Jurnal Teknofisika Anisza Okselia (09-284450-TK-35320)

8/19/2019 Jurnal Teknofisika Anisza Okselia (09-284450-TK-35320)

1/10

Analisis Perbandingan Hasil Pengukuran Dosis

Serap Menggunakan Detektor Advanced Markus dan

Farmer Ionization Chamber Pada Berkas EnergiElektron Dengan R 50 ≥ 4 g/cm

2

Anisza Okselia1, Susila Wardaya

2, Anung Muharini

3

1,3 Jurusan Teknik Fisika FT UGM

Jln. Grafika 2 Yogyakarta 55281 [email protected]

[email protected]

2

Instalasi Radioterapi Rumah Sakit Umum Pusat dr. Hasan Sadiki Jalan Pasteur no. 38 Bandung Indonesia

[email protected]

Intisari — Pada Code of Practi ce IAEA TRS 398 (Petunjuk Pelaksanaan IAEA TRS 398), untuk pengukuran elektron energi tinggi,terdapat ketentuan bahwa detektor yang digunakan untuk R 50 ≥ 4 g/cm

2 adalah detektor silindris atau detektor keping sejajar. R 50

adalah kedalaman yang mengakibatkan dosis turun 50%. Pada saat dilakukan perhitungan R 50 untuk berkas energi elektron yang

dimiliki oleh RSUP dr. Hasan Sadikin, yaitu energy 4 MeV, 6 MeV, 8 MeV, 10 MeV, 12 MeV, dan 15 MeV, didapatkan bahwa berkas

energi yang mempunyai R 50 ≥ 4 g/cm2 adalah 10 MeV, 12 MeV, dan 15 MeV. Selanjutnya dilakukan pengukuran dosis serap pada

pesawat Linac elektron energi tersebut dengan menggunakan detektor farmer ionization chamber sebagai detektor silindris dan

detektor advanced markus sebagai detektor keping sejajar secara bergantian. Hasil pengukuran kemudian dimasukkan kedalam

perhitungan dosis serap pada kedalaman maksimum (z max ). Hasil perhitungan ini kemudian dianalisis oleh penulis untuk mengetahuiperbedaan yang ditimbulkan dari pengukuran dengan menggunakan dua jenis detektor yang berbeda ini tidak melampaui batas

toleransi yaitu 2%. Didapatkan dosis serap pada pengukuran dengan menggunakan farmer chamber dan pengukuran dengan

advanced markus yang dihasilkan pada energi 10 MeV adalah sebesar 204 MU dan 200.8 MU dengan deviasi perbedaan hasil kedua

detektor sebesar 1.6% dan pada energi 15 MeV adalah sebesar 206 MU dan 203.4 MU, sehingga deviasi perbedaan hasil kedua

detektor sebesar 1.3%. Perbedaan yang masih berada di bawah 2% dalam penelitian ini, menunjukkan bahwa kedua detektor dalam

penelitian ini memang benar dan sesuai jika digunakan untuk pengukuran energi elektron dengan R 50 ≥ 4 g/cm2.

Kata kunci — elektron energi tinggi, R 50, detektor Farmer chamber , detektor advanced markus, dosis serap.

Abstract — At the IAEA Code of Practice TRS 398, the measurement of high energy electrons, there is a provision that the detector isused for R 50 ≥ 4 g/cm

2 is cylindrical detector or plan parallel detector. R 50 is the depth that resulted in dose reduction by 50%. At the

time of the calculation R 50 for the electron energy which is owned by RSUP dr. Hasan Sadikin, is energy 4 MeV, 6 MeV, 8 MeV, 10

MeV, 12 MeV and 15 MeV, it was found the energy that has R 50 ≥ 4 g/cm2 is 10 MeV, 12 MeV and 15 MeV. The next step was

measured the absorbed dose energy electron linac by using the farmer ionization chamber as a cylindrical detector and advanced

markus detector as a plan parallel detector is alternately aligned. The measurement results and then inserted into the calculation of

the absorbed dose maximum depth (z max ). Calculation results are then analyzed by the authors in order not to exceed the limit of

tolerance is 2%. The absorbed dose measurements obtained using the farmer chamber and measurements with advanced markus

produced at 10 MeV energy is equal to 204 MU and 200.8 MU with differences in the results of both detectors deviation of 1.6% and

at 15 MeV energy is equal to 206 MU and 203.4 MU with deviation difference in the results of both detectors at 1.3%. The difference

is less than 2% in this study, suggesting that the two detectors in this study is correct and appropriate when used for electron energy

measurements with R 50 ≥ 4 g/cm2.

Keywords — high energy electron, R50, Farmer chamber detector, advanced markus detector, absorbed dose


2/10

I. PENDAHULUAN

Di radioterapi, energi yang dihasilkan oleh pesawat

radioterapi eksternal seperti Linac ( Linear Accelerator ) adalah

energi tinggi, yaitu 3 – 50 MeV, Linac digunakan di

radioterapi untuk pengobatan penyakit tumor.

Untuk optimasi pemberian dosis kepada pasien, peralatan

radiasi harus selalu terukur keluaran berkas radiasinya dengan

melakukan program jaminan mutu (Quality Assurance), dan

program kendali mutu (Quality Control ) [2].

Salah satu rangkaian QA dan QC yaitu kalibrasi (calibration)

atau pengukuran. Kalibrasi meliputi kalibrasi harian (daily

calibration) , kalibrasi mingguan (weekly calibration) , dan

kalibrasi bulanan (monthly calibration). Kalibrasi sangat

penting untuk dilakukan, hal ini guna memastikan bahwa

perangkat yang digunakan, dalam kasus ini Linac, masih

sesuai standar dan tidak berbahaya bagi pasien.

Pada rumah sakit – rumah sakit besar radioterapi seperti

RSUP dr. Hasan Sadikin ini memang memiliki dua detektoryang bisa digunakan yaitu detektor keeping sejajar ( plan

parallel ): advanced markus detector dan detektor silindris:

ionization chamber farmer detector , sehingga rumah sakit

tersebut bisa menggunakan detektor tersebut sesuai

ketentuannya. Namun, ada beberapa rumah sakit yang

memiliki instalasi radioterapi, kebanyakan hanya

menggunakan satu macam detektor ketika pengukuran yaitu

detektor keping sejajar saja untuk mengukur semua output

elektron pada pesawat Linac. Padahal ada ketentuan dan

rekomendasi tertentu yang tercantum dalam Code of Practice

(CoP) IAEA TRS 398, sebagai acuan dalam melakukan pengukuran.

Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan data output

Linac pada elektron energi 10 MeV, 12 MeV, dan 15 MeV

dari pengukuran detektor advanced markus dan farmer

ionization chamber dan menganalisis berapa persen

penyimpangan hasil pengukuran kedua detektor tersebut. I

II. TINJAUAN PUSTAKA

Berkas foton dan elektron untuk keperluan radioterapi dapat

dihasilkan dari sebuah pesawat pemercepat linier medik.

Tidak seperti halnya dengan berkas foton yang diperoleh dari

berkas elektron yang diarahkan ke suatu target, berkas

elektron dapat digunakan langsung. Dengan demikian

produksi berkas elektron memiliki efisiensi yang lebih tinggi

daripada berkas foton.

Telah dilakukan penelitian yang menguraikan hubungan

antara laju dosis serap air dengan lapangan radiasi untuk

energi nominal berkas elektron 10 MeV, 12 MeV, dan 15

MeV yang dipancarkan dari pesawat pemercepat linier medik

Elekta 151614 milik Rumah Sakit Adam Malik, Medan yang

kemudian dibandingkan untuk berkas elektron dengan energi

nominal yang sama dari pesawat pemercepat linier medik

Elekta nomor seri 1123 dan 151731, masing-masing milik

Rumah Sakit Kanker Dharmais dan Rumah Sakit Umum Pusat

Nasional dr. Cipto Mangunkusumo [3]. Dari penelitian

tersebut dapat dilihat bahwa hubungan antara laju dosis serap

dengan lapangan radiasi memiliki pola yang sama yaitu pada

lapangan radiasi yang besar laju dosis serap akan berkurang

dengan lapangan radiasi yang lebih kecil. Dari hasil dan

pembahasan tersebut di atas dapat disimpulkan bahwa laju

dosis serap akan naik dengan semakin besarnya lapangan

radiasi. Namun pada lapangan radiasi tertentu laju dosis serap

akan menurun.

Telah dilakukan penelitian mengenai pengukuram keluaran

berkas elektron pesawat pemercepat linier medik clinac 2100c

no.seri 1402 di Rumah Sakit Umum Pusat dr. Sutomo,

Surabaya dengan menggunakan dosimeter wellhofer [5].

Kesimpulan yang didapat adalah parameter kualitas radiasi

dari pesawat tersebut sudah sesuai dengan spesifikasi yangdiberikan oleh pabrik demikian pula dengan keluarannya.

Dengan demikian maka keluarannya dapat digunakan untuk

penyinaran pasien tumor. Disamping itu hasil ini dapat

digunakan sebagai data acuan dalam melaksanakan program

kendali mutu dari pesawat tersebut.

Telah dilakukan penelitian mengenai penentuan keluaran

berkas elektron energi nominal 6 MeV dan 8 MeV dari

pesawat pemercepat Linier Medik Synergy Platform model

s151731 milik Rumah Sakit Umum Pusat Nasional dr. Cipto

Mangunkusumo dengan menggunakan dosimeter Farmer

NE2570IB/1182 + detektor plan paralel jenis RoosTW34001/0125 [3]. Pada hasil pengukuran ditunjukkan nilai

keluaran berkas elektron sebelum dilakukan adjustment dan

terlihat bahwa deviasi keluaran pada zmax terhadap monitor

unit sebesar 2,59 % untuk energi nominal 6 MeV dan 0,04 %

untuk energi 8 MeV. Hal ini terdapat perbedaan yang

signifikan pada energi nominal 6 MeV antara monitor unit

dan hasil keluaran oleh dosimeter standar, untuk itu

diperlukan adjustment sampai mendekati nilai 200 cGy atau

deviasi sebesar < 1 %. Sedangkan pada energi nominal 8 MeV

tidak diperlukan lagi adjustment karena deviasi lebih kecil

dari 1 %. Hasil pengukuran dan penentuan keluaran berkas

elektron energi nominal 6 MeV sesudah dilakukan adjustment

dan terlihat bahwa deviasi keluaran pada zmax terhadap

monitor unit sebesar 0,22 %. Hal ini telah sesuai dengan

harapan karena deviasi antara Monitor Unit (MU) dan hasil

keluaran oleh dosimeter standar adalah sebesar < 1 %.

Dengan demikian berarti penentuan keluaran berkas elektron

atau kalibrasi monitor unit telah menunjukkan nilai yang sama

dengan nilai 200 MU yang tertera di panel kontrol perangkat

lunak dalam deviasi < 1 %.


3/10

Dalam penelitian Absolute Dose Determination in High –

Energy Electron Beams: Comparison of IAEA Dosimetry

Protocols (Penentuan dosis absolut pada berkas elektron

energi tinggi: perbandingan dari protokol dosimetri IAEA),

dosis diserap diukur dan dibandingkan untuk elektron energi

tinggi (6 MeV, 9 MeV, 12 MeV, 16 MeV, dan 20 MeV)

menggunakan protokol dosimetri IAEA, TRS No. 277, TRS

No. 381, dan TRS No. 398 [6]. IAEA – TECDOC 1455

sebagai tinjauan hasil pengujian dari implementasi Code of

Practice (CoP) internasional pada dosimetri radioterapi (TRS

398) telah melaporkan bahwa perbedaan maksimum dalam

penentuan dosis serap antara TRS 398 dan CoP sebelumnya

TRS 277 (2nd ed.) dan TRS 381 adalah pada nilai 1% sampai

2%. Laporan ini merekomendasikan bahwa pengguna

disarankan untuk memeriksa dengan seksama kondisi

percobaan dan koefisien kalibrasi relevan jika rasio dosis

diserap, Dw (TRS 398) / Dw (CoP lain), yang diukur jatuh di

luar rentang yang direkomendasikan oleh laporan ini. Rasio

dosis TRS 398 dibandingkan dengan Code of Practice yanglain (TRS 381 dan TRS 277) berada dalam kesepakatan baik

dengan IAEA-TECDOC 1455.

