9 UNTUK PRODUKSI RADIONUKLIDA 18 F DALAM PENYIAPAN RADIOFARMAKA FDG DI RUMAH SAKIT MRCCC JAKARTA

Volume 14, November 2012

ISSN 1411-1349

PENGOPERASIAN CYCLONE 18/9 UNTUK PRODUKSI 18 F DALAM PENYIAPAN RADIONUKLIDA RADIOFARMAKA FDG DI RUMAH SAKIT MRCCC JAKARTA Agatha Kusuma*), Riski Afif Tuloh*) , Hari Suryanto**) *)

MUCHTAR RYADI COMPREHENSIVE CANCER CENTER-SILOAM Hospitals Jl. Garnisun Dalam No. 2 – 3, Semanggi 12930, Indonesia **) PRR-BATAN Kawasan PUSPIPTEK Gedung 11,Serpong, Tangerang Selatan Email : [email protected]

ABSTRAK PENGOPERASIAN CYCLONE 18/9 UNTUK PRODUKSI RADIONUKLIDA 18F DALAM PENYIAPAN RADIOFARMAKA FDG DI RUMAH SAKIT MRCCC JAKARTA. Pada makalah ini disampaikan mengenai pengoperasian Cyclone 18/9 yang digunakan oleh rumah sakit MRCCC untuk produksi radionuklida Fluor18. Radionuklida Fluor-18 ini kemudian digunakan sebagai penandaan radiofarmaka PET dalam bentuk 18 FDG(2-18F fluoro-2-deoxy-d-glucose) yang diperlukan dalam pencitraan PET (positron emission tomography) untuk diagnosa klinis kelainan fungsi organ tubuh. Adapun Cyclone 18/9 adalah merupakan salah satu jenis siklotron yang diproduksi oleh IBA (Ion Beam Applications) yang dimiliki oleh rumah sakit MRCCC. Siklotron tersebut merupakan siklotron pemercepat ion negatif yang berturut turut dapat mempercepat ion hidrogen dan deuterium hingga energi 18 MeV dan 9 MeV. Berkas proton energetik sebesar 18 MeV yang dihasilkan dari siklotron ini digunakan untuk produksi Fluor-18 dengan mode reaksi 18 O(p,n)18F. Target yang digunakan adalah air diperkaya O-18 (H218O) dengan pengayaan sebesar 97%. Pada makalah ini disampaikan juga tentang pengoperasian Cyclone 18/9 tersebut, perhitungan aktivitas 18F yang diperoleh dari reaksi 18O(p,n)18F untuk beberapa arus berkas ion dan juga perawatan yang telah dilakukan untuk mempertahankan fungsi operasi siklotron tersebut. Kata kunci : Pengoperasian Cyclone 18/9, Produksi Radionuklida 18F, Radiofarmaka FDG

ABSTRCT THE OPERATION OF CYCLONE 18/9 FOR 18F RADIONUCLIDE PRODUCTION IN THE PREPARATION OF FDG RADIOPHARMACEUTICAL IN MRCCC HOSPITALS IN JAKARTA. The operation of Cyclone 18/9 which was used by MRCCC hospitals for the production of fluorine-18 radionuclide has been presented in this paper. Fluorine-18 radionuclide was then used as a labeling for PET radiopharmaceutical in the form of 18FDG (2-18F fluoro-2-deoxy-d-glucose) which is required in the PET (Positron Emission Tomography) imaging for the clinical diagnosis of human body organ dysfunction. The Cyclone 18/9 is one type of cyclotron which was produced by IBA (Ion Beam Applications) owned by the MRCCC hospitals. This cyclotron is a negative ions accelerator which can accelerate hydrogen and deuterium ions up to energy of 18 MeV and 9 MeV respectively. The energetic protons beam of 18 MeV which was produced from this cyclotron then used for the production of fluorine-18 with a mode reaction of 18 O (p, n) 18F. The targets used was O-18 enriched water (H218O) with enrichment of 97%. The calculation of 18 F activity obtained from the reaction 18O (p,n)18F for several ion beam current and also maintenance that has been done to maintain the function of the cyclotron operation has also been presented. Keywords : Operation of Cyclone 18/9, 18F Radionuclide Production, FDG Radiopharmaceutical

PENDAHULUAN adiofarmaka bertanda 18F, akhir-akhir ini semakin pupuler penggunaanya didalam kedokteran nuklir untuk pencitraan PET (positron emission tomography) dalam keperluan diagnosa klinis kelainan fungsi organ tubuh. Radionuklida 18F (Fluor-18) ini merupakan radionuklida pemancar β+ murni (100%) dengan

R

Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Teknologi Akselerator dan Aplikasinya Vol. 14, November 2012 : 202 - 212

umur paro (t1/2) sebesar 109,6 menit, yang dapat diproduksi melalui suatu penembakan target tertentu dengan menggunakan partikel bermuatan energetik dalam orde mega elektron volt (MeV) dari alat pemercepat partikel bermuatan siklotron maupun generator Van de Graaff melalui berbagai mode reaksi nuklir, diantaranya adalah reaksi 18O(p,n)18F, 20 20 20 Ne(d,α)18F, Ne(p,2pn)18F, Ne(d,α)18Ne,

