SIMULASI PENENTUAN DOSIS SERAPAN PADA BRACHYTHERAPY PROSTAT MENGGUNAKAN SOFTWARE MCNP5

(1)

commit to user

SIMULASI PENENTUAN DOSIS SERAPAN

PADA

BRACHYTHERAPY

PROSTAT

MENGGUNAKAN

SOFTWARE

MCNP5

Disusun oleh :

AGITTA RIANARIS

M0207020

SKRIPSI

Diajukan untuk memenuhi sebagian

persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains Fisika

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

April, 2011

(2)

commit to user

HALAMAN PENGESAHAN

Skripsi ini dibimbing oleh :

Pembimbing I

Drs. Suharyana, M. Sc NIP. 19611217 198903 1 003

Pembimbing II

Dra. Riyatun, M.Si NIP. 19680226 199402 2 001

Dipertahankan di depan Tim Penguji Skripsi pada : Hari : Jumat

Tanggal : 9 Juli 2010

Anggota Tim Penguji :

1. Viska Inda Variani, S.Si, M.Si

NIP. 19720617 199702 2 001

...

2. Drs. Darmanto, M.Si

NIP. 19610614 198803 1 002

...

Disahkan oleh: Jurusan Fisika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta

Ketua Jurusan Fisika

Drs. Harjana, M.Si, Ph.D NIP. 19590725 198601 1 001

(3)

commit to user iii

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul ”SIMULASI

PENENTUAN DOSIS SERAPAN PADA BRACHYTHERAPY PROSTAT

MENGGUNAKAN SOFTWARE MCNP5” belum pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga belum pernah ditulis atau dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Surakarta, April 2011

Agitta Rianaris

(4)

commit to user

SIMULASI PENENTUAN DOSIS SERAPAN PADA BRACHYTHERAPY

PROSTAT MENGGUNAKAN SOFTWAREMCNP5

AGITTA RIANARIS M0207020

Jurusan Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta

ABSTRAK

SIMULASI PENENTUAN DOSIS SERAPAN PADA BRACHYTHERAPY PROSTAT MENGGUNAKAN SOFTWARE MCNP5. Simulasi ini digunakan untuk menentukan energi yang diserap per transformasi partikel pada organ prostat dan bladder dengan menggunakan software MCNP5. Sumber radioaktif yang digunakan adalah 125I dengan aktivitas 12,96 × 10 Bq, waktu paruh 59,4 hari dan energi emisi gamma sebesar 35,49KeV. Untuk simulasi diperlukan geometri tubuh manusia, definisi sumber dan output (tally) berupa model pulsa distribusi energi. Geometri yang dibuat berupa phantom ORNL-MIRD, sumber 125

I dalam bentuk titik dan tipe tally *F8. Hasil simulasi digunakan untuk menentukan dosis serapan pada prostat dan bladder. Variasi jumlah seed dilakukan untuk mendapatkan nilai dosis serapan yang berbeda-beda. Banyaknya seed yang diimplankan divariasi dari 10, 20, 30, 40, 50, 60, 80,dan 90. Didapatkan dosis serap pada prostat meningkat secara linier dengan semakin banyaknya jumlah seed yang diimplankan. Persamaan garis linier yang diperolah

dari kurva antara dosis serapan dan jumlah seed pada prostat adalah = 0,338 − 0,358. Dengan persamaan tersebut maka dapat ditentukan jumlah

seed untuk mencapai dosis optimum pada brachytherapy prostat yaitu 145 Gy. Jumlah seed untuk mencapai dosis tersebut adalah 430. Simulasi menunjukkan bahwa dosis serapan pada brachytherapy prostat dapat ditentukan dengan menggunakan MCNP5.

(5)

commit to user

ABSORBED DOSE DETERMINATION OF PROSTATE

BRACHYTHERAPY USING MONTECARLO METHOD EMPLOYING MCNP5

AGITTA RIANARIS M0207020

Departement of Physics, Mathematics and Natural Sciences Faculty, Sebelas Maret University, Surakarta

ABSTRACT

ABSORBED DOSE DETERMINATION OF PROSTATE

BRACHYTHERAPY USING MONTECARLO METHOD EMPLOYING

MCNP5. We have successfully calculated absorbed dose per transformation of

particle at a prostate and a bladder by employing MCNP5. A radioactive 35.49KeV gamma source of 125I with an activity of 12.96 × 10 Bq and a male phantom geometry and a tally high-pulse energy have been used throughfully. The variation of seeds were 10, 20, 30, 40, 50, 60, 80 and 90. A curve between absorbed dose and total seed designated a linier connection with an formula of = 0,338 − 0,358where y is the dose absorbed and x is the number of seeds. The calculated seed to achieve an optimum dose is 430 seeds.

(6)

commit to user

”Maka sesungguhnya bersama kesulitan itu ada kemudahan, sesungguhnya bersama kesulitan itu ada kemudahan. Maka apabila engkau telah selesai (dari suatu urusan), tetaplah bekerja keras (untuk

urusan yang lain). Dan hanya kepada Tuhanmulah engkau

The future

”Barang siapa menanam benih maka ia

~ Anonim, advice from Bapak Eko S.(Pertamina RU IV)

~edit from Virgil ”They can because they think they

As soon as you trust yourself, you will know how to live.

MOTTO

”Maka sesungguhnya bersama kesulitan itu ada kemudahan, sesungguhnya bersama kesulitan itu ada kemudahan. Maka apabila engkau telah selesai (dari suatu urusan), tetaplah bekerja keras (untuk

urusan yang lain). Dan hanya kepada Tuhanmulah engkau ~ QS.Al-Insyirah:5-8 ~

The future depends on what we do in the present. ~ Mahatma Gandhi ~

”Barang siapa menanam benih maka ia juga yang akan memetik buahnya”

, advice from Bapak Eko S.(Pertamina RU IV)

I can because I think I can

edit from Virgil ”They can because they think they can” _~

As soon as you trust yourself, you will know how to live.

~Johann Wolfgang van Goethe_~

”Maka sesungguhnya bersama kesulitan itu ada kemudahan, sesungguhnya bersama kesulitan itu ada kemudahan. Maka apabila engkau telah selesai (dari suatu urusan), tetaplah bekerja keras (untuk

urusan yang lain). Dan hanya kepada Tuhanmulah engkau berharap.”

on what we do in the present.

akan memetik buahnya”

, advice from Bapak Eko S.(Pertamina RU IV) ~

edit from Virgil ”They can because they think they

(7)

commit to user

Dengan rahmat Allah SWT, karya ini kupersembahkan kepada

1. Allah SWT atas rahmat, ini dapat kuselesaikan

2. Mama dan papa yang tercinta yang setiap hari menyebut namaku dalam doanya.

3. Angel, Wawa, mas aku sangat menyayangi

4. Pembimbingku yang tak pernah berhenti mengaja 5. Saudara perjuangan

dimanapun kalian berada

dari kalian. Sungguh suatu nikmat tak terkira bisa bertemu kalian dan bersama kalian dalam waktuku belajar

6. Teman-teman Phys’07

memberikan nada yang berbeda

terlupakan dan akan selalu terkenang. Tetap semangat gapai citamu ya!!

7. Almamater yang kubanggakan, khususnya Jurusan Fisika Fakultas MIPA

Universitas Sebelas Maret.

vii

PERSEMBAHAN

Dengan rahmat Allah SWT, karya ini kupersembahkan kepada:

Allah SWT atas rahmat, hidayah dan anugrah yang Maha Besar sehingga skripsi i dapat kuselesaikan.

Mama dan papa yang tercinta yang setiap hari menyebut namaku dalam

mas Prima, Bulik Sri-ku,dan Hun Bunku Satriya dari hati kukatakan aku sangat menyayangi kalian semua dan terimakasih atas motivasinya

Pembimbingku yang tak pernah berhenti mengajakku belajar dan terus berkarya audara perjuangan, teman Xii[p]at SMASAKU yang selalu memotivasi

dimanapun kalian berada, teman-teman RY dan adek-adek, aku banyak dari kalian. Sungguh suatu nikmat tak terkira bisa bertemu kalian

dan bersama kalian dalam waktuku belajar hingga sekarang. teman Phys’07, terima kasih telah ikut mewarnai hidupku memberikan nada yang berbeda-beda pada alunan musik hidupku

dan akan selalu terkenang. Tetap semangat gapai citamu ya!! Almamater yang kubanggakan, khususnya Jurusan Fisika Fakultas MIPA Universitas Sebelas Maret.

hidayah dan anugrah yang Maha Besar sehingga skripsi

Mama dan papa yang tercinta yang setiap hari menyebut namaku dalam

dari hati kukatakan semua dan terimakasih atas motivasinya.

dan terus berkarya. yang selalu memotivasi

ku banyak belajar dari kalian. Sungguh suatu nikmat tak terkira bisa bertemu kalian, berkenalan

, terima kasih telah ikut mewarnai hidupku dan

musik hidupku. Kalian tak dan akan selalu terkenang. Tetap semangat gapai citamu ya!! Almamater yang kubanggakan, khususnya Jurusan Fisika Fakultas MIPA

(8)

commit to user Alhamdulillaahirobbil’alamii

melimpahkan rahmat

penulisan laporan penelitian Pada Brachytherapy Pr

Laporan penelitian berbagai pihak. Oleh karena 1. Drs. Suharyana, M.Sc

yang telah mendampingi

saran dalam penyusunan skripsi. 2. Dra. Riyatun M.S

kesabaran, bimbingan dan saran dalam penyelesaian skripsi. 3. Ir. Tagor M. Sembiring

di Indonesia.

4. Keluargaku tercinta,

Terima kasih kalian selalu ada buatku 5. Mbak Annisatun fatonah,

diberikan senantiasa bermanfaat. 6. Teman-teman fisika

semangatnya.

7. Adik-adikku angkatan 8. Semua pihak yang

dapat terselesaikan dengan baik.

Semoga Allah dan bantuan yang telah

viii

KATA PENGANTAR

Alhamdulillaahirobbil’alamiin, syukur kepada Allah SWT rahmat dan hidayahnya sehingga penulis dapat laporan penelitian dengan judul “Simulasi Penentuan Pada Brachytherapy Prostat Menggunakan Software MCNP5.”

penelitian ini tidak akan selesai tanpa adanya

berbagai pihak. Oleh karena itu, Penulis menyampaikan terima kasih kepada: Suharyana, M.Sc., selaku Pembimbing I sekaligus pembimbing

mendampingi selama penelitian, memberi motivasi, saran dalam penyusunan skripsi.

