PENGUKURAN FAKTOR WEDGE PADA PESAWAT TELETERAPI

PENGUKURAN FAKTOR WEDGE PADA PESAWAT TELETERAPI COBALT-60 :
PERKIRAAN DAN PEMODELAN DENGAN SOFTWARE MCNPX
Ajeng Sarinda Yunia Putri1, Suharyana1, Muhtarom2
1
Prodi Fisika , Universitas Sebelas Maret, Jl. Ir. Sutami No. 36A, Surakarta 57126
2
Instalasi Radioterapi RSUD Dr. Moewardi, l. Kolonel Sutarto No. 132 Surakarta
e-mail : [email protected]
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk menentukan geometri wedge yang menghasilkan isodosis
sudut 20° dan mengetahui nilai faktor transmisi wedge sudut 20°. Pada penelitian ini
digunakan software Monte Carlo N-Particle eXtended Version (MCNPX) untuk menghitung
laju dosis serap dari pesawat teleterapi 60Co. Sebelumnya dilakukan pengukuran faktor
wedge sudut 30° dan 60°, hasil simulasi dibandingkan dengan hasil pengukuran langsung.
Hasil simulasi memiliki kesalahan relatif 3,4 % dan 2,3 % terhadap dengan hasil
pengukuran langsung. Dapat dikatakan hasil simulasi mendekati hasil pengukuran langsung,
kemudian dilakukan simulasi untuk menentukan geometri wedge yang menghasilkan
isodosis sudut 20°. Setelah dilakukan simulasi didapatkan geometri wedge yang
menghasilkan isodosis sudut 20° yaitu panjangnya panjangnya 16 cm, lebarnya 15,3 cm,
tebalnya 0,83 cm, nilai sudut θ sebesar 3,1°. Faktor wedge sudut 20° sebesar 0,671.
Kata kunci : MCNPX, Faktor wedge, isodosis
ABSTRACT
This research purpose to determine the wedge geometry that produces 20 ° angular isodosis
and to know the value of wedge angle 20 °. In this study used Monte Carlo N-Particle
eXtended Version (MCNPX) software to calculate the absorbed dose rate of the 60Co
teletherapy machine. Previously measured angle wedge factor 30 ° and 60 °, the simulation
results compared with the results of experiment. The simulation result has a relative error of
3.4% and 2.3% against with the result of experiment. It can be said that the simulation result
approaches the direct experiment, then simulation to determine the wedge geometry that
produces 20 ° angle isodosis. After the simulation, the wedge geometry was obtained which
resulted in 20 ° angular is of 16 cm in length, 15.3 cm in width, 0.83 cm thick, θ of 3.1 °.
Wedge factor of 20 ° angle is 0.671.
Keywords : MCNPX, wedge factor, isodose
PENDAHULUAN
Kanker adalah
metode simulasi menggunakan software
suatu
penyakit
MCNPX.
dimana sel- sel membelah secara abnormal
Wedge merupakan bahan padat yang
tanpa kontrol dan mampu menyerang
memiliki daya
jaringan
Radioterapi
radiasi. Bahan yang biasanya digunakan
merupakan salah satu cara pengobatan
untuk filter wedge antara lain aluminium,
kanker
pengion
tembaga, kuningan, timbal dan cerrobend.
untuk mematikan sel kanker tersebut.
Sudut wedge ada 4 yaitu 15°, 30°, 45°,
sehat
lainnya.
menggunakan
Pesawat
radiasi
serap tinggi terhadap
60
Co digunakan untuk radioterapi
60°. Intensitas radiasi awal yang melewati
eksternal dengan sinar gamma sebagai
wedge akan berkurang karena proses
[1]
radiasi
pengionnya .
Cobalt-60
attenuasi bahan wedge. Dapat ditulis[1] :
mempunyai energi rata-rata 1,25 MeV,
dengan energi ini jaringan di bagian dalam
dapat diobati
.
= intensitas setelah melewati bahan
Radioterapi dikatakan efektif bila
dapat
Dimana :
[2]
membunuh
sel
kanker
= intensitas sebelum melewati bahan
secara
= koefisien serapan linear
maksimal namun hanya menimbulkan efek
= ketebalan bahan
samping yang minimal di jaringan sehat di
sekitar sel kanker. Pada kanker atau tumor
yang letaknya
di
dalam
tubuh
dan
memiliki kedalaman yang berbeda maka
digunakan
wedge
agar
mendapatkan
homogenitas dosis yang sama[1].