202

Volume 14, November 2012 20

Ne(3He,αp)18F, 16O(α,d)18F, 16O(3He,p)18F dan Ne(3He,αn)18Ne. Dari beberapa mode reaksi nuklir tersebut, produksi radionuklida Fluor-18 melalui reaksi 18O(p,n)18F dengan sasaran air diperkaya–18O (H218O) diketahui sebagai metode produksi Fluor-18 yang paling efektif dari beberapa mode reaksi lainnya[1]. Reaksi 18O(p,n)18F dapat memberikan yield yang cukup besar dengan energi berkas proton yang tidak terlampau tinggi, yaitu mulai dari 2,5 MeV yang merupakan energi ambang (threshold energy) pembentukan 18F dari mode reaksi tersebut. Mode reaksi 18O(p,n)18F ini dapat menghasilkan 18F secara langsung dengan umur paro 109,6 menit. Demikian juga untuk mode reaksi 20 Ne(d,α)18F, juga akan menghasilkan 18F secara langsung dengan umur paro 109,6 menit dengan yield yang cukup besar pula dengan energi berkas deutron yang diperlukan sebesar 14 MeV, namun mode reaksi 20Ne(d,α)18F ini relatif lebih rumit penanganannya pada proses pasca iradiasi dibandingkan dengan reaksi 18O(p,n)18F berkenaan dengan sasaran yang digunakan berupa gas (20Ne). Radionuklida Fluor–18 ini kemudian digunakan sebagai penandaan radiofarmaka PET dalam bentuk 18 FDG (2-18F fluoro-2-deoxy-d-glucose). 20

Cyclone 18/9 adalah salah satu jenis siklotron yang diproduksi oleh IBA (Ion Beam Applications) yang dimiliki oleh rumah sakit MRCCC. Siklotron ini merupakan siklotron pemercepat ion negatif yang dikonstruksi dengan menggunakan dua buah sumber ion tipe “Cold Cathode Penning Ion Gauges” (PIG). Salah satu sumber ion digunakan untuk produksi ion H− dari gas hidrogen yang kemudian dikonversikan menjadi ion H+ (proton) saat melewati foil stripper dengan energi berkas proton akhir sebesar 18 MeV dan yang lain digunakan untuk produksi ion D− dari gas deuterium yang kemudian juga dikonversi menjadi ion D+ (deuteron) dengan energi berkas deuteron akhir sebesar 9 MeV. Namun demikian, sumber ion siklotron di MRCCC ini yang difungsikan adalah sumber ion untuk produksi H− dari gas hidrogen. Berkas proton energetik sebesar 18 MeV yang dihasilkan dari siklotron ini digunakan untuk produksi Fluor-18 dengan mode reaksi 18O(p,n)18F. Target yang digunakan adalah air diperkaya O-18 (H218O) dengan pengayaan sebesar 97%. Pada awalnya siklotron MRCCC ini secara rutin digunakan untuk produksi 18F dalam dua kali per minggu, namun pada akhir akhir ini digunakan secara rutin untuk produksi 18F dalam tiga kali per minggu dengan besar aktivitas 18F yang dihasilkan sangat bervariasi tergantung jumlah pasien yang ada. Pada makalah ini disampaikan tentang pengoperasian siklotron di rumah sakit MRCCC

ISSN 1411-1349

untuk produksi radionuklida 18F yang disiapkan untuk penandaan radiofarmaka FDG, perhitungan aktivitas yang dihasilkan baik secara teori maupun pengamatan dan juga perawatan yang dilakukan untuk mempertahankan fungsi operasi siklotron.

