SEMINAR NASIONAL SDM TEKNOLOGI NUKLIR VII YOGYAKARTA, 16 NOVEMBER 2011 ISSN 1978-0176
Daftar Isi
PERHITUNGAN GERAK FLEKSIBELITAS SUMBER RADIASI ISOTOP IR 192 DI DALAM LUBANG TUBE PAD A PERANGKAT BRAKITERAPI UNTUK TERAPI KANKER S Sanda, Ari Satmoko Pusat Rekayasa Perangkat Nuklir - BATAN Kawasan Puspiptek Serpong Gedung 71, Tangerang 15310 Email:
[email protected]@batan.go.id
ABSTRAK PERHITUNGAN GERAK FLEKSIBELITAS SUMBER RADIASI ISOTOP IR 192 DI DALAM LUBANG TUBE PADA PERANGKAT BRAKITERAP/ UNTUK TERAP/ KANKER SERVIX. Lintasan batang sumber radiasi didalam lubang tube harus berjalan lancar tanpa hambatan atau benturan agar batang sumber radiasi yang digerakan oleh motor stepper hollow dengan perantara sling bisa mencapai ujung aplikator. Bila batang sumber radiasi berhenti ditengah perjalanan sebelum mencapai ujung aplikator berarti proses terapi tidak terjadi atau gaga I. Ada beberapa sebab batang sumber radiasi tidak sampai ujung aplikator, diantaranya dimensi radius lubang tube, sudut lengkung tube, dimensi diameter lubang tube dan panjang sumber radioisotop yang tidak sesuai. Untuk itu perlu dihitung gerak sumber radiasi isotop didalam lubang tube yang melengkung. Perhitungan dilakukan untuk menentukan gerak sumber radiasi didalam tube dapat berjalan tanpa hambatan,. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa dengan diameter sumber radiasi isotop Ir192 sebesar 1,0 mm dan panjang 10 mm diperoleh radius minimum tube 13 mm dan sudut lengkung tube 38,94°. Kata kunci : Isotop, tube, brakiterapi, kanker servix.
ABSTRACT CALCULATION OF RADIATION SOURCE MOTION FLEXIBILITY ISOTOPE IR 192 IN THE HOLE TUBE ON THE THERAPY FOR CANCER CERVIX BRACHYTHERAPY. The track rod radiation source within the hole tube should run smoothly without any obstacles or conflicts that stem radiation source which is moved by a stepper motor with a hollow intermediate sling can reach the applicator tip. When the rod stops the radiation source in the middle travel before reaching the applicator tip means the process does not occur or fail therapy. There are several cause The sources ofradiation does not the stem to the applicator tip, including the dimensions of the hole tube radius, arc angle tube, the dimensions of the hole diameter and the length of tube that is not appropriate sources of radioisotopes. For that need to be calculated isotopic radiation source motion in the curved tube holes. Calculations performed to determine the motion of the source of radiation insidethe tube can be run without a hitch. The calculation result shows that the diameter of the radiation source isotope Ir 192 of 1.0 mm and a length of 10 mm obtained a minimum radius of I 3 mm tube and angle of curved tube 38.94°. Keywords: Isotope, tube, brachytherapy, cancer cervix.
Sanda dkk
405
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN
SEMINAR NASIONAL SDM TEKNOLOGI NUKLIR VII YOGY AKART A, 16 NOVEMBER 20 II ISSN 1978-0176
Tabel 3. Nilai luminositas 165,32 174,36 214,35 237,94 242,72 246,21 248,66 248,96 249,87 250,69 250,76 251,08 253,55 253,66 253,89 103,33 109,24 141,01 143,84 145,91 147,36 126,89 148,08 148,61 148,80 150,26 129,28 115,26 137,22 84,26 121,56 144,72 149,44 165,89 121,27 201,45 123,70 171,66 204,35 125,48 126,73 147,54 173,58 206,64 207,40 127,35 208,07 127,76 208,13 127,80 208,40 127,96 210,44 129,22 210,54 150,32 210,73 129,40 150,46 177,91 197,49 169,22 173,37 174,21 174,78 174,83 175,05 176,77 176,85 177,01 97,97 88,86 127,03 148,56 206,39 Tegangan jarak 70 55 em 60 65 jarak 50 em
yang memakai perbandingan
kuadrat jarak
Nilai luminositas
kuadrat jarak.
