Spektra: Jurnal Fisika dan Aplikasinya http://doi.org/10.21009/SPEKTRA
PENENTUAN FAKTOR KELUARAN BERKAS ELEKTRON LAPANGAN KECIL PADA PESAWAT LINEAR ACCELERATOR
Cahya Wulandari 1,a) , Wahyu Edy Wibowo 2,b) , Supriyanto Ardjo Pawiro 1,c)
1 Departemen Fisika, FMIPA, Universitas Indonesia, Depok, 16424
2 Departemen Radioterapi, RSCM, Jakarta Pusat, 1086 Email: a) chaylizz.cw@gmail.com, b) wahyu.bovie@gmail.com, c) supriyanto.p@sci.ui.ac.id

## Abstrak
Berkas  elektron  memiliki  distribusi  dosis  yang  uniform  di  permukaan  sehingga  sering  digunakan sebagai  terapi  kanker  di  permukaan  tubuh.  Kanker  yang  lokasinya  dekat  dengan  organ  sehat memerlukan  terapi  menggunakan    lapangan  yang  kecil,  sehingga  dosimetri  yang  akurat  untuk  berkas elektron  lapangan  kecil  menjadi  suatu  tantangan  tersendiri.  Pengukuran  keluaran  berkas  elektron dilakukan  dengan  menggunakan  detektor  Exradin  ion  chamber  A11  plan-paralel  dan  film  gafchromic EBT-3 yang diletakkan pada slab solid water phantom pada kedalaman referensi (zref) dan kedalaman maksimum  (zmax).  Kedua  detektor  diradiasi  dengan  berkas  elektron  energi  6,  8,  10,  12,  dan  15  MeV pada lapangan berukuran 1 x 1, 2 x 2, 3 x 3, 5 x 5, 8 x 8, dan 10 x10 cm2 yang terbuat dari cerrobend. Faktor  keluaran  ditentukan  dengan  rasio  perbandingan  antara  hasil  pengukuran  pada  kedalaman maksimum  (zmax)  dan  hasil  pengukuran  pada  kedalaman  referensi  (zref).  Hasil  yang  diperoleh menunjukan  bahwa  penurunan  faktor  keluaran  sebanding  dengan  penurunan  energi  dan  luas  lapangan berkas  elektron.  Terdapat  juga  perbedaan  nilai  hasil  keluaran  kedua  detektor  tersebut  diantaranya maksimum sebesar 78.3% - 85.7% pada lapangan 1 X 1, dan minimum sebesar 0.15 % - 0.66% pada 8 X  8  disemua  energi,  sehingga  detektor  film  gafchromic  EBT-3  sanngat  baik  digunakan  untuk pengukuran berkas elektron lapangan kecil.
Kata-kata  kunci: Berkas  elektron,  Lapangan  kecil,  Faktor  keluaran,  ion  chamber  plan-paralel,  Film gafchromic EBR-3

## Abstract
The electron beam has a uniform dose distribution on the surface so it is often used as a cancer therapy, especially at the body surface. Cancers that are located close to organs at risk require treatment using a small  field,  so  that  accurate  dosimetry  for  electron  beam  small  field  becomes  a  challenge.  Output measurement  performed  using  electron  beam  detector  Exradin  ion  chamber  A11  plan-parallel  and gafchromic  film EBT-3 placed on slab of solid water phantom at the depth of the reference (zref) and maximum depth (zmax). Both of detector is irradiated with an electron beam energy of 6, 8, 10, 12, and 15 MeV in the field of small square shaped measuring 1 x 1, 2 x 2, 3 x 3, 5 x 5, 8  x 8 and 10 x 10 cm2 made  of  cerrobend.  Output  factors  is  determined  by  the  ratio  between  the  measurement  results  at  a maximum depth (zmax) and the measurement results on the reference depth (zref). The results obtained show  that  the  decline  in  output  factor  proportional  to  a  decrease  field  size  and  comprehensive  energy electron  beam.  There  are  also  differences  in  the  value  of  the  output  of  the  two  detectors  are  among  a maximum  of  78.3%  -  85.7%  on  field  1  X  1,  and  a  minimum  of  0.15%  -  0.66%  on  8  X  8  in  all  the energy, so that the detector movie gafchromic EBT-3 sanngat well used for measurement electron beam pitch.
