Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir 1

Jakarta, 12 Desember 2007 rSSN : 1978-9971

KALIBRASJ KELUARAN BERKAS ELEKTRONPESAWAT PEMERCEPAT LINIER MEDIK CLINAC 2100C NO. SERI 1402

DI RUMAH SAKIT UMUM PUSA T Dr. SUTOMO, SURABA Y A

Nurman R dan Bambang SPusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi - BA TAN

ABSTRAKKALIBRASI KELUARAN BERKAS ELEKTRON PESA W AT PEMERCEP AT LINIER

MEDIK VARIAN CLINAC 2100C NO. SERI 1402 DI RSUP Dr. SUTOMO, SURABA YA.Makalah ini menguraikan kalibrasi keluaran berkas elektron energi nominal 6,9, 12, 16 dan 20MeV dari pesawat pemercepat linier medik VARIAN CLINAC 2100C no. seri ]402 milik RSVPDr. Sutomo, Surabaya. Pengukuran persentase ionisasi di kedalaman dilakukan menggunakandosimeter Wellhofer sedangkan pengukuran keluaran dilakukan menggunakan detektor ionisasivolume 0,6 ci:::di dalam fantom air pada kedalaman 1,44, ],96,2,63,2,61 dan 1,82 em masing­masing untuk berkas elektron untuk energi nominal 6, 9, 12, 16 dan 20 MeV dengan jaraksumber radiasi ke permukaan fantom 100 em dan aplikator lapangan radiasi 15 em x 15 em. Hasilyang diperoleh menunjukkan bahwa nilai laju dosis serap berkas elektron adalah 100,9, ]0],5,100,1, 102 dan 100 cGy/lOO MU masing-masing untuk berkas elektron untuk energi nominal 6,9, 12: 16 dan 20 MeV. Diuraikanjuga parameter kualitas radiasi berkas elektron tersebut.

Kata kunei : Kalibrasi keluaran, berkas elektron, pesawat pemercepat linier medik, persentaseionisasi di kedalaman, laju dosis serap, kualitas berkas radiasi dan Varian Clinac.

ABSTRACTTHE OUTPUT CALI BRA nON FOR ELEKTRON BEAM OF THE VARIAN CLINAC2100C SERIAL NUMBER 1402 LINEAR ACCELERATOR MACHINE AT Dr SUTOMO

HOSPITAL, SURABA YA. This paper describes the determination of the output for 6,9, 12, 16and 20 MeV electron beam of The Varian Clinac 2100C serial number 1402 linear accelerator

machine. Measurement of the percentage depth ionization has been carried out using Wellhoferdosemeter and measurement of the output has been carried out using a 0.6 cc ionization chamberinside a water phantom at depth of 1.44, 1.96,2.63,2.61 and 1.82 em each for nominal energy of 6,9, 12, 16 and 20 MeV with the source to the surface distance of 100 em and field size defined by a15 em x 15 em applicator. The result obtained showed that the absorbed dose rate were 100.9,101.5, 100.1, 102 and 100 cOy/100 MU each for 6, 9, ]2, 16 and 20 MeV. The beam radiationquality parameter were also discussed .

Key words : Output calibration, electron beam, linear accelerator machine, percentage ionizationdepth, absorbed dose rate, beam radiation quality and Varian Clinac

pemercepat linier medik dipasang maka

dilakukan serangkaian pengukuran. Ada

dua macam pengukuran yang dilakukan

yaitu pengukuran relatif dan pengukuran

I. PENDAHULUAN

Setelah sebuah pesawat

absolut. Pengukuran relatif antara lain

penentuan kerataan ( flatness ), simetri

dan persentase ionisasi di kedalaman

berkas radiasi sedangkan pengukuran

absolut antara lain penentuan laju dosis

serap maksimum berkas radiasi tersebut.

