## Estimasi dosis serap sel kanker nasofaring dan lidah dari perlakukan radioterapi
konvensional cobalt-60 berbasis MCNPX

## Wihantoro*, Aris Haryadi, Bilalodin dan Arif Hidayat
Program Studi Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Jenderal Soedirman Jl Dr. Suparno 61 Grendeng, Purwokerto (53123) *email:wihantoro@unsoed.ac.id
Abstrak- Modifikasi  radioterapi  diperlukan  untuk  memaksimalkan  dosis  serap  sel  kanker  dan  meminimalkan dosis  terimaan  organ  sekitarnya.  Pada  perlakuan  kanker  nasofaring,  target  penyinaran  PTV  dilakukan  dengan menggeser posisi obyek 3 cm ke depan dan 2 cm ke atas dari pusat GTV.  Penelitian ini menitikberaktan pada penentuan dosis serap radiasi kanker nasofaring dan lidah, dengan teknik penyinaran latero-lateral  sudut 90˚dan 270˚)  dan  supraclave   sudut  0˚).  Berbasis  pemrograman  MCNPX,  berkas  sinar  gamma  dimodelkan  berdasar spesifikasi head unit GammaBeam100-80, SSD 80 cm, medan radiasi untuk supraclave (12 x 12) cm2 dan (17 x 9)  cm2  untuk  latero-lateral.  Hasil  menarik  yang  masih  perlu  dikaji  lanjut  adalah,  dari  total  2,0  Gy  per  fraksi penyinaran  yang  ditembakkan,  dosis  serap  gabungan  untuk  penyinaran  latero-lateral  dan  supraclave  dari  GTV dan  PTV,  masing-masing  adalah  2,99  Gy  dan  2,89  Gy.  Sedang  dosis  terimaan  pada  lidah  dari  GTV dan  PTV masing-masing  adalah  0,16  Gy  dan  0,13  Gy  yang  tergolong  aman  di  bawah  batas  ambang  dosis  yang diperbolehkan.
Kata Kunci: Kanker Nasofaring, lidah, latero-lateral, supraclave, GTV dan PTV, dosis serap, MCNPX
Abstract  – Modification  of  radiotherapy  were  presented  to  maximize  the  absorption  dose  of  cancer  cells  and z             v         u   u          a     A         a  p a y   al   a    ’      a radiation  beam  were                 a  p                       wa    a           upwa                G V’ study focuses on the determination of radiation absorption dose for nasopharyngeal and tongue cancers, using radiation techniques of latero-la   al (  a               9 ˚ and 270o) and supraclave (0o of beam direction). Using the MCNPX code-programmed, the gamma ray beams were modeled based on the specifications of the head unit of GammaBeam100-80, SSD 80 cm, the radiation field for the supraclave (12 x 12) cm2 and (17 x 9) cm2 for latero-lateral. As from a total of 2.0 Gy per fraction of gamma beam irradiation, the absorption doses from both supraclave and lateral were 2.99 Gy and 2.89 Gy, each for GTV and PTV areas. Meanwhile, the dose received  onto  the  tongue  for  the  target  GTV  and  PTV  ware  0.16  Gy  and  0.13  Gy,  respectively,  which  was indeed, below the safety dose threshold allowed.
Key words: nasopharyngeal cancer, tongue, latero-lateral, supraclave, GTV dan PTV, absorbed dose, MCNPX

## PENDAHULUAN
Sel  kanker  nasofaring  atau  kanker  nasofaring terletak  pada  tenggorokan  paling  atas  di belakang  rongga  hidung,  di  depan  tulang belakang,  di  atas  rongga  mulut  dan  di  bawah otak  dan  mata  [1,2].  Perlakuan  kanker nasofaring  dengan  radioterapi  dilakukan  untuk memaksimalkan dosis serap pada sel kankernya dan  mencegah  terjadinya  penumpukan  dosis pada  satu  atau  beberapa  organ  sekitar.  Teknik penyinaran  dua  medan  radiasi, latero-lateral dan supraclave diterapkan untuk maksud ini[3]. Medan  penyinaran lateral meliputi  daerah tumor  primer,  sedangkan  medan  penyinaran supraclave meliputi  daerah  yang  mengalami penyebaran pada kelenjar getah bening [4].
