Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir 1
Jakarta, 12 Desember 2007 rSSN : 1978-9971
KALIBRASJ KELUARAN BERKAS ELEKTRONPESAWAT PEMERCEPAT LINIER MEDIK CLINAC 2100C NO. SERI 1402
DI RUMAH SAKIT UMUM PUSA T Dr. SUTOMO, SURABA Y A
Nurman R dan Bambang SPusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi - BA TAN
ABSTRAKKALIBRASI KELUARAN BERKAS ELEKTRON PESA W AT PEMERCEP AT LINIER
MEDIK VARIAN CLINAC 2100C NO. SERI 1402 DI RSUP Dr. SUTOMO, SURABA YA.Makalah ini menguraikan kalibrasi keluaran berkas elektron energi nominal 6,9, 12, 16 dan 20MeV dari pesawat pemercepat linier medik VARIAN CLINAC 2100C no. seri ]402 milik RSVPDr. Sutomo, Surabaya. Pengukuran persentase ionisasi di kedalaman dilakukan menggunakandosimeter Wellhofer sedangkan pengukuran keluaran dilakukan menggunakan detektor ionisasivolume 0,6 ci:::di dalam fantom air pada kedalaman 1,44, ],96,2,63,2,61 dan 1,82 em masingmasing untuk berkas elektron untuk energi nominal 6, 9, 12, 16 dan 20 MeV dengan jaraksumber radiasi ke permukaan fantom 100 em dan aplikator lapangan radiasi 15 em x 15 em. Hasilyang diperoleh menunjukkan bahwa nilai laju dosis serap berkas elektron adalah 100,9, ]0],5,100,1, 102 dan 100 cGy/lOO MU masing-masing untuk berkas elektron untuk energi nominal 6,9, 12: 16 dan 20 MeV. Diuraikanjuga parameter kualitas radiasi berkas elektron tersebut.
Kata kunei : Kalibrasi keluaran, berkas elektron, pesawat pemercepat linier medik, persentaseionisasi di kedalaman, laju dosis serap, kualitas berkas radiasi dan Varian Clinac.
ABSTRACTTHE OUTPUT CALI BRA nON FOR ELEKTRON BEAM OF THE VARIAN CLINAC2100C SERIAL NUMBER 1402 LINEAR ACCELERATOR MACHINE AT Dr SUTOMO
HOSPITAL, SURABA YA. This paper describes the determination of the output for 6,9, 12, 16and 20 MeV electron beam of The Varian Clinac 2100C serial number 1402 linear accelerator
machine. Measurement of the percentage depth ionization has been carried out using Wellhoferdosemeter and measurement of the output has been carried out using a 0.6 cc ionization chamberinside a water phantom at depth of 1.44, 1.96,2.63,2.61 and 1.82 em each for nominal energy of 6,9, 12, 16 and 20 MeV with the source to the surface distance of 100 em and field size defined by a15 em x 15 em applicator. The result obtained showed that the absorbed dose rate were 100.9,101.5, 100.1, 102 and 100 cOy/100 MU each for 6, 9, ]2, 16 and 20 MeV. The beam radiationquality parameter were also discussed .
Key words : Output calibration, electron beam, linear accelerator machine, percentage ionizationdepth, absorbed dose rate, beam radiation quality and Varian Clinac
pemercepat linier medik dipasang maka
dilakukan serangkaian pengukuran. Ada
dua macam pengukuran yang dilakukan
yaitu pengukuran relatif dan pengukuran
I. PENDAHULUAN
Setelah sebuah pesawat
absolut. Pengukuran relatif antara lain
penentuan kerataan ( flatness ), simetri
dan persentase ionisasi di kedalaman
berkas radiasi sedangkan pengukuran
absolut antara lain penentuan laju dosis
serap maksimum berkas radiasi tersebut.
Pusat Teknologi Keselamatan clan Metrologi Radiasi - Badan Tenaga Nuklir Nasional 145
Prosiding Perlemuan dan Presenlasi Ilmiah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir 1
Jakarla, 12 Desember 2007 ISSN : 1978-9971
Kedua pengukuran ini saling berkaitan
karena beberapa parameter dan faktor
koreksi yang digunakan pad a pengukuran
maupun perhitungan laju dosis serap
diperoleh dari hasil pengukuran relatif[1].
Pengukuran relatif dapat
dilakukan menggunakan detektor ionisasi
atau zat padat. Masing-masing detektor
ini memiliki kelebihan dan kekurangan.
Detektor zat padat mempunyai respon
yang jauh lebih tinggi dibandingkan
dengan detektor ionisasi untuk volume
yang sarna, tidak tergantung pada
temperatur dan tekanan udara lingkungan
dan pengaruh rekombinasi ion dapat
diabaikan [2].