SISTEM SIKLOTRON Cyclone 18/9 MRCCC[1,2] Cyclone 18/9 adalah salah satu jenis siklotron yang diproduksi oleh Ion Beam Applications (IBA) Belgia yang merupakan siklotron pemercepat ion negatif yang berturut turut dapat mempercepat ion hidrogen dan deuterium hingga energi 18 MeV dan 9 MeV. Pada siklotron jenis ini, sistem target (target chamber) ditempatkan di sekeliling yoke magnet. Ion negatif diekstraksikan dengan menggunakan foil stripper sehingga elektron dari ion hidrogen negatif ataupun elektron dari ion deuterium negatif yang dipercepat akan terlepas hingga terbentuk proton ataupun deuteron yang kemudian ditembakkan pada material target. Arus berkas ion yang dapat dicapai pada foil stripper Cyclone 18/9 ini adalah berturut 80 µA untuk proton dan 35 µA untuk deuteron. Dalam memproduksi berkas partikel energetik di dalam sistem siklotron, pertama kali berkas ion negatif yang akan dipercepat diproduksi di dalam sumber ion yang ditempatkan pada daerah pusat (central region) siklotron. Kemudian berkas ion negatif ini diekstraksi dari sumber ion melalui slit chimney (anoda) dan ditarik keluar dari slit dengan menggunakan ”puller“ yang ditempatkan pada ujung “Dee” yang dicatu dengan tegangan tinggi bolak balik berfrekuensi radio. Berkas ion negatif yang telah keluar dari slit ini kemudian dipercepat secara siklis dalam bentuk spiral mendatar dalam vacuum chamber dengan menggunakan kombinasi medan magnet tegak lurus terhadap bidang pemercepatan dan tegangan tinggi bolak balik berfrekuensi radio yang dicatukan pada sistem “Dee”. Efek dari medan magnet ini pada gerak berkas ion negatif tersebut adalah membuat gerak berkas ion menjadi melingkar dengan radius yang semakin lama semakin besar pada tiap kali memperoleh penambahan energi pemercepatan dari tegangan elektroda “Dee” (komponen elektroda ini dinamakan “Dee“ karena pada awalnya, yaitu pada siklotron model pertama stuktur elektroda ini mempunyai kemiripan dengan bentuk huruf besar D, maka elektroda ini dinamakan “Dee”, dan penamaan ini berkelanjutan sampai sekarang walaupun konstruksinya telah berubah dan sudah tidak ada kemiripan lagi dengan huruf besar D). Pemercepatan ini dilakukan terus menerus hingga

PENGOPERASIAN CYCLONE 18/9 UNTUK PRODUKSI RADIONUKLIDA PENYIAPAN RADIOFARMAKA FDG DI RUMAH SAKIT MRCCC JAKARTA Agatha Kusuma, dkk

18

F DALAM

203


berkas ion negatif mencapai daerah pemercepatan akhir, yaitu pada radius terluar dari gerak spiral berkas ion. Pada posisi tersebut berkas ion diekstraksikan menggunakan foil stripper keluar dari radius lintasannya dan menjadi ion positif yang kemudian ditembakkan pada material target. Pada Gambar-1 di bawah ini, ditunjukkan ruang pemercepat Cyclone 18/9 berikut daerah pusat, sistem “Dee”, yoke magnet dan sumber ion yang digunakan.

Sistem Sumber Ion Sistem sumber ion yang digunakan pada Cyclone 18/9 ini adalah dua buah sumber ion tipe “Cold Cathode Penning Ion Gauges” (PIG). Salah satu sumber ion ini digunakan untuk produksi ion H− dari gas hidrogen yang kemudian dikonversikan menjadi ion H+ (proton) saat melewati foil stripper dengan energi berkas proton akhir sebesar 18 MeV sedangkan sumber ion yang lainnya digunakan untuk produksi ion D− dari gas deuterium yang kemudian juga dikonversi menjadi ion D+ (deuteron) dengan energi berkas deuteron akhir sebesar 9 MeV. Skema dari sumber ion ini ditunjukkan pada Gambar 2.[1] Ion H− yang dihasilkan dari sumber ion ini berasal dari gas hidrogen (molekul gas hidrogen) yang terdisosiasi oleh elektron primer dan membentuk plasma hidrogen ( H+ dan H−) di dalam daerah antara kolom busur dan celah pemisah (extraction slit). Pembangkitan elektron primer di dalam sumber ion tipe PIG (Gambar-2) dilakukan dengan memberikan tegangan negatif pada kedua katodanya, sehingga terjadi pelepasan elektron dari

ISSN 1411-1349

permukaan masing-masing katoda yang kemudian ditarik (dipercepat) ke arah ground. Elektron tersebut sepanjang lintasannya akan menumbuk molekul gas sehingga terjadi peristiwa disosiasi, ionisasi dan penyerapan elektron oleh atom netral yang menghasilkan plasma yang terdiri dari ion hidrogen positif dan negatif (H+ dan H−).[3,4,5] Bila sumber ion tidak dioperasikan di dalam medan magnet, maka yield ion hidrogen positif dan negatif yang dihasilkan sangat rendah. Pada kenyataannya sumber ion dioperasikan di dalam medan magnet, sehingga elektron primer tersebut akan bergerak spiral pada radius yang kecil dan bergerak dipercepat ke arah ground melintasi kolom busur. Elektron tersebut dalam geraknya dapat mendekati katoda yang lain, namun akan ditolak kembali sehingga berubah arah dan melintasi kolom busur kembali. Demikian seterusnya, hingga dalam kondisi ini terjadi osilasi naik-turun yang terus menerus hingga elektron mempunyai energi yang cukup untuk dapat menghasilkan ion positif dan negatif yang lebih banyak. Bila tegangan antara katoda dan ground dinaikkan, maka energi ion akan meningkat yang menyebabkan katoda akan menjadi cukup panas hingga mencapai temperatur thermionic sehingga katoda memancarkan elektron dalam jumlah yang besar dan arus akan meningkat secara dramatis (thermionic mode). Selama sumber ion beroperasi pada thermionic mode, arus elektron dapat meningkat sampai ratusan kali lipat, yang menyebabkan drop tegangan pada arc column. Penurunan tegangan pada arc column ini diikuti dengan naiknya arus, dan kemudian dicapai kesetabilan operasi.[3,4]

