penentuan nilai koreksi kecepatan teoritis pada

~

batan

PRO SIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator dan Proses BahanYogyakarta, 11 September 2013

PENENTUAN NILAI KOREKSI KECEP ATAN TEORITIS PADASISTEM MEKANIK BRAKITERAPI MDR ffi-192 IB-IO.

Tri Hatjanto, Indarzah M, Usep S, SukendarPusat Rekayasa Perangkat Nuklir - BATAN

[email protected]

ABSTRAK

PENENTUAN NILAI KOREKSI KECEPA TAN TEORITIS PADA SISTEM MEKANIK

BRAKITERAPI MDR IR-192 IB-10. Telah dilakukan perhitungan kecepatan sumbersecara teoritis daTI pengukuran kecepatan sumber sebenarnya pada perekayasaansistem mekanik brakiterapi medium dose rate Ir-192 tipe 18-10. Sistem mekanik terdiridari motor stepper, drum penggulung sling, belt roller dan seling sumber radiasi,dimana kecepatan putaran motor merupakan fungsi dari jumlah inputan pulsaperdetik, sehingga dimungkinkan terjadi perbedaan kecepatan sumber secara teoritisyang dihitung berdasarkan input pulsa dengan kecepatan sumber sebenarnya yangdiukur secara langsung. Metoda pengukuran dilakukan secara manual denganmenentukan jarak tempuh dan lama perjalanan maka kecepatan dapat diketahui.Hasil pengukuran menunjukkan kecepatan teoritis lebih kecil dari pada kecepatanhasil pengukuran .dengan rentang koreksi terjadi antara 2 sampai 8 persen dancenderung linier, dimana semakin besar kecepatan maka koreksi pulsa input motorjuga semakin besar.

Kata kunci : 8rakiterapi, motor stepper, kecepatan teoritis, kecepatan sebenarnya

ABSTRACT

A CORRECTIONS VALUE DETERMINATION OF THEORETICAL SPEED FORMECHANICAL BRACHYTHERAPY SYSTEMS MDR IR-192 IB-10. It has beencalculated the theoritical speed and its actual speed measurements of a radiationsource used in a mechanical systems of medium dose rate brachytherapy Ir-192 type18-10. The mechanical system consists of a stepper motor, drum rollers, belt roller,slings, belt roller and sling of radiation sources where the rotation speed of the motoris a function of the number of pulses input per second, so it is possible that there is adifference source velocity which is calculated based on theoretical number of inputpulse with the source actual speed which is measured directly. The method of thespeed measurement has been done manually by determining the distance and itstravelling time, and then the speed can be known. The measurement result show thatthe theoritical speed is smaller than the velocity by measurements with the correctionranges between 2 to 8 persent and likely liniar, where the greater the speed of themotor will give the bigger correction pulse input required.

Keywords: brachytherapy, stepper motors, theoritical speed, actual speed.

PENDAHULUAN

Penderita penyakit kanker dad hari ke harisemakin bertambah banyak. bahkan data diIndonesia diperkirakan terjadi sekitar 180.000kasus kanker baru pertahun dan untuk kankerleher rahim menempati urutan pertama(l). Salah

satu solusi untuk terapi penyakit kanker tersebutadalah dengan teknologi nuklir. yaitu denganmelakukan perekayasaan perangkat brakiterapi.Brakiterapi adalah perangkat untuk terapi kankerdengan metoda mematikan sel kanker

menggunakan teknologi radiasi gamma. Radiasi

Tri Harjanto, dkk. ISSN 1410 - 8178 Buku II hal. 243



@batan

'-----------------------------------------

TEORI DAN TAT A KERJA

Perangkat mekanik brakiterapi adalahperangkat yang dapat mengatur posisi sumberradiasi pada koordinat dan lama waktu serta

Gambar 1. Diagram sistem mekanik brakiterapi

Input putaran motor stepper diperolehdari pulsa elektrik dan input pulsa inilah yangsecara teoritis digunakan untuk menghitungkecepatan sebagai inputan dalam perhitungandosis saat penyinaran. Sedangkan kecepatanteoritis belum tentu persis sarna dengan kecepatansebenarnya. Oleh karena itu diperlukanpengukuran kecepatan sebenarnya untukmemberikan koreksi jika terjadi perbedaan antarakecepatan teoritis dengan kecepatan sebenarnya.

