Fenomena Netron Pada Linac 10 MV

PENDAHULUAN
Sejak tahun lalu, sering terdengar bahwa Linac medis yang digunakan di Indonesia memberikan kontribusi munculnya netron di ruang radiasi, di pintu dan bahkan di ruang operator. Hal tersebut karena adanya penelitian yang dilakukan oleh para peneliti di beberapa senter Linac di Indonesia.

Meskipun belum dirilis secara resmi hasil penelitian tersebut, namun gemanya sudah membahana sampai didengar oleh BAPETEN. Sehingga BAPETEN menindaklanjuti adanya informasi keberadaan netron di Linac 10 MV dengan melakukan pengukuran secara langsung saat verifikasi perizinan.

Hasilnya, terukur netron pada Linac 10 MV. Hal ini yang beberapa waktu lalu ramai di diskusikan oleh teman-teman di RS yang mengalami pengukuran netron di fasilitas Linac-nya. Seakan mereka tidak percaya adanya netron.

Pada kesempatan ini akan diulas mengenai keberadaan netron pada Linac 10 MV, benar atau dusta? Kalau benar, seberapa signifikan kontribusinya?

DESAIN LINAC 10 MV

Sesuai dengan Tabel 1 berikut, jika Linac dioperasikan pada energi di atas 8 MV untuk mode elektron atau pun foton maka netron akan dihasilkan dari reaksi keduanya. Tampang lintang munculnya fotonetron berkisar 100 sampai dengan 200 kali lebih besar dari pada untuk menghasilkan elektronetron. Fotonetron dihasilkan dari interaksi foton dengan bahan yang memiliki nilai Z besar. Energi foton harus lebih besar dari energi Giant Dipole Resonance (GDR).

Oleh sebab itu dapat dipahami bahwa Linac yang dioperasikan pada energi 10 MV menghasilkan elektronetron dan fotonetron. Dari keduanya, yang paling dominan adalah fotonetron. Bahan-bahan pada tabel berikut ini merupakan bahan utama penyusun Linac untuk target, kolimator primer, flattening filter, kolimator sekunder, kolimator multileaf, dan bahan head.

Pada Gambar 1 berikut ini dapat diketahui bahwa desain umum sistem Linac terbagi menjadi 2 (dua) bagian yaitu bagian pemercepat elektron dan bagian foton yang dihasilkan dari elektron yang menumbuk target. Netron dapat dihasilkan oleh Linac pada kedua bagian tersebut.

Elektron dengan yang dipercepat dengan energi tinggi (orde MeV) menabrak target dapat memunculkan reaksi (e,e’n) selain (e,γ). Pada saat foton (orde MV) dihasilkan dari elektron yang menumbuk target kemudian terkena pada kolimator primer, filter perata (flattening filter), kolimator sekunder (jaws), kolimator multileaf (MLC), bahan head linac maka dapat menghasilkan netron dari reaksi (γ,n). Selain pada bagan Linac, netron juga dapat dihasilkan dari reaksi foton dengan bahan penahan radiasi di ruang radiasi.

Oleh karena itu dapat dipahami bahwa pada desain Linac 10 MV sudah dapat diidentifikasi adanya potensi dihasilkannya netron, sehingga pada tahapan desain modalitas Linac ada persyaratan radiasi bocor untuk netron selain radiasi bocor untuk foton. Batasan radiasi bocor karena netron tidak boleh melebihi 0,2% dari besarnya dosis pada isosenter dan besarnya radiasi bocor karena foton tidak boleh lebih dari 0,1% dari besarnya dosis pada isosenter.

Keberadaan fotonetron secara bersamaan juga memunculkan adanya gamma hasil tangkapan netron di dalam ruang radiasi, karena netron yang lepas berinteraksi dengan inti suatu materi dan memancarkan gamma untuk mencapai kestabilannya. Materi-materi atau bahan-bahan yang berinteraksi sehingga memunculkan (n,γ) adalah yang memiliki nilai Z kecil. Materi dengan nilai Z kecil dapat ditemukan disekitar ruang Linac seperti material utama penyusun beton yaitu H, Si, dan Ca. Namun, pada sisi lain, materi dengan nilai Z kecil memiliki fungsi sebagai moderator untuk netron cepat dan mereduksi netron termal.

