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