TEKNIK
Penentuan Faktor Kalibrasi Berkas
Pesawat Terapi Cs-137 dengan
Metoda Interpolasi
Susetyo Trijoko
PSPKR BATAN, Pasar Jumat, Jakarta
ABSTRAK
Fasilitas Kalibrasi Tingkat Nasional (FKTN) BATAN yang juga dikenal dengan
sebutan Laboratorium Dosimetri Standar Sekunder (SSDL) Jakarta, telah dilengkapi
dengan sistim dosimeter NPL untuk standar sekunder tingkat terapi berikut dengan
pesawat terapi sinar-X dan Co-60. Sistim dosimeter standar tersebut dikalibrasi secara
berkala di Laboratorium Dosimetri Standar Primer (PSDL). Selama ini Electrotechnical
Laboratory (ETL) PSDL-Jepang, tempat dosimeter NPL dikalibrasi, memberikan faktor
kalibrasi paparan (N terhadap dosimeter NPL dalam rentang energi foton dan 50 kV
sampai berkas Co-60, tetapi tanpa berkas Cs-137. Dalam upaya untuk mendapatkan
faktor kalibrasi berkas Cs-137, dipergunakan metoda interpolasi linier dengan mem-
perhitungkan faktor koreksi atenuasi radiasi oleh dinding dan sungkup detektor. Beberapa
persamaan yang bisa dipergunakan untuk menghitung faktor kalibrasi berkas Cs-137
dari berbagai jenis bilik pengionan radioterapi disajikan dalam makalah ini.
PENDAHULUAN
Sejak tahun 1984 Fasilitas Kalibrasi Tingkat Nasional
(FKTN), PSPKR BATAN, telah menjadi anggota jaringan Labo-
ratorium Dosimetri Standar Sekunder (SSDL) di bawah koor-
dinasi Badan Tenaga Atom Internasional (IAEA)
(1)
.. Sebagai
anggota SSDL yang sekaligus sebagai acuan nasional untuk
pengukuran dosis radiasi, FKTN telah dilengkapi dengan sistim
dosimeter NPL Secondary Standard Therapy Level yang dijadi-
kan alat ukur radiasi standar nasional berikut dengan pesawat
sinar gamma Co-60 dan pesawat sinar-X MG-420 tingkat terapi.
Sistim dosimeter NPL milik FKTN saat ini telah dikalibrasi di
Electrotechnical Laboratory (ETL), Jepang, selaku Laboratorium
Dosimetri Standar Primer (PSDL).
Menurut ketentuan yang ber1aku alat ukur radiasi standar
nasional hams dikalibrasi terhadap alat ukur radiasi standar
primer di PSDL sekurang-kurangnya sekali dalam 3 (tiga) tahun.
Alat ukur radiasi standar lokal maupun alat ukur radiasi lain
yang digunakan untuk mengukur keluaran (output) pesawat
radioterapi di rumah sakit harus dikalibrasi terhadap alat ukur
standar nasional sekurang-kurangnya sekali dalam 1 (satu) tahun.
Laboratorium Dosimetri Standar Primer, ETL-Jepang, mem-
berikan faktor kalibrasi paparan (N hanya untuk berkas foton
sinar-X dan 50 kV sampai dengan 250 kV (energi efektif 25.2
keV -125 keV) dan berkas sinar gamma Co-60 (energi rata-rata
1250 keV). ETL-Jepang tidak memberikan faktor kalibrasi
paparan untuk berkas radiasi yang terletak di antara energi 125
keV dan 1250 keV seperti sinar gamma Cs-137 (energi 662 keV)
dan Ir-192 (energi rata-rata 397 keV) Dengan demikian dalam
melaksanakan kalibrasi alat ukur standar lokal dan alat ukur
radiasi milik ruinah sakit, FKTN juga hanya bisa memberikan
faktor kalibrasi untuk berkas foton seperti yang diberikan oleh
ETL-Jepang. Padahal sampai saat ini di Indonesia tercatat 7
(tujuh) rumah sakit menggunakan pesawat terapi Cs- 137
(3)
dan
mereka mengukur keluarannya dengan menggunakan alat ukur
radiasi yang dikalibrasi di FKTN, PSPKR BATAN. Untuk itu
maka perlu dicari upaya untuk mendapatkan faktor kalibrasi
Cermin Dunia Kedokteran No. 112, 1996 57
ukuran dengan saat kalibrasi. Nilai paparan (X) di sini menyata-
kan besarnya paparan di titik pengukuran (Gambar 1), tanpa
adanya detektor.
