SIMULASI DISTRIBUSI DOSIS SERAP PADA · PDF fileα Partikel alfa β Partikel beta...

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.4.10. 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

SIMULASI DISTRIBUSI DOSIS SERAP PADA · PDF fileα Partikel alfa β Partikel beta...

Documents

Transcript of SIMULASI DISTRIBUSI DOSIS SERAP PADA · PDF fileα Partikel alfa β Partikel beta...