Pusat Teknologi Keselamatan clan Metrologi Radiasi - Badan Tenaga Nuklir Nasional 145

Prosiding Perlemuan dan Presenlasi Ilmiah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir 1

Jakarla, 12 Desember 2007 ISSN : 1978-9971

Kedua pengukuran ini saling berkaitan

karena beberapa parameter dan faktor

koreksi yang digunakan pad a pengukuran

maupun perhitungan laju dosis serap

diperoleh dari hasil pengukuran relatif[1].

Pengukuran relatif dapat

dilakukan menggunakan detektor ionisasi

atau zat padat. Masing-masing detektor

ini memiliki kelebihan dan kekurangan.

Detektor zat padat mempunyai respon

yang jauh lebih tinggi dibandingkan

dengan detektor ionisasi untuk volume

yang sarna, tidak tergantung pada

temperatur dan tekanan udara lingkungan

dan pengaruh rekombinasi ion dapat

diabaikan [2].

Penentuan laju dosis serap berkas

elektron dari sebuah pesawat pemercepat

linier medik dapat dilakukan berdasarkan

pengukuran menggunakan dua jenis

detektor ionisasi yaitu detektor silindris

dan keping sejajar ( plane parallel ).

Penggunaan masing-masing detektor

tersebut bergantung pada energi berkas

elektron yang diukur, Eo. Vntuk berkas

elektron dengan energi Eo < 5 MeV

harus digunakan detektor ionisasi keping

sejajar, untuk energi berkas elektron

sebesar 5 MeV:S Eo:S 10 MeV

direkomendasikan menggunakan detektor

keping sejajar, sedangkan untuk untuk Eo

> 10 MeV direkomendasikan

menggunakan detektor silindris,

meskipun demikian detektor keping

sejajar dapat digunakanjuga [3].

Pengukuran tersebut di atas dapat

dilakukan di dalam fantom air atau

fantom padat, pada kedalaman acuan

yang tergantung pada kedalaman ionisasi

mencapai maksimum. Jika digunakan

fantom padat maka kedalaman

pengukuran harus diperhitungkan

terhadap acuan di air [3].

Vntuk mendapatkan kedalaman

pengukuran maka dilakukan lebih dahulu

pengukuran persentase ionisasi di

kedalaman dari berkas elektron tersebut.

Dari kurva persentase ionisasi di

kedalaman yang diperoleh maka dapat

ditentukan kedalaman pengukuran [3].

Makalah ini menguraikan

kalibrasi keluaran berkas elektron energi

nominal 6, 9, 12, 16 dan 20 MeV yang

dipancarkan dari pesawat pemercepat

linier medik Varian Clinac 2l00C no seri

1402 milik RSVP Dr. Sutomo, Surabaya

yang barn selesai dipasang setelah

dipindahkan dari gedung yang lama.

Diuraikan juga karakteristik berkas

elektron tersebut di atas.

II. TINJAUAN PUST AKA

Berkas elektron dari suatu

pesawat pemercepat linier medik

dihasilkan dari sebuah electron gun yang

terdapat di bagian belakang pesawat

Pusal Teknologi Keselamalan don Me/rologi Radiasi - Badon Tenaga Nuklir Nasional 146

Prosiding Perlemuan dnn Presenlasi J/miah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir 1

Jalwrla, 12 Desember 2007 ISSN: 1978-9971

terse but. Elektron ini disuntikkan ke

dalam tabung pemercepat gelombang

berjalan. Pada saat yang bersamaan

gelombang elektromagnet berfrekuensi

tinggi juga diinjeksikan ke tabung

tersebut melalui sistem penunjuk

gelombang (wave guide). Gelombang

elektromagnetik berfrekuensi tinggi

diperkuat oleh magnetron atau klystron.

'.

