Analisis Distribusi Dosis Radioterapi Berbasis Ion Neon dengan Metode Minibeam Menggunakan PHITS pada Kasus Glioblastoma

Bagus Dwi Utomo, Dr. Ir. Andang WIdi Harto, M.T., IPU.; Darmawati, S.T., M.Si., F.Med.

2023 | Skripsi | TEKNIK NUKLIR

Penanganan Glioblastoma Multiforme (GBM) memiliki tantangan tersendiri karena sifatnya yang hipoksia. Penggunaan radioterapi dengan sinar-X dirasa masih kurang efektif mengatasi hipoksia pada GBM dan di lain sisi pemberian dengan metode sinar lebar dapat memberikan efek yang merugikan pada jaringan normal. Jenis radiasi dengan dengan RBE yang tinggi seperti ion neon dengan dikombinasikan dengan metode pemberian fraksinasi spasial seperti metode minibeam diperlukan untuk mengatasi dua masalah tersebut. Penelitian ini akan melakukan analisis terkait distribusi dosis yang dihasilkan dari kombinasi ion neon dengan metode minibeam. Penelitian dilakukan dengan simulasi Monte Carlo menggunakan program simulasi Particle and Heavy Ion Transport code System (PHITS) versi 3.29. simulasi terapi dilakukan menggunakan fantom ORNL dengan PTV berdiamater 5,5 cm berlokasi pada lobus frontal sebelah kanan. Dosis terapi rerata (tertimbang-RBE) diberikan dalam 1 fraksi sebesar 16 Gy dan diperoleh dari nilai BED skema SRS dalam 3 fraksi. Penyinaran dilakukan dengan metode broad beam yang kemudian dibagi dalam 15 susunan berkas mini (minibeam) menggunakan multslit brass collimator (MBC). Analisis dilakukan meliputi dosis rerata pada PTV dan OAR serta dosis puncak, dosis lembah, dan PVDR pada plateau, SOBP, dan tail. Diperoleh dosis terapi rerata (tertimbang-RBE) pada PTV sebesar 16,24 Gy dengan waktu terapi 239,17 detik. Secara umum, dosis pada OAR, baik dalam dosis rerata atau NTD2,0 masih di bawah normal dengan mengabaikan persyaratan volume. Nilai dosis lembah tertinggi (faktor penghematan jaringan) pada jaringan normal di wilayah plateau adalah 1,43 ± 0,59 Gy dan 3,79 ± 1,20 Gy. Dosis puncak dan lembah rerata pada wilayah SOBP adalah 73,35 ± 7,15 Gy dan 2,60 ± 1,01 Gy. Tren nilai PVDR secara umum menurun dimulai dari 66,37 ± 19,02 pada awal plateau hingga 1,05 ± 0,46 akhir tail

Handling Glioblastoma Multiforme (GBM) poses significant challenges due to its hypoxic nature. The use of radiotherapy with X-rays is considered less effective in addressing hypoxia in GBM. Conversely, employing the wide beam method can have detrimental effects on normal tissue. A type of radiation with a high RBE, such as neon ions, is required and should be combined with a spatial fractionation method, like the minibeam method, to overcome these issues. This research aims to analyze the dose distribution resulting from the combination of neon ions with the minibeam method. The study utilized Monte Carlo simulation with the Particle and Heavy Ion Transport code System (PHITS) simulation program version 3.29. The therapy simulation was conducted using an ORNL phantom with a PTV diameter of 5.5 cm located in the right frontal lobe. The average therapeutic dose (RBE-weighted) administered in one fraction was 16 Gy, obtained from the BED value of the SRS scheme delivered in three fractions. Beam delivery was accomplished using the broad beam method, which was subsequently divided into 15 minibeam arrangements using a multislit brass collimator (MBC). The analysis encompassed the average dose at PTV and OAR, as well as peak dose, valley dose, and PVDR at the plateau, SOBP, and tail. The average therapeutic dose (RBE-weighted) at the PTV was measured at 16,24 Gy, with time of therapy was 239,17 seconds. In general, the dose to OAR, whether in terms of average dose or NTD2.0, remained below normal tissue tolerance levels, regardless of volume requirements. The highest valley dose values (tissue sparing factor) in normal tissue in the plateau region were 1,43 ± 0,59 Gy and 3,79 ± 1,20 Gy, respectively. The average peak and valley doses in the SOBP region were 73,35 ± 7,15 Gy and 2,60 ± 1,01 Gy, respectively. The PVDR values exhibited a general decreasing trend, starting at 66,37 ± 19,02 at the beginning of the plateau and decreasing to 1,05 ± 0,46 at the end of the tail.

Kata Kunci : GBM, minibeam, ion neon, dosis puncak, dosis lembah, PVDR