Linear accelerator (LINAC) adalah instrumen radioterapi yang digunakan
untuk mematikan sel tumor maupun kanker pada penderita penyakit tersebut. Ide pengembangan
linac diawali oleh eksperimen Wilhelm Conrad Rontgen (1845 -1923) yang merujuk
pada ditemukannya radiasi energi tinggi yang selanjutnya beliau namai sinar –
X. Kemudian pada tahun 1899, sinar -X diaplikasikan pada bidang kesehatan berupa
terapi penyakit karsinoma untuk pertama kalinya. Hal ini mendorong ilmuwan lain
salah satunya Gebbert dan Schall untuk melakukan inovasi baru dan berhasil
meningkatkan energi sinar -X yang cukup tinggi yaitu sekitar 150 kV. Barulah
pada tahun 1930 linac pertama diperkenalkan oleh Rolf Wideroe. Pada tahun-
tahun berikutnya perkembangan linac semakin pesat hingga saat ini setidaknya
sudah terdapat 3 generasi dari linac.
Prinsip Kerja Linear Accelerator
Sebuah linear accelarator bekerja berdasarkan prinsip penjalaran gelombang
frekuensi radio untuk mempercepat partikel bermuatan sehingga partikel tersebut
akan memliki energi kinetik yang tinggi pada arah/track yang lurus. Proses
mempercepat partkel bermuatan tersebut dilakukan didala sebuah tabung yang
disebut accelarator waveguide. Skema sederhana dari linac diperlihatkan pada
gambar berikut :
Untuk dapat menghasilkan foton yang selanjutnya digunakan untuk terapi radiasi,
setidaknya sebuah linac membutuhkan sumber gelombang mikro, sumber elektron
yang akan dipercepat, serta lempengan target yang akan ditumbuk.
Sumber gelombang mikro disuplai oleh komponen Magnetron ataupun Klystron. Magnetron
berfungsi sebagai osilator frekuensi yang mampu menghasilkan gelombang mikro dengan
frekuensi tinggi. Gelombang mikro tersebut digunakan untuk menghasilkan medan
magnet statis yang selanjutnya digunakan untuk mempercepat elektron yang
dihasilkan oleh elektron gun.
Berbeda dengan magnetron kylstron bukanlah penghasil gelombang mikro,
melainkan memperkuat gelombang sumber yang diberikan menggunakan sebuah
amplifier penguat frekuensi. Dari hasil penguatan frekuensi sumber tersebut,
akan dihasilkan sebuah sistem pandu gelombang dengan frekuensi mencapai 3 GHz.
Khusus magnetron, pada umumnya digunakan untuk menghasilkan energi radiasi
rendah yaitu 4 – 6 MeV. Untuk rentang energi yang lebih tinggi digunakan
kylstron.
Selanjutnya, elektron gun merupakan sumber elektron yang akan dipercepat. Sebuah
elektron gun dilengkapi dengan filamen tungsten yang dipanaskan. Akibat pemanasan
tersebut maka akan tejadi proses emisi termionik yang mengakibatkan munculnya
arus elektron yang terlepas dari tungsten tersebut. Besarnya intensitas
elektron berbanding lurus dengan besarnya suhu pemanasan pada tungsten
tersebut.
Setelah elektron dihasilkan maka berkas elektron tersebut akan diarahkan ke
tabung pemercepat (accelerating tube) untuk dipercepat sehingga energi
kinetiknya meningkat.
Tabung pemercepat dilengkapi dengan pengendali arus/ drift tube yang
berfungsi membalik polarisasi dari medan listrik. Dengan adanya proses ini akan
terjadi lompatan partikel sehingga menambah kecepatan partikel akibat
pembalikan polarisasi tersebut. Semakin banyak dan panjang drift tube yang digunakan, semakin besar pula
kecepatan akhir / energi kinetik partikel yang dihasilkan. Namun , tentunya
akan dibutuhkan konstruksi tabung yang panjang untuk menghasilkan energi yang
lebih tinggi.
Apabila energi kinetik yang dibutuhkan sudah tercapai, maka berkas elektron
dengan kecepatan tinggi ini akan arahkan untuk menumbuk lempengan logam. Karena
energi yang menumbuk lempengan logam sanagat tinggi, maka akan dihasilkan berkas
foton dari proses ini. Berkas tersebut diarahkan keluar melalui kepala linac
yang disebut gantri untuk selanjutnya di arahkan menuju target.
Setelah dihasilkan foton dengan energi tertentu, perlu diadakan
pengkondisian akan berkas tersebut dikarenakan berkas yang dihasilkan tidak
menghasilkan intensitas foton yang seragam yang artinya energinya juga tidak
seragam. Selain itu, dalam aplikasinya, geometri berkas yang dibutuhkan akan
beragam, sehingga diperlukan komponen yang bisa mengatasi kedua permasalahan
tersebut.
Untuk menjadikan energi berkas foton menjadi seragam/uniform dapat
digunakan flattening filter (FF). Komponen ini bekerja dengan menyerap sebagian
berkas foton pada bagian menggunakan bahan tertentu agar intensitas dibagian
tersebut berkurang dan sama dengan bagian lainnya sehingga semua bagian memiliki
intensitas energi yang merata. Berikut ilustrasinya.
Gambar 3.a ) Profil energi tanpa FF, 3.b)
Profil energi dengan FF
Versi PDF tersedia pada link berikut : About_LINAC.pdf
Versi PDF tersedia pada link berikut : About_LINAC.pdf
Sedangkan untuk memodifikasi geometri berkas, digunakan kolimator. Prinsip
kerjanya adalah dengan meloloskan berkas foton uniform pada sebuat kerangka
sesuai dengan bentuk yang diinginkan.
Dari kombinasi komponen flattening filter dan colimator akan dihasilkan
berkas foton dengan intensitas seragam dan sesuai dengan geometri yang
dibutuhkan.
Kesimpulan
Jadi secara keseluruhan linac bekerja dengan
prinsip mempercepat partikel bermuatan sampai energi yang dibutuhkan tercapai. Kemudian
berkas dengan energi kinetik tinggi tersebut digunakan untuk menumbuk lempengan
target sehingga terjadi peristiwa Bremstrahlung dan dihasilkan foton dengan
energi tertentu. Namun dalam aplikasi terapinya proses tersebut tidak berakhir
sampai disini, perlu adanya pengkondisian dengan melewatkan berkas tersebut
pada sebuah flattening filter agar intensitas berkas yang dihasilkan seragam. Selain
itu, untuk memenuhi kebutuhan geometri yang beragam digunakan kolimator yang
dapat digunakan untuk memodifikasi berkas sesuai dengan bentuk geometri yang
diinginkan.
Versi PDF tersedia pada link berikut : About_LINAC.pdf
Versi PDF tersedia pada link berikut : About_LINAC.pdf