Penentuan laju dosis serap berkas
elektron dari sebuah pesawat pemercepat
linier medik dapat dilakukan berdasarkan
pengukuran menggunakan dua jenis
detektor ionisasi yaitu detektor silindris
dan keping sejajar ( plane parallel ).
Penggunaan masing-masing detektor
tersebut bergantung pada energi berkas
elektron yang diukur, Eo. Vntuk berkas
elektron dengan energi Eo < 5 MeV
harus digunakan detektor ionisasi keping
sejajar, untuk energi berkas elektron
sebesar 5 MeV:S Eo:S 10 MeV
direkomendasikan menggunakan detektor
keping sejajar, sedangkan untuk untuk Eo
> 10 MeV direkomendasikan
menggunakan detektor silindris,
meskipun demikian detektor keping
sejajar dapat digunakanjuga [3].
Pengukuran tersebut di atas dapat
dilakukan di dalam fantom air atau
fantom padat, pada kedalaman acuan
yang tergantung pada kedalaman ionisasi
mencapai maksimum. Jika digunakan
fantom padat maka kedalaman
pengukuran harus diperhitungkan
terhadap acuan di air [3].
Vntuk mendapatkan kedalaman
pengukuran maka dilakukan lebih dahulu
pengukuran persentase ionisasi di
kedalaman dari berkas elektron tersebut.
Dari kurva persentase ionisasi di
kedalaman yang diperoleh maka dapat
ditentukan kedalaman pengukuran [3].
Makalah ini menguraikan
kalibrasi keluaran berkas elektron energi
nominal 6, 9, 12, 16 dan 20 MeV yang
dipancarkan dari pesawat pemercepat
linier medik Varian Clinac 2l00C no seri
1402 milik RSVP Dr. Sutomo, Surabaya
yang barn selesai dipasang setelah
dipindahkan dari gedung yang lama.
Diuraikan juga karakteristik berkas
elektron tersebut di atas.
II. TINJAUAN PUST AKA
Berkas elektron dari suatu
pesawat pemercepat linier medik
dihasilkan dari sebuah electron gun yang
terdapat di bagian belakang pesawat
Pusal Teknologi Keselamalan don Me/rologi Radiasi - Badon Tenaga Nuklir Nasional 146
Prosiding Perlemuan dnn Presenlasi J/miah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir 1
Jalwrla, 12 Desember 2007 ISSN: 1978-9971
terse but. Elektron ini disuntikkan ke
dalam tabung pemercepat gelombang
berjalan. Pada saat yang bersamaan
gelombang elektromagnet berfrekuensi
tinggi juga diinjeksikan ke tabung
tersebut melalui sistem penunjuk
gelombang (wave guide). Gelombang
elektromagnetik berfrekuensi tinggi
diperkuat oleh magnetron atau klystron.
'.
Gelombang inilah yang mempercepat
elektron sehingga dihasilkan berkas
e1ektron berenergi tinggi. Dengan
menggunakan bending magnet maka
berkas elektron yang telah dipercepat
terse but diarahkan sesuai dengan
keperluan!5J• Electron gun suatu pesawat
pemercepat linier medik dapat dilihat
pada Gambar 1.
i ..-t4=l
I~"''''''''
t '~'~'H ~,'
1 __ .••
Gambar I. Electron gun sebuah pesawat pemercepat linier medik.
Penggunaan energi berkas
'.elektron untuk keperluan penyinaran
tumor sangat bergantung pada posisi
tumor terse but di dalam tubuh. Semakin
dalam tumor tersebut maka semakin
tinggi energi berkas elektron yang
digunakan. Untuk mengetahui distribusi
masing-masing energi berkas elektron di
dalam tubuh maka dilakukan pengukuran
kurva persentase ionisasi berkas elektron
di dalam air. Dengan kurva ini maka akan
diperoleh parameter dosimetri penting
yang digunakan dalam radioterapi.
Parameter terse but antara lain kedalaman
ionisasi mencapai maksimum R/Oo,
kedalaman ionisasi mencapai 80 % dari
nilai maksimum Rso, kedalaman ionisasi
mencapai 50 % dari nilai maksimum Rso,
rentang praktis elektron Rp dan
kedalaman ionisasi mencapai 30 % dari
fusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi - Badnn Te1lllga Nuklir Nasio1lll1 147
Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah FungsiolWl Pengembangan Teknologi Nuklir J
Jakarta, J 2 Desember 2007 ISSN : 1978-9971
nilai maksimum R30 yang menunjukkan
keeepatan berkas elektron tUTUnterhadap
kedalaman.