Penetapan  dosis  radiasi  total  untuk  pasien diberikan  dengan  sistem  fraksinasi,  yaitu pemberian  dosis  total  dibagi  menjadi  beberapa dosis  radiasi  penyinaran  dalam  jangka  waktu tertentu.  Menurut  Komite  Penanggulangan Kanker  Nasional  [3]  pemberian  dosis  radiasi dilakukan  selama  5  kali  dalam  seminggu, dengan  dosis  per  fraksi/hari  sebesar  4  Gy  yang terdiri dari 2 Gy untuk tenik latero - lateral dan 2  Gy  untuk supraclave. Juga  dosis  total  yang diarahkan ke sel kanker nasofaring sebesar 60 - 70  Gy  untuk  penyinaran latero-lateral  d an  50 Gy untuk supraclave [4,5].
Distribusi  dosis  radiasi  Co-60  pada  sel kanker  dan  organ  sekitarnya  didalam  tubuh pasien  tidak  dapat  diukur  secara  langsung menggunakan  dosimeter.  Oleh  sebab  itu diperlukan suatu simulasi yang dapat
menentukan distribusi dosis radiasi yang diserap oleh  tubuh.  Salah  satu  metode  yang  digunakan adalah  metode  Monte  Carlo  dengan  program MCNPX. Tujuan kajian ini adalah memodelkan phantom organ  kepala,  leher  dan  dada  laki-laki dewasa  serta  menentukan  distribusi  dosis  serap sinar  gamma  dari  sumber  Cobalt-60  pada kanker nasofaring dan organ sekitar yang fokus pada  organ  lidah  dan  kelenjar  getah  bening. Target  penyinaran  radiasi  dibedakan  dalam kontur  GTV  ( gross  tumour  volume )  pada  pusat sel  kanker  nasofaring  dan  PTV  ( planning tumour  volume )  pada  area  organ-organ  sekitar kanker. Organ lidah dijadikan fokus pada kajian ini, karena adanya gejala pasien yang mengalami ganggung tidak bisa meludah setelah mengalami  perlakukan  penyinaran  kanker nasofaring [4,5,6].

## LANDASAN TEORI Fluks Foton dan Fluks Energi
Fluks  foton  ( )  adalah  jumlah  foton  (dN)  per satuan luas tertentu (dA).
(1)
Satuan fluks foton adalah foton/m 2 .
Fluks  energi  ( )  didefinisikan  sebagai  jumlah energi (dE) yang melintasi area (dA).
(2)
Fluks energi memiliki satuan MeV/m 2 [7].

## Definisi Volume Kanker
Definisi  volume  kanker  merupakan  prasyarat dalam  perencanaan  perawatan  3-D  dan  untuk memperoleh  dosis  yang  akurat.  Beberapa sasaran  dan  volume  struktur  kritis  yang  dapat membantu dalam proses perencanaan pengobatan  dan  memberikan  dasar  untuk perbandingan hasil pengobatan [5].
Gambar  1. garis  Biru  (GTV),  Cyan  (CTV),  Ungu (PTV) dan di luar garis adalah organ beresiko [5,6].

## METODE
Arah penyinaran supraclave (sudut 0˚) merujuk pada  sumbu- y positif  koordinat  kartesian  dan latera-lateral (sudut  90˚  serta  270˚).merujuk pada sumbu- x positif dan negatif, dengan posisi obyek yang disinari horisontal (tidur) [5].