M.Si. selaku Pembimbing II yang telah memberikan kesabaran, bimbingan dan saran dalam penyelesaian skripsi.

Sembiring dari PTRKN BATAN selaku pemegang lisensi

tercinta, mama, papa, angel, wawa, bulik sri dan kalian selalu ada buatku.

Annisatun fatonah, terima kasih atas konsultasinya semoga diberikan senantiasa bermanfaat.

n fisika angkatan 2007, terima kasih atas dukungan,

adikku angkatan 2008,2009 dan 2010.

pihak yang telah membantu penulis sehingga laporan dapat terselesaikan dengan baik.

Allah SWT memberikan balasan yang lebih baik yang telah engkau berikan. Penulis menyadari bahwa

h SWT yang telah dapat menyelesaikan Penentuan Dosis Serapan

adanya bantuan dari enulis menyampaikan terima kasih kepada:

sekaligus pembimbing belajar motivasi, bimbingan dan

memberikan latihan

pemegang lisensi MCNP

sri dan mas prima.

ya semoga ilmu yang

dukungan, bantuan, dan

laporan penelitian ini

lebih baik atas kebaikan bahwa masih terdapat

(9)

commit to user

banyak kekurangan baik dalam isi maupun cara penyajian materi. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran guna perbaikan di masa datang. Semoga laporan penelitian ini dapat memberi manfaat bagi penulis khususnya dan pembaca pada umumnya. Amin

Surakarta, April 2011

(10)

commit to user

DAFTAR ISI

halaman

HALAMAN JUDUL... i

HALAMAN PENGESAHAN... ii

HALAMAN PERNYATAAN.. ... iii

HALAMAN ABSTRAK... iv

HALAMAN ABSTRACT ... v

HALAMAN MOTTO ... vi

HALAMAN PERSEMBAHAN ... vii

KATA PENGANTAR ... vii

DAFTAR ISI ... x

DAFTAR SIMBOL... xii

DAFTAR TABEL... xiii

DAFTAR GAMBAR ... xiv

DAFTAR LAMPIRAN... xv

BAB I PENDAHULUAN ... 1

I.1. Latar Belakang Masalah ... 1

I.2. Rumusan Masalah ... 3

I.3. Tujuan ... 4

I.4. Batasan Masalah ... 4

I.5. Luaran Yang diharapkan... 4

I.6. Sistematika Penulisan ... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 6

2.1. BrachytherapyProstat ... 6

2.2. Dosimetri... 9

2.2.1. Dosis Serapan ... 9

2.3. Interaksi Foton dengan Materi ... 11

2.3.1. Efek Fotolistrik ... 12

2.3.2. Hamburan Compton... 13

2.3.3. Produksi Pasangan ... 14

2.4. 125I sebagai Sumber Radionuklida ... 14

2.5. MCNP5 ... 15

2.5.1. MCNP ... 15

(11)

commit to user

2.5.3. TallyMCNP ... 18

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 20

3.1. Waktu Penelitian ... 20

3.2. Alat dan Bahan... 20

3.3. Prosedur Pembuatan Simulasi... 20

3.3.1. Model Geometri Phantom... 21

3.3.2. Model Sumber Radiasi... 23

3.3.3. Model Pulsa Distribusi Energi ... 24

3. 3.4. Prosedur Pembuatan File Input Dan Pengolahan Data ... 25

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 27

4.1. Geometri PhantomModel ORNL-MIRD ... 27

4.2. Dosis Serapan dari Hasil Simulasi dan Perhitungan ... 31

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 37

5.1. Simpulan ... 37

5.2. Saran... 37

DAFTAR PUSTAKA ... 39

(12)

commit to user

xii

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan

Dosis Serap

Energi total yang dihasilkan oleh tiap partikel Massa organ

Waktu paruh Umur hidup

Aktivitas awal material radioaktif Bilangan transformasi

Densitas organ Volume organ

ℎ

∅

Konstanta peluruhan Panjang gelombang Konstanta Planck Massa electron Frekuensi

Kecepatan cahaya Fungsi kerja

(13)

commit to user

xiii

DAFTAR TABEL

halaman

Tabel 2.1. Jenis TallyFn dan Modifikasi Tally... 19

Tabel 3.1. Komposisi Dasar dan Densitas Organ Tubuh Model Phantom ORNL-MIRD... 23

Tabel 3.2. Data Sumber Radiasi untuk Input MCNP5... 24

Tabel 4.1. Interaksi Foton yang Terjadi pada CellProstat dan Bladder ... 30

Tabel 4.2. Interaksi Elektron yang Terjadi pada CellProstat dan Bladder... 30

Tabel 4.3. Hasil RunningSimulasi... 32

Tabel 4.4. Dosis Serapan Hasil Perhitungan... 33

Tabel L.1. Menu Utama Pilihan... 46

Tabel L.2. Jenis Surface CardMCNP ... 48

(14)

commit to user

xiv

DAFTAR GAMBAR

halaman

Gambar 2.1.Skema Prosedur Penanaman Seed125I ... 7

Gambar 2.2.Posisi SeedSetelah Penanaman... 8

Gambar 2.3.Skema Efek Fotolistrik... 12

Gambar 2.4.Skema Hamburan Compton ... 13

Gambar 2.5.Reaksi Inti Pembentukan Iodium-125 yang Terjadi di Kamar Radiasi ... 14

Gambar 2.6. Perjalanan Random Sebuah Foton Datang Mengenai Material ... 16

Gambar 2.7.Start-up Konfigurasi Vised... 18

Gambar 3.1. Flow chart Prosedur Pengoperasian Simulasi ... 26

Gambar 4.1.Tampilan Geometri ORNL-MIRD yang Telah Dibuat ... 28

Gambar 4.2. Geometri Prostat dan Bladderyang Telah Dibuat ... 28

Gambar 4.3. Grafik Hubungan antara Jumlah Seed dan Dosis Serapan pada Cell Prostat... 34

Gambar 4.3. Grafik Hubungan antara Jumlah Seed dan Dosis Serapan pada Cell Dinding dan Isi Bladder... 35

Gambar L.1. Start-up Konfigurasi Visual Editor ... 44

Gambar L.2. Tampilan Output Windowsbertuliskan “Input File” ... 45

Gambar L.3. Surface Windows... 47

Gambar L.4. Jendela Cell... 51

Gambar L.5. Jendela untuk Membuat Material ... 55

(15)

commit to user

DAFTAR LAMPIRAN

halaman

Lampiran 1. Datasheet Spesifikasi Peluruhan Iodium-125... 42

Lampiran 2. Petunjuk Installasi MCNP5 ... 43

Lampiran 3. Pembuatan Geometri ... 44

Lampiran 4. Data Organ dan Densitas Tiap Cell... 61

Lampiran 5. Input Program ... 63

Lampiran 6. MCTAL... 76

(16)

commit to user 1

BAB I PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang Masalah

Teknologi nuklir dapat dimanfaatkan pada bidang kesehatan. Terapi kanker dengan teknik brachytherapy merupakan salah satu pemanfaatannya. Brachytherapy adalah sebuah terapi kanker dengan cara penanaman inti radioaktif. Terapi alternatif pengobatan kanker melalui radiasi elektromagnetik dari material radioaktif yang ditempatkan di dekat tumor atau kanker (Robinson, 2006). Metode ini merupakan prosedur yang efektif untuk membunuh sel kanker dan untuk mencegah tumor datang kembali. Telah tersedia studi eksperimen dan teoritis untuk mengetahui hubungan antara geometri sumber dan material dalam brachytherapy. Salah satunya adalah Pourbeigi dkk. (2004) yang telah melakukan studi tentang dosis brachytherapy endovascular dengan sumber radiasi 188Re dan 186Re dengan menggunakan simulasi Monte Carlo.

Penentuan dosis yang aman untuk organ tertentu dalam brachyterapysangat penting untuk diperhatikan. Selama ini dalam penentuan dosis implan menggunakan cara yang sederhana yaitu dengan menggunakan pendekatan pada tumor dan distribusi dosis pada tumor ke organ normal. Pendekatan dibuat dengan mengasumsikan semua elektron ditempatkan secara lokal dan mengabaikan pengaruh relatif dari foton terhadap dosis serapan pada tumor (Sgouros, 2005). Keadaan dosis serapan yang didapatkan tidak tepat. Kemungkinan untuk meletakkan detektor dan zat radioaktif dalam tubuh secara bersamaan amat sangat tidak mungkin sehingga diperlukan simulasi yang dapat menghitung dosis serapan setepat mungkin. Biasanya metode Monte Carlo digunakan untuk mendefinisikan fungsi distribusi dosis, variasi dosis, dan perhitungan dosis sumber brachytheraphy(Sgouros, 2005).

Beberapa program telah dibuat untuk menentukan dosis serapan radionuklida. Program MIRDOSE3, yang memiliki 223 jenis radionuklida dan 10

(17)

commit to user

model antromorphic yang berbeda-beda termasuk untuk standard laki-laki, perempuan dan geometri anak-anak (Stabin, 1996). Program ini tidak lama digunakan dan kemudian digantikan dengan Organ Level Internal Dose Assesment (OLINDA) dan juga software MABDOSE (Sgouros, 2005).

Monte Carlo N’ Particle version 5(MCNP5) yang dibuat oleh Los Alamos merupakan software open source komputer dengan menggunakan metode Monte Carlo yang diaplikasikan untuk menghitung perjalanan partikel dari partikel hidup ketika dilepaskan dari sumbernya sampai partikel mati karena lepas, terserap, dan sebagainya (X-5 Monte Carlo Team, 2005). Program komputer ini telah teruji untuk menyimulasikan perjalanan partikel maupun foton di dalam material. Beberapa penelitian telah dilakukan untuk membandingkan hasil simulasi dan eksperimen. Diantaranya yaitu simulasi efisiensi detektor NaI(Tl) dan HPGe yang dilakukan oleh Fatonah (2010). Di bidang reaktor salah satunya adalah Julian (2001) dan di bidang medis telah dilakukan oleh Lazarine (2006), Robinson (2006) tentang single seed implan pada dosimeter brachytherapy, Pourbeigi dkk. (2004) dalam brachytherapy endovaskular. Menurut Chen dkk. sebagaimana telah dikutip oleh Yazdani dan Mowlavi (2007), juga telah melakukan perhitungan distribusi dosis serapan inti Cs-131 menggunakan simulasi Monte Carlo. Semua pemodelan yang telah dilakukan menggunakan MCNP menunjukkan hasil yang memuaskan dan mendekati benar dengan penyimpangan hasil pengukuran tidak lebih dari 5%.