Untuk kepentingan acceptance
test dan commissioning pabrik biasanya
memberikan nilai parameter tersebut
seperti dapat dilihat pada Tabell [6].
Tabell. Parameter dosimetri berkas elektron energi nominal 6, 9, 12, 16 dan 20 MeVpesawat pemercepat Iinier medik Varian Clinae 2100C
Ener2V nominal RIDD (em)R8o~m)R30 (em)6
1,01,90 ± 0,1<2,69
1,42,95 ± 0,1<3,912
2,04,15 ± 0,1<5,416
2,75,45 ± 0,1< 7,320
3,36,55 ± 0,1<9,3
Dari parameter R50 dan Rp maka
dengan menggunakan persamaan empiris
akan diperoleh energi yang paling
mungkin Epa, energi rata-rata Eo dan
energi di kedalaman Ez . Persamaan
tersebut dapat dilihat pada persamaan 1-3[7]
kedalaman aeuan dapat ditentukan
menggunakan persamaan berikut [7].
Dw(Petr) = Mu. ND. (sw,air)u.Pu (4)
dengan :
Dw(Peff): laju dosis serap pada titik
efektif ( eGylMu ).
Mu : haeaan dosimeter terkoreksi
III. TATA KERJA
udara dan
(nCIMu) •
faktor kalibrasi dosis serap
rongga udara detektor
Sumber Radiasi
Sebagai sumber radiasi digunakan
pesawat pemereepat linier medik Varian
(eGy/nC)
(Sw,air)u: nisbah daya henti masa alT
terhadap udara.
Pu : faktor koreksi perturbasi.
temperatur
lOn, tekananrekombinasiEp,o= 0,22 + 1,98 Rp + 0,0025 R/
MeV
................(l)
.Eo = 2,33 Rso MeV (2)
Ez = Eo ( 1 - zlRp ) MeV (3)
Disamping parameter tersebut di
atas parameter dosimetri yang sangat
penting adalah laju dosis serap dari
berkas elektron pada kedalaman aeuan.
Untuk itu maka keluaran dari pesawat
tersebut hams diukur menggunakan
dosimeter yang memiliki ketertelusuran
ke laboratorium standar primer. Laju
dosis serap suatu berkas elektron pada
Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiosi - Badan Tenaga Nuklir Nasional 148
Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir I
Jakarta, 12 Desember 2007 ISSN: 1978-9971
digunakan detektor ionisasi volume 0,6
ee tipe 2581 no. seri 333 yang
dihubungkan dengan elektrometer Farmer
tipe 2570/1 B no. seri 1182 [8,9]
Pengukuran dilakukan di dalam fantom
Cinae 2100C no. seri 1402 yang dapat
memanearkan berkas elektron dengan
energi nominal 6,9,12,16 dan 20 MeV.
Pesawat ini dilengkapi dengan beberapa
aplikator pembentuk lapangan radiasi.
Alat Ukur Radiasi
pengukuran
Pengukuran prosentase ionisasi dikedalaman berkas elektron
Pengukuran prosentase ionisasi di
kedalaman berkas elektron dilakukan di
dalam fantom air dengan jarak
permukaan air ke sumber radiasi 100 em
dan luas lapangan radiasi 15 em x 15 em.
Pengukuran dilakukan dengan menggu
nakan sistem dosimeter Wellhofer yang
dapat melakukan pengukuran relatif.
Detektor yang pertama bertindak sebagai
detektor aeuan yang diletakkan di dalam
medan radiasi sedangkan detektor yang
lain dapat dikendalikan di sepanJang
sumbu utama berkas radiasi.
radiasi
selama
menggunakan
ukur
lingkungan
alat
diamati
Kondisi
Sebagai
aIr.
"
barometer dan termometer.
G~ar 2. Susunan peralatan pada pengukuran keluaran Pesawat pemereepat liniermedik Varian Clinae 2100C no seri 1402 Milik RSVP Dr. Sutomo, Surabaya.
Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi - Badon Tenaga Nuklir Nasional 149
Prosiding Pertemuan dan Presentasi /lmiah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir J
Jakarta. 12 Desember 2007 ISSN ; 1978-9971
Pengukuran keluaran berkas elektron
keluaranPengukuran
pemercepat linier tersebut
pesawat
menggunakan
pada pengukuran dapat dilihat pada Gambar
2. Perhitungan hasil pengukuran dilakukan
dengan menggunakan persamaan 4.
detektor kamar pengion tipe 2581 yang
dirangkaikan dengan elektrometer Farmer
tipe 2570/1B. Detektor diletakkan di dalam
fantom air pada kedalaman ionisasi meneapai
maksimum RJ{JO dengan jarak sumber radiasi
ke permukaan fantom 100 em dengan luas
lapangan persegi yang dibentuk oleh
aplikator 15 em x 15 em. Susunan perahitan
Ionisasi (%)
Ff -
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Kurva persentase ionisasi di
kedalaman berkas elektron dengan energi
nominal 6, 9, 12, 16 dan 20 MeV yang
diukur dengan menggunakan dosimeter
Wellhofer dapat dilihat pacta Gambar 3.
