Volume 15, Oktober 2013
ISSN 1411-1349
ANALISIS HASIL PENGUKURAN PERCENTAGE DEPTH DOSE (PDD) BERKAS ELEKTRON LINAC ELEKTA RSUP DR. SARDJITO Suharni*, Kusminarto**, Pramudita Anggraita* *Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan, Jl. Babarsari Kotak Pos 6101 Ykbb Yogyakarta 55281 **Jurusan Fisika FMIPA UGM, Sekip Utara, Yogyakarta 55281 E-mail:
[email protected]
ABSTRAK ANALISIS HASIL PENGUKURAN PDD BERKAS ELEKTRON LINAC ELEKTA RSUP DR. SARDJITO. Telah dilakukan analisis profil kedalaman dosis di kedalaman (PDD) berkas elektron di RSUP. Dr. Sardjito, Yogyakarta, dengan cara melakukan pengukuran dosis pada kedalaman yang berbeda-beda pada fantom air. Pada penelitian ini digunakan protocol TRS No.398. Analisis ini bertujuan untuk mengetahui persentase dosis pada kedalaman yang berbeda-beda yang disebut PDD (Percentage Depth Dose). Hasil analisis menunjukkan bahwa untuk berkas elektron dengan luas lapangan standar 10 × 10 cm2, persentase dosis yang diterima 100% berturutturut pada energi dengan kedalaman: 4 MeV = 8,7 mm, 6 MeV = 13,2 mm, 8 MeV = 17,3 mm, 10 MeV = 21,9 mm, 12 MeV = 25,4 mm dan 15 MeV = 26,0 mm. Semakin tinggi energi berkas elektron maka penetrasi berkas elektron semakin dalam dan dosis permukaan semakin besar. Dalam aplikasi medis PDD digunakan sebagai referensi dalam penentuan besarnya energi radiasi yang akan dipergunakan untuk terapi. Kata Kunci: PDD, linac, TRS No. 398, elektron
ABSTRACT ANALYSIS OF PDD MEASUREMENT RESULT FROM ELECTRON BEAM MEDICAL LINAC IN RSUP DR. SARDJITO. Analysis of PDD profile of photon and electron beam has been conducted in Dr. Sardjito hospital Yogyakarta by the dose measurement in the different depth of water phantom. This analysis aims to study the dose percentage on the different depth known as PDD (Percentage Depth Dose). The results of analysis show that the electron beam with the standard field area 10 × 10 cm2, the accepted dose percentage is 100 % on the depth of 4 MeV = 8,7 mm, 6 MeV = 13,2 mm, 8 MeV = 17,3 mm, 10 MeV = 21,9 mm, 12 MeV = 25,4 mm dan 15 MeV = 26,0 mm. In the higher energy, the electron beam gets deeper penetration and greater surface dose. In the medical analysis, this results to be a reference in determining the applied radiation energy value. Keywords: PDD, linac, TRS No. 398, electron
PENDAHULUAN
B
adan Kesehatan Dunia WHO melaporkan kanker merupakan penyebab utama kematian di seluruh dunia dan diperkirakan akan meningkat 50% pada tahun 2020. Deteksi dini dan pengobatan yang efektif merupakan dua kunci keberhasilan penanganan kanker setelah langkah pencegahan. Dari hasil kajian data yang diperoleh sampai dengan tahun 2009 diketahui bahwa kebutuhan linac di Indonesia untuk keperluan medis masih jauh dari yang disarankan WHO yaitu satu linac per satu juta penduduk. [1] Cakupan layanan radioterapi untuk pengobatan kanker di Indonesia masih sangat rendah, yakni baru mencapai 10-15 persen dari kebutuhan. Padahal, radioterapi merupakan salah satu modalitas utama pada pengobatan kanker selain kemoterapi atau pembedahan.
Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Teknologi Akselerator dan Aplikasinya Vol. 15, Oktober 2013 : 84 - 88
Elektron adalah partikel subatom yang bermuatan negatif dan ketika dipercepat, elektron dapat menyerap ataupun memancarkan energi dalam bentuk foton. Dalam terapi radiasi, berkas elektron dihasilkan oleh pemercepat linac untuk pengobatan tumor superficial (permukaan). Hal ini dikarenakan berkas elektron hanya mampu menembus kedalaman yang terbatas sebelum diserap, biasanya sampai dengan 5 cm untuk range energi 5 – 20 MeV. [2] Agar penggunaan radiasi dalam radioterapi harus sangat tepat dibutuhkan audit kualitas terusmenerus terhadap pelayanan radioterapi. Audit kualitas diperlukan untuk meminimalisasi terjadi keganasan karena radiasi pada pasien kanker. Tujuan program quality control dalam radioterapi adalah melakukan evaluasi dari fungsi dan karakteristik seluruh peralatan radioterapi dan perhitungan dosis. [3] Salah satu parameter dari berkas radiasi yang diukur dalam kegiatan komisioning dan perawatan 84
Volume 15, Oktober 2013
adalah kurva persentase dosis di kedalaman (PDD) berkas radiasi baik foton maupun elektron pada suatu kondisi pengukuran. Kurva persentase ini sangat penting karena dari kurva ini dapat ditentukan kualitas berkas radiasi tersebut. Parameter tersebut antara lain kedalaman ionisasi mencapai maksimum R100, kedalaman ionisasi mencapai 80% dari nilai maksimum R80, kedalaman ionisasi mencapai 50% dari nilai maksimum R50, rentang praktis elektron Rp. Untuk menyatakan kualitas radiasi berkas foton dan elektron digunakan protokol IAEA yang terdapat dalam Technical Reports Series no. 398 dengan lapangan radiasi 10 cm × 10 cm pada jarak sumber radiasi ke permukaan fantom 100 cm. Dalam rangka mempelajari parameter kualitas berkas radiasi tersebut perlu dipahami terlebih dahulu prinsip dosimetri yang digunakan.[4] Prinsip dosimetri radiasi sendiri sangat berkaitan dengan metode untuk penentuan kuantitatif energi yang tersimpan dalam medium yang diberikan secara langsung atau tidak langsung oleh radiasi pengion. Terdapat beberapa satuan yang terkait dengan kuantitas dan unit untuk mendefinisikan dan menggambarkan radiasi berkas. Pada penelitian ini akan dipelajari prinsip dosimetri yang digunakan pada linac medis elekta untuk memahami proses konversi energi menjadi dosis yang digunakan untuk terapi kanker yaitu dengan memahami karakteristik radiasi berkas elektron dan foton melalui pengukuran persentase dosis di kedalaman fantom air berdasar protokol IAEA Technical Report Series TRS 398.
TATA KERJA Mengukur PDD Linac Elekta medis milik RS. Dr. Sardjito untuk berkas foton berenergi 6 dan 10 MeV serta elektron dengan 6 energi, 4, 6, 8, 10, 12, 15 MeV menggunakan media fantom (phantom) air. Protokol yang digunakan IAEA TRS 398. Teknik yang digunakan SSD (source-skin distance). Linac yang digunakan milik RSUP. Dr. Sardjito dengan dosis 200 MU. Program yang digunakan untuk mengukur PDD adalah Mephysto. Pengukuran berkas foton dan elektron dilakukan ada ruangan linac di mana berkas elektron maupun foton dari pesawat linac diarahkan pada fantom yang diisi dengan air kira- kira 4/5 bagian. Data distribusi dosis pada umumnya diukur menggunakan fantom air, dengan pendekatannya sangat mirip dengan sifat penyerapan dan scattering radiasi pada otot dan jaringan lunak lainnya. Hal ini disebabkan komposisi tubuh manusia yang sebagian besar (60%) terdiri dari air. Alasan lain, fantom air mudah didapat dan diproduksi kembali. Walaupun begitu ada sedikit permasalahan di lapangan apabila digunakan ion chamber dan detektor lain yang sangat
ANALISIS HASIL PENGUKURAN PDD BERKAS ELEKTRON LINAC ELEKTA RSUP. DR. SARDJITO Suharni, Kusminarto, Pramudita Anggraita
ISSN 1411-1349
terpengaruh oleh air, sehingga detektor tersebut harus didesain tahan air. Ketika berkas masuk ke tubuh pasien (atau fantom), dosis yang terserap pada tubuh pasien bervariasi sebagai fungsi kedalaman. Variasi ini tergantung pada banyak kondisi: energi berkas, kedalaman, jarak dari sumber, dan sistem kolimasi berkas.[2] Bagian tengah dari fantom ini berlubang tempat detektor kamar ionisasi, detektor pengion ini merupakan alat ukur radiasi yang mengukur jumlah ionisasi yang terjadi di dalam rongga detektor. Detektor bergerak vertikal pada sumbu utama secara otomatis. Supaya pengukuran yang dilakukan oleh detektor dapat digunakan, dibutuhkan suatu alat yang dapat membaca jumlah ion yang dikumpulkan, alat tersebut adalah elektrometer yang disambungkan dengan komputer. Komputer tersebut dilengkapi dengan program mephysto yang digunakan untuk mengolah data PDD nantinya dan komputer tersebut diletakkan di luar ruangan linac. Maka didapat angkaangka yang disebut data PDD (percentage depth dose). Adapun set-up pengukuran PDD ditunjukkan pada Gambar 1. Untuk pengukuran persentase dosis radiasi berkas elektron di kedalaman fantom air dilakukan seperti pada Gambar 2.
