Estimasi Dosis Efektif Out of Field dalam Radioterapi LINAC Varian iX pada Kanker Serviks

  Pembuatan Nanopartikel Kitosan-Fe ^{3 O 4 secara Ko-Presipitasi In-Situ Menggunakan} NATURAL B, Vol. 3, No. 3, April 2016

  Tripolyphosphate/Sitrat sebagai Crosslinker dan Karakterisasinya Menggunakan XRD

Estimasi Dosis Efektif Out of Field dalam Radioterapi LINAC

Varian iX pada Kanker Serviks

_{1)* 2) 3) 1)}

Kadek Listuayu , Johan A.E Noor , Bunawas

₂₎

Program Studi Magister Fisika, Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Brawijaya

  

Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Brawijaya

₃₎

Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi, BATAN

Diterima 01 April 2016, Direvisi 28 April 2016

ABSTRAK

  Pesawat LINAC yang dioperasikan pada energi di atas 8 MV dapat menghasilkan emisi fotoneutron

yang ditimbulkan dari interaksi antara energi foton tinggi yang menumbuk material penyusun linac di

antaranya kolimator, target dan foil hamburan. Radiasi sekunder yang terjadi ini dapat meningkatkan

risiko kanker sekunder dan tambahan dosis radiasi yang diterima selain dosis foton. Studi ini mengestimasi

out of field dose di sekitar kanker serviks berupa dosis efektif neutron dan foton. Estimasi dilakukan dengan

menggunakan pasangan detektor termoluminesensi (TLD), yaitu TLD 600 dan TLD 700. TLD dikalibrasi

_{60 252}

dengan menggunakan sumber Co dan sumber Cf. Penyinaran LINAC dengan dosis 2 Gy yang

dilakukan sebanyak tiga kali menghasilkan dosis efektif neutron rata-rata yang diterima organ-organ sehat

dekat target berkisar dari 0,3 mSv sampai 4,8 mSv Sedangkan untuk dosis efektif foton rata-rata yang

diterima oleh pasien (fantom) berada pada kisaran 42,9 mSv sampai 920,1 mSv. Dosis efektif neutron dan

foton yang diterima semakin kecil jika letaknya semakin jauh dari titik isocentre.

  Kata kunci: LINAC, Kanker serviks, Out of Field, TLD.

  

ABSTRACT

LINAC operated at energies above 8 MV can result in photoneutron emissions arising from the

interaction between high-energy photons striking the constituent materials such as collimator, the target

and the scattering foil. This secondary radiation may increase the risk of secondary cancers and additional

radiation dose received in addition to dose of photons. This study estimates the dose out of the field around

cervix cancer in the form of an effective dose of neutron and photon. Measurements were carried out using

termoluminescence (TLD) detector pairs, TLD 600 and TLD TLD 700. Neutron dose distribution was

determined by placing the TLD pairs at 8 points scattered in the phantom.. LINAC irradiations at a dose

of 2 Gy were conducted three times that produced effective dose neutron range from 0.3 mSv to 4.8 mSv.

While the effective dose photon as read by the TLDs range from 42.9 to 920.1 mSv.The effective dose of

neutron and photon received were less for points located further away from the point of isocentre. Keywords: LINAC, Cervix Cancer, Out of Field, TLD

  angka kematian yang tinggi, di mana hampir

  PENDAHULUAN

  setiap harinya ditemukan 41 kasus baru dan 20 kasus kematian [1]. Salah satu metode Data yang dipublikasikan oleh AAPM (The pengobatan dari penyakit kanker serviks adalah

  American Association of Physicists in

  dengan radioterapi menggunakan pesawat

  Medicine ) pada tahun 2010 sampai saat ini

  LINAC. Akhir-akhir ini, pesawat LINAC kanker serviks masih merupakan masalah semakin intensif digunakan untuk terapi kanker. kesehatan wanita dengan angka kejadian dan

