TINJAUAN TEKNOLOGI AKSELERATOR LINEAR (LINAC) ELEKTA PRECISE DI RSUP DR. SARDJITO

ISSN 0216 - 3128

166

Suharni, dkk.

TINJAUAN TEKNOLOGI AKSELERATOR LINEAR (LINAC) ELEKTA PRECISE DI RSUP DR. SARDJITO Suharni, Frida Iswinning Diah, Pramudita Anggraita PTAPB-BATAN Jogjakarta, E-mail : [email protected], [email protected],

[email protected]

ABSTRAK TINJAUAN TEKNOLOGI AKSELERATOR LINEAR (LINAC) ELEKTA PRECISE DI RSUP DR. SARDJITO. Telah dilakukan tinjauan sistem akselerator linear elektron yang berada di RSUP Dr. Sardjito Yogyakarta, yang mulai beroperasi sejak April 2008 yaitu sebagai alat radioterapi dengan memanfaatkan elektron dan foton untuk terapi kanker. Dalam rangka capacity building tinjauan dilakukan dengan mengkaji perkembangan aplikasi akselerator linear di Indonesia dan penguasaan teknologi melalui studi literatur dan studi lapangan khususnya di fasilitas akselerator linear terdekat yaitu akselerator linear Elekta di Instalasi Radioterapi, RSUP Dr. Sardjito, sehingga diperoleh data akselerator linear yang berasal dari Manual book akselerator linear Elekta dimana teknologi pemercepatan yang menggunakan ragam TW (traveling wave). Pada tahun 2009 dihasilkan data bahwa kebutuhan akselerator linear di Indonesia untuk keperluan medis masih jauh dari yang disarankan WHO (satu akselerator linear per satu juta penduduk) seperti yang telah dicapai oleh Malaysia dan hampir dicapai oleh Cina. Perhitungan efisiensi daya akselerator linear elekta ragam TW di RSUP DR. Sardjito diperoleh sekitar 70%. Kata kunci: akselerator linear, radioterapi, efisiensi daya, kanker, Elekta Precise

ABSTRACT STUDY OF ELEKTA PRECISE LINEAR ACCELERATOR (LINAC) TECHNOLOGY AT DR. SARDJITO PUBLIC GENERAL HOSPITAL. Study of Electron Linear Accelerator at Dr. Sardjito Public General Hospital Yogyakarta has been performed. The linear accelerator has been in operation since April 2008 which is used for radiotherapy using electron and photon for cancer therapy. For capacity building, the observation has been done by studying linac application development in Indonesia by literatur and field study in linac facility nearby, i.e. linac Elekta at Radiotherapy Instalation of Dr. Sardjito Public General Hospital. From the linac Elekta Manual Book it is known that the linac operates in TW (Traveling Wave) mode. The study also shows that in 2009 the number of linacs for medical application in Indonesia is still far from WHO recommendation (i.e. one linac for one million population), which is satisfied by Malaysia and almost reached by China. The calculation shows that the Elekta linac TW mode power efficiency in DR. Sardjito Public General Hospital is about 70%. Key words: linear accelerator, radiotherapy, power efficiency, cancer, Elekta Precise

PENDAHULUAN eknologi akselerator pada saat ini sudah menjamah berbagai bidang kehidupan manusia. Mulai dari bidang industri, kesehatan, bahkan sampai dengan perdagangan. Di dalam kamus Ilmu Pengetahuan pengertian akselerator itu sendiri adalah mesin untuk meningkatkan energi kinetik partikel bermuatan dengan mempercepatnya di dalam medan listrik. Berdasarkan medan elektromagnet yang digunakan, sistem pemercepat partikel dapat dibedakan menjadi pemercepat elektrostatik (static fields) dan pemercepat elektrodinamik (alternating fields). Berdasarkan bentuk lintasan partikel, teknologi akselerator dibagi

