Metode Monte Carlo - Radioterapi

    Metode monte carlo merupakan teknik metode numerik yang didasarkan pada sampling bilangan random untuk mensimulasikan proses stokastik. Metode Monte Carlo banyak diterapkan untuk transportasi radiasi, salah satunya ialah radioterapi pada pesawat LINAC. Metode  monte carlo digunkan dalam tga perbedaan kelas yaitu : Optimasi, Integrasi numeric, dan Hasil dari distribusi probabiltas. Terdapat beberapa aplikasi untuk simulasi metode monte carlo yaitu:

  • Financial market simulation
  • Traffic flow simulation
  • Enviromental science
  • Astrophysics
  • Moleculler modeling
  • Quantum field theory
  • Medical physics

Berikut ini adalah beberapa kelebihan metode Monte Carlo:

  • algoritma mendekati kondisi real tranportasi radiasi, yaitu dengan cara mengikuti transportasi radiasi step by step sampai energi radiasi sangat rendah.
  • algoritma relatif simpel, sehingga dalam melakukan coding dan debugging dapat dilakukan relatif mudah.
  • jika algoritma sudah sesuai, maka tingkat akurasinya ditentukan oleh akurasi data cross section, sehingga data cross section dapat di-update tanpa harus mengubah algoritma yang ada
  • metode simulasi Monte Carlo adalah metode “mikroskopik”, sehingga geometri medium tidak mempengaruhi algoritma Monte Carlo. Karena itu simulasi Monte Carlo dapat digunakan untuk medium yang kompleks.
    Dalam proses simulasi foton dengan metode monte carlo, simulasi dilakukan satu demi satu. Setiap foton memiliki posisi, arah gerak dan energi. Data tersebut disimpan dalam stack. Transportasi foton dari satu posisi ke posisi berikutnya dinamakan step. Setelah partikel mengalami satu step, data partikel (posisi, arah partikel dan energi) diperbaharui. Dalam setiap step, dihitung jarak tempuh foton sampai mengalami interaksi (distance to the next interaction). Dalam setiap step, foton ditranspotasikan menempuh jarak secara acak. Setelah satu step ditempuh, kemudian dilakukan pemilihan tipe interaksi, apakah efek foto listrik, efek Compton, produksi pasangan atau hamburan Rayleigh. Setelah itu dibangkitkan bilangan random, untuk menentukan tipe interaksi. Setelah tipe interaksi dipilih, selanjutnya adalah pemilihan sudut partikel dan energi baru yang dimiliki foton tersebut. Pemilihan sudut dan energi ini juga peristiwa random, yang probablitasnya dipengaruhi energi awal foton dan medium yang dilalui. Sebagai hasil dari tiap interaksi, bisa jadi tercipta partikel baru (new partcle). Ketika partikel baru tercipta, maka posisi, arah dan energi partikel yang tercipta ditambahkan kedalam stack.

    Dalam medical physics terdapat beberapa aplikas MC simulasi yaitu Patien waiting time, Internal organ motion, Medical imaging, Dose calculation ( treatmen planning), Dose calculation ( Desain radiasi). Langkah metode monte carlo yaitu:

1. Domain: Domain dilakukan untuk kumpulan angka acak Anda antara kisaran mana yang dapat Anda hasilkan nomor secara acak.

2. Generating random sampel: Nomor acak yang yang dhasilkan  akan termasuk dalam domain yang benar-benar ditentukan sebelumnya

3. Perhitungan deterministik: Perhitungan deterministic dapat berupa ekuator atau beberapa alogoritma, yang bila diberi masukan tertentu akan selalu memberikan keluaran yang sama.

Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

Quality Assurance (QA) dan Quality Control (QC) - Radioterapi

     Quality Assurance (QA) atau jaminan mutu pada fasilitas radiologi adalah suatu program/langkah teratur yang bertujuan untuk menjamin konsistensi tahapan medik. Tujuan dari QA diantaranya pemenuhan keamanan dalam pemberian dosis untuk volume organ target, dosis seminimal mungkin untuk jaringan normal dan papar pada personil, serta  pemonitoran yang cukup pada pasien setelah tindakan dengan pertimbangan biaya rendah dan dosis penyinaran terhadap pasien yang serendah rendahnya.  Quality Control (QC) atau kontrol mutu adalah suatu tindakan pengukuran yang rutin dilakukan untuk memonitor performa visual dan uji kinerja dari peralatan, sehingga kualitas outputnya dapat dijamin. Salah satu rangkaian QA dan QC yaitu kalibrasi (calibration) atau pengukuran. Kalibrasi meliputi: Kalibrasi harian (daily calibration) Kalibrasi mingguan (weekly calibration) Kalibrasi bulanan (monthly calibration) Kalibrasi sangat penting dilakukan guna memastikan bahwa perangkat yang dig...
Baca selengkapnya

Gaya Antarmolekul - Ikatan Hidrogen, Dipol-Dipol, Ion-Dipol, Interaksi Dispersi London

     Tahun 1776 Alessandro Volta menemukan baterai dan menemukan metana. Sekarang rumus kimia metana adalah ch4 dan rumus ini memberitahu kita bahwa setiap molekul metana terdiri dari satu karbon dan empat atom hydrogen. kita tahu bahwa karbon dapat berikatan hingga empat atom lain dan bahwa setiap hidrogen hanya dapat berikatan dengan satu atom lain sehingga kita dapat menebak bahwa karbon harus menjadi atom pusat yang terikat pada semua hydrogen. Setiap ikatan mewakili penggunaan dua elektron dan kita menggambar setiap pasangan electron karena masing-masing ikatan ini adalah wilayah negatif e muatan listrik dan muatan sejenis tolak menolak konfigurasi atom yang paling menguntungkan akan memaksimalkan jarak antara ikatan dan untuk mendapatkan semua ikatan sejauh mungkin satu sama lain bentuk optimalnya disebut tetrahedron.           Atom terikat akan mengatur diri mereka sendiri untuk memaksimalkan daya tarik antara muatan yang berlawanan da...
Baca selengkapnya

Kurva Isodosis - Radioterapi

Gambar
     Radiasi pengion memiliki berkas radiasi dalam bentuk deposisi energi, sehingga dengan adanya karakteristik tersebut kita dapat menentukan distribusi dosis radiasi yang diterima pasien. untuk mewakili variasi volumetrik dan planar dari dosis serap yang diterima tubuh pasien, distribusinya dapat digambarkan dengan kurva isodosis.      Berkas radiasi ionisasi akan masuk ke dalam tubuh saat ada foton berenergi sangat tinggi yang mengenai suatu jaringan tubuh, maka elektron yang ada pada jaringan tersebut akan keluar atau berpindah ke keadaan yang lain dan elektron akan menyimpan energi. tinggi rendahnya dosis bergantung pada elektron serta kedalaman jaringan.      Untuk foton, semkin dalam jaringan maka energi foton semakin berkurang begitupula elektron, akan tetapi elektron merupakan partikel bermuatan, sehingga energinya akan lebih tinggi. phantom digunakan untuk menentukan PDD, sebelumnya kita harus menentukan SSD.  Kurva isodosis me...
Baca selengkapnya