  Kanker serviks sendiri merupakan salah satu jenis kanker yang sering diradiasi dengan

• menggunakan pesawat LINAC energi tinggi di
• Corresponding author: e-mail: kadeklis91@gmail.com

  atas 10 MV [2]. Hal ini disebabkan letak kanker Pembuatan Nanopartikel Kitosan-Fe ^{3 O 4 secara Ko-Presipitasi In-Situ Menggunakan} Tripolyphosphate/Sitrat sebagai Crosslinker dan Karakterisasinya Menggunakan XRD

  yang berada jauh dari permukaan kulit. tinggi 150 cm dan berat 52,5 kg. Selanjutnya Apabila pesawat LINAC dioperasikan pada dibuat lubang 8 titik dengan kedalaman energi di atas 8 MV, maka akan dihasilkan berbeda-beda yang dianggap sebagai posisi neutron dari reaksi fotoneutron (γ,n) sebagai organ kritis pada tubuh fantom. Titik organ hasil dari interaksi energi tinggi sinar-X dengan ditentukan dengan membuat pipa pleksiglas bahan komponen kepala LINAC seperti pada dengan kedalaman berbeda masing- masing bagian kolimator, target, dan foil hamburan [3]. organ seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1.

  Kontribusi dosis yang dihasilkan neutron Sedangkan persiapan untuk TLD terdiri dari terhadap dosis di luar lapangan target (out of pemanasan (annealing), pelabelan, uji ₁₃₇ ) pasien lebih kecil dibandingkan keseragaman dengan sumber Cs,

  field dose

  dengan dosis yang dihasilkan dari hamburan pengelompokan dan kalibrasi dengan sumber _{60 252} foton. Namun, mengingat faktor bobot radiasi cobalt ( Co) dan californium ( Cf.). _R neutron yang cukup besar (W =5-20), maka hal ini dapat memberikan kontribusi yang cukup signifikan dalam penerimaan dosis efektif pasien. Salah satu cara untuk mengetahui dosis yang berasal dari paparan radiasi pengion yang dilakukan pada penelitian ini adalah dengan menggunakan Thermoluminescence Dosimeter (TLD). Menurut ICRU Report 26, untuk mengukur dosis secara terpisah pada medan radiasi campuran harus menggunakan sepasang dosimeter yang masing-masingnya lebih sensitif terhadap neutron dan yang lainnya sensitif terhadap foton [4]. Pasangan TLD yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah TLD 600 (6LiF:Mg,Ti) dan TLD 700 (7LiF:Mg,Ti) buatan Harshaw. TLD LiF:Mg,Ti ini merupakan TLD yang sudah cukup lama digunakan dalam dosimetri medik sebagai QA (quality assurance) pasien dan juga digunakan untuk tujuan mengetahui dosis dalam terapi. Sedangkan jenis fantom yang digunakan adalah fantom air berbahan pleksiglas.

  Berdasarkan penelitian Sanchez [5], maka

  Gambar 1. Posisi titik organ di dalam fantom

  dalam penelitian ini difokuskan hanya pada daerah abdomen dekat dengan target. Dalam

  Tabel 1. Pipa kedalaman sebagai titik organ

  tulisan ini akan dipaparkan estimasi out of field

  Titik Organ Kedalaman (cm) dose yang diterima organ-organ kritis di sekitar

  1 Ginjal kanan 19,5

  target dari pesawat LINAC yang dioperasikan

  2 Ginjal kiri 19,5 pada energi 15 MV melalui pengukuran.

  3 Bowel kanan 25,5

  4 Bowel kiri 25,5

  5 Bladder bawah 28,5

METODE PENELITIAN

  6 Bladder atas 28,5

  7 Rectum 32,5

  Pada penelitian ini tahap pertama yang

  8 Cervix 32,5

  dilakukan adalah persiapan fantom dan TLD.Desain fantom yang digunakan dalam

  TLD 600 dan TLD 700 yang digunakan penelitian ini merujuk pada ketentuan IAEA pada penelitian ini ni berbentuk chips