HASIL DAN PEMBAHASAN Linac mampu membangkitkan dua tipe berkas klinis, yaitu elektron dan foton. Berkas elektron digunakan untuk treatment kanker superficial (kedalaman kurang dari 5 cm). Jangkau energi terapi elektron adalah 4 sampai 22 MeV. Berkas foton digunakan untuk treatment kanker yang jauh lebih dalam. Jangkau energi terapi foton adalah 4 sampai 25 MeV.[5] Skema beam transport linac elekta di RS Dr. Sardjito disajikan pada Gambar 3. Pada penelitian ini, proses pengukuran PDD diperlukan untuk mengetahui karakteristik berkas elektron dan foton medis untuk terapi kanker serta mengetahui nilai puncak R100 dan R80 yang digunakan untuk menentukan tingkat energi yang bersesuaian dengan kedalaman atau letak kanker. PDD diukur dengan menggunakan fantom air, radiasi datang tegak lurus permukaan, dan berhubungan dengan dosis pada sumbu utama. Elektron digunakan dalam radioterapi eksternal untuk pengobatan kanker di permukaan kulit atau sekitar 5 cm dari permukaan kulit dimana dosisnya tinggi pada daerah permukaan dan akan menurun secara tajam di bawah depth dose 80%, maka karena hal tersebut perlu diketahui keakuratan range elektron dalam jaringan.[2] Karena itu perlu dilakukan pengukuran distribusi dosis kedalaman elektron dalam air pada sumbu utama (PDD).
85
Volume 15, Oktober 2013
ISSN 1411-1349
Gambar 1.
Gambar 2.
Set-up pengukuran PDD.
Pengukuran berkas elektron menggunakan aplikator 10 cm × 10cm.
Gambar 3.
Beam transport system linac Elekta[6].
Untuk radiasi berkas elektron, pengukuran PDD dilakukan dengan menggunakan teknik SSD atau jarak sumber ke permukaan fantom air 100 cm dan lapangan radiasi simetris 10 cm × 10 cm dilakukan dengan memasang detektor kamar ionisasi Marcus yang
terhubung dengan elektrometer yang disambungkan dengan komputer yang dilengkapi program Mephysto. Tidak seperti halnya dengan berkas foton yang diperoleh dari berkas elektron yang diarahkan ke suatu target, berkas elektron dapat digunakan langsung.
Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Teknologi Akselerator dan Aplikasinya Vol. 15, Oktober 2013 : 84 - 88
86
Volume 15, Oktober 2013
ISSN 1411-1349
Untuk memperoleh berkas radiasi pada bagian tepi yang relatif baik, maka berkas elektron dikolimasi sedekat mungkin dengan permukaan kulit pasien sehingga meminimalkan jaringan sehat yang terkena radiasi menggunakan sebuah aplikator elektron. Berkas elektron biasanya digunakan pada pasien dengan jarak sumber radiasi ke permukaan tubuh yang tetap yaitu 100 cm dengan jarak ujung aplikator ke permukaan tubuh sekitar 5 cm. Aplikator berfungsi untuk menyearahkan berkas elektron yang cenderung bergerak menyebar. Jadi aplikator berfungsi untuk mengkolimasi berkas elektron. Pada pengukuran PDD digunakan aplikator yang sesuai dengan lapangan radiasi yaitu dengan ukuran 10 cm × 10 cm serta menggunakan detektor kamar ionisasi untuk menentukan dosis radiasi. Kamar ionisasi merupakan dosimetri yang paling banyak dipakai karena keakuratan, tingkat ketelitian yang tinggi dan mudah penggunaannya. Penentuan dosis dalam kondisi referensi penyinaran disebut kalibrasi berkas. Saat linac dioperasikan pada mode elektron, posisi target foton sinar-X digantikan oleh primary scattering foil dan posisi flattening filter digantikan oleh secondary scattering foil. Kedua foil penghambur ini berfungsi untuk memperlebar berkas pensil elektron yang muncul dari exit window.