T

menjadi dua yaitu akselerator linear (lurus) dan siklik (melingkar). Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan - Badan Tenaga Nuklir Nasional (PTAPB BATAN) Yogyakarta telah melakukan litbang akselerator sejak awal berdirinya. Salah satu jenis penelitian tentang akselerator adalah penelitian tentang akselerator linear atau biasa disebut linac (linear accelerator). Berdasarkan diagram aplikasi radiasi, kegiatan ini merupakan aplikasi radiasi dalam bidang kedokteran untuk terapi kanker. Penelitian tentang teknologi akselerator linear oleh PTAPB telah dimulai sejak tahun 1998 bekerja sama dengan Rumah Sakit Dr. Kariadi Semarang

Prosiding PPI - PDIPTN 2010 Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN Yogyakarta, 20 Juli 2010

Suharni, dkk.

ISSN 0216 - 3128

dengan membentuk subkelompok akselerator linear. Hal ini seiring dengan berkembangnya penggunaan akselerator linear di Indonesia sebagai alternatif radioterapi khususnya teleterapi kanker selain pesawat Cobalt 60. Pada saat itu RS Dr. Kariadi Semarang masih sebagai satu-satunya pusat radioterapi di Jawa Tengah yang memiliki 2 pesawat Cobalt 60, yang salah satu pesawat sudah tua, serta 1 pesawat akselerator linear yang mempunyai energi 6 MeV dengan jam kerja sampai sore hari hanya mampu menangani lebih kurang 1300 penderita baru per tahun.[1,2] Penggunaan pesawat Cobalt 60 untuk radioterapi relatif lebih murah dan sederhana, namun memiliki berbagai kekurangan teknis dan kendala dalam penanganan sumber radiasi setelah aktivitasnya rendah, sehingga di negara-negara maju mulai ditinggalkan untuk beralih ke pesawat akselerator linear. Keuntungan menggunakan akselerator linear dengan energi tinggi sinar-X maupun elektron adalah dapat memberikan kedalaman dosis yang besar, pemilihan energi yang lebih luas, teknik yang semakin maju yaitu dapat dihidupkan dan dimatikan sesuai keperluan dan besarnya dosis dapat dikontrol, serta tidak menimbulkan limbah radioaktif.[3,4] Walaupun banyak keuntungan yang diperoleh terutama dari segi pasien yang diterapi, akselerator linear membutuhkan banyak perangkat pendukung yang cukup mahal dan manajemen SDM yang handal. Karenanya, dalam paling tidak dua dekade ini diperlukan penguasaan teknologi akselerator linear.[1]

DASAR-DASAR LINEAR

167

dan mampu mempercepat ion kalium sampai dengan 50 keV. Walaupun prinsip dasarnya sederhana, tetapi pada kenyataannya diperlukan kondisi yang spesifik untuk memastikan bahwa partikel diarahkan dan dipercepat oleh medan RF. Selama setengah periode pada saat medan memiliki arah yang berlawanan, partikel harus terlindungi dari medan agar tidak mengalami perlambatan. Secara teknis, persyaratan ini direalisasikan dengan melingkupi jalur berkas dengan tabunghanyut logam (metallic drift tube). Tabung ini melindungi partikel dari medan RF eksternal dan panjang segmen tabung ditentukan sehingga partikel dapat menjangkau celah (gap) antara dua tabung berturut-turut pada saat medan RF mempercepatnya.[5] Untuk akselerator linear ion diperlukan medan RF dengan frekuensi dalam orde hingga puluhan MHz, sedang untuk akselerator linear elektron seperti yang digunakan untuk teleterapi diperlukan RF dengan frekuensi orde 3 GHz dan pemasukkan RF serta pemercepatan berkas elektron dilakukan dengan tabung pandu gelombang (wave guide).[6]

GELOMBANG ELEKTROMAGNET DALAM PANDU GELOMBANG SILINDER Supaya gelombang renik dapat mempercepat berkas harus mempunyai komponen medan listrik longitudinal (Ez) dengan persamaan gelombang yang diberikan oleh[7] ∇2 Ez + (ω/c)2 Ez = 0

AKSELERATOR

(1)