  [6]. Bentuk tubuh yang dibuat mengacu pada (berukuran 3,2 mm×3,2 mm×0,89 mm) buatan fantom BOMAB seperti yang ditunjukkan pada Harshaw. Prosedur annealing untuk jenis

  Gambar 1. Fantom ini berbahan pleksiglas yang

  Pembuatan Nanopartikel Kitosan-Fe ^{3 O 4 secara Ko-Presipitasi In-Situ Menggunakan} Tripolyphosphate/Sitrat sebagai Crosslinker dan Karakterisasinya Menggunakan XRD

  . 

  Berdasarkan hasil kalibrasi gamma TLD 600 dan TLD 700 menggunakan sumber ⁶⁰ Co dengan lima variasi dosis maka diperoleh kurva kalibrasi yang diilustrasikan pada Gambar 3. Kurva linier dari TLD 600 dan TLD 700 terhadap sumber cobalt yang ditunjukkan pada Gambar 3 terlihat dari nilai R ² yang hampir mendekati nilai 1. Berdasarkan persamaan regresi linier yang diperoleh dengan

  adalah respon neutron dari TLD 600, D n adalah dosis ekivalen neutron dan D γ adalah dosis ekivalen foton. Setelah memperoleh nilai dosis ekivalen selanjutnya dikalikan dengan faktor bobot jaringan, karena bahan yang digunakan sama sehingga hanya dikalikan dengan nilai 1.

  n R600

  adalah respon gamma TLD 700,

  R

   700

  adalah respon gamma TLD 600,

  R

   600

  adalah respon campuran (neutron dan gamma) TLD 600,

  600

    n R

  dengan Fk γ merupakan faktor koreksi gamma,

  (4)

  (3) _{n n n} R f D _{600 600}

  dipanaskan pada suhu 400 °C selama satu jam dalam furnace dan selanjutnya di dalam oven pada suhu 200 °C selama dua jam. Kedua jenis TLD disinari radiasi dengan sumber ¹³⁷ Cs untuk mendapatkan keseragaman respon agar bisa dikelompokkan. Kemudian dilanjutkan dengan kalibrasi gamma untuk kedua jenis TLD dengan sumber ⁶⁰ Co. Tujuan dari kalibrasi ini untuk memperoleh kurva kalibrasi gamma sehingga dari persamaan regresi linier kedua TLD bisa ditentukan berapa respon gamma TLD 600 dan TLD 700 terhadap sumber cobalt [7]. Selanjutnya kalibrasi neutron menggunakan sumber ²⁵² Cf dengan tujuan memperoleh nilai faktor kalibrasi neutron dari TLD 600. Tahap berikutnya adalah perencanaan CT Scan dan TPS (Treatment planning system).

  . f R D 

     700 700

   (2)

  .R Fk R R ^{n n}  

   _{600 700 600}

  Fk  (1)  

   ₆₀₀ ⁷⁰⁰ R R

  field dose [8]:  

  Setelah memperoleh nilai respon gamma dari TLD 600 dan TLD 700 berdasarkan hasil persamaan regresi dari kurva kalibrasi, selanjutnya bisa ditentukan berapa faktor koreksi gamma. Berikut merupakan persamaan yang digunakan dalam perkiraan estimasi out of

  Semua TLD yang sudah disinari,disimpan dalam suhu ruangan selama ±24 jam dengan tujuan untuk menghilangkan noise atau puncak kurva yang kemungkinan muncul pada suhu rendah. Selanjutnya proses pembacaan TLD dilakukan dengan menggunakan TLD reader Harshaw model 3500 yag dialiri gas nitrogen. Proses pembacaan TLD menggunakan stimulasi panas 30 °C – 300 °C. Treatment yang diberlakukan untuk TLD harus sama dalam setiap perlakuan agar mendapatkan hasil yang lebih akurat dan teliti.

  dosis 400 MU/menit, di mana 1 MU sama dengan 1 cGy pada luas lapangan 15×15 cm ² dalam waktu ±1 menit. Penyinaran dilakukan sebanyak 3 kali pada waktu yang berbeda dengan dosis 2 Gy.