A. Bentuk irisan depan B.Bentuk irisan samping

Gambar 2. Posisi sumber padajalur aplikator

Hambatan kecepatan sumber yangmungkin timbul adalah sebagaimana terlihat padaGambar I, yaitu motor stepper, belt dan rollerpenggulung, jalur kontainer, dan distributorchanel sampai aplikator. Tetapi perlu dipahamibahwa sistem kerja motor stepper berbeda denganmotor induksi atau motor sikat, yang berotasi jikaterdapat tegangan pad a terminalnya. Pada motorstepper secara efektif memiliki gigi yang berotasijika elektromagnet pada sekitar gear central yangdibuat dari besi. Elektromagnet ditimbulkansecara eksternal oleh .control circuit' sepertimicrocontroller. Untuk membuat motor berputar,elektromagnet pertama diberi power, yangmembuat gigi gear secara magnetisasi menarikgigi gear. Ketika gigi gear menyimpang darielektromagnet yang pertama. Kemudian ketikaelektromaget yang kedua diberikan power, makagear juga akan tertarik ke electromagnet yangkedua. Proses ini berulang untuk seluruhelectromagnet pad a motor. Tiap rotasi kedltersebut disebut dengan •step' . Denganmengetahui clock, yaitu berapa step yangdibutuhkan untuk melakukan satu kali putarankita dapat mengontrol motor dengan tepat(2).Namun adanya ketidak tepatan waktu secara

kecepatan tertentu. Posisi penempatan sumberdilakukan dengan mengatur chane I yangdihubungkan dengan aplikator. Aplikatorberfungsi sebagai penuntun posisi sumber radiasiyang berupa tubing yang dibentuk sesuai dengantarget radiasi yang diinginkan. Berikut contohposisi aplikator didalam target kanker servik danposisi sumber titik yang digambarkan dalambentuk titik-titik hitam, sedangkan gar is ovalmenggambarkan pola dosis sinar radiasi padatarget tersebut (lihat gambar 2)(4) • Kecepatansumber dari kontainer menuju aplikatorditentukan oleh kecepatan motor stepper,kecepatan motor stepper ditentukan oleh jumlahpulsa yang di inputkan.

sumberMotor sl~'Ppcr.

gamma diperoleh dari isotop Ir-192 yang telahdikembangkan oleh Batan, dengan memanfaatkanReaktor Nuklir Research GA. Swabessy.Pemanfaatan teknologi nuklir hams memenuhikriteria aman lingkungan, tenaga medis, operatordan pasien dari paparan radiasi gamma. Supayaterapi kanker aman dan berhasil dengan baikmaka kecepatan perjalanan sumber menujusasaran dan ketepatan dosis radiasi menjadiperhatian utama. Oleh karena itu perekayasaanperangkat brakiterapi yang aman sangatdiperlukan sebagai alternatip solusi dalam bidangkesehatan.

Pada proses penghantaran sumber padabrakiterapi memerlukan kepresisian kecepatandan ketepatan posisi sumber, proses ini dilakukansecara mekanik dengan kendali kontrol softwaredan elektrik. Oleh karena itu perlu dilakukanpengukuran kecepatan perjalanan sumber radiasidari tengah-tengah kontainer menuju aplikator,apakah kecepatannya sesuai dengan perintahinputnya. Diagram sistem mekanik brakiterapi ditunjukkan pada Gambar I, prinsip kerja darisistem mekanik ini adalah motor stepper akanmemutar drum roller yang berisi gulungan selingyang dijepit oleh belt sehingga belt dan selingbergerak arah rotasi. Pada ujung seling arahtangensial, seling di tuntun kejalur tubing mas ukkontainer selaIliutnya melewati transfer chane!,transfer tube dan terakhir pada aplikator.Kecepatan inilah yang dilakukan pengukuran.