Beberapa penelitian terkait yang telah ada seperti yang dilakukan oleh Yazdani dan Mowlavi (2007) membuat model phantom jaringan tubuh untuk brachytherapyhanya berupa sebuah kubus dengan inti radioaktif tunggal 131Cs yang dibuat dalam berbentuk silinder. Geometri phantom tersebut kurang akurat apabila digunakan untuk menggambarkan geometri tubuh manusia. Kubus tersebut merupakan cuplikan dari jaringan lunak pada tubuh. Oleh karena itu diperlukan pendekatan geometri yang menyerupai tubuh manusia, organ dalamnya termasuk prostat dan komposisinya.

(18)

commit to user

Saat ini teknik brachytherapykanker prostat menggunakan radioaktif 125I dan hanya sebagian Rumah Sakit di Indonesia yang menyediakan pelayanan pengobatan jenis ini. Radioisotop yang digunakan ini memiliki waktu paruh 59,4hari dan energi γ rendah yaitu 35,49 KeV. Inti radioaktif dibuat dalam bentuk jarum kecil yang diimplankan dalam tubuh yang sering disebut dengan istilah seed.

Dalam penelitian dibuat simulasi brachytherapy dengan menggunakan metode Monte Carlo dengan software MCNP5. Simulasi brachyteraphyprostat untuk mengetahui pengaruh dosis serapan pada prostat dan kandung kemih (bladder) dengan menggunakan metode Monte Carlo dibutuhkan beberapa masukan yang meliputi geometri ORNL-MIRD, definisi sumber radioaktif yang digunakan, banyaknya dosis implan dan pemilihan tally. Perhitungan dosis serap pada bladder ditentukan karena posisinya yang berdekatan dengan organ prostat.

Metode simulasi ini memuat dosimetri tumor dengan geometri yang sesuai yang telah dipaparkan oleh komisi Medical International Radiation Dose Committee (MIRD) dan Oak Ridge National Laboratory (ORNL) yaitu MIRD. ORNL-MIRD merupakan simulasi phantom manusia yang terdiri dari dua bagian utama tubuh yaitu badan dan kepala serta enam organ dalam yang terdiri dari ginjal, hati, ovarium, pankreas, limpa, dan tiroid (Lazarine, 2006). Dengan simulasi dan geometri ini diharapkan dosis serapan yang diserap oleh organ prostat maupun bladder dapat diprediksikan secara lebih akurat.

1.2. Rumusan Masalah

Permasalahan yang ingin diselesaikan dalam penelitian ini adalah :

1. Bagaimana membuat listing input model geometri phantomORNL MIRD menggunakan Visual EditorMCNP5?

2. Bagaimana memprediksikan dosis serapan 125I di bladder dengan menggunakan simulasi yang telah dibuat berdasarkan jumlah seedyang digunakan?

(19)

commit to user

1.3.Tujuan

Tujuan penelitian ini adalah:

1. Membuat bentuk geometri ORNL-MIRD dengan menggunakan software MCNP5.

2. Mengetahui pengaruh jumlah seedterhadap besarnya dosis serapan 125I pada prostat dan bladder.

3. Menentukan jumlah seeduntuk mencapai dosis optimum.

1.4. Batasan Masalah

Batasan masalah penelitian ini pemodelan geometri dibuat sesuai dengan phantom tubuh manusia model ORNL MIRD yang dikeluarkan oleh komite MIRD. Organ prostat dan bladder laki-laki dewasa hanya dimodelkan dalam visualilasi 2 dimensi dengan sebuah bulatan ellipsoid. Digunakan variasi seed dari 10; 20; 30; 50; 60; 70; 80; dan 90seedIodium-125 radionuklida brachytherapy, masing-masing memiliki aktivitas 12,96 × 10 Bq, waktu paruh 59,4 hari dan energi emisi gamma sebesar 35,49KeV. Mode partikel yang digunakan dalam simulasi adalah foton dan elektron.

1.5. Luaran yang Diharapkan

Luaran yang diharapkan setelah adanya penelitian ini adalah dihasilkannya simulasi brachyteraphy prostat untuk mengetahui pengaruh dosis serapan pada bladder dengan menggunakan metode Monte Carlo software MCNP5. Selanjutnya hal ini dapat digunakan sebagai inisiasi penggunaan metode Monte Carlo untuk menghitung dosis serap. Tersedianya model geometri phantom ORNL-MIRD jenis

(20)

commit to user

kelamin laki-laki yang dapat digunakan untuk menentukan dosis serap pada kasus lainnya. Dan diharapkan pula, skripsi ini dapat digunakan sebagai panduan sederhana untuk pemula dalam menggunakan software MCNP5 terutama di Jurusan Fisika FMIPA Universitas Sebelas Maret.

1.6. Sistematika Penulisan

Laporan skripsi ini disusun dengan sistematika sebagai berikut:

BAB I Pendahuluan

BAB II Tinjauan Pustaka BAB III Metodologi Penelitian

BAB IV Hasil Penelitian dan Pembahasan

BAB V Penutup

Pada Bab I dijelaskan mengenai latar belakang penelitian, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, serta sistematika penulisan skripsi. Bab II tentang dasar teori. Bab ini berisi teori yang mendasari penelitian. Bab III berisi metode penelitian yang meliputi waktu, tempat dan pelaksanaan penelitian, alat dan bahan yang diperlukan, serta langkah-langkah dalam penelitian. Bab IV berisi tentang hasil penelitian dan analisa yang dibahas dengan acuan dasar teori yang berkaitan dengan penelitian. Terakhir, Bab V berisi simpulan dari pembahasan di bab sebelumnya dan saran-saran untuk pengembangan lebih lanjut dari skripsi ini.

(21)

commit to user 6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1.Brachytherapyprostat

Kanker prostat adalah sel tumor yang tumbuh pada kelenjar prostat dalam sistem reproduksi pria. Sel tumor ini dapat menyebar secara metastasis dari prostat ke bagian tubuh lain, terutama tulang dan limpa. Penyakit ini dapat menimbulkan rasa sakit dan kesulitan saat buang air kecil dan disfungsi erektil (Ikawati, 2010).

Brachytherapy ditemukan pada tahun 1901 tidak lama setelah penemuan radioaktif oleh Becquerel pada tahun 1896. Pierre Curie menggunakan sumber radioaktif jarum berisotop radium yang dimasukkan ke dalam tumor, dan ditemukan ukuran tumor menyusut (Gabriel, 1996).

Brachytherapy merupakan suatu metode terapi dengan menempatkan sumber radioaktif. Penerapan metode ini perlu memperhatikan distribusi dosis radiasi pada jarak yang pendek secara interstisial, intracavitari ataupun di permukaan. Dengan metode terapi seperti ini, ketinggian dosis radiasi dapat diatur secara lokal pada tumor dengan kecepatan dosis menyebar pada jaringan normal di sekitarnya (Robinson, 2006). Brachytherapy dapat digunakan dengan tujuan untuk menyembuhkan kanker pada stadium jika kanker belum metastasis (menyebar ke bagian lain dari tubuh).

Intracavitari brachytherapymerupakan kontak terapi radiasi dimana diberikan radiasi dengan memasukkan aplikator melalui lumen (rongga tubuh) yang kemudian akan diisi dengan sumber radioaktif misalnya iridium. Teknik lainnya adalah interstitial brachytherapy, yang merupakan cara pemberian radiasi dengan melakukan implantasi (memasukan biji radioaktif) pada organ menggunakan aplikator jarum atau kateter plastik yang kemudian akan diisi dengan sumber radioaktif (Gondhowiardjo, 2003).

Pemberian implan dilakukan pada kelenjar prostat. Brachytherapy meminimalkan batas dosis yang digunakan. Terdapat dua jenis brachytherapyprostat

(22)

commit to user

yaitu temporari dan permanen implan. Permanen implan menggunakan sumber radiaktif berupa jarum kecil yang lebih popular disebut dengan seed. Implan ini digunakan pada kanker prostat stadium awal. Iodium-125 dan Palladium-103 adalah radioisotop yang biasa digunakan untuk implan permanen.

Teknik brachyterapy saat ini adalah dengan cara interstisial yang dipandu dengan ultraosoundgraph transrectaldan perineal template berupa grid seperti pada Gambar 2.1. Posisi prostat (berwarna biru) yang terletak dalam tubuh dapat diketahui dengan menggunakan sistem ultrasound dan grid template guide needle yang digunakan untuk penyangga panduan peletakan seed. Penempatam seeddengan jarak 1 cm tiap suntikan dan diletakkan secara merata diseluruh bagian prostat. Dalam sekali brachytherapydapat diimplankan 50 sampai dengan 100 seed (Yu dkk., 1999). Prostat menempel pada bagian bawah dinding bladder. Dengan cara implan ini distribusi dosis akan bergantung pada ketepatan posisi sumber terhadap kanker dan perencanaan awal sebelum tindakan dilakukan (Robinson, 2006).

Gambar 2.1. Skema Prosedur Penanaman Seed125I (Robinson, 2006) Gambar 2.2. menunjukan posisi seedyang telah diimplankan. Dokter dan ahli brachytherapistmenggunakan piranti ultrasounddan gambar x-rayuntuk mengetahui posisi seedyang ditempatkan pada prostat telah pada posisi yang tepat.