  Axis Distance ). Fantom disinari dengan laju

  15 MV pada fantom dilakukan dengan prosedur yang sudah ditentukan sesuai degan perencanaan CT scan dan metode TPS. Penyinaran LINAC menggunakan 4 arah dengan sudut 0°, 90°, 180°, 270°. Teknik penyinaran menggunakan teknik SAD (Source

  Treatment penyinaran LINAC pada energi

HASIL DAN PEMBAHASAN

  Pembuatan Nanopartikel Kitosan-Fe ^{3 O 4 secara Ko-Presipitasi In-Situ Menggunakan} Tripolyphosphate/Sitrat sebagai Crosslinker dan Karakterisasinya Menggunakan XRD ₂₅₂

  memasukkan nilai x sebesar 2000 maka faktor Cf yang terhalang grafit sebagai sumber koreksi gamma dapat ditentukan.Nilai faktor neutron termal memperoleh besar faktor koreksi gamma yang diperoleh pada penelitian kalibrasi neutron sebesar neutron adalah

• _-3 600

  ini sebesar 0,918 ± 0,01. Hasil kalibrasi neutron (3,9 ± 0,1) × 10 . Gambar 4 menunjukkan kurva ₂₅₂ TLD 600 dengan menggunakan sumber neutron kalibrasi neutron dengan sumber Cf.

  20000 TLD 600 y = 6.9916x + 231.4

  15000 TLD 700 R² = 0.9782

  ) 10000 y = 6.5751x - 89.503

  (nC R² = 0.9993 pon s e

  5000 R

  500 1000 1500 2000 2500 Dosis (mGy)

• 5000

  

Gambar 3. Kurva kalibrasi gamma dari TLD 600 dan TLD 700

300 y = 246.24x + 6.4973 R² = 0.9994

  250 250.6 217.95

  ) 200

  (nC 170.48 150 pon s

  

120.9417

e R

  100 70.335

  50

  0.2

  0.4

  0.6

  0.8

  1

  1.2 Dosis (mSv)

Gambar 4. Kurva kalibrasi neutron dari TLD 600

Tabel 2. Dosis efektif neutron dan foton yang diterima

  penyinaran LINAC 15 MV pada kanker serviks

  oleh fantom akibat penyinaran LINAC 15 MV

  (Tabel 2) menunjukkan bahwa dosis neutron

  pada kanker serviks

  dan foton bervariasi dari yang tertinggi terdapat

  Dosis penyinaran yang diterima

  pada daerah isocentre dan semakin menurun

  Organ D n (mSv) D (mSv)

  γ seiring dengan jaraknya yang semakin jauh dari

  daerah isocentre. Dosis keduanya pun bersifat

  Ginjal kanan 0,4 ± 0,1 42,9 ± 5,9

  linier, dimana jika dosis foton meningkat maka

  Ginjal kiri 0,3 ± 0,1 45,2 ± 1,5 dosis neutron juga mengalami peningkatan.

  Bowel kanan 1,2 ± 2,0 652,2 ± 13,2

  Gambar 5 menunjukkan kontur distribusi

  Bowel kiri 1,4 ± 0,8 421,3 ± 5,0

  dosis efektif neutron dan foton pada fantom yang

  Bladder 3,7 ± 1,3 991,7 ± 13,1 dibuat dengan menggunakan software Surfer 10.