Bentuk penyelesaian adalah

Elektron merupakan partikel bermuatan yang paling mudah diperoleh dan dipercepat untuk menghasilkan berkas untuk iradiasi langsung maupun taklangsung dengan membangkitkan foton. Percepatan dari elektron dapat dilakukan dengan tegangan yang relatif rendah dengan cara berulang (siklik), tetapi jika dilakukan dalam gerak melingkar (dibelokkan dengan medan magnet) karena massanya yang relatif kecil elektron akan banyak kehilangan tenaga geraknya akibat radiasi sinkroton yang sebanding dengan 1/m4. Cara yang lebih efisien adalah dengan percepatan lurus secara siklik dengan menggunakan akselerator linear (linear accelerator atau linac). Prinsip kerja akselerator linear berdasar pada medan bolak-balik dan tabunghanyut (drift tube) yang dimunculkan idenya oleh Ising dan Wideroe. Pada metode ini, partikel dipercepat secara berulang oleh medan RF (Radio Frequency). Wideroe telah membuat akselerator ini

Ez = E0ei(ωt-kz)

(2)

dengan ω = 2πf = frekuensi sudut dan k = 2π/λ = faktor gelombang. Persamaan serupa juga berlaku untuk medan magnet B. Operator Laplace dipisahkan menjadi bagian transversal (radial) dan longitudinal (aksial) (∇2 = ∇ 2⊥ + ∂2Ez/∂z2 ) dan dari persamaan (2) ∂2Ez/∂z2 = – k2 sehingga persamaan (1) menjadi ∇ 2⊥

∇ 2⊥ Ez + (ω2/c2 – k2)Ez = 0

(3)

Dalam sistem koordinat silinder (ρ, φ, z), persamaan (3) berbentuk ∂2Ez/∂ρ 2 + (1/ρ) ∂Ez/∂ρ + (kc2 – m2/ρ 2)Ez = 0, (4)


Suharni, dkk.

ISSN 0216 - 3128

168

dengan kc2 = ω2/c2 – k2 nomor atau faktor gelombang pancung (cutoff wave number), yang mempunyai penyelesaian fungsi Bessel Ez = AJm(kcρ) + BYm(kcρ), m = 0, 1, 2, ….

(5)

Karena tabung akselerator terbuat dari logam, maka medan listrik pada permukaan dinding dalam silinder harus nol, memberikan syarat batas Ez = Eφ = 0 pada ρ = R (ruji tabung) dan Eρ = Eφ = 0 pada z = 0, z = L (panjang tabung).

(6)

Jika nˆ vektor normal pada permukaan tabung S, dan karena dalam medan elektromagnet vektor r r medan listrik E dan vektor medan magnet B saling tegak lurus, syarat batas juga dapat diberikan oleh perkalian vektor r r nˆ × E = 0, nˆ ⋅ E = 0 (7)

Ez = E0J0(kcρ)ei(ωt-kz), Eφ = 0, Eρ = i(k2/kc)E0 J1(kcρ)ei(ωt-kz) (9) dan medan magnet H = B/µ, µε = 1/c2 , ε tetapan dielektrik dan µ tetapan permeabilitas magnetik, Hz= 0, Hφ = iεω(k/kc)E0 J1(kcρ)ei(ωt-kz), Hρ = 0.

(10)

Dari syarat batas (8) Ez = 0 pada ρ = R, berarti J0(kcR) = 0 dan dari akar pertama fungsi Bessel J0

nˆ

yang berarti Ez |s = 0 (TM), ∂Bz/∂n |s = 0 (TE)

(8)

yang merupakan ragam magnetik transversal (TM, transversed magnetic) dengan Bz selalu 0 (Ez ≠ 0 merupakan medan listrik pemercepat berkas), atau ragam elektrik transversal (TE, transversed electric) dengan Ez selalu 0 (tidak ada medan pemercepat berkas). Untuk gelombang TM dengan m = 0, penyelesaian medan listrik diberikan oleh

kc R = 2,405,

(11)

sehingga frekuensi pancung (cutoff frequency) ωc = ckc = 2,405 (c/R).