Yoke Magnet Sumber ion untuk proton

Dee Daerah Pusat Siklotron

Dee Sumber ion untuk deuteron


204


ISSN 1411-1349

Gambar 1. Ruang pemercepat Cyclone 18/9 berikut daerah pusat, sistem “Dee”, yoke magnet dan sumber ion yang digunakan. Cathode

eB

H− Extraction Extraction Aperture Slit

Discharge Power Supply

e-

Anode

Cathode Cathode Gambar 2. Skema Sumber Ion tipe PIG yang digunakan pada Cyclone 18/9. Beda potensial antara kolom busur dan anoda sumber ion dapat menggerakkan ion H− mendekati extraction slit (celah pemisah) dan akhirnya ion H− tersebut dapat keluar dari sumber ion dan dipercepat ke arah elektroda penarik (puller) pada saat siklus frekuensi radio (RF) pada Dee bermuatan positif dan kemudian dipercepat secara siklis dengan menggunakan kombinasi antara medan magnet dan tegangan tinggi berfrekuensi radio yang dicatukan pada sistem Dee.

Sistem Vakum[1] Untuk memvakumkan ruang pemercepat siklotron sampai ke target window Cyclone 18/9 menggunakan satu buah pompa vakum mekanik dan empat buah pompa vakum diffusi. Pompa vakum mekanik digunakan untuk melakukan pemompaan awal hingga mencapai 5× 10−2 mbar. Selanjutnya pompa mekanik ini digunakan sebagai backing pump untuk keempat pompa vakum diffusi hingga mencapai tingkat kevakuman tinggi (dalam jangkauan 10−6 mbar) untuk operasi siklotron.

SISTEM MAGNET[1] Disain sistem magnet Cyclone 18/9 menggunakan “deep valley”, yang memberikan perbaikan efisiensi pada siklotron secara

keseluruhan. Pada bidang pemercepatan, terdapat empat buah sektor medan magnet tinggi yang disebut hill dan empat buah sektor medan magnet rendah yang disebut valley. Adapun disain dari sistem magnet ini ditunjukkan pada Gambar 6. Sistem magnet ini dicatu dengan current regulated DC power supply 170 A, 120 V. Untuk memenuhi keadaan isochronous nya dan karena efek relativistik baik dalam pemercepatan proton maupun deuteron, maka medan magnetnya perlu sedikit pengaturan, sedangkan intensitas medan magnet rata-rata untuk pemercepatan H− akan sedikit lebih besar dari pada pemercepatan D−. Untuk memenuhi hal tersebut dilakukan dengan dua cara, yaitu, pertama dengan menarik dua pasang sektor magnet kecil ( mini sector) yang disebut sebagai Retracteble Flaps yang berada di dua dari empat valley (diatas dan di bawah bidang median), dan yang kedua mengeset arus coil pada sekitar 149 A untuk H− dan 135 A untuk D−. Perangkat Flap ini dibuat dari potongan besi yang berbentuk baji yang dapat bergerak naik dan turun yang digunakan untuk mengatur besarnya medan magnet berkenaan dengan jenis partikel yang akan dipercepat. Apabila sedang mempercepat ion hidrogen maka besar medan magnet harus dinaikkan, untuk itu Flap bagian bawah digerakkan naik dan Flap bagian atas digerakkan turun untuk disamakan dengan tinggi sektor magnet. Flap ini


18

F DALAM

205


akan kembali ke posisi asalnya, yaitu pada kedalaman valley 11,55 cm di bawah dan di atas bidang median apabila sedang mempercepat deuteron. Keempat Flap ini (2 di atas dan 2 di bawah) ditempatkan pada dua valley pada posisi 900 terhadap Dee.

ISSN 1411-1349

Pada Gambar 4 ditunjukkan penempatan kapasitor variabel di dalam siklotron. Besar frekuensi dan tegangan Dee untuk pemercepatan ion hidrogen berturut-turut adalah 42 MHz dan 32,5 kV.

Gambar 4. Penempatan kapasitor variabel dalam siklotron.

di

Sistem Ekstraksi Berkas[1] Gambar 3.

Disain sistem magnet dari Cyclone 18/9.