  Rectum 4,8 ± 2,8 920,1 ± 10,4

  Bentuk kontur distribusi dosis neutron dan dosis

  Cervix 9,5 ± 1,6 1794,1 ± 9,5

  foton pada fantom tampak depan dengan penyinaran foton LINAC 15 MV dengan dosis 2 Gy. Warna yang berada paling di tengah

  Berdasarkan data dosis efektif neutron dan menunjukkan bagian isocentre yaitu serviks. foton yang diterima oleh fantom akibat

• – 1794,1 mSv. Bagian isocentre memperoleh hasil bacaan dosis foton yang relatif lebih kecil jika dibandingkan dengan perhitungan yang sudah disesuaikan dengan perencanaan TPS.

  Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan maka diperoleh estimasi out of field

  10

  5

  12

  10

  8

  6

  4

  2

  dengan kanker serviks. Nilai dosis yang diterima relatif bervariasi. Dosis efektif neutron rata-rata yang diterima organ-organ sehat dekat target berkisar dari 0,3 mSv sampai 4,8 mSv dengan persentase dosis tambahan neutron sekitar 0,02% sampai 0,24% dari dosis terapi.

  dose yang diterima oleh organ-organ dekat

  KESIMPULAN

  Pembuatan Nanopartikel Kitosan-Fe ^{3 O 4 secara Ko-Presipitasi In-Situ Menggunakan} Tripolyphosphate/Sitrat sebagai Crosslinker dan Karakterisasinya Menggunakan XRD (a) (b)

  Informasi lain yang dapat diperoleh dari dosis neutron adalah keterkaitannya dengan jarak titik organ ke titik isocentre. Hasil penelitian ini menunjukkan dosis efektif neutron dan foton rata-rata yang diterima titik organ sesuai jaraknya dengan titik isocentre.

  Faktor lain yang mempengaruhi besarnya dosis yang diterima organ pada penyinaran LINAC diantaranya ukuran lapangan radiasi beserta jarak titik ke isocentre. Menurut penelitian Jahangiri dosis neutron setara dengan meningkatnya ukuran lapangan (field size) titik tersebut [10], Semakin besar ukuran lapangan dari target maka memungkinkan dosis neutron dan foton yang diterima juga semakin besar seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6.

  Gambar 6. Dosis efektif neutron dengan jarak isocentre

  LINAC, selain dipengaruhi oleh neutron cepat,hamburan foton, hamburan neutron serta aktivasi gamma neutron antara neutron termal dengan unsur bahan lain yang tidak dapat dihindar saat proses terapi berlangsung [9].

  Pola distribusi menurut Gambar 5 bagian GTV, CTV, dan PTV yang sudah dibuat dengan sistem terkena paparan dengan luas lapangan radiasi sekitar 15×15 cm ² yang sudah disesuaikan dengan TPS. Hasil dosis yang diterima di dalam fantom akibat dari penyinaran

  5 mm, selanjutnya di dalam badan fantom juga terdapat pipa berbahan pleksiglas setebal 5 mm juga. Selanjutnya di dalam pipa pleksiglas TLD juga dilapisi oleh sedotan plastik agar dapat memposisikan TLD tegak lurus dengan arah datangnya berkas foton. Sementara pada prosedur kalibrasi TLD tidak ditempatkan pada kondisi seperti tersebut atau tidak terlalu banyak shielding. Faktor koreksi serap bahan cukup mempengaruhi besarnya bacaan respon TLD yang selanjutnya dikonversi menjadi dosis.

  Kemungkinan faktor yang menyebabkan perbedaan hasil antara dosis yang direncanakan dengan hasil bacaan dari TLD disebabkan karena daya serap bahan fantom yang digunakan. Pada penelitian ini fantom berbahan pleksiglas memiliki ketebalan

  Sementara dosis efektif foton rata- rata sebesar 42,9 mSv

  Penyinaran LINAC dengan dosis target 2 Gy diperoleh dengan rentang nilai dosis efektif neutron rata-rata sebesar 0,3 mSv – 9,5 mSv.