Saat ini, pada unit teleterapi
60
Co
Gambar 1.1. Bentuk filter wedge [1]
sudut isodosis wedge yang tersedia hanya
Kurva isodosis merupakan kurva yang
sudut 15°, 30°, 45°, dan 60°, padahal
menghubungkan nilai dosis yang sama di
kemiringan permukaan suatu organ tidak
setiap
selalu sama dengan sudut wedge yang ada
menghasilkan distribusi isodosis yang
tersebut. misalnya kanker serviks dan
miring dengan dosis yang lebih sedikit di
kanker otak kemiringan organnya 20°.
sisi yang tebal dan dosis lebih banyak di
Pada penelitian ini dicari geometri wedge
sisi yang tipis. Sudut wedge didefinisikan
yang menghasilkan isodosis sudut 20° dan
seperti yang dilihat pada Gambar 2., kurva
dicari faktor wedge sudut 20
isodosis ditunjukkan pada garis yang
dengan
titik
kedalaman
[3]
.
menghubungkan titik A ke titik A’.
Wedge
Gambar 2.1. Kurva Isodosis
Monte
Carlo
N-Partikel
(MCNP)
dikembangkan dan dikelola oleh Los
Pemakaian wedge dapat menurunkan dosis
Alamos
National
serap pada kedalaman. Faktor tramsmisi
adalah
kode
wedge (untuk sederhananya disebut faktor
internasional
wedge) merupakan rasio dosis serap
transportasi neutron dan sinar gamma
penyinaran dengan menggunakan wedge
dengan
dan
tanpa
Program MCNPX akan merekam jejak
menggunakan wedge di sepanjang titik
partikel sejak partikel itu lahir sampai
dosis
serap
penyinaran
[3]
sumbu pusat berkas foton .
Laboratory.
yang
diakui
untuk
metode
MCNP
Monte
secara
menganalisis
Carlo
(MC).
partikel itu hilang diserap / keluar dari
sistem[4].
METODE PENELITIAN
Ada dua metode penelitian
digunakan
yaitu
metode
1. Menghitung
yang
pengukuran
laju
dosis
serap
penyinaran tanpa menggunakan
wedge :
langsung dan simulasi menggunakan
Detektor
software MCNPX. Pengukuran langsung
dihubungkan dengan elektrometer
mengacu
kemudian
Energy
pada
International
Agency
(IAEA)
Atomic
Technical
ionisasi
detektor
chamber
ionisasi
chamber diletakkan di dalam
Reports Series (TRS)-398.
phantom. dilakukan pengecekan
A. Pengukuran langsung
agar SSD = 80 cm, luas lapangan
10 cm x 10 cm. Dilakukan
penelitian
ini
sudut
wedge
perhitungan dosis serap pada
digunakan 30° dan 60°.
kedalaman menggunakan acuan
3. Menghitung faktor wedge :
TRS 398 dengan persamaaan :
(
(
)
pada kedalaman referensi
atau
kedalaman yang akan dihitung
(Gy/menit).
ialah faktor
kalibrasi dosis serap di dalam air
untuk berkas
Nilai
adalah
) adalah laju dosis serap
M
60
Co (Gy/digit).
dihitung
melalui
persamaa berikut :
laju
dosis
serap
penyinaran tanpa menggunakan
wedge dan
serap
adalah laju dosis
penyinaran
dengan
menggunakan wedge.
B. Pengukuran simulasi
Dilakukan
dengan
membuat
inputan program MCNPX dan
running program. Output yang
dihasilkan ialah laju dosis serap
Dengan
M
adalah
bacaan
dosimeter pada keadaan dibawah
kondisi
referensi,
M1
adalah
bacaan dosimeter yang belum
dikoreksi.
adalah
Faktor
koreksi kondisi ruangan,
dengan satuan Gy/s.
.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengukuran
laju
dosis
serap
phantom dalam penelitian ini mangacu
pada TRS 398 yang dikeluarkan oleh
adalah faktor koreksi polaritas,
IAEA. Laju dosis pada kedalaman 5 cm di
dan
sumbu pusat (di poros tengah berkas sinar)
adalah faktor rekombinasi
ion.
2. Menghitung
dapat dilihat pada Tabel 3.1
laju
dosis
serap
Tabel 3.1. Hasil Pengukuran Langsung
penyinaran tanpa menggunakan
Laju Dosis Serap Pada Kedalaman 5 cm
wedge :
Pengukuran dosis serap dengan
Dw(zref)
Penyiraran
(
menggunakan wedge sama seperti
Gy/s)
halnya pengukuran dosis serap
Tanpa wedge
17,5
tanpa menggunakan wedge, hanya
Dengan wedge sudut 30°
9,925 ± 0,003
saja ditambahkan wedge di bawah
Dengan wedge sudut 60°
7,489 ± 0,004
kolimator. Jarak antara kolimator
dan wedge sebesar ± 1 cm. Pada
Wedge sudut 30° dan wedge sudut
mungkin dengan aslinya. Inputan geometri
60
60° terbuat terbuat dari Lead-Antimony
pesawat
Alloy. Karena terbuat dari bahan yang
phantom,dan detektor dapat dilihat secara
sama,
2-dimensi dan 3-dimensi melalui vised.
keduanya
memiliki
koefisien
attenuasi linear yang sama. Pemakaian
teleterapi
Co,
wedge,
Tampilan 2-dimensi dari simulasi :
wedge sudut 30° menurunkan dosis serap
radiasi sebesar 43,4 % di sumbu pusat.
