Bab VII Biolistrik

BAB VIIBIOLISTRIKL PENDAHULUAN Kelistrikan memegang peranan penting dalam bidang kedokteran. Ada dua aspekkelistrikan dan magnetis dalam bidang kedokteran yaitu listrik dan magnet yang tim-bul dalam tubuh manusia, serta penggunaan listrik dan magnet pada permukaan tubuhmanusia. Pada tahun 1856 Caldani menunjukkan kelistrikan pada otot katak yang telahmati. Luigi Galvani (1780) mulai mempelajari kelistrikanpada tubuh hewan kemudianpada tahun 1786 Luigi Galvani melaporkan hasil eksperimennya bahwa ke dua kakikatak terangkat ketika diberikan aliran hstrik lewat suatu konduktor. Arons (1892) merasakan ada aliran frekwensi tinggi melalui beliau sendiri sertapembantunya/asistennya. Pada tahun 1899 Van Seynek melakukan pengamatan ten-tang terjadinya panas pada jaringan yang disebabkan oleh aliran frekwensi tinggi.Schliephake (1928) melaporkan tentang pengobatan penderita dengan memperguna-kan \"Short wave\".2. R U M U S / H U K U M D A L A M B I O L I S T R I K Ada beberapa nmius atau hukimi yang berkaitan dengan biolistrik antara lain;hukum O h m dan h u k u m Joule.Hukum Ohm : arus Perbedaan potensial antara ujimg konduktor berbanding langsung dengan yang melewati, berbanding terbalik dengan tahanan dari konduktor.H u k u m O h m ini dapat dinyatakan dalam rumus : R = dalam O h m (fl) I = amper (A) V = tegangan (Volt)Hukum Joule : Arus listrik yang melewati konduktor dengan perbedaan tegangan ( V ) dalam w a k t u tertentu akan menimbulkan panas. BIOUSTRIK 201

Hal inidinyatakan dalam rumus : *H, = V I T V = tegangan dalam voltage. l(kalori) - p I = arus dalam Amper, t = waktu dalam detik j = Joule = 0,239 Kal. .3. M A C A M - M A C A M G E L O M B A N G A R U S L I S T R I K Pengetahuan tentang gelombang arus Ustrik ini penting artinya oleh karena dalambanyak hal berkaitan erat dengan penggunaan arus listrik untuk merangsang syarafmotoris atau syaraf sensoris. Gelombang-gelombang arus listrik yang dimaksud dapatdilihat di bawah i n i :1. AAA A3.4.5. J 4I .r-202 FISIKA KEDOKTERAN

rGb. 182.Dikutip dari Bryan O. Scott \"The Principles and Practice of Electrotherapy and Actinotherapy\"William Heinemann Medical Books Ltd. London 1959, hlm. 113, 125.Keterangan gambar :1. Arus b olak balik/sinusoidal2. Arus setengah gelombang (telah disearahkan)3. Arus searah penuh tapi masih mengandung riple/desir4. Arus searah m u m i5. Faradik6. Surged faradic/sentakan faradik7. Surged sinusoidal/sentakan sinusoidal'8. Galvanik yang interuptus9. A r u s gigi gergaji BIOLISTRIK 203

4. K E L I S T R I K A N D A N K E M A G N E T A N Y A N G T I M B U L D A L A M T U B U H4. L SISTEM S Y A R A F D A N N E U R O N Sistem saraf dibagi dalam d u abagian yaitu sistem saraf pusat dan sistem sarafotonom.Sistem saraf pusat : Terdiri dari otak, medulla spinalis dan saraf perifer. Saraf perifer ini adalah seratsaraf yang mengirim informasi sensoris k e otak atau k emedulla spinalis disebut sarafafferen sedangkan serat saraf yang menghantarkan informasi dari otak atau medullaspinalis ke otot serta kelenjar disebut saraf efferen.Sistem saraf otonom : Serat saraf ini mengatur organ dalam tubuh. Misalnya jantung, usus dan kelenjar-kelenjar. Pengontrolan i n i dilakukan secara tidak sadar.Otak berhubungan langsung dengan medula spinaUs; keduanya dihputi cairan serebrospinalis dan dilindungi tulang tengkorak serta tulang vertebralis (columna vertebralis).Berat otak 1500 gram dan hanya 50 gram yang efektif.Struktur dasar dari sistem saraf disebut neuron/sel saraf. Suatu sel saraf m e m p u n y a ifungsi menerima, interpretasi dan menghantarkan aliran Ustrik. Struktur saraf ini dapatdilihat pada gambar di bawah ini. Synaps \ DendritTubuh Sel Nodusdari Ranvier Gb. 183 Skema neuron motoris Dikutip dari John R. Cameron and James G. Skofronick \"Medical Physics\" John Wiley &Sons 1978, hlm. 184. Berakhirnya saraf motoris Serabut otot_*204 FISIKA KEDOKTERAN

4.2. KONSENTRASI I O N D I D A L A M D A N D I L U A R S E L Dari hasil penelitian diperoleh konsentrasi ion di dalam dan di luar membran suatuakson, terlihat pada gambar 184.di luar sel Na\" Membrane dalam sel Na-' Konsentrasi ion positif (mol per liter). cl- Konsentrasi ion negatif (mol/Uter) - Cl- (Di dalam sel lebih negatif dari pada di luar sel berkisar 60-90 mV).Gb. 184.Dikutip dari John R. Cameron and James G. Skofronick \"Medical Physics^' John Wiley & Sons,1978, hlm. 185.Melalui suatu percobaan dapat ditunjukkan suatu model membran permeable terhadapl a r u t a n KG. Membran permeable ion K Membran dipoleKonsentrasi tinggi ^ Konsentrasi rendah •f • 4 4- Gb. 185 4 •f Waktu = O -f - 4 (A) Zat 44 4 4- 4-4 -4 - t t- setim bang (B)Gambar ini merupakan suatu model potensial istirahat pada waktu = Odi mana ion Kakan melakukan difusi dari konsentrasi tinggi k e konsentrasi rendah sehingga pada BIOLISTRIK 205