(12)

Nomor atau faktor gelombang k dapat ditulis sebagai k2 = (ω/c)2 [1- (ωc/ω)2],

(13)

sehingga jika ω < ωc maka k menjadi imajiner dan tidak terjadi penjalaran gelombang (gelombang meluruh). Skema beam transport linac elekta di RS Dr. Sardjito disajikan pada Gambar 1.

Gambar 1. Beam transport system linac Elekta.[8]


Suharni, dkk.

ISSN 0216 - 3128

TERAPI RADIASI Dalam bidang kedokteran, akselerator mempunyai dua peran utama yaitu pencitraan (imaging) untuk diagnosis, dan untuk terapi (therapy). Imaging, jika akselerator menghasilkan bahan radioaktif (radioisotop) yang diinjeksikan ke dalam tubuh dan selanjutnya dilakukan proses pencitraan; sedangkan therapy jika berkas partikel diradiasikan ke jaringan kanker. Pada saat ini ada beberapa metode terapi kanker : 1. Operasi atau pembedahan (surgery). 2. Chemotherapy. 3. Gene therapy. 4. Terapi radiasi atau radioterapi. Dalam radioterapi, ada beberapa jenis sumber radiasi : 1. Sinar-X energi rendah hingga sinar-γ orde MeV dari radioisotop (misalnya Co-60).

169

elektron/proton/ion dan waktu penembakan (waktu radiasi), sedangkan energi ion berkaitan dengan letak atau posisi kanker di dalam tubuh. Terapi radiasi dengan akselerator linear elektron mengalami perkembangan cepat dan merupakan terapi kanker dengan biaya relatif murah serta tidak memberikan limbah radioaktif seperti pada penggunaan Co-60. Untuk kanker yang terlokalisasi biasanya dilakukan pembedahan yang dilanjutkan dengan terapi radiasi, baik berupa foton ataupun elektron. Kemoterapi biasanya digunakan pada proses terapi kanker yang sifatnya tersebar, berupa obat anti kanker yang diberikan secara intravena. Umumnya selain digunakan untuk menyembuhkan kanker juga sebagai obat mengurangi rasa sakit (paliatif).[3] Interaksi berkas elektron dan sinar-X dengan tubuh akan mempunyai kedalaman penetrasi yang berbeda. Perbandingan kedalaman penetrasi beberapa partikel di dalam tubuh ditampilkan pada Gambar 2.

2. Foton dan elektron energi tinggi dari akselerator linear. 3. Partikel hadron energi tinggi dari akselerator. Pesawat akselerator linear dimanfaatkan dalam radioterapi baik foton untuk tumor-tumor yang letaknya dalam serta elektron untuk tumortumor yang letaknya superfisial atau tumor yang berada di atas tulang atau tulang rawan dengan teknik teleterapi. 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. Kejadian penyakit kanker yang membutuhkan terapi radiasi makin meningkat karena berbagai faktor, sehingga dibutuhkan pesawat akselerator linear agar cukup banyak penderita yang dapat tertangani dengan baik. Di masa mendatang perlu penguasaan teknologi baik teknik operasi maupun pemeliharaan agar kebutuhan pesawat akselerator linear untuk kebutuhan kedokteran dapat makin terpenuhi dengan pembiayaan terjangkau. Korelasi yang lazim terjadi pada sistem radioterapi dengan akselerator linear yaitu terdapat hubungan antara waktu penembakan, dosis dan energi ion dengan tingkat keparahan (stadium) penyakit kanker, serta dosis radiasi yang diberikan berkaitan dengan tingkat keparahan kanker. Besarnya dosis radiasi sebagai fungsi arus berkas

