METODE PERHITUNGAN NETRON PADA PINTU RUANG LINAC 10 MV

PENDAHULUAN

Pada bagian sebelumnya telah dideskripsikan penyebab munculnya netron pada Linac 10 MV. Selanjutnya, pada bagian ini akan diurai mengenai metode kalkulasi besarnya netron dan gamma hasil tangkapan netron terutama pada perhitungan pintu dan labirin (maze).

Kenapa pertimbangan desain ditujukan pada labirin dan pintu? Pada dokumen NCRP 151 disebutkan bahwa jika bahan yang digunakan untuk penahan primer adalah beton (baik beton biasa ataupun beton berat), maka penahan primer tersebut memadai untuk menyerap seluruh fotonetron dan foton gamma hasil tangkapan netron sehingga tidak diperlukan tambahan penahan.

Hal ini disebabkan kandungan hidrogen relatif tinggi pada beton sehingga menghasilkan tampang lintang serapan netron tinggi. Oleh karena penahan primer sudah memadai sebagai penahan netron maka yang berpotensi perlu pertimbangan desain karena kehadiran netron adalah penahan sekunder, khususnya pada desain labirin (maze) dan pintu ruang Linac.

KALKULASI FOTONETRON DAN FOTON GAMMA HASIL TANGKAPAN NETRON

Sesuai rekomendasi NCRP 151 (2005), kalkulasi pintu ruang Linac untuk energi rendah < 10 MV harus memperhatikan beberapa faktor yang memberikan kontribusi radiasi ke pintu atau labirin (Gambar 1), yaitu :

1. H_s yaitu dosis ekivalen per minggu dari radiasi hambur dinding;
2. H_LS yaitu dosis ekivalen per minggu dari radiasi bocor di ruang radiasi;
3. H_ps yaitu dosis ekivalen per minggu dari radiasi hambur pasien; dan
4. H_LT yaitu dosis ekivalen per minggu dari radiasi bocor yang menembus labirin.

Pada Gambar 1, dapat diketahui bahwa radiasi yang mencapai pintu labirin berasal dari hamburan berkas primer yang ke permukaan dinding penahan, radiasi hambur dari pasien, dan radiasi bocor dari kepala tabung sebagaimana komponen a – d di atas.

Pada Linac yang dioperasikan pada energi 10 MV, selain mempertimbangkan 4 (empat) faktor di atas, juga harus mempertimbangkan faktor fotonetron dan gamma hasil tangkapan netron. Kalkulasi untuk penahan radiasi pada pintu secara konvensional mengikuti persamaan berikut :

H_G = f.H_s + H_LS + H_PS + H_LT

Kemudian, karena adanya kontribusi netron, maka persamaan tersebut dimodifikasi menjadi :

H_tot = H_G + H_cg + H_n

Dengan Hn adalah dosis ekivalen netron pada pintu, dan Hcg adalah dosis ekivalen foton gamma hasil tangkapan netron.

Nilai Hn dan Hcg dikalkulasi dengan beberapa persamaan berikut:

Qn = kuat sumber netron pada isosenter (sesuai NCRP 151, varian atau elekta 10 MV = 0,06 x 10¹² n/Gy dan siemens 0,02 x 10¹² n/Gy). Nilai Qn juga dapat menggunakan nilai pada Tabel 1 di atas.
d1 = jarak dari isosenter ke tengah labirin (meter)
β = transmisi netron dari kepala linac = 1 untuk housing dari timah hitam (Pb)
Sr adalah luasan permukaan ruang Linac dengan tinggi rata-rata (t), Panjang rata-rata (p), lebar rata-rata (l).

K = rasio foton gamma hasil tangkapan netron – fluens netron total = 6,9 x 10^-16 Sv/m² (NCRP 151)
Φ_A = fluens netron
d2=jarak dari titik tengah labirin pertemuan dengan d1 ke pintu
TVD (Tenth Value Distance) untuk foton 10 MV = 3 meter, sedangkan 5,4 meter untuk foton 18-25 MV, dan 3,9 untuk 15 MV.
hφ adalah fluens netron pada titik A sebagaimana Gambar 2, kemudian di kalikan dengan beban kerja radiasi bocor (WL) (jika ada) atau beban kerja total (Wtot) sehingga menjadi dosis ekivalen mingguan pada pintu karena foton gamma hasil tangkapan netron, Hcg (Sv/minggu) :

Selanjutnya mengkalkulasi dosis ekivalen netron sepanjang labirin (H_n,D) sebagai berikut:

TVD untuk labirin,

Dengan nilai S₀ adalah luasan labirin 0 (lebar masuk labirin x tinggi ruang), dan S₁ adalah luasan labirin 1 (lebar lorong labirin x tinggi ruang) sebagaimana Gambar 2.

Nilai H_n,D selanjutnya dikalikan dengan beban kerja radiasi bocor atau total menjadi dosis ekivalen fotonetron mingguan (Hn):

Dosis ekivalen total mingguan di luar pintu masuk labirin (Htot) dihitung dengan menjumlahkan semua komponen dosis dari radiasi hambur dan bocor, foton gamma hasil tangkapan netron, dan netron sebagaimana persamaan berikut:

H_tot = H_G + H_cg + H_n

Jika pintu Linac didesain menggunakan bahan Pb dan bahan penyerap netron, maka untuk menghitung Pb yang dibutuhkan diperlukan persamaan :

n(H_tot - H_n) = - log (P/(H_tot - H_n))

Selanjutnya, nilai P adalah nilai shielding design goal atau nilai pembatas dosis tahap desain.

Tebal Pb untuk H_tot - H_n adalah n x TVL Pb, dengan TVL Pb = 6,1 cm.

Dengan asumsi, penahan radiasi netron mempertimbangkan fotonetron dan foton gamma hasil tangkapan netron, yaitu ~ 70% untuk foton gamma dan ~ 30% untuk fotonetron atau tergantung hasil perhitungan nantinya, maka:

TVL untuk BPE (Borated Polyethylene) = 45 mm.

Konstruksi pintu biasanya menggunakan lapisan BPE, timbal, dan baja dengan urutan BPE ada dilapisan dalam, kemudian baru lapisan Pb dan selanjutnya dibungkus dengan lapisan baja (steel). Perhitungan ini mengabaikan keberadaan baja sebagai bahan pelapis pintu, sehingga ketebalan pintu total adalah tebal BPE + tebal Pb.

Pustaka

1. NCRP 151 Tahun 2005
2. Shielding Design Methods for Radiation Oncology Departments, Melissa C. Martin, ACMP 25th Annual Meeting, 2008