saat tertentu akan terjadi membran dipole/membran dua k u t u b d imana larutan dengankonsentrasi yang tadinya rendah akan kelebihan ion positif, kebalikan dengan larutanyang konsentrasi tinggi akan berubah menjadi kekurangan i o n sehingga menjadi lebihn e g a t i f . M e m b r a n p e r m e a b e l b i a s a n y a p e r m e a b e l t e r h a d a p i o n K , N a d a n Cl s e d a n g k a nterhadap protein besar ( A ~ ) sangat tidak permeabel.. 4.3. K E L I S T R I K A N S A R A F Dalam bidang Neuroanatomi akan dibicarakan kecepatan impuls serat saraf; serat saraf yang berdiameter besar m e m p u n y a i k e m a m p u a m menghantar impuls lebih cepat daripada serat saraf yang berdiameter kecil. Kalau ditinjau besar kecilnya serat saraf maka serat saraf dapat dibagi dalam tiga bagian yaitu serat saraf tipe A , B d a n C . Dengan mempergunakan mikroskop elektron, serat saraf dibagi dalam dua npe: seria saraf bermyelin d a nserat saraf tanpa myelin. Serat saraf bermielin : banyak terdapat pada manusia. Mielin merupakan suatu insula-.tor (isolasi) yang baik dan kemampuan mengaliri listrik sangat rendah. Potensial aksi makin m e n u r u n apabila melewati serat saraf yang bermielin. Kecepatan aliran listrik pada serat saraf yang berdiameter yang sama d a n panjang yang sama sangat tergantung kepada lapisan mielin ini. A k s o n tanpa mielin (diameter 1 m m ) mempunyai kecepatan 20—50 m/detik. Serat saraf bermielin pada diameter 10 ^ m m e m p u n y a i kecepatan 1 0 0m/detik. Pada serat saraf bermielin aliran sinyal dapat meloncat dari satu simpul ke simpul yang lain. Telah diketahui bahwa selm e m p u n y a i lapisan yang disebut membran sel, d i dalam s e l i n i t e r d a p a t i o n N a , K , Cl d a n p r o t e i n ( A ~ ) . S e l m e m p u n y a i k e m a m p u a n m e m i n - dahkan i o n dari satu sisi k e sisi yang lain, k e m a m p u a n sel i n i disebut aktifitas keUstrik- an sel. D a l a m k e a d a a n biasa k o n s e n t r a s i i o n Na\"*\" l e b i h b e s a r d i l u a r sel d a r i p a d a d i d a l a m sel.Na\"*\" Na\"*\" Na\"*\" Na\"*\" Na\"*\" Luar membran selGb. 186. Potensial membran negatif.Dikutip dari Michael Rudd \"Basic Concepts of cardiovascular Physiology. Hewlett-PackardCompany Medical Electronics division Waltham Massechusetts, 1973, hlm. 6-2.Pada keadaan demikian potensial d i dalam selrelatif negatif dibandingkan dengan po-tensial d i luar sel,dalam keadaan demikian disebut potensial membran negatif. Jikakonsentrasi i o n Na\"^ terdapat banyak d idalam sel dari pada d i luar sel, perbedaan po-tensial hstrik d i dalam sel lebih positif daripada d i luar sel keadaan i n i disebut potensialmembran positif.206 FISIKA KEDOKTERAN

Suatu saraf atau membran otot pada keadaan istirahat (tidak adanya proses kon-duksi impuls Ustrik), konsentrasi i o n Na\"^ lebih banyak d i luar sel dari pada d i dalamsel; d idalam selakan lebih negatif dibandingkan dengan d iluar sel. Apabila perbedaan Membran sel DalamGb. 187 /potensial diukur dengan galvanometer akan mencapai - 9 0 m V o l t , m e m b r a n sel, i n idisebut dalam keadaan polarisasi, dengan suatu potensial membran.istirahat —90 mVolt. Potensial Membran (mV) +40 Resting membran potensial (potensial membran istirahat) -90Gb. 188.Dikutip dari Michael Rudd \"Basic Concepts of Cardiovascular Physiology\" Hewlett Packard CompanyMassachusetts, 1973, hlm. 6-3.Apabila suatu rangsangan terhadap membran dengan mempergunakan listrik, mekanika t a u z a t k i m i a , b u t i r - b u t i r m e m b r a n a k a n b e r u b a h d a n b e b e r a p a i o n Na\"*\" a k a n m a s u kdari luar sel k e dalam sel. D i dalam sel akan mer\jadi kurang negatif dari pada d i luarsel d a n potensial menibran akan meningkat. Keadaan m e m b r a n i n i dikatakan mei^adidepolarisasi. Suatu rangsangan listrik, mekanik atau kimia f + + -± Na + t + + Luar BIOUSTRIK r. 207

> +40 Gb. 189 (a, b) Dikutip dari Michael Rudd \"Basic Concepts of Gb. 189 (b) - Cardiovascular Physiology\" Hewlett Packard Company. Massachusetts, 1973, hlm. 6-4.u6 - 9 0 \ Stimulus(depolarisasi sebagai jawaban dari rangsangan)Suatu rangsangan yang cukup kuat mencapai titik tertentu sehingga dapat menimbul-kan depolarisasi membran, titik tertentu ini disebut nflai ambang, danproses depolari-sasi a k a n b e r k e l a n j u t a n s e r t a i r r e v e r s i b l e , i o n - i o n Na\"*\" a k a n m e n g a l i r k e d a l a m s e l se-cara cepat dan dalam jumlah yang yang banyak. +40 Luar Stimulus++ Sel ^ Potensial aksi membran ' Nilai ambang Dalam Kurang dari 1 m SekonGb. 190.Dikutip dari Michael Rudd \"Basic Concepts ofCardiovascular Physiology\" Boston Massachu-setts, 1973, Chapter 6-5.Pada keadaan ini potensial membran akan jiaik dengan cepat mencapai overshoot+40m Volt. Terjadinya i depolarisasi selmembran, secara tiba-tiba disebut potensial aksi,yang berlangsung kurang d a n 1m detik. Potenaal aksi merupakan tenomena keseluruhan atau tidak sama sekaU (all o rnone) yang berarti bahwa begitu nilai ambang tercapai, peningkatan waktu dan a m -plitudo dari potensial aksi akan selalu sama, tidak perduU macam apapun intensitasdari rangsangan. Sepera setelah potensial aksi mencapai puncak mekanisme pengang-208 FISIKA KEDOKTERAN

kutan d idalam sel m e m b r a n dengan cepat mengembalikan i o n N a ke luar sel sehinggamencapai potensial m e m b r a n istirahat ( - 9 0 m V ) . Proses i n i disebut polarisasi dan ber-akhir. mV J 4iRingkasan : Mulai potensial membran negatif ^ repolarisasi : . ^Gb. 191. Repolarisasi.Dikutip dari Michael Rudd \"Basic Concepts of Cardiovascular Physiology\" Hewlett-Packard,Massachusetts, 1973, hlm. 6-5. BIOLISTRIK 209

« y nilai ambang Pengeluaran ion Na\"^ rangsangan C3) 2.5 m.sec. Kurang Im.sec. Gb. 192Mulai dengan suatu rangsangan sampai mencapai nilai ambang timbul potensial aksikemudian mencapai repolarisasi d a nberakhir dengan potensial membrane istirahat,keseluruhan siklus inimencapai 3 m detik.4.4. P E R A M B A T A N P O T E N S I A L A K S I Potensial aksi bisa terjadi apabila suatu daerah membran saraf atau otot mendapatrangsangan mencapai nilai ambang. Potensial aksi i t u sendiri m e m p i m y a i kemampuanuntuk merangsang daerah sekitar sel membran u n t u k mencapai nilai ambang. Dengandemikian dapat terjadi perambatan potensial aksi k esegala jurusan sel m e m b r a n k e -adaan ini disebut perambatan potensial ak^ atau gelombang depolarisasi. Melalui gam-baran di bawah i n i akan terlihat jelas perambatan potensial aka k ekiri dan ke kanan.a. M u l a - m u l a membran Sel;b. R a n g s a n g a n h i n g g a Na\"*\" m a s u k ran«si ke dalam sel dan terjadi depola- risasi.c. Potensial aksi merangsang daerah sekitarnya.Gb,193 + >/+ + membranNi^el membran Sel(Gelombang depolarisasi karena adanya + + + - - -- ++ +perambatan potensial aksi) ++ -- - ++ -- +- - — + ^ ---+ + +++----+++210 FISIKA KEDOKTERAN