III. DASAR TEORI

Linear Accelerator (Linac)

Linear Accelerator (Linac) merupakan perangkat yang

menggunakan gelombang elektromagnetik dengan frekuensi

tinggi untuk mempercepat partikel bermuatan seperti elektron

energi tinggi melalui tabung linear [7]. Linac dapat

menghasilkan radiasi elektron dan foton dengan energi tinggi.

Energi radiasi Linac Precise Treatment System di RSUP dr.

Hasan Sadikin Bandung adalah, elektron: 4 MeV, 6 MeV, 8

MeV, 10 MeV, 12 MeV, 15 MeV dan energi radiasi foton 6

MV atau 10 MV. Pesawat Linac yang dimiliki RSUP dr.

Hasan Sadikin adalah tipe Precise – 5991 tetapi tidak

dilengkapi dengan multi leaf collimator ( MLC ).

Tingkat energi pada Linac dapat dihasilkan melalui proses

percepatan elektron secara linear di dalam tabung pemandu

gelombang pemercepat (accelerating waveguide) yang hampa

udara. Tingkat kehampaannya mencapai kurang dari 1 x 10-7

torr [2].

Tabung ini merupakan tabung penghantar yang terdiri dari

susunan sel – sel berupa rongga – rongga yang terbuat dari

tembaga (Cu). Ke dalam tabung ini disalurkan gelombang

mikro (microwave) yang dibangkitkan oleh magnetron 5 kVA

dengan panjang gelombang 10 nm.

Proses terjadinya percepatan elektron di dalam tabung

dimulai dengan dibangkitkannya gelombang mikro oleh

magnetron 5 kVA yang berfrekuensi sesuai dengan frekuensi

resonansi tabung (3000 MHz). Gelombang mikro tersebut

disalurkan melalui sirkulator ke tabung pemandu gelombang

pemercepat elektron.

Ada 2 jenis pemandu gelombang yaitu pemandu gelombang

berjalan (travelling wave guide) dan pemandu gelombang

berdiri ( standing waveguide). Bila daya frekuensi gelombang

mikro melintasi rongga-rongga setiap sel dari pemercepat,

maka akan terselenggara resonansi antara gelombang mikro

dengan rongga-rongga tersebut, akibatnya akan terjadi medan

elektromagnet di dalam tabung pemercepat dan terjadi kuat

medan listrik dinamis pada setiap sel yang berubah-ubah

periodenya sesuai perubahan amplitudo gelombang mikro, hal

ini akan mengakibatkan setiap sel berubah-ubah muatannya.

Perubahan periode muatan listrik tersebut dimanfaatkan untuk

mempercepat lintasan elektron.

Elektron dihasilkan oleh filamen pada elektron gun yang

berupa tabung trioda, kemudian ditembakkan dengan energi

awal 15 KeV secara sinkron dengan perubahan amplitude

gelombang mikro dan secara berkelompok memasuki sel – sel

tabung pemercepat. Kecepatan elektron tersebut secara berantai dipacu lintasannya dari satu sel ke sel berikutnya

sampai energi elektron tersebut sesuai dengan banyaknya

jumlah rongga resonansi lintasan elektron dan panjang tabung

pemercepat yang digunakan. Semakin besar energi yang

diperlukan, akan semakin panjang tabung pemercepat yang

diperlukan. Berkas elektron yang telah dipercepat

didepleksikan menuju isosenter lapangan penyinaran dengan

menggunakan medan magnet sistem pembelok berkas

akromatik.

Elektron dengan energi sedikit lebih tinggi atau lebih rendah

dari yang dikehendaki akan dibelokkan sedemikian rupasehingga energi dan lintasannya menjadi sesuai dengan yang

dikehendaki. Sedangkan elektron dengan penyimpangan

energi agak besar akan dieliminir oleh sebuah filter celah

mekanis (prinsip spektograh massa). Dengan demikian dapat

dicapai pemfokusan berkas elektron yang sangat baik dengan

energi yang monokromatis.

Setelah mengalami pembelokkan, elektron – elektron energi

tinggi dapat digunakan secara langsung. Bila yang

dikehendaki adalah sinar – X, maka elektron – elektron

berenergi tinggi tersebut ditumbukkan ke bidang target

penerus (transmission target).

Sistem pendingin dengan air dengan sirkulasi tertutup (close

circuit water ) pada alat yang disebut Chiller . Chiller

diletakkan pada ruangan tersendiri diluar bunker Linac,

mengatur sirkulasi air yang panas dari pesawat Linac ke

chiller untuk didinginkan dan dipompa kembali ke pesawat

Linac [7].


4/10

Gambar 1. Bagian – bagian Linac medis

Karakteristik Elektron

Sebagai elektron energik yang melintasi materi, elektron

berinteraksi dengan materi melalui interaksi Coulomb dengan

elektron orbital atom dan inti atom. Melalui tabrakan ini

elektron akan kehilangan energi kinetiknya (tabrakan dan

kerugian radiasi) atau mengubah arah perjalanan mereka(hamburan). Kerugian energi dijelaskan dengan stopping

power , hamburan dijelaskan dengan scattering power [9].

Tabrakan antara elektron datang dan elektron orbital atau inti

dari sebuah atom dapat menjadi elastis atau tidak elastis.

Dalam tabrakan elastis, energi kinetik tidak hilang, meskipun

dapat didistribusikan kembali diantara partikel yang muncul

dari benturan [8]. Elektron dibelokkan dari jalur aslinya tapi

tanpa terjadi kehilangan energi. Sementara dalam tabrakan

tidak elastis sebagian energi kinetik hilang karena digunakan

dalam memproduksi ionisasi atau dikonversi ke bentuk energi

lainnya seperti energi foton dan energi eksitasi. Elektrondibelokkan dari jalur aslinya dan beberapa energi ditransfer ke

elektron orbital atau dipancarkan dalam bentuk

Bremsstrahlung.

Detektor I onization Chamber

Detektor ionization chamber atau detektor kamar ionisasi

merupakan salah satu jenis detektor isian gas yang bekerja di

daerah ionisasi [10]. Dalam detektor ionization chamber

terdapat bagian yang disebut pencacah gas. Pencacah gas bisa

dibangun dalam satu dari tiga geometri dasar: plat paralel,

silindris, atau bola [13].Detektor keping sejajar direkomendasikan untuk digunakan

pada semua energi elektron, dan diwajibkan untuk digunakan

pada energi di bawah 10 MeV [14]. Salah satu keuntungan

utama dari detektor keping sejajar untuk dosimetri berkas

elektron adalah kemungkinan meminimalkan scattering

perturbation effects (efek gangguan hamburan). Ruang

ionisasi keping sejajar dirancang sebisa mungkin sehingga

ruangan sampel kejadian electron fluence melewati jendela

depan, kontribusi elektron masuk melalui dinding samping

dapat diabaikan.

