PENENTUAN SPEKTRUM BERKAS FOTON SUMBER IRIDIUM-192 URAKITERAPI BENTUK SINGLE-PIN DI AIR DENGAN MONTE CARLO
Dian Milvita dan Rachmat W.A Departemen Fisika -Fakultas PascaSarjana, Universitas Indonesia. Heru Prasetio dan N asukha
PuslitbangKeselamatanRadiasidan BiomedikaNuklir- BATAN
ABSTRAK PENENTUAN SPEKTRUM BERKAS FOTON SUMBER IRIDIUM-192 BRAKHITERAPI BENTUK SINGLEPIN DI AIR DENGAN MONTE CARLO. Telah dilakukan penentuan spekcrum berkas foton sumber 192Irbrakiterapi geometri singlepin dengan Monte Carlo. Penentuan dengan metode Monte Carlo dilakukan menggunakan data terakhir dari peluruhan 192Jr.Sumber brakiterapi 192Jrmodel singlepin tersusun dari inti Jridium-Plam1a dengan diameter 0.45 mm dan panjang 40.6 mm, dengan kulit selubung Platina berdiameter luar 0.65 mm. Program EGS4/FLURZ digunakan untuk menentukan spektrum sumber 192Jrpadajarak 1 cm, 2 cm, 3 cm, 4 cm dan 5 cm di dalam medium air. Hasil yang diperoleh memperlihatkan bahwa terjadi penurunan intensitas pada energi rendah yang lebih tinggi dibandingkan dengan energi tinggi. Penurunan relatif pacta jarak 2 cm mencapai 48.09 % pada energi 0.08 MeV dan 32.90 % pada energi 0.59 MeV.
ABSTRACT SPECTRA DETERMINATION OF PHOTON BEAM OF SINGLEPIN IRIDIUM-192 BRACHYTHERAPY SOURCE BY MONTE CARLO METHOD. Spectra determination of brachytherapy wire source had been done using Monte Carlo method. The determination was carried out by recent data of 192Irdecay. The singlepin 192Irbrachytherapy source consists of an Iridium-Platinum core O,45-mm of diameter and 40.6-mm of length, encapsulated in Platinum O.65-mm,-cofouter ".. diameter. EGS4/FLURZ code was used to determine 192Irspectra at 1 Cffi, 2 cm, 3 cm, 4 cm and 5 cm. The result showed that intensity decrement at low energy is more rapid than highef\:energy. The relatifdecrement at 2 cm are 40.24% for 0.07 MeV and 36.05% for energy 0.61 MeV. c
I. PENDAHULUAN
Radioterapi
adalah pemanfaatan
Penangananpenyakit kanker dapat
radiasi pengion untuk membunuh atau
dikelompokkan menjadi tiga kategori
menghilangkan penyakit kanker / maligna
bidang
tanpa memberi efek negatif terhadap
yaitu
preventif,
diagnosa clan
pengobatan. Ada beberapa cara dilakukan
jaringan atau sel sehat di sekitamya.
di dunia kedokteran untuk pengobatan
Berdasarkan jarak sumber radiasi pengion
kanker selain radioterapi yaitu kemoterapi,
ke kanker rnaka radioterapi dibagiatas
immunoterapi
teleterapi dan brakhiterapi. Teleterapi
clan bedah. Diperkirakan
sekitar 50 -60 % pasien penderita kanker
merupakan radioterapi yang mengguna-
mendapatkan perlakuan radioterapi
kan sumber radiasi pengion yang diletai5-
Puslitbang
Keselamatan Radiasi dan Biomedika Nuklir-Baaan
Tenaga Nuklir
Nasional
"..,!",
"
-125
Prosiding
Presentasi
Ilmiah
kan di luar tubuh pasien, seperti dengan
Keselamatan
Radiasi
UoteJ Kartika
Chandra,
menggunakan sumber
:14 Vesember
X
2004
II.TATA KERJA Penentuan spektrum sumber 192Ir
Sinar-y, Sinar-X, dan akselerator. Brakiterapi biasanya
dan Lingkungan
dilakukan menggunakan simulasi Monte
radiasi tertutup berukuran kecil yang di-
Carlo
EGS4/FLURZ.
aplikasikan sangat dekat dengan kanker.