Setelah timbul potensial aksi, sel membran akan mengalami repolarisasi. Proses repola-risasi sel m e m b r a n disebut suatu tingkat refrakter. T i n g k a t refrakter ada dua fase yaituperiode refrakter absolut dan periode refrakter relatif. Periode refraktor absolut Periode refrakter relatif tanpa rangsangan lagi tetapi ada perambatan potensial aksi nilai ambang rangsanganGb. 194. Periode refrakter.EHkutip dari Michael Rudd \"Basic Concepts of Cardiovascular Physiology\" Boston, Massachusetts,1973, hlm. 6-7.Periode refrakter absolut : Selama periode ini tidak ada rangsangan, tidak ada unsur kekuatan untuk mengha-silkan potensial aksi yang lain.Periode refrakter relatif : Setelah sel membran mendekati repolarisasi seluruhnya maka dari periode refrakterabsolut akan mei\jadi periode refrakter relatif, dan apabila ada stimulus/rangsanganyang kuat secara normal akan menghasilkan potensial aksi yang baru.Sel membran setelah mencapai potensial membran istirahat, sel hiembran tersebut telahsiap u n t u k menghantarkan impuls yang lain.Gelombang depolarisasi setelah mencapai ujung dari saraf atau setelah terjadi depolari-sasi seluruhnya, gelombang tersebut akan berhenti dan tidak p e m a h terjadi aliran balikke arah mulainya datang rangsangan. perambatan [Potensial aksi 4- + + + Gb. 195. Dikutip dari Michael Rudd+ \"Basic Concepts of Cardio- vascular\" Boston Massachu- - + -H setts, 1973, hlm. 6-8. fr— periode — j f- periode refrakter absolut refrakter relatif BIOUSTRIK 211

4.5. K E L I S T R I K A N P A D A SINAPSIS D A N N E U R O M Y A L J U N C T I O N Hubungan antara dua buah saraf disebut sinapsis; berakhirnya saraf pada sel otot/hubungan saraf otot disebut Neuromyal Junction.terminal Badan neuron Gb. 198. Aliran arus listrik pada synapsispresinaptik dan sel neuron Ruang sinaptis (150-500 Angstroms) Gb. 197Gb. 196Dikutip dari Michael Rudd \"Basic Concepts of CardiovascularPhysiology\"Hewlett-Packard, Massachusetts, 1973, hlm. 6-8. Gb. 199. Hubungan saraf otot (Neuromyal Junction)212 FISIKA KEDOKTERAN

Baik sinapsis maupun neuromyal junction m e m p u n y a i kemampuan meneruskan ge-lombang depolarisasi dengan cara lompat dari satu sel k e sel yang berikutnya. Gelom-bang depolarisasi i n ipenting pada sel m e m b r a n otot, oleh karena pada w a k t u terjadidepolarisasi, zat kimia yang terdapat pada otot akan trigger/bergetar/berdenyut menye-babkan kontraksi otot dan setelah itu akan terjadi repolarisasi sel otot hal mana ototakan mengalami relaksasi.4.6. K E L I S T R I K A N O T O T J A N T U N G Sel membran otot jantung (miokardium) sangat berbeda dengan saraf dan otot ber-garis. Pada saraf m a u p u n o t o t bergaris d a l a m keadaan potensial m e m b r a n istirahat d i -h k u k a n r a n g s a n g a n m a k a i o n - i o n Na\"*\" a k a n m a s u k k e d a l a m s e l d a n s e t e l a h t e r c a p a inilai a m b a n g a k a n t i m b u l depolarisasi. S e d a n g k a n p a d a s e l o t o t j a n t u n g , i o n Na\"*\" m u -dah b o c o r sehingga segera s e t e l a h t e r j a d i r e p o l a r i s a s i k o m p U t . , i o n Na\"*\" p e r l a h a n - l a h a nakan masuk kembaU k e dalam sel dengan akibat terjadi gejala depolarisasi secara spon-tan sampai mencapai nilai ambang dan terjadi potensial aksi tanpa memerlukan rang-sangan dari luar. Gb. 200. Depolarisasi spontan pada myokardium Dikutip dari Michael Rudd \"Basic Concepts of Cardiovascular Physiology\" Hewlett-Packard Massachusetts, 1973, hlm. 7-8. Dari keterangan d iatas diketahui membran selotot jantimg tanpa rangsangan dariluar akan mencapai nilai ambang dan menghasilkan potensial aksi pada suatu rate/ke-cepatan yang teratur. Rate/kecepatan i n idisebut Natural Rate /kecepatan dasar m e -bran selotot jantung. +40 j . . — t (detik).5 Gb. 201. Dikutip dari Michael Rudd \"Basic Con- cepts of Cardiovascular Physiology\" Hewlett Packard Company Waltham Massachusetts, 1973, hlm. 7-9.I -90 nilai ambang 60NATURAL RATE/KECEPATAN DASAR JANTUNG = t/sec) BIOLISTRIK 213

U n t u k m e n e n t u k a n natural rate dari berbagai sel o t o t jantung y a i t u w a k t i antaraterhitung mulai dq)olarisasi spontan sampai mencapai nilai ambang setelah terjadinyarepolarisasi Interval w a k t u i n i bisa bervariasi oleh karena perubahan dalam h a l :1. Potensial.membran istirahat.2. Tingkat dari nilai ambang.3. Slope dari depolarisasi spontan terhadap nilai ambang. +40IEB1 2 variasi nilai ambang-90 Variasi akan kelengkungan fslop) J•Variasi Potensial membran istirahatGb. 202.Dikutip dari Michael Rudd \"Basic Concepts of Cardiovascular Physiology* Hewlett-PackardCompany, Waltham Massachusetts, 1973, hlm. 7-9. P e r u b a h a n k e t i g a p a r a m e t e r i t u s s a n g a t m e m p e n g a r u h i m e k a n i s m e k o n t r o l fisiolo-gis t e r h a d ^ frekuensi jantung. Jika daerah sekitar m i o k a r d i u m b e l u m mencapai n i a iambang sedangkan bagian lain telah menghasilkan potensial aksi, bagian ini akan de-ngan segera menyebabkan bagian lain mencapai nilai ambang dan menghasilkan p oten-sial aksi, d e m i k i a n seterusnya sehingga menghasilkan gelombang depolarisaa u n t u k se-luruh otot miokaidium. Pada m i o k a r d i i m ada sekunpulan sel utama yang secara spontan menghasilkanpotensial aksi yang merupakan sumber gelombang depolarisasi, yang akan dengan cepatmendepolarisasi sel otot m i o k a r d i u m yang sedang mengalami istirahat, sekumpulan selutama tersebut disebut Pace Maker/perintis jantung dan \"Natural rate\"nya sangat me-nentukan frekuensi jantung.4.7. M A C A M - M A C A M G E L O M B A N G P O T E N S I A L AKSI Waktu Gb..203(a) (Gelombang potensial aksi dari akson) Dikutip dari John R. Cameron and James G. Skofro- nick \"Medical Physics\" John-Wiley & Sones 1978, hlm. 188.214 FISIKA KEDOKTERAN