Suatu detektor kamar ionisasi jenis silindris dapat digunakan

untuk kalibrasi berkas radioterapi sinar-x energi menengah di

atas 80 kV dan HVL 2 mm aluminium,60

Co radiasi gamma,

berkas foton berenergi tinggi, berkas elektron dengan energi

10 MeV dan diatasnya, dan proton terapi dan berkas ion berat

[14]. Jenis detektor ini mempunyai volume rongga ruangan

harus antara 0,1 cm3 dan 1 cm

3. Rentang ukuran ini adalah

kesepakatan antara kebutuhan untuk sensitivitas yang cukup

dan kemampuan untuk mengukur dosis pada suatu titik.

Gambar 2. Detektor ionization chamber TM30013/0689

Gambar 3. Detektor advanced markus TM34045/0182

Petunjuk Praktis TRS 398

Kalibrasi absolut untuk menentukan kualitas berkas elektron

pesawat Linac ini berdasarkan protokol IAEA TRS 398. Linac

mempunyai berkas elektron yang berenergi 4 MeV, 6 MeV, 8MeV, 10 MeV, 12 MeV, dan 15 MeV. Berdasarkan TRS 398,

energi ini tergolong dalam energi tinggi yaitu diantara 3 MeV

– 50 MeV, sehingga pengukuran kualitas berkas elektron

Linac harus berdasarkan ketentuan untuk pengukuran elektron

berenergi tinggi.

Ketika menggunakan detektor ionization chamber , kuantitas

pengukuran adalah pada kedalaman ketika ionisasi di air

mencapai 50 %, R 50,ion. Nilai dosis saat mencapai 50% pada

distribusi kedalaman dosis dalam air R50 diperoleh dengan

( ) (1) ( ) (2)

Dalam kasus ini, pengguna harus memverifikasi bahwa

detektor tersebut sesuai untuk pengukuran kedalaman dosis

dengan tes perbandingan dengan sebuah detektor ionization

chamber pada kualitas berkas yang bisa mewakili.


5/10

Diperlukan beberapa faktor koreksi untuk menentukan laju

dosis serap berkas elektron di dalam air. Faktor tersebut

adalah sebagai berikut :

1. h pl: faktor koreksi laju elektron di dalam bahan plastik

yang dibandingkan terhadap laju elektron di dalam air, bila

pengukuran dilakukan di fantom air maka nilai h pl adalah

1.

2.

k TP: faktor koreksi temperatur dan tekanan udara terhadap

keadaan referensi 20°C dan 101,325 kPa, besarnya koreksi

ini dapat ditentukan dengan persamaan

(3)dengan T dan P adalah temperatur dan tekanan udara saat

pengukuran berlangsung.

3. k elec: faktor kalibrasi elektrometer, jika dalam sertifikat

tidak dicantumkan faktor tersebut maka nilai k elec adalah 1.

4. k Q,Qo: faktor koreksi perbedaan antara respon detektor

ionisasi dalam kualitas berkas yang digunakan sebagai

kalibrasi detektor (Co-60) terhadap kualitas berkaselektron.

5. k pol: faktor koreksi respon detektor ionisasi terhadap efek

pergantian polaritas yang diberikan pada detektor. Nilai

k pol dapat dihitung dengan persamaan

|||| (4)dengan M+ adalah bacaan pengukuran pada polaritas

positif (+), sedangkan M – merupakan bacaaan pengukuran

pada polaritas negatif (-), dimana polaritas itu berada pada

kabel collecting detektor ionisasi.

6. k s: faktor koreksi respon detektor ionisasi terhadap kurang

lengkapnya pengumpulan muatan pada ionisasi di udara. Nilai ks dapat dihitung dengan persamaan

(5)

dengan a0, a1 dan a2 adalah nilai konstanta yang diambil

dari TRS No. 389 IAEA. Sedangkan M1 adalah bacaan

pengukuran untuk tegangan yang biasa digunakan (V) dan

M2 adalah bacaan pengukuran untuk tegangan referensi

misalnya (V/4).

Penentuan dosis serap pada air merupakan pengukuran pada

kedalaman referensi. Kedalaman referensi z ref dinyatakan

dengan

(6)Dosis serap untuk air pada kedalaman referensi z ref dalam

air, dalam sebuah kualitas berkas elektron Q dan dalam

ketiadaan detektor, dinyatakan dengan

() (7)dimana M Q adalah bacaan pada dosimeter yang telah dikoreksi

dari pengaruh suhu dan tekanan, kalibrasi elektrometer, efek

polaritas, dan ion rekombinasi sebagaimana dideskripsikan

dalam Worksheet yang didapatkan dari persamaan

(8)Detektor harus diposisikan sesuai dengan kondisi referensi,

sebagaimana yang telah diberikan pada tabel sebelumnya.

N D,w,Qo adalah faktor kalibrasi dalam hal dosis serap pada air

untuk dosimeter pada kualitas referensi Qo dan k Q,Qo adalah

faktor spesifik detektor yangmana mengoreksi perbedaan

antara kualitas berkas referensi Qo dan kualitas berkas

sebenarnya Q. Berkas referensi Qo adalah berkas cobalt – 60.

Normalisasi klinis paling sering dilakukan pada kedalaman

dosis maksimal z max yang mana dalam kode saat pelaksanaan,

tidak selalu bertepatan dengan z ref . Untuk menentukan dosis

serap pada z max pengguna seharusnya, untuk berkas yang

diberikan, menggunakan axis pusat distribusi kedalaman dosis

yang terukur untuk mengubah dosis serap pada z ref menjadi

pada z max.

()() (9)

IV. PELAKSANAAN PENELITIAN

Penelitian ini dilaksanakan di Rumah Sakit Umum Pusat dr.

Hasan Sadikin, Bandung.

