PrDsldIrJJ perternuan dan ProsentaslllrnJah FunuslDnal Teknls Non Penelln. 19 Desernber 2006 ISSN :1410·5381
PENENTUAN DOS IS SERAP BERKAS ELEKTRON ENERGI NOMINAL 4 MeVDI DALAM FANTOM AIR
MENGGUNAKAN DETEKTOR IONISASI KEPING SEJAJAR
Agung Nugroho dan Nurman RajagukgukPTKMR - BATAN
ARSTRAKPENENTUAN DOSIS SERAP BERKAS ELEKTRON ENERGI NOMINAL 4 MeV 01DALAM FANTO~'/1 AIR MENGGUNAKAN DETEKTOR IONISASI KEPING SEJAJAR.
Telah dilakukan penentuan dosis serap berkas elektron dengan energi nominal 4 MeV daripesawat pemercepat linier mcdik ELEKT A menggunakan detektor ionisasi keping sejajarMarkus. Pengukuran persentase ionisasi di kedalaman dilakukan di dalam air menggunakandosimeter PTW, pengukuran dosis serap dilakukan di dalam fantom air di kedalamanmaksimum pacla jarak sumbel' racliasi ke permukaan fantom 100 cm dengan lapangan radiasiyang dibentuk oleh 3 buah aplikator masing-masing berukuran 6 cm x 6 cm, 10 cm x 10 cmdan 14 cm x 14 cm Perhitungan hasil pengukuran dilakukan menggunakan protokolINTERNA TIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY TRS 381. Hasil yang diperoleh
menunjukkan laju closis serap pada kedalaman maksimum adalah 160,55cGy/200 MU, 203,20cGy/200MU, dan 226,74 cGy/200MU masing-masing untuk aplikator 6 cm x 6 cm, 10 cm x10 cm dan 14 cm x 14 cm.
ABSTRACTDETERMINATION OF ABSORBED DOSE TO WATER FOR A 4 MeV ELECTRONBEAM USING A PLANE PARALLEL IONIZATION CHAMBER INSIDE A WATER
PHANTOM. This paper describes the absorbed dose determination for a 4 MeV electronbeam from an ELEKT A linier accelerator machine using a Markus plane parallel ionizationchamber. Percentage depth ionization has been carried out using a PTW dosemeter inside awater phantom. Absorbed dose determination has been done inside a water phantom in themaximum depth at source to surface distance of 100 cm and by placing of applicators ofdefined by 6 cm x 6 cm, 10 cm x 10 cm and 14 cm x 14 cm respectively. The results showedthat the absorbed doses were 160.55 cGy/200 MU, 203.22 cGy/200MU and 226.74 cGy/200MU for each applicator.
PENDAHULUAN
Untuk berkas elektron dengan energi rendah yaitu < 5 MeV, p~ngukuran keluaran
berkas elektron dari suatu pesawat pemercepat linier medik harus dilakukan menggunakan
dctektor ionisasi keping scjajar (plane parallel ionization chamber ), sedangkan untuk energi
yang lebih besar dapat menggunakan detektor silindris [1].
173
Prosld~ pnrtemuan dan Prosnntaslilmiah Funoslonal Tnknls Non PennUn 18 DnHombar 2006 ISSN :1410 - 6381
Media yang direkomendasikan oleh protokol INTERNATIONAL ATOMIC
ENERGY AGENCY untuk pengukuran keluaran adalah air namun dapat juga digunakan
fantom padat dalam bentuk slab seperti polisterin, PMMA dan plastik tertentu yang ekivalen
dengan air tetapi pengukuran tersebut harus selalu mengacu ke air.[l]
Untuk terapi pasien penderita penyakit tumor/kanker Rumah Sakit dr Hasan Sadikin
menggunakan pesawat pemercepat linier medik ELEKT A buatan Inggris dan Pesawat 60Co
Xinhua buatan Cina. Pesawat pemercepat linier medik Elekta terse but dapat memancarkan
berkas fotor. 6 dan 10 MV dan berkas elektron dengan energi nominal 4, 6 , 8, 10, 12 dan 15
MeV. Untuk berkas elektron pesawat ELEKTA ini dilengkapi dengan 4 buah aplikator
masing-masing ukuran 6 em x 6 em, 10 em x 10 em, 14 em x 14 em dan 20 em x 20 em.