S.
5. James R. Janesick, 200 I, Scientific chargecoupled devices, SPIE Press. Copyright. 6. Isa. M., 20 II, "Hubungan Tegangan dengan Citra Radiografi Real Time Pesawat Sinar X Rigaku Radioflex 250EGS3", STTN-BATAN, Y ogyakarta
KESIMPULAN
Citra dapat diperoleh dari sintilator BC 704 yang disinari pesawat sinar X, dan diperoleh hubungan antara tegangan (kV) pesawat sinar-X dengan nilai luminitas citra yang dihasilkan. Semakin tinggi tegangan (kV) pesawat sinar-X, maka nilai luminitas citranya semakin besar. Jarak antara sintilator dengan pesawat sinar-X semakin jauh maka nilai luminitas citranya semakin berkurang. Hubungan antara nilai luminitas (y) dan tegangan pesawat sinar-X (x) yang paling optimum (linear) secara empiris dinyatakan dengan persamaan y = I ,506x-I55,8 dengan nilai R2 = 0,993 terletak pada jarak 70 em.
6.
DAFTAR PUSTAKA
I. Abidin, Z., 20 I0, "Nuklir dan Aplikasinya", STTN BATAN, Yogyakarta 2. Wardhana, W A., 2006, "Teknologi Nuklir Radiasi dan Aplikasiny". Pro teks Penerbit ANDI, Yogyakarta 3. Panitia PPR STTN, 2010, Modul Pelatihan Petugas Proteksi Radiasi, STTN-BATAN, Y ogjakarta 4. Anonim (2010). http://id.wikipedia.org/wiki/Citra diakses pada tanggal 4 Agustus 20 II.
i
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN
404
Zainal Abidin dkk
SEMINAR NASIONAL SDM TEKNOLOGI NUKLIR VII YOGYAKARTA, 16 NOVEMBER 2011 ISSN 1978-0176 1.
PENDAHULUAN
Kanker servik merupakan jenis penyakit kanker paling banyak menyerang wanita9), masih ban yak pasien yang belum ditangani melalui penyembuhan teknik iradiasi 10). Biaya mahal akibat tingginya harga peralatan brakiterapi menjadi kendala utama. Dalam rangka memecahkan masalah inilah, PRPN mengembangkan peralatan brakiterapi yang berbasiskan pad a kandungan produk lokal. PRPN telah menghasilkan perangkat brakiterapi dengan dosis rendah (low dose rate). Namun perangkat ini memberikan efek kurang nyaman terhadap pasien, karena waktu yang diperlukan untuk terapi lebih dari 5 jam. Kegiatan pengembangan brakiterapi dilanjutkan untuk dosis sedang dengan sumber isotop Iridium-192 berkapasitas pancar 5 - 10 Curie. Dengan kekuatan emisi radiasi seperti ini, lama terapi hanya dalam hitungan menit. Sumber radiasi Ir 192 dengan kapasitas pancar 5-10 Ci termasuk dalam kelompok sumber radiasi menengah yang mempunyai dampak pemaparan radiasi yang berbahaya bagi kesehatan manusia, jika tidak tepat pengunaannya.Oleh karena itu perlu dilakukan perhitungan terhadap gerak sumber didalam lubang tubing agar perjalanan sumber tak mengalami hambatan atau berhenti pada tempat tertentu sebelum sampai pada ujung aplikator. Dalam perhitungan ini akan digunakan metoda segitiga yang dikembangkan di (1) dan dikembangkan lebih lanjut menggunakan persamaan lingkaran. Adapun hasil yang diharapkan adalah perhitungan yang dapat menjamin sumber radiasi dapat bergerak secara fkesibel dan lancar didalam lubang tube. 2.