Netron yang dihasilkan dari proses fotonetron memiliki potensi sebagai netron cepat dan netron termal. Kedua netron tersebut dapat menghasilkan gamma tangkapan netron dengan energi tinggi, terutama netron cepat untuk berubah menjadi netron termal. Kehadiran gamma tangkapan netron dapat mempengaruhi tebal dinding ruangan dan jika ada labirin maka akan mempengaruhi panjang labirin dan desain pintu.

Energi dari gamma tangkapan netron yang terukur di labirin berkisar antara 2 – 8 MeV. Hasil penelitian menunjukkan bahwa labirin yang dilapisi dengan polietilen borat setebal 2 inchi dapat menyerap netron dan menghasilkan gamma tangkapan netron dengan energi yang rendah yaitu sekitar 0,4 MeV.

Selain dari faktor desain Linac yang sudah berpotensi memunculkan adanya netron, juga didukung adanya data dari NCRP 151 (2005) yang memberikan nilai Qn (kuat netron pada isosenter) untuk beberapa merk Linac 10 MV. Nilai Qn tersebut dapat dilihat pada Tabel di bawah ini. Khusus pada elekta, nilai kuat netron diperoleh dari ekstrapolasi dari data yang ada pada NCRP 151.

Sesuai dengan NCRP 151, dari hasil hasil pengukuran menyatakan bahwa pada energi nominal 10 MV memiliki tegangan percepatan efektif sebesar 11,6 MV. Sehingga sangat penting untuk memastikan bahwa berkas nominal 10 MV pada kenyataannya tidak lebih dekat ke berkas 12 MV karena konfigurasi Linac.

Data nilai Qn dan Ho dari NCRP 151 (2005) merupakan data dari mesin Linac lama sedangkan data dari Linac baru terkait nilai Qn dan Ho dapat dilihat pada Tabel 3 berikut ini. Nilai Ho merupakan dosis ekivalen netron pada isosenter (pada jarak 1,41 meter untuk data dari NCRP 151, dan pada jarak 1 meter dari target untuk data baru pada Tabel 3).

Sebagaimana diketahui bahwa fotonetron dan gamma hasil tangkapan netron dapat dijumpai pada labirin maka mengakibatkan desain pintu ruang Linac juga harus mempertimbangkan keduanya. Jika tidak diakomodasi dalam mendesain pintu maka akan terjadi paparan netron dan gamma hasil tangkapan netron yang berlebih di sekitar pintu ruang Linac.

KESIMPULAN

Sesuai dengan informasi di atas, dapat diketahui bahwa:

1. Linac 10 MV secara disain dapat memunculkan netron jika dioperasikan minimal pada energi 8 MV.
2. Sebagian besar Linac mulai beralih ke penggunaan energi tinggi dalam melakukan terapi ke pasien. Semula sering menggunakan energi 6 MV, sekarang bergeser ke 10 MV untuk penggunaan rutin. Sehingga diperlukan kalkulasi ulang desain ruang radioterapi khususnya labirin (maze) dan pintu.

PUSTAKA

1. Vega-Carrillo, H.R., dkk., “Photon and photoneutron spectra produced in radiotherapy LINACs”, XII International Symposium/XXII National Congress on Solid State Dosimetry, Mexico City, September 5th to 9th, 2011.
2. S Yani et al.,”Neutron contamination of Varian Clinac iX 10 MV photon beam using Monte Carlo simulation”, 13th South-East Asian Congress of Medical Physics 2015 (SEACOMP), IOP Publishing, Journal of Physics: Conference Series 694, 2016
3. Varian, “Specification Clinac iX Accelerator”, Varian Medical Systems, 2014.
4. J.M. Kebwaro et al., “Investigation of photoneutron and capture gamma-ray production in Pb and W under irradiation from 16N decay radiation”, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 358, 32–37, 2015.
5. National Council on Radiation Protection and Measurements (NCRP), “Structural Shielding Design and Evaluation For Megavoltage X- and Gamma-Ray Radiotherapy Facilities”, NCRP Report No. 151, 2005.
6. https://www.eeweb.com/electronics-quiz/radiotherapy/, diakses 20 Desember 2016
7. Hosein Ghiasi & Asghar Mesbahi, “A new analytical formula for neutron capture gamma dose calculations in double-bend mazes in radiation therapy”, reports of practical oncology and radiotherapy 1 7, 220–225, 2012.