Gambar 2. Distribusi kedalaman-dosis untuk sinar-X 8 MeV, berkas elektron 20 MeV, sinar-γ Co-60 dan berkas proton 230 MeV.[9] Elekta linac Precise di RSUP. Dr. Sardjito mempunyai karakteristik energi tertentu untuk berkas elektron maupun sinar-X kaitannya dengan kedalaman penetrasi ke tubuh pasien. Hal ini disajikan pada Tabel 1.[10] Yang pertama kali terjadi pada interaksi berkas elektron dan foton dengan tubuh adalah fase fisik, yang berlangsung hanya dalam waktu 10-18 10-14 detik, di mana terjadi interaksi antara partikel bermuatan dengan atom jaringan dengan akibat ionisasi dan eksitasi. Untuk setiap 1 Gy dosis serap radiasi, terjadi 105 ionisasi dalam sel dengan volume 10 µml. Selanjutnya diikuti fase kimia, yaitu waktu di mana atom-atom dan molekul-molekul yang rusak bereaksi secara kimia dengan cepat terhadap


Suharni, dkk.

ISSN 0216 - 3128

170

Tabel 1. Output linac Elekta RSUP. Dr. Sardjito dalam bentuk sinar-X dan elektron.

komponen seluler lainnya, berakibat rusaknya ikatan-ikatan kimia dan terbentuk radikal bebas. Fase ini berlangsung 1 milisekon. Fase berikutnya adalah fase biologik, yang diawali dengan reaksi enzimatik terhadap sisa-sisa kerusakan kimia.[1]

linear untuk penelitian dan pengembangan, untuk sterilisasi iradiasi membunuh kuman antraks, untuk NDT (radiografi) dan inspeksi kargo. Hingga tahun 2004 sudah 70 akselerator linear dipasang untuk keperluan inspeksi kargo.[11]

STATUS AKSELERATOR LINEAR DI BEBERAPA NEGARA DI ASIA

Indonesia mempunyai 17 akselerator linear untuk keperluan radioterapi dan 1 akselerator linear untuk keperluan inspeksi kargo. Dari 17 akselerator linear yang terpasang tersebut, 7 akselerator linear merek Precise, 2 akselerator linear merek Sinergy, dan selebihnya merek lain.[12]

Malaysia, memiliki 28 akselerator linear yang sudah terpasang untuk terapi kanker (onkologi), dengan rasio 1 per 1 juta penduduk atau telah memenuhi kebutuhan rata-rata per 1 juta penduduk menurut WHO. Di Cina sampai dengan tahun 2004 diproduksi hampir 50% dari akselerator linear untuk radioterapi yang ada di Cina, yang jumlahnya masih kurang separuh dari kebutuhan rata-rata per 1 juta penduduk menurut WHO. Cina juga memiliki dan membuat berbagai akselerator

Tabel 2.

Di Indonesia kendala yang dihadapi oleh Rumah sakit yang menyediakan fasilitas akselerator linear adalah mahalnya biaya corrective maintenance yang masih dilakukan oleh pihak rekanan, salah satunya adalah PT Indosopha. Daftar rumah sakit yang mempunyai kontrak maintenance dengan PT. Indosopha dan jenis akselerator linear yang digunakan dapat dilihat pada Tabel 2.[13]

Daftar rumah sakit yang mempunyai kontrak maintenance dengan PT. Indosopha dan jenis akselerator linear yang digunakan.[13]

No.

Rumah Sakit

1

RSU Dr Cipto Mangunkusumo - Jakarta

Sinergy Plat Form

2

RSU Dr Cipto Mangunkusumo - Jakarta

Sinergy S

3

RS Dharmais – Jakarta

Precise

4

RS PAD Gatot Soebroto - Jakarta

Precise

5

RS AL Dr Ramelan - Surabaya

Precise

6

RSU Dr Sardjito - Yogyakarta

Precise

7

RSU H Adam Malik – Medan

Precise

8

RS. Arifin Ahmad - Pekanbaru

Precise Non MLC

9

RSU Dr Hasan Sadikin - Bandung

Precise Non MLC/Black

Jenis


Suharni, dkk.