Buku II haI. 244 ISSN 1410 - 8178 Tri Harjanto, dkk

~

batan


Pusat Teknologi Akselerator don Proses BahanYogyakarta, 11 September 2013

HASIL DAN PEMBAHASAN

Gambar 3. Perangkat Brakiterapi PosisiPengukuran

Hasil pengukuran kecepatan dan hasilperhitungan kecepatan teoritis beserta koreksinyaditurUukkan pada Tabel 1. Lampiran 1. Padakolom satu memuat input berupa pulsa, yang di

Autonics

A50K-S566(W)-GI050 Kg[. Cm (5.0 N.m)1,4 A/Phase0,0720/0,036 °(Full/half)

Permissible steep range 0-180 rpmBack klash ± 20 '(0,33°Spesifikasi suplai daya motor:Merk AutonicsModel MD5-HF 14

Max allowable voltage ± 10 % of rated voltagerangeRun curent 0,4 -1,4 A/PhaseDrive methode Bipolar constand current

Unit weight Approx. 660 grMotor dan catu daya serta pengendali

berupa PC komputer telah dirakit menjadi satuperangkat brakiterapi, sedangkan tranfer tube diposisikan diatas meja pasien. Sebagai gambaranposisi susunan perangkat dilapangan ditunjukanpada gambar 3. Pengamatan yang dilakukanadalah waktu yang diukur saat proses perjalanansumber mulai start keluar dari kontainer sampaiaplikator dengan jarak tempuh 1120 mm.Perjalanan sumber tampak didalam tubing teflonyang transparan. Pengamatan dilakukan secarakonvensional yaitu untuk mengukur waktumenggunakan stopwatt, dan untuk mengukurjarak digunakan rollmeter. Batasan jarak tempuhdimarking pada tubing lintasan. Hasil Pengukurandapat dilihat pada Tabeli.1 2 3 4 5

j. Kontainer

6. Penggerak sumber7. Kontrol manual

8. PC sistem kontrol

1. Aplikator2. Transfer tubeJ. Distributor channel4. Kamera

MerkModel

Max allowable torqueRated curent

Phase steep angle

Bahan1. Seling dummi diameter 1 mm bahan ss, pilin 7x7

2. Tubing kaca diameter dalam 3 mm3. Kertas selotip4. Kertas milimeterAlat1. Stop watt2. Penggaris plat 1 meteran3. Unit brakiterapi IE-I 0dengan Spesifikasi motor yang digunakan (3) :

METODOLOGI

absolut pada pembentukan pulsa karena adanyasatuan terkecil dalam pewaktuan microcontrollermaka kecepatan teoritis perlu dikoreksi.

Spesifikasi motor stepper berbeda-bedadan pada perekayasaan ini dipilih merk Autonicstipe A50K-S566 (W)-G 10 yang mempunyai step0,072°. artinya setiap pulsa menghasilkangerakkan putar sebesar 0,072° sehingga satuputaran dibutuhkan 360° : 0,072° = 5000 pulsa.Selanjutnya perubahan kecepatan putar menjaditranslasi dilakukan oleh drum roller penggulungseling. dimana ujung seling yang terdapat sumberradiasi dituntun kearah tangensial oleh tubingmenuju aplikator.

