PERHITUNGAN DOSIS PADA BORON NEUTRON CAPTURE

THERAPY (BNCT) DENGAN MENGGUNAKAN FAKTOR

GEOMETRI PERMUKAAN BOLA UNTUK KASUS

GLIOBLASTOMA MULTIFORME

TUGAS AKHIR

Diajukan sebagai syarat menyelesaikan studi tingkat sarjana

di Program Studi Fisika Institut Teknologi Bandung

Oleh

SABRIANI SUCI ZASNEDA

10205056

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2009

PERHITUNGAN DOSIS PADA BORON NEUTRON CAPTURE

THERAPY (BNCT) DENGAN MENGGUNAKAN FAKTOR

GEOMETRI PERMUKAAN BOLA UNTUK KASUS

GLIOBLASTOMA MULTIFORME

Oleh

SABRIANI SUCI ZASNEDA

10205056

Program Studi Fisika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Institut Teknologi Bandung

Tugas Akhir ini Telah Diperiksa dan Disetujui

Bandung, September 2009

Pembimbing

Rena Widita Ph.D

NIP : 132164036

iii

KATA PENGANTAR

Puji syukur diberikan kepada Allah SWT, Tuhan Semesta Alam Yang Maha

Mengatur dan Maha Mengizinkan segala sesuatunya. Salawat dan salam

senantiasa didoakan untuk Nabi Besar Muhammad SAW dan Para Sahabat serta

semua pecinta Beliau sehingga skripsi Perhitungan Dosis pada Boron Neutron

Capture Therapy (BNCT) dengan Menggunakan Faktor Geometri

Permukaan Bola untuk kasus Glioblastoma Multiforme yang diajukan sebagai

syarat menyelesaikan studi tingkat sarjana di Program Studi Fisika Institut

Teknologi Bandung, dapat terselesaikan dengan baik.

Penyelesaian skripsi ini tidak terlepas dari bimbingan, dukungan, do’a, serta

bantuan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima

kasih dan penghargaan setinggi-tingginya untuk pihak-pihak yang telah

berkontribusi dalam menyelesaikan skripsi ini, baik secara langsung maupun tidak

langsung.

Saya sangat berterima kasih pada Bu Rena Widita, Ph.D, guru yang sangat sabar

dalam membimbing saya. Beliau adalah tempat bertanya, tempat belajar, dan

tempat berkeluh kesah selama saya mengerjakan skripsi ini. Bahkan ketika saya

sakit dalam proses penyelesaian skripsi ini, beliaulah yang mencarikan rumah

sakit untuk berobat. Saya merasa sangat beruntung bisa mendapat pembimbing

yang sangat perhatian, selalu membangkitkan semangat dan rasa percaya diri saya

serta beliau telah menjadi sumber insprasi dalam berbagai hal pada kehidupan

saya.

Mama Nelfi Elida dan papa Zulhanifa, orang tua terbaik yang selalu memberikan

cinta dan kasih sayang tiada tara untuk saya. Yang selalu memberikan bekal

berharga untuk masa depan saya. Do’a dan nasehat mereka ibarat mantra sakti

yang akan selalu melindungi saya. Muhartri Sanjaya, Mesa Suhandana dan Intan

Zanofani, kalian adalah inspirasi saya untuk bisa menjadi kakak terbaik.

iv

Saya juga mengucapkan terimakasih kepada Pak Dudung dan Bu Neny yang telah

bersedia menjadi penguji pada sidang TA. Pak Enjang, Pak Kairurrijal, Pak Zaki,

dan semua dosen Fisika yang telah membagi ilmu kepada saya. Pak Yeye, dan

semua staf TU, dan perpustakaan Fisika, terimakasih untuk setiap bantuan dan

do’anya.

Keluarga besar saya, Tek Pik, Nabil, Angah Pen, Mak Bujenx, Abang Ucin,

Atam, Adang Padal, Tunggaek Asra, Angah Imai, Tek Irek, Ibu Eli, Pak Cik Ral,

yang selalu memberikan saya kehangatan, terimakasih atas do,anya. Senyum dan

kasih sayang kalian membuat saya ingin menjadi seseorang yang lebih baik lagi.