Dan Gambar 1. diperoleh persamaan lingkaran, yaitu dalam koordinat global, lingkaran tersebut mengikuti persamaan : (X-A)~ + (Y-B)~ = r~
1)
keterangan : A dan B : sebagai titik pusat lingkaran, mm X dan Y : sebagai absis dan ordinat, mm r : jari-jari lingkaran pada garis sumbu sumber radiasi, mm Sudut e terbentuk atas dasar ukuran panjang sumber radiasi IrI9~, yang terbentuk atas tiga titik pertemuan dalam posisi ekstrim antara kedua ujung atas sumber radiasi dan garis tengah atas sumber radiasi dengan lubang tubing, sehingga membentuk koordinat lokal pada titik (x" YI) dan (X3,Y3) pada kedua ujungnya dan (x~,y~) pada bagian tengah material sumber radiasi. Pada titik-titik dibawah ini ditentukan :
(x"
= (0,0)
YI)
L (x~,y~) =( "2 ,S) (X3,Y3) =(L,O)
keterangan : L : panjang sumber radiasi, mm S : tinggi juring yang mempunyai jarak dari c ke d, mm Untuk memudahkan perhitungan, titik pusat koordinat dipindahkan ke (xl, yl) dan arah sumbu x sejajar dengan garis (xl,yl), (x3,y3). Dengan demikian lingkarannya. memiliki persamaan : 2) (x-a)~ + (y-b = r~
i
Dengan (a,b) sebagai titik pusat lingkaran koordinat local, sebagaimana ditunjukkan Gambar 2.
DASAR TEOR!
dalam dalam
y
Gerak sumber radiasi didalam lubang tube dapat ditinjau berdasarkan besarnya radius minimum (r = rmin) pad a garis sumbu lubang tube dan berdasarkan terbentuknya sudut lengkung tube. Berdasar besar radius minimum (rmin) pada garis sumbu lubang tube, gerak sumber radiasi di dalam lubang tube diasumsikan berbentuk lingkaran dengan radius tertentu, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 1.
radiasi
B
x Gambar 1. Lintasan lubang tube
sumber
radiasi didalam
Sekolah linggi Teknologi Nuklir-BATAN
Gambar 2. Titik pusat (a,b) sebagai lingkaran dalam koordinat lokal Pada titik (x" persamaannya :
406
YI)
= (0,0),
maka
titik pusat
diperoleh
Sanda dkk
SEMINAR NASIONAL SDM TEKNOLOGI NUKLIR VII YOGY AKARTA, 16 NOVEMBER 2011 ISSN 1978-0176 Dari Gambar 3. ditunjukkan ada dua lintasan melengkung, satu lintasan melengkung ke arah bawah dan lintasan lainnya melengkung ke arah atas dengan besar radius lengkung pada garis sumbu tube sebesar 13 mm dan besar diameter dalam yang dilalui sumber radiasi sebesar 2 mm. Tube Ileksibel tempat laluan batang sumber radiasi ditunjukkan pada Gambar 4.
3) Pada
maka
diperoleh
persamaannya : (-
L...,
-at+
.,.,
(S-bt = r-
2 Pada titik (X3,Y3) persamaannya :
4)
=(L,O),
maka
diperoleh
(L_a)2+ b2 = r2 5) Bila persamaan 3 = persamaan 5, maka dihasilkan harga a : a=
1 -L
2
6) kemudian nilai a dimasukkan kedalam persamaan 4
diperoleh S2 - 2Sb + b2 = r2 Juga a dimasukkan kedalam persamaan 5 : L2 diperoleh - + b2 = r2
7)
8)
4
selanjutnya hasil digabungkan, yaitu
dari
persamaan
3
dan
4
b-
2S
4
temp at laluan batang
Sedangkan berdasarkan terbentuknya sudut lengkung tube, gerak sumber radiasi didalam lubang tube diasumsikan seperti pada Gambar 5.
S2 _ L2
maka diperoleh
Gambar 4. Tube Ileksibel sumber radiasi
9) Gambar 5. Lintasan sumber radiasi didalam tube
Dari persamaan yang telah dihasilkan diatas, untuk parameter S dan L harganya sudah diketahui, tetapi untuk parameter a, b dan r harganya harus dicari. Adapun berdasarkan terbentuknya sudut lengkung tube yang menjadi lintasan sumber radiasi ditunjukkan pada gambar "Tube pemindah channel" Gambar 3.
bat ang sum er radiasi
pemindah channel pada sudut a
Dari Gambar 5. terdapat segl tlga APB, dengan sudut pusat maksimum X menghadap sumber radiasi. Ketika sumber radiasi bergerak didalam tube lengkung, maka terdapat tiga (3) titik sentuh, diantaranya dua titik menyentuh bagian bawah tube lengkung dan satu titik menyentuh bagian atas tube
Gambar 3. Tube pemindah channel untuk lintasan sumber radiasi
Sanda
407
Sekolah TInggi Teknologi Nuklir-BA TAN
SEMINAR NASIONAL SDM TEKNOLOGI NUKLIR VII YOGYAKARTA, 16 NOVEMBER 2011 ISSN 1978-0176 lengkung. AB menunjukkan panjang sumber radisi, AP=BP merupakan radius (R) dari lengkung luar tube, PC = radius dari lengkung dalam tube. Adapun batang sumber radiasi yang telah diinstal pada sling ditunjukkan pad a Gamba 6.