Makalah ini akan menguraikan penentuan dosis serap berkas elektron dengan energi
nominal 4 MeV menggunakan detektor ionisasi keping sejajar Markus yang dilakukan di
dalam fantom air.
TEORI
Energi Berkas Elektron
Parameter dosimetri yang sangat penting dalam berkas foton dan elektron energi tinggi
adalah energi berkas radiasi, karena beberapa faktor koreksi yang diperlukan dalam
pcnentuan dosis serap bergantung pada encrgi berkas tersebut. Untuk berkas elektron dari
suatu pesawat pcmcrecpat linier mcdik metoda penentuan energi yang sering digunakan
adalah mengukur jangkauan praktis berkas elektron (Rp). Energi yang dihitung dari jangkauan
praktis berkas elektron sangat erat kaitannya dengan energi yang paling mungkin (the most
probable energy) dari elektron pada permukaan fantom (Ep,o).Untuk menghitung (Ep,o)dapat
digunakan rumus berikut [2]:
Ep,o = 1,95 Rp + 0,48 (3 MeV S; Ep,o S; 25 MeV) (1)
dan
Ep,o = 0,22 + 1,98 Rp + 0,0025 Rp2 (1 MeV S; Ep,o S; 50 MeV) (2)
Metode penentuan energi yang lain adalah menggunakan harga kedalaman paro (half
value depth), R5o, dengan R50 adalah kedalaman pada dosis serap 50 %.
174
I'rosldl~ PertBmuan dan Presantasl IImJahFunoslonalTaknls NonPanaUtI,m Dasamber 2006 ISSN:1410- 6381iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii
Hubungan antara energi rata-rata di permukaan fantom, Eo dengan Rso ditunjukkan oleh
persamaan berikut [3].
Eo = 2,33 Rso , , (3)
Energi berkas radiasi yang lain adalah energi rata-rata di kedalaman z, Ez yang dapat
diperoleh melalui persamaan berikut [3] :
Ez = Eo (1 - zJ Rp )
Persamaan ini hanya berlaku untuk Eo kurang dari laMe V at~u untuk kedalaman kecil pada
energi lebih tinggi ,., (4)
Pada pengukuran kurva persentase ionisasi di kedalaman menggunakan dosimeter
yang berbasis komputer seperti dosimeter Welhofer, maka harga Rp, Rso, Eo dan Ep,o terse but
di atas dapat langsung diperoleh [4].
METODA
Penentuan dosis serap berkas elektron energi nominal 4 MeV dilakukan di dalam
fantom air menggunakan detektor ionisasi keping sejajar Markus yang dirangkaikan dengan
elektrometer Farmer [5,6]. Oetektor dan elektrometer tersebut dapat dilihat pada Gambar 1
clan 2. Pengukuran dilakukan pada kedalaman maksimum, dmak yang diperoleh dari kurva
persentase ionisasi di kedalaman yang diukur dengan dosimeter PTW.
Untuk mendapatkan dosis serap di air pada kedalaman pengukuran maka digunakan
persamaan beri kut [1] :
dengan
Dw (z) = M PP.N . (Sw,ai,)Qf),W,Co (S -W,(/ir)Co
PQ
PrVa/l,Co
....... ( 5 )
Dw(z)
1'1,1 PP
ND,w,Co
: dosis serap di air pada kedalaman pengukuran ( cGy )
: bacaan dosimeter di air ( nC ), yang dikoreksi dengan besaran yang
mcmpcngaruhi (H, T, P)
: faktor kalibrasi dosis serap air untuk berkas 60Co= 55,45 mGy/nC
: nisbah daya henti masa air terhadap udara .