Potensial membran (mV) Waktu ^Gb. 203.(b) (Gelombang potensial aksi dari sel otot bergaris) Dikutip dari John R. Cameron and James G. Skofronick \"Medical Physics\" John-Wiley & Sons, 1978, hlm. 188.Potensial membrane mV Waktu Gb. 203 (c) (Gelombang potensial aksi dari sel otot jantung) +50 ^^ Dikutip dari John R. Cameron and James G. Skofronick \"Medical Physics\" John-Wiley &J H->-( ^ Sons, 1978. hlm. 188. 100 mdetik4.8. E L E K T R O D A U n t u k mengukur potensial aksi secara baik dipergunakan elektroda. Kegunaan darielektroda untuk memindahkan transmisi ion ke penyalur elektron. Bahan yang dipakaisebagai elektroda adalah perak d a n tembaga. Apabila sebuah elektroda tembaga dansebuah elektroda perak dicelupkan k e diam larutan misalnya larutan elektroUt seim-bang cairan badan/tubuh maka akan terjadi perbedaan potensial antara kedua elektrodaitu. Perbedaan potensial ini kira-kira sama dengan perbedaan antara potensial kontakkedua logam tersebut disebut potensial offset elektroda. Apabila sebuah elektroda tembaga dan elektroda perak ditempatkan dalam bakberisi elektroUt akan terdapat perbedaan potensial sebesar 0 , 8 0 - 0 , 3 0 = 0,46 V . Pada tabel d i bawah ini akan tampak perbedaan potensial kontak dan beberapamacam logam yang diukur terhadap i o n zat cair. Logam I 0n Potensial (Volt)Aluminium Al-^Besi - 1,66Zat cair Ag^ -0,44Perak AU++Emas 0Seng •Pb++ + 0,80Timbal Cu-^ + 1,50Tembaga Pt+ -0,76Platina -0,12 + 0,34 + 0,86 BIOLISTRIK 215

Perbedaan potensial sebesar 0,46 V dapat dijumpai bila kedua tangan penderita disam-bung melalui elektroda tembaga dan elektroda perak pada jalan masuk instrumen yangdipakai untuk pengukuran. N a m u n dalam praktek perbedaan potensial offset elektrodaharus dibuat sekecil mungkin/mendekati nol, akan tetapi selalu tidak mungkin danakan terjadi drift (penurunan tegangan secara perlahan-lahan seperti terlihat pada gam-bar di bawah ini. Tegangan (V) ii Ag-AgCl t Gb. 204. Tegangan elektroda offset sebagai fungsi waktu Dikutip dari Drs. J. Steketeee \"Natuur Kunde Voor Studenten Medische Faculteit\". Deel I , Erasmus Universif'it Rotterdam, 1979, hlm. 82. U n t u k mendapatkan potensial offset elektroda sekecil mungkin, elektroda tidakdisambung pada ampUfier tegangan searah melainkan dilapisi pasta/jelly. Dan dalampemilihan bahan sebagai elektroda sangat penting terutama bahan elektroda dapat di-sterilkan (oleh karena pemakaian terus i:nenerus terhadap berbagai penderita) dan tidakmengandung racun. U n t u k i t u pilihan utama adalah perak (Ag) dan ditutupi lapisantipis perak chlorida (AgCl).Macam-macam Bentuk Elektroda: Bentuk elektroda penting artinya pada waktu pemilihan dalam pemakaian. Adabeberapa bentuk elektroda :1 . ElektrocLa jarum (Mikro elektroda) Berbentuk konsentrik (consentric elektroda). Elektroda berbentuk j a r u m i n i diper- gunakan untuk mengukur aktivitas motor unit tunggal. Elektroda terbuat dari baja anti karat; walaupun bahan i n i tidak m e m e n u h i sarat n a m u n telah diusahakan sedemikian rupa sehingga memenuhi sarat tehnis yang tinggi.Gb.205a. ^^•^«^^Dikutip dari Leslie Cromwell Cs \"Biomedical Instrumentation and Measurements\" Prentice-Hall Inc,New Jersey, 1973, hlm. 51216 FISIKA KEDOKTERAN

2 . Elektroda mikropipetElektroda i n i dibuat dari pada gelas. Cara pembuatannya ialah pipa gelas dipanas-kan kemudian ditarik cepat-cepat kemudian ujung gelas tersebut dipotong. Diame-ter elektroda ini berukuran tidak lebih dari 0,5 u m . ^ . Gelas . - > , —11 - 0,5 um \ Kawat perak ^l» 'Gb. 205b. Mikropipet.Dikutip dari Drs. J. Steketee ''Natuur Kunde Voor Studenten Medische Faculteit\" Deel I, ErasmusUniversiteit. Rotterdam, 1979, hlm. 83.Di dalam pipa diisi elektroUt sehingga diperoleh kontak penyaluran yang baik dengankawat perak sehingga dapat dipergunakan u n t u k menyalurkan potensial k edalam se-buah sel. Elektroda sesungguhnya terdui dari larutan elektroUt yang berada d i ujungkapiler. Tahanan elektroda sebesar 10 M n tetapi sering pula m e m p u n y a i tahanan yanglebih tinggi lagi. Kegunaan elektroda ini untuk mengukur potensial biolistrik dekat/didalam sebuah sel.3 . Elektroda permukaan kulit Elektroda permukaan kuUt terbuat dari metal/logam yang tahan karat. Misalnya perak, nikel atau alloy.a. B e n t u k plat. > Gb. 206. Dikutip dari Leslie Cromwell Cs *'Biomedical Instrumentation and Measurements\" Prentice- Hall Inc, New Jersey, 1973, hlm. 46.Elektroda ini dipakai untuk mengukur potensial listrik permukaan tubuh E K G ,E E G dan E M G . Tahun 1917 elektroda ini mula-mula dipergunakan. D i daerah yangakan dletakkan elektroda digosok dengan saline solution (air garam fisiologis).Pemakaian saUne solution kemudian diganti dengan Jelly atau pasta (suatu elektro-Ut). BIOLISTRIK 217

