ANALISIS DISTRIBUSI SPEKTRUM SINAR X DEN
ANALISIS DISTRIBUSI SPEKTRUM SINAR-X
DENGAN SIMULASI MONTE CARLO
LAPORAN STUDI MANDIRI
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat dalam Evaluasi Studi Mandiri II
Oleh
Yudiansyah Akbar
NIM : 20213056
Dosen Pembimbing: Rena Widita, Ph.D
PROGRAM STUDI MAGISTER FISIKA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2015
ANALISIS DISTRIBUSI SPEKTRUM SINAR-X
DENGAN SIMULASI MONTE CARLO
Oleh: Yudiansyah Akbar
Pendahuluan
Kesuksesan radioterapi pada tumor ditentukan oleh beberapa tahapan yang harus
dilakukan. Salah satu tahap penting dalam Radioterapi yaitu proses pencitraan tumor yang
bertujuan untuk mengetahui geometri, ukuran dan posisi tumor terhadap organ-organ yang sehat.
Teknologi pencitraan seperti computed tomography (CT), magnetic resonance imaging (MRI),
ultasound dan positron emmision tomography (PET) menjadi teknologi yang sering digunakan
untuk pencitraan medis.
CT merupakan teknologi pencitraan yang
utama untuk perencanaan radioterapi
dikarenakan pencitraan CT cukup baik dalam membedakan jaringan lunak dengan kanker [1].
Teknologi pencitraan yang memiliki kemampuan merekam pergerakan tumor diantaranya adalah
Cone Beam Computed Tomography (CBCT). Image dari CBCT dapat memberikan representasi
3D secara lengkap. On Board Imager (OBI) yang terdiri dari sebuah sumber X-ray CT dan sebuah
flat panel detector dipasangkan pada gantry dari LINAC untuk menghasilkan gambaran 3D [2].
Gambaran yang dihasilkan bergantung pada kontras. Kontras adalah besaran yang penting
untuk menunjukan kualitas citra. Performance dari detektor sinar-X harus sangat sensitif dengan
spektrum sinar-X yang datang supaya mendapatkan kontras yang optimal, oleh karena itu
pengetahuan yang akurat mengenai kualitas berkas sinar-X menjadi kebutuhan untuk karakterisasi
sumber dan mendesain semua komponen yang terkait dalam proses imaging. Analisis kualitas
sinar-X juga sangat penting untuk proteksi radiasi dari dosis yang diberikan. Kualitas dari sinar-X
dapat dilihat diantaranya dari bentuk distribusi sinar-X yang dihasilkan dari sinar-X.
Metode untuk menganalisis spektrum sinar-X dapat dibagi menjadi tiga tipe, yaitu
pengukuran langsung dengan menggunakan spectrocopy sinar-X, metode analitik dan simulasi
metode Monte Carlo (MC) [3]. Metode Monte Carlo merupakan teknik metode numerik yang
didasarkan pada sampling bilangan random untuk mensimulasikan proses stokastik [4]. Saat ini,
metode Monte Carlo banyak diterapkan untuk transportasi radiasi. Simulasi Monte carlo
merupakan Simulasi yang paling akurat untuk kasus transport partikel dalam geometri medium
yang komplek. Sekarang ini banyak jenis dari simulasi monte carlo, seperti MCNP, GEANT4,
PENELOPE, ITS dan EGSnrc. Simulasi Monte Carlo untuk menganalisis spektrum sinar-X yang
dihasilkan oleh Varian OBI CBCT V.1.4 dalam hal ini dilakukan dengan menggunakan program
paket EGSnrc, yang terdiri dari BEAMnrc dan BEAMDP. BEAMnrc digunakan untuk desain
tabung sinar-X, sedangkan BEAMDP digunakan untuk menentukan spektrum sinar-X yang
dihasilkan.
Pada studi mandiri ini, penulis mengacu pada penelitian yang dilakukan oleh Defrianto
Pratama, namun dilakukan dalam energi dan variasi jumlah histori yang berbeda. Penulis ingin
menginvestigasi distribusi spektrum sinar-X pada tabung sinar-X varian OBI CBCT V1.4 yang
bekerja pada energi 120 kVp & 125 kVp dengan variasi histori 3 milyar dan 5 milyar partikel.
Pengetahuan yang akurat mengenai kualitas berkas sinar-X menjadi kebutuhan untuk karakterisasi
sumber dan mendesain komponen yang terkait dalam imaging. Analisis kualitas sinar-X juga
sangat penting untuk proteksi radiasi dari dosis yang diberikan. Salah satu indikator kualitas dari
sinar-X dapat dilihat dari bagaimana bentuk distribusi sinar-X yang dihasilkan. Tujuan tersebut
dilakukan melalui studi pustaka dan simulasi monte carlo menggunakan program paket EGSnrc,
yang terdiri dari BEAMnrc dan BEAMDP.
