PENENTUAN DOSIS SERAP RADIASI- Tc PADA TUMOR PARU-PARU ... fileJurusan Fisika, Fakultas Matematika...

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

PENENTUAN DOSIS SERAP RADIASI- 99m

Tc PADA TUMOR

PARU-PARU DALAM TAHAP DIAGNOSIS MENGGUNAKAN

SOFTWARE MONTE CARLO N-PARTICLE X

Disusun oleh:

VEETHA ADIYANI

M0209054

SKRIPSI

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

November, 2013


commit to user


Tc PADA TUMOR

PARU-PARU DALAM TAHAP DIAGNOSIS MENGGUNAKAN

SOFTWARE MONTE CARLO N-PARTICLE X

Disusun oleh:

VEETHA ADIYANI

M0209054

SKRIPSI

Diajukan untuk memenuhi sebagian

persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

November, 2013


commit to user

ii


commit to user

iii

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Dengan ini saya menyatakan bahwa isi intelektual skripsi saya yang

berjudul “PENENTUAN DOSIS SERAP RADIASI- 99m

Tc

PADA TUMOR PARU-PARU DALAM TAHAP DIAGNOSIS

MENGGUNAKAN SOFTWARE MONTE CARLO N-PARTICLE X” adalah

hasil kerja saya atas arahan pembimbing. Sepengetahuan saya hingga saat ini, isi

skripsi tidak berisi materi yang telah dipublikasikan atau ditulis oleh orang lain

atau materi yang telah diajukan untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di

Universitas Sebelas Maret atau di Perguruan Tinggi lainnya, kecuali telah

dituliskan di daftar pustaka skripsi ini. Segala bentuk bantuan dari semua pihak

telah ditulis di bagian ucapan terimakasih. Isi skripsi ini boleh dirujuk atau

difotokopi secara bebas tanpa harus memberitahu penulis.

Surakarta, November 2013

Veetha Adiyani


commit to user

iv


Tc

PADA TUMOR PARU-PARU DALAM TAHAP DIAGNOSIS

MENGGUNAKAN SOFTWARE MONTE CARLO N-PARTICLE X

Veetha Adiyani

Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Sebelas Maret

ABSTRAK

Pada tahap diagnosis adanya tumor di dalam paru-paru, seorang pasien akan

disuntikkan radiofarmaka bertanda 99m

Tc ke dalam tubuhnya. Radiofarmaka

tersebut diperlukan dalam proses pencitraan tubuh dalam mendeteksi adanya

tumor, dimana γ dari 99m

Tc ditangkap oleh kamera gamma. Informasi tentang

dosis serap oleh jaringan sehat di sekitar tumor sangat diperlukan, sehingga

penelitian ini melakukan simulasi perhitungan dosis serap pada tahap diagnosis

menggunakan software MCNPX yang dikembangkan oleh Los Alamos National

Laboratory. Geometri tubuh digambarkan sebagai pria dewasa. Pasien dianggap

memiliki sebuah tumor pada paru-paru kanan dan telah disuntikkan radiofarmaka 99m

Tc ke dalam tubuhnya. Jenis partikel yang digunakan pada MCNPX adalah

foton γ dari 99m

Tc yang berenergi 0,1405 MeV (98,6%) dan 0,1426 MeV (1,4%).

Model cell tumor berbentuk bola dengan variasi diameter 0,5 cm; 1,0 cm; 1,5 cm;

2,0 cm dan 2,5 cm dan aktivitas divariasi sebanyak 1 mCi; 2 mCi; 3 mCi; 4 mCi

dan 5 mCi. Berdasarkan hasil penelitian dosis serap pada cell tumor memiliki nilai

yang lebih tinggi dari pada sel sehat disekitarnya. Jika diberi aktivitas 3 mCi, nilai

dosis serap di cell tumor sesuai dengan kenaikan diameter cell tumor sebesar

5,894 Gy; 1,462 Gy; 0,675 Gy; 0,3876 Gy dan 0,2458 Gy, sedangkan dosis serap

sel sehat di luar sel tumor pada jarak 1 mm sebesar 2,222 Gy; 0,649 Gy; 0,3379

Gy; 0,2070 Gy dan 0,1321 Gy. Semakin jauh sel sehat dari cell tumor nilai dosis

serap akan semakin kecil, sehingga dapat disimpulkan bahwa dosis serap

berbanding terbalik terhadap pertambahan jarak. Selain itu dosis serap juga

dipengaruhi aktivitas, dimana dosis serap di sekitar cell tumor dan sel sehat akan

mengalami kenaikan apabila aktivitas radiofarmaka 99m

Tc yang disuntikkan

semakin besar.

