simulasi distribusi dosis serap pada · pdf fileα partikel alfa β partikel beta...
Post on 07-Feb-2018
236 Views
Preview:
TRANSCRIPT
SIMULASI DISTRIBUSI DOSIS SERAP PADA
BRACHYTHERAPY PROSTAT MENGGUNAKAN
SOFTWARE MCNP5 DENGAN MODEL SEED
IMPLANT ISOAID ADVANTAGETM
IAPd-103A
Disusun oleh :
POUNDRA SETIAWAN
M0211058
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi sebagian
persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains Fisika
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
Juni, 2015
iii
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul ” SIMULASI
DISTRIBUSI DOSIS SERAP PADA BRACHYTHERAPY PROSTAT
MENGGUNAKAN SOFTWARE MCNP5 DENGAN MODEL SEED IMPLANT
ISOAID ADVANTAGETM
IAPd-103A ” 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, Juni 2015
Poundra Setiawan
iv
SIMULASI DISTRIBUSI DOSIS SERAP PADA BRACHYTHERAPY
PROSTAT MENGGUNAKAN MCNP5 DENGAN MODEL SEED
IMPLANT ISOAID ADVANTAGETM
IAPd-103A
Poundra Setiawan
Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sebelas Maret, Surakarta
ABSTRAK
Simulasi distribusi dosis serap pada brachytherapy prostat menggunakan MCNP5
dengan model seed implant AdvantageTM
IAPd-103A telah berhasil dilaksanakan.
Model seed implant yang digunakan adalah IsoAid AdvantageTM
IAPd-103A
dengan aktivitas sebesar 4 mCi untuk single seed. Sumber radioaktif yang
digunakan adalah 103
Pd yang memiliki energi emisi gamma sebesar 20,99 keV
dengan waktu paruh 16,9 hari. Geomaetri phantom yang digunakan mengacu pada
model geometri phantom yang dibuat oleh ORNL-MIRD. Hasil dari simulasi ini
nantinya digunakan untuk menghitung besarnya dosis serap. Pada simulasi ini
dilakukan variasi penggunaan jumlah seed implant untuk mendapatkan hubungan
antara dosis serap terhadap jumlah seed. Diperoleh bahwa dosis serap yang
diterima organ meningkat secara linear terhadap jumlah seed yang digunakan.
Hubungan antara jumlah seed dengan dosis serap diwakili oleh persamaan liner
yaitu y = 3,4311x + 0,7872. Persamaan liner tersebut dapat digunakan untuk
mencari banyaknya seed yang harus digunakan untuk mencapai dosis optimum
sebesar 125 Gy. Jumlah seed yang dibutuhkan untuk mencapai dosis optimum
sebanyak 37 seed dan diperoleh dosis optimum sebesar 127,74 Gy.
kata kunci : dosis serap, brachytherapy prostat, MCNP5, IsoAid AdvantageTM
IAPd-103A
v
SIMULATION OF DOSE DISTRIBUTION ON PROSTATE
BRACHYTHERAPY USING MCNP5 WITH SEED IMPLANT MODEL
ISOAID ADVANTAGETM
IAPd-103A
Poundra Setiawan
Physics Department, Mathematics and Sciences Faculty
Sebelas Maret University, Surakarta
ABSTRACT
Simulation of dose distribution on prostate brachytherapy using MCNP5 with
seed implant model IsoAid AdvantgeTM
IAPd-103A has been conducted. IsoAid
AdvantgeTM
IAPd-103A has activity 4 mCi for single seed. 103
Pd was used as a
radioactive source in the seed implant and had energy gamma emision of 20,99
keV with half live of 16,9 days. The phantom model in this simulation used the
ORNL-MIRD phantom model. Result from this simulation will be used to count
the absorbed dose. In this simulation, the number of seed implant was varied to
obtain the relationship between the absorbed dose against the amount of seed
number. It was found that the absorbed dose increased linearly with the amount of
seed number. The relationship was represented by linear equation i.e y = 3,4311x
+ 0,7872. The equation was used to find the amount of seed that should be used to
achieve the optimum dose i.e 125 Gy. The amount of seed needed to achieve the
optimum dose was 37 seeds which was related to optimum dose of 127,74 Gy.
Key words : absorbed dose, prostate brachytherapy, MCNP5, IsoAid
AdvantageTM
IAPd-103A
vi
MOTTO
“ALLAH meninggikan orang-orang yang beriman
diantara kamu dan orang-orang yang diberi ilmu
pengetahuan beberapa derajat”
(QS.Al-Mujaadallah:11)
“Sesungguhnya hanya orang-orang yang
bersabarlah yang dicukupkan pahala mereka tanpa
batas”(QS.Az-Zumar:10)
“ When you’re giving up, someone is still going”
“When you feel like QUITTING, think about
Why you STARTING”
vii
PERSEMBAHAN
Atas Berkat Rahmat ALLAH SWT, karya ini kupersembahkan kepada:
1. Ibu, Bapak dan Keluarga tersayang yang setiap hari memberi kasih sayang
dan senantiasa mendo‟akan, hingga aku bisa menyelesaikan pendidikanku
sampai sekarang.