Keywords: Small  field,  Electron  beam,  Output  factor,  Exradine  ion  chamber  A11  plan-paralel,  Film gafchromic EBT-3
DOI: doi.org/10.21009/SPEKTRA.011.04
Spektra: Jurnal Fisika dan Aplikasinya http://doi.org/10.21009/SPEKTRA

## 1. PENDAHULUAN
Berkas elektron memiliki distribusi dosis yang uniform di permukaan sehingga sering digunakan sebagai terapi kanker terutama di permukaan tubuh  [1]. Kanker yang lokasinya dekat dengan organ sehat  memerlukan terapi menggunakan  lapangan yang kecil [2], [3].  Berkas elektron lapangan kecil digunakan  untuk  terapi  klinis  pada  lokasi  kanker  permukaan  untuk  elektron  energi  rendah.  Berkas elektron  energi  rendah  dengan  diameter  ≤  3  cm  juga  telah  digunakan  pada  terapi  kanker    telinga, kelopak mata, hidung, dan bibir [4], sedangkan elektron energi tinggi digunakan pada lapangan kecil yang  diterapkan  untuk  terapi  tumor  tulang  rusuk  pada  pasien  gemuk,  dan  daerah  tertentu  seperti daerah dekat lensa mata dan daerah blok (blok tenggorokan) pada persimpangan dua lapangan foton [5].
Dosimetri  yang  akurat  untuk  berkas  elektron  lapangan  kecil  menjadi  suatu  tantangan  tersendiri dimana  berkas  elektron  kecil  umumnya  diproduksi  menggunakan  lead  cutout  atau  cerrobend.  Oleh karena  itu,  dilakukan  penelitian  untuk  mengetahui  katakteristik  dosimetri  dan  penentuan  fakor keluaran elektron lapangan kecil.

## 2. METODE PENELITIAN
Penelitian  ini  dilakukan  dengan  menggunakan  pesawat  radioterapi  Linnear  Accelerator  (Linac) Elekta  Synergy  Platform  yang  memancarkan  berkas  berkas  foton  energi  6  dan  8  MV  juga  berkas elektron  dengan  energi  6,  8,  10,  12,  15,  dan  18  MeV.  Pesawat  Linac  tersebut  dipasangi  aplikator berukuran 10 X 10 cm2 dan 6 X 6 cm2 yang dilengkapi dengan cutout yang terbuat dari cerrobend. Cutout yang digunakan berbentuk persegi dengan variasi ukuran yaitu 1 X 1, 2 X 2, 3 X 3, 5 X 5, 8 X 8, dan 10 X 10 cm2.
TABEL 1. Faktor keluaran berkas elektron lapangan kecil dengan menggunakan Exradin ion chamber A11 plan- paralel dan film gafchromic EBT-3
Aplikator (cm 2 ) Luas Lapangan (cm²) Energi (MeV) Faktor Keluaran Deviasi Exradin Ion Chamber A11 Plan-Paralel Film Gafchromic EBT-3 6 X 6 6 X 6 6 X 6 6 X 6 10 X 10 1 X 1 2 X 2 3 X 3 5 X 5 8 X 8 6 0.1244 0.4717 0.6954 0.9060 0.9924 0.8724 0.9490 0.9783 0.9888 0.9990 85.7% 50.3% 28.9% 8.37% 0.66% 6 X 6 6 X 6 6 X 6 6 X 6 10 X 10 1 X 1 2 X 2 3 X 3 5 X 5 8 X 8 8 0.1476 0.5824 0.7719 0.9372 0.9916 0.8802 0.9587 0.9720 0.9961 0.9932 83.2% 39.2% 20.6% 5.91% 0.16% 6 X 6 6 X 6 6 X 6 6 X 6 10 X 10 1 X 1 2 X 2 3 X 3 5 X 5 8 X 8 10 0.1653 0.6482 0.8487 0.9491 0.9916 0.8873 0.9498 0.9739 0.9965 0.9931 81.4% 31.8% 12.9% 4.76% 0.15% 6 X 6 6 X 6 6 X 6 6 X 6 10 X 10 1 X 1 2 X 2 3 X 3 5 X 5 8 X 8 12 0.1799 0.6963 0.8905 0.9755 0.9916 0.9209 0.9494 0.9745 0.9984 0.99521 80.5% 26.7% 8.62% 2.30% 0.36% 6 X 6 6 X 6 6 X 6 6 X 6 10 X 10 1 X 1 2 X 2 3 X 3 5 X 5 8 X 8 15 0.1998 0.7453 0.9294 0.9879 0.9950 0.9215 0.9499 0.9772 0.9956 0.9920 78.3% 21.5% 4.89% 0.06% 0.41%