b. Bentuk suctioi? cup. Elektroda suction cup ini merupakan suatu bentuk t u aatau kuno yang hingga kini masih dipergunakan pada waktu melakukan E K G .Gb. 207.Dikutip dari Leslie Cromwell \"Biomedicalln-strumentation and Measurements \"EnglewoodCliffs, New Jersey, 1973, hlm. 47.C. B e n t u k floatingElektroda ngambang ini merupakan tipe elektroda baru. Prinsip dari elektroda inidibuat agar mencegah kontak langsung antara logam dan kuht. D a l a m pemakaian-nya masih menggunakan elektrolit pasta atau Jelly. .Elektroda Plastik atau Karet sebagai /Ag-AgCl bahan penyangga Gb. 209. Bentuk elektroda floating Dikutip dari Leslie Cromwell \"Biomedical In- strumentation and Measurements\" New Jersey 1973, hlm. 48.218 FISIKA KEDOKTERAN

d. Bentuk Ear Clip Suatu elektroda yang dipergunakan sebagai reference pada pengukuran E E G atau EKG . Gb. 210. Elektroda Ear Oip. Dikutip dari Leslie Cromwell \"Biomedical Instrumentation and Measurements\" New Jersey, 1973, hlm. 4?.e. B e n t u k b a t a n g Merupakan elektroda yang dipakai sebagai reference pada w a k t u perekaman E K G atau E E G . Tetapi bentuk ini (Gb. 211) biasanya dipakai pada perekaman E G G (Electro Gastrogram).Gb. 211. Elektroda referensis kalomel.Dikutip dari Leslie Cromwell \"Biomedical Instrumentation and Measurements\" New Jersey, 1973,hlm. 53.4.9. I S Y A R A T L I S T R I K T U B U HIsyarat listrik (electrical signal) tubuh merupakan hasil perlakuan kimia dari tipe-tipe sel tertentu. Dengan mengukur isyarat listrik t u b u h secara selektif sangat bergunauntuk memperoleh informasi klinik tentang fungsi tubuh.Yang termasuk dalam isyarat listrik tubuh :1. E M G (Elektromiogram)2. E N G (Elektroneurogram)3. E R G (Elektroretionogram) *•4. E O G (Elektrookulogram)5. E G G (Elektrogastrogram).6. E E G (Elektroensefalogram) .7. E K G (ELektrokardiogram) BIOUSTRIK 219

1. ElektromiogramPencatatan potensial otot biolistrik selama pergerakan otot disebut elektromiogram.Otot dUadeni banyak unit motor. Suatu, ijnit motor terdiri dari cabang tunggal neuron/saraf dari otak atau medulla spinalis. A d a2 5 - 2 . 0 0 0 serat otot (sel), dihubungkan de-ngan saraf via motor end plate; sehingga potensial istirahat yang melewati serat ototserupa dengan potensial istirahat yang melewati serat saraf. Oleh sebab i t u gerakanotot berkaitan dengan satu potensial aksi yang merambat sepanjang akson dan diterus-kan k e serat otot melalui motor endplate. ^Teknik mengukur E M G : . ->a. Pengukuran sel otot tunggal Biasanya tidak dikerjakan oleh karena sulit mengisolasi serat otot tunggal. Tetapisecara skematis dapat ditunjukkan sebagai berikut: CRT Mikroelektroda^ -•100 mV - o y y ^ K 5 mdetik -100 mV Elektroda referen^- -70 mV •TO mVi T Sel otot J ' arah potensial aksi ion positifGb. 212. Cara mengukur potensial aksi sel otot tunggal.Dikutip dari John R. Cameron and James G. Skofronick \"Medical Physics\" John Wiley & Sons,1978, hlm. 190.b . EMG pada beberapa serat Otot.Pencatatan aktifitas listrik pada beberapa serat otot dapat dilakukan sebagai be-rikut :Elektroda permukaan diletakkan pada permukaan kulit dengan tujuan mengukur isya-rat listrik dari sejumlah unit motoris. Sebuah elektroda jarum konsentris dimasukkanke dalam kuht untuk mengukur aktivitas unit motoris tunggal. » .^220 FISIKA KEDOKTERAN

Serat otot KuHt• 1 m/\ mdetilc v- 1 m \i Saraf motoris Elektroda JarumKonsentris untuk mengukuraktivitas unit motoris tunggal• 1 mV mdetik -1 mV Elektroda permukaan untukGb. 213 mengukur aktivitas unit-unitDikutip dari John R. Came-ron and James G. Skofro- motorisnick \"Medical Physics\"John-Wiley & Sons, 1978,hlm. 191. A = Potensial unit motoris yang normal B = Potensial Fibrillasi C = Potensial motor unit yang polyphasik.Gb. 214.Suatu elektromiogram pada otot bisep yang menunjukkan denervasi parsialDikutip dari Bryan O. Scott \"The Principles and Practice of Electrotherapy and Actinotherapy*William Heinemann Medical Books Ltd, London, 1959, hlm. 167.Tujuan pembuatan E M G :Untuk memperoleh informasi tentang aktivitas kelistrikan otot. BIOUSTRIK

2. E N G =ElektroneurogramPembuatan E N G :a. U n t u k m e n g e t a h u i keadaan l e n g k u n g a n refleks.b. U n t u k mengetahui kecepatan konduksi saraf motoris dan sensoris.c. U n t u k m e n e n t u k a n penderita miastenia gravis.2.a. U n t u k mengetahui keadaan lengkungan refleks. Saraf A = stimulatorElektroda. sensoris Saraf motoris-medula spinalis-saraf- scnsoris membentuk lengkungan refleks. pencatat Gb. 215(a)Apabila serat saraf sensoris dirangsang dengan rangsangan yang rendah, maka pada pen-catat akan terlihat :Gelombang H : Menunjukkan saraf sensoris yang terangsang. T—\—^—r [-«-Mmdt-^ H 3— I II IIII 10 20 30 Gb. 215 (b)Apabila serat saraf sensoris dirangsang cukup tinggi sehingga saraf motoris ikut terang-sang akan tampak gelombang M dan H :10 2 0 30Gb. 215(c)222 FISIKA KEDOKTERAN

Jika rangsangan tinggi m a k a h a n y a gelombang M saja yang t a m p a k : t 1 1i1 11 Gb. 215. a, b, c, d. Dikutip dari John R Cameron and James5 mdetilc/\ G. Skofronick \"Medical Physics\" John Wiley & Sons, 1978, hlm. 194.1 1 1 11 1 1 10 2 0 30 Waktu (msec) (Gb. 215 (d)2.b. U n t u k mengetahui kecepatan konduksi saraf motoris Gb. 216. a, b. Dikutip dari John R. Cameron and James G. Skofronick \"Medical- Physics\" John-Wiley & Sons, 1978, hlm. 195.Elektroda Rang2sangan Rangsanganpencatat (a) 1Hasil rangsangan 1 d a n2 : At perbedaan waktu 4 x 10\"*^ sec. (Perbedaan waktu jawaban terhadap rangsangan 1 deng- an rangsangan ke 2. perbedaan jarak 0,25 m.. mdetik'Gb. 216 a.b. (a) Metode untuk mengukur kecepatan konduksi saraf motoris (b) Teknik kalkulasi kecepatan konduksi.Konduksi saraf motoris Ax \" ^ ~ AT 0,25 73 = 6 2 , 5 m / d e t i k 4 x 10 BIOLISTRIK 223