Sistem Frekuensi Radio (RF System)[1] Sistem frekuensi radio memberikan medan listrik yang dapat menarik ion melewati suatu celah pemercepatan, dimana ion dipercepat memperoleh tambahan energi pada setiap putaran sampai pada radius ekstraksinya. Sistem frekuensi radio (RF System) ini terdiri dari : RF resonant Cavity yang berada di dalam chamber siklotron, Pengatur Cavity Frekuensi Radio (RFCavity tuning mekanism), Sistem Power amplifier, Low Level rack (LLRF) Sistem Low Level rack frekuensi radio meliputi frekuensi sinthesizer, dimana pada tahap pertama perbesaran sinyal sampai dengan 1 W output. Sedangkan sistem power amplifier digunakan untuk memperkuat output dari low level rack sampai sekitar 16 kW untuk versi arus tinggi atau 10 kW untuk versi arus standar dan dicatukan ke sistem Dee yang berada dalam rongga RF (RF cavity). Dee dan rongga RF ditempatkan di dua dari empat valley siklotron sedangkan dua valley lainnya diperlukan untuk tujuan pemompaan. Pengatur Cavity Frekuensi Radio pada Cyclone 18/9 ini adalah berupa kapasitor variabel yang terletak di dalam siklotron. Kapasitor tersebut terbuat dari pelat tembaga dan pelat belakang Dee, dimana pelat tembaga tersebut dapat digerakkan dengan menggunakan motor yang dikendalikan oleh sistem elektronik pembanding fase dengan low level RF untuk melakukan pengaturan posisi pelat tembaga. Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Teknologi Akselerator dan Aplikasinya Vol. 14, November 2012 : 202 - 212

Pada siklotron Cyclone 18/9, ion positif dihasilkan melalui suatu stripping. Ion negatif yang dipercepat hingga radius ekstraksi yang dibutuhkan akan kehilangan dua elektronnya setelah melewati foil stripper yang sangat tipis, hingga dihasilkan ion positif yang kemudian dibelokkan keluar oleh medan magnet siklotron. Pada Cyclone 18/9, terdapat dua buah sistem carousel untuk stripper yang dipasang pada setiap sektor magnet, salah satu sistem carousel dipasang sepanjang sumbu sektor magnet dan yang satunya dipasang pada posisi −110 terhadap sumbu sektor. Setiap sistem carousel terdapat dua buah foil stripper, diman setiap foil mempunyai umur pakai sekitar 10.000 µAh operasi. Posisi stripper pada sektor magnet ditunjukkan pada Gambar 5.a dan bentuk carousel ditunjukkan pada Gambar 5.b.

Gambar 5.

a. Posisi stripper pada sektor magnet Cyclone 19/8, b. Sistem carousel untuk foil stripper. 206


PENGOPERASIAN CYCLONE 18/9[1]

ISSN 1411-1349

SIKLOTRON

Dalam pengoperasian siklotron Cyclone 18/9 untuk memproduksi berkas ion secara rutin dan untuk menpertahankan kesiapan fungsi operasi siklotron, disini terdapat lima keadaan siklotron yang perlu difahami yaitu : Keadaan Total Stop, Keadaan Maintenance, Keadaan Standby, Keadaan Access, dan Keadaan Beam On. Kelima keadaan tersebut secara rinci dapat dilihat pada Tabel-1. KEADAAN TOTAL STOP : Keadaan Total Stop atau berhenti total yaitu ketika sistem dimatikan, yaitu semua sub sistem dimatikan termasuk sistem vakum dan sistem pendingin. Total Stop ini diperlukan untuk perbaikan besar (overhaul) yang dilakukan sekali atau dua kali setahun. KEADAAN MAINTENANCE : Keadaan Maintenance, yaitu suatu keadaan yang digunakan untuk melakukan perawatan dasar seperti penggantian foil stripper, katoda sumber ion dan lain-lain. Dalam keadaan maintenance ini hanya sistem pendingin ODP yang aktif sedangkan vakum dalam keadaan standby (pompa vakum aktif, tetapi vacuum chamber dikosongkan (venting). KEADAAN STANDBY : Keadaan Standby, yaitu suatu keadaan dimana siklotron sedang tidak digunakan atau ketika tidak ada iradiasi atau tidak ada permintaan beam. Dalam keadaan standby, chamber siklotron masih dipertahankan dalam keadaan vakum tinggi sedangkan semua sistem dimatikan. KEADAAN ACCESS : Dalam Keadaan Access, yaitu keadaan dimana medan magnet (catu daya magnet utama) dan medan RF pemercepatan dalam

