TUGAS FISIKA TERAPI

BRACHYTERAPI dan PERCENTAGE DEPT DOSE (PDD)

Nama: Muh. Stani Amrullah A

Npm : 1006806450

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS INDONESIA2011BRACHYTERAPIBrachy berasal dari Bahasa Yunani brachios yang berarti dekat, sehingga brachytherapy secara bahasa dapat diartikan sebagai terapi dari jarak dekat. Istilah ini digunakan untuk terapi radiasi sehingga brachytherapy secara istilah berarti terapi radiasi dengan mendekatkan sumber radiasi ke sumber penyakit. Metode terapi ini sering dinamakan dengan terapi radiasi sumber tertutup karena sebagian besar brachytherapy menggunakan sumber radiasi tertutup (sealed source).

Pada tahun 1901, Pierre Curie pertama kali memanfaatkan jarum mengandung radioisotope radium untuk menangani tumor di Rumah Sakit St. Louis di Paris. Secara terpisah, pada tahun 1903 Alexander Graham Bell melakukan hal yang sama. Dari percobaan ini diperoleh hasil bahwa tumor dapat mengecil setelah ke dalamnya ditusukkan jarum radium. Keberhasilan ini merupakan awal brachytherapy. Sejalan dengan perkembangan teknologi produksi radioisotop, brachyterapy mengalami perkembangan yang pesat dengan memanfaatkan radioisotop buatan. Terapi ini pertama kali dilakukan menggunakan jarum mengandung radium-226 (226Ra) seperti dijelaskan di atas. Radium-226 adalah radioisotope pemancar yang ada di alam. Radioisotop ini memiliki waktu paruh yang panjang (1600 tahun). Radiasi yang dipancarkan digunakan untuk mematikan sel kanker. Radioisotop ini meluruh menghasilkan radioisotop gas mulia radon-222 (222Rn) yang juga merupakan pemancar dengan waktu paruh 3,824 hari. Radon-222 perlu dikendalikan karena dikhawatirkan memberikan efek samping.Sumber Brachyterapi yang ideal

1. Waktu paruh : Waktu paruh dari aktifitas asli masih ada di sumber

2. Aktifitas spesifik (ukuran) : Aktifitas per gram dari suatu sumber. Semakin tinggi aktivitas spesifik dari sumber,semakin kecil sumber dari suatu aktifitas dapat dibuat.

3. Radiation energy : menentukan jangkauan radiasi dalam jaringan

4. Gamma emisi alam : beta atau alpha terlalu pendek jangkauan radiasinya dan menghasilkan dosis yang sangat tinggi untuk jaringan sekitar sumber5. Gamma energy cukup tinggi untuk dosis di target dengan dosis homogen yang cukup rendah untuk jaringan normal disekitarnya dan membutuhkan Pelindung radiasi 6. Aktivitas spesifik yang tinggi : Cocok juga untuk aplikasi dosis tinggi dan ukurannya kecil7. Implant Sementara : Sumber harus mempunyai waktu paruh yang panjang, agar memungkinkan sumber dapat digunakan kembali ( ekonomis)

8. Implant Permanen : Sumber harus mempunyai waktu paruh yang medium

9. Beberapa jenis bentuk sumber untuk Brachyterapi

pellets = berbentuk seperti butiran bola dengan diameter sekitar 3 mm seeds = berbentuk silinder kecil dengan diameter 1 mm dan panjang 4 mm, contoh sumber: 125-I, 103-Pd atau 198-Au untuk implant permanen seperti kanker prostat

needles = dengan panjang antara 15 sampai 45 mm.contoh sumber: Ir-192 tubes = mempunyai panjang 14 mm, biasanya digunakan untuk implant ginekologi hairpins = berbentuk seperti jepit rambut dengan panjang sekitar 60 mm. contoh sumber: Ir-192 wire = ukuran panjangnya disesuaikan dengan kebutuhan, pada bagian ujung dari kawat dapat ditambah. Contoh sumber: Ir-192

Sumber HDR = sumber berbentuk miniature silinder dengan aktivitas tinggi, dengan diameter sekitar 1mm dan panjang 10mm