Kecepatan normal berkisar 4 0 - 6 0 m/detik. Apabila kecepatan kurang dari 10 m/de-tik merupakan suatu pertanda kelainan saraf.Untuk mengetahui saraf sensoris :Rangsangan Elektroda pencatat (a)Hasil rangsangan 1, 2 dan 3 :..2,7-< •K-7,0 mdt - H /Vh 11 m d e t i k —- H IV (b) — - WaktuGb. 217. Suatu metoda mengukur kecepatan konduksi saraf sensorisDikutip dari John R. Cameron & James G. Skofronick \"Medical Physics\" John-Wiley & Sons,1978, hlm. 196.Respon rangsangan pada panjang 0,25 dari 1 k e 2 sebesar 4,3 m.detik, kecepatan kon-duksi = = 50 m/detik 0,25 ^ 4,3x10\"^3. E R G = Elektroretinogram : Suatu pencatatan bentuk kompleks potensial bioUstrik yang ada pada retina matayang dikerjakan melalui rangsangan cahaya pada retina.Tehnik pembuatan E R G : Mula-mula kornea diberi cairan NaCl fisiologis kemudian pada kornea mata ini di-letakkan lensa kontak/contaclens. Pada lensa kontak dipasang elektroda A g - A g C l .224 FISIKA KEDOKTERAN

Pada bagian temporal mata diletakkan elektroda \"reference\" (bisa juga pada dahi ataupada telinga) d a ndiberi kabel \"grounded\"/kabel k e bumi. Kemudian retina disinaridengan cahaya lampu, pada saat ini dilakukan pencatatan. Gb. 218 Skema E R G pada mata kanan Dikutip dari John G. Webster. \"Medical Instru- mentation\" Houghton Miffin Company Boston 1978. hlm. 177.Hasil E R G : J L_ - ^ 0 , 0 5 detik K -Gb. 219. Hasil E R GDikutip dari John R Cameron & James G. Skofronick \"Medical Physics\" John-Wiley & Sons, 1978,hlm. 210.Isyarat E R G sangat kompleks oleh karena merupakan sumasi efek yang terjadi di dalammata. Apabila gelombang B tidak tampak pada E R G berarti retina penderita mengalamisuatu perubahan/retina pigmentosa. BIOLISTRIK 225

4. E O G =Elektrookulogram Suatu pengukuran/pencatatan berbagai potensial pada komea-retina sebagai akibatperubahan posisi dan gerakan mata.Tehnik pembuatan E O G : Pada tepi bola mata kedua belah pihak dipasang elektroda. o Sudut penglihatan / Gb. 220 ^ ^^^^ keadaan ini E O G potensial sama dengan nol / EWcutip dari John R. Cameron & James G. / Skofronick '*Medical Physics\" John-Wiley & Sons, 1978, hlm. 211. Potensial istirahat mata 'Pada gerakan bola mata secara horisontal akan terlihat perubahan potensial. Sudut penglihatan dari John R. Cameron & James ronick \"Medical Physics\" John- Sons, 1978, hlm. 221.Tampak pada gambar di atas perubahan potensial sebagai fungsi dari sudut penglihatan.226 FISIKA KEDOKTERAN

5. E G G = Elektrogastrogram Merupakan E M G yang berkaitan gerakan peristaltik traktus gastrointestinalis.6. E E G = Elektroensefalogram Pencatatan isyarat listrik otak disebut E E G . Pencatatan potensial listrik otak meru-pakan sumasi dari potensial aksi sel saraf di dalam otak.Pada tahun 1929 Hans Berger mula-mula melakukan pengamatan aktivitas listriksel saraf, pada korteks serebri (korteks otak). K e m u d i a n dikembangkan teori barubahwa keUstrikan d i kepala merupakan hasil dari tingkat potensial dendrit sel sarafdi dalam cortex cerebri dan bagian lain dari otak. AmpUtudo dari isyarat E E G merupakan gelombang denyut demi denyut (peak t opeak) dengan jarak antara 10 m V - 1 0 0 m V pada frekwensi di bawah 1Hz sampai lebih100 Hz.Lokasi pemasangan elektroda : Elektroda yang digunakan adalah elektroda permukaan kulit atau elektroda jarumdan elektroda reference yang dipasang pada kedua daun telinga ( A j dan A 2 ) .Lokasi pemasangan elektroda menurut standar Internasional sebanyak 1 0 - 2 0 saluranyang disebut \"elektrode placement system*'. Secara routin hanya 8 - 1 6 saluran elektro-da yang dipergunakan dan pencatatan dilakukan secara serentak, jarak tiap-tiap elektro-da dengan interval 10% dan 20% (lihat Gb. 222, 223).Gb. 222. 10-20 Sistem elektrode yang dianjurkan oleh Perhimpunan E E G sedunia.Dikutip dari John G. Webster \"Medical Instrumentation\" Houghton Miffin Company Boston 1978,hlm. 101.BIOLISTRIK 227

W'Gb. 223. 10-20 sistem elektroda standar Internasional ditempatkan pada kepala dengan interval jarak10% dan 20%.Dikutip» dari John R. Cameron & James G. Skofronick \"Medical Physiology\" John-Wiley & Sons,1978, hlm. 205.Tujuan pemeriksaan EEG :1. Pada w a k t u operasi, apabila tidak dapat mempergunakan E K G , dapat mempergu-nakan E E G sebagai alat m o n i t o r .2. U n t u k mendiagnosis epilepsi d a nklasifikasi epilepsi. Misalnya grand mal epilepsipada E E G tampak kelainan pada chanel atau saluran O j - A j ^voltase tinggipada segala lead. 100 >iV Gb. 224. Grafik penderita epilepsi grand mal. Dikutip dari John G. Webster \"Medical Instrumentation\" Houghton Miffin Company Boston, 1978, hlm. 199.Pada penderita petit mal tampak kelainan gelombang T 3 — A j mencapai tiga gelombangmelingkar dalam satu detik. Gb. 225. Suatu grafik penderita petitmal. Dikutip dari John G. Webster \"Medical I nstrumentation\" Houghton Miffin Company Boston, 1978, hlm. 199.228 FISIKA K E D O K T E R A N