2. Sahabat - sahabatku FISIKA ‟11 Agung, Tito, Ikhwan, Laudy, Luqman,
Octa, Mara, Nunung, Emen, Kemas, Eka, Haekal, Hanief dan lainnya yang
tidak bisa saya sebutkan semua, terima kasih atas semangat
kebersamaannya.
3. Dianmas Eka Cahya Putri, terimakasih atas motivasi dan bantuannya
selama proses pengerjaan sekripsi ini.
4. Almamater yang kubanggakan, khususnya Jurusan Fisika Fakultas MIPA
Universitas Sebelas Maret.
viii
KATA PENGANTAR
Alhamdulillaahirrobbil‟alamiin, puji syukur kepada ALLAH SWT yang
telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat
menyelesaikan penulisan laporan penelitian dengan judul “SIMULASI
DISTRIBUSI DOSIS SERAP PADA BRACHYTHERAPY PROSTAT
MENGGUNAKAN MCNP5 DENGAN MODEL SEED IMPLANT ISOAID
ADVANTAGETM
IAPd-103A”
Laporan penelitian ini tidak akan selesai tanpa adanya bantuan dari
berbagai pihak. Oleh karena itu, Penulis menyampaikan terima kasih kepada:
1. Drs. Suharyana, M.Sc. selaku Pembimbing I yang telah mendampingi selama
penelitian, memberi motivasi, bimbingan dan saran dalam penyusunan skripsi.
2. Dra. Riyatun M.Si. selaku Pembimbing II yang telah memberikan latihan
kesabaran, bimbingan dan saran dalam penyelesaian skripsi.
3. Ir. Tagor M. Sembiring dari PTRKN BATAN selaku pemegang lisensi MCNP
di Indonesia.
4. Dr. Eng Budi Purnama S.Si, M.Si. selaku Pembimbing Akademik yang
senantiasa memberi nasehat, motivasi dan saran kepada penulis.
5. Rekan-rekan satu perjuangan: Octaviana Erawati Fadli, Khodijah Amini, dan
Susanti yang senantiasa bersedia untuk bertukar ilmu dan bantuannya dalam
penyelesaian skripsi ini.
6. Keluarga besar fisika angkatan 2011 dan 2012 atas dukungan, bantuan, dan
semangatnya.
7. Semua pihak yang telah membantu penulis sehingga laporan penelitian ini
dapat terselesaikan dengan baik.
Semoga ALLAH SWT memberikan balasan yang lebih baik atas kebaikan
dan bantuan yang telah diberikan. Penulis menyadari bahwa masih terdapat
banyak kekurangan baik dalam isi maupun cara penyajian materi. Oleh karena itu,
penulis mengharapkan kritik dan saran membangun guna perbaikan di masa
ix
datang. Semoga laporan penelitian ini dapat memberi manfaat bagi penulis
khususnya dan pembaca pada umumnya. Amin Yaa Robbal „Alamin.
Surakarta, Juni 2015
Poundra Setiawan
x
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 ..................................................................................... viii
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 .................................................................... 5
I.3. Tujuan Penelitian ....................................................................... 5
I.4. Batasan Masalah ......................................................................... 6
I.5. Manfaat Penelitian ...................................................................... 6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................................................... 7
2.1. Brachytherapy Prostat ............................................................... 7
2.2. Interaksi Foton dengan Materi .................................................. 8
2.2.1. Efek Foto Listrik ............................................................. 9
2.2.2. Efek Hamburan Compton ............................................... 9
2.2.3. Produksi Pasangan .......................................................... 10
2.3. Klasifikasi Radiasi .................................................................... 11
2.4. Dosis Serap ............................................................................... 12
2.5. Interaksi Foton dengan Sel tubuh .............................................. 13
2.6. MCNP ........................................................................................ 14
2.7. Visual Editor (Vised) .................................................................. 15
xi
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ....................................................... 16
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian .................................................... 16
3.2. Alat dan Bahan ........................................................................... 16
3.2.1. Alat yang digunakan Selama Penelitian ............................ 16
3.3.2. Bahas yang digunakan Selama Penelitian ......................... 16
3.3. Model Geometri Seed Implant Sumber Radioaktif 103
Pd .......... 16
3.4. Prosedur Simulasi Penelitian ..................................................... 17
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................ 19
4.1. Model Geometri Seed Isoaid AdvantageTM
IAPd-103A ........... 19
4.2. Data Hasil Running Program Simulasi ...................................... 22
4.3. Mekanisme Interaksi Radiasi Penyebab Kematian Sel Kanker . 24
4.4. Dosis Serap Optimum pada Kanker Prostat .............................. 26
4.5. Dosis Serap Organ Sehat di sekitar Kanker Prostat .................. 29