Kata kunci : dosis serap, tumor paru-paru, 99m

Tc, MCNPX


commit to user

v

THE DETERMINATION OF ABSORBED DOSE 99m

Tc RADIATION-γ ON

DIAGNOSIS STAGE LUNG TUMOR USING MONTE CARLO N-

PARTICLE X SOFTWARE

Veetha Adiyani

Department of Physics, Faculty of Mathematics and Natural Sciences

Sebelas Maret University

ABSTRACT

At this stage of the diagnosis of a tumor in the lungs, a patient will be injected

radiopharmaceutical 99m

Tc labeled into his body. The radiopharmaceutical is

needed in the process of body imaging in detecting the presence of tumor, where γ

of 99m

Tc captured by a gamma camera. Information about absorbed dose by the

healthy tissue around the tumor is necessary, so this research simulating

absorbed dose calculation at stage of diagnosis using MCNPX software, where

MCNPX developed by the Los Alamos National Laboratory. The geometry of the

body was described as an adult male. A patient was considered to have a tumor in

the right lung and 99m

Tc radiopharmaceutical has been injected into his body. The

type of particles used in MCNPX was γ photon of 99m

Tc, γ energy around

0.1405MeV (98.6%) and 0.1426 MeV (1.4%). The Tumor cell model is spherical

with variations in diameter of 0.5 cm; 1.0 cm; 1.5 cm; 2.0 cm and 2.5 cm and

varied activities as much as 1 mCi, 2 mCi, 3 mCi, 4 mCi and 5 mCi. Based on the

results of absorbed dose in the tumor cells have a higher value than the

surrounding healthy cells. If given 3 mCi activity, the value of absorbed dose in

the tumor cell with the increase in tumor cell diameter around 5.894 Gy; 1.462

Gy; 0.675 Gy; 0.3876 Gy and 0.2458 Gy, whereas healthy cells absorbed dose

outside the tumor cells at a distance of 1 mm around 2.222 Gy; 0.649 Gy; 0.3379

Gy; 0.2070 Gy and 0.1321 Gy. The farther away the healthy cells of the tumor cell

absorbed dose values will be smaller, so it can be concluded that the absorbed

dose is inversely proportional to the increase in distance. In addition it is also

influenced by the activity, which the more activity of 99m

Tc increase the more the

absorbed dose will be received.

Keywords: absorbed dose, lung tumors, 99m

Tc, MCNPX


commit to user

vi

MOTTO

“Ketika memejamkan mata maka aku bermimpi. Ketika membuka mata aku

memiliki kesempatan untuk mewujudkan mimpiku”

Give a man a fish and you feed him for a day. Teach him how to fish and you feed

him for a lifetime - Lao Tzu-


commit to user

vii

PERSEMBAHAN

“”

Gelar Sarjana penulis dipersembahkan untuk:

Ayah dan Ibu tersayang, yang selalu setia menunggu dan mendoakan kelulusan

putrinya

Kakak-kakak ku, Geetha, Neetha dan Meetha yang selalu memberikan wejangan,

semangat, dan bantuan selama penulis menempuh studi.

Adikku, Beetha, yang selalu menunggu penulis untuk cepat lulus. Cepat lulus juga

Bety, jangan lama-lama.

^д^

“”

Skripsi penulis dipersembahkan untuk:

Compton’09, adik-adik tingkat penulis, dan semua yang mempelajari fisika

Semoga bermanfaat ^v^

“”

Terima Kasih


commit to user

viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT atas rahmat dan hidayah yang diberikan.