: nisbah daya henti masa air terhadap udara untuk berkas 60Co= 1,133 [3]
: faktor pertubasi, elektron)
175
Prosl~ portonwan dan Prosontasillmlah Funoslonal Taknls Non ponauu. 18 Dosomb8r 2006• ISSN :1410 - 6381
[JwalI,Co : faktor pertubasi untuk berkas60 Co
PERALA TAN DAN TAT A KERJA
Pcralatan
Pcsawat pemereepat linier mcdik ELEKT A nomor seri 5991.Dosimeter PTW Freiburg dengan
detektor Semiflex Ionization Chamber O~125 ee. Dosimeter Farmer tipe 25701B # 1319
dengan detektor keping sejajar tipe Markus 23343. Fantom air ."Barometer dan thermometer
Gambar 1. Detektor ionisasi keping sejajar Markus tipe 23343 yang digunakan untukpengukuran berkas elektron energi :S5 MeV
TAT A KERJA
Jl>cngukuranPcrscntase Ionisasi di Kcdalaman Berkas Elektron
Pertama dilakukan pengukuran pcrsentase ionisasi di kedalaman berkas elektron 4
MeV. Pengukuran dilakukan di dalam fantom air pada jarak sumber radiasi ke pcrmukaan air
100 em dan luas lapangan radiasi yang bervariasi sesuai dengan ukuran aplikator yang
tersedia. Dari kurva persentase ionisasi di kedalaman ini akan diperoleh parameter dosimetri
176
J'ros(dInU portamuan dan PNlSontasilimlah FWlDSlonal TBknls NW1 PBnBUU,19 Dosombor 2008.iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii
ISSN :1410 - 6381
kualitas radiasi berkas tersebut. Selanjutnya digunakan untuk mendapatkan kedalaman
pengukuran dan beberapa nilai faktor koreksi yang diperlukan untuk perhitungan dosis serap
pada persamaan 5, yaitu : (Sw,air)Q, PQ danpwalJ,Co.
GambaI' 2. Elektrometer Farmer yang digunakan sebagai alat baea detektor ionisasikeping sejajar Markus tipe 23343.
Pcngukuran Dosis Scrap Bcrkas Elcktron
Dari kurva persentase ionisasi di kedalaman akan diperoleh kedalaman maksimum.
RIOO. Dengan menggunakan persamaan 5, maka akan diperoleh kedalaman pengukuran di
dalam fantom air dengan jarak sumber radiasi ke permukaan fantom 100 em dan lapangan
radiasi yang sesuai dengan masing-masing aplikator seperti terlihat pada Gambar 3. Pada
pengukuran dosis scrap pesawat ELEKT A, dosis yang dipanearkan diatur untuk 200 MU.
177
----------------------------- ------------
Prosldin(J Pertemuan dan Presentas! IImlah FunuslmiaJ Teknls Non peneDtl.19 Dasombar 2008 ISSH :1410 - 6381
Gambar 3. Susunan peralatan pada pengukuran dosis serap berkas elektron energinominal 4 MeV dan pesawat pemercepat tinier medik ELEKT Amenggunakan fantom air. Kedalaman detektor adalah 0,8 em dellganjarak sumber radiasi ke permukaan fantom air = 100 em dengan aplikator10 em x 10 em ..
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil pengukuran persentase ionisasi di kedalaman berkas elektron energi nominal 4
MeV menggunakan aplikator 6 em x 6 em dapat dilihat pada Gambar 4.