4.6. Distribusi Dosis Serap Radiasi di sekitar Seed ......................... 30
4.7. Penentuan Isodosis di sekitar Seed Implant .............................. 33
BAB V PENUTUP ......................................................................................... 35
5.1. Kesimpulan ............................................................................... 35
5.2. Saran .......................................................................................... 35
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 36
LAMPIRAN – LAMPIRAN ............................................................................ 39
xii
DAFTAR SIMBOL
Simbol Keterangan
α Partikel alfa
β Partikel beta
γ Sinar gamma
Energi kinetik elektron
h Konstanta Plank
υ Frekuensi foton
(K) Energi ikat elektron di kulit K
θ Sudut foton terhambur
φ Sudut elektron terhambur
λ Panjang gelombang foton
λ' Panjang gelombang foton terhambur
Massa elektron
c Kecepatan cahaya diruang hampa
D Dosis serap
E Energi deposisi
m Massa organ
λ Konstanta peluruhan
T Waktu hidup radioaktif
⁄ Waktu paruh radioaktif
Aktivitas awal radioaktif
Bilangan transformasi
xiii
DAFTAR TABEL
halaman
Tabel 4.1. Foton yang Dihasilkan dalam Simulasi Penelitian ............................22
Tabel 4.2. Elektron yang Dihasilkan dalam Simulasi Penelitian . ...................... 24
Tabel 4.3. Energi Deposisi di dalam Kanker Prostat ......................................... 27
Tabel 4.4. Nilai Sebaran Dosis Serap Pada Masing-masing Cell ...................... 34
Tabel L.1.1. Data Organ, Densitas dan Volume dari Model Phantom ORNL-
MIRD .......................................................................................... 39
Tabel L.4.1. Perhitungan Dosis Serap Pada Prostat Kanker ............................... 52
Tabel L.4.2. Energi Deposisi pada Organ Sehat ................................................. 53
Tabel L.4.3. Dosis Serap pada Organ Sehat (Aktivitas seed 4 mCi) .................. 53
Tabel L.4.4. Dosis Serap pada Organ Sehat (Aktivitas seed 8 mCi) .................. 54
Tabel L.4.5. Dosis Serap pada Organ Sehat (Aktivitas seed 12 mCi) ................ 54
Tabel L.4.6. Dosis Serap pada Organ Sehat (Aktivitas seed 16 mCi) ................ 55
Tabel L.4.7. Dosis Serap pada Organ Sehat (Aktivitas seed 20 mCi) ................ 55
Tabel L.4.8. Dosis Serap pada Organ Sehat (Aktivitas seed 24 mCi) ................ 56
Tabel L.4.9. Dosis Serap pada Organ Sehat (Aktivitas seed 28 mCi) ................ 56
Tabel L.4.10. Dosis Serap pada Organ Sehat (Aktivitas seed 32 mCi) .............. 57
Tabel L.4.11. Dosis Serap pada Organ Sehat (Aktivitas seed 36 mCi) .............. 57
xiv
DAFTAR GAMBAR
halaman
Gambar 2.1. Skema Efek FotoListrik ................................................................. 9
Gambar 2.2. Skema Efek Hamburan Compton .................................................. 10
Gambar 3.1. Geometri IsoAid AdvantageTM
IAPd-103A ................................... 17
Gambar 3.2. Diagram Alir Penelitian ................................................................. 18
Gambar 4.1. Model Geometri IsoAid AdvantageTM
IAPd-103A dalam Simulasi
Penelitian ....................................................................................... 19
Gambar 4.2. Tampang Melintang Distribusi Peletakan Seed di dalam Kanker
Prostat ............................................................................................ 20
Gambar 4.3. Tampang Melintang Geometri Organ Prostat, Kandung Kemih, dan
Rektum ........................................................................................... 21
Gambar 4.4. Grafik Hubungan antara Dosis Serap terhadap Jumlah Seed ........ 28
Gambar 4.5. Grafik Perbandingan Dosis Serap pada Organ Kanker dengan Organ
Sehat .............................................................................................. 29
Gambar 4.6. Histogram Perbandingan Dosis Serap Total untuk 37 buah Seed
Implant .......................................................................................... 30
Gambar 4.7. Grafik Hubungan Antara Dosis Serap terhadap Jarak di sekitar Seed
Implant ........................................................................................... 31
Gambar 4.8. Grafik Hubungan Antara Dosis Serap terhadap Seperkuadrat Jarak di
sekitar Seed Implant ....................................................................... 32
Gambar 4.9. Pengambilan Nilai Dosis Serap di Sekitar Seed Implant .............. 33
xv
DAFTAR LAMPIRAN
halaman
Lampiran 1. Data Organ, Densitas dan Volume dari Model Phantom ORNL-
MIRD ............................................................................................. 39
Lampiran 2. Data Sheet Spesifikasi Peluruhan 103
Pd ......................................... 41
Lampiran 3. Listing Program Skripsi .................................................................. 42
Lampiran 4. Perhitungan .................................................................................... 52
top related