Gamma-Shower)
EGS
(Electron-
adalah sebuah
paket
komputer yang memanfaatkan metode
Dewasa ini, beberapa rumah sakit di Indonesia memiliki brakiterapi High Dose
Monte Carlo untuk mensimulasi transport
Rate (HDR). Selain HDR, brakiterapi Medi-
radiasi elektron atau foton di dalam materi
um Dose Rate (MDR) dan LOw Dose Rate
pada berbagai kondisi geo~ecri dengan
(LDR) juga memiliki beberapa keuntungan
rentang energi antara beberapa keY
dibandingkan
hingga
HDR
yaitu
keberhasilan
TeV
EGS4
[1],
mula-mula
terapi kanker yang harnpir sarna, tidak
dikembangkanoleh
SLAC (Stanford Linear
diperlukan peralatan yang mahal, biaya
Accelerator
untuk aplikasi fisika
pengobatan jauh lebih murah, pembuatan
dengan energi
dan penanganan sumber radiasi cukup
diperluas oleh NRC (National Research
sederhana. Di negara berkembang seperti
Council of Canada)clan NLHEP (National
Indonesia, terapi ini dapat diterapkan.
l1lboratory for High Energtj Physics)untuk
Sumber isotop yang biasa digunakan
aplikasi fisika energi rendah. Pemanfaatan
Center)
tinggi
dalam brakiterapi antara lain 60CO,137CS, program ini semakin
clan kemudian
meluas pada ber-
192Ir,125Iclan 198Au.Saat ini mayoritas pe-
bagai bidang khususnya bidang radiasi
ngobatan melalui brakiterapi
nuklir.
Bidang
fisika
medis
banyak
1921r clan 1251. Spek-
memanfaatkan radiasi foton clan elektron
su~ber brakiterapi harus diketahui
maka program EGS4 lebih dikembangkan
menggunakan
tru~
interstitial
isotop
sebelum sumberdigunakan untuk pengo-
untuk
kebutuhan
dosimetri,
terutama
batan kepada pasien. Spektrum fluence
untuk menentukan secara akurat besar
foton sumber 192Irperlu diketahui karena
dosis radiasi yang diterima sel jaringan
erat kaitannya dengan dosis serap yang
kanker dan meminimalkan kerusakan sel
akan diterima pasien. Tulisan ini mem-
/ jaringan sehat di sekitamya: Penentuan spektrum sumber 192Ir
bahas spektrum fOtOll sumber brakiterapi 192Irbentuk singlepin di air yang ditentu-
dilakukan menggunakan simulasi Monte
kan dengan menggunakan Monte Carlo
Carlo EGS4/FLURZ dengan hasil yang diperoleh
EGS4/FLURZ.
adalah fluence fotonl Me V.
Penentuan spektrum dilakukan dengan --~-
--
Puslitbang Keselamatan Radiasidan Biomedika Nuklir~Badan Tenaga Nuklir Nasional
126
Platina ~ 127
Prosiding
Presentasi
llmiah
""
membuat simulasi
Keselamatan lfoteJ
Ka~a
Radiasi Chandra.
dun Lingkungan .14 Vesember
X
:J,O04
geometri sumber, ukuran medium clan daerah
inti terdiri dari
pengukuran. Sumber 192Irmodel singlepin
inti terbuat dari Platina [2]. Bentuk geo-
memiliki
metri sumber 192Irmodel singlepin di-
panjang
diameter inti
bentuk
40.6
mm
0.45 mm dan
dengan diameter
25% Iridium dan 75%
Platina sedangkan bahan kulit selubung
tunjukkan pada Gambar 1,
lapisan dinding selubung 0.65 mIn. Bahan
Platina-Iridiurn (Ir 25% Pt75%)
40,6 mm
a
"'---b a : 0,45 mm b : 0,65 mm Gambar 1. Bentuk geometri sumber Iridium-192 model singlepin [2)
Pengukuran dilakukan pada titik
dengan d~ameter100 cm clan kedalaman
tengah serta tegak lures terhadap sumber.
100 CIll. Energi foton
Daerah pengukuran berada pada jarak 1
sampai batas 0.001 MeV
cm, 2 cm, 3 cm, 4 cm clan 5 cm. Medium
yang digunakan dalam simulasi diberikan
yang digunakan adalah udara clan air
pada Tabell.
