ANALISIS NILAI RELATIVE BIOLOGICAL EFFECTIVENESS PADA TERAPI ION KARBON MONOENERGETIK 194 MeV/u MENGGUNAKAN SIMULASI MONTE CARLO

INDRA OKTAFIAN HIDAYAT, Dr. -Ing. Ir. Kusnanto; M. Arif Efendi, S.Si., M.Sc., Ph.D

2026 | Skripsi | TEKNIK NUKLIR

Evaluasi efektivitas biologis yang akurat dalam terapi ion karbon sangat dibutuhkan. Efektivitas ini dinyatakan sebagai Relative Biological Effectiveness pada survival fraction 10% (RBE??) yang bergantung pada karakteristik mikrodosimetri. Oleh karena itu, digunakan pendekatan simulasi dengan mikrodosimeter Silicon-on-Insulator (SOI) untuk memperoleh estimasi RBE?? yang lebih presisi.

Simulasi dilakukan menggunakan platform Tool for Simulation Particle (TOPAS) versi 3.9 dengan berkas ion karbon monoenergetik 194 MeV/u pada fantom PMMA. Spektrum mikrodosimetri diperoleh dari SOI dan diolah menjadi dose-mean lineal energy (????????), yang kemudian digunakan sebagai input dalam modified Microdosimetric Kinetic Model (mMKM) untuk menghitung distribusi RBE?? sebagai fungsi kedalaman dan dibandingkan dengan studi sebelumnya yang menggunakan mikrodosimeter Tissue-Equivalent Proportional Counter (TEPC).

Hasil menunjukkan pergeseran spektrum mikrodosimetrik sebesar 5 mm yang masih sesuai dengan studi sebelumnya. Nilai RBE?? meningkat dari 1,40 ± 0,12 pada daerah entrance, mencapai maksimum 2,91 ± 0,69 di puncak Bragg (70 mm), lalu menurun menjadi 1,15 ± 0,33 di daerah tail. Mikrodosimeter SOI juga menunjukkan resolusi spasial dan stabilitas estimasi RBE?? yang lebih baik sehingga meningkatkan akurasi karakterisasi efektivitas biologis terapi ion karbon.

Accurate evaluation of biological effectiveness in carbon ion therapy is essential. This effectiveness is expressed as the Relative Biological Effectiveness at 10% survival fraction (RBE??), which depends on microdosimetric characteristics. Therefore, a simulation-based approach using Silicon-on-Insulator (SOI) microdosimeter was employed to obtain a more precise estimation of RBE??.

The simulations were performed using the Monte Carlo platform Tool for Particle Simulation (TOPAS) version 3.9 with a monoenergetic 194 MeV/u carbon ion beam irradiating a PMMA phantom. Microdosimetric spectra were obtained from the SOI and processed to calculate the dose-mean lineal energy (????????), which was then used as input to the modified Microdosimetric Kinetic Model (mMKM) to determine the depth-dependent RBE?? distribution. The results were compared with previous studies employing a Tissue-Equivalent Proportional Counter (TEPC) microdosimeter.

The results show a 5 mm shift in the microdosimetric spectrum, which remains consistent with previously reported studies. The RBE?? value increased from 1.40 ± 0.12 in the entrance region to a maximum of 2.91 ± 0.69 at the Bragg peak (70 mm), and then decreased to 1.15 ± 0.33 in the distal tail region. The SOI microdosimeter demonstrated higher spatial resolution and more stable RBE?? estimation, thereby improving the accuracy of biological effectiveness characterization in carbon ion therapy.

Kata Kunci : ion karbon, mikrodosimetri, SOI, TOPAS, RBE??