Tahap – tahap kalibrasi absolut adalah sebagai berikut

1. Sebagai pendahuluan, dilakukan pengukuran relatif PDD

elektron pada energi yang tersedia pada spesifikasi

pesawat Linac, yaitu 4 MeV, 6 MeV, 8 MeV, 10 MeV, 12

MeV, dan 15 MeV dengan ukuran lapangan 10 cm x 10

cm. Pada pengukuran PDD ini juga didapatkan data

mengenai R 100, R p, R 50, R 90, R t, Ds, Dx, X – ray back, G0,

E p0, dan E0(mean). R 50 hasil pengukuran merupakan data penting yang kemudian disebut dengan R 50,ion. Dengan

diperolehnya R 50,ion maka R 50 bisa dihitung. R 50 yang

didapatkan kemudian dilihat dan disesuaikan dengan

keadaan referensi yang terdapat pada Code of Practice

(CoP) TRS 398, karena R 50 menentukan jenis detektor

yang digunakan untuk pengukuran.

2. Pengukuran dosis serap mengikuti kode praktis dari TRS

398 sebagai standar pengukuran untuk elektron energi

tinggi, ditentukan titik referensi dan posisi titik referensi

dari detektor itu sendiri di dalam fantom air. Pada energi

10 MeV, 12 MeV, dan 15 MeV, telah dilakukan

perhitungan R 50 dan didapatkan nilai R 50 ≥ 4 g cm-2,

sehingga detektor yang digunakan menurut TRS 398 bisa

detektor silindris atau detektor keping sejajar. Untuk

detektor silindris, titik referensinya adalah pada axis

detektor pada pusat rongga volume. Untuk pengukuran

berkas elektron, titik referensi ini harus diposisikan pada

jarak 0,5 r cyl lebih dalam dari titik tuju dalam fantom yang

selanjutnya disebut dengan kedalaman referensi, dimana

r cyl adalah jari – jari rongga udara detektor silindris.


6/10

Sedangkan pada detektor keping sejajar, titik referensinya

adalah pada bagian yang lebih dalam dari permukaan pada

jendela masuk, pada pusat jendela. Titik ini seharusnya

menjadi point of interest (POI). POI kemudian diturunkan

pada kedalaman referensi pengukuran.

3. Kondisi pengukuran pada penelitian

a. Penggunaan aplikator : 10 cm x 10 cm

b.

Fantom air: (50 x 50 x 50) cm

c. Dosis: 200 MU

d. Tegangan operasi detektor advanced markus: 300 V

e. ND,W,Qo detektor advanced markus : 1,391 Gy/nC

f. Tegangan operasi Farmer ionization chamber : 400 V

g. ND,W,Qo Farmer ionization chamber : 0,0526 Gy/nC

h. Suhu referensi: 20°C

i. Suhu ketika pengukuran: 23°C

j. Tekanan referensi : 101,3 kPa

k. Tekanan ketika pengukuran: 90,7 kPa

l. Kelembaban relatif referensi: 50%

m.

Kelembaban relatif ketika pengukuran: 53%4. Alat ukur yang digunakan tersertifikasi oleh lembaga

kalibrasi tertelusur internasional, yaitu BATAN. Alat ukur

tersebut meliputi detektor silindris berupa Farmer

ionization chamber TM30013/0689 dan detektor keping

sejajar dengan jenis detektor advanced markus

TM34045/0182 beserta dengan elektrometer PTW Tandem

10264 dan 0464.

5. Penentuan dosis serap untuk air dilakukan pada

kedalaman referensi. Kedalaman referensi ( z ref ) ini berbeda

untuk setiap energi karena setiap energi memiliki R 50 yang

berbeda dan zref dipengaruhi oleh R 50. Pembacaandosimeter dilakukan di setiap rasio tegangan kapasitas

masing – masing detektor. Kemudian dilakukan

pengukuran pada tegangan maksimum (baik positif

maupun negatif) dan tegangan minimum.

6. Pembacaan dosimeter dipengaruhi oleh faktor koreksi

suhu dan tekanan (k TP), faktor kalibrasi elektrometer

(k elec), faktor polaritas (k pol), dan faktor koreksi

rekombinasi (k s). Faktor – faktor ini didapatkan dari

pembacaan muatan pada setiap dosis di elektrometer di

setiap tegangan dengan posisi detektor pada kedalaman

referensi. Pembacaan dosimeter yang terukur dari detektor

kemudian dikoreksi dengan faktor – faktor tersebut dan

didapatkan nilai M Q sebagai pembacaan dosimeter

terkoreksi pada kedalaman referensi.

7. Pengukuran dosis serap air yang dilakukan pada

kedalaman referensi sangat dipengaruhi oleh faktor

kualitas berkas (k Q,Qo) dimana nilai k Q,Qo didapat dari tabel

yang telah tersedia pada TRS 398. M Q kemudian dikoreksi

dengan N D,W,Qo sebagai faktor kalibrasi dosis serap air dan

k Q,Qo sebagai faktor kualitas berkas. M Q yang telah

dikoreksi dengan N D,W,Qo dan k Q,Qo tersebut menjadi nilai

dosis serap air pada kedalaman referensi.

8. Selanjutnya, dilakukan pengukuran laju dosis serap untuk

air pada kedalaman maksimum. Kedalaman maksimum

merupakan kedalaman saat dosis mencapai 100% dan ini

bisa dilihat dari hasil pengukuran PDD ketika nilai

PDDnya 100%. Pengukuran pada kedalaman maksimum

merupakan nilai yang diharapkan dalam suatu kalibrasi

laju dosis. Nilai ini sangat dipengaruhi oleh PDD, dimana

PDD setiap energi selalu berbeda. Hasil dari pengukuran

ini menjadi parameter dosis yang dihasilkan oleh pesawat

Linac pada elektron energi tinggi ini.

Gambar 4. Skema Alat Penelitian

V. PELAKSANAAN PENELITIAN

Protokol untuk pengukuran absolut adalah Petunjuk Praktis

IAEA TRS 398 (Code of Practice (CoP) IAEA TRS 398).

Penelitian didahului dengan dosimetri relatif, salah satu hasil

pengukuran dosimetri relatif yang penting adalah kurva PDD,

prosentase kedalaman dosis.Pada kurva PDD akan didapatkan R 50 yang merupakan hasil

pengukuran langsung oleh detektor dan selanjutnya disebut

dengan R 50,ion. Pada pengukuran dosis serap, R 50,ion merupakan

informasi yang sangat penting karena R 50,ion dipergunakan

untuk mendapatkan R 50 dosis yang merupakan index kualitas

berkas dari energi elektron.