Sumber Radiasi BrachyterapiKlasifikasi Brachyterapi sesuai dose rate sumber radioaktif 1. High dose rate (HDR) ( > 12 Gy/h)

a. Microselectron High Dose Rate (mHDR Ir-192) NucletronSesuai dengan namanya modalitas brachyterapi ini menggunakan sumber radiasi terbungkus iridium 192. Aktivitas jenis yang cukup tinggi membuat iridium radioaktif 10 12 Curie hanya mempunyai dimensi fisik yang sangat kecil, dengan ukuran 3.5 mm dengan diameter 12 Gy/jam

Saat ini HDR paling banyak digunakan. Dan Radioaktif yang digunakan : Cobalt dan Iridium.

Ditinjau dari segi proteksi radiasi, penggunaan Radium 226 tidak lagi direkomendasikan untuk pemakaian dalam radioterapi.

Adapun teknik aplikasi yang digunakan dalam brakhiterapi yaitu :

1. Teknik Manual, hanya untuk LDR.

2. Teknik Afterloading: Digunakan untuk LDR, MDR, HDR.

Gambar salah satu teknik BrakhiterapiTujuan Utama treatment planning dalam brakhiterapi adalah :

Untuk memperoleh distribusi dosis yang akan digunakan untuk menentukan dosis perskripsi, dengan cara memberikan dosis yang tinggi pada target volume namun pada jaringan normal akan mendapatkan dosis seminimal mungkin (dosis toleransi).

Karena dalam brakhiterapi, distribusi dosis dalam target volume sangat tidak homogen. Daerah dekat sumber akan menerima dosis yang sangat tinggi. Selain itu, planning dipersulit oleh kenyataan bahwa geometri sumber tidak selalu dapat persis seperti yang direncanakan karena kesulitan penempatan sumber dalam jaringan. Oleh karenanya, ketidaktelitian planning dalam brakhiterapi relatif lebih longgar yaitu : 15 %.PERCENTAGE DEPT DOSE (PDD)

Kenapa kurva Percentage Deep Dose (PDD) seperti di bawah ini:

Gambar Kurva PDD 1

Gambar Kurva PDD 2Kurva percentage Depth Dose (PDD) berbentuk seperti di atas adalah terkait dengan Charge Particle Equilibrium (CPE) yaitu dimana pada saat CPE terjadi ionisasi sehingga tercapai titik keseimbangan elektron (seluruh electron yang bergerak menghasilkan ionisasi) atau jumlah electron yang datang sama dengan jumlah ionisasi yang dihasilkan. Biasanya CPE terjadi pada titik maksimum (titik Build Up). Setelah mencapai titik Buid Up (CPE) kurva kemudian turun akan tetapi tidak sampai nol, hal ini dikarenakan ionasi dalam tubuh tidak akan pernah habis (lama habisnya).Untuk lebih lengkapnya tentang Percentage Depth Dose (PDD) :Pengukuran berkas foton yang keluar dari pesawat linac lebih akurat dapat diketahui dengan memperhatikan data, grafik dan profil persentase kedalaman dosis, dimana nilai persentase dosis pada suatu kedalaman tertentu dibandingkan dengan dosis pada kedalaman maksimum yang dinamakan PDD (percentage depth dose).

Dosis serap pada suatu titik dibawah permukaan kulit semakin berkurang dengan bertambahnya kedalaman dari permukaan kulit. Pada kedalaman maksimum persentase dosis memiliki nilai 100%. Sedangkan profil adalah kurva yang menunjukkan bentuk muka sinar pada sumbu horizontal yang tegak lurus dari arah datangnya sinar. Kurva profil menunjukkan intensitas pada suatu bidang radiasi (Gunilla, 1996).

Pada kedalaman maksimum (rmaks) persentase dosis (Pm pada gambar 1) memiliki nilai 100%, maka pada titik sejauh d dari rmaks, persentase dosisnya (Pd) bernilai:

(2.5)

dimana :

adalah dosis serap di titik d dan

adalah dosis serap pada titik rmax.

Gambar 1. Perbandingan persentase dosis pada titik rmaks dan titik d dari rmaks.Berikut ini adalah data PDD dari British Journal of Radiology, Suplement #17.