(23)

commit to user

Gambar 2.2. Posisi SeedSetelah Penanaman (http://en.wikipedia.org/wiki/File:Seedplace.jpg)

Keuntungan brachytherapy dibandingkan radiasi sinar eksternal ada dua yaitu,

radiasi umumnya dibatasi oleh dosis implan, sehingga dosis yang lebih besar dapat dihantarkan ke sel tumor dengan dosis yang lebih rendah mengenai jaringan normal, sehingga kontrol lokal tumor lebih baik dan komplikasi lebih sedikit. Yang kedua,

kebanyakan brachytherapy dihantarkan secara berkelanjutan pada dosis rendah, secara

teori ini lebih efektif daripada sinar ekternal yang sesaat dengan dosis tinggi pada

keadaan sel tumor yang berkembang lambat. Implan brachytherapy hanya efektif jika

seluruh bagian tumor terlibat. Tumor haruslah bisa diakses dan batasnya cukup jelas.

Tumor yang besar atau batasnya tidak tegas biasanya tidak dilakukan brachytherapy

karena sulit untuk mencapai bagian tepi dari tumor (Baylay, 2007).

Penerapan teknik brachyterapy dapat mengatasi kelemahan radioterapi yang tidak fokus terhadap sasaran yang beresiko terkena jaringan sehat di sekitarnya. Oleh karena itu, diperlukan perkiraan efek biologis secara kuantitatif saat akan dilaksanakan brachytheraphy pada penderita kanker prostat sebelum implanasi dilakukan. Tidak seperti kebanyakan pengobatan lainnya, efek biologis dari terapi

(24)

commit to user

radionuklida dapat didefinisikan secara tepat dari segi besaran fisis, yaitu dosis serapan yang merupakan energi yang diserap oleh jaringan tiap satuan massa.

Oleh Prostate Cancer Research Institute (PCRI) ditetapkan dosis optimum brachytherapy yang diberikan adalah 145 Gy untuk terapi tunggal dengan seed implan jenis Iodium-125, dan 125 Gy untuk Palladium-103 (Grimm, dkk., 2003).

2.2. Dosimetri

Dosimetri adalah perhitungan dosis serapan dan optimasi dosis yang digunakan pada terapi radioisotop. Sebelum perlakuan brachyteraphy dilakukan, onkologis, dosimetrist dan ahli fisika medis akan menentukan rencana perlakuan yang optimal. Rencana ini bertujuan memberikan dosis yang tinggi pada tumor (kanker) dan meminimumkan dosis pada jaringan sehat di sekitar tumor tersebut.

Sangat penting untuk dibedakan antara “dosis serapan” dan “dosis”. Pada pengertian “dosis” tidak memiliki arti khusus dalam dosimetri radionuklida. Secara sederhana, dosis digunakan untuk menjelaskan aktivitas yang diatur seperti pada dosis serapan. Kebanyakan kasus pembedaan ini dapat dilakukan dari konteks pemakaiannya (Sgouros, 2005).

Untuk tiap radionuklida, banyaknya peluruhan terdistribusi tak homogen yang menembus tiap satuan volume organ dapat dipastikan secara tepat, dan besarnya serapan dari tiap sumber ke organ target dihitung oleh simulasi Monte Carlo.

2.2.1. Dosis Serapan

Dosis serap didefinisikan sebagai energi rata-rata yang diserap bahan persatuan massa bahan tersebut (Ikawati, 2008). Dosis serap juga merupakan energi absorpsi yang menyebabkan ionisasi yang secara primer bertanggung jawab untuk efek biologis dari radiasi (Adams, dkk., 1997). Satuan dosis serapan untuk suatu

(25)

commit to user

material adalah Gray (disingkat Gy), 1 Gray sama dengan 1 joule per kilogram = 100 rad.

Dosis serapan ( ) merupakan frasa yang tepat untuk menjelaskan besaran yang penting dalam dosimetri radionuklida dengan satuan Gy. Dosis serapan merupakan energi ( ) yang terserap oleh jaringan tubuh persatuan massa (Sgouros, 2005). Dosis serap dirumuskan

= (1).

merupakan banyaknya energi total yang dihasilkan oleh tiap partikel.

Dosis serap yang sama tetapi berasal dari jenis radiasi yang berbeda akan memberikan efek biologi yang berbeda pada sistem tubuh. Hal ini terjadi karena daya ionisasi masing-masing jenis radiasi berbeda (Kristiyanti, 2009).

Umur paruh ( ) sebuah radioisotop tidaklah sama dengan umur hidup ( ).

Oleh Beiser (1995), umur hidup isotop memiliki hubungan yang berkebalikan dengan konstanta peluruhan ( ) yaitu

=_0,693 (2).

Menurut Lazarine (2006) total bilangan transformasi ( ) dapat dihitung menggunakan persamaan (4) berikut

= (3)

dengan adalah aktivitas awal radionuklida (Bq).

Jika total bilangan transformasi dapat ditentukan, maka total dosis pada organ dapat dihitung. Menurut Lazarine (2006) hasil energi deposisi ( )pada suatu organ (Mev/Trans) dikalikan dengan total bilangan transformasi ( ) dan membaginya

(26)

commit to user

dengan massa organ ( ) akan dapat diperoleh nilai dosis serap ( ). Persaamn (1) dapat dituliskan kembali dengan

= × (4).

2.3.Interaksi Foton dengan Materi

Interaksi foton dengan materi pada jaringan tubuh dapat menyebabkan ionisasi materi penyusunnya sehingga timbul ion diantarnya H+ dan OH– yang sangat reaktif. Ion itu dapat bereaksi dengan molekul DNA dalam kromosom, sehingga menurut Kirk dan Ribbans (2004) dapat terjadi:

1. Reaksi ganda DNA pecah

2. Perubahan cross-linkagedalam rantai DNA

3. Perubahan basa yang menyebabkan degenerasi atau kematian sel

Dosis lethal dan kemampuan reparasi kerusakan pada sel-sel kanker lebih rendah daripada sel-sel normal, sehingga akibat radiasi sel-sel kanker lebih banyak yang mati dan yang tetap rusak dibandingkan dengan sel-sel normal. Sel-sel yang masih bertahan hidup akan mereparasi kerusakan DNA-nya sendiri-sendiri. Kemampuan reparasi DNA sel normal lebih baik dan lebih cepat dibandingkan sel kanker. Keadaaan ini dipakai sebagai dasar untuk radioterapi pada kanker (Kirk dan Ribbans, 2004). Dijelaskan oleh Kumar (1996), ionisasi mempunyai kekuatan untuk menghancurkan keutuhan sel dengan cara

1. Hasil atau benturan dari radiasi terhadap nukleus. 2. Perubahan kimia yang dipicu oleh ionisasi radiasi

Dari segi fisis, hasil interaksi foton tersebut dideteksi berdasarkan interaksinya dengan materi. Ada tiga macam interaksi utama, yaitu efek fotolistrik, efek Compton dan produksi pasangan (Beiser, 1995). Ketiga proses di atas menyebabkan elektron terionisasi atau tereksitasi. Jika tereksitasi kemudian dilanjutkan dengan de-eksitasi, terjadilah proses pancaran radiasi gelombang

(27)

commit to user

elektromagnetik. Bergantung pada materi yang berinteraksi, jenis gelombang elektromagnetik yang dipancarkan dapat berupa cahaya tampak atau sinar-X.

2.3.1. Efek Fotolistrik

Efek fotolistrik merupakan peristiwa terlepasnya elektron atom karena ditumbuk oleh foton. Pada peristiwa fotolistrik, sebuah foton diserap oleh elektron orbit yang terikat dalam atom. Tenaga foton diberikan kepada elektron sebagian untuk melepaskan diri dari orbit atom dan sisanya digunakan untuk bergerak sebagai tenaga kinetik. Atas dasar alasan ini, elektron yang ditimbulkan oleh efek fotolistrik dinamakan fotoelektron (Beiser, 1995). Fotoelektron ini memiliki tenaga kinetik yang besarnya ditunjukkan dalam persamaan (5) di bawah ini

= ℎ − ∅ (5). merupakan besarnya energi kinetik elektron, ℎ adalah energi foton, dan ∅ menyatakan fungsi kerja.

Dari persamaan (5) terlihat bahwa agar efek fotolistrik terjadi, maka energi foton harus sekurang-kurangnya sama dengan energi ikat elektron yang berinteraksi. Efek fotolistrik secara skematis dapat dilihat pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3. Skema Efek Fotolistrik (Desi dan Munir, 2001).

2.3.2. Hamburan Compton inti

= ℎ − ∅

= ℎ _MN

L K

(28)

commit to user

inti = ℎ = ℎ

M L K

N L

Hamburan Compton terjadi antara foton dan sebuah elektron bebas atau hampir bebas, yaitu yang terdapat pada kulit terluar sebuah atom. Foton akan menyerahkan sebagian energinya pada elektron untuk bergerak dan foton akan terhambur dengan sudut sebesar terhadap arah gerak foton datang (Beiser, 1995). Skema hamburan Compton dapat dilihat pada Gambar 2.4 di bawah:

Gambar 2.4. Skema Hamburan Compton (Desi dan Munir, 2001).

Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa foton terhambur dengan sudut sedangkan elektron akan bergerak membentuk sudut terhadap arah datang foton mula-mula (Beiser, 1995). Hubungan antara foton gelombang datang ( ),foton terhambur ( )dan arah hambur ( )ditunjukkan dalam persamaan (6) :

(29)

commit to user

2.3.3. Produksi Pasangan

Interaksi ini terjadi antara foton dengan inti atom materi. Produksi pasangan terjadi jika sebuah foton bergerak di dekat inti atom. Pada proses ini foton hilang dan sebagai gantinya terbentuk sepasang elektron dan positron. Kedua partikel tersebut bergerak dengan arah saling berlawanan. Oleh karena massa kedua partikel sama, maka agar dapat terjadi peristiwa bentukan pasangan, foton harus memiliki tenaga minimum sebesar 1,022 MeV.

2.4. 125I Sebagai Sumber Radionuklida

Iodium-125 merupakan pemancar gamma tunggal dengan energi 35,49 KeV. Nuklida ini dibuat melalui reaksi aktivasi neutron dengan sasaran isotop Xenon-124 (124Xe). Iradiasi neutron ini menghasilkan radioisotop 124Xe yang selanjutnya meluruh menjadi 125I (Japan Radioisotop Association, 1990). Skema reaksi inti pembentukan 125I dikamar radiasi ditunjukkan oleh Gambar 2.5.

