## Pola Kurva Isodosis Dari Penyinaran Berkas Profil Datar pada Kanker Payudara Dengan Teknik Tangensial Menggunakan MCNPX
Jalan Dr. Suparno No.61 Karangwangkal Purwokerto,53123, Jawa Tengah Indonesia
2.  Unit Radioterapi, RSUD Prof. Dr. Margono Soekarjo Purwokerto.
Jl. Dr Gumbreg No. 1, Purwokerto, 53146 *e-mail: aris.haryadi@unsoed.ac.id
Abstrak- Makalah  ini  mengkaji  pola  kurva  isodosis  dari  teknik  tangensial  radioterapi  pada  kasus  sel  kanker payudara  dini  yang  berada  di  dalam  payudara  kiri.    Dari  kondisi  ini,  sudut  penyinaran  yang  diambil  adalah tangensial kanan dengan sudut 120  dan 300  . Berkas sinar gamma yang ditembakkan berada pada energi 1,17 dan  1,33  MeV  sebagai  berkas  profil  datar  dengan  ukuran  SSD  80  cm  dan  luas  medan  radiasi  (10  10)  cm 2 . Dosis  serap  pada  tiap  titik  di  dalam  organ  dada  ditentukan  berdasar  riwayat  hidup  perjalanan  sinar  gamma dengan  metode  Monte  Carlo  menggunakan  program  MCNPX.  Gabungan  pola  isodosis  dari  kedua  sudut penyinaran  menggambarkan  distribusi  dosis  maksimum  dan  minimum  di  tiap  tiap  titik  organ  rongga  dada. Dosis maksimum terjadi  pada sel kanker dan bagian atas payudara kiri.  Dari sini, dapat dikatakan penyinaran tangensial dengan sumber profil datar tidak disarankan untuk tindakan terapi kanker payudara stadium dini.
Kata Kunci: profil datar, tangensial, MCNPX, isodosis
Abstract  – This  paper  presented  the  isodose  curve  pattern  form  tangential  radiotherapy  technique  on  early stadium breast cancer within the left-breast. Due to such condition, it was chosen a right tangential of 120o and 300o irradiation angle, respectively. The emitted gamma ray beam were on its energy of 1.17 and 1.33 MeV as a flat-profile  beam  along  with  SSD  of  80 cm and a (10 x  10)  cm2  radiation field  area.  The  absorbed  dose  on each point within chest’s organs  were determined base on gamma transport history by means of Monte Carlo method  using  MCNPX  program.  Overlaying  both  isodose  curve  patterns  from  each  tangential  angle,  showed some maximum and minimum absorbed dose onto each point along chest’s organs. Maximum dose found onto the cancer cell and some part of top site of left-breast. Hence, it could be said that tangential irradiation with flat-profile source were not recommended for early stage breast cancer treatment.
Key words: flat-profile, tangential, MCNPX, isodose.