DENGAN SIMULASI MONTE CARLO
LAPORAN STUDI MANDIRI
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat dalam Evaluasi Studi Mandiri II
Oleh
Yudiansyah Akbar
NIM : 20213056
Dosen Pembimbing: Rena Widita, Ph.D
PROGRAM STUDI MAGISTER FISIKA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2015
ANALISIS DISTRIBUSI SPEKTRUM SINAR-X
DENGAN SIMULASI MONTE CARLO
Oleh: Yudiansyah Akbar
Pendahuluan
Kesuksesan radioterapi pada tumor ditentukan oleh beberapa tahapan yang harus
dilakukan. Salah satu tahap penting dalam Radioterapi yaitu proses pencitraan tumor yang
bertujuan untuk mengetahui geometri, ukuran dan posisi tumor terhadap organ-organ yang sehat.
Teknologi pencitraan seperti computed tomography (CT), magnetic resonance imaging (MRI),
ultasound dan positron emmision tomography (PET) menjadi teknologi yang sering digunakan
untuk pencitraan medis.
CT merupakan teknologi pencitraan yang
utama untuk perencanaan radioterapi
dikarenakan pencitraan CT cukup baik dalam membedakan jaringan lunak dengan kanker [1].
Teknologi pencitraan yang memiliki kemampuan merekam pergerakan tumor diantaranya adalah
Cone Beam Computed Tomography (CBCT). Image dari CBCT dapat memberikan representasi
3D secara lengkap. On Board Imager (OBI) yang terdiri dari sebuah sumber X-ray CT dan sebuah
flat panel detector dipasangkan pada gantry dari LINAC untuk menghasilkan gambaran 3D [2].
Gambaran yang dihasilkan bergantung pada kontras. Kontras adalah besaran yang penting
untuk menunjukan kualitas citra. Performance dari detektor sinar-X harus sangat sensitif dengan
spektrum sinar-X yang datang supaya mendapatkan kontras yang optimal, oleh karena itu
pengetahuan yang akurat mengenai kualitas berkas sinar-X menjadi kebutuhan untuk karakterisasi
sumber dan mendesain semua komponen yang terkait dalam proses imaging. Analisis kualitas
sinar-X juga sangat penting untuk proteksi radiasi dari dosis yang diberikan. Kualitas dari sinar-X
dapat dilihat diantaranya dari bentuk distribusi sinar-X yang dihasilkan dari sinar-X.
Metode untuk menganalisis spektrum sinar-X dapat dibagi menjadi tiga tipe, yaitu
pengukuran langsung dengan menggunakan spectrocopy sinar-X, metode analitik dan simulasi
metode Monte Carlo (MC) [3]. Metode Monte Carlo merupakan teknik metode numerik yang
didasarkan pada sampling bilangan random untuk mensimulasikan proses stokastik [4]. Saat ini,
metode Monte Carlo banyak diterapkan untuk transportasi radiasi. Simulasi Monte carlo
merupakan Simulasi yang paling akurat untuk kasus transport partikel dalam geometri medium
yang komplek. Sekarang ini banyak jenis dari simulasi monte carlo, seperti MCNP, GEANT4,
PENELOPE, ITS dan EGSnrc. Simulasi Monte Carlo untuk menganalisis spektrum sinar-X yang
dihasilkan oleh Varian OBI CBCT V.1.4 dalam hal ini dilakukan dengan menggunakan program
paket EGSnrc, yang terdiri dari BEAMnrc dan BEAMDP. BEAMnrc digunakan untuk desain
tabung sinar-X, sedangkan BEAMDP digunakan untuk menentukan spektrum sinar-X yang
dihasilkan.
Pada studi mandiri ini, penulis mengacu pada penelitian yang dilakukan oleh Defrianto
Pratama, namun dilakukan dalam energi dan variasi jumlah histori yang berbeda. Penulis ingin
menginvestigasi distribusi spektrum sinar-X pada tabung sinar-X varian OBI CBCT V1.4 yang
bekerja pada energi 120 kVp & 125 kVp dengan variasi histori 3 milyar dan 5 milyar partikel.
Pengetahuan yang akurat mengenai kualitas berkas sinar-X menjadi kebutuhan untuk karakterisasi
sumber dan mendesain komponen yang terkait dalam imaging. Analisis kualitas sinar-X juga
sangat penting untuk proteksi radiasi dari dosis yang diberikan. Salah satu indikator kualitas dari
sinar-X dapat dilihat dari bagaimana bentuk distribusi sinar-X yang dihasilkan. Tujuan tersebut
dilakukan melalui studi pustaka dan simulasi monte carlo menggunakan program paket EGSnrc,
yang terdiri dari BEAMnrc dan BEAMDP.