keadaan aktif dan teregulasi. Tetapi sumber ion tidak diberikan catu daya, sehingga tidak menghasilkan berkas. Pada Keadaan Access ini, secara umum jalan akses menuju ke vault siklotron terkunci (interlocked) dengan sistem RF, yaitu sistem RF ini akan mati jika pintu dibuka paksa. Demikian juga sebaliknya, sistem RF tidak bisa diaktifkan manakala pintu akses masih terbuka. Jadi Keadaan Access ini terpenuhi jika pintu vault ditutup, dan jika siklotron dalam Keadaan Access maka akses ke voult dilarang. Dalam prakteknya, keadaan ini digunakan sebagai cara untuk penghentian beam, sementara magnet dan RF dalam keadaan aktif. KEADAAN (BEAM) ON : Keadaan (Beam) On, yaitu suatu keadaan dimana semua sistem siklotron dalam keadaan beroperasi dan menghasilkan berkas. Pada kondisi normal, siklotron selalu dipertahankan pada Keadaan Standby selama 24 jam sehari. Pada kondisi ini sistem vakum dan pendingin vakum dalam keadaan aktif dan sub-sub sistem yang lain dalam keadaan tidak aktif (off). Pada pengoperasian rutin untuk produksi radionuklida 18F di MRCCC, siklotron dioperasikan dari Keadaan standby. Ada beberapa langkah yang perlu dilakukan untuk set-up iradiasi dalam pengoperasian rutin ini, yaitu pertama perlu memilih penggunaan stripper secara manual, jika tidak maka stripper akan dipilih secara otomatis. Kemudian perlu dilakukan setting (pengaturan) untuk beberapa parameter iradiasi, yaitu diantaranya adalah besarnya arus berkas yang dikehendaki, tekanan target maksimum, saat akhir iradiasi (set pada fitur auto stop), dan ratio (perbandingan) minimum arus berkas pada target dan arus berkas pada target ditambah dengan arus berkas pada kolimator (Itarget/I target +collimator).

Tabel 1. Keadaan siklotron.


18

F DALAM

207


ISSN 1411-1349

Kemudian siklotron siap dioperasikan untuk menghasilkan arus berkas dengan langkah pengoperasian seperti siklotron pada umumnya, yaitu mengaktifkan berturut-turut air pendingin, sistem magnet, sistem radiofrekuensi radio, dan sistem sumber ion sesuai nilai setting nya. Untuk iradiasi target H218O dalam produksi Fluor-18, maka sebelum melakukan langkah langkah pengoperasian

seperti di atas, terlebih dahulu perlu melakukan pengisian target chamber dengan H218O. Untuk pengoperasian secara automatic maka hanya perlu “click” On pada Screen “CYCLOTRON GENERAL LAYOUT”. Adapun fitur untuk cyclotron general layout ini pada Cyclone 18/9 ditunjukkan pada Gambar 6.

Gambar 6. Fitur “Cyclotron General Layout” dari Cyclone 18/9.

HASIL DAN PEMBAHASAN Perhitungan aktivitas 18f dari reaksi 18O(p,n)18F Aktivitas radionuklida 18F yang dihasilkan dari reaksi 18O(p,n)18F secara teoritis dapat ditentukan dengan formulasi : Y = φ .(1 − e −λ ⋅t ).

N A Eth σ ( E ) .∫ dE M Ei 1 dE ( ) dx ρ

di mana : Y adalah aktivitas 18F yang dihasilkan, φ adalah banyaknya partikel bermuatan penembak per satuan waktu, λ adalah tetapan peluruhan radioaktif radionuklida yang dihasilkan, t adalah lama waktu penembakkan, NA adalah bilangan Avogadro, ρ adalah rapat massa target, M adalah nomor massa atom target, Eth adalah energi ambang reaksi nuklir, Ei adalah energi datang partikel penembak, σ (E ) adalah tampang lintang reaksi nuklir pada energi E dan Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Teknologi Akselerator dan Aplikasinya Vol. 14, November 2012 : 202 - 212

1 dE

adalah stopping ) dx ρ penembak dalam material target. (

power

partikel

Dengan menggunakan formulasi untuk menghitung aktivitas radionuklida 18F yang dihasilkan dari reaksi 18O(p,n)18F di atas, telah dihitung besarnya aktivitas 18F pada akhir iradiasi (EOB) untuk target air diperkaya O-18 (H218O) sebesar 97%. Perhitungan ini dilakukan untuk arus berkas proton berturut-turut sebesar 1µA, 10µA, 20µA, 30µA, 37µA dan 40µA dengan lama iradiasi dari 10 sampai dengan 120 menit. Dengan memasukkan tetapan peluruhan radioaktif radionuklida λ = 0,0063 per menit = 0,378 per jam, data tampang lintang diambil dari database IAEA (TECDOC-1211, IAEA, Vienna 2001), dan data stopping power proton pada material air yang diambil dari perhitungan program SRIM, diperoleh hasil seperti ditunjukkan pada Gambar 7. Sedangkan pada pengoperasian siklotron yang sebenarnya, yaitu pada 18 kali iradiasi yang terakhir atau yang sebelumnya dari saat dilakukannya penulisan makalah ini, arus berkas proton di set pada 37 µA dengan volume target air 208


ISSN 1411-1349

diperkaya 97% sebanyak 2,435 ml. Sedangkan lama waktu iradiasi bervariasi tergantung dari jumlah pasien yang ada. Hasil pengamatan aktivitas setelah proses transfer, kemudian digunakan untuk menghitung aktivitas EOB dengan melakukan koreksi waktu dan umur paro dari radionuklida yang bersangkutan. Hasil tersebut kemudian dibandingkan dengan hasil perhitungan secara matematis yang ditunjukkan pada Gambar 12 dan perhitungan secara matematis dari softwere IBA yang terdapat di fitur control console. Karena arus

Gambar 7.

berkas pada operasi siklotron di set pada 37 µA, maka dalam perhitungan yang terdapat pada Gambar 12 kueva untuk arus berkas 37 µA dilengkapi dengan trendline dan sekaligus persamaan matematisnya, yaitu y = −0,114 x 2 + 51,22 x + 32,12 dengan x adalah lama waktu iradiasi dan y adalah aktivitas 18F EOB yang dihasilkannya untuk arus berkas sebesar 37 µA. Dari ketiga hasil tersebut, kemudian dibuat tabel seperti pada Tabel 1.