Tabel 1 PDD untuk Co-60 dengan SSD 80 cm

Kedalaman (cm)Medan Radiasi (cm x cm)

4x46x68x810x1012x1215x1520x2030x30

0.5100100100100100100100100

197.297.797.998.198.298.398.398.5

291.492.693.293.793.994.194.394.7

385.4878888.789.189.590.190.5

479.781.682.883.784.384.985.686.3

573.976.277.878.878.580.381.382.1

668.470.872.673.974.975.976.978.1

763.36667.970.370.374.572.673.9

858.561.263.264.765.367.168.670.1

953.956.858.860.561.76368.670.1

1049.752.554.856.457.759.260.862.6

1145.948.750.752.553.855.357.259.1

1242.44547.248.950.351.953.755.8

1339.141.643.845.64748.650.552.8

1436.138.740.742.443.745.447.449.8

1533.235.737.639.440.842.544.546.9

1630.8333536.838.139.741.844.2

1728.330.532.534.135.537.139.241.6

1826.228.330.231.733.134.736.739.2

1924.126.12829.530.832.434.436.9

2022.224.125.827.428.7---

PDD dipengaruhi oleh energi, luas lapangan, SSD dan komposisi medium yang diradiasi. Tentu saja persentase dosis kedalaman pun berubah-ubah dengan kedalaman yang berbeda (Gunilla, 1996).

Dalam praktek kliniknya, puncak dosis serap pada sumbu utama disebut juga dosis maksimum. Dosis maksimum dari dosis yang diberikan atau dapat dirumuskan sebagai berikut:

Jarak antara pemukaan sampai dengan titik dengan dosis maksimum disebut kedalaman build-up atau sering juga disebut kedalaman maksimum. Kedalaman build-up dipengaruhi oleh lapangan radiasi dan energi radiasi. Sifat build-up pada berkas foton energi tinggi memiliki keuntungan dalam radioterapi dimana dosis kulit relatif rendah, sehingga reaksi kulit pasien juga rendah. Efek demikian disebut skin sparing (Leung, 1990). Karakteristik build-up ditemukan pada semua berkas foton. Perbedaan kualitas sinar ditandai oleh karakteristik build-up mereka, tipikal nilai-nilai ini dapat ditunjukkan pada tabel berikut:

Persentase dosis kedalaman diukur dengan menggunakan fantom airdengan kedalaman semitak hingga, radiasi datang tegak lurus permukaan, berhubungan dengan dosis pada sumbu utama.

Jarak antara permukaan sampai dengan titik dengan dosis maksimum disebut kedalaman maksimum atau kedalaman buildup. Untuk energi radiasi tinggi, elektron sekunder hasil interaksi cenderung bergerak ke depan, sehingga jumlah ionisasi meningkat dan maksimum pada saat mencapai kedalaman sama dengan jangkauan elektron.

Kedalaman dosis maksimum juga sering disebut kedalaman buildup, dan daerah dari permukaan sampai dosis maksimum disebut daerah buildup. Kedalaman buildup dipengaruhi oleh lapangan radiasi dan energi radiasi primer. Kedalaman buildup hanya beberapa mm untuk sinar X orthovoltage, sekitar 5 mm untuk radiasi gamma 60Co, sekitar 1 cm untuk sinar X 4 MV, dan sekitar 2.5 cm untuk sinar X 10 MV.

Contoh kedalaman dosis maksimum untuk berbagai jenis foton dengan lapangan 5 x 5 cm2.

superficialorthovoltageCo 604 MV6MV10MV18MV25MV

dmax

(cm)000.511.52.53.55

Sifat buildup pada berkas foton energi tinggi memiliki keuntungan dalam radioterapi. Dosis kulit relatif rendah, sehingga reaksi kulit pasien juga rendah. Efek demikian disebut skin sparing. Efek ini dapat hilang bila berkas foton yang jatuh pada kulit pasien terkontaminasi oleh elektron. Sumber elektron dapat berasal dari:

Tumbukan foton dengan udara

Tumbukan foton dengan kolimator

Tumbukan foton dengan pembentuk lapangan radiasi, misalnya blok Pb.