meningkat akan menaikkan kedalaman maksimum dan menurunkan dosis permukaan. Jarak antara permukaan sampai dengan titik dengan dosis maksimum disebut kedalaman maksimum. Kedalaman dosis maksimum juga sering disebut kedalaman build up, dan daerah dari permukaan sampai dosis maksimum disebut daerah build up. Kedalaman build up dipengaruhi oleh lapangan radiasi dan energi radiasi. Dari Gambar 4 dapat dijelaskan, build up kemungkinan terjadi tumbukan keras antara berkas elektron dengan elektron atom medium, jika elektron atom menyerap energi lebih tinggi dari energi ikatnya maka atom mengalami ionisasi. Elektron yang keluar akibat tumbukan keras tersebut memiliki kecepatan tinggi yang turut memberikan kontribusi kenaikan dosis pada daerah build up. Pada energi berkas elektron rendah, build up lebih curam dibandingkan dengan energi berkas elektron tinggi hal ini dikarenakan pada energi rendah berkas elektron lebih mudah terhambur sehingga persentase dosis permukaan energi rendah terjadi pada kedalaman yang lebih rendah dibandingkan dengan elektron yang lebih tinggi. Pada daerah setelah build up energi elektron terus-menerus berkurang dan terjadi hamburan.
Hasil pengukuran kurva persentase dosis di kedalaman berkas elektron dengan energi nominal 4, 6, 8, 10, 12 dan 15 MeV dapat dilihat pada Gambar 4. Dari Gambar 4 dapat dilihat bahwa semakin besar energi berkas elektron kedalaman dosis mencapai maksimum semakin dalam, di samping itu kurva kedalaman maksimum menjadi lebih lebar karena semakin besarnya hamburan berkas elektron oleh air. Namun pada kedalaman tertentu berkas elektron kehilangan energi sehingga kedalaman dosis mencapai maksimum akan sama atau lebih rendah dari energi berkas elektron yang lebih rendah. Hal ini berkaitan dengan dosis energi yang diberikan ke jaringan dalam bentuk dosis terserap. PDD sebagai fungsi kedalaman, lapangan radiasi, SSD, dan energi elektron. Kedalaman maksimum dan dosis permukaan atau dosis kulit tergantung pada energi radiasi. Energi elektron
Gambar 4.
Kurva persentase dosis di kedalaman berkas elektron energi nominal 4, 6, 8, 10, 12 dan 15 MeV dari pesawat linac medik Elekta.
Dari kurva pada Gambar 4 dapat ditentukan parameter dosimetri yang penting dalam penentuan laju dosis serap berkas elektron tersebut dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Parameter dosimetri beberapa energi nominal berkas elektron dari linac medic Elekta RSUP Dr. Sardjito. Level Energi (MeV) 4 6 8 10 12 15
R100 (mm) 8,70 13,20 17,30 21,90 25,40 26,00
Rp (mm) 21,06 30,81 40,01 48,80 58,17 74,19
R50 (mm) 16,34 24,46 31,99 39,63 47,54 60,49
ANALISIS HASIL PENGUKURAN PDD BERKAS ELEKTRON LINAC ELEKTA RSUP. DR. SARDJITO Suharni, Kusminarto, Pramudita Anggraita
Rt (mm) 12,66 19,30 25,44 31,94 38,36 47,98
X-Ray Bck. (%) 0,36 0,72 1,15 1,44 2,05 3,67
Ep0 (MeV) 4,40 6,34 8,18 9,94 11,82 15,05
E0(mean) (MeV) 3,81 5,70 7,45 9,23 11,08 14,09
87
Volume 15, Oktober 2013
Dari Tabel 1 dapat dilihat bahwa semakin besar energi berkas elektron kedalaman dosis mencapai maksimum semakin dalam, di samping itu kurva kedalaman maksimum menjadi lebih lebar karena semakin besarnya hamburan berkas elektron oleh air. Karena berkas elektron tidak berinteraksi dengan target, maka spektrumnya mendekati berkas monoenergi. Elektron sebagai partikel bermuatan lebih banyak berinteraksi dengan udara dibanding dengan berkas foton. Hal ini menyebabkan terjadinya degradasi energi ketika elektron merambat melewati filter perata (flattening filter) dan juga bertambahnya hamburan sudut (angular scattering).[7]
ISSN 1411-1349
UCAPAN TERIMA KASIH Terimakasih disampaikan kepada radiographer dan fisika medis di Instalasi Radioterapi RSUP. Dr. Sardjito yang telah membantu dalam proses kalibrasi dan pengukuran di pesawat linac Elekta.