Puslitbang
Keselamatan Radiasi dan Biomedika Nuklir-Badan
Tenaga Nuklir-Nasional
diperhitungkan.'Bahan-bahan
fluence
Prosiding
Presentasi
Ilmiah
Keselamatan
Radiasi
IfoteJ Karlika
Chandra.
dan Lingkungan .14 Vesember
X
~0t)4
Tabell. Bahan yang digunakan dalam simulasi program Monte Carlo EGS4(3)
Udara
c
0.0124
N
75.5267
0
23.1781
Ar
1.2827
1.205 E-O3
8
Ir
22.39
77
Pt
21.41
78
21.655
78
If 25%, Pt 75%
Ir
25
Pt
75
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
inilah yang menimbulkanenergi sekunder sehingga menimbulkan kumpulan fluence
Hasil yang diperoleh dari perhitungan EGS4 adalah jluence foton/MeV. Fluence foton per interval energi
yang
diperoleh ditunjukkan pada Gamqar2.
Gambar 2 menunjukkan spektrum foton per interval energi pada jarak 1 cm hingga 5 cm di air. Gambar 2 dapat dilihat
adanya kumpulan fluence foton
dengan intensitas rendah pada energi 0 hingga 0.3 MeV. Fluence foton berenergi rendah tersebut merupakan energi sekundel yang berasal daTi proses interaksi foton
dalam medium melalui proses interaksi Compton. Efek Compton
foton berenergi rendah. Pada Gambar 2 dapat dilihat bahwa nilai jluence foton per interval energi tertinggi berada pada jarak 1 cm dari sumber yaitu 1.05jluence foton,!
MeV. Sedangkan nilai jluence foton per interval energi terendah berada pada jarak 5 cm dari sumber yaitu 6.78 x10-7 fluence foton/MeV. Tabel1 menunjukkan bahwa terjadi penurunan intensitas pada energi rendah yang lebih tinggi dibandingkan dengan energi tinggi. Penurunan relatif pada jarak 2 cm mencapai' 41.6% pada energi 0.07 MeV clan 33.6% pada energi
menghasilkan 0.61 MeV Tabel 1 juga menunjukkan
foton terhambur, pancaran Bremsstrahlung clan elektron Compton(4). Foton terhambur
persentaseintensitas energi yang tinggi pada energi bin 0.08 MeV.
Puslitbang Keselamatan Radiasi dan Biomedika Nuklir-Badan
Tenaga Nuklir
Nasional
128
~
1.2
I
0.8
"""':1ft: 0.6 ~,!c"~jJ I! ,IV
0.4
0 0
0.1
0.2
0.3
0.4 Energi
0.5
0.6
0.7
Folon (MeV)
Gbr 2. Spektrum fluence foton per interval energi pada jarak 1 Cm,2 Cm,3 cm,4cm dan 5 cmdari sumber lridium-l92 bentuk singlepin di mediumair.
Tabell. Fluencefoton per interval energi dan persentaseintensitas energi pada jarak 1 cm, 2 cm, 3 cm, 4 cm dan 5 cm di air.
0.8
0.9
5. 1. 2. 130
Prosiding
Presentasi
llmiah
Keselamatan J1otel
IV. KESIMPULAN DAN SARAN Untuk
keperluan
Kartika
Radiasi Chandra,
dan Lingkungan .14 Vesember
X
~O04
Therapy, JAERI-M 91-020, Department of Radioisotopes, Tokai Research Establishment, Japan Atomic Energy ResearchInstitute (JAERI), 1991.
dosimetri braki-
terapi dalam radioterapi, spektrum berkas foton menjadi suatu yang harns diketahui sebelum sumber isotop digunakan untuk
4. JOHNS, H. E., and CUNNINGHAM, J. R., The Physics of Radiology, Charles C., Thomas Publisher, 1983.
pengobatan pasien. Sumber Iridium-192
AnIX, F.H., Introduction to Radiological Physicsand RadiationDosimetry, Willey-Interscience, Publication,1986.