Tumbukan foton dengan tempat pembentuk lapangan radiasi (tray).

Elektron dari sumber 60Co

Secara umum bila energi foton naik, efek skin sparing dan kedalaman buildup meningkat. Lapangan radiasi kecil akan memperbesar efek skin sparing, sebaliknya lapangan radiasi besar akan menurunkan efek skin sparing. Agar efek skin sparing tidak menurun, kontaminasi elektron pada berkas foton dibuat sekecil mungkin. Bila radioterapi menggunakan radiasi gamma 60Co , kontaminasi dapat dihindarkan dengan memberi filter pada dekat sumber. Kontaminasi elektron juga tergantung pada jarak antara kolimator dengan kulit. Efek skin sparing dapat dinaikkan 10 15% dengan meletakkan permukaan pasien minimum 10 cm dari kolimator. Bila tray (tempat blok pembentuk lapangan) digunakan, untuk mengurangi kontaminasi elektron, direkomendasikan jarak tray dengan kulit minimum 15 cm.

Sebagai contoh, lapangan radiasi 10 x 10 cm2 akan memberikan dosis permukaan sekitar 30% dosis maksimum untuk berkas radiasi gamma Co 60, sekitar 15% untuk berkas sinar X 6 MV, dan sekitar 10% untuk berkas sinar X 18 MV.

Dosis permukaan diperoleh dari kontribusi berbagai dosis yang berasal dari:

Foton yang dihamburkan oleh kolimator, flattening filter dan udara.

Foton yang dihamburkan balik dari pasien.

Elektron energi tinggi hasil interaksi foton dengan udara ataupun berbagai struktur dekat pasien.

Efek skin sparing juga menurun bila berkas foton jatuh pada kulit tidak tegak lurus. Kedalaman dosis maksimum tidak terjadi perubahan bila diukur sepanjang arah berkas. Efek penurunan skin sparing kelihatan jelas bila berkas foton arah tangen pada kulit.

Ilustrasi berkas foton jatuh pada permukaan tidak tegak lurus.

Penurunan efek skin sparing karena berkas foton jatuh pada permukaan kulit tidak tegak lurus.

A. Efek Build-up

Dengan pesawat Cobalt-60 energi 1.25 MeV, dosis maksimum berada pada kedalaman 0.5 cm di bawah permukaan kulit. Hal ini terjadi karena adanya efek build-up. yang melintasi jaringan kulit akan membangkitkan elektron-elektron Compton. Asumsikan lintasan elektron-elektron ini adalah garis lurus. Ionisasi diproduksi sepanjang garis lurus lintasannya dan akan meningkat hingga akhir range elektronnya (jarak jangkau elektron, lihat gambar dibawah ini).

Gambar . Range elektron (Mould, 1985)

Pada gambar berikut, dimisalkan jaringan terdiri dari 7 lapisan. Foton yang datang akan berinteraksi di tiap lapisan menghasilkan elektron compton. Segitiga, lingkaran dan persegi menggambarkan elektron-elektron compton yang terionisasi oleh foton yang datang. Jika dianggap tidak ada atenuasi sepanjang lintasan, ionisasi maksimum terjadi pada lapisan ketiga. Jarak dari permukaan kulit hingga lapisan ketiga ini disebut kedalaman maksimum. Jarak dari permukaan kulit hingga kedalaman maksimum ini disebut daerah build-up.

Gambar . Penggambaran efek build-up untuk foton dengan sumber megavoltage (Mould, 1985).

B. Profile

Profile adalah kurva yang menunjukkan bentuk muka sinar pada sumbu horisontal yang tegak lurus dari arah datangnya sinar. Kurva profil menunjukkan intensitas pada suatu bidang radiasi. Kuva profil sinar bergantung pada luas medan sinar dan filter atau blok yang digunakan saat penyinaran.

Gambar . Profile sinar radiasi

Profil dosis memperlihatkan dosis relatif pada suatu daerah atau sebuah perencanaan perlakuan yang terdiri dari bermacam-macam penyinaran. Variasi dosis pada sebuah daerah yang diberikan kedalaman dapat ditentukan dari kesesuaian kurva isodosis dan adalah lebih baik lagi digambarkan oleh profil dosis seperti yang diperlihatkan gambar berikut (Gunilla, 1996).