Spektra: Jurnal Fisika dan Aplikasinya http://doi.org/10.21009/SPEKTRA
Pengukuran  keluaran  berkas  elektron  dilakukan  dengan  menggunakan  detektor  Exradin  ion chamber  A11  plan-paralel  dan  film  gafchromic  EBT-3  yang  diletakkan  pada  slab  solid  water phantom pada kedalaman referensi (zref) dan kedalaman maksimum (zmax) yang diatur dengan SSD 100cm. Keluaran berkas elektron akan langsung dibaca menggunakan elektrometer Max 4000 yang terhubung  dengan  detektor  Exradin  ion  chamber  A11  plan-paralel,  sedangkan  keluaran  berkas elektron dengan menggunakan film gafchromic EBT-3 dilakukan proses scan terlebih dahulu dengan menggunakan  Flat-bed  scanner  Epson  Perfection  V700  kemudian  pixel  value  dari  film  tersebut dibaca dengan menggunakan imageJ 1.41o.
Pengaturan  penyinaran  dapata  dilihat  pada Gambar  1 dan  berikut  adalah  rincian  metode  dalam penelitian ini:
 Menentukan  kedalaman  referensi  ( z ref )  dan  pengukuran    keluaran  pada  kedalaman referensi ( z ref ) berkas elektron pada masing-masing detektor, lapangan, dan energi.
 Menentukan  kedalaman  maksimum  ( z max )  dan  pengukuran    keluaran  pada  kedalaman maksimum ( z max ) berkas elektron pada masing-masing detektor, lapangan, dan energi.
 Menentukan  faktor  keluaran  berkas  elektron  dengan  membandingan  antara  hasil pengukuran kedalaman maksimum (z max ) dan hasil pengukuran pada kedalaman referensi (z ref ) pada masing-masing detektor, lapangan, dan energi.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  pengukuran  dan  penentuan  faktor  keluaran  berkas  elektron  dengan  menngunakan Exradin ion  chamber  A11  plan-paralel dan film  gafchromic  EBT-3 dapat  dilihat  pada Tabel  1 .  Faktor keluaran ditentukan dengan    rasio    perbandingan    antara     nilai     hasil
GAMBAR 1. Skema pengaturan dalam penentuan dan pengukuran keluaran pada kedalaman referensi zref dan kedalaman maksimum z max [1]
pengukuran pada kedalaman maksimum  ( z max ) dan nilai hasil pengukuran pada kedalaman referensi ( z ref ). Keluaran kedua detektor tersebut diukur pada kedalaman  maksimum  ( z max )  yang  sama yang telah  diukur  sebelumnya  dengan  menggunakan Exradin  ion  chamber  A11  plan-paralel pada  semua ukuran luas lapangan dan energi berkas elektron.