ISSN 0216 - 3128

171

daya gelombang renik (microwave) menjadi daya berkas elektron sebesar 16,7%.[7]

METODOLOGI Perhitungan parameter akselerator linear medis dilakukan melalui studi literatur dan pengambilan data dari Manual Book. Perhitungan dilakukan berdasarkan teori menggunakan data yang terdapat dalam buku petunjuk teknis akselerator linear Elekta.

Uraian Umum Akselerator linear Elekta RSUP Dr. Sardjito Akselerator linear Elekta adalah suatu mesin akselerator untuk radioterapi yang menghasilkan berkas partikel berenergi tinggi yang secara akurat ditembakkan pada tumor. Sumber Tegangan Tinggi (High Tension, HT) dan Radio Frequency (RF) memberikan energi yang digunakan untuk mempercepat partikel. Pada Akselerator linear Elekta ini digunakan teknologi traveling wave (TW) untuk membawa berkas radiasi, dan radiation head dengan kolimasi digunakan untuk membentuk berkas untuk dilepaskan secara presisi pada target. Bagian akselerator digital terdiri dari drum dan struktur gantry yang dapat berputar 3600 dengan sumbu isosentris. Komponen yang menghasilkan berkas radiasi diletakkan pada drum dan gantry. Komponen-komponen inilah yang menjadi komponen utama pada proses terapi, dan komponen pendukung lainnya antara lain treatment table, radiation head, sistem kontrol, dan imaging systems (Gambar 3).[14]

Sebagai langkah awal, dihitung nilai efisiensi linac yang datanya berasal dari manual book linac elekta. Kemudian dibandingkan dengan perhitungan linac Mitsubishi yang pernah dilakukan pada penelitian sebelumnya. Dari hasil perbandingan yang dilakukan diperoleh parameter awal yang mempengaruhi nilai efisiensi kedua linac tersebut, yang digunakan sebagai data awal untuk penelitian selanjutnya.

HASIL DAN PEMBAHASAN Sebelumnya pernah dilakukan studi tentang akselerator linear medis Model ML-6M exl 8 Mitsubishi di RS Kariadi Semarang dengan ragam gelombang diam (SW standing wave). Dari studi tersebut diperoleh perhitungan efisiensi konversi

Keterangan Gambar : 60

Cable reeling post

75

Gantry base motor drive PSU

70

Interface cabinet miscellaneous

91

Digital accelerator handheld controller

71

Gantry base motor drive

92

Linac Control System (LCS) cabinet

72

Interface cabinet control area

93

Monitors

73

Interface cabinet contactor panel

94

Function keypad

74

Cabinet interlock assembly

800

Precise Table

801

Precise Table electrical interface module (EIM)

Gambar 3. Linac Elekta dan komponen pendukungnya.[14]


172

ISSN 0216 - 3128

Spesifikasi utama yang juga harus diperhatikan dari Akselerator linear Elekta adalah alat ini digunakan untuk radioterapi dual modul energi tinggi yang menggunakan berkas sinar-X dan elektron dengan teknik radiasi secara konvensional dan modern. Keluaran sinar-X energi menengah untuk Akselerator linear Elekta RSUP. Dr. Sardjito dapat dipilih 6 atau 10 MV dengan rinciannya disajikan pada Tabel 1. Target untuk memproduksi sinar-X berupa tungsten. Sedangkan untuk keluaran berkas elektron dapat dipilih 6, 8, 10, 12, atau 15 MeV. Dalam terapi dengan berkas elektron diperlukan applicator, yang berfungsi untuk memungkinkan terjadinya keseragaman dan ketajaman berkas.[10] Dalam rencana penempatan alat, dibutuhkan densitas beton 2,35 ton/m3, dengan skema penempatan seperti pada Gambar 4. Elekta digital accelerator terdiri atas beberapa komponen utama: [14] − HT (high tension / high voltage) dan RF (Radio Frequency); − beam physics; − catu daya; − interlok;

Suharni, dkk.