6 MeV
\ --.
16 MeV \ 20 MeV
~
Kedalaman ( mm )
Gambar 3. Kurva persentase ionisasi di kedalaman berkas elektron dengan energi nominal6,9, 12, 16 dan 20 MeV padajarak sumber radiasi ke pennukaan fantomlOOem dengan aplikator 15 em x 15 em.
Pusal Teknofogi Kesefamatan dan Metrologi Radiasi - Badon Tenaga Nuklir Nasionaf 150
Prosiding Pertenman don Presentasi l/miah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir 1
Jakarta, 12 Desember 2007 ISSN : 1978-9971
Dari Gambar 3 tersebut di atas
akan diperoleh parameter dosimetri yaitu:
kedalarnan ionisasi meneapai maksimum
RIOO, kedalaman ionisasi meneapai 80 %
dari nilai maksimum Rgo, kedalaman
ionisasi meneapai 50 % dari nilai
maksimum Rso, kedalarnan ionisasi
meneapai 30 % dari nilai maksimum, R30
dan rentang praktis berkas elektron Rp.
persarnaan 1, 2 dan 3 serta Tabel X pada
TRS 277 akan diperolehenergi yang
paling mungkin Epo, energi rata-rata
elektron di permukaan fantom Eo dan
energl pada kedalaman pengukuran Ez.
Hasil penentuan parameter dosimetri
terse but dapat dilihat pada Tabel 2.
Perhitungan ini dilakukan oleh komputer
alat ukur radiasi tersebut.
Selanjutnya dengan menggunakan
Tabel2. Karakteristik berkas elektron energi nominal 6, 9, 12, 16 dan 20 MeV daripesawat pemereepat linier medik Varian Clinae 2100C no. seri 1402 milikRSVP dr Sutomo, Surabaya untuk jarak fokus sumber radiasi ke permukaan 100em menggunakan aplikator lapangan radiasi 15 em x IS em.
~Parameter
69121620
RJOo (em)
1,281,962,632,611,82
R 80 (em)
1,902,944,225,496,58
Rso (em)
2,293,504,986,518,22
RJO (em)
2,533,865,417,099,08
Rp (em)
2,864,195,957,659,98
£po (MeV)
5,908,5612,0915,5120,22
Eo (MeV)
5,338,1611,6013,9519,15
Ez(MeV)
2,193,285,118,4814,49
meneapai maksimum, RJOo , kedalarnan
ionisasi mencapai 80% dari nilai
maksimum, Rso dan kedalaman ionisasi
mencapai 30% dari nilai maksimum, R30
hasil pengukuran yang terdapat pada
Tabel 2 dibandingkan dengan nilai yang
Jika nilai kedalarnan...lomsasl ditentukan oleh pabrik yang terdapat pada
Tabel 1, maka hasil tersebut sudah sesuai.
Dengan demikian data ini dapat dijadikan
sebagai aeuan dalam melaksanakan
program kendali mutu pesawat tersebut
Hasil penentuan keluaran pesawat
pemercepat linier medik Varian Clinae
Pusat Teknologi Keselamatan don Metrologi Rachasi - Badon Tenaga Nuklir Nasional 151
Prosiding Pertemuan don Presentasi J/miah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir J
Jakarta, 12 Desember 2007 ISSN : 1978-9971
yang dihitung menggunakan persamaan 4
dapat dilihat pada Tabel 3 di bawah ini.
Dari Tabel 2 dapat dilihat bahwa untuk I
MU pesawat mendapatkan harga antara
0,81 sid 0,91 cGy. Hasil tersebut kurang
baik karena masih jauh dari yang
diharapkan yaitu I Mu = 1,00 eGy ± 4%
sesuai dengan spesifIkasi pabrik. Dengan
demikian maka perlu dilakukan
pemutaran potensiometer dosis dari
pesawat terse but agar hasilnya mendekati
harga yang ditentukan. Setelah dilakukan
penyetelan potensiometer dosis tersebut
maka dilakukan pengukuran kembali dan
hasilnya dapat dilihat pada Tabel4.