3. gmUuennntauukkraunmn.seiTnnuaertn-ajXpuikaksteaacnuarttaeukkmnuioakrnktoiettadatkoi,fktdueinratmnuaknnamuekanlkietrin.vtiutaksanlistturimkopradoatadkaleerbaihh tbuamikormaeknagn-Catatan :1. rAkaPdPstiuatiaaenpaxmtndngasuiadcapbpfa1enai.rwllr3ieaiFssaktH1arlakueae3mzteemkud.nppHuapsamelzidlianiiemta(sttlugisiiandodekEgksoluuogiEerakimaGsdadlibdienkatbailaiasaennEnneprggEbk.)dksuGi;ePasatan,tpnakrgadtppaaadaae8innarn-awdm1dmpde3aoeearikxnminmtHtidaupcpezfauidrr.p.lnieaetkypasnualageeimtaenmmepissli/beyernakialdpj/raabaiintddetuirrEEjeaunEEygngeGGaaknammtndduoie,eknvsmpgeadepaamanntunedntnfeiykrtdraeeiukid(trRauuferaEmenbMkmsiesuin)aae.utdnanPatsijriatduierukdar8r---i2.3.A4321....daTA44BD4..elee12ftglta..atara(oBB(0^(uaee6)p))tt)aafmlCnraIIeoIeemk.rn=pumbeaeanta2ntglskaihanlioarmlf::aal d40d8a,i5--rait-i7a1ss3y3Ha1,Hz5r3aztHHlzzistrik EEG :Keempat group frekuensi ini ditunjukkan pada gambar di bawah ini: Delta 50 MV BetaGb. 226D19ik7u8t,iphlmda.ri1J9o9h. n G. Webster, **Medical Instnimentation\" Houghton Miffin Company Boston, Gb. 227. Menunjukkan grafik psikomotor. 50 M V BIOUSTRIK 229

7. Elektrokardiogram ( E K G , E C G ) Merupakan pencatatan isyarat biolistrik jantung, dilakukan pada permukaan kulit.Anatomi jantung : V. nodus. Gb. 228 Skema Jantung Manusia Dikutip dari John R. Cameron & James G. Skofronick \"Medical Physics\" John-Wiley & Sons, 1978, hlm. 197.Irama jantung diatur oleh isyarat listrik yang dihasilkan oleh rangsangan secara spon-tan, oleh sel-sel khusus yang terdapat pada a t r i u m kanan (dekat muara vena cava su-perior dan inferior), yaitu SA node (simpul sinotrial). SA node ini bertindak sebagai\"pace maker\"; bergetarnya S Anode berkisar 7 2 kaU permenit. Getaran tersebut dapatmeningkat atau menurun diatur oleh saraf eksternal jantung yang merupakan respon/jawaban kebutuhan darah oleh tubuh. Isyarat listrik dari S A node menyebabkan depo-larisasi otot jantung atrium dan m e m o m p a darah k eventrikel, kemudian diikuti olehrepolarisasi otot atriimi. Isyarat listrik dilanjutkan k e A V node akan menyebabkan depolarisasi ventrikelkanan dan kiri yang menyebabkan kontraksi ventrikel sehingga darah dipompa k e da-lam arteri pulmonalis dan k eaorta; saraf pada ventrikel danotot ventrikel kemudianmengalami repolarisasi danmulai kembaH isyarat listrik dari SA node. Saraf danotot jantung dapat dipandang sebagai sumber Ustrik tertutup dalam suatukonduktor hstrik dada dan perut (torso). Hal ini nyata sekali bahwa tidak mungkinmengukur keUstrikan jantung secara langsung. Informasi u n t u k diagnostik akan terca-pai dengan mengukur potensial listrik d i berbagai tempat permukaan tubuh yang di-hasilkan jantung. 2 3 0 FISIKA K E D O K T E R A N

4.10. A K T I F I T A S K E L I S T R I K A N O T O T J A N T U N G Sel membran otot jantung serupa dengan sel membran otot bergaris, yaitu m e m p u -nyai kemampuan menuntun suatu perambatan potensial aksi/gelombang depolarisasi.Depolarisasi selmembran otot jantung (miokardium) oleh perambatan potensial aksidengan menghasilkan kontraksi otot. H a n y a saja a d a 3 hal penting perbedaan antarasel o t o t jantung dengan sel o t o t bergaris yaitu sel o t o t jantung m e m p u n y a i :1. High speed conductive pathways (konduksi berjalan dengan kecepatan tinggi) Pada otot bergaris perjalanan gelombang depolarisasi secara seragam meliputi seluruh bagian dari struktur otot. Pada otot jantung (miokardium) ada keistimewa- an yaitu high speed conductive pathways yang mana konduksi gelombang depolari- sasi secara cepat.2. Long refractory period (periode refrakter yang panjang) Lamanya repolarisasi dan periode refrakter pada otot jantung (miokardium) 1 0 0 kali lebih lama dari pada otot bergaris.3. Automatisasi (otomatisasi) Tidak seperti otot bergaris, selotot jantung tidak menghendaki rangsangan dari luar untuk mencapai nilai ambang melainkan mempunyai kemampuan sendiri yaitu depolarisasi spontan tanpa rangsangan dari luar. Secara normal, mula-mula S A node mengalami gelombang de- polarisasi k eatrium kiri dari atri- um kanan dalam tempo 70 detik dan terjadi kontraksi atrium.Gb. 229 (Depolarisasi Atrium) Gb. 229 dan 230. EHkutip dari Michael Rudd \"Basic Concepts of Cardiovascuiar Physiology\" Boston, Massachusetts, 1973, hlm. 7 - 3 . BIOUSTRIK 231

Gelombang depolarisasi diterus- kan k e A V node sehingga A V node mengalami depolarisasi.SA node Gb. 230 (Antrio ventricular node depolarisasi) Gelombang dari A V node dilan-SA noda jutkan melalui '*bundle o f his*' dan diteruskan k ecabang bundle sehingga cabang bundle meng- alami depolarisasi.Gb. 231 (Berkas his dan berkas cabang mengalami depolarisasi) Jaringan Dari cabang bundle impuls terse- Purkinje but diteruskan ke jaringan purki- nye. Dari jaringan purkinye ge-SA node lombang depolarisasi diteruskan ke endokardium dan berakhir pada epikardium, sehingga terjadi kontraksi otot jantung (myokar- dium). Basic Con- ology\" Bos- 7-4,7-5. Gb. 232 (Jaringan purkinye mengalami depolarisasi)232 FISIKA K E D O K T E R A N

Cabang bundle Gb. 233 Depolarisasi MiokardiumDikutip dari Michael Rudd \"BasicConcepts of Cardiovascuiar Physiology\" Boston Massachusetts1973, hlm. 7 - 5 .Setelah repolarisasi, m i o k a r d i u m mengalami relaksasi. Sedangkan sisi lain mengalamidepolarisasi. Pada w a k t u repolarisasi tampak proses epikardium k eendokardium ven-trikel, sedangkan pada proses depolarisasi tampak dari endokardium k e epikardium.Gb. 234 Repolarisasi MiokardiumDikutip dari Michael Rudd \"Basic Concepts of Cardiovascuiar Physiology\" Boston Massachusetts,1973, hlm. 7-6. BIOLISTRIK 233