− Perangkat bergerak (movements); − Pendinginan, gas, dan vakum; − Sistem Komunikasi; − Penutup; − Asesoris. Fungsi utama dari akselerator digital adalah menghasilkan berkas radiasi berupa elektron berenergi tinggi atau sinar-X (foton), yang dicapai dengan pengoperasian HT dan RF secara bersamasama. Gelombang RF dihasilkan oleh modulator yang diberi daya oleh pulsa tegangan tinggi yang stabil dari sistem HT. Magnetron dengan kemampuan daya sampai dengan 5 MW yang beroperasi pada frekuansi resonansi 2856 MHz pada modulator membangkitkan input daya RF yang diteruskan melalui pandu gelombang (waveguide) sehingga membentuk gelombang RF ragam Traveling Wave, yang digunakan untuk mempercepat elektron melalui pandu gelombang pemercepat ke radiation head untuk terapi. Percepatan dan gerakan berkas elektron dikendalikan oleh sistem berkas (beam physics system) yang terdiri atas beam focusing, beam centering, beam bending, target shifting, primary filtering, collimation, secondary filtering.[8]

− dosimetri;

Gambar 4. Kebutuhan Ruang.[10]


Suharni, dkk.

ISSN 0216 - 3128

173

Gambar 5. Sistem Transport Berkas.[8]

Katode dari sumber elektron diberi tenaga oleh pulsa yang sama yang digunakan oleh katode pada magnetron, sekalipun tertunda oleh R6 dan kapasitansi dari kabel HT dan transformer dari sumber elektron. Ketika tegangan negatif datang (pada nilai maksimum −50 kV), satu pulsa elektron dilepaskan dari katode, dengan kecepatan sekitar 0,4c, menuju sel pertama bagian injektor pada pandu gelombang pemercepat. Untuk memberikan

percepatan yang efisien, medan listrik RF aksial harus dimaksimalkan, dan kecepatan fase gelombang RF harus disinkronkan dengan kecepatan elektron, yang dilakukan oleh sel pertama bagian injektor dari pandu gelombang pemercepat (Gambar 5). Daya keluaran (output) yang dihasilkan oleh akselerator linear dipengaruhi oleh daya RF dan arus berkas elektron diberikan pada Gambar 6.[8]

Gambar 6. Grafik beban antara arus berkas vs energi keluaran.[8]


174

ISSN 0216 - 3128

KETERANGAN: Dari Gambar 6 dapat dihitung efisiensi yang dihasilkan: 1. Traveling Wave 5 MW Arus yang dihasilkan 310 mA dan Energi Keluaran 11 MeV, sehingga efisiensi yang diperoleh berkisar 68,2 % pada transfer daya ke berkas maksimum. 2. Traveling Wave 2.5 MW Arus yang dihasilkan 230 mA dan Energi Keluaran 8 MeV, sehingga efisiensi yang diperoleh berkisar 73,6% pada transfer daya ke berkas maksimum. 3. Traveling Wave 1.5 MW Arus yang dihasilkan 175 mA dan Energi Keluaran 7 MeV, sehingga efisiensi yang diperoleh berkisar 81,7 % pada transfer daya ke berkas maksimum. Catatan: Traveling Wave 1.5 MW artinya digunakan magnetron penghasil Traveling Wave dengan daya 1,5 MW. Dari Gambar 6 dan hasil perhitungan efisiensi daya diperoleh efisiensi lebih dari 50% pada daya magnetron antara 1,5 – 5 MW. Di RSUP DR. Sardjito digunakan linac energi menengah yaitu 15 MeV sehingga daya magnetron yang digunakan adalah 2,5 MW seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4. Efisiensi ini jauh lebih besar dari akselerator linear ragam SW yang dimiliki oleh RS Kariadi.[11] Efisiensi yang cukup besar sekitar 70% juga dimiliki oleh akselerator linear industri buatan Jepang dengan spesifikasi energi 10 MeV ragam TW. Frekuensi magnetron yang digunakan juga hampir sama dengan akselerator linear Elekta milik RS DR Sadjito. Pada akselerator linear industri ini digunakan pandu gelombang tipe TWCG (Traveling Wave Coupled Waveguide) dan keluaran klystron dihubungkan secara langsung pada jalur input guide akselerator. Sistem TWCG ini menggantikan sirkulator dengan dummy load pada akselerator linear ragam SW di mana energinya langsung dibuang ke dummy load. [15]

KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan seperti yang telah diuraikan di atas dapat diambil kesimpulan bahwa akselerator linear Elekta Precise secara efisien dapat digunakan untuk terapi kanker, jenis gelombang yang digunakan ragam gelombang berjalan (traveling wave, TW) dengan efisiensi transfer daya gelombang ke berkas elektron sekitar 70%. Nilai ini lebih tinggi daripada akselerator

Suharni, dkk.

linearyang menggunakan ragam gelombang diam (standing wave, SW) yang menurut perhitungan hanya memberikan efisiensi sekitar 17%.

DAFTAR PUSTAKA 1. EKO KUNTJORO, Aplikasi Linear Akselerator di Bidang Kedokteran, Prosiding PPI Teknologi Akselerator dan Aplikasinya: Volume 3, 2001. 2. Manual Operasi Akselerator Linear 6 MeV Mitsubishi ML-6M, RS DR. Kariadi – Semarang, 1991. 3. SUDJATMOKO, Status Perkembangan Pemakaian Partikel Hadron untuk Terapi Kanker, Prosiding PPI Teknologi Akselerator dan Aplikasinya: Volume 3, 2001. 4. SUDJATMOKO, Perkembangan dan Pengembangan Teknologi Akselerator dan Pemanfaatannya, PTAPB-BATAN, 2003. 5. HELMUT WIEDEMANN, Particle Accelerator Physics: Basic Principles and Linear Beam Dynamics, USA, 1993. 6. FUNDAMENTALS OF ION LINACS M. Weiss CERN, Geneva, Switzerland CERN, Geneva, Switzerland. 7. PRAMUDITA ANGGRAITA, Perhitungan Daya dan Arus Akselerator Linear Elektron 8 MeV, SEMAKS-IX, Yogyakarta, 2008. 8. Corrective Maintenance Manual Volume 3 of 3: Cooling, Gas, Vacuum, HT & RF, Beam Physics, Dosimetry, Accessories, 2006. 9. SUDJATMOKO, dkk., Kajian Perkembangan Teknologi Akselerator untuk Radiometri Kanker, Prosiding Seminar Teknologi Akselerator dan Aplikasinya, Yogyakarta, 173-185, 2000. 10. Digital Accelerator for Elekta Precise Treatment Systems Specifications, Elekta Oncology System Ltd, 1999. 11. Proceedings of APAC 2004, Gyeongju, Korea the Development of Accelerator Applications in China, Chuanxiang Tang, Tsinghua University, Beijing, 100084, p. r. china. 12. SA GONDHOWIARDJO*, Prof, MD, PhD, GB Prajogi, MD, SM Sekarutami, MD, History and Growth of Radiation Oncology in Indonesia, Biomedical Imaging and Intervention Journal, 2008.


Suharni, dkk.

ISSN 0216 - 3128

13. Komunikasi Personal dengan teknisi PT Indosopha yang melakukan corrective maintenance di RS DR. Sardjito, 2009. 14. Corrective Maintenance Manual Technical Reference Document number 4513 370 2185 01, 2006. 15. Y. KAMINO, 10 MeV 25 kW Industrial Electron Linear Accelerator, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd: Japan, hal 1.

175

TANYA JAWAB Agus P. − Apa keunggulan terapi Linac dibandingkan dengan terapi lainnya.

Suharni − Keunggulan terapi menggunakan Linac dengan energi tinggi sinar-x maupun elektron adalah dapat memberikan kedalaman dosis yang besar, pemilihan energi yang lebih luas dan besarnya dosis dapat dikontrol.


TINJAUAN TEKNOLOGI AKSELERATOR LINEAR (LINAC) ELEKTA PRECISE DI RSUP DR. SARDJITO

Recommend Documents