Penjelasan Tentang Linear Energy Transfer (LET) dan Relative Biological Effectiveness(RBE)

versi PDF tersedia pada link berikut : RBE vs LET.pdf

Linear Energy Transfer (LET) 

Linear Energy Transfer (LET) merupakan jumlah energi rata-rata yang ditransfer/diberikan pada medium yang dilalui oleh partikel sumber radiasi per satuan panjang. Untuk penggunaan radioterapi, normalnya digunakan sumber energi yang kecil dengan jarak lintasan yang kecil pula, sehingga pada umumnya satuan yang digunakan untuk menyatakan LET adalah  keV/μm.

Teknik untuk menghitung besarnya LET dapat dilakukan dengan 2 cara :

1. Menghitung panjang rata-rata lintasan, selanjutnya energi rata-rata yang diberikan pada sepanjang lintasan bisa dihitung.

2. Menghitung energi rata-rata, dengan cara yang sama yaitu selanjutnya menghitung jarak rata-rata pada rentang dimana energi rerata tersebut didapatkan.

Berdasarkan tingkat energinya, LET dapat dibedakan menjadi 3 :

Low LET radiation : Radiasi oleh EM (sinar -X dan Gamma) yang tak memiliki massa dan muatan. Sumber ini berinteraksi dengan medium yang dilaluinya dengan memproduksi elektron berkecepatan tinggi yang memiliki muatan -1. Karena elektronnya berkecepatan tinggi dengan massa yang rendah, maka interaksi yang terjadi akan memiliki jarak yang berjauhan. Oleh karena itu radiasi oleh gelombang  elektromagnetik disebut radiasi LET rendah.

• Medium LET radiation : Radiasi ini bisa dihasilkan oleh neutron, karena meskipun neutron tak nermuatan, namun massa yang besar memungkinkan neutron menjadi partikel pengion yang kuat.

• high LET radiation : Radiasi jenis  ini bisa dihasilkan oleh partikel alpha. Hal ini dikarenakan selain memiliki muatan, partikel alpha juga memiliki massa yang besar sehingga memiliki kemampuan mengion yang lebih besar dibanding neutron. Partikel alpha mapu mengion medium dalam jumlah besar  hanya dengan lintasan yang pendek. Oleh karena itu, radiasi ini disebut radiasi LET tinggi. Berikut sampel nilai LET untuk beberapa jenis radiasi :

versi PDF tersedia pada link berikut : RBE vs LET.pdf

JENIS RADIASI	ENERGI RADIASI	LINIER ENERGY TRANSFER
Photons	Orthovoltage 250 keV	2.0 keV/μm
Photons	60Co Teletherapy 1.17 - 1.33 MeV	0.3 keV/μm
Photons	Linac 3 MeV	0.3 keV/μm
Neutrons	14 MeV	12 keV/μm
Neutrons	14 MeV	100 keV/μm
Protons	10 MeV	4.7 keV/μm
Protons	10 MeV	0.5 keV/μm
Protons	10 MeV	At Bragg Peak 100 keV/μm

Dari tabel diatas, telihat bahwa foton memiliki LET yang paling kecil. Sedangkan neutron memiliki LET bervariasi bergantung pada  cara pengukuran LET nya. Proton akan menghasilkan LET rendah ketika baru memasuki fantom, tapi pada akhir lintasan memberikan energi yang besar pada penghujung lintasan.

Relative Biological Effectiveness (RBE).

Linier energy transfer yang berbeda dapat menyebabkan respon biologi yang berbeda, kondisi ini dinyatakan dalam relative biological effectiveness (RBE). Dosis yang sama pada radiasi dengan LET yang berbeda dapat menghasilkan efek biologi yang berbeda pula.

RBE didefinisikan sebagai perbandingan antara dosis radiasi referensi  terhadap dosis radiasi hasil test. Tujuannya adalah untuk melihat perbandingan dosis hasil test tersebut dengan dosis referensi ketika menghasil efek biology yang sama pada medium (sel) yang diradiasi. Efek biologi yang dimaksud bermacam-macam, salah satunya kemampuan sel untuk bertahan hidup akibat adanya radiasi tersebut. Dosis referensi standar yang digunakan biasanya mengacu pada  sumber radiasi yang dihasilkan oleh sinar-X (250 KeV) ataupun Co-60 (sinar Gamma) 1.17/1.33 MeV.

Secara matematis, RBE dapat dituliskan :

versi PDF tersedia pada link berikut : RBE vs LET.pdf

RBE = Dreff/Dtest

dimana D_reff=dosis referensi

            D_test = dosis test

Misalnya, 0.05 rad radiasi a di dalam jaringan menghasilkan efek biologis yang sama seperti yang ditunjukkan oleh 1 rad radiasi sinar-x atau g, maka RBE radiasi a adalah 20. Bila 1 rad radiasi b menghasilkan efek biologis yang sama dengan 1 rad radiasi sinar-x atau g, maka RBE radiasi b adalah 1.

Terdapat hubungan antara RBE dan LET dimana ketika  LET meningkat hingga 100 keV/μm, RBE juga akan meningkat. Peningkatan nilai RBE ini terjadi karena ketergantungan RBE pada beberapa faktor seperti dosis rata-rata, fraksionasi, dan jenis efekk biology yang dijadikan patokan.  Namun setelah melewati angka  LET 100 keV/μm, nilai RBE akan menurun seiring dengan bertambahnya LET. Hal ini dikarenakan bnayaknya sel yang mati karena melewati batas LET tersebut sehingga jumlah sel berkurang dan tiap sel yang masih hidup akan mengakumulasi  dosis yang tinggi. Hal tersebut akan menurunkan nilai RBE dari sel atau medium yang diamati. Berikut grafik RBE terhadap LET dengan efek biology yang berbeda-beda.

versi PDF tersedia pada link berikut : RBE vs LET.pdf

Gambar 1: Kebergantungan RBE terhadap LET terhadap ketahanan hidup sel. Kurva 1,2,3 merupakan level bertahan 0.8, 0.1, dan 0.01. Ini mengilustrasikan bahwa nilai RBE bergantung pada efek biologi yang dipilih sebagai perbandingan (Sumber :Radiobiology for the Radiologist, 4th Ed, Eric J. Hall; JB Lippincott Co., Philadelphia, 1994)