Sedangkan wedge sudut 60° menurunkan
laju dosis serap radiasi sebesar 57,2 %.
Prinsip dari penggunaan wedge ialah
attenuasi berkas sinar radiasi. Attenuasi
adalah
pelemahan
atau
pengurangan
intensitas berkas radiasi ketika melewati
suatu bahan.
Faktor
langsung
wedge
hasil
masing-masing
pengukuran
sudut
dapat
Gambar 3.1 Tampilan 2D Simulasi
Penyinaran Radiasi Dengan Wedge
dilihat pada Tabel 3.2. di bawah ini.
Tabel 3.2. Nilai Faktor Wedge dari Hasil
Pengukuran Langsung
Setelah didapatkan laju dosis serap dari
hasil simulasi, dihitung besarnya
Wedge
Faktor Wedge
(
)
faktor
wedge dari hasil simulasi, dapat dilihat
pada Tabel 3.3.
sudut 30°
56,678 ± 0,025
sudut 60°
42,768 ± 0,028
Tabel 3.3. Faktor Wedge dari Hasil
Simulasi
Wedge sudut 60° mempunyai nilai faktor
wedge yang cukup kecil, hanya sebagian
intensitas
berkas
radiasi
yang
ditransmisikan setelah melewati wedge,
Wedge
Faktor Wedge hasil
simulasi (
)
sudut 30°
60,019 ± 0,106
sudut 60°
45,171 ± 0,121
sebagian besar lainnya diserap oleh bahan
wedge.
Pada
Kesalahan relatif dari faktor wedge sudut
pemodelan
ini
dilakukan
dengan pendekatan sedemikian rupa agar
geometri dan material penyusun semirip
30° dan sudut 60° cukup kecil, sehingga
dapat dikatakan hasil simulasi sudah
mendekati hasil pengukuran langsung.
Untuk menghasilkan sudut isodosis
sebesar
20°,
geometri
wedge
dan
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian yang
dihitung laju dosis di beberapa titik pada
telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa
sumbu x (sumbu yang tegak lurus dengan
hasil simulasi dari faktor wedge sudut 30°
arah berkas ) dan sumbu z (kedalaman
dan 60° mendekati hasil pengukuran
tertentu).
running
langsung. Selanjutnya dilakukan simulasi
sama,
untuk mendapatkan geometri wedge yang
disimulasikan
sedemikian
Setelah
didapatkan
rupa
dilakukan
nilai
dosis
yang
menghasilkan isodosis sudut 20°, yaitu
disajikan pada Tabel 3.4.
panjangnya panjangnya 16 cm, lebarnya
Tabel 3.4. laju dosis serap
posisi
posisi
laju dosis
detektor
detektor
serap
pada
pada
sumbu x
sumbu z
0
-5
6,492 ± 0,049
-2,7
-4
6,437 ± 0,050
15,3 cm, tebalnya 0,83 cm, nilai sudut θ
sebesar 3,1°. Faktor wedge sudut 20°
sebesar 0,671.
Gy/s
DAFTAR PUSTAKA
[1] Azam, M., Sofjan Firdausi, K., &
silvani,
S.
(2006).
Karakterisasi
sumbu Z atau
kedalaman (cm)
kurva isodosis
-3
-2.5
-2
-1.5
-1
0
-0.5
0
Cerrobend
“Wedge
Filter”
Teleterapi
60
Pada
Penentuan
Sebagai
Pesawat
Co. Berkala Fisika, 9(3),
131-135.
-2
S…
-4
[2] Chang, D.S., Lasley, F.D., Das, I.J.,
Mendonca, M.S., Dynlacht, J.R.
sumbu x (cm)
-6
(2014). Basic Radiotherapy Physics
and Biology. London: Springer.
Gambar 3.2 kurva isodosis
Dari gambar 4.3 besarnya sudut isodosis
[3] Khan, F.M. (2003). The Physics Of
Radiation
wedge / sudut wedge (α) dicari dengan
LIPPINCOTT
menggunakan arc tan α. Geometri wedge
WILKINS.
yang menghasilkan sudut 20,3° yaitu
panjangnya 16 cm, lebarnya 15,3 cm,
tebalnya 0,83 cm, nilai sudut θ sebesar
3,1°. Nilai faktor wedge sudut 20° sebesar
0,671.
Therapy.
USA:
WILLIAMS
&
[4] Shultis, J. K. & Faw, R.E. (2011). An
MCNP Primer. Manhattan : Kansas
State
University