Geometri  organ  memanfaatkan  input  dalam program  MCNPX Visual  Editor meliputi densitas, material penyusun, bentuk dan ukuran surface [8,9] . Pemodelan organ kepala dan leher laki  laki  dewasa  dibentuk  mirip  dengan  aslinya dan  bentuk  geometri  sesuai  referensi  yang dikeluarkan phantom Taiwan dengan spesifikasi laki-laki  dewasa  berumur  20  -  66  tahun,  berat badan  69  kg  dan  tinggi  badan  168,7  cm  serta panjang  kepala  dan  leher  27  cm.  Organ-organ yang  terdapat  di  dalam  geometri  kepala  dan leher  yaitu  nasofaring,  mata,  lidah  dan  kelenjar tiroid [10].
Selain setting input geometri,  diperlukan juga setting  input transport  foton  diantaranya jumlah  foton  yang  dipancarkan  sebanyak  2  x 10 8 foton serta tally f5 dan f6 untuk menghitung fluks  energi  per  satuan  luas  dan  dosis  serap masing-masing organ dalam phantom [9] .

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Teknik latero-lateral target penyinaran disimulasikan  pada  sel  kanker  daerah  GTV (daerah  pusat  pertumbuhan)  dan  PTV  (daerah bawah sel kanker). Sedangkan teknik supraclave target  penyinaran  disimulasikan pada  daerah  kelenjar  getah  bening  di  area sekitar  dada.  Target  penyinaran  dibuat  berbeda guna  mengetahui  perbandingan  distribusi  dosis serap  pada  masing-masing  target  serta  agar dapat  merusak  sel  kanker  dengan  maksimum dan tidak terjadi penumpukan dosis radiasi pada bagian  organ  tertentu  sehingga  jaringan  sehat yang terkena radiasi tidak mengalami kerusakan yang parah [11].
Model  Phantom  Organ  Kepala,  Leher  dan Dada Laki-laki Dewasa
Bentuk geometri, densitas dan volume komposisi  tiap  organ  dibuat  berdasar  model Phantom  Taiwanese  Reference  Man (TRM) yang  dibuat  oleh  Chang  dkk.  [10].  Pemodelan organ  kepala,  leher  dan  dada  laki-laki  dewasa secara  tepat  tidaklah  mudah  untuk  dilakukan. Oleh  karena  itu  dilakukan  pendekatan  dengan membuat  geometri  organ  menggunakan  bentuk silinder  dan  bola  sehingga  hampir  menyerupai geometri organ sebenarnya ( Gambar 2 ). Organ
yang  disimulasikan  adalah  kanker  nasofaring, mata, lidah, dan kelenjar tiroid.
(a) (b)
Gambar  2. Geometri phantom organ  kepala, leher  dan  dada  laki-laki  dewasa  hasil  simulasi yang  dipotong  pada  titik  pusat  kanker  bidang- xy (a) bentuk 3D dan (b) bentuk 2D
Geometri  nasofaring  dideskripsikan  berupa bola  berdiameter  1,55  cm,  densitas  1,03  g/cm 3 , dan  volume  1,95  cm 3 .    Sementara  geometro lidah  bentuknya  berupa  silinder,  berdiameter 3,88 cm, panjang 2,89 cm, densitas 1,03 g/cm 3 , dan volume 69,54 cm 3 .