Berdasarkan  pengukuran  yang  telah  dilakukan  untuk  semua  ukuran  lapangan  dan  energi,  faktor keluaran  yang  diperoleh  memiliki  nilai  hasil  yang  konsisten.  Perbedaan  nilai  hasil  faktor  keluaran antara  detekror Exradin  ion  chamber  A11  plan-paralel dengan film  gafchromic EBT-3 yang  terjadi
Spektra: Jurnal Fisika dan Aplikasinya http://doi.org/10.21009/SPEKTRA
1 X 1 2 X 2 3 X 3 5 X 5 8 X 8 0 20 40 60 80 100 Deviasi ( %) Fa ktor Kelua ra n Exrad in Io n Ch am be r T er ha da p F ilm EBT-3 Luas Lapangan (cm²) 6MeV 8 MeV 10 MeV
12 MeV
15 MeV
dapat  dilihat  pada Gambar  2 .  Terdapat  perbedaan  nilai  hasil  kedua  detektor  tersebut  diantaranya sebesar 78.3% - 85.7% pada lapangan 1 X 1, 21.5% - 50.3% pada lapangan 2 X 2, 4.89% - 28.9& pada lapangan 3 X 3, 0.06% - 8.37% pada lapangan 5 X 5, dan 0.15 % - 0.66% pada 8 X 8 disemua energi. Pada Gambar  3 juga  terjadi  penurunan  faktor  keluaran  yang  sangat  drastis  pada  berkas  elektron yang  disinar  pada  lapangan  kecil  dengan  menggunakan Exradin  ion  chamber  A11  plan-paralel hingga  0.1244.  Hal-hal  tersebut  terjadi  karena  detektor Exradin  ion  chamber  A11  plan-paralel memiliki volume averaging yang lebih besar dari lapangan penyinaran yaitu 0.62 cc. Faktor keluaran pada  film  gafchromic  EBT-3  tidak  mengalami  penurunan  pada  lapangan  kecil  karena  film  tidak dipengaruhi oleh volume averaging dan dapat mengukur berkas elektron seluas lapangan penyinaran yang diberikan.
Hasil  pengukuran  pada  penelitian  ini  juga  dapat  ditinjau  berdasarkan  ukuran  luas  lapangan  dan besarnya  energi  yang  diberikan.  Pada Tabel  1 dapat      dilihat  bahwa  semakin  kecil  lapangan  yang digunakan  maka  faktor  keluaran  pada  kedua  detektor  juga  akan  semakin  kecil.  Begitupula  dengan faktor  keluaran  yang  ditinjau  berdasarkan  penggunaan  energi  dapat  dilihat  pada  Gambar  3  yang menyatakan bahwa semakin kecil energi yang digunakan maka faktor keluarannya pun akan semakin kecil. Dengan kata lain penurunan faktor keluaran sebanding dengan penurunan lapangan dan energi berkas elektron, begitupula sebaliknya.
Faktor  keluaran  berkas  elektron  sangat  dipengaruhi  oleh  ukuran cutout atau  luas  lapangan penyinaran.  Ukuran  lapangan  ( cutout )  yang  kecil  dapat    mempengaruhi    berkas    elektron      sisi defleksi  yang  didominasi  oleh  beberapa Coulomb hamburan  yang  menyebabkan  kurangnya keseimbangan  hamburan  elektron  lateral  ( electron  lateral-scatter  equilibrium ),  sehingga  terjadinya variasi keluaran mesin[3], [6]. Kurangnya keseimbangan lateral dapat terjadi lebih buruk lagi apabila dosimeter  yang  digunakan  ukurannya  lebih  besar  dari  lapangan  penyinaran,  khususnya  berkas elektron lapangan kecil. Pengukuran elektron pada lapangan kecil memerlukan pertimbangan khusus pada dosimeter yang akan digunakan dalam pengukurannya.
Penelitian  ini  juga  menunjukan  bahwa  dosimeter film  gafchromic  EBT-3 memiliki  nilai  faktor keluaran  yang  stabil  tanpa  adanya  pengaruh  ketidak  setimbangan  elektron  lateral,  dibandingkan dengan Exradine  ion  chamber  A11  plan-paralel . Film  gafchromic  EBT-3 dapat  dinyatakan  sangat baik untuk digunakan dalam pengukuran berkas elektron lapangan kecil.