## PENDAHULUAN
Prinsip radioterapi adalah dengan mematikan sel kanker  sebanyak  mungkin  dengan  kerusakan pada sel organ normal yang beresiko (Organ At risk,  OAR) sekecil  mungkin  [1,2].    Pada radioterapi konvensional dosis radiasi dinyatakan  dalam Precent  Depth  Dose (PDD) dan profil dosis ( dose profile) dengan intensitas penyinaran yang merata. PDD menggambarkan distribusi  dosis  sepanjang  sumbu  pusat  berkas yang  memberikan  sebagian  informasi  yang diperlukan  untuk  deskripsi  dosis  yang  akurat terhadap  kedalaman  pasien.  Profil  dosis menggambarkan  distribusi  dosis  dalam  2- dimensi  terhadap  bidang  atau  lebar  medan radiasi  yang  ditentukan  dengan  data  sumbu pusat pdd [2]
Untuk mencapai prinsip radioterapi diperlukan  profil  dosis  ideal  yang  digambarkan
dengan  dosis  maksimal  yang  merata  pada bidang  medan  radiasi  dan  nol  diluar  medan radiasi [3].    Dosis  maksimal  yang  merata merupakan  keluaran  dari  berkas  profil  datar (tanpa  menggunakan  filter  baji)  dengan  arah penyinaran  tegak  lurus  (90  )  terhadap  medan radiasi.  Sedangkan  pada  radioterapi  kanker payudara stadium dini dengan kondisi payudara utuh  biasanya  dilakukan  penyinaran  dua  arah yang  dikenal  dengan  teknik  tangensial [4]. Teknik  ini  terdiri  dari  dua  medan  radiasi,  yaitu medan  tangensial  medio  lateral dan latero medial . Sudut perputaran gantry yang digunakan  untuk  kedua  medan  tangensial tersebut  bergantung  pada  posisi  sel  kanker. Untuk  sel  kanker  yang  berada  di  dalam payudara  kiri,  maka  sudut  yang  digunakan untuk  masing-masing  penyinaran  adalah  sudut 300  dan  120  [3].  Berdasarkan  hal  tersebut dalam  penelitian  ini  telah  dikaji  pola  kurva
Aat Maftuhatun 1 , Aris Haryadi* 1 , Wihantoro 1 , Arundito Widikusumo 2 dan Etmy Kurnias ar i 2 1 Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Jenderal Soedirman
isodosis dari penyinaran berkas profil datar pada kanker payudara dan organ disekitarnya dengan metode  Monte  Carlo  menggunakan user  code (program)  MCNPX (Monte  Carlo  N-Particile Extended) .    Dengan  diketahui  pola  kurva isodosis  maka  dapat  diprediksikan  dosis maksimal  dan  minimal  yang  diterima  oleh kanker dan jaringan disekitar target kanker serta tindakan pencegahannya [2].

## LANDASAN TEORI A. Penyinaran tangensial.
Pengurangan  dosis  jaringan  normal  yang mengelilingi  sel  kanker  dapat  dicapai  dengan menggunakan  kombinasi  tiga  medan  atau  lebih dari  berbagai  arah.  Dengan  menggunakan banyak  medan  maka  rasio  dosis  sel  kanker terhadap  dosis  jaringan  normal  meningkat [3]. Penyinaran  dari  berbagai  arah  jika  dilihat  dari kaki  pasien  dapat  dilihat  pada Gambar  1. ;  kiri ( Left) : penyinaran pasangan sudut 60° dan 240°, Kanan ( Right) : penyinaran pasangan sudut 300° ( medio lateral) dan 120 o ( latero medial) [3].
Gambar  1. Penyinaran  tangensial  Left:  penyinaran pasangan  sudut  60°  dan  240°,  Right:  penyinaran pasangan sudut 300° dan 120° [3].

## B. Kurva Isodosis
Kurva isodosis adalah
kurva
yang menghubungkan dosis-dosis yang sama terhadap  kedalaman  maupun  lebar  medan radiasi  pada  phantom  maupun  pasien  [2,3]. Kurva  isodosis  dapat  digunakan  untuk  melihat distribusi  dosis  radiasi  pada    target  volume kanker  maupun  organ  beresiko  yang  berada  di sekitarnya  [5].  Kurva  isodosis  dari  penyinaran berkas  radiasi  gamma  Co-60  untuk  dosis  profil datar  pada phantom air  dengan  luas  medan radiasi  (10  10)  cm 2 dan  SSD (surface  skin depth) 80  cm  dan  SAD (surface  Axis  Depth) 100  cm  dengan  kedalaman isocenter 10  cm dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2 .Kurva isodosis dari berkas radiasi gamma Co-60  untuk  dosis  profil  datar: (a).  SSD 80 cm, (b). SAD 100 cm, depth of isocenter 10 cm [2]