124

Xe + n 125Xe-125I+e

-Gambar 2.5. Reaksi Inti Pembentukan Iodium-125 yang Terjadi di Kamar Radiasi (Saitoh, 1996).

Pada Gambar 2.5. ditunjukkan bahwa 125Xe terbentuk dari reaksi penangkapan neutron dari 124Xe.

Radiasi gamma energi rendah merupakan radiasi yang efektif untuk penanganan kanker dalam tubuh dan memilki efek samping yang kecil. Dengan energi gamma rendah maka semua energi radiasi akan diserap seluruhnya oleh proses interaksi foton dengan materi (fotolistrik, hamburan Compton dan bentukan

(30)

commit to user

pasangan) sehingga radiasi gamma yang lolos masuk ke dalam jaringan sehat relatif kecil (Ikawati, 2010).

Keunggulan 125I yaitu memancarkan foto-auger yang efektif merusak DNA sel kanker. Spesifikasi data peluruhan dari I-125 yang dibuat oleh komite MIRD dapat dilihat pada Lampiran 1. Proses dari pembentukan foto auger disebabkan karena efek auger dalam kulit atom. Setelah melewati beberapa peristiwa interaksi, foton dari emisi transisi x-ray diserap oleh elektron lain pada atom yang sama dalam cell prostat. Elektron tersebut tereskitasi akibat fotolistrik internal. Proses perubahan x-ray menjadi fotoelektron ini dinamanakan efek Auger (Alonso dan Finn, 1969).

2.5.MCNP5 2.5.1. MCNP

Kode komputer Monte Carlo N-Particle (MCNP) adalah sebuah kode transport partikel dengan kemampuan tiga dimensi dan pemodelan sumber. MCNP menggunakan metode Monte Carlo untuk analisis numerik. Metode Monte Carlo memberikan solusi numerik untuk mengatasi permasalahan yang terdapat pada pemodelan objek, termasuk keadaan disekitar objek dan interaksi yang terjadi di dalamnya. Metode ini sangat akurat pada semua dimensi dan banyak kasus yang berkaitan dengan transport partikel. Monte Carlo mensimulasikan perjalanan foton dan elektron pada suatu medium (Mostaar, dkk., 2003). Kode ini dapat diterapkan pada reaktor fisika, pelindung (shielding), sifat kritis reaktor (Julian, 2001), lingkungan pembersihan limbah nuklir, pencitraan medis (Yazdani dan Mowlavi, 2007), dan berbagai bidang terkait lainnya (X-5 Monte Carlo Team, 2003). Monte Carlo melakukan sampling secara random statistik dari semua bilangan. Hal ini dianalogikan dengan teknik gambling perjudian (X-5 Monte Carlo Team, 2003).

Metode Monte Carlo merupakan metode numerik statistik yang digunakan untuk menyelesaikan masalah-masalah yang tidak dimungkinkan diselesaikan secara analitik. MCNP5 merupakan salah satu versi MCNP yang diaplikasikan untuk

(31)

commit to user

membuat simulasi interaksi partikel tidak bermuatan listrik yaitu neutron dan foton (X-5 Monte Carlo Team, 2003). Program komputer ini telah teruji baik dalam menyimulasi perjalanan partikel maupun foton di dalam material di bidang medis yang pernah dilakukan oleh Yazdani dkk. (2007), Mostaar dkk. (2003), Sgouros (2005), Pourbeigi dkk.(2004), dan Robinson (2003).

Pengguna membuat suatu input file yang kemudian dibaca oleh MCNP. File ini mengandung informasi tentang permasalahan dalam suatu area, seperti detil geometri, deskripsi material dan pemilihan tampang lintang, letak dan jenis sumber netron, foton atau elektron, jenis tally dan teknik untuk meningkatkan efisiensi. File input ditulis menggunakan Visual Editor (Vised). Untuk cara installasi program dapat dilihat pada Lampiran 2.

MCNP mengikuti kejadian partikel yang sebenarnya dari partikel hidup ketika dilepaskan dari sumbernya sampai partikel mati (karena lepas, terserap, dan sebagainya) sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 2.6. Metode ini memanfaatkan probabilitas distribusi sampel secara acak menggunakan data transport untuk menggambarkan perjalanan partikel.

Gambar 2.6. Perjalanan Random sebuah Foton Datang Mengenai Material. Gambar 2.6. menunjukkan perjalanan acak foton yang datang melewati material. Pada contoh khusus ini, tumbukan foton terjadi pada tempat 1. Foton

Materi Foton datang 2

3 e+

e-2

(32)

commit to user

dihamburkan pada arah yang ditunjukkan, yang dipilih secara acak dari distribusi hamburan. Foton yang mungkin dihasilkan, untuk sementara disimpan untuk analisis berikutnya. Pada kondisi 1 terjadi hamburan Compton yang menghasilkan dua kemungkinan peristiwa yaitu 1 foton yang keluar dari sistem pada posisi 5 atau satu foton terhambur. Foton hasil efek Compton yang pertama menghasilkan pasangan elektron dan positron dan hamburan foton. Setelah foton mengalami hamburan berkali kali, pada tumbukan foton dan materi akan menghasilkan efek fotolistrik sehingga tenaga foton habis dan foton hilang pada keadaan 4. Foton yang disimpan tadi, sekarang kembali dan dengan sampling acak, keluar dari luasan material pada keadaan 2 hingga mengalami keadaan 4 dan 5.

2.5.2. Visual Editor

Visual Editor (Vised) dikembangkan untuk membantu pengguna dalam penciptaan file input MCNP menggunakan menu button (Carter dan Schwar, 2003). Vised memungkinkan pengguna untuk dengan mudah mengatur dan mengubah tampilan geometri. Hasil pemodelan dapat dilihat pada jendela Vised. tersedia pilihan menu yang memungkinkan memasukan informasi secara cepat dan dapat memvisualisasi bentuk geometrinya.

Tampilan awal ketika membuka MCNP Vised ditunjukkan dalam Gambar 2.7. Vised terdiri dari beberapa menu utama, yaitu file, input, update plot, surface, cell, data, run, particle display, tally plots, cross section plots, 3D view, read again, back up, file dan help. Keterangan lebih lengkap mengenai fungsi masing-masing menu dapat dilihat pada Lampiran 3.

(33)

commit to user

Gambar 2.7. Start-upKonfigurasi Vised(Carter dan Schwarz, 2003).

2.5.3. TallyMCNP

Pemilihan tally digunakan untuk menentukan jenis hasil keluaran yang diharapkan dari MCNP5. Informasi yang diinginkan dapat diperoleh dari satu atau lebih kartu tally. Banyak spesifikasi kartu tally yang menggambarkan tally ‘bins”. Beberapa contoh adalah kartu energi (En), waktu (Tn), dan cosine (Cn). Tally didefinisikan dengan tipe tally dan tipe partikel yang menyertainya. Informasi dalam tally selalu terkait dengan kartu data sebelumnya, termasuk pada jenis partikel yang digunakan. Untuk mendapatkan hasil tally saja cukup menggunakan tally Fn. Tally pada MCNP5 meliputi tallynomor 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, dan 8 atau kelipatannya dengan nomor akhir yang sama dengan tally yang dipilih. Masing-masing tally memiliki tujuan kalkulasi numerik yang berbeda-beda. Jenis tally Fn yang disediakan oleh MCNP5 sebagaimana dituliskan pada Tabel 2.1. berikut

(34)

commit to user

Tabel 2.1. Jenis tallyFn dan modifikasi tally(X-5 Monte Carlo Team, 2003)

Tally Mode

partikel

Deskripsi Units Modifikasi tally

Units

F1 :N, :P, :E Arus permukaan Partikel *F1 MeV

F2 :N, :P, :E Fluks permukaan Partikel/cm2 *F2 MeV/cm2

F4 :N, :P, :E Panjang lintasan yang diperkirakan

berdasarkan fluks

Partikel/cm2 *F4 MeV/cm2

F5 :N, :P Fluks dari sumber titik atau cincin detektor

Partikel/cm2 *F5 MeV/cm2

F6 :N, :P,

:N,P

Panjang lintasan yang diperkirakan

berdasarkan energi deposisi

MeV/g *F6 Jerks/g

F7 :N Panjang lintasan yang

diperkirakan

berdasarkan deposisi energi fisi

Mev/g *F7 Jerks/g

F8 :N, :P, :E, :P,E

Pulsa tallytinggi Pulsa *F8

+F8

MeV Muatan

(35)

commit to user 20 BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Waktu Penelitian

Waktu penelitian dilakukan selama bulan September sampai dengan November 2010.

3.2. Alat dan Bahan 1. Seperangkat Personal Computer dengan

Sistem Operasi : Microsoft Windows XP© Profesional

Memori : 766 MB RAM

2. Data

 Bahan dan densitas material untuk pemodelan phantomORNL-MIRD versi 1996.

 Input model phantomORNL-MIRD.

3.3. Prosedur Pembuatan Simulasi

Pembuatan simulasi brachytherapy prostat ini dilakukan dengan metode Monte Carlo program MCNP versi 5. Simulasi yang dikerjakan pada skripsi ini adalah pembuatan geometri phantom model ORNL-MIRD versi 1996 seperti yang dikeluarkan oleh komite MIRD. Simulasi brachytherapy prostat dilakukan untuk mengetahui dosis serapan pada bladder saat seeds radionuklida 125I diimplankan dalam prostat.

(36)

commit to user

Prosedur pembuatan simulasi meliputi tiga tahap yaitu, pembuatan geometri phantommodel ORNL-MIRD versi 1996, mendefinisikan sumber radiasi serta posisi sumber radiasi, dan pemilihan tally pada *F8 supaya mendapatkan hasil berupa distribusi energi dalam satuan MeV. Ketiga tahap tersebut akan dibahas lebih lanjut pada subbab berikutnya.

Dalam pembuatan simulasi diperlukan cara yang sama ketika membuat input baru. Langkah-langkah yang harus diperhatikan dalam pembuatan input yaitu harus dilakukan secara berurutan. Tahapan yang dilakukan meliputi :

1. Pembuatan surfacedan ukuran surface. Surfacemerupakan suatu batasan lapisan atau garis yang mengelilingi suatu cell. Dalam pembuatan surface juga harus diperhatikan bentuk, ukuran dan posisi surface.