GAMBAR 2. Deviasi faktor keluaran Exradin ion chamber A11 plan-paralel terhadap film gafchromic EBT-3
Spektra: Jurnal Fisika dan Aplikasinya http://doi.org/10.21009/SPEKTRA
GAMBAR 3. Grafik perbandingan hasil faktor keluaran antara Exradin ion chamber A11 plan-paralel dan film gafchromic EBT-3

## 4. KESIMPULAN
Bedasarkan hasil pengukuran dan penentuan faktor keluaran berkas elektron lapangan kecil pada pesawat  Linac,  maka  dapat  disimpulkan  bahwa  terdapat  perbedaan  nilai  hasil  keluaran  kedua detektor tersebut diantaranya maksimum sebesar 78.3% - 85.7% pada lapangan 1 X 1, dan minimum sebesar 0.15 % - 0.66% pada 8 X 8 disemua energi. Terjadi penurunan faktor keluaran yang sangat drastis  pada  berkas  elektron  yang  disinar  pada  lapangan  kecil  dengan  menggunakan  Exradin  ion chamber  A11  plan-paralel  hingga  0.1244.  Luas  lapangan  yang  kecil  akan  mempengaruhi  berkas elektron  sisi  defleksi  yang  didominasi  oleh  beberapa  Coulomb  hamburan  yang  menyebabkan kurangnya  keseimbangan  hamburan  elektron  lateral  (electron  lateral-scatter  equilibrium),  sehingga terjadinya variasi keluaran mesin. Penurunan faktor keluaran sebanding dengan penurunan energi dan
Spektra: Jurnal Fisika dan Aplikasinya http://doi.org/10.21009/SPEKTRA
luas  lapangan  berkas  elektron.  Selain  itu,  detektor  film  gafchromic  EBT-3  tidak  dipengaruhi  oleh ketidakseimbangan elektronik hamburan lateral sehingga memiliki nilai faktor keluaran yang tinggi. Pengukuran  faktor  keluaran  menggunakan  detektor  film  gafchromic  EBT-3  dinyatakan  lebih  baik dibandingkan dengan Exradin ion chamber A11 plan-paralel sehingga sangat baik digunakan untuk pengukuran berkas elektron lapangan kecil.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Terimakasih  kepada  seluruh  Fisikawan  Medis  dan  staf  Departemen  Fisika  Rumah  Sakit  Umum Pusat  Dr.  Cipto  Mangunkusumo  yang  telah  berkontribusi  dan  mendukung  jalanya  penelitian  ini. Terimakasih kepada seluruh Dosen dan staf Laboratorium Fisika Medis Universitas Indonesia yang telah  membantu  dalam  pengolahan  data  dan  diskusi  mengenai  penelitian  ini.  Terimakasih  juga kepada rekan-rekan seperjuangan Mahasiswa Magister Fisika Medis Universitas Indonesia angkatan 2014 yang telah membantu dan menyuport jalannya penelitian ini.

## DAFTAR ACUAN
[1] N. Donmez Kesen, A. Cakir, M. Okutan, and H. Bilge, “A comparison of TPS and different measurement techniques in small-field electron beams,” Med. Dosim ., 2015. vol. 40, no. 1, pp. 9–15,
[2] S.  C.  Sharma,  M.  W.  Johnson,  and  M.  S.  Gossman,  “Practical  considerations  for  electron beam small field size dosimetry.,” Med. Dosim ., , 2005.vol. 30, no. 2, pp. 104–6.
[3] N. Amin, R. Heaton, B. Norrlinger, and M. K. Islam, “Small field electron beam dosimetry using MOSFET detector,” vol. 12, no. 1, pp. 50–57P. H. Mcginley, J. R. Mclaren, and B. R. Barnett, “Small Electron Beams in Radiation Therapy 1,” , 2011.pp. 231–234, 1979.
[4] S. C. Sharma, D. L. Wilson, and B. Jose, “Dosimetry of small fields for Therac 20 electron beams,” 2009. vol. 697, no. 1984,
[5] M. M. X. U. Ing, A. N. I. L. S. Ethi, G. L. P. G. Lasgow, J. Fan, and E. Hospital, “Dosimetry Of Small Circular Fields For 6-Mev Electron Beams,” 2009. vol. 34, no. 1, pp. 51–56,