Dari Gambar 1. Lintasan sumber radiasi didalam lubang tube diperoleh harga S, yang terbentuk atas terjadinya hubungan tiga (3) titik, yaitu pad a titik e, f dan g yang menunjukkan bahwa posisi tersebut pad a batang sumber radiasi tidak dapat bergerak, karena terjadi pada radius minimum tubing dan pad a bagian atas batang sumber radiasi terdapat ruang yang terbentuk antara garis Iurus batang sumber radiasi dan lengkungan terjauh dari diameter dalam tube, yaitu c - d atau disebut S. Adapun perhitungannya meliputi persamaan berikut : 1). Menghitung harga pada sumbu Y, yaitu harga b.
S2 _ L2
Batang sumber radisi
b=
Gambar 6. Batang sumber radiasi yang telah diinstal dengan sling.
12
b= Dalam aturan cosinus segitiga diperoleh persamaan urn urn, yaitu
AB2 =AP2 +Bp2 -2AP.BP.cosX
10)
2S _
4
102
2.1
4
b = - 12 mm
2). Menghitung harga radius/jari-jari minimal
Adapun Evaluasi gerak batang sumber yang menimbulkan gesekan atau friksi disajikan pada Tabel 1., table dibawah adalah harga friksi sliding koefisien kinetik untuk plastic dan metal pada baja.
4
r=V4 V4 [L2 +b2
Tabel 1. Koefisien gesek bukan metaf) No
1. 2.
3.
4. 5. 6. 7.
3.
Material
Teflon Nylon Polystyrene Glass Diamond Carbon Graphite
r=V4
{1Q2 +(-12)2 r= 13 mm.
Coefficient of friction Dry sliding in air On itself On steel 0,1 0,04 0,15-0,25 0,2 0,5 0,3 1 0,6 0,1 0,1 0,2 0,15 0,1 0,1
HASIL DAN PEMBAHASAN
Perhitungan gerak fleksibelitas sumber radiasi Isotop Ir 192 di dalam lubang tube telah dilakukan dengan dua (2) tahap perhitungan. Tahap pertama besamya radius minimum (r = rmin) pada garis sumbu lubang tube dan berdasarkan terbentuknya sudut lengkung tube. Pada perhitungan tahap pertama besamya radius minimum (r = rmin) pad a tube, diketahui : Panjang batang sumber radiasi = 10 mm dengan diameter 1 mm Diameter dalam lubang tube = 2 mm.
Sekolah 7inggi Teknologi Nuklir-BATAN
Jari-jari yang diperoleh ini merupakan jari-jari minimum yang direkomendasikan, tidak bisa dibuat dengan harga jari-jari lebih kecil dari R = 13 mm, bila dipaksanakan untuk dibuat dengan harga kurang dari R = 13 mm, maka batang sumber radiasi tidak bisa lewat didalam lubang tube. Sedangkan pada perhitungan tahap kedua berdasarkan terbentuknya sudut lengkung, diketahui Panjang batang sumber radiasi = 10 mm. Sudut X yang terbentuk oleh batang sumber radiasi terhadap sumbu pusat dengan jarijari = 15 mm. Pada gambar 5. Lintasan sumber radiasi didalam tube pada sudut a, menunjukkan suatu hubungan segi tiga APB dengan sudut X, sedangkan sudut X itu sendiri mempunyai harga yang sarna dengan sudut a. Adapun perhitungannya menggunakan persamaan berikut :
AB2 =AP2 +Bp2
408
-2AP.BP.cosX
Sanda dkk
SEMINAR NASIONAL SDM TEKNOLOGI NUKLIR VII YOGYAKARTA, 16 NOVEMBER 2011 ISSN 1978-0176
cas X
cas X
+ Bp2
AP2
=--------
_
AB2
2.AP.BP
+ 152
152
-102
2.15.15
x=
38,94° X= IX = 38,94°
Dari hasil perhitungan diperoleh harga IX = 38,94° yang merupakan harga maksimum, harga tersebut menunjukkan bahwa apabila tube dibuat dengan IX, maka batang sumber sudut lebih besar dari radiasi tidak bisa lewat didalam lubang tube, karena pada posisi IX = 38,94° sudah terjadi tiga (3) pertemuan antara batang sumber radiasi dengan lubang dalam tube. Kemudian gesekan yang terjadi antara tube Teflon dan batang sumber radiasi yang dianggap sebagai baja mempunyai nilai koefisien gesek hanya = 0,04 dan asumsi rugi gesekan 0,5 kg, maka harga gaya gesek kinetik fk = 0,2 N. Harga ini menunjukkan bahwa gay a gesekan yang terjadi antara Teflon dan bahan baja sangat kecil, sehingga dari faktor gesekan gerak batang sumber radiasi bisa bergerak dengan mudah didalam lubang tube.