Syukur Alhamdulillah, penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul

“Penentuan Dosis Serap Radiasi- 99m

Tc Pada Tumor Paru-Paru Dalam Tahap

Diagnosis Menggunakan Software Monte Carlo N-Particle”. Penulis menyadari,

keberhasilan penyusunan skripsi tidak lepas dari bantuan berbagai pihak. Pada

kesempatan ini, Penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih kepada:

1. Ahmad Marzuki, S.Si., Ph.D, selaku Ketua Jurusan Fisika FMIPA UNS.

2. Drs. Suharyana, M.Sc., selaku Dosen Pembimbing I, atas bimbingan, saran,

materi, serta motivasi yang selalu diberikan selama penyusunan skripsi.

3. Utari, S.Si., M.Si. selaku Dosen Pembimbing II serta pembimbing akademik

penulis selama kuliah, atas semangat, bimbingan, saran, dan nasehat yang

selalu diberikan di setiap kesempatan.

4. PTRKN BATAN yang telah meminjamkan software MCNPX.

5. Maryam Moradi, terima kasih atas diskusi ilmiahnya dalam setiap e-mail.

6. Serta seluruh pihak yang telah membantu penulis sehingga laporan

penelitian ini dapat terselesaikan dengan baik.

Semoga kebaikan dan pertolongan dari semua pihak mendapat balasan yang

berlipat ganda oleh Allah SWT. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi semua

pihak yang membutuhkan. Amin.

Surakarta, November 2013

Veetha Adiyani


commit to user

ix

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

DARTAR ISI ........................................................................................ ix

DAFTAR TABEL ................................................................................ xi

DAFTAR GAMBAR ............................................................................ xii

DAFTAR SIMBOL .............................................................................. xiii

DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................ xiv

BAB I PENDAHULUAN .................................................................. 1

1.1. Latar Belakang Masalah ............................................... 1

1.2. Batasan Masalah ........................................................... 5

1.3. Perumusan Masalah ..................................................... 5

1.4. Tujuan Penelitian ......................................................... 5

1.5. Manfaat Penelitian ....................................................... 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ......................................................... 7

2.1. Kanker Paru-Paru ......................................................... 7

2.2. Kedokteran Nuklir ........................................................ 7

2.3. Dosimetri ...................................................................... 9

2.4. Interaksi Foton dengan Materi ..................................... 11

2.4.1. Efek Fotolistrik ................................................. 11

2.4.2. Hamburan Compton ......................................... 13


commit to user

x

2.4.3. Produksi Pasangan ............................................ 14

2.4.4. Hamburan Thomson ......................................... 15

2.4.5. Hamburan Rayleigh .......................................... 16

2.4.6. Reaksi Fotonuklir ............................................. 16

2.5. Interaksi Partikel Bermuatan dengan Materi ................ 17

2.6. Tangkapan Elektron ..................................................... 17

2.7. Radionuklida 99m

Tc ...................................................... 17

2.8. Monte Carlo N-Particle ................................................ 18

2.8.1. Format Input File MCNP ................................. 19

2.8.2. MCNP Visual Editor ........................................ 21

2.9. Phantom MIRD ............................................................ 23

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ........................................... 25

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ...................................... 25

3.2. Alat dan Software ......................................................... 25

3.3. Prosedur Pembuatan Simulasi ...................................... 25

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................. 28

4.1. Hasil Simulasi .............................................................. 29

4.2. Hasil Perhitungan Dosis Serap ..................................... 30

BAB V PENUTUP ............................................................................... 39

5.1. Kesimpulan .................................................................. 39

5.2. Saran ............................................................................. 39

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................... 40

LAMPIRAN-LAMPIRAN .................................................................. 43


commit to user

xi

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Sumber Radiasi Terbuka ......................................................... 8

Tabel 2.2 Nilai Faktor Bobot-Radiasi (WR) Berbagai Jenis Radiasi ....... 10

Tabel 2.3 Nilai Faktor Bobot Organ (WT) ............................................... 11

Tabel 2.4 Jenis dan Modifikasi (*) Tally ................................................. 22

Tabel 2.5 Komposisi dan Densitas Organ Tubuh Model Phantom

ORNL-MIRD .......................................................................... 24

Tabel 4.1 Energi Foton yang Dihasilkan pada Diameter Tumor yang

Berbeda .................................................................................... 29