Hasil perhitungan aktivitas 18F yang dihasilkan dari reaksi 18O(p,n)18F untuk beberapa besar arus berkas proton dan lama iradiasi.

Tabel 1. Aktivitas EOB dari 18F hasil perhitung dan pengamatan pada proses iradiasi 18O(p,n)18F dengan energi proton 18 MeV dan arus berkas rata-rata 37µA.

NO

TANGGAL IRADIASI

LAMA IRADIASI (menit)

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18.

18/10/2012 16/10/2012 15/10/2012 12/10/2012 09/10/2012 08/10/2012 04/10/2012 02/10/2012 02/10/2012 01/10/2012 25/09/2012 24/09/2012 19/09/2012 18/09/2012 17/09/2012 13/09/2012 11/09/2012 10/09/2012

45 45 40 40 40 35 30 30 30 32 30 40 30 30 30 35 30 35

AKTIVITAS EOB 18F PERHITUNGAN (mCi) 2106,17 2106,17 1898,52 1898,52 1898,52 1685,17 1466,12 1466,12 1466,12 1554,42 1466,12 1898,52 1466,12 1466,12 1466,12 1685,17 1466,12 1685,17

AKTIVITAS EOB 18F SOFT WERE IBA (mCi) 1974 1979 1723 1724 1775 1451 1269 1351 1355 1347 1349 1714 1252 1355 1352 1512 1292 1572


18

AKTIVITAS EOB 18F PENGAMATAN (mCi) 2292,15 2292,29 1960,92 1971,68 2044,52 1673,52 1456,21 1639,10 1554,96 1504,02 1551,31 1904,24 1436,46 1554,36 1550,81 1690,22 1508,56 1803,28

F DALAM

209


Dari tabel di atas dapat diketahui bahwa perbedaan antara aktivitas EOB 18F hasil perhitungan dan aktivitas EOB 18F dari pengamatan rata-rata mepunyai perbedaan dibawah 10%, sedang EOB 18F dari softwere IBA dan aktivitas EOB 18F dari pengamatan mempunyai perbedaan rata-rata di bawah 15%. Laju produksi 18F pada penggunaan arus berkas proton 37 µA dari hasil perhitungan adalah sebesar 2689,123 mCi/jam, dan dari softwere IBA diperoleh sebesar 2638,667 mCi/jam, sedangkan dari hasil pengamatan diperoleh sebesar 3056,387 mCi/jam. Pada Gambar 8 ditunjukkan laju produksi 18F dari dari salah satu hasil iradiasi dengan menggunakan arus berkas proton 37 µA dengan volume target air diperkaya 97% sebanyak 2,435 ml, diperoleh laju produksi rata-rata sebesar (76,7 ±2,8) mCi/µAh.

Perawatan Fasilitas Siklotron[1] Untuk menjaga fungsi operasi siklotron, secara rutin dilakukan pengecekan dan perawatan secara berkala terutama pada komponen kritis siklotron. Pengecekan gas, air pendingin, suhu ruangan dan kelembaban dilakukan setiap hari, sedang pengecekan ataupun perawatan untuk komponen kritis seperti katoda dan anoda sumber ion, foil stripper dan juga minyak pompa diffusi dan mekanik dilakukan setiap dua bulan sekali. Namun demikian untuk mengetahui kondisi dari komponen kritis tersebut, setiap kali akan melakukan iradiasi

Gambar 8.

ISSN 1411-1349

untuk produksi radionuklida 18F, didahului dengan uji berkas. Hal ini penting untuk mengetahui performance dari sistem siklotron dalam memproduksi berkas ion dipercepat. Pada gambar 14, ditunjukkan hasil uji berkas setelah dilakukannya penggantian katoda dan anoda sumber ion, satu bulan setelah penggantian dan dua bulan setelah penggantian (yaitu menjelang dilakukannya pengecekan berikutnya). Dari Gambar 9 tersebut tampak bahwa performance dari sistem siklotron dalam memproduksi berkas ion dipercepat sedikit demi sedikit mengalami penurunan, dimana menurunnya produksi ion ini dapat disebabkan oleh banyak faktor, yaitu diantaranya adalah terjadinya deformasi/erosi pada permukaan katoda oleh tumbukan dengan elektron primer yang mengakibatkan jarak antar katoda semakin jauh, adanya kotoran berupa kerak/jelaga pada anoda (chimney), dan juga adanya kemungkinan pergeseran posisi sumber ion selama dalam pengoperasian siklotron yang cenderung mendekti puller. Dengan adanya pergeseran sumber ion tersebut mengakibatkan posisi chimney dan puller keluar dari alignment nya sehingga disamping menurunkan produksi ion dipercepat juga mengakibatkan banyak terjadinya sparking di dalam chamber siklotron. Pada pemasangan sumber ion berikutnya dilengkapi dengan suatu pin holder yang berfungsi untuk menahan pergeseran kepala sumber ion tersebut.