Setiap sistim dosimeter (detektor berikut etektrometernya)
memiliki nilai faktor kalibrasi tertentu. Nilai faktor kalibrasi
paparan (N) yang diberikan oleh ETL-Jepang ditunjukkan pada
Tabel 1. Nilai N berkas sinar gamma Co-60 berlaku untuk kon-
disi penyinaran detektor dengan menggunakan sungkup (build-
up cap), sedangkan untuk energi radiasi sinar-X kurang dari 250
kV kondisi penyinaran detektor dilakukan tanpa sungkup. Sung-
kup ini diperlukan guna mendapatkan kondisi kesetimbangan
berkas Cs- 137. Salah satu cara untuk mendapatkan faktor
kalibrasi berkas sinar gamma Cs-137 adalah dengan metoda
interpolasi yang akan diuraikan dalam tulisan ini.
KALIBRASI PAPARAN
Hubungan antara bacaan dosimeter (R) dengan nilai paparan
(X) di udara secara sederhana dapat dituliskan sebagai berikut,
X = R x N
x
(1)
N
x
adalah faktor kalibrasi paparan yang bergantung pada energi
berkas radiasi dan R adalah bacaan dosimeter yang telah di-
koreksi terhadap perbedaan suhu dan tekanan udara saat peng-
partikel bermuatan (charged particle equilibrium) bagi elektron
sekunder yang berasal dari proses hamburan Compton sinar
gamma Co-60.
Tabel 1. Nilai faktor kalibrasi paparan (N) dan sistim dosimeter NPL
(NE 2560 #054 & NE2561 #203) milik FKTN, PSPKR BATAN
(4)
Tegangan Tabung
(kV)
HVL
(mm)
Energi Efektif
(keV)
N
x
(R/Skala)
50
60
75
100
125
150
175
200
225
250
Co-60
1.44 Al
2.27 Al
3.89A1
0.28 Cu
0.54 Cu
0.90 Cu
1.26 Cu
1.68 Cu
2.10 Cu
2.55 Cu
-
25.2
29.9
37.3
49.0
62.5
76.0
88.0
100
113
125
1250
1.036
1.026
1.027
1.030
1.032
1.032
1.030
1.031
1.030
1.032
1.057
INTERPOLASI FAKTOR KALIBRASI
Tanggapan detektor bilik pengionan terapi terhadap berkas
foton berenergi dari 100 kV (49 keY) sampai dengan Co-60
(1250 keV) adalah linier dan hampir konstan
(5)
. Namun dalam
hal ini, interpolasi linier untuk mendapatkan faktor kalibrasi
paparan berkas Cs- 137, (N
x
)
cs
dan nilai-nilai faktor kalibrasi
paparan sinar-X 250 kV, (N
x
)
sin-x
, dan faktor kalibrasi paparan
Co-60, (N
x
)
co
, tidak mungkin dilakukan secara langsung karena
kondisi kalibrasi berkas sinar-X berbeda dengan kondisi kalibrasi
berkas Co-60. Saat kalibrasi berkas sinar-X,detektor tidak meng-
gunakan sungkup, sedangkan saat kalibrasi berkas Co-60, detek-
tor harus menggunakan sungkup.
Interpolasi linier di antara dua titik bisa dilakukan, asalkan
kondisi kalibrasinya sama. Untuk mendapatkan kondisi yang
sama,maka semua penyinarannya harus dilakukan dengan meng-
gunakan sungkup. Dengan demikian faktor atenuasi radiasi oleh
dinding detektor dan sungkup hams diperhitungkan dalam pe-
rumusan interpolasi.