  Gambar 5. Distribusi dosis neutron dan foton pada fantom (a) Kontur neutron; (b) Kontur foton

  15 D o s is e fe k ti f n e u tr o n r a ta -r a ta (m S v ) Jarak titik isocentre (cm) Pembuatan Nanopartikel Kitosan-Fe ^{3 O 4 secara Ko-Presipitasi In-Situ Menggunakan} Tripolyphosphate/Sitrat sebagai Crosslinker dan Karakterisasinya Menggunakan XRD

  Sedangkan untuk dosis efektif foton rata-rata [5] Sánchez-Doblado, F., Domingo, C., yang diterima oleh pasien (fantom) berada pada Gómez, F. dan Sánchez-Nieto, B. (2012) kisaran 42,9 mSv sampai 920,1 mSv dengan Estimation of neutron-equivalent dose in perhitungan persentase dosis tambahan foton organs of patients undergoing sekitar 2,1% sampai 46%. Faktor jarak ke titik radiotherapy by the use of a novel online

  

isocentre mempengaruhi distribusi dari dosis digital detector. Physics in medicine and

foton dan dosis neutron. Semakin jauh jarak dari biology , 57, 6167 –91.

isocentre maka semakin menurun pula dosis [6] IAEA. (1998) Compilation of anatomical,

  tambahan yang diterima. physiological and metabolic characteristics for a Reference Asian Man.

  IAEA TECDOC SERIES , International UCAPAN TERIMA KASIH Atomic Energy Agency, Vienna, Austria.

  [7] Nedaie, H., Darestani, H., Mohammadi, Penulis mengucapkan terima kasih kepada K., Bayat, E., Shagholi, N., Shahvar, A. et seluruh PTKMR BATAN atas ijin dan al. (2014) Neutron dose measurements of dukungan dalam pelaksanaan penelitian. Varian and Elekta linacs by TLD600 and

  TLD700 dosimeters and comparison with MCNP calculations. Journal of Medical

  DAFTAR PUSTAKA Physics , 39,

  10 –7. https://doi.org/10.4103/0971-

  [1] IKKR. (2013) Indonesia Riset kesehatan 6203.125476 dasar 2013. Kementerian Kesehatan [8] Howell, R.M., Scarboro, S.B., Kry, S.F.

  Republik Indonesia, Jakarta. dan Yaldo, D.Z. (2010) Accuracy of out- [2] Takam, R., Bezak, E., Marcu, L.G. dan of-field dose calculations by a commercial

  Yeoh, E. (2011) Out-of-Field Neutron and treatment planning system. Physics in Leakage Photon Exposures and the medicine and biology , 55, 6999. Associated Risk of Second Cancers in [9] Miljanić, S., Bordy, J.-M., d’Errico, F., High-Energy Photon Radiotherapy: Harrison, R. dan Olko, P. (2014) Out-of-

• – Current Status. Radiation Research, 176, field dose measurements in radiotherapy 508 –20.

  An overview of activity of EURADOS https://doi.org/10.1667/RR2606.1 Working Group 9: Radiation protection in [3] Ongaro, C., Zanini, A., Nastasi, U., medicine. Radiation Measurements, 71,

  Ródenas, J., Ottaviano, G. dan 270 –5. Manfredotti, C. (2000) Analysis of [10] Jahangiri, M., Sistani, S. dan Hejazi, P. photoneutron spectra produced in medical (2015) Influence Of Filed Size And Field accelerators. Physics in medicine and Modifiers On Neutron Contaminations In

  biology , 45, 55 Photon Beams Of Medical Linear –61.

  [4] ICRU. (1977) REPORT 26-Quantities and Accelerators. International Journal of units in radiation protection dosimetry. Advanced Biological and Biomedical International Commission on Radiation Research , 4, 97 –104. Units and Measurements, Bethesda, Md.