Laju pembentukan aktivitas radionuklida dengan energi berkas proton 18 MeV.


18

F yang dihasilkan dari reaksi

18

O(p,n)18F

210


ISSN 1411-1349

Tabel 2. Pengecekan (perawatan) komponen siklotron yang direkomendasikan. NO

PENGECEKAN (PERAWATAN)

SISTEM

HARIAN

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20.

Sistem Magnet • Tingkat Kevakuman • Suhu dan Tekanan Air Pendingin • Tekanan Compressed Air Sistem Sumber Ion Sistem Ekstraktor Sistem Kontrol Sistem Pemipaan Air Pendingin Komponen Compressed Air Komponen Sistem Vakum Sistem RF Komponen Pompa Air Pendingin Sistem Target Power Distribution dan Power Supply Sistem hydraulic Tes Kebocoran Jalur Gas Sumber Ion Penggantian Grease Pompa Air Pendingin Cek Baterai Back-up Pada Sistem Kontrol Penggantian Window Target Pembersihan RF Amplifier

Gambar 9.

3- BULANAN 6-BULANAN TAHUNAN Lain-lain

• • • • • • • • • • • • • • 2-Tahun Jika diperlukan Jika diperlukan

Hasil uji berkas setelah dilakukannya penggantian katoda dan anoda sumber ion, satu bulan setelah penggantian dan dua bulan setelah penggantian.

KESIMPULAN Cyclone 18/9 telah dapat digunakan dengan baik untuk memproduksi radionuklida 18F dari target air diperkaya O-18 sebesar 97% dengan mode reaksi 18O(p,n)18F. Radionuklida 18F tersebut digunakan sebagai penandaan radiofarmaka PET dalam bentuk 18FDG(2-18F fluoro-2-deoxy-dglucose) yang diperlukan dalam pencitraan PET (positron emission tomography) untuk diagnosa klinis kelainan fungsi organ tubuh. Laju produksi 18 F pada penggunaan arus berkas proton 37 µA dari

hasil perhitungan adalah sebesar 2689,123 mCi/jam, dan dari softwere IBA diperoleh sebesar 2638,667 mCi/jam, sedangkan dari hasil pengamatan diperoleh sebesar 3056,387 mCi/jam. Untuk pengecekan komponen kritis seperti katoda sumber ion, anoda sumber ion (chimney) dan foil stripper dilakukan setiap dua bulan sekali. Pemasangan sumber ion yang baru telah dilengkapi dengan suatu pin holder yang berfungsi untuk menahan pergeseran ion source head tersebut.


18

F DALAM

211


ISSN 1411-1349

DAFTAR PUSTAKA [1] ANONIM., Cyclone 18/9 and 18 Twin Series System Description, Ion Beam Applications (IBA), Jun 2009. [2] SURYANTO, H.,Teori Operasi Siklotron., Coaching Operator Siklotron., PusdiklatBATAN (2005). [3] ANONIM., Operating and Service Manual for CP-42 Cyclotron., Computer Technology and Imaging (CTI), Berkeley, California, USA (1982). [4] ANONIM., Operating and Service Manual for CS-30 Cyclotron., Computer Technology and Imaging (CTI), Berkeley, California, USA (1985). [5] ANONIM., Negative Hydrogen Ion Production and Dissociation., Computer Technology and Imaging (CTI), (1996). [6] OHARA Y., Ion Source, Advanced Radiation Technology Center, Takasaki Research Establishment, Japan Atomic Energy Research Institute (2000).


TANYA JAWAB Tjipto Suyitno − Berapa kali per minggu siklotron di MRCCC Siloam dioperasikan. − Berapa mCi Fluor -18 yang dihasilkan setiap kali operasi. Agatha • Pada awal operasi sampai akhir September 2012, siklotron dioperasikan dua kali per minggu dan mulai bulan Oktober sampai sekarang siklotron dioperasikan tiga kali perminggu. • Untuk hasil Fluor-18, setiap kali operasi tergantung dari jumlah pasien yang ada, untuk jumlah pasien 6 orang, maka digunakan waktu iradiasi 45 menit, dengan arus berkas 37uA, rata rata dihasilkan Fluor-18 sekitar 2300 mCi. Atau rata-rata per uAjam nya adalah : (76,7 ±2,8) mCi/mAh.

212

9 UNTUK PRODUKSI RADIONUKLIDA 18 F DALAM PENYIAPAN RADIOFARMAKA FDG DI RUMAH SAKIT MRCCC JAKARTA

Recommend Documents