## METODE PENELITIAN
Sinar  gamma  dari  sumber  Co-60  di  dalam  unit kepala  radioterapi  memancar  ke  segala  arah secara uniform dengan arah sudut θ dan ϕ yang random.    Demikian  juga  jenis  interaksi  yang terjadi  antara  sinar  gamma  dengan  material komponen  di  dalam  unit  kepala  radioterapi maupun jaringan phantom juga bersifat random.
Interaksi  yang  terjadi  secara  random  meliputi interaksi fotolistrik, hamburan Compton,
produksi  pasangan  dan  hamburan  Rayleigh. Berdasarkan  sifat  tersebut  maka  peristiwa interaksi  sinar  gamma  baik  didalam  kepala akselerator  dan  phantom  organ  dada  model penderita  kanker  payudara  dapat  disimulasikan dengan  metode  Monte  Carlo  menggunakan program MCNPX.   Adapun pada penelitian ini dilakukan  melalui  empat  tahap:  pemodelan organ dada unit dan  kepala radioterapi, running program, olah data dan verifikasi.
Tabel 1 . Volume rata-rata organ pada phantom TRW [6]. No. Organ Volume (cm 3 ) 1 Tiroid 9,14 2 Paru-Paru 2358 3 Dinding Jantung 216 4 Jantung Bagian Dalam 311 5 Hati 957 6 Kantung Empedu 14,6 7 Pankreas 40,3 8 Limpa 122 Tahap pertama adalah membuat pemodelan phantom organ dada wanita dewasa berdasarkan
data Phantom  Taiwanese  Reference  Woman (TRW) .    TRW  mengacu  pada  data  geometri organ  wanita  dewasa  orang  asia  dengan  tinggi dan berat basan 156,2 cm dan 56,5 kg. Volume, densitas  dan  komposisi  dasar  masing-masing organ  model  phantom  dapat  dilihat  pada Tabel 1. [6].    Kanker  dimodelkan  dalam  bentuk  bola dengan  diameter  5  cm  yang  terletak  di  dalam payudara sebelah kiri.
Unit  kepala  radioterapi  Co-60  dimodelkan untuk  arah  penyinaran  120 o dan  300 o . Komponen  utama  yang  dimodelkan  meliputi sumber radiasi Co-60, shielding sumber radiasi, kolimator  primer,  kolimator  sekunder  dan kompensator  dengan  posisi  dan  jarak  masing masing komponen mengacu pada GamaBeam100 [7].    Sumber  dimodelkan dengan  energi  diskrit  1,17  dan  1,33  MeV dengan  jarak  sumber  ke  permukaan  tubuh (source-surface  distance,  ssd) 100  cm  dan
ukuran medan radiasi (10  10) cm 2 . Pada tahap kedua,running program dilakukan  dengan    input  user  code  tally F6 untuk mengetahui energi yang diserap pada tiap voxel (MeV/kg)  [8,9].  Spesifikasi  komputer yang digunakan adalah intel core i5 RAM 2GB dengan  jumlah  foton  2  10 8 foton.  Berdasarkan hasil running maka data diplot dengan Program OriginPro 8.  Pada tahap terakhir adalah validasi hasil simulasi
perhitungan
MCNPX
dibandingkan dengan data ekperimen dalam hal ini PDD pada phantom air [10].

## HASIL DAN PEMBAHASAN A. Model Penyinaran Tangensial
Hasil  pemodelan  unit  kepala  radioterapi  dan model  phantom  organ  dada  wanita  dewasa dengan  menggunakan  program  MCNPX  dapat dilihat pada Gambar 3 .  Gambar diambil dalam tampilan dua dimensi pada slice di pusat kanker ( x =  0  cm)  dan  pada  bidang y dan z .    Gambar titik-titik merah merupakan probabilitas perjalanan  dan  interaksi  radiasi  gamma  dengan materi.    Walaupun  sudah  dikolimasi  masih terdapat  radiasi  gamma  terhambur    kesegala arah  pada  jaringan  normal  di  sekitar  kanker sehingga  melewati  batas  luas  medan  radiasi yang  telah  ditentukan  atau  keluar  dari  ukuran (10  10) cm 2 .
Gambar  3. Hasil model  penyinaran  tangensial  dan perjalanan  sinar  gamma:  (a)  Penyinaran  120  ,  dan (b)  Penyinaran 300  .