Tabel 1. Nilai R 50,ion untuk energi elektron 4 MeV, 6 MeV, 8

MeV, 10 MeV, 12 MeV dan 15 MeV

Energi R 50,ion

4 MeV 1,616 g/cm2

6 MeV 2,412 g/cm2

8 MeV 3,297 g/cm

10 MeV 3,948 g/cm

12 MeV 4,880 g/cm2

15 MeV 6,060 g/cm2


7/10

Nilai R 50,ion ini kemudian menjadi pedoman dalam

menentukan R 50 dosis untuk menentukan detektor yang harus

digunakan untuk mengukur energi berkas elektron tersebut.

Seperti yang telah disebutkan pada TRS 398, bahwa untuk R 50

< 4 g/cm2 harus menggunakan detektor keping sejajar dan

untuk R 50 ≥ 4 g/cm2 bisa menggunakan detektor keping sejajar

atau silindris.

Dalam penelitian ini, penulis ingin menganalisis dosimetri

absolut dari dua detektor yang berbeda, yaitu detektor keping

sejajar dan detektor silindris pada R 50 ≥ 4 g/cm2. Untuk

menentukan energi yang mempunyai R 50 ≥ 4 g/cm2, maka

dilakukan perhitungan R 50. Perhitungan R 50 menggunakan

persamaan (1) karena nilai R 50,ion yang terukur pada masing –

masing energi kurang dari 10 g/cm2 dan didapatkan hasil

sebagai berikut

Tabel 2. Nilai R 50 untuk energi elektron 4 MeV, 6 MeV, 8

MeV, 10 MeV, 12 MeV dan 15 MeV

Energi R 50

4 MeV 1,60824 g/cm2

6 MeV 2,421948 g/cm2

8 MeV 3,332613 g/cm

10 MeV 4,002492 g/cm2

12 MeV 4,96152 g/cm2

15 MeV 6,17574 g/cm2

dari tabel di atas, diketahui bahwa energi yang mempunyai

R 50 ≥ 4 g/cm2 adalah energi 10 MeV dengan R 50 = 4.002492

g/cm2 , 12 MeV dengan R 50 = 4.96152 g/cm2, dan 15 MeV

dengan R 50 = 6.17574 g/cm2. Dengan demikian, pada energi

10 MeV, 12 MeV, dan 15 MeV, dapat digunakan detektor

keping sejajar atau silindris.

Pengukuran Absolut

Dosimetri absolut merupakan teknik pengukuran dosis

radiasi yang memberikan informasi langsung pada dosis serap

dengan satuan Gy [16]. Dosimetri ini dilakukan untuk berkas

energi radiasi pada pesawat Linac, baik berkas foton maupun

berkas elektron.

Pengukuran absolut untuk energi 10 MeV, 12 MeV, dan 15MeV digunakan detektor silindris dengan tipe detektor Farmer

ionization chamber TM30013 – 0689 dan detektor keping

sejajar tipe detektor advanced markus TM34045 – 0182.

Kedalaman referensi ( z ref ) untuk detektor silindris berada pada

0.5r cyn lebih dalam dari titik tuju z ref hasil perhitungan

sedangkan pada detektor advance markus berada pada titik

tuju zref itu sendiri. Sehingga, formulasi perhitungan z ref untuk

detektor silindris adalah sebagai berikut

(10)

dan z ref untuk detektor keping sejajar yang berada pada titik

tuju z ref hasil perhitungan, yaitu

(1)

Dan didapatkan z ref untuk masing masing detektor adalah

sebagai berikut

Tabel 3. Nilai z ref elektron energi 10 MeV, 12 MeV, dan 15

MeV

Energi

Jenis Detektor

Farmer

Chamber

Advanced

Markus

z ref (dalam

g/cm2)

z ref (dalam g/cm2)

10 MeV 2,46 2,312 MeV 3,06 2,9

15 MeV 3,76 3,6

Setelah z ref ditentukan maka pengukuran absolut dilakukan

dengan menempatkan point of measurement detektor pada

kedalaman tersebut. Detektor yang pertama kali digunakan

untuk pengukuran adalah Farmer chamber , yang merupakan

detektor yang direkomendasikan untuk pengukuran dosis

serap elektron pada R 50 ≥ 4 g/cm2 dan kemudian digunakan

detektor advanced markus sebagai detektor lain yang bisa

digunakan.

Hasil pengukuran menunjukkan keadaan berkas elektron

pada energi 10 MeV, 12 MeV, dan 15 MeV. Pada energi 10

MeV dan 15 MeV, dari pembacaan dosimetri terlihat bahwa

berkas elektron masih berada pada nilai dosis serap normal,

tidak menunjukkan Linac pada energi tersebut mengalami

masalah. Namun pada energi 12 MeV, terlihat bahwa

pembacaan dosimetri menunjukkan bahwa nilai dosis serap

terlalu tinggi untuk berkas elektron energi tersebut. Hal ini

dikarenakan, pada saat pengukuran, pesawat Linac sedang

tidak stabil ketika menghasilkan elektron energi 12 MeV,

sehingga hasilnya jauh di luar batas toleransi. Pengukuran

dosis serap pada elektron energi 12 MeV untuk selanjutnya

tidak dimasukkan dalam analisis pengukuran dosis serap

dikarenakan kondisi berkas energi tersebut dalam kondisi

tidak stabil, sehingga jika hasil tersebut tetap dimasukkan,

maka pengukuran ini tidak dapat dipertanggungjawabkan.

Oleh karena itu, demi mendapatkan hasil yang akurat dan bisa

dianalisis, maka penulis tidak memasukkan hasil pengukuran

dosis serap elektron energi 12 MeV.


8/10

Pengukuran Dosis Serap Berkas Energi Elektron Dengan

Detektor Farmer Chamber

Pengukuran ini dilakukan berdasarkan TRS 398. Energi

yang diukur terlebih dahulu adalah 10 MeV. Detektor Farmer

chamber diturunkan sedemikian sehingga pusat detektor

berada pada zref ditambah dengan 0.5r cyl lebih dalam. Pada

detektor Farmer chamber TM30013 – 0689 milik RSUP dr.