Kedalaman (mm)
Gambar 4. Persentase ionisasi di kedalaman berkas elektron energi nominal 4 MeV daripesawat pemereepat linier medik ELEKT A padajarak sumber radiasi kepemukaan air 100 em menggunakan aplikator 6 em x 6 em
178
I'rosldq Pertlimuan dan~rlJ1ientaslllmlah Fungslonal Teknls Nun PoneUU,19 Desember 2006• ISSN :1410 - 6381
Dari kurva pada Gambar 4, maka dengan perhitungan yang dilakukan komputer yang
tcrdapat pada dosimeter PTW akan diperoleh energi rata-rata di permukaan air, Ep, energi
yang paling mungkin, Ep,o, kedalaman maksimum, RIOO dan kedalaman ionisasi meneapai 50
%, Rso serta rentang praktis elektron, Rp. seperti yang terdapat pada Tabel 1. Data parameter
dosimetri untuk aplikator yang lain dapat dilihat pada tahel yang sama.
Tabel 1. Parameter dosimetri berkas elektron energi nominal 4 MeV pada jarak sumber
radiasi ke permukaan air 100 em untuk beberapa ukuran aplikator
,f\plikator RJOo-Y:,
em x emmm
6x6
8,017,9123,28
10 x 10
8,017,5623,13
14 x 14
8,0I17.70 23,22I4,12
Dari nilai parameter dosimetri pada Tabel 1, dapat diperoleh faktor koreksi Pwall,Co, (Sw,air)Q,
clan PQ, .yang datanya dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Beberapa faktor koreksi yang diperlukan dalam perhitungan dosis serap
1,089 1,133* 0,9805 1,009
Selanjutnya dari hasil pengukuran ionisasi, JvfP pada kedalaman maksimum, RIOO,
maka dengan menggunakan persamaan 5, dapat diperoleh dosis serap radiasi maksimum
berkas elektron yang hasilnya ditampilkan pada Tabel 3.
179
Prosldq Purtomuan dan ProsontasllimIah Funosional ToknIs Non PunoUtL 19 Dosombur 2006- -
ISSN :1410 - 6381
Tabel 3. Dosis serap berkas el;::ktron energi nominal 4 MeV untuk 3 jenis Aplikatoryang digunakan
Aplikator
6x6
IOxl0
14 x 14
160,55
203 ,~2
226,74
Dari Tabel 3. dapat dilihat bahwa untuk aplikator 10 em x 10 em yang dijadikan acuan
clalam pengukuran keluaran pesawat pemercepat linier medik diperoleh dosis serap radiasi
rnaksimum berkas elektron 203,22 cGy/200 MU. Artinya faktor kalibrasi monitor unit
pcsawat ini aclalah 1,015 cGy/MU.
Dari Tabcl 3. clapat clilihat bahwa semakin besar ukuran aplikator , maka semakin
bcsar pula dosis serapnya.
KESIMPULAN
Dari hasil dan pembahasan tersebut di atas dapat disimpulkan bahwa :
Hasil yang dipcrolch sudah sesuai karena pengaturan tampilan monitor unit mendekati
bacaan sebenarnya.
Data ini dapat digunakan untuk penyinaran pasien dan sebagai data acuan untuk
program kendali mutu.
DAFT AR PUST AKA
I. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, The Use of Plane Parallel
Ionization Chamber in High Energy Electron and Photon Beams, an International Code
of Practice for Dosimetry, IAEA, Vienna, 1997.
2. BRITISH JOURNAL OF RADIOLOGY SUPPLEMENT NO. 25, Central Axis Depth
Dose Data for Use in Radiotherapy: 1996, British Institute of Radiology, London, 1996.
3. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, Absorbed Dose determination in
Photon and Electron Beams, TRS No.277, IAEA, Vienna, 1987.
180
l'ros!1IInU Portemuan dan ProsontaslllmJah Funuslomd Toknls Noli ponoUtl.18 Dosombar 2006• ~SN :1411- 5381
4. WELLHOFER DOSIMETRIE, User Manual for Beam Analysis for radiotherapy
Machines.
5. INSTRUCTION MANUAL FOR MARCUS-CHAMBER TYPE 23343, PTW Freiburg
6. INTRUCTION MANUAL FOR 2570A AND 2570B FARMER DOSIMETER, NE
Limited, England, 1984.
181