Mak Il, Tek Leli, Ibu kost, Bapak kost, Bu Heti, Bu Farida, makasih telah bersedia

menjadi orang tua saya selama dibandung. Pak Suwandi, pembimbing saya ketika

KP di RSHS, terima kasih atas segala ilmu dan dukungannya.

Saudara saya, Rizky Fitria, terima kasih atas kasih sayangnya. If, Ayu, Suharman,

Da Mursyid, Da Hamdi, bang Maihan, bang Febi, bang Vicki, Fuad, Anggi BH,

Lucky, terima kasih selalu ada saat saya membutuhkan bantuan kalian. Kak

Yusuf, terima kasih atas motivasinya. Sahabat yang telah mememani saya belajar

selama 4 tahun ini, Adi, Ridar, Reni, Tina, Khori, Vidi, Ady, Indra, Robi, Anur,

Meri, Ana, Novita, dan seluruh anak FI05 lainnya, terimakasih atas dukungan

kalian. Selamat berjuang untuk kita semua. Pringadi, terima kasih atas perhatian,

semangat dan pelajaran selama ini, semoga kebaikan selalu menyertai kita.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini tidak sempurna sebagaimana yang

diharapkan. Oleh sebab itu, penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca.

Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi para akademisi, praktisi ataupun

penelitian-penelitian selanjutnya.

Bandung, September 2009

Sabriani Suci Zasneda

v

DAFTAR ISI

Halaman judul .................................................................................................................... i

Halaman pengesahan ........................................................................................................ ii

Kata Pengantar ................................................................................................................. iii

Daftar Isi ........................................................................................................................... v

Daftar Gambar dan Grafik .............................................................................................. vii

Daftar Tabel .................................................................................................................... viii

Daftar Lampiran ............................................................................................................... ix

Daftar Publikasi ................................................................................................................. x

Abstrak ............................................................................................................................. xi

Bab 1 Pendahuluan

1.1 Latar Belakang .............................................................................................. 1

1.2 Rumusan Masalah ......................................................................................... 2

1.3 Tujuan Penulisan ........................................................................................... 2

1.4 Ruang Lingkup Kajian .................................................................................. 2

1.5 Sistem Penulisan ............................................................................................ 2

Bab 2 Teori Dasar Radioterapi

2.1 Satuan Radiasi ............................................................................................... 5

2.1.1 Nilai Sinar/Papara ......................................................................... 5

2.1.2 Dosis Serap .................................................................................... 5

2.1.3 Dosis Ekuivalen ............................................................................ 6

2.1.4 Aktivitas Radiasi .......................................................................... 7

2.2 Efek Radiasi dalam Pengobatan Kanker ........................................................ 8

2.3 Fraksinasi ...................................................................................................... 8

Bab 3 Boron Neutron Capture Therapy (BNCT)

3.1 Sejarah dan Perkembangan BNCT .............................................................. 10

3.2 Prosedur BNCT ............................................................................................ 11

3.3 Reaksi Fisi pada Boron Neutron Capture Therapy ....................................... 12

vi

3.4 Prinsip dalam Perhitungan Dosis ................................................................. 13

3.5 Perhitungan Numerik Faktor Goemetri ........................................................ 16

3.5.1 Faktor Geometri Gpl untuk Permukaan Datar ............................... 17

3.5.2 Faktor Geometri Gsp untuk Permukaan Bola ................................ 19

3.5.3 Faktor Geometri Gcy untuk Permukaan Silinder ............................ 21

Bab 4 Dosis Serap Disekitar Batas Distribusi Boron

4.1 Prhitungan Sebaran Energi pada Tumor dengan Menggunakan Faktor

Geometri Bola ............................................................................................. 24

4.2 Perhitungan Dosis Serap Optimum pada Glioblastoma Multiforme ............. 26

4.3 Analisis Data dan Hasil Peritungan ............................................................... 27

Bab 5 Kesimpulan dan Saran

5.1 Kesimpulan .................................................................................................. 30

5.2 Saran ............................................................................................................ 30

Daftar Pustaka ................................................................................................................. 31

Lampiran ......................................................................................................................... 33

vii

DAFTAR GAMBAR DAN GRAFIK

Gambar 3.1. Skema proses BNCT ...................................................................... 9

3.2. Reaksi fisi inti pada BNCT .......................................................... 12

3.3. Skema perhitungan Energi ........................................................... 14

Grafik 4.1. Sebaran dosis pada tumor.............................................................. 26