Gelombang inilah yang mempercepat

elektron sehingga dihasilkan berkas

e1ektron berenergi tinggi. Dengan

menggunakan bending magnet maka

berkas elektron yang telah dipercepat

terse but diarahkan sesuai dengan

keperluan!5J• Electron gun suatu pesawat

pemercepat linier medik dapat dilihat

pada Gambar 1.

i ..-t4=l

I~"''''''''

t '~'~'H ~,'

1 __ .••

Gambar I. Electron gun sebuah pesawat pemercepat linier medik.

Penggunaan energi berkas

'.elektron untuk keperluan penyinaran

tumor sangat bergantung pada posisi

tumor terse but di dalam tubuh. Semakin

dalam tumor tersebut maka semakin

tinggi energi berkas elektron yang

digunakan. Untuk mengetahui distribusi

masing-masing energi berkas elektron di

dalam tubuh maka dilakukan pengukuran

kurva persentase ionisasi berkas elektron

di dalam air. Dengan kurva ini maka akan

diperoleh parameter dosimetri penting

yang digunakan dalam radioterapi.

Parameter terse but antara lain kedalaman

ionisasi mencapai maksimum R/Oo,

kedalaman ionisasi mencapai 80 % dari

nilai maksimum Rso, kedalaman ionisasi

mencapai 50 % dari nilai maksimum Rso,

rentang praktis elektron Rp dan

kedalaman ionisasi mencapai 30 % dari

fusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi - Badnn Te1lllga Nuklir Nasio1lll1 147

Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah FungsiolWl Pengembangan Teknologi Nuklir J

Jakarta, J 2 Desember 2007 ISSN : 1978-9971

nilai maksimum R30 yang menunjukkan

keeepatan berkas elektron tUTUnterhadap

kedalaman.

Untuk kepentingan acceptance

test dan commissioning pabrik biasanya

memberikan nilai parameter tersebut

seperti dapat dilihat pada Tabell [6].

Tabell. Parameter dosimetri berkas elektron energi nominal 6, 9, 12, 16 dan 20 MeVpesawat pemercepat Iinier medik Varian Clinae 2100C

Ener2V nominal RIDD (em)R8o~m)R30 (em)6

1,01,90 ± 0,1<2,69

1,42,95 ± 0,1<3,912

2,04,15 ± 0,1<5,416

2,75,45 ± 0,1< 7,320

3,36,55 ± 0,1<9,3

Dari parameter R50 dan Rp maka

dengan menggunakan persamaan empiris

akan diperoleh energi yang paling

mungkin Epa, energi rata-rata Eo dan

energi di kedalaman Ez . Persamaan

tersebut dapat dilihat pada persamaan 1-3[7]

kedalaman aeuan dapat ditentukan

menggunakan persamaan berikut [7].

Dw(Petr) = Mu. ND. (sw,air)u.Pu (4)

dengan :

Dw(Peff): laju dosis serap pada titik

efektif ( eGylMu ).

Mu : haeaan dosimeter terkoreksi

III. TATA KERJA

udara dan

(nCIMu) •

faktor kalibrasi dosis serap

rongga udara detektor

Sumber Radiasi

Sebagai sumber radiasi digunakan

pesawat pemereepat linier medik Varian

(eGy/nC)

(Sw,air)u: nisbah daya henti masa alT

terhadap udara.

Pu : faktor koreksi perturbasi.

temperatur

lOn, tekananrekombinasiEp,o= 0,22 + 1,98 Rp + 0,0025 R/

MeV

................(l)

.Eo = 2,33 Rso MeV (2)

Ez = Eo ( 1 - zlRp ) MeV (3)

Disamping parameter tersebut di

atas parameter dosimetri yang sangat

penting adalah laju dosis serap dari

berkas elektron pada kedalaman aeuan.

