Grafik Hubungan Antara Jumlah Seed dan Dosis Serapan pada
Cell Dinding dan Isi Bladder.
Pada Gambar 4.3. dan Gambar 4.4 ditunjukkan bahwa semakin banyak
jumlah seed yang digunakan dalam simulasi maka semakin besar pula nilai dosis
serapannya. Telah dijelaskan sebelumnya bahwa jumlah seed mempengaruhi jumlah
peluruhan foton tiap detik. Dapat ditarik suatu kesimpulan bahwa aktivitas total pada
iodium-125 yang diimplankan berhubungan secara linier dengan dosis serapan.
Semakin tinggi aktivitas radionuklida maka semakin besar dosis serapan. Gambar 4.3
menunjukan dosis serapan oleh isi bladder lebih rendah dibandingkan dengan dinding
bladder. Gambar 4.3 memiliki persamaan garis linier sebagaimana dituliskan
di
bawah ini
= 0,338
− 0,358
(8).
Dengan persamaan (8) diatas maka untuk mencapai nilai dosis yang optimum
dapat dilakukan intrapolasi dan ekstrapolasi jumlah seed. Jika
commit to user
merupakan fungsi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
36
dosis serapan, adalah jumlah seed yang diimplankan
dan
= 145,
didapatkan nilai = 430 seed. Implantasi seed sebanyak itu tidaklah
maka
mungkin
dilakukan dalam sekali waktu pengobatan. Terapi dilakukan beberapa kali hingga
dosis serapan pada organ mencapai nilai optimum. Nilai dari
trendline pada
gambar 4.3 adalah 0,999 yang menunjukan bahwa reliability dari titik-titik ordinat
grafik mendekati nilai sempurna.
Pemberian dosis pada prostat dipantau supaya laju dosis peluruhan seed
kurang dari 5 cGy/jam dengan periode treatmen sekitar 180 hari. Laju dosis awal
yang digunakan adalah 7 cGy/jam dan kemudian dilakukan dengan kontrol laju dosis
kurang dari 5cGy/jam hingga didapatkan total dosis adalah 145 Gy (Aird, dkk, 2001).
Dosis radiasi bergantung pada banyaknya energi yang disimpan atau diserap
oleh suatu material dan bergantung pada aktivitas radioaktif. Pemberian radioaktif
akan memberikan dosis yang bergantung pada aktivitas, lama waktu radiasi, energi
emisi radiasi dan jarak sumber ke target. Pemindahan peletakkan sumber radioaktif
pada variasi seed hanya dapat mengurangi energi yang diserap tiap satuan massa
tetapi bukan total dosis serapan.
Dari tabel perhitungan dan hasil simulasi, tidak dapat dipungkiri bahwa
penggunaan radioterapi pada pengobatan kanker memberikan bukti bahwa dosis yang
terserap dapat digunakan sebagai taksiran awal dosis serapan. Dosis serapan ini
kemudian dapat digunakan untuk mengetahui dampak biologis yang akan dialami
pasien. Simulasi Monte Carlo menghasilkan nilai relatif error yang kecil yaitu
dibawah 1%. Relatif error yang kecil menunjukan ketelitian dalam distribusi sebaran
foton pada organ terjadi secara merata.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
BAB V
PENUTUP
5.1. Simpulan
Telah berhasil dibuat simulasi brachytherapy prostat menggunakan
software MCNP5. Berdasarkan hasil simulasi yang telah dilakukan dan dari data
yang diperoleh, maka dapat disimpulkan:
1. Geometri phantom ORNL-MIRD telah berhasil dibuat dan dilakukan proses
eksekusi.
2. Dosis serapan pada prostat meningkat secara linier dengan semakin
banyaknya jumlah seed 125I yang dimplankan pada prostat.
3. Grafik antara dosis serapan dan jumlah seed pada prostat
persamaan garis linier yaitu
= 0,338
memiliki
− 0,35.8 Dengan persamaan
tersebut maka untuk mencapai nilai dosis yang optimum 145 Gy dapat
dilakukan intrapolasi dan ekstrapolasi jumlah seed. Dari simulasi didapatkan
bahwa jumlah seed yang optimum adalah 430 dengan posisi seed yang
tersebar merata di seluruh bagian prostat. Jumlah seed tersebut untuk mode
partikel yang digunakan adalah foton dan elektron.
4. Dosis yang diserap oleh prostat lebih besar daripada bladder. Isi bladder
memiliki dosis serapan paling rendah.
5.2. Saran
Pemakaian simulasi ini hanya sebatas pembuatan dan perhitungan dosis
serapan pada prostat dan bladder dan merupakan penelitian awal perhitungan
dosis serap. Untuk penelitian lebih lanjut, dapat dilakukan
commit to user
37
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
38
1. Model geometri ORNL-MIRD hasil simulasi brachyteraphy prostat ini
dapat digunakan untuk menentukan dosis serapan pada organ selain pada
prostat dan bladder.
2. Disarankan untuk dapat memperhatikan aspek waktu pemberian dosis dan
laju dosis dalam penentuan dosis serap penelitian selanjutnya.
3. Dilakukan verifikasi dosis dengan peletakkan seed yang teratur dan
terstruktur sesuai dengan kondisi riil dari brachytherapy prostat sehingga
dapat ditinjau pengaruh peletakkan seed terhadap nilai dosis serap.
4. Simulasi berikutnya juga disarankan untuk dapat mengetahui dosis serapan
dengan menggunakan sumber Palladium-103.
commit to user