2. Pembuatan input material. Input yang diperlukan meliputi nomor atom penyusun material, fraksi massa dan densitas material.

3. Pembuatan cell dan ukuran cell. Cell merupakan suatu ruang atau bentuk tertutup yang dibatasi oleh satu atau lebih surface. Dalam pembuatan suatu celldiperlukan juga definisi material dan densitas dari celltersebut. 4. Pemilihan mode partikel yang digunakan, dalam simulasi ini digunakan

mode partikel yang dideteksi adalah foton (P) dan elektron (E). 5. Pembuatan data transformasi.

6. Pendefinisian sumber radioaktif termasuk posisi seeddi dalam prosat. 7. Pemilihan tally.

3.3.1. Model Geometri Phantom

Geometri dan definisi material yang digunakan dalam pemodelan phantom ORNL-MIRD sangatlah penting dalam simulasi brachytherapy prostat. Pada penelitian sebelumnya oleh Lazarine (2006) dalam thesisnya telah dilampirkan printout input geometri phantom model ORNL-MIRD untuk brachytherapy prostat. Dalam pembuatan geometri selalu dibutuhkan data input yang diperlukan meliputi

(37)

commit to user

densitas, material penyusun, bentuk dan ukuran surfaceserta cell. Geometriphantom model ORNL-MIRD merupakan bentuk geometri tubuh manusia yang terdiri dari 3 bagian utama tubuh yaitu bagian kepala, bagian badan dan kaki. Pada model ini di sertakan pula lima bagian organ dalam tubuh lainnya yang dianggap penting yaitu usus halus, kolon menurun, kolon sigmoid, bladderdan prostat.

Geometri phantom terdiri dari tiga bagian utama yaitu: (1) sebuah silinder ellips untuk menunjukan badan dan lengan, (2) dua buah lingkaran kerucut yang terpotong ujungnya menggambarkan anggota gerak kaki, dan (3) sebuah silinder melingkar yang diletakkan pada batas setengah silinder ellips menggambarkan leher dan kepala. Di bagian atas kaki yang berupa permukaan datar antara badan dan kaki tertempel testis.

Ukuran diameter prostat normal laki-laki dewasa adalah 3 cm dengan massa normal 10 sampai 20 gram (Fuller, 2010). Dalam simulasi ini pemodelan prostat dibuat berupa cell bulatan dengan jari-jari 2,2 cm, densitas 1,04 g/cm3dan terletak di bawah bladderpada posisi (0, −6,0025, 2,505). Komposisi penyusun kelenjar prostat disamakan dengan komposisi jaringan lunak (soft tissue) dengan volume 16,3625cc. Pada kasus penelitian ini, jaringan prostat telah dianggap menjadi jaringan yang memiliki sel kanker.

Data organ, densitas tiap cellorgan dan volume sebagaimana dituliskan pada Lampiran 4 (Lazarine, 2006). Komposisi dasar dan total densitas organ tubuh untuk model phantomORNL-MIRD oleh K.F. Eckerman (2002) dituliskan pada Tabel 3.1.

(38)

commit to user

Tabel 3.1. Komposisi dasar dan densitas organ tubuh model phantom ORNL-MIRD (Eckerman, 2002)

Atom Komponen

Persen massa (g/cm3)

Jaringan lunak Tulang Paru-paru

1 H 10,454 7,337 10,134

6 C 22,663 25,475 10,238

7 N 2,490 3,057 2,866

8 O 63,525 47,893 75,752

9 F 0 0,025 0

11 Na 0,112 0,326 0,184

12 Mg 0,013 0,112 0,007

14 Si 0,030 0,002 0,006

15 P 0,134 5,095 0,080

16 S 0,204 0,173 0,225

17 Cl 0,133 0,143 0,266

19 K 0,208 0,153 0,194

20 Ca 0,024 10,190 0,009

26 Fe 0,005 0,008 0,037

30 Zn 0,003 0,005 0,001

37 Rb 0,001 0,002 0,001

38 Sr 0 0,003 0

40 Zr 0,001 0 0

82 Pb 0 0,001 0

Densitas , , ,

3.3.2. Model Sumber Radiasi

Definisi sumber diperlukan untuk mensimulasikan perjalanan partikel. Dalam simulasi ini sumber radiasi dimodelkan dalam bentuk seedsyang ditanamkan tersebar merata dalam prostat dalam posisi yang acak. Definisi sumber yang diperlukan sebagai inputan MCNP5 adalah jenis partikel yang dipancarkan, energi dan kelimpahan partikel, arah berkas partikel, dan geometri yang berupa posisi dan

(39)

commit to user

bentuk sumber radioaktif. Sumber radiasi yang digunakan dalam pemodelan ini diperlihatkan dalam Tabel 3.2.

Tabel 3.2. Data Sumber Radiasi untuk Input MCNP5

Sumber Keterangan

Nuklida 125I

Bentuk Titik

Banyaknya seed Energi125I Jenis partikel Penempatan sumber

10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, dan 90. 0,03549 MeV

Foton dan elektron

Di dalam prostat secara acak

3.3.3. Model Pulsa Distribusi Energi

TallyF8 digunakan untuk menghitung pulsa distribusi energi yang didapatkan dari tangkapan radiasi oleh detektor. TallyF8 disebut juga tallytinggi pulsa. Kartu F8 digunakan untuk memasukan data cell. Nilai energi total yang dideposisi oleh keseluruhan foton disimpan di dalam energi bin. Di dalam MCNP5 nilai energi yang terakumulasi tersebut dinyatakan dalam file MCTAL.

Energi foton dan elektron yang terdeposisi dapat dihitung secara simultan sesuai keinginan atau dihitung sendiri-sendiri bergantung pada mode partikel yang digunakan. Telah dituliskan pada Tabel 2.1 mode partikel pada tally F8 adalah :N untuk netron, :P untuk foton, :E untuk elektron, dan :P,E digunakan untuk elektron dan foton secara simultan. Pada penelitian ini digunakan mode :P,E untuk mengetahui karakteristik foton dan elektron apabila berinteraksi dengan material. Tanda asterisk (*) pada F8 mengubah nilai tallydari tally pulsa tinggi dengan satuan “pulse” ke tallydeposisi energi tiap satuan muatan elektron dengan satuan “MeV”.

(40)

commit to user

3.3.4. Prosedur Pembuatan File Input dan Pengolahan Data

Listing input yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat pada Lampiran 5. Langkah pembuatan input diawali dengan pembuatan surface card atau kartu permukaan, yang merupakan tampilan permukaan dari geometri model. Isi dari kartu surface adalah jenis surface dan dimensinya. Di bawah surface cards dilanjutkan dengan cell cardyang didalamnya berisi spesifikasi ruang antar surfaceyang meliputi densitas material, definisi material, dan nama tiap cell. Di bawah cell card didefinisikan sumber radiasi dan dilanjutkan dengan perintah pemilihantally.

Luaran hasil perhitungan MCNP disimpan dalam file bernama mctal. Contoh isi file mctal dapat dilihat pada lampiran 6. Mctal berisi tentang energi deposisi per transformasi dari hasil eksekusi simulasi. Selain itu terdapat pula nilai relative error dan tally fluctuation chart (tfc). TFC merupakan bin beberapa fluktuasi tally. Variasi dari simulasi yang dibuat adalah jumlah seed yang digunakan. Posisi seed dipilih secara acak dengan ketentuan seedmasih berada pada cell prostat dan tersebar merata dalam prostat. Setiap perubahan variasi seed selanjutnya di run dan dibuat perhitungan dosis serapan pada ketiga organ yaitu prostat, dinding bladder dan isi bladder. Hasil eksekusi simulasi dalam mctal menampilkan nilai ( ) dalam satuan MeV/Trans.

Luaran yang berupa energi deposisi per transformasi ( ) tersebut masih harus diolah lagi untuk mendapatkan nilai dosis serap melalui perhitungan. Untuk lebih jelas dapat dilihat diagram alir kerja yang ditunjukkan pada Gambar 3.1.

(41)

commit to user

Gambar 3.1. Diagram Alir Prosedur Pengoperasian Simulasi

Energi deposisi pada isi bladder

Variasi seed

Start

Buat Surface

Buat cell

Definisi sumber radiasi

Pemilihan Tally(* F8)

Outputdan Mctal

Selesai Energi deposisi

pada prostat.

Energi deposisi pada dinding

(42)

commit to user 27 BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada penelitian ini telah berhasil dibuat simulasi brachytherapyprostat untuk mengetahui dosis serapan pada prostat dan bladder. Pemilihan bladder dan prostat sebagai pokok permasalahan dari skripsi ini dikarenakan posisi bladder dan prostat saling berdekatan yaitu prostat menempel pada bagian bawah dinding bladder.

Simulasi yang telah berhasil dibuat ini menjelaskan tentang pemodelan geometri tubuh manusia yang sebelumnya telah dibuat oleh komite MIRD. Komite ini. juga memberikan formula perhitungan dosis serapan.

Ketika input data telah jadi dan siap untuk dilakukan proses eksekusi atau running, lama waktu running program harus ditentukan. Running time dapat ditentukan dengan input berupa CTME ataupun NPS. Computer Time Cutoff Card (CTME) akan menghentikan running berdasarkan menit yang diinputkan. History Cutoff Card (NPS) akan menghentikan running saat jumlah riwayat hidup partikel sesuai dengan yang diinputkan. Pada simulasi ini running time dihentikan dengan menggunakan NPS card. NPS yang digunakan adalah 1.000.000. NPS akan menetapkan secara spesifik jumlah partikel yang hidup tepat pada jumlah 1.000.000 dan perjalanan foton dan elektron berakhir. Hasil dari bentuk geometri yang dibuat akan dijelaskan pada subbab berikutnya.

4.1. Geometri PhantomModel ORNL-MIRD

Geometri phantom ORNL-MIRD dibuat oleh ORNL dengan analisis matematis dosis oleh komite MIRD. Hasil running Vised dengan input sebagaimana dapat dilihat pada Lampiran 5 ditunjukkan pada Gambar 4.1 dan Gambar 4.2 di bawah ini:

(43)

commit to user

Gambar 4.1. Tampilan Geometri ORNL-MIRD yang Telah Dibuat.