Untuk itu maka keluaran dari pesawat

tersebut hams diukur menggunakan

dosimeter yang memiliki ketertelusuran

ke laboratorium standar primer. Laju

dosis serap suatu berkas elektron pada

Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiosi - Badan Tenaga Nuklir Nasional 148

Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir I

Jakarta, 12 Desember 2007 ISSN: 1978-9971

digunakan detektor ionisasi volume 0,6

ee tipe 2581 no. seri 333 yang

dihubungkan dengan elektrometer Farmer

tipe 2570/1 B no. seri 1182 [8,9]

Pengukuran dilakukan di dalam fantom

Cinae 2100C no. seri 1402 yang dapat

memanearkan berkas elektron dengan

energi nominal 6,9,12,16 dan 20 MeV.

Pesawat ini dilengkapi dengan beberapa

aplikator pembentuk lapangan radiasi.

Alat Ukur Radiasi

pengukuran

Pengukuran prosentase ionisasi dikedalaman berkas elektron

Pengukuran prosentase ionisasi di

kedalaman berkas elektron dilakukan di

dalam fantom air dengan jarak

permukaan air ke sumber radiasi 100 em

dan luas lapangan radiasi 15 em x 15 em.

Pengukuran dilakukan dengan menggu­

nakan sistem dosimeter Wellhofer yang

dapat melakukan pengukuran relatif.

Detektor yang pertama bertindak sebagai

detektor aeuan yang diletakkan di dalam

medan radiasi sedangkan detektor yang

lain dapat dikendalikan di sepanJang

sumbu utama berkas radiasi.

radiasi

selama

menggunakan

ukur

lingkungan

alat

diamati

Kondisi

Sebagai

aIr.

"

barometer dan termometer.

G~ar 2. Susunan peralatan pada pengukuran keluaran Pesawat pemereepat liniermedik Varian Clinae 2100C no seri 1402 Milik RSVP Dr. Sutomo, Surabaya.

Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi - Badon Tenaga Nuklir Nasional 149

Prosiding Pertemuan dan Presentasi /lmiah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir J

Jakarta. 12 Desember 2007 ISSN ; 1978-9971

Pengukuran keluaran berkas elektron

keluaranPengukuran

pemercepat linier tersebut

pesawat

menggunakan

pada pengukuran dapat dilihat pada Gambar

2. Perhitungan hasil pengukuran dilakukan

dengan menggunakan persamaan 4.

detektor kamar pengion tipe 2581 yang

dirangkaikan dengan elektrometer Farmer

tipe 2570/1B. Detektor diletakkan di dalam

fantom air pada kedalaman ionisasi meneapai

maksimum RJ{JO dengan jarak sumber radiasi

ke permukaan fantom 100 em dengan luas

lapangan persegi yang dibentuk oleh

aplikator 15 em x 15 em. Susunan perahitan

Ionisasi (%)

Ff -

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Kurva persentase ionisasi di

kedalaman berkas elektron dengan energi

nominal 6, 9, 12, 16 dan 20 MeV yang

diukur dengan menggunakan dosimeter

Wellhofer dapat dilihat pacta Gambar 3.

6 MeV

\ --.

16 MeV \ 20 MeV

~

Kedalaman ( mm )

Gambar 3. Kurva persentase ionisasi di kedalaman berkas elektron dengan energi nominal6,9, 12, 16 dan 20 MeV padajarak sumber radiasi ke pennukaan fantomlOOem dengan aplikator 15 em x 15 em.

Pusal Teknofogi Kesefamatan dan Metrologi Radiasi - Badon Tenaga Nuklir Nasionaf 150

Prosiding Pertenman don Presentasi l/miah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir 1

Jakarta, 12 Desember 2007 ISSN : 1978-9971

Dari Gambar 3 tersebut di atas

akan diperoleh parameter dosimetri yaitu:

kedalarnan ionisasi meneapai maksimum

RIOO, kedalaman ionisasi meneapai 80 %

dari nilai maksimum Rgo, kedalaman

ionisasi meneapai 50 % dari nilai

maksimum Rso, kedalarnan ionisasi

meneapai 30 % dari nilai maksimum, R30

dan rentang praktis berkas elektron Rp.

persarnaan 1, 2 dan 3 serta Tabel X pada

TRS 277 akan diperolehenergi yang

paling mungkin Epo, energi rata-rata

elektron di permukaan fantom Eo dan

energl pada kedalaman pengukuran Ez.