Hasan Sadikin ini, berdasarkan sertifikat hasil kalibrasi

BATAN, tegangan potensial Farmer chamber berada pada 400

V, sehingga pengukuran radiasi dilakukan pada tegangan

+400 V, – 400 V, dan +100 V. Setelah pengukuran pada

energi 10 MeV selesai, maka pengukuran dilanjutkan dengan

energi 15 MeV. Perlakuan pada pengukuran 15 MeV sama

dengan 10 MeV, hanya berbeda di z ref .

Hasil pengukuran dosis serap pada kedalaman referensi ( z ref )

berdasarkan persamaan (7) dan kedalaman maksimum ( z max)

berdasarkan persamaan (9) ketiga energi tersebut adalah

sebagai berikut

Tabel 4. Hasil pengukuran dosis serap elektron energi 10

MeV dan 15 MeV dengan detektor Farmer chamber

Energi

D w,Q (z ref )

(dalam

cGy/MU)

D w,Q (z max )

(dalam

cGy/MU)

D w,Q

(z max )

(pada

200 MU)

10 MeV 1,01 1,02 204

15 MeV 0,99 1,03 206

Pengukuran Dosis Serap Berkas Energi Elektron Dengan

Detektor Advanced MarkusSelanjutnya, dilakukan pengukuran dengan menggunakan

detektor advanced markus. Pengukuran dilakukan pada energi

10 MeV terlebih dahulu, kemudian dilanjutkan dengan energi

15 MeV. Seperti halnya pada pengukuran menggunakan

detektor Farmer chamber, detektor advanced markus

ditempatkan pada z ref yang telah dihitung untuk detektor

keping sejajar, pada masing – masing energi. Detektor

diturunkan sedemikian sehingga inner surface detektor berada

pada z ref . Pada detektor advanced markus TM34045 - 0182,

berdasarkan sertifikat kalibrasi yang dilaksanakan oleh

BATAN, tegangan potensial detektor berada pada 300 V.Langkah selanjutnya sama dengan pengukuran menggunakan

Farmer chamber, yaitu pengukuran radiasi dilakukan pada

tegangan potensialnya, yaitu +300 V, – 300 V, dan +100 V.

Hasil pembacaan dosimeter pada kedalaman referensi ( z ref )

adalah sebagai berikut

Hasil pengukuran dosis serap pada kedalaman referensi ( z ref )

berdasarkan persamaan (3.7) dan kedalaman maksimum ( z max)

berdasarkan persamaan (3.9) ketiga energi tersebut adalah

sebagai berikut

Tabel 5. Pengukuran dosis serap elektron energi 10 MeV dan

15 MeV dengan detektor advanced markus

Energi

D w,Q (z ref )

(dalam

cGy/MU)

D w,Q (z max )

(dalam

cGy/MU)

D w,Q

(z max )

(pada

200 MU)

10 MeV 1.00 1.004 200.8

15 MeV 0.99 1.017 203.4

Perbandingan Hasil Pengukuran Dosis Serap Elektron

Energi 10 Mev Dan 15 Mev Dengan Detektor Farmer

Chamber Dan Detektor Advanced Markus

Dari pengukuran kedua detektor di atas, maka dibandingkan

hasil perhitungan dosis serap pada kedalaman maksimum

( Dw,Q ( z max)) adalah sebagai berikut

Tabel 5.6. Hasil deviasi perbedaan pengukuran dosis serap

kedua detektor

Energi

Jenis Detektor

Deviasi

(%)

Farmer

Chamber

Advanced

Markus

D w,Q (z max ) D w,Q (z max )

10 MeV 204 200.8 1,6

15 MeV 206 203.4 1,3

Nilai deviasi diperoleh dari perhitungan sebagai berikut

(5.3)

Batas toleransi perbedaan antar detektor adalah sebesar 2%.

Nilai deviasi untuk energi 10 MeV adalah 1,6% dan untuk

energi 15 MeV adalah 1,3%. Nilai ini menunjukkan bahwa

deviasi kedua detektor masih berada di bawah 2%.

Detektor keping sejajar dapat dipergunakan untuk elektron

dengan energi kurang dari 10 MeV (E0 < 10 MeV) karena

sensitifitasnya lebih baik daripada detektor silindris. Dari

ketebalan yang lebih tipis ketimbang detektor silindris,detektor keping sejajar mampu meminimalisir scattering

perturbation effect , yaitu efek yang timbul karena gangguan

hamburan radiasi. Pada elektron energi rendah, daya jangkau

elektron juga terbatas, sehingga diperlukan detektor yang

memiliki volum lebih kecil. Detektor keping sejajar jenis

advanced markus mempunyai sensitif volume 0,02 cm3

sehingga detektor ini mampu mengakomodasi radiasi elektron

pada kedalaman maksimal.


9/10

Sedangkan pada elektron dengan energi minimal 10 MeV

(E0 ≥ 10 MeV), elektron mempunyai daya jangkau yang lebih

dalam. Jika elektron energi ini diukur dengan keping sejajar,

hasil pembacaannya memang lebih mendekati dengan

referensi dosis yang seharusnya yaitu 200 MU, namun itu

sudah tercampur dengan hamburan radiasi. Detektor keping

sejajar memang detektor yang sensitif dan bisa digunakan

pada elektron energi E0 ≥ 10 MeV demikian juga detektor

silindris jenis Farmer chamber sebesar 0,6 cm3 dan bentuk

yang lebih padat. Sehingga, detektor silindris memang

proporsional untuk pengukuran elektron dengan energi

minimal 10 MeV.

Hasil perhitungan dosis serap di atas rupanya membuktikan

bahwa memang ada perbedaan jika pengukuran dilakukan

dengan menggunakan dua detektor yang berbeda

konstruksinya namun jenisnya sama yaitu ionization chamber .

Perbedaan yang dihasilkan oleh 2 energi yaitu 10 MeV dan 15

MeV masih berada di bawah batas toleransi yaitu dibawah 2%.

Toleransi 2% ini bertujuan untuk membuktikan konsistensikeluaran elektron dari pesawat Linac. Dalam waktu yang

relatif sama dan dengan kondisi pesawat yang dalam keadaan

baik, dosis serap yang dihasilkan oleh Linac ini diharuskan

masih berada dalam batas toleransi 2% karena jika pesawat

deviasi berada jauh dari 2%, maka bisa dipastikan bahwa telah

terjadi penyimpangan dosis serap dan berbahaya ketika

digunakan untuk melakukan treatment pasien. Perbedaan yang

masih berada dalam batas toleransi dalam penelitian ini,

menunjukkan bahwa kedua detektor dalam penelitian ini

memang benar dan sesuai jika digunakan untuk pengukuran

energi elektron dengan R 50 ≥ 4 g/cm2

.