## Dosis Serap per organ
Pada  penyinaran lateral dilakukan  dua  target penyinaran  yaitu target  pusat  sel  kanker  (GTV) dan  bawah  sel  kanker  (PTV).  Sedangkan penyinaran supraclave target  penyinaran  pada daerah  kelenjar  getah  bening.  Penyinaran dengan target radiasi berbeda bertujuan agar sel kanker  nasofaring  memperoleh  dosis  serap maksimum  dan  homogen  serta  tidak  merusak jaringan  normal  sekitar  [9,12].  Dosis  serap setiap  organ  dihasilkan  dari  masing-masing penyinaran  dengan  target  pusat  sel  kanker  dan penyinaran target bawah sel kanker dapat dilihat sebagai berikut:
Tabel 1 . Dosis serap untuk target penyinaran GTV
Organ sp-clave latero-lateral 0° (max 2 Gy) 90˚ (max 1 Gy) 270˚ (max 1 Gy) Gab (max 2 Gy) Kanker NF 0,005 1,497 1,496 2,998 Mata kana 0,004 0,657 0,656 1,317 Mata kiri 0,004 0,597 0,596 1,197 Lidah 0,002 0,080 0,080 0,162 Kel Tiroid 0,116 0,026 0,026 0,168
Target  penyinaran supraclave sudut  0˚) berada  pada  bagian  bawah  leher  daerah supraklavikula  yang  terdapat  kelenjar  getah bening.  Daerah  ini  disinar  karena  potensi penyebaran  sel  kanker  yang  besar  atau  sudah
ada sel kanker yang tersebar pada kelenjar getah bening  penyebab  sel  kanker  [13].  Target penyinaran  sudut  0˚  tidak  diarahkan  tepat  pada sel  kanker,  karena  organ  sekitar  bagian  atas nasofaring  terdapat  banyak  organ  vital  yang sensitif terhadap radiasi dan dapat menimbulkan efek  samping  dan  komplikasi.  Sehingga  dosis serap  sel  kanker  yang  didapat  pada  penyinaran sudut 0˚ sangat kecil.
Tabel  2. . Dosis serap untuk  target penyinaran  PTV (bawah pusat sel kanker)
Organ latero-lateral 90˚ (max 1 Gy) 270˚ (max 1 Gy) Gab (max 2 Gy) Kanker NF 1,446 1,446 2,898 Mata kanan 0,184 0,183 0,371 Mata kiri 0,270 0,269 0,543 Lidah 0,064 0,064 0,130 Tiroid 0,079 0,079 0,274 Getah Ben 0,006 0,006 0,596
Hasil  simulai  yang  diperoleh  dari    teknik penyinaran supraclave dan lateral menunjukkan organ-organ yang berada pada posisi yang lebih dalam  dan  lebih  jauh  dari  sel  kanker  dan kelenjar getah bening sebagai target radiasi akan menyerap  dosis  yang  lebih  rendah.  Jika dibandingkan  antara  hasil  simulasi  penyinaran supraclave dan latero-lateral untuk target GTV dan  PTV  terdapat  perbedaan  terimaan  dosis pada setiap organ. Dibanding kanker nasofaring dan  lidah,  kelenjar  tiroid  menyerap  dosis  lebih tinggi  untuk  penyinaran supraclave sudut  0˚) dibandingkan  dengan  teknik lateral sudut  90˚ dan 270˚) target radiasi GTV maupun PTV. Hal tersebut  karena  penyinaran supraclave, target radiasi  adalah  daerah  kelenjar  getah  bening. Sedangkan  sel  kanker,  mata,  dan  esofagus menyerap  dosis  lebih  tinggi  saat  dilakukan penyinaran lateral sudut  90˚  dan  270˚)  target pusat  sel  kanker.  Hal  itu  disebabkan  organ- organ  tersebut  adalah  target  radiasi  sehingga terkena  lebih  banyak  radiasi  dibandingakan organ-organ lainnya. Organ esofagus, trakea dan tulang  belakang  menyerap  dosis  lebih  tinggi pada  penyinaran lateral sudut  90˚  dan  sudut 270˚) target radiasi bawah sel kanker.
Secara umum dosis total yang diberikan pada sel  kanker  nasofaring  adalah  sebesar  70 Gy[3,4]. Dosis total radiasi dibagi menjadi dosis yang  lebih  kecil  disebut  fraksi.  Dosis  serap radiasi yang direncanakan pada target sel kanker setiap fraksi penyinaran adalah 4 Gy dalam satu
kali  penyinaran  yang  terdiri  dari  2  Gy  untuk penyinaran lateral (sudut  90˚  dan  270˚) dan  2 Gy  untuk  penyinaran supraclave. Sedangkan organ  normal  sekitar  sel  kanker  tidak  boleh menerima  dosis  melebihi  batas  ambang,  yaitu 1,6 Gy [13].