Apabila tanpa memperhatikan faktor atenuasi oleh dinding
detektor dan sungkup, nilai faktor kalibrasi paparan (N
x
)
cs
yang
bergantung pada energi foton dapat dihitung secara langsung
dengan menggunakan perumusan berikut
(6)
,
(2)
Dengan memperhitungkan faktor atenuasi, persamaan interpolasi
linier di atas akan men jadi,
(3)
(A
w
)
cs
, (A
w
)
sin-x
dan (A
w
)
co
adalah faktor koreksi atuasi berkas Cs-137, sinar-
X 250 kV dan Co-60 oleh dinding detektor dan sungkup. E
cs
, E
sin-x
dan E
co
berturut-turut menyatakan energi berkas foton Cs-137,sinar-X 250kV dan
Co-60.
Nilai faktor koreksi atenuasi (A
w
), selain bergantung pada
tebal dinding detektor dan sungkup juga bergantung pada energi
foton. Koreksi atenuasi radiasi dapat diperoleh dari hasil perkali-
an antara tebal dinding detektor berikut sungkup dengan nilai
koefisien serapan-energi massanya (µ
en
/). Dani sini maka pe-
rumusan untuk mendapatkan nilai A
w
adalah sebagai berikut,
t
d
dan t
s
adalah tebal dinding detektor den tebal sungkup (dalam g/cm
2
),
sedangkan (µ
en
/)
d
dan (µ
en
/)
s
koefisien serapan-energi massa dinding
detektor dan sungkup (dalam cm
2
/g)
Nilai (µ
en
/) untuk bahan grafit dan bahan-bahan ekivalen
jaringan yang biasa digunakan sebagai bahan dinding detektor
dan sungkup ditunjukkan dalam Tabel 2.
Beberapa detektor bilik pengionan yang saat ini biasa di-
gunakan dalam dosimetri radioterapi berikut spesifikasinya ditun-
jukkan dalam Tabel 3. Dengan menggunakan persamaan (4) dan
data yang tertulis dalam Tabel 2 dan Tabel 3, nilai Aw untuk
beberapa detektor bilik pengionan dapat dihitung dan hasil per-
hitungannya ditunjukkan dalam Tabel 4.
Dengan menggunakan nilai E
sin-x
= 125 keV, E
cs
= 662 keV,
E
co
= 1250 keV, dan nilai-nilai A
w
dari Tabel 4, maka penulisan
persamaan (3) dapat disederhanakan. Dalam upaya membantu
para pemakai detektor bilik pengionan tingkat terapi di rumah
(4)
Cermin Dunia Kedokteran No. 112, 1996
58
Tabel 2. Koefisien serapan energi massa
(7)
Koefisien serapan-energi massa (cm
2
/g)
Energi Foton
Bahan Dinding
Grafit
Bahan Sungkup
Ekivalen Jaringan~
125 key
Cs-137 (662 key)
Co-60 (1250 keV)
0.0230
0.0293
0.0267
0.0265
0.0326
0.0297
* Bahan ekivalen jaringan meliputi: PMMA, delrin, A-150, polystyrene,
lucite
dan
air
tingkat terapi. Persamaan dalam Tabel 5 dapat digunakan untuk
menghitung nilai (N
x
)
cs
, asalkan alat ukur radiasi yang diper-
gunakan telah mendapat faktor kalibrasi paparan (N
x
) dari FKTN,
PSPKR BATAN. Metoda interpolasi dengan memperhatikan
koreksi atenuasi ini pada prinsipnya bisa dipergunakan untuk
menentukan faktor kalibrasi paparan sinar gamma pada
umumnya yang terletak antara 125 keV dan 1250 keV.