4.2. Sebaran dosis pada kulit kepala ................................................... 29

viii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Harga quality factor untuk berbagai jenis radiasi .......................... 7

3.1 Energi dan jangkauan partikel alfa dan litium reaksi BNC .......... 12

3.2 Faktor geometri permukaan datar untuk daerah bebas boron ....... 18

3.3 Faktor geometri permukaan datar untuk daerah yang mengandung

boron ............................................................................................. 18

3.4 Faktor geometri permukaan bola untuk daerah yang mengandung

boron ............................................................................................. 20

3.5 Faktor geometri permukaan bola untuk daerah bebas boron ........ 20

3.6 Faktor geometri permukaan silinder untuk daerah bebas boron ... 22

3.7 Faktor geometri permukaan silinder untuk daerah yang

mengandung boron ........................................................................ 22

4.1 Kosentrasi rata-rata maksimum boron dalam darah setelah 2 jam

penginfusan ................................................................................... 24

4.2 Sebaran energi serap disekitar sel tumor yang mengandung boron

....................................................................................................... 25

4.3 Pencapaian dosis optimum ............................................................ 26

ix

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Nilai LET partikel alfa dan litium ................................................. 34

2. Perhitungan LET terkombinasi ..................................................... 35

3. Hasil interpolasi data geometri permukaan bola ......................... 37

4. Hasil perhitungan energi serap pada tumor ................................... 40

5. Hasil perhitungan energi serap pada otak ...................................... 49

6. Hasil perhitungan energi serap pada kulit kepala .......................... 58

7. Interpolasi faktor geometri dan perhitungan energi ...................... 66

x

Daftar Publikasi

1. Zasneda, S. & Widita, R. (2009) A numerical simulation of absorbed dose calculation for

cylindrical interface in BNCT. Proceeding of the 3rd

Asian Physics Symposium APS2009

Bandung, Indonesia.

2. R. Widita, R. Kurniadi, F. Haryanto, Y. Darma, Y.S. Perkasa, S.S. Zasneda. (2009) Effect of

low power helium-neon laser irradiation on human blood parameters. Proceeding of the 3rd

Asian Physics Symposium APS2009 Bandung, Indonesia.

ABSTRAK

Boron Neutron Capture Therapy (BNCT), merupakan terapi kanker dengan memanfaatkan

reaksi penangkapan neutron termal oleh isotop boron-10 yang menghasilkan partikel alfa dan inti

litium. Keunggulan BNCT adalah efek radiasi dapat dibatasi pada sel-sel tumor. Dosis radiasi

pada BNCT sangat bergantung pada distribusi boron dalam tumor. Dosis serap pada sel dari hasil

reaksi 10B(n,α)7Li dihitung disekitar daerah sebaran boron dan daerah bebas boron. Metode

perhitungan melibatkan partikel alfa dan litium hasil reaksi yang memiliki Linear Energy

Transfer (LET) tinggi. Dengan mengambil kasus kanker otak Glioblastoma Multiforme, dosis

serap pada sel tumor, otak dan kulit kepala dihitung dengan menggunakan data faktor geometri

sebaran boron untuk permukaan bola. Dosis optimal tumor diperoleh pada konsentrasi boron

22.1 µg 10B/g darah.

Kata Kunci : Dosis Serap, Faktor Geometri, Linear Energy Transfer

ABSTRACT

Boron Neutron Capture Therapy (BNCT) is a cancer therapy by utilizing the thermal neutron

capture reactions by boron-10 isotope which produces alpha particles and lithium nuclei. The

superiority of BNCT is that radiation effects could be limited to tumor cells. BNCT radiation

dose depends on the distribution of boron in the tumor. Absorbed dose to the cells from the

reaction 10B (n, α) 7Li was calculated near interface medium containing boron and boron free

region. The method considers the contribution of the alpha particle and recoiled lithium particle

to the absorbed dose and the variation of LET charged particles energy. Geometrical factor data

of boron distribution for the spherical surface is used to calculate the energy absorbed in the

tumor cells, brain and scalp for case Glioblastoma Multiforme. Optimal dose in tumor obtained

boron concentrations of 22.1 mg 10

B / g blood.

Keyword : Absorbed Dose. Geometrical Factor, Linear Energy Transfer.