bentuk singlepin yang akan digunakan untuk interstitial brakiterapi telah ditentukan spekb"um fotonnya dengan metode Monte Carlo EGS4/FLURZ pada jarak 1
DISKUSI
cm sampai 5 cm dengan penurunan terbesar 48.9 % pada energi 0.08 MeV pada
TopoSuprihadi (P3KRBiN-BATAN) Saya ingin
jarak 2 cm, clan terkeci14.77 % pada energi 0.32 MeV pada jarak 5 cm. Dengan hasil ini langkah berikutnya
untuk
mengklarifikasi yang
dimaksud dengan metode Monte Carlo itu apakah metode yang spesifik untuk pengukuran spektrum atau metode statistik Monte Carlo yang dimanfaatkan untuk pengukuran spektrum. Jika yang dimaksud metode Monte Carlo adalah statistik Monte Carlo, mohon dijelaskan secara garis besar bagaimana dasar-dasar aplikasi clan sebuah metode statistika menjadi sebuah metode yang dapat digunakan sebagai pengukuran spektrum ?
menentukan
faktor terkait dengan dosimetri akan lebih mudah untuk keperluan klinis di ruInah sakit. UCAP AN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Dr. Terry Mart dari Universitas Indonesia alas fasilitas komputer yang diberikan clan kepada Dr. Rahadi dari BATAN Serpong atas informasi sumber Iridium-192 bentuk singlepin.
DAFTARPUSTAKA 1
NELSON, W.R., HIRAYAMA, H.,. and ROGERS, D.W.O., The EGS4 Code System, SLAC -Report-265, 1985.
2
AKIRA SAIO, HIROTa KOGURE dan TSUYOSHI IMAHASI, Production of 198Au and 192Ir Sources for Cancer
Puslitbang
Jawab: 1. Metode statistik yang digunakan secara umum sarna dengan metode Monte Olrl0 yang lain. Metode stat yang digunakan adalah metode samplingt;tya. Besaran yang diamati adalah mean free path atau A. Suam partikel atau foton dalam medium. Setiap gerak partikel atau foton diikuti sam per sam setiap melewati suam region scoring akan dilakukan sampling, variabel yangdisampling adalah arah (sudut), energi partikel atau Eaton clan posisi partikelj foton pada saat mencapai region tersebut penenman
Keselamatan Radiasi dan Biomedika-Nuklir-B-adan
sp. Tenaga NuklirNasional
Prosiding
Presentasi
Ilmiah
Keselamatan Uotel
Kartika
Radiasi Chandra,
dan Lingkungan .14 Vesember
X
2004
2. Statistik Monte Carlo adalah metode sampling statistik yang menggunakan data dari simulasi Monte Carlo secara prinsip metode Monte Carlo yang digunakan sarna dengan metode Monte Carlo lain yang membedakan adalah variable yang diamati. Metode statistik yang digunakan metode sampling standar dengan simpangan la. Pengukuran sampling flux melakukan sampling pada variable energi foton/ partikel yang melalui region sampling.
Wahyudi (P3KRBiN-BATAN) Kondisi di Perancis berbeda dengan di Indonesia. Bagaimana metode ini dapat membedakannya ? koreksinya ? Disimpulkan energi y < 300 KeV, baik ?1 sedangkan Ir-192 mempunyai Ey sebagian > 300 keV (316 keV) dengan kelimpahan yang cukup tinggi :t82%. Bagaimana hubungannya ?
/awab: Yang digunakan adalah spectrum 192Ir yang dikeluarkan oleh QuechimCoursol. Spektrurn 192Irdirnanapun sarna, ada beberapa lernbaga yang rnengeluarkan spektrurn Ir-192 seperti NIST, NRCC, cillo Secara prinsip basil rnereka sarna dengan data terakhir yang ada adalah Quenchim & Coursol tidak ada faktor koreksi yang digunakan. Sernua kondisi pengukuran/sarnpling pada kondisi standar jika dilakukan koreksi harga P&T saja. Energi yang digunakan adalah 315 karena pada energi ini prob. Paling tinggi clan energi rata-rata surnber 192Ir adalah sekitar 295 keY. Harga 450 keY clan prob. Masih dibawah 315keY. Oari spektrurn harnpir 60% kontribusi dosis berasal dari dosis dibawah 315 keY.
Puslifbang
Keselamataii Radiasi dan Biornedika NuklTr-Badan
Tenaga Nuklir
Nasiofial
131