4.
KESIMPULAN
Dari hasil perhitungan didapat harga radius minimum tube sebesar 13 mm dan harga sudutnya 38,94°. Harga radius minimum ini merupakan harga batasan terendah, bisa saja seorang desainer membuat radius lebih besar dari harga itu, semakin besar harga radius minimum, maka batang sumber radiasi akan semakin mudah bergerak didalam lubang tube. Adapun untuk harga sudut lengkungan tube, sebesar 38,94° terse but adalah harga sudut maksimum yang diijinkan untuk membuat sudut atau untuk membengkokan tube, tetapi bila desainer menghendaki sudut lebih kecil dari itu masih diijinkan, hal tersebut menguntungkan, karena akan membuat gerakan batang sumber radiasi semakin bergerak dengan mudah didalam lubang tube, sehingga gerak batang sumber radiasi didalam lubang tube dapat berjalan dengan lancar dan dijamin fleksibel.
Sanda
S.
UCAPAN TERIMAKASIH
Ucapan terima kasih kami ucapkan kepada : Kepala PRPN BATAN yang telah memberikan dorongan untuk sentantiasa ikut dalam seminar nasional. Peneliti Utama PI PKPP yang membantu untuk terwujudnya makalah ini. KPTF PRPN yang telah mengoreksi makalah ini. 6.
DAFTAR PUSTAKA
1.
NUR KHASAN DKK, Perhitungan jarak mnimal antar carrier di dalam ruang radiasi pada disain irradiator gamma ISG-500, Prima volume 7 nomor 13 Juni 2010, Puspiptek Serpong, 2010. 2. CARL E. PEARSON, "Handbook Of Applied Mathematics", Van Nostran Reinhold Company, New York, 1983. 3. EUGENE A. AVALLONE AND THEODORE BAUMEISTER Ill, "Standard Handbook For Mechanical Engineers", McGraw Hill, New York, 1997. 4. ROY E. BOLN, D.ENG. AND GEORGE L. TUVE, SC.D., "Crc HandbookOf TablesFor Applied EngineeringScience",CRC Press Inc, United State, 1991. 5. CIKARIC S.,"Low Dose Rate Vs High Dose Rate Brachytherapy And The External Beam Therapy Of The Cervical Carcinoma: Our 25 Year Experience", Institute for Oncology and Radiology of Serbia ,Belgrade, Yugoslavia, 2001. 6. SVENSSON K. GORAN, "Physical Aspects Of Quality Assurance In Radiation Therapy", American Institute of Physics, New York, 1994. 7. Jacob R., "60 Gy Isodose Volumes In Carcinoma Of The Cervix And Their Realtion To The Geometry Of Uterine Tube And Ovoids", The British Journal of Radiology, 1999. 8. WISNU ARYA WARDHANA, "Teknologi nuklir, proteksi radiasi dan aplikasinya", Cv. Andi Offset, Yogjakarta,2007. 9. http://www.kesrepro.info. bahaya kanker serviks bagi wanita 10. http://www.parkwaycancercentre.com/healthne ws/artikell196
409
Sekolah 7illggi Tekllologi Nuklir-BA TAN