Tabel 3. Beberapa detektor bilik penglonan tingkat terapi
(8)
Dimensi Dinding Sungkup
No. Jenis Panjang
(mm)
Diameter
(mm)
Bahan
Ketebalan
(g/cm
2
)
Bahan
Ketebalan
(g/cm
2
)
1
NPL NE 2561,
9.2
7.4
Grafit
0.090
Delrin
0.600
0.325
cc
2 Farmer
NE
2571 24.0
6.3 Gmfit 0.065 Delrin 0.551
0.6
cc
3 Farmer
NE
2581 24.0
6.3 A-150 0.041 Polys- 0.584
0.6
cc
tyrene
4 PTW-23333 21.9 6.1 PMMA
0.059
PMMA
0.356
0.6
cc
5 Victoren
30-351 23.0
6.1 PMMA
0.050 PMMA
0.356
0.6
cc
Tabel 4. Nilai A
w
dan berbagai jenis detektor bilik pengionan tingkat terapi
Nilai faktor atenuasi (A)
Energifoton
NE 2561/NPL NE 2571 NE 2581 PTW-23333 Victoren 30-351
125 keV
Cs-137 (662 keV)
Co-60 (1250 keV)
0.9820
0.9778
0.9798
0.9839
0.9801
0.9819
0.9834
0.9796
0.9814
0.9840
0.9803
0.9821
0.9889
0.9863
0.9875
sakit, telah dituliskan beberapa persamaan sederhana untuk
menghitung nilai faktor kalibrasi paparan berkas Cs- 137 (N
x
)
cs
.
Tabel 5 memperlihatkan beberapa persamaan untuk menghitung
nilai (N
x
)
cs
dan metoda interpolasi.
Tabel 5. Persamaan untuk menghitung (N
x
)
cs
dari berbagai jenis detektor
bilik
pengionan
Bilik pengionan
Persamaan
NE 2561/NPL
NE 2571
NE 2581
PTW 2333
Victoren 30-351
(N
x
)
cs
(N
x
)
cs
(N
x
)
cs
(N
x
)
cs
(N
x
)
cs
0.5250 (N
x
)
sin-x
+ 0.4783
0.5214 (N
x
)
sin-x
+ 0.4752
0.5247 (N
x
)
sin-x
+ 0.4782
0.5246 (N
x
)
sin-x
+ 0.4782
0.5241 (N
x
)
sin-x
+ 0.4779
(N
x
)
co
(N
x
)
co
(N
x
)
co
(N
x
)
co
(N
x
)
co
Sebagai contoh dari Tabel 1, detektor NE 256l/NPL mempunyai nilai
(N
x
)
sin-x
= 1.032 dan (N
x
)
co
= 1.057. Dihitung dengan menggunakan persamaan
yang terdapat dalam Tabel 5, didapatkan mlai (N
x
)
cs
= 1.047.
KESIMPULAN
Telah dijelaskan cara menentukan faktor kalibrasi paparan
berkas Cs-137, (N
x
)
cs
, untuk beberapa detektor bilik pengionan
KEPUSTAKAAN
1. International Atomic Energy Agency (IAEA). Secondary Standard
Dosimetry Laboratories: Development and Trends. Vienna, 1985.
2. Badan Tenaga Atom Nasional (BATAN). Peraturan tentang Kalibrasi Alat
Ukur Radiasi dan Keluaran Sumber Radiasi, Standardisasi Radionuklida
dan Fasilitas Kalibrasi, Jakarta, 1992.
3. Moendi Poernomo. Aspek Perundang-undangan Penggunaan Radiasi.
Makalah Seminar dan Diskusi Panel Efek Biologi & Protcksi Radiasi,
Jakarta, 10-li September 1993.
4. Electrotechnical
Laboratory.
Certificate for Secondary Standard Therapy
Level X-ray Exposure Meter. Japan, 1993.
5. Khan FM. The Physics of Radiation Therapy, Williams & Walking, Balti-
more, USA: 1984.
6. Goetsch SJ, Attix FH, Pearson DW, Thomadsen BR,\. Calibration of lr-
192 high-dose-rate afterloading systems. Med Phys 1991; 18(3).
7. Johns HE. The Physics of Radiology, Second Ed., Charles C Thomas PubI,
Illinois, USA: 1964.
8. International Atomic Energy Agency (IAEA), Absorbed Dose Determina-
tion in Photon and Electron Beams: An International Code of Practice.
Vienna: Techn Rep Ser No, 277, 1987.
Cermin Dunia Kedokteran No. 112, 1996 59