DAFTAR PUSTAKA [1] GONDHOWIARDJO, GB PRAJOGI, MD, SM SEKARUTAMI, History and growth of radiation oncology in Indonesia, Biomedical Imaging and Intervention Journal, 2008.
Terapi radiasi dianggap sebagai sebuah proses pengobatan lokal karena hanya sel di dalam dan di sekitar kanker yang dituju. Radioterapi bertujuan memberikan suatu dosis terukur ke suatu volume target tertentu untuk mematikan sel-sel tumor semaksimal mungkin tetapi dengan efek samping ke jaringan normal seminimal mungkin dengan harapan memperbaiki kualitas hidup dan memperpanjang kelangsungan hidup penderita. Misi pemberian radioterapi dapat tercapai dengan baik yaitu; efek terapi yang optimal, efek samping yang minimal, dan kualitas hidup pasien yang maksimal.
[2] EDITORS: KHAN, FAIZ M. Title: Physics of Radiation Therapy, The, 3rd Edition, Copyright ©2003 Lippincott Williams & Wilkins.
Dosis radioterapi yang diberikan pada pasien menggunakan satuan gray (Gy) dengan jumlah penyinaran yang disebut fraksi, misalnya pada kanker payudara yang telah dioperasi biasanya diberikan 50 Gy dalam 25 fraksi. Artinya, pasien tersebut akan diradiasi 2 Gy/hari sampai 25 kali sehingga terakumulasi dosis 50 Gy. Radioterapi biasanya diberikan 5 kali seminggu; dari hari Senin sampai Jumat, sedangkan pada hari Sabtu dan Minggu pasien beristirahat di rumah. Hal ini bertujuan agar tubuh pasien memiliki kesempatan untuk memulihkan diri.
[6] Anonim, 2006, Digital Accelerator Corrective Maintenance Technical Reference Manual, Elekta Oncology Systems Ltd. All rights reserved. Doc. no 4513 370 2185 01, Page 8-5, 2006.
KESIMPULAN Dari penelitian dapat disimpulkan bahwa dosimetri linac sangat penting dalam penentuan kualitas radiasi berkas elektron linac untuk terapi kanker, khususnya dengan pengukuran persentase kedalaman dosis kedalam fantom sebagai fungsi energi berkas elektron. Semakin tinggi energi berkas elektron maka penetrasi berkas elektron semakin dalam dan dosis permukaan semakin besar.
Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Teknologi Akselerator dan Aplikasinya Vol. 15, Oktober 2013 : 84 - 88
[3] Anonim 2002, Program Jaminan Kualitas Instalasi Radioterapi, Bapeten. [4] SUHARNI, KUSMINARTO, FRIDA I.D., PRAMUDITA A., Perhitungan Efisiensi Daya Berdasar Prosentase Kedalaman Dosis (PDD) pada Linac Medis RSUP. Dr. Sardjito. [5] Anonim 2003, 1st Line Technical Training Guide, Elekta.
[7] E.B. PODGORSAK, Radiation Oncology Physics: A Handbook for Teachers and Students, International Atomic Energy Agency, Technical Editor, Bab 5 hal 146, VIENNA., 2005
TANYA JAWAB Wiwien Andriyanti − Apa yang dimaksud dengan SSD? Suharni − SSD (Source to Surface Distance) merupakan jarak antara sumber radiasi berupa berkas elektron atau foton yang keluar dari radiation head pesawat linac ke permukaan penyinaran (tubuh pasien). Untuk pesawat linac digunakan SSD 100 cm.
88