C. Kurva Isodosis

Kurva isodosis adalah kurva yang menghubungkan dosis-dosis yang sama untuk kedalaman tertentu di bawah kulit. Kurva ini didapatkan dengan mengalikan PDD dengan profile sinar. Kurva isodosis adalah kurva yang menghubungkan dosis-dosis yang sama untuk kedalaman tertentu di bawah kulit. Kurva ini didapatkan dengan mengalikan PDD dengan profil sinar. Pembuatan kurva isodosis berfungsi untuk melihat seberapa besar dosis radiasi yang akan diterima pada target volume maupun organ kritis yang berada disekelilingnya (Khan, 2003). Adapun contoh kurva isodosis dapat ditunjukkan pada gambar berikut:

Gambar Kurva isodose tunggal

Setiap pesawat terapi mempunyai kedalaman maksimum (kedalaman di mana dosis mencapai harga paling tinggi) berbeda-beda, tergantung dengan energi radiasi. Pada pesawat energi rendah, dosis maksimum berada pada permukaan kulit. Sedangkan untuk pesawat energi tinggi (megavoltage), dosis maksimum ini berada beberapa cm di bawah permukaan kulit. Hal ini disebabkan karena adanya efek efek build-up.Efek build up ini merupakan salah satu keuntungan penggunaan pesawat megavoltage untuk membunuh tumor di bawah permukaan kulit.

E. Backscatter

Seperti yang telah dijelaskan di atas, total radiasi yang melewati kulit terdiri dari radiasi sinar primer dan hamburan. Rasio antara radiasi total dengan radiasi sinar primer disebut backscatter factor (BSF).

Gambar . Sinar primer dan sinar hamburan (Sprawls, 1995)

Untuk pesawat megavoltage, ICRU mengganti istilah BSF dengan PSF (peak scatter factor). PSF adalah rasio dari dosis total terhadap dosis primer pada kedalaman maksimum. Nilai ini berbeda-beda bergantung pada luas bidang sinar dan jenis sumber radiasi. Berikut tabel PSF.

Tabel 2.2. PSF untuk pesawat terapi megavoltage (British Institute of Radiologi, 1983)

PSF berguna untuk mengetahui faktor paparan radiasi yang diserap pada permukaan kulit di kedalaman maksimum. PSF akan diketahui jika laju paparan radiasi di udara diketahui. Hubungan antara PSF, laju paparan radiasi di udara dan dosis yang diserap pada permukaan tubuh di kedalaman maksimum dirumuskan sebagai berikut.

(2.6)

F. Hukum Kebalikan Kuadrat terhadap Dosis

Gambar 2.9. Penggambaran hukum kebalikan kuadrat

Menurut hukum kebalikan kuadrat, fluks foton yang sampai di A jika dibandingkan dengan fluks foton yang sampai di B adalah

(2.7)

Karena dan , maka

(2.8)

Jadi menurut hukum kebalikan kuadrat, dosis atau fluks yang sampai pada sebuah titik berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya.

EMBED Word.Document.8 \s

EMBED CPaint5

EMBED CPaint5

_1381934716.unknown

_1381934718.unknown

_1381934719.unknown

_1381934717.unknown

_1381934715.unknown

_1381934710.unknown

_1381934712.unknown

_1381934713.unknown

_1381934711.unknown

_1381934709.unknown

_1381934306.docRadionuclide

Half-life

Photon Energy (MeV)

Half-value Layer (mm lead)

226Ra

1600 years

0.047 - 2.45 (0.83 ave)

8.0

222Rn

3.83 days

0.047 - 2.45 (0.83 ave)

8.0

60Co

5.26 years

1.17, 1.33

11.0

137Cs

30.0 years

0.662

5.5

192Ir

74.2 days

0.136 - 1.06 (0.38 ave)

2.5

198Au

2.7 days

0.412

2.5

125I

60.2 days

0.028 ave

0.025

103Pd

17.0 days

0.021 ave

0.008