VI. KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Dari penelitian yang telah dilakukan, maka didapatkan

kesimpulan sebagai berikut

1. Didapatkan dosis serap pada pengukuran dengan

menggunakan Farmer chamber dan pengukuran dengan

advanced markus yang dihasilkan pada energi 10 MeV

menghasilkan deviasi sebesar 1,6% dan pada energi 15

MeV deviasi perbedaan hasil kedua detektor sebesar1,3%.

2. Pengukuran dosis serap elektron energi 10 MeV dan 15

MeV yang mempunyai R 50 ≥ 4 g/cm2 bisa dilakukan

dengan menggunakan detektor Farmer ionization

chamber TM30013/0689 atau detektor advanced markus

TM34045/ 0182 karena deviasi kedua detektor tersebut

masih dalam batas toleransi.

Saran

Sebelum detektor yang direkomendasikan oleh TRS

digunakan, disarankan untuk fisikawan medis sebaiknya

melakukan pengukuran langsung (verifikasi) detektor yang

akan dipakai, untuk memastikan boleh tidaknya detektor

tersebut dipakai dalam kebutuhan klinis.

UCAPAN TERIMA K ASIH

Penulis mengucapkan terima kasih kepada pihak – pihak

yang telah membantu terlaksananya penelitian ini, sehingga

penelitian ini dapat terlaksana dengan baik.

R EFERENSI

[1] ―Indonesia Kekurangan Pesawat Radioterapi‖. Media

Indonesia, hal 20, 24 April 2013.

[2] Tris Budiyono, S.Si. SOP LINAC Elekta Precise

Treatment System RSUP DR. Sardjito

Yogyakarta.Yogyakarta, 2011.[3] Assef Firnando Firmansyah dan Nurman Rajagukguk.

―Penentuan Keluaran Berkas Elektron Energi nominal 6

dan 8 MeV dari Pesawat Pemercepat Linier Medik

Synergy Platform Model S151731 Milik Rumah Sakit

Umum Pusat Nasional Dr. Cipto Mangunkusumo‖.

Seminar Nasional SDM Teknologi Nuklir VII , hal 245 –

250, Yogyakarta, 16 November 2011.

[4] C. Tuti Budiantari dan Nurman R. ―Hubungan Antara

Laju Dosis Serap Air dengan Lapangan Radiasi Berkas

Elektron Pesawat Pemercepat Linier Medik Elekta‖.

Seminar Nasional VI SDM Teknologi Nuklir , hal 469 –

476, Yogyakarta, 18 November 2010.

[5] Nurman R. dan Bambang S. ―Kalibrasi Keluaran Berkas

Elektron Pesawat Pemercepat Linier Medik Clinac

2100c no.seri 1402 di Rumah Sakit Umum Pusat dr.

Sutomo, Surabaya‖. Prosiding Pertemuan dan

Presentasi Ilmiah Fungsional Pengembangan Teknologi

Nuklir I , hal 145 – 153, Jakarta, 12 Desember 2007.

[6] S. Sathiyan and M. Ravikumar . ―Absolute Dose

Determination in High – Energy Electron Beams:

Comparison of IAEA Dosimetry Protocols‖. Journal of

Medical Physics, hal 108 – 113, India, Juli – September

2008.

[7] Darmawati dan Suharni. ―Implementasi Linear

Accelerator Dalam Penanganan Kasus Kanker‖.

Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Teknologi

Akselerator dan Aplikasinya, hal 36 – 47, November

2012.

[8] F.M. Khan. The Physics of Radiation Therapy Fourth

Edition. Lippincott Williams & Wilkins, USA, 2003.


10/10

[9] E. B. Podgorsak. Radiation Oncology Physics: A

Handbook for Teachers and Students. International

Atomic Energy Agency (IAEA), Vienna, 2005.

[10] Anonim. Dasar Fisika Radiasi. Pusat Pendidikan dan

Pelatihan Badan Tenaga Nuklir Nasional (Pusdiklat

BATAN), Jakarta, 2008.

[11] Wisnu Arya Wardana. Teknologi Nuklir Proteksi Radiasi

dan Aplikasinya. C.V. Andi Offset, Yogyakarta, 2007.

[12] PTW Freiburg. Ionizing Radiation Detector: Including

Codes of Practice, PTW, Freiburg – Germany,

2010/2011.

[13] Nicholas Tsoulfanidis. Measurement and Detection of

Radiation. Hemisphere Publishing Corporation, U.S.

America, 1983.

[14] Technical Report Series No. 398 IAEA. Absorbed Dose

Determinan in Photon and Electron Beam: An

International Code of Practice for Dosimetry Based on

Standards of Absorbed Dose to Water , IAEA, Vienna,

2000.[15] Susila Wardaya, S.T., M.Si. Analisis Dosimetri Berkas

Elektron Pada Bidang Miring Pengukuran

Menggunakan Ionization Chamber Disimulasikan

Dengan Monte Carlo DOSXYZnrc.Tesis, Program Pasca

Sarjana, Universitas Indonesia, Jakarta, 2009.

[16] Darmawati. ―Radiation Physics Dosimetry and

Equipment in Radiotherapy: Absolut and Relative

Dosimetry‖. Kuliah Dosimetri Fisika Medis, RSUP dr.

Sardjito, Yogyakarta, 30 Mei 2012.

[17] Peraturan Kepala Badan Pengawas Tenaga Nuklir

Nomor 3 Tahun 2013 Tentang Keselamatan Radiasi Dalam Penggunaan Radioterapi. Dokumen Teknis,

Badan Pengwas Tenaga Nuklir, Jakarta, 2013.

[18] Faiz M Khan, Karen P Doppke, Kenneth R Hogstrom,

Gerald J Kutcher, Ravinder Nath, Satish C Prasad, James

A Purdy, Martin Rozenveld, Barry L Werner. AAPM

Report No 32 Clinical Electron Beam Dosimetry.

Dokumen Teknis, American Association of Physicists in

Medicine, United States, 1991.

Documents

Jurnal Teknofisika Anisza Okselia (09-284450-TK-35320)