Penggunaan Film Dosimetry Untuk Verifikasi Dosis Radioterapi dengan Metode Dosis Tengah Vidya Ikawati, S.Si, MT.
[email protected] Dosen Universitas 17 Agustus 1945 Cirebon Abstrak Penggunaan film dosimetry hingga saat ini hanya dimanfaatkan sebagai indikator radiasi pada daerah yang beresiko terpapar radiasi pengion pada Ruang Operasi Radioterapi. Namun, lebih jauh itu, kegunaan material yang terkandung pada film dosimetry jauh lebih bermanfaat jika digunakan sebagai verifikasi dosis radioterapi itu sendiri. Radioterapi merupakan salah satu cara penyembuhan tumor menggunakan penyinaran radiasi pengion pada tubuh. Keberhasilan radioterapi adalah memberikan dosis yang tepat pada tumor. Namun banyak hal yang menjadikan pemberian dosis tidak tepat. Oleh karena itulah diperlukan verifikasi. Pada paper ini, film dosimetri digunakan untuk melakukan verifikasi dengan metoda dosis tengah. Metoda ini digunakan untuk memverifikasi sebuah kasus yang diambil di rumah sakit Hasan Sadikin. Kemudian, hasil verifikasi dosis dengan film dosimetry dibandingkan dengan dosis yang diberikan pada kasus yang diambil. Keyword: film dosimetry, verifikasi dosis, radioterapi, indikator radiasi I. Pendahu luan Film dosimetry pada radioterapy biasanya hanya digunakan sebagai detektor besarnya paparan radiasi pada ruang operasi radioterapi. Namun, lebih jauh dari itu, film dosimetry bisa digunakan untuk mengukur ketepatan radiasi yang diberikan saat dosis radiasi diberikan pada tubuh pasien. Pada saat proses radiasi kanker terjadi, volume target dari kanker dan organ-organ yang beresiko (OARs) mungkin berpindah dari tempatnya, maka dosis yang disebarkan tidak tepat sama dengan yang direncanakan, oleh karena itulah verifikasi dosis diperlukan untuk memverifikasi kesuksesan dari pengobatan dengan radiasi ini. Salah satu solusi untuk memverifikasi kesuksesan tersebut adalah dengan mengukur dosis hasil paparan dengan film dosimetry. Film dosimetry ini memiliki material yang secara detail dapat menjadi indikator besar paparan radiasi. Karena absorbsi dari paparan ini dapat digambarkan dari tingkat kehitaman yang terbaca dari dosimeter film dosimetry. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengembangkan metode verifikasi dosis dengan metode dosis tengah menggunakan film dosimetry. Kemudian metode ini dibandingkan hasilnya dengan treatment planning RS. Hasan Sadikin Bandung.
II. Metode Dosis Tengah Metode ini pada awalnya dikembangkan untuk menentukan midline dose(dosis tengah) dari area jaringan tumor yang akan diradiasi. Untuk menentukannya, diperlukan dosis yang masuk ke tubuh dan dosis yang keluar tubuh. Dosis keluaran ditentukan menggunakan film dosimetry yang diletakkan di belakang tubuh pasien. Dosis masukan ditentukan dihitung dari paparan yang dikeluarkan oleh Mesin Cobalt 60.