Tabel3. Perhitungan laju dosis serap berkas eIektron energi nominal 6, 9, 12, 16 dan 20MeV dari pesawat pemereepat linier medik Varian Clinac 2100C no. seri 1402milik RSUP dr Sutomo, Surabaya untuk jarak fokus sumber radiasi kepermukaan 100 em menggunakan aplikator lapangan radiasi 15 em x 15 emsebelum dikalibrasi.
"
Energi BaeaanND Dmaknominal rata-rata Sw,airPuPs(MeV)
( nC/I OOMU )mGy/nC
eGylI 00 Mu
6
16,85149,831,09020,9541,006587,909
16,29149,831,0670,9581,007183,5912
16,07449,831,0420,9651,006281,0216
17,73349,831,01 I0,9771,007087,8520
18,86649,830,9780,9901,007291,63
Tabel4. Perhitungan dosis serap berkas elektron energi nominal 6, 9, 12, 16 dan 20 MeVdari pesawat pemereepat linier medik Varian Clinae 2 IOOCno. seri 1402 milik RSUP drSutomo, Surabaya untuk jarak fokus sumber radiasi ke permukaan 100 em menggunakanaplikator lapangan radiasi 15 em x 15 em setelah kalibrasi.
EnergiBaeaan
rata-rataND Dmaknominal ( nC/IOOMU )
mGy/nCSw,airPuPseGy/1 00 Mu( MeV)
6
19,34449,831,09020,9541,0065100,99
19,78149,831,0670,9581,0071101,512
19,86049,831,0420,9651,0062100,116
20,59049,831,0110,9771,0070102
2020,59049,830,9780,9901,0072100
Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi - Badon Tenaga Nuklir Nasional 152
Prosiding Pertemuan don Presentasi J/miah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir 1
Jakarta, 12 Desember 2007 ISSN : 1978-9971
Dan Tabel 4 di atas dapat dilihat
bahwa I MU = (1 ± 2 % ) cGy . Pabrik
memberikan spesifikasi bahwa toleransi
untuk dosis serap adalah ± 4 %. Dengan
demikian hasil ini sudah cukup baik.
3. INTERNATIONAL ATOMICENERGY AGENCY, The Use ofPlane Parallel Ionization Chamber in
High Energy Electron and PhotonBeam : An International Code of
Practice for Dosimetry, TechnicalReport Series No.381, IAEA, Vienna( 1997).
V. KESIMPULAN
Dari hasil dan pembahasan
tersebut di atas dapat disimpulkan bahwa
parameter kualitas radiasi dari pesawat
tersebut sudah sesuai dengan spesifikasi
yang diberikan oleh pabrik demikian pula
dengan keluarannya. Dengan demikian
maka keluarannya dapat digunakan
5. RAZAK, MT., SUBKHI, MIR.Aplikasi dan PerkembanganTeknologi Akselerator UntukIndustri, Pertemuan d"3.n PresentasiIlmiah Penelitian Dasar Iptek Nuklir,8-10 Juli 1997.
4. Quality Assurance in Radiotherapy, Aguide prepared following a workshopheld at Schloss Reisensburg, FederalRepublic of Germany, 3-7 December1984, World Health Organization,1988.
tumor.paslenpenymaranuntuk
Disamping itu hasil ini dapat digunakan
sebagai data acuan dalam melaksanakan
program kendali mutu dari pesawat
tersebut.
6. Installation Procedure HCIP302,High Energy C -Series ClinacCostumer Acceptance Procedure,Varian Oncology Systems CostumerSupport, Milpitas, 2000.
UCAP AN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima
kasih yang sebesar-besarnya kepada staf
unit Radioterapi RSUP Dr. Sutomo atas
bantuannya dalam penulisan makalah ini.
7. INTERNATIONAL ATOMICENERGY AGENCY, Absorbed DoseDetermination in Photon and ElectronBeams : An International Code ofPractice, Technical Report SeriesNo.277, IAEA, Vienna, 1987.
8. Instruction Manual for 2570A and2570B Farmer Dosemeter,· NELimited, England, 1984.
DAFT AR PUST AKA
I. WILLIAM, J.R. and TWAITES, D.I.,Radiotherapy in practice, OxfordMedical Publication, 1993.
9. Instruction Manual for 0.6 cc
Ionization Chamber (Guarded Stem)Type 2571 and 2581, NETECHNOLOGY LIMITED, England,1997.
2. JHON HORTON Ph.D., HandbookRadiation Therapy Physics, PrenticeHall, Inc. Englewood Cliffs,N.J.,1987.
Pusal Teknologi Keselamalan don Metrologi Radiasi - Badon Tenaga Nuklir Nasional l~J