Gambar 4.2. Geometri Prostat dan Bladderyang Telah Dibuat

Pemodelan bentuk tumor secara tepat tidaklah mudah untuk dilakukan. Dari beberapa literatur disebutkan pendekatan model dibuat untuk menentukan dosis serapan pada tumor dan distribusi dosis dari tumor ke organ normal lainnya. Pendekatan yang paling sederhana dibuat dengan mengasumsikan bahwa semua

(44)

commit to user

elektron ditempatkan secara lokal. Pengaruh foton ke dunia luar relatif diabaikan terhadap dosis serapan pada tumor.

Penelitian ini membuat geometri prostat dengan jari-jari 2,2 cm, densitas 1,04 g/cm3 dan terletak di bawah bladder pada posisi koordinat Cartesian yaitu (0, −6,0025, 2,505). Pengaruh banyaknya foton pada jaringan tidak diabaikan dan secara bergantian dapat diamati fraksi energi elektron yang diserap. Perbedaan warna yang tampak merupakan akibat dari perbedaan densitas material penyusun phantom yang digunakan. Material dan densitas material yang digunakan pada phantom ORNL-MIRD dapat dilihat pada sebagaimana pada Lampiran 4. Gambar 4.2. menunjukan bagian organ prostat dan bladder yang dibuat dalam cell berbentuk ellipsoid.

Dari gambar 4.2. terdapat angka-angka yang menunjukan nomor cell dari geometri tersebut. Nomor cell 6000 merupakan cell prostat. Nomor cell 3000 merupakan dinding bladderdan nomor cell3001 adalah isi bladder.

Simulasi geometri yang telah berhasil dibuat kemudian digunakan untuk proses pendefinisian sumber radioaktif yaitu 125I dengan spesifikasi sebagaimana yang dilampirkan pada Lampiran 1.

Pemberian jumlah seed125I dalam simulasi dilakukan variasi dari 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, dan 90. Seed yang diimplankan dalam prostat dipsosisikan tersebar merata secara acak dalam prostat. Pemberian ini bertujuan untuk meratakan distribusi sebaran foton pada sel kanker. Pendefinisian sumber radioaktif dalam simulasi yang dibuat adalah berupa titik. Pemilihan jumlah titik maksimum sebanyak 90 dianggap mewakili volume prostat. Jika seedyang diimplankan jumlahnya sedikit, distribusi foton tidak merata. Namun, apabila terlalu banyak radiasi foton akan tersebar luas dan mengenai organ sehat lainnya dengan dosis serapan yang tinggi.

Setelah dilakukan running input program dan pembacaan output didapatkan interaksi yang terjadi antara foton 125I dengan materi pada cell prostat. Tabel 4.1 menjelaskan interaksi foton yang terjadi.

(45)

commit to user

Sebagaimana telah dijelaskan pada BAB III, untuk mengetahui karakteristik foton dan elektron hasil interaksi dengan material didapatkan hasil seperti pada Tabel 4.1 dan tabel 4.2.

Tabel 4.1. Interaksi foton yang terjadi pada cellprostat dan bladder. Interaksi foton Energi (MeV)

Bremstrahlung Foton keluar

6,6904 × 10 5,9012 × 10

Dari tabel 4.1. dapat dilihat bahwa salah satu interaksi yang terjadi pada cell prostat adalah bremstrahlung. Pada peristiwa bremstrahlung terjadi pelepasan energi sebesar 6,6904 × 10 MeV. Penyebab dari hilangnya foton pada cell prostat dan bladder adalah foton keluar dari sistem seperti yang telah dipaparkan dan diilustrasikan dalam BAB II, Gambar 2.6.

Selain foton, elektron yang dihasilkan dari ionisasi 125I juga berinteraksi dengan materi cell. Interaksi tersebut dapat dilihat pada tabel 4.2.

Tabel 4.2. Interaksi elektron yang terjadi pada cellprostat dan bladder Interaksi foton Energi (MeV)

Photon auger 4,8482 × 10

Interaksi elektron dengan materi juga menghasilkan photon-auger dengan tenaga 4,8482 × 10 MeV. Telah dijelaskan sebelumnya bahwa I-125 juga menghasilkan fotoauger yang dapat memutuskan ikatan kromosom (Ikawati, 2010).

Secara fisis dapat dijelaskan bahwa, sel kanker akan rusak karena hasil ionisasi 125I. Sel sehat memiliki proses kematian yang pasti berdasarkan umur hidup sel tersebut. Sel akan mati dengan sendirinya apabila sudah tua atau rusak. Sel kanker mudah dan cepat membelah secara terus menerus hingga mencapai keadaan metastatis. Pembelahan sel ini membutuhkan energi yang tinggi untuk metabolisme, sehingga relatif sebagian penderita kanker menjadi lemah. Untuk membunuh sel

(46)

commit to user

kanker tersebut diperlukan energi yang sesuai dengan kondisi pasien dan perkembangan sel kanker. Energi ionisasi akan membuat atom-atom dalam sel untuk bergetar. Energi tersebut akan diserap. Energi kinetik yang diserap oleh sel kanker akan menyebabkan sel menjadi panas sehingga sel akan terbakar dan mati.

Tenaga ionisasi γ dari 125I dapat memutuskan kromososm, sehingga DNA pada sel kanker akan rusak. Apabila sebaran tenaga foton ini mengenai sel sehat dan dapat memutuskan kromosom sehat maka dapat terjadi mutasi genetik. Oleh karena itu, dalam pemberian dosis dan jenis material sumber yang digunakan harus direncanakan setepat mungkin.

4.2. Dosis Serapan Dari Hasil Simulasi dan Perhitungan

Tally pada brachytherapy prostat ini memberikan hasil berupa energi yang diserap per transformasi untuk masing-masing organ yang penting saat seed di implantkan. Nuklida akan meluruh hingga keaktifannya habis. Oleh karena itu, harus dihitung total bilangan transformasi yang akan terjadi pada seedyang melebihi waktu paruh radionuklida tersebut. Energi yang diserap diberi satuan MeV. Untuk mengetahui dosis serapan per satuan massa organ maka satuan harus dikonversikan ke dalam Gray.

Sejak phantom ORNL-MIRD dibuat dengan disertai volume organ dan densitas, massa tiap organ dapat diketahui dengan mudah, yaitu dengan persamaan (7) berikut

= × (7)

dengan : = densitas organ (gr/cc) = massa (gr)

= volume (cc).

Dalam kasus ini total aktivitas adalah banyaknya seed yang digunakan dikalikan dengan aktivitas tiap seed. Hasil deposisi energi untuk tiap transformasi

(47)

commit to user

partikel pada organ yang ditinjau sebagaimana output running dituliskan pada Tabel 4.3. berikut:

Tabel 4.3. Hasil RunningSimulasi

No.

Jumlah Seed

Energi (MeV) Prostat

(× )

Dindingbladder (× )

Isi bladder (× )

10 5,421 11,33 4,044

20 5,740 9,901 3,629

30 6,133 8,886 3,326

40 6,325 8,112 3,069

50 6,408 7,500 2,853

60 6,310 6,954 2,644

70 6,348 6,475 2,471

80 6,272 6,048 2,331

90 6,218 5,661 2,186

Hasil output tersebut kemudian dikonversikan ke satuan Gy/Trans. Umur hidup ditentukan menggunakan persamaan (2). Total bilangan transformasi dihitung setiap variasi seed dengan menggunakan persamaan (3) sebagaimana yang telah dituliskan pada BAB II. Sehingga dengan menggunakan persamaan (7) untuk menentukan massa tiap organ maka dosis serap dapat dihitung dengan mudah menggunakan persamaan (4). Hasil perhitungan dapat dilihat di lampiran perhitungan yaitu Lampiran 7.

Dari hasil pada perhitungan Lampiran 7, dapat dibuat tabel dosis serapan pada prostat dan bladder dengan variasi jumlah seed seperti pada Tabel 3.2. Variasi seed dilakukan dengan tujuan untuk memvariasi aktivitas total yang digunakan dalam simulasi. Semakin banyak seed yang digunakan maka semakin besar pula nilai aktivitas totalnya. Hal ini dapat dilihat pada Tabel 4.4.

(48)

commit to user

Tabel 4.4. Dosis Serapan Hasil Perhitungan

No.

Jumlah Seed

Dosis serapan (Gy) Prostat

(× )

Dindingbladder

(× )

Isi bladder

(× )

10 287 ± 1 77 ± 1 139 ± 5

20 608 ± 2 135 ± 1 250 ± 1

30 975 ± 3 181 ± 3 345 ± 1,2

40 1341 ± 3 220 ± 4 421 ± 2

50 1697 ± 5 253 ± 2 491 ± 2

60 2006 ± 5 283 ± 2 546 ± 2

70 2355 ± 7 308 ± 3 595 ± 3

80 2659 ± 8 328 ± 4 642 ± 4

90 2966 ± 9 346 ± 4 677 ± 4

Dari Tabel 4.4. juga dapat dilihat bahwa dosis serapan pada prostat lebih besar dari bladder. Dinding bladder mendapatkan dosis serapan yang lebih besar dari isi bladder. Perbedaan nilai dosis serapan ini dikarenakan peletakan sumber radioaktif di dalam prostat akan menyebabkan distribusi energi γdalam prostat lebih besar untuk diserap oleh material prostat. Bladder yang terdiri dari dinding dan isi juga menentukan dosis serapan pada kedua bagian tersebut. Dinding bladder terletak pada bagian terluar dari bladder serta lebih dekat dengan prostat sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 2.1. Isi bladder terlindungi oleh lapisan dinding bladder sehingga sebelum radiasi γ sampai pada isi bladder, radiasi akan diserap oleh prostat dan dinding bladder terlebih dahulu sehingga dosis serapan pada isi bladder lebih kecil dari kedua organ tersebut.

Dalam rencana awal perlakuan implantasi, pemberian dosis untuk brachytherapy prostat hanya dapat dilakukan pada kanker stadium awal. Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya dosis optimum brachytherapy untuk seed 125

I adalah 145 Gy. Berdasarkan simulasi dan perhitungan, jumlah seed maksimum yang divariasikan pada penelitian ini yaitu 98 masih kurang memenuhi dosis 145 Gy.

(49)

commit to user Sehingga untuk meningkatkan

ditambahkan.