## B. Kurva Isodosis
Berdasarkan  simulasi  perjalanan  sinar  gamma ketika  lepas  dari  sumber  dan  interaksinya hingga jaringan phantom maka dapat ditentukan kurva  isodosis  seperti  pada Gambar  4 .    Kurva isodosis untuk penyinaran arah 120  menunjukkan  distribusi  dosis  relatif  tinggi terdapat  pada  bagian  atas  ( Gambar  4.a. ) , sedangkan penyinaran arah 300  ( Gambar 4.b.) distribusi  dosis  relatif  tinggi  terdapat  pada bagian  bawah  dan  samping  payudara.  Kurva isodosis total untuk kedua penyinaran ( Gambar 4.c.) memperlihatkan  distribusi  dosis  relatif tinggi  pada  semua  bagian  payudara  dan  pola yang  tidak  sesuia  dengan  geometri  volume kanker dan geometri payudara.
Jaminan  kualitas (Quality  Assurance,  QA) dalam  proses  perencanaan  terapi  radiasi  sangat penting  untuk  meminimalkan  kemungkinan paparan yang tidak semestinya [11]. Berdasarkan  pola  isodosis    maka  penyebaran dosis  radiasi  cukup  tinggi  ke  organ  payudara sedangkan  untuk  kanker  stadium  dini  organ payudara  dianggap  organ  yang  beresiko (OAR) [2].    Dengan  demikian,  kurva  isodosis  dari penyinaran berkas profil datar tanpa penggunaan  filter  wedge  pada  kanker  payudara tidak akurat dan risiko yang harus dipertimbangkan akibat terapi radiasi.

## C. Validasi
Untuk  memvalidasi  hasil  simulasi,  perhitungan MCNPX  dibandingkan  dengan  data  ekperimen. Pada  penelitian  ini PDD divalidasi  dengan
(a) (b) y z
pemodelan  pada  phantom  air  dengan  arah penyinaran  sumber  radiasi  tegak  lurus  dengan permukaan  phantom  air.    Kedua  hasil menunjukkan  pola  kesesuaian PDD antara simulasi  dan  hasil  ekperimen  seperti  pada Gambar 5 , akan tetapi pada PDD hasil simulasi menghasilkan  faktor  build-up  pada  kedalaman 0,45  cm sedangkan PDD data referensi 0,5 cm.
Hal  tersebut  terjadi  karena  hamburan  pada bagian  atas  sumber  tidak  diperhitungkan sehingga  faktor  build-up  menjadi  berkurang atau lebih dangkal 0,05 cm dari data referensi.
(a) (b) (c)
Gambar  4. Kurva  isodosis;  (a).  penyinaran  arah 120  , (b). penyinaran arah 300  , dan (c). penyinaran gabungan 2 arah.
0 5 10 15 20 25 0 20 40 60 80 100 P DD (%) Kedalaman (cm) PDD referensi (%) PDD hasil simulasi (%) 0 5 10 15 20 25 0 20 40 60 80 100
Gambar  5. Kurva  PDD  hasil  simulasi  dan  hasil eksperimen  dengan  SSD  80  cm  dan  luas  medan radiasi (10  10) cm 2 .