Berdasarkan  hasil  simulasi  dosis  serap  total yang  didapatkan  nilai  dosis  serap  pada  sel kanker  target  penyinaran  GTV  maupun  PTV melebihi batas penyinaran per fraksi yaitu 2 Gy. Sedangkan  penyinaran supraclave dosis  serap yang  didapat  kurang  memenuhi  dosis  yang ditetapkan  yaitu  2  Gy.  Hal  tersebut  disebabkan oleh  faktor  geometri phantom yang  tidak  rata, sel  kanker  terletak  lebih  dekat  permukaan, sehingga  saat  penyinaran  radiasi  datang  tegak lurus tepat mengenai sel kanker yang menyebabkan  perbedaan  terimaan  dosis  serap. Selain  itu  faktor  densitas,  volume  dan  massa yang  terdapat  pada  masing-masing  organ mempengaruhi  setiap  jumlah  dosis  serap, semakin besar massa organ maka semakin kecil jumlah  dosis  serap,  begitu  sebaliknya  semakin kecil  massa  organ  maka  semakin  banyak  dosis yang diserap [14].

## Distribusi Dosis Serap Total (kurva idososis) target GTV dan PTV
Distribusi dosis serap total pada Phantom organ kepala sampai dada dibuat dalam bentuk kontur untuk  mengetahui  sebaran  dosis  yang  diterima terhadap kedalaman. Kontur ini dapat menunjukkan  distribusi  dosis  serap  dalam  satu sayatan Phantom (koordinat xz), yaitu pada titik pusat  sel  kanker  menuju  kedalaman  (sumbu  z) dan menuju sisi kanan dan kiri Phantom (sumbu x)  agar  dapat  melihat  sebaran  dosis  radiasi terhadap  organ-organ  yang  berada  disekitar  sel kanker. Distribusi dosis serap ini diperoleh dari hasil  running  program  MCNPX  menggunakan tally  f5 yang  menghasilkan  nilai  fluks  energi dengan  satuan  MeV/cm2,  kemudian  dikonversi ke  satuan  dosis  serap.  Distribusi  dosis  serap total untuk target GTV disajikan pada Gambar 3 .
Luas  lapangan  pada  penyinaran supraclave berukuran  (17  x  9)  cm 2 .  Penyinaran supraclave sudut  0˚)  target  yang  diradiasi  adalah  kelenjar getah  bening  (bagian  dada),  sehingga  sebaran dosis  serap  yang  paling  besar  diterima  adalah bagian  dada  bukan  bagian  pusat  sel  kanker (daerah kepala).
Gambar 3. Kurva isodosis gabungan tiga penyinaran (sudut  0˚,  90˚  dan  270˚)  untuk  target  GTV  untuk sayatan koordinat-xz.
Kurva  isodosis  ( Gambar  3 )  terlihat  merata ke  organ  sekitar  sel  kanker,  karena  pemberian lapangan  radiasi  yang  luas  sehingga  radiasi sumber  mempunyai  jangkaun  luas  juga  pada organ  sekitar  [14].  Hasil  kontur  penyinaran lateral dengan  target  radiasi  daerah  pusat  sel kanker  (GTV)  menunjukan  bahwa  yang  paling tinggi  terkena  radiasi  adalah  permukaan  pada daerah  hidung,  akibatnya  penyinaran  dengan target radiasi pusat sel kanker jika terus menerus dilakukan  akan  menimbulkan  efek  berbahaya. Sehingga  dilakukannya  penyinaran latero- lateral dengan  target  penyinaran  yang  berada pada  daerah  bawah  sel  kanker,  PTV  ( Gambar 4 )  dengan  merujuk  pada  penyinaran  teknis  di RSUD Margono
Gambar 4. Kurva isodosis gabungan tiga penyinaran (sudut  0˚,  90˚  dan  270˚)  untuk  target  PTV  untuk sayatan koordinat-xz.