Metodologi pengukuran dilakukan tidakmenggunakan sumber radiasi sesunggguhnyatetapi menggunakan dummy yaitu tiruan sumberradiasi yang secara fisik ukurannya sarna. Hal inidilakukan supaya tidak terkena paparan radiasiyang tidak perlu. Kecepatan perjalanan sumberdiatur dengan variabel jumlah input pulsa, mulaidari kecepatan rendah sampai maksimum denganmengatur frekuensi pulsa pada motor. Pengukurankecepatan sebenarnya dilakukan denganmengukur waktu tempuh (t) dari posisi awal yangditentukan sampai posisi akhir (S) sehinggakecepatan (V) dapat ditentukan yaitu t = SNdalam satuan detik. Kecepatan divariasi denganinput pulsa mulai dari 500 sampai 2700 pulsa,dengan penambahan 100 pulsa setiap pengukuran.Kecepatan sumber teoritis adalah sebagai berikut:Diameter drum roller 113 mm. kedalaman alurseling 1 mm, sehingga diameter pith adalah 1132 x 0.5 mm = 112 mm jadi misalnya untuk 500pulsa perdetik maka kecepatan = (500/5000) (3,14.112 mrn) = 35,16 mm/dt, selanjutnya setiapperubahan input pulsa ditabelkan. Adanyaperbedaan pada kedua data ini maka terdapat nilaikoreksi yang dihitung dan dibuat grafik. Selanjutnyapenentuan setiap kecepatan yang ditentukan makajumlah pulsa yang hams dimasukkan dapat di tentukandengan hasil yang lebih mendekati kecepatansebenamya.

Tri Harjanto, dkk. ISSN 1410 - 8178 Buku II haI. 245


Pusat Teknologi Akselerator don Proses BahanYogyakarta, 11 September 2013

@>batan

".

Gambar 4. Grafik hubungan input pulsa dengankoreksi kecepatan teoritis.

pulsa input sesuai data grafik Gambar 4. grafikhubungan input pulsa dengan koreksi kesalahan.Koreksi cenderung linier lebih besar sesuaidengan besarnya input. Selanjutnya dilakukanhubungan langsung antara input pulsa dengankecepatan yang sudah dikoreksi sebagaimanaditunjukan pada Gambar 5. Grafik hubunganinput pulsa dengan kecepatan teoritis yang telahdikoreksi.

inputkan secara berurutan mulai dari 500 pulsasampai 2700 pulsa dengan kenaikan 100 pulsa.

Tabel 1. Data kecepatan teoritis, pengukuran dankoreksinya.

PulsaKec.Kecepatan

Koreksi

No

inputT eoriti spengukuranPerbedaaniput

motor

mm/dtmm/dt pulsa

%

1

50035,1636,12-0,962,662

60044,2044,80-0,61,343

70049,2353,33-4,17,694

80056,2658,94-2,684,555

90063,3065,88-2,583,926

100070,3374,66-4,335,807

110077,3682,96-5,66,758

120084,4089,60-5,25,809

130091,4397,39-5,966,1210

140098,47104,67-6,25,9211

1500105,50112,00-6,55,8012

1600112,53121,73-9,27,5613

1700119,57127,27-7,76,0514

1800126,60133,3-6,75,0315

1900133,63143,58-9,956,9316

2000140,67151,35-10,67,0017

2100147,70159,34-11,6487,3118

2200154,73166,77-12,047,2219

2300161,77174,59-12,827,3420

2400168,80180,22-11,426,3421

2500175,84192,65-16,818,7322

2600182,87200,00-17,138,5723

2700189,90207,40-17,58,44

-1.00

-2.00

".00

·4.00

-5.00

".00

-7.00

-3.00

-9.00

-:'0.00

500 1000

jumlah pulsa

Dari keseluruhan pengukuran terdapatperbedaan antara hasH perhitungan teoritis denganhasH pengukuran sebenarnya. Perbedaankecepatan hasH pengukuran dibanding denganhasH perhitungan an tara - 1 sampai - 9 persen,dan semakin tinggi kecepatan maka perbedaanada kecenderungan lebih tinggi dan relatif linierdengan kenaikan input pulsa. Sesuai dengankarakteristik motor stepper bahwa power motorstepper konstan, ketika kecepatan meningkat, torsimenurun dan kurva dari torsi dapat ditingkatkandengan meningkatkan tegangan(3). Dari grafiktampak kecenderungan perbedaan kecepatan dimungkinkan karena adanya selip dan semakintinggi kecepatan kemungkinan selip semakinbesar karena torsi menurun.