2.1. Penentuan Dosis Masukan Dosis masukan adalah dosis yang berada pada equilibrium depth. equilibrium depth ini diukur dari sumbu pusat yang ditentukan saat treatment planning. Hasil kalibrasi Mesin Cobalt-60 memberikan informasi seberapa besar paparan radiasi yang keluar dari mesin. Misal a adalah keluaran mesin Cobalt-60 (dalam cGy/menit), b adalah faktor hamburan puncak (PSF) dan t adalah lamanya radiasi yang diberikan pada pasien,
maka dosis yang diabsorbsikan ke seluruh area kulit pasien yang diradiasi adalah dosis masukan. Dosis masukan dari ketiga faktor yang disebutkan diberi persamaan: Do = abt
(1)
PSF untuk radiasi foton didefinisikan sebagai rasio dari total dosis osis dan dosis primer pada kedalaman maksimum. Untuk radiasi megavoltage, PSF dihitung dari faktor hamburan pada titik maksimum yang diukur pada sumbu pusat[1]. 2.2. Penentuan Dosis Keluaran Dosis keluaran diukur dari dosis di belakang tubuh pasien. Untuk mendapatkan dosis di belakang belaka tubuh pasien, film dosimetry ditempatkan di belakang elakang tubuh pasien yang diradiasi. Transmisi dari radiasi ini dikumpulkan oleh film dosimetry. Setelah terjadi erjadi paparan, film dosimetry akan menghasilkan warna grayscale dengan tingkat kehitaman yang berbeda di setiap titik tergantung jumlah dosis yang masuk ke film dosimetry. Tingkat kehitaman ini dibaca oleh densitometer. Kemudian menghasilkan pola optical al density (OD). Ketika kurva kalibrasi dari OD ini diketahui, nilai ini ditentukan sebagai dosis keluaran. Pada penelitian ini, peneliti tidak memiliki film dosimetry, oleh karena itu untuk menentukan tingkat kehitaman film dosimetry dilakukan pembacaan per piksel dari gambar jpeg hasil penyinaran film dosimetry. Setelah diketahui nilai grayscale dari setiap piksel, kemudian nilai ini dikonversi ke nilai OD. Kemudian, nilai OD ini dikon dikonversi versi menurut persamaan karakteristik kurva hubungan OD dengan dosis. Pada penelitian ini, film dosimetry yang digunakan adalah KODAK EDR EDR-2 2 dimana kurva karakteristiknya adalah sebagai berikut.
Gambar 1. Kurva karakteristik film dosimetry KODAK EDR-2[2].
2.3. Penentuan Dosis Tengah Penentuan dosis tengah pada penelitian ini ditentukan sebagai berikut. Misal ketebalan tubbuh pasien adalah d, equilibrium depth adalah m, Py adalah rasio densitas and Ry adalah rasio jarak((gambar 2), maka rasio dari densitas fil dan rasio jarak dapat ditentukan sebagai berikut[3]:
Py =
Ry =
Pex , y Pex
(2)
rex2 , y rex2
(3)
Misal Do, Dex dan Dc adalah berturut-turt dosis masukan, dosis keluaran dan dosis tengah dari sumbu penyinaran Cobalt-60 terhadap tubuh pasien dan misal Dex,y, Do,y dan Dc,y adalah berturut-turut dosis keluaran, dosis masukan dan dosis tengah pada jarak y dari sumbu penyinaran, ro adalah jarak fokus mesin penyinaran Cobalt60 ke kulit pasien (Focus to Skin Distance, FSD), rex adalah jarak fokus mesin penyinaran Cobalt-60 ke belakang tubuh pasien, dan p adalah jarak fokus mesin penyinaran Cobalt-60 ke sumbu tengah, maka persamaan yang menghubungkan dosis tengah, dosis masukan dan dosis keluaran adalah sebagai berikut. 2 p4 = D r 2 D 2 Dc, y o,y o,y ex,y rex,y
(4)
Maka dosis tengah dari sumbu-y dapat ditentukan sebagai berikut. Dc,y = D0,y Dex,y
ro,y rex,y p2
(5)
Dengan mengalikan dosis tengah, rasio densitas dan rasio jarak, maka dosis tengah pada sumbu-on dapat ditentukan.
Dc = Dc, y Py Ry
(6)
Gambar 2. Gambar penyinaran dari sumbu on dan sumbu off. Sumbu off berada pada subscribe “ex”.[3]
2.4. Set-Up Penelitian Pada penelitian ini, sumber sinar yang digunakan berasal dari Cobalt-60 Megavoltage BDG-FCC 8000 dengan output mesin adalah 98,1 cGy. Penelitian diawali dengan merancang model pasien menggunakan polystirene phantom dengan densitas polystirene[4] adalah 1.06 g/cm3 dan atenuasi linearnya adalah 0.08997 cm2/g untuk Co-60 1.25 MeV. Dimensi dari phantom tersebut adalah 16 cm x 16 cm x 12 cm. Simulasi ini kemudian digunakan untuk memverifikasi sebuah treatment planning pada penyakit kanker payudara di RS. Hasan Sadikin. Berikut adalah data treatment planning untuk kasus yang akan diverifikasi dosisnya.