## KESIMPULAN
Total  Dosis  serap  (gabungan)  target  radiasi GTV  untuk  kanker  nasofaring  terekam  sebesar 2,99  Gy  dan  organ  lidah  0,162  Gy,  sedangkan pada  target  radiasi  PTV,  kanker  nasofaring menerima 2,89 Gy, dan organ lidah 0,130 Gy.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Disampaikan  kepada  Lembaga  Penelitian  dan Pengabdian kepada Masyarakat LPPM UNSOED  atas  dana  penelitian  dan  Unit Radioterapi RSUD Prof. Margono Soekarjo atas
akses data dan rujukan fasilitas dan kerjasamanya dalam penelitan ini.

## PUSTAKA
[1] Hasan,  Isnaniah  dan    Irwan  Ramli,
"Brakhiterapi  Nasofaring. Radioterapi  &
Onkologi Indonesia . 5(2) (2014) 77 – 84
[2] Asroel, A Harry, Penatalaksa-naan Radioterapi  pada  Karsinoma  Nasofaring. Fakultas Kedokteran. Universitas Sumatera Utara, 2002.
[3] KPKN,  Komite  Penanggulangan  Kanker Nasional. Pedoman  Nasional  Pelayanan Kedokteran Kanker Nasofaring . Kementerian Kesehatan Republik
Indonesia, 2017.
[4] Barrett,  Ann.,  Dobbs,  Jane.,  Morris, Stephen,  dan  Roques,  Tom., Practical Radiotherapy  Planning.  Fourth  Edition. Hachette  UK  Company  338  Euston  Road, London NW1 3B”H, 2009.
[5] Çeçen,  Yiğit.,  Monte  Carlo  radiation transport  in  external  beam  radiotherapy”. Bitlis Eren Univ J Sci & Technol ., 3 (2013) 1-5
[6] Immanuel, Richard B., “Evaluasi Verifikasi Lapangan  Radiasi  Pada  Kasus  Kanker Serviks Dan Kanker
Nasofaring
Menggunakan  Pesawat  Terapi  Co-60”.
Skripsi .  Fakultas  Matematika  Dan  Ilmu
Pengetahuan  Alam  Program  Studi  S1
Fisika  Peminatan  Fisika  Medis  Dan Biofisika Depok, 2010.
[7] Khan,  F.  M., The  Physics  of  Radiation Therapy .  Edisi  Kelima.  William  and Wilkins. Maryland. USA, 2014.
[8] Pelowitz,  Denise.  B.,  MCNPX  User Manual  Versi  2.6.0.  LA-CP-07-1473.  Los Alamos National Laboratory. New Mexico, 2008.
[9] X-5  Monte  Carlo  Team,  MCNP  –  “A General  Monte  Carlo  N-Particle  Transport Code  Version  5”.  LA-UR-03-1987.  Los Alamos National Laboratory. New Mexico, 2003.
[10] Chang, Shu-Jun., Shih-Yen Hung, Yan-Lin Liu,  Shiang-Huei  Jiang,  Construction  of Taiwanese  Adult  Reference  Phantoms  for Internal  Dose  Evaluation. PLoS  ONE , 11(9) (2016) 1 - 14
[11] Santoso,  Boedy  Setya.,    Bakti  Surarso, Widodo  Ario  Kentjono,  Radioterapi  Pada Karsinoma  Nasofaring, Jurnal  THT-KL , 2(3) (2009) 134 - 141
[12] Lazarine,  Alexis  D., Medical  Physics Calculations  With  MCNPTM :  A  Primer. Thesis. Texas A&M University,2006
[13] Berris,  T.,  Mazonakis,  M.,  Stratakis,  J., Tzedakis,  A.,  Fasoulaki,  A.,  Damilakis,  J., “Calculation  of  Organ  Doses  From  Breast Cancer  Radiotherapy:  A  Monte  Carlo Study”, Journal  Of  Applied  Clinical Medical Physics , 14(1) (2013) 133–146.
[14] Nugraheni,  D.T.,  Gunawan,  V.,  Anam,  C., “Prediction  of  2D  Isodose  Curve  on Arbitrary Field Size in Radiation Treatment Planning  System  (RTPS)”, Jurnal  Sains dan Matematika ,  23(1) (2015) 7-13