Pengamatan fisik menunjukkan adanyagetaran yang semakin keras pada pemberian inputpulsa semakin tinggi, dan daya semakin menurunbahkan pada penambahan pulsa tertentu putaranberhenti. Oleh karena itu diambH putaran optimalpada input pulsa 2500.

HasH perhitungan teoritis ternyata lebihkedl antara 1 sampai 9 persen dari kecepatanhasH pengukuran, sehingga setiap perhitungankecepatan teoritis harus ditambahkan jumlah

",.

1?43Ul ru.JA M(TO:t;

500 1000 is<<: It'1O 25-00 !>Om )SO

Gambar 5. Grafik hubungan input pulsa dengankecepatan teoritis yang telahdikoreksi.

KESIMPULAN

Pemasukan data input dalam perhitungankecepatan sumber pada perangkat mekanikbrakiterapi ini pedu dikoreksi denganmenambahkan prosentase sesuai grafik gambar 4.Karakteristik kecepatan sumber dapat dHihatlangsung pada Gambar grafik 5. Grafik hubunganinput pulsa dengan kecepatan teoritis yang telahdikoreksi. Dengan faktor koreksi ini makakesalahan perhitungan teoritis dapatdiminimalkan.

UCAPAN TERIMAKASIH

Kami ucapkan terima kasih kepada I.Bapak Kristedjo, 2. Bapak Ari Satmoko dan

Buku II hal. 246 ISSN 1410 - 8178 Tri Harjanto, dkk

@Jbatan



semua pihak yang telah memberikan bantuandalam penelitian ini.

DAFTAR PUSTAKA

1. SYAHRUL SYAMSUDIN "Pencegahan danDeteksi Dini Kanker Serviks" Cermin DuniaKedokteran No. 133.2001. ISSN: 0125-913X.2000

2. AMINANTO. Dasar Motor Stepper. Posted on3/18/2011

3. NONIM. Manual. Geared Type 5 PhaseStepping Motor. tipe A50K-S566(W)-GIO.Autonics. 2012

4. ALAIN GERBAULET DKK. "The GEC

Estro Handbook of Brachytherapy. ISBN-90804532-6. 2002.

5. ARISATMOKO DKK. Rancang BangunModul Mekanik Penggerak SumberRadioisotop Pada Prototip Awal PerangkatBrakiterapiKanker Servik Dosis Sedang.PRPN-BATAN.2012

6. INDARZAH MASBATIN P. Technical noteTN04- WP02- WBSO-RPN-20 10-440202. 6Mei 2011

Tanya jawab

Kussigit S~ Apakah erorr-nya linier?

rr; Harjanto-<} Baik, sebagaimana tercantum pada grafik

memang kecenderungannya adalah linersehingga koreksi kecepatan terse butlangsung dimasukkan dalam programsoftware pengendali.

Ign. Dewanto~ Apakah dalam aplikasi brachytherapy hams

dilakukan variasi kecepatan penempatanmemberi radiasi?

~ Apakah Tujuannya?

rr; Harjanto-<} Tidak, tetapi memang hanya satu kecepatan.

Tetapi untuk mengoreksi kecepatan supayaakurat maka dilakukan variasi kecepatansehingga lebih akurat.

-<} Tujuannya supaya koreksinya lebih akurat.

Tri Harjanto, dkk. ISSN 1410 - 8178 Buku II hal. 247

penentuan nilai koreksi kecepatan teoritis pada

Documents