Hasil penentuan parameter dosimetri

terse but dapat dilihat pada Tabel 2.

Perhitungan ini dilakukan oleh komputer

alat ukur radiasi tersebut.

Selanjutnya dengan menggunakan

Tabel2. Karakteristik berkas elektron energi nominal 6, 9, 12, 16 dan 20 MeV daripesawat pemereepat linier medik Varian Clinae 2100C no. seri 1402 milikRSVP dr Sutomo, Surabaya untuk jarak fokus sumber radiasi ke permukaan 100em menggunakan aplikator lapangan radiasi 15 em x IS em.

~Parameter

69121620

RJOo (em)

1,281,962,632,611,82

R 80 (em)

1,902,944,225,496,58

Rso (em)

2,293,504,986,518,22

RJO (em)

2,533,865,417,099,08

Rp (em)

2,864,195,957,659,98

£po (MeV)

5,908,5612,0915,5120,22

Eo (MeV)

5,338,1611,6013,9519,15

Ez(MeV)

2,193,285,118,4814,49

meneapai maksimum, RJOo , kedalarnan

ionisasi mencapai 80% dari nilai

maksimum, Rso dan kedalaman ionisasi

mencapai 30% dari nilai maksimum, R30

hasil pengukuran yang terdapat pada

Tabel 2 dibandingkan dengan nilai yang

Jika nilai kedalarnan...lomsasl ditentukan oleh pabrik yang terdapat pada

Tabel 1, maka hasil tersebut sudah sesuai.

Dengan demikian data ini dapat dijadikan

sebagai aeuan dalam melaksanakan

program kendali mutu pesawat tersebut

Hasil penentuan keluaran pesawat

pemercepat linier medik Varian Clinae

Pusat Teknologi Keselamatan don Metrologi Rachasi - Badon Tenaga Nuklir Nasional 151

Prosiding Pertemuan don Presentasi J/miah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir J

Jakarta, 12 Desember 2007 ISSN : 1978-9971

yang dihitung menggunakan persamaan 4

dapat dilihat pada Tabel 3 di bawah ini.

Dari Tabel 2 dapat dilihat bahwa untuk I

MU pesawat mendapatkan harga antara

0,81 sid 0,91 cGy. Hasil tersebut kurang

baik karena masih jauh dari yang

diharapkan yaitu I Mu = 1,00 eGy ± 4%

sesuai dengan spesifIkasi pabrik. Dengan

demikian maka perlu dilakukan

pemutaran potensiometer dosis dari

pesawat terse but agar hasilnya mendekati

harga yang ditentukan. Setelah dilakukan

penyetelan potensiometer dosis tersebut

maka dilakukan pengukuran kembali dan

hasilnya dapat dilihat pada Tabel4.

Tabel3. Perhitungan laju dosis serap berkas eIektron energi nominal 6, 9, 12, 16 dan 20MeV dari pesawat pemereepat linier medik Varian Clinac 2100C no. seri 1402milik RSUP dr Sutomo, Surabaya untuk jarak fokus sumber radiasi kepermukaan 100 em menggunakan aplikator lapangan radiasi 15 em x 15 emsebelum dikalibrasi.