Grafik hubungan dosis serapan yang

Gambar 4.3 menunjukkan

menunjukkan grafik dosis serapan pada

Gambar 4.3. Grafik Hubungan Antara J 0 5 10 15 20 25 30 35 0 D o si s se ra p a n ( G y )

untuk meningkatkan dosis serapan tersebut maka jumlah

hubungan antara jumlah seed yang digunakan pada dihasilkan dapat dilihat pada Gambar 4.3 menunjukkan grafik dosis serapan pada cell prostat. menunjukkan grafik dosis serapan pada celldinding bladderdan isi

. Grafik Hubungan Antara Jumlah Seeddan Dosis S CellProstat.

y = 0,338x - 0,358 R² = 0,999

20 40 60 80

Jumlah seed

Grafik dosis serapan pada prostat

maka jumlah seed harus

digunakan pada input simulasi dan 4.3 dan Gambar 4.4. prostat. Gambar 4.4 dan isi bladder.

dan Dosis Serapan pada 100

(50)

commit to user

Gambar 4.4. Grafik Hubungan Antara Jumlah Seeddan Dosis Serapan pada CellDinding dan Isi Bladder.

Pada Gambar 4.3. dan Gambar 4.4 ditunjukkan bahwa semakin banyak jumlah seed yang digunakan dalam simulasi maka semakin besar pula nilai dosis serapannya. Telah dijelaskan sebelumnya bahwa jumlah seed mempengaruhi jumlah peluruhan foton tiap detik. Dapat ditarik suatu kesimpulan bahwa aktivitas total pada iodium-125 yang diimplankan berhubungan secara linier dengan dosis serapan. Semakin tinggi aktivitas radionuklida maka semakin besar dosis serapan. Gambar 4.3 menunjukan dosis serapan oleh isi bladderlebih rendah dibandingkan dengan dinding bladder. Gambar 4.3 memiliki persamaan garis linier sebagaimana dituliskan di bawah ini

= 0,338 − 0,358 (8).

Dengan persamaan (8) diatas maka untuk mencapai nilai dosis yang optimum dapat dilakukan intrapolasi dan ekstrapolasi jumlah seed. Jika merupakan fungsi

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4

0 20 40 60 80 100

D o si s se ra p a n ( G y ) Jumlah seed

(51)

commit to user

dosis serapan, adalah jumlah seed yang diimplankan dan = 145, maka didapatkan nilai = 430seed. Implantasi seed sebanyak itu tidaklah mungkin dilakukan dalam sekali waktu pengobatan. Terapi dilakukan beberapa kali hingga dosis serapan pada organ mencapai nilai optimum. Nilai dari trendline pada gambar 4.3 adalah 0,999 yang menunjukan bahwa reliability dari titik-titik ordinat grafik mendekati nilai sempurna.

Pemberian dosis pada prostat dipantau supaya laju dosis peluruhan seed kurang dari 5 cGy/jam dengan periode treatmen sekitar 180 hari. Laju dosis awal yang digunakan adalah 7 cGy/jam dan kemudian dilakukan dengan kontrol laju dosis kurang dari 5cGy/jam hingga didapatkan total dosis adalah 145 Gy (Aird, dkk, 2001).

Dosis radiasi bergantung pada banyaknya energi yang disimpan atau diserap oleh suatu material dan bergantung pada aktivitas radioaktif. Pemberian radioaktif akan memberikan dosis yang bergantung pada aktivitas, lama waktu radiasi, energi emisi radiasi dan jarak sumber ke target. Pemindahan peletakkan sumber radioaktif pada variasi seed hanya dapat mengurangi energi yang diserap tiap satuan massa tetapi bukan total dosis serapan.

Dari tabel perhitungan dan hasil simulasi, tidak dapat dipungkiri bahwa penggunaan radioterapi pada pengobatan kanker memberikan bukti bahwa dosis yang terserap dapat digunakan sebagai taksiran awal dosis serapan. Dosis serapan ini kemudian dapat digunakan untuk mengetahui dampak biologis yang akan dialami pasien. Simulasi Monte Carlo menghasilkan nilai relatif error yang kecil yaitu dibawah 1%. Relatif error yang kecil menunjukan ketelitian dalam distribusi sebaran foton pada organ terjadi secara merata.

(52)

commit to user 37

BAB V PENUTUP

5.1. Simpulan

Telah berhasil dibuat simulasi brachytherapy prostat menggunakan software MCNP5. Berdasarkan hasil simulasi yang telah dilakukan dan dari data yang diperoleh, maka dapat disimpulkan:

1. Geometri phantom ORNL-MIRD telah berhasil dibuat dan dilakukan proses eksekusi.

2. Dosis serapan pada prostat meningkat secara linier dengan semakin banyaknya jumlah seed125I yang dimplankan pada prostat.

3. Grafik antara dosis serapan dan jumlah seed pada prostat memiliki persamaan garis linier yaitu = 0,338 − 0,358. Dengan persamaan tersebut maka untuk mencapai nilai dosis yang optimum 145 Gy dapat dilakukan intrapolasi dan ekstrapolasi jumlah seed. Dari simulasi didapatkan bahwa jumlah seed yang optimum adalah 430 dengan posisi seed yang tersebar merata di seluruh bagian prostat. Jumlah seed tersebut untuk mode partikel yang digunakan adalah foton dan elektron.

4. Dosis yang diserap oleh prostat lebih besar daripada bladder. Isi bladder memiliki dosis serapan paling rendah.

5.2. Saran

Pemakaian simulasi ini hanya sebatas pembuatan dan perhitungan dosis serapan pada prostat dan bladder dan merupakan penelitian awal perhitungan dosis serap. Untuk penelitian lebih lanjut, dapat dilakukan

(53)

commit to user

1. Model geometri ORNL-MIRD hasil simulasi brachyteraphy prostat ini dapat digunakan untuk menentukan dosis serapan pada organ selain pada prostat dan bladder.

2. Disarankan untuk dapat memperhatikan aspek waktu pemberian dosis dan laju dosis dalam penentuan dosis serap penelitian selanjutnya.

3. Dilakukan verifikasi dosis dengan peletakkan seed yang teratur dan terstruktur sesuai dengan kondisi riil dari brachytherapy prostat sehingga dapat ditinjau pengaruh peletakkan seedterhadap nilai dosis serap.

4. Simulasi berikutnya juga disarankan untuk dapat mengetahui dosis serapan dengan menggunakan sumber Palladium-103.

(1)

Tabel 4.4. Dosis Serapan Hasil Perhitungan

No.

Jumlah

Seed

Dosis serapan (Gy)

Prostat

(×

)

Dinding

bladder

(×

)

Isi

bladder

(×

)

10 287 ± 1

77 ± 1

139 ± 5

20 608 ± 2

135 ± 1

250 ± 1

30 975 ± 3

181 ± 3

345 ± 1,2

40 1341 ± 3

220 ± 4

421 ± 2

50 1697 ± 5

253 ± 2

491 ± 2

60 2006 ± 5

283 ± 2

546 ± 2

70 2355 ± 7

308 ± 3

595 ± 3

80 2659 ± 8

328 ± 4

642 ± 4

90 2966 ± 9

346 ± 4

677 ± 4

Dari Tabel 4.4. juga dapat dilihat bahwa dosis serapan pada prostat lebih besar

dari bladder. Dinding

bladder

mendapatkan dosis serapan yang lebih besar dari isi

bladder. Perbedaan nilai dosis serapan ini dikarenakan peletakan sumber radioaktif di

dalam prostat akan menyebabkan distribusi energi

γ

dalam prostat lebih besar untuk

diserap oleh material prostat.

Bladder

yang terdiri dari dinding dan isi juga

menentukan dosis serapan pada kedua bagian tersebut. Dinding bladder

terletak pada

bagian terluar dari bladder

serta lebih dekat dengan prostat sebagaimana dapat dilihat

pada Gambar 2.1. Isi

bladder

terlindungi oleh lapisan dinding

bladder

sehingga

sebelum radiasi

γ

sampai pada isi

bladder, radiasi akan diserap oleh prostat dan

dinding bladder

terlebih dahulu sehingga dosis serapan pada isi

bladder

lebih kecil

dari kedua organ tersebut.

(2)

commit to user

Sehingga untuk meningkatkan

ditambahkan.

Grafik hubungan

dosis serapan yang

Gambar 4.3 menunjukkan

menunjukkan grafik dosis serapan pada

Gambar 4.3. Grafik Hubungan Antara J

0 5 10 15 20 25 30 35 0 D o si s se ra p a n ( G y )

untuk meningkatkan dosis serapan tersebut maka jumlah

hubungan antara jumlah seed

yang digunakan pada

dihasilkan dapat dilihat pada Gambar 4.3

menunjukkan grafik dosis serapan pada

cell

prostat.

menunjukkan grafik dosis serapan pada cell

dinding bladder

dan isi

. Grafik Hubungan Antara Jumlah

Seed

dan Dosis S

Cell

Prostat.

y = 0,338x - 0,358 R² = 0,999

20 40 60 80

Jumlah seed

Grafik dosis serapan pada prostat

maka jumlah

seed

harus

digunakan pada input simulasi dan

4.3 dan Gambar 4.4.

prostat. Gambar 4.4

dan isi bladder.

dan Dosis Serapan pada

100

(3)

Gambar 4.4. Grafik Hubungan Antara Jumlah

Seed

dan Dosis Serapan pada

Cell

Dinding dan Isi

Bladder

.

Pada Gambar 4.3. dan Gambar 4.4 ditunjukkan bahwa semakin banyak

jumlah

seed

yang digunakan dalam simulasi maka semakin besar pula nilai dosis

serapannya. Telah dijelaskan sebelumnya bahwa jumlah seed

mempengaruhi jumlah

peluruhan foton tiap detik. Dapat ditarik suatu kesimpulan bahwa aktivitas total pada

iodium-125 yang diimplankan berhubungan secara linier dengan dosis serapan.

Semakin tinggi aktivitas radionuklida maka semakin besar dosis serapan. Gambar 4.3

menunjukan dosis serapan oleh isi bladder

lebih rendah dibandingkan dengan dinding

bladder. Gambar 4.3 memiliki persamaan garis linier sebagaimana dituliskan di

bawah ini

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4

0 20 40 60 80 100

(

)

Jumlah seed

(4)