Tabel 1. Treatment planning untuk 1 fraksi
Langkah-langkah penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut. pemberian sinar dari Mesin Co-60 ke polystyrene
konversi film dosimetry ke grayscale
Arah Sinar
Lateral Kiri
Ukuran penyinaran
10 cm x 10 cm
Waktu radiasi
1.31 menit
Kedalaman target
6 cm
Dosis Masukan
117 cGy (dosis 139% pada 0.5 cm)
Dosis yang diberikan
84 cGy (dosis 100% pada 6 cm)
konversi grayscale ke OD
konversi OD ke dosis
menentukan dosis masukan
menentukan dosis tengah
Gambar 3. Langkah-langkah penelitian
III. Hasil dan Diskusi 3.1. Nilai Dosis Keluaran Atenuasi sinar pada polysterene teratenuasi sebesar 68,25% dan transmisi radiasi partikelnya sebesar 0,3175. Maka grayscale film dosimetry dari hasil transmisi ini diberikan oleh persamaan berikut. G = −255T 2.35 + 255
(7)
Maka didapatkan grayscale rata-rata dari film dosimetry yang terbaca adalah 238.
16 cm
16 cm
Gambar 4. Grayscale film dosimetry hasil penyinaran Untuk mengkonversi grayscale ke OD, digunakan persamaan berikut. OD =
G − 255 − 63 .75
(8)
Maka didapatkan OD rata-ratanya adalah 0.2667.
Untuk menentukan dosis keluaran, maka digunakan linearisasi dari kurva karakteristik Zhu et al. pada gambar 1. D=
OD + 0.0375 00 .0058
(9)
Maka didapatkan OD rata-ratanya sekitar 52,03 cGy. 3.2. Nilai Dosis Masukan Untuk menentukan dosis masukan, digunakan persamaan (1) dengan PSF untuk area sinar 10 cm x 10 cm dari Mesin Co-60 adalah 1,39 dan waktu radiasi adalah 1,31 menit serta output Co-60 adalah 98,1 cGy, maka didapat dosis masukan sebesar 133 cGy. 3.3. Nilai Dosis Tengah Dengan menggunakan persamaan (2) hingga (6), maka didapatkan dosis tengah sebesar 83,38 cGy. 3.4. Aplikasi Metode Dosis Tengah Setelah diketahui nilai dosis tengah hasil verifikasi, maka persamaan tersebut diaplikasikan ke software menggunakan C-sharp. Berikut adalah screen shoot dari aplikasi tersebut.
IV. Kesimpulan Pada penelitian ini verifikasi dosis dilakukan dengan alat bantu film dosimetry. Film Dosimetry diletakkan di belakang tubuh pasien untuk mendapatkan tingkat kehitaman film dosimetry yang kemudian dikonversi ke optical density dan dikonversi lagi ke dosis keluaran. Kemudian dihitung dosis masukan dari nilai kalibrasi mesin Co-60. Persamaan antara dosis masukan dan keluaran akan menghasilkan nilai dosis tengah yang diberikan saat radioterapi terjadi. Nilai dosis tengah yang dihitung kemudian dibandingkan dengan dosis yang direncanakan dan menghasilkan nilai 6,62 cGy atau sekitar 0,7 %. Setelah diketahui nilai error ini, maka dapat disimpulkan tingkat keberhasilan pemberian dosis radiasi penelitian ini sebesar 99,3%.
V. Referensi 1. 2. 3. 4.
Mould, R.F. 1981. Radiotherapy Treatment Planning. Adam Hilger Ltd, Brisbol in collaboration with the Hospital Physicits Association. Zhu, X. R. 2002. Characteristics of sensitometric curves of radiographic films. Med. Phys. 30 (5). 0094-2405/2002/30.5./912/8. Huykens, J Van Dam, A Dutreix. 1994. Midplane dose determination using in vivo dose measurements in combination with portal imaging. Med. Biol.39, 0031-9155/94/071089. Handbook of Radiotherapy Physics, Theory and Practice. 2007. New York and London: Taylor and Francis.