"

Energi BaeaanND Dmaknominal rata-rata Sw,airPuPs(MeV)

( nC/I OOMU )mGy/nC

eGylI 00 Mu

6

16,85149,831,09020,9541,006587,909

16,29149,831,0670,9581,007183,5912

16,07449,831,0420,9651,006281,0216

17,73349,831,01 I0,9771,007087,8520

18,86649,830,9780,9901,007291,63

Tabel4. Perhitungan dosis serap berkas elektron energi nominal 6, 9, 12, 16 dan 20 MeVdari pesawat pemereepat linier medik Varian Clinae 2 IOOCno. seri 1402 milik RSUP drSutomo, Surabaya untuk jarak fokus sumber radiasi ke permukaan 100 em menggunakanaplikator lapangan radiasi 15 em x 15 em setelah kalibrasi.

EnergiBaeaan

rata-rataND Dmaknominal ( nC/IOOMU )

mGy/nCSw,airPuPseGy/1 00 Mu( MeV)

6

19,34449,831,09020,9541,0065100,99

19,78149,831,0670,9581,0071101,512

19,86049,831,0420,9651,0062100,116

20,59049,831,0110,9771,0070102

2020,59049,830,9780,9901,0072100

Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi - Badon Tenaga Nuklir Nasional 152

Prosiding Pertemuan don Presentasi J/miah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir 1

Jakarta, 12 Desember 2007 ISSN : 1978-9971

Dan Tabel 4 di atas dapat dilihat

bahwa I MU = (1 ± 2 % ) cGy . Pabrik

memberikan spesifikasi bahwa toleransi

untuk dosis serap adalah ± 4 %. Dengan

demikian hasil ini sudah cukup baik.

3. INTERNATIONAL ATOMICENERGY AGENCY, The Use ofPlane Parallel Ionization Chamber in

High Energy Electron and PhotonBeam : An International Code of

Practice for Dosimetry, TechnicalReport Series No.381, IAEA, Vienna( 1997).

V. KESIMPULAN

Dari hasil dan pembahasan

tersebut di atas dapat disimpulkan bahwa

parameter kualitas radiasi dari pesawat

tersebut sudah sesuai dengan spesifikasi

yang diberikan oleh pabrik demikian pula

dengan keluarannya. Dengan demikian

maka keluarannya dapat digunakan

5. RAZAK, MT., SUBKHI, MIR.Aplikasi dan PerkembanganTeknologi Akselerator UntukIndustri, Pertemuan d"3.n PresentasiIlmiah Penelitian Dasar Iptek Nuklir,8-10 Juli 1997.

4. Quality Assurance in Radiotherapy, Aguide prepared following a workshopheld at Schloss Reisensburg, FederalRepublic of Germany, 3-7 December1984, World Health Organization,1988.

tumor.paslenpenymaranuntuk

Disamping itu hasil ini dapat digunakan

sebagai data acuan dalam melaksanakan

program kendali mutu dari pesawat

tersebut.

6. Installation Procedure HCIP302,High Energy C -Series ClinacCostumer Acceptance Procedure,Varian Oncology Systems CostumerSupport, Milpitas, 2000.

UCAP AN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan terima

kasih yang sebesar-besarnya kepada staf

unit Radioterapi RSUP Dr. Sutomo atas

bantuannya dalam penulisan makalah ini.

7. INTERNATIONAL ATOMICENERGY AGENCY, Absorbed DoseDetermination in Photon and ElectronBeams : An International Code ofPractice, Technical Report SeriesNo.277, IAEA, Vienna, 1987.

8. Instruction Manual for 2570A and2570B Farmer Dosemeter,· NELimited, England, 1984.

DAFT AR PUST AKA

I. WILLIAM, J.R. and TWAITES, D.I.,Radiotherapy in practice, OxfordMedical Publication, 1993.

9. Instruction Manual for 0.6 cc

Ionization Chamber (Guarded Stem)Type 2571 and 2581, NETECHNOLOGY LIMITED, England,1997.

2. JHON HORTON Ph.D., HandbookRadiation Therapy Physics, Prentice­Hall, Inc. Englewood Cliffs,N.J.,1987.

Pusal Teknologi Keselamalan don Metrologi Radiasi - Badon Tenaga Nuklir Nasional l~J