## KESIMPULAN
Pada  penelitian  ini  dilakukan  pemodelan  unit kepala  radioterapi  dan  phantom  organ  dada wanita  dewasa    secara  tiga  dimensi  dengan penyinaran  tangensial  sudut  300 o dan    120 o . Dari  pemodelan  tersebut  dapat  disimulasikan perjalanan  sinar  gamma  dan  interaksinya dengan  material  kepala  akselerator  serta  organ dada  yang  sensitif  terhadap  dalam  proses radioterapi.      Untuk  perhitungan  arah  hambur dan  jenis  interaksi  gamma  digunakan  metode Monte  Carlo  dengan  user  Code  MCNPX. Untuk  tujuan  ini  kami  menggunakan  Monte Carlo  tiga  dimensi.    Dari  hasil  simulasi penyinaran  gabungan  sudut  300  dan    120  menggunakan  sumber  gamma  berkas  profil datar  diperoleh bahwa pola kurva isodosis yang tidak  sesuai  dengan  bentuk  geometri  payudara. Penyebaran  dosis  radiasi  cukup  tinggi  ke  organ payudara, sedangkan untuk kanker stadium dini organ  payudara  dianggap  organ  yang  beresiko (Organ At risk, OAR).  Dengan demikian, risiko seperti  itu  harus  dipertimbangkan  selama  terapi radiasi  dan  perlu  tindakan  pencegahan  tertentu dengan  memanfaatkan  blok  dan  filter  wedge untuk  membentuk  pola  yang  sesuai  [3].    Untuk memvalidasi hasil simulasi, perhitungan MCNPX  dibandingkan  dengan  data  ekperimen. Pada penelitian ini pdd menunjukkan kesesuaian antara  hasil  simulasi  dan  ekperimen.  Dengan demikian,  pemodelan  ini  dapat  bermanfaat untuk  memprediksi  pola  penyebaran  radiasi yang ditampilkan dalam kurva isodosis.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan  terima  kasih  kami  ucapkan  kepada Lembaga  Penelitian  UNSOED  atas  dana penelitian  dan  Unit  Radioterapi  RSUD  Prof. Margono  Soekarjo  atas  data,  fasilitas  dan kerjasamanya dalam penelitan ini.

## PUSTAKA
[1] R. Susworo, Radioterapi: Dasar-Dasar Radioterapi, Tata Laksana Radioterapi Penyakit Kanker, in, UI-Press, Jakarta, (2007).
[2] E.B.  Podgorsak,  Radiation  Oncology Physics:  Hand  Book  for  Teacher  and Student, IAEA, Austria, (2005).
[3] F.M.  Khan,  The  Physics  of  Radiation Therapy,  Edisi  V.,  William  and Wilkins, Maryland, USA, (2014).
[4] Nurizati,  Simulasi Perhitungan Monte Carlo Dosis Janin Pada Model Kanker Payudara  Berbentuk  Kotak  Dengan Voton  2  MeV,  Tesis,  Fakultas  MIPA Universitas Indonesia, Depok, (2010).
[5] D.T.  Nugraheni,  V. Gunawan,  C. Anam,  Prediction  of  2D  Isodose Curve  on  Arbitrary  Field  Size  in Radiation Treatment Planning System
(RTPS),  Jurnal Sains dan Matematika 23(1) (2015) 7  13.
[6] S.J. Chang, S.Y. Hung, Y.L. Liu, S.H. Jiang, Construction of Taiwanese Adult Reference Phantoms for Internal Dose Evaluation, PLOS ONE 11 (9) (2016) 1  14. [7] Best Theratonic, Technical Specification  Gamma  Beam100-80, Canada, (2012).
[8] D. B. Pelowitz, MCNPX User Manual Versi  2.6.0.,  LA-CP-07-1473,  Los Alamos  National  Laboratory,  New Mexico, (2008).
[9] T. Berri s,  M.Mazonakis,  J. Stratakis, A. Tzedakis, A. Fasoulaki, J. Damilakis,    Calculation  of  Organ Doses From Breast Cancer
Radiotherapy:  A  Monte  Carlo  Study,
Journal  Of  Applied  Clinical  Medical Physics 14 (1) ( 2013) 133–146.
[10]  S.M. Reda, E. Massoud, M.S. Hanafy, I.I. Bashter,  E.A.  Amin,  Monte  Carlo Dose Calculations for Breast Radiotherapy  Using  60Co  Gamma Rays, Journal of Nuclear and Radiation Physics 1 (1) (2006) 61- 72.
[11]  Iternational  Atomic  Energy  Authority (IAEA), Commissioning and QualityAssurance  of  Computerized Planning Systems for Radiation Treatment of Cancer, IAEA Technical report series (2004) 430.