Tabel 4.2 Energi Foton yang Dideposisi pada Diameter Tumor yang

Berbeda .................................................................................... 30

Tabel 4.3 Dosis Serap pada Organ di sekitar Tumor ( = 0,5 cm) ......... 34

Tabel 4.4 Dosis Efektif pada Organ ( = 0,5 cm) dengan Variasi

Aktivitas .................................................................................. 36

Tabel 4.5 Kesalahan Relatif pada Tumor ( = 0,5 cm) dengan

Berbagai NPS .......................................................................... 37


commit to user

xii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Ilustrasi Efek Fotolistrik ..................................................... 12

Gambar 2.2 Ilustrasi Efek Compton ....................................................... 13

Gambar 2.3 Ilustrasi Produksi Pasangan ................................................ 14

Gambar 2.4 Ilustrasi Anihilasi Elektron-Positron .................................. 15

Gambar 2.5 Ilustrasi Tangkapan Elektron .............................................. 17

Gambar 2.6 Skema Peluruhan 99m

Tc ...................................................... 18

Gambar 2.7 Struktur Input File MCNP .................................................. 19

Gambar 2.8 Format dan Contoh Cell Cards ........................................... 20

Gambar 2.9 Format dan Contoh Surface Cards ..................................... 20

Gambar 2.10 Model Phantom ORNL-MIRD Berbagai Umur ................. 23

Gambar 3.1 (a) Geometri Sel Tumor pada Paru-Paru Kanan

Tampak Depan .............................................................. 26

(b) Geometri Sel Tumor Tampak Atas ................................ 26

Gambar 3.2 Data Card pada File Input ................................................. 26

Gambar 3.3 Diagram Alir Penelitian ...................................................... 27

Gambar 4.1 Geometri Phantom ORNL-MIRD yang Telah

Dimodifikasi ....................................................................... 28

Gambar 4.2 Grafik Hubungan Dosis Serap Terhadap Jarak dengan

Aktivitas 3 mCi ................................................................... 31

Gambar 4.3 Grafik Hubungan Dosis Serap dengan Diameter Tumor ... 32

Gambar 4.4 Grafik Hubungan Dosis Serap Terhadap Untuk

Sel Tumor = 0,5 cm dengan Aktivitas 3 mCi ................. 33

Gambar 4.5 Grafik Hubungan Jarak pada Tumor ( = 0,5 cm)

Tterhadap Dosis Serap dengan Variasi Aktivitas ................ 34


commit to user

xiii

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan

Aktivitas mula-mula radionuklida

Bilangan transformasi

Diameter tumor

Dosis efektif

Dosis ekuivalen

Dosis Serap

Energi yang diserap oleh organ

Energi total elektron

Energi kinetik

Energi rerata

Fungsi kerja

Jarak

Jari-jari tumor

Kecepatan cahaya dalam ruang hampa

Konstanta Planck

Massa elektron

Massa organ

Nilai faktor bobot radiasi

Nilai faktor bobot organ

Nomor atom

Sudut hamburan foton

Tampang lintang atom

Tampang lintang

⁄ Waktu paruh


commit to user

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1 Input File ............................................................................... 43

Lampiran 2 Perhitungan Distribusi Dosis Serap dengan Variasi Jarak

(Aktivitas 3 mCi) .................................................................. 53

Lampiran 3 Grafik Hubungan Dosis Serap terhadap dengan

Aktivitas 3 mCi .................................................................... 60

Lampiran 4 Grafik Hubungan Jarak pada Tumor terhadap Dosis

Serap dengan Variasi Aktivitas ............................................. 61

Lampiran 5 Tabel Dosis Efektif pada Organ dengan Variasi Aktivitas ... 62

PENENTUAN DOSIS SERAP RADIASI- Tc PADA TUMOR PARU-PARU ... fileJurusan Fisika, Fakultas Matematika...

Documents

Transcript of PENENTUAN DOSIS SERAP RADIASI- Tc PADA TUMOR PARU-PARU ... fileJurusan Fisika, Fakultas Matematika...