Kalau diukur potensial listrik miokardium maka akan terlihat pada gambar : . Periode +40 ; refrakter a b s o l u t / 5 0 ^ ^^^^^ I B S p ^ -90 Gb. 235 Periode refrakter otot jantung (miokardiuni) Pikutip dari Michael Rudd \"Basic Concepts of Cardiovascuiar Physiology\" Boston Massachusetts,Distribusi Potensial, Dipol Listrik dan Bidang Elektrokardiografi: P a d a s a a t v e n t r i k e l j a n t u n g m e n g a l a m i d e p o l a r i s a s i IVi, d i s t r i b u s i p o t e n s i a l p a d adada dapat digambarkan sebagai berikut: -1 mV- aliran arus 3mVGaris ekipotensial \^ j Gb. 236 Dikutip dari John R. Cameron & James G. Skofronick •'Medical Physics'* John-Wiley & Sons, 1978, hlm. 199.1973, hlm. 7-6. Apabila diletakkan elektroda pada titik A , B, C akan diperoleh potensial pada saatitu yaitu antara A dan B = 1m V ; antara C dan B = 3 m V. Garis ekipotensial pada siklusjantung berikutnya dapat dinyatakan melalui dipol listrik, yaitu suatu perubahan yang 2 3 4 FISIKA K E D O K T E F A N

ApabUa vektor dipol listrik diproyeksikan pada bidang frontal maka akan terlihat Gb. 239 R A = right arm/lengan kanan L A = left arm/lengan kiri L L = left leg/kaki kiri Dikutip dari John R. Cameron & James G. Skofronick \"Medical Physics\" John-Wiley & Sons, 1978, hlm. 201.Elektroda yang diletakkan pada R A , L Ad a n L L akan membentuk segitiga Einthoven.4.10.1. Lead (Sandapan) Lead adalah hubungan khas dua elektroda. Pada elektrokardiografi dikenal 3golongan lead.a. Lead dasar (lead bipolar I lead standar).Lead standar ini mengukur perbedaan potensial bidang frontal tubuh terdiri dari:Lead I mengukur potensial antara R A danL A .Lead I I mengukur potensial antara R A dan L L .Lead III mengukur potensial antara L A dan L L . Lead I Gb. 240 Ketiga lead dasar dan hubungan elektrodanya. L K i (a) = lengan kiri; L K a (b) = lengan kanan; dan K K i (c) = kaki kiri. Kaki kanan ditanahkan. Dikutip dari Richard M. Kasticani \"Metoda L a - pisan Ganda pada Elektrokardiografi\" Institut Teknologi Bandung, 1982, hlm. 10.2 3 6 FISIKA K E D O K T E R A N

seimbang antara positif dan negatif yang terpisah satu sama lain dan dapat dinyatakandalam vektor.Gb. 237 Skema kasar dari medan dipol jantung. EHpol mengandung perubahan positif dan negatif, dan ditandai dengan moments vektor M.Dikutip dari John G. Webster \"Medical I nstrumentation\" Hougjiton Miffin Company Boston,1978, hlm. 276.Model dipol listrik jantung ini mula-mula dicetuskan oleh A.C. Waller (1889)Ada kaitan antara vektor dipol listrik dengan bidang elektrokardigrafi.Bidang Gb. 238 Bidang elektrokardiografi dan vektor dipol listrik.sagital RA, L A , R L , L L , menunjukkan tempat pemasangan elektroda pada lengan kanan, kiri dan kaki kiri Dikutip dari John R. Cameron & James G. Skofronick \"Medical Physics\" John Wiley, 1978, hlm. 201. BIOUSTRIK 235

b . Lead augmented (lead unipolar) ekstremitas Merupakan lead yang mengukur perbedaan potensial bidang transversal; lead inimerupakan unipolar oleh karena potensial yang tampak pada satu elektroda bersama-sama dengan elektroda reference yang ekivalen, yang mana merupakan rata-ratasinyal ditunjukkan satu atau dua elektroda. Elektroda reference ekivalen adalah termi-nal central Wilson/terminal pusat Wilson, (lihat gambar): yaitu masing-masing elektrodadihubungkan dengan R kemudian ketiga terminal disambung menjadi satu., R masing-masing sebesar 5.000 O h m .Terminal pusat Wilson—OGb. 241Dikutip dari John G. Webster \"Medical Instrumentation\"Houghton Miffin Company Boston, 1978, hlm. 278.A d a dua cara u n t u k memperoleh lead unipolar ekstrenitas yaitu cara Wilson dan caraGoldberger.Cara Wilson : Terminal pusat Wilson (merupakan terminal rata-rata tiap elektroda) dengan salahsatu anggota tubuh akan diperoleh V R , V L danV F (lihat gambar). BIOLISTRIK 237

Dengan cara Wilson ini akan terlihat penurunan amplitudo yang sangat besar.(c)Gb. 242I>ikutip dari John G. Webster \"Medical I nstrumentation\" HoughtonMiffin Company Boston 1978, hhn. 279 (suatu modifikasi).Cara Goldberger :Cara goldberger i n i serupa dengan cara Wilson, hanya saja hubungan terminal pusatdiputuskan dengan ekstremitas yang akan diukur potensialnya. Hubungan elektrodadapat dilihat pada gambar 243. r\2 3 8 FISIKA K E D O K T E R A N

(c)Gb. 243Dikutip dari John G. Webster \"Medical Instrumentation\"Houghton Miffin Company Boston, 1978, hlm. 279.Dengan cara ini diperoleh kenaikan potensial amplitudo mencapai 50%.c. Lead prekordial (sandapan unipolar prekordial) Sandapan i n iuntuk melihat E K G dalam bidang transversal ditandai dengan hurufV (Voltage) d a nd i belakang huruf V diberi angka yang merupakan lokasi elektrodadi atas dada (precordial). Pemasangan elektroda yang dianjurkan oleh American HeartA s s o c i a t i o n a d a l a h V j , V2, V 3 , V 4 , V 5 , V g , V y , V g , d a n V 9 . E K G y a n g d i p e r o l e hmerupakan potensial antara V danterminal pusat Wilson.BIOLISTRIK 239

v,= Ruang igaI V pada garis stemal kanan. V3 = V4 = Ruang iga I V pada garis V5 = stemal kiri. V6 = Terietak d itengah antara W2 d a n V 4 . Ruang iga V garis tengah clavicula kiri. Ruang igaV garis axilla depan kiri. Ruang igaV garis axilla tengah kiri.Elektroda negatif V7 = Ruang iga V garis axilla(indiferen) belakang kiri. Vc (a) Ruang iga V garis scapula V9 = belakang. Batas kiri dari colum ver- tebralis. (b) Di klinik biasanya mengerjakan V | - V ^Gb. 244 Posisi E K G pada bidang transversal : (a) Pengamatan frontal (b) Pengamatan dari atasDikutip dari John R. Cameron & James G.Skofronick \"Medical Physics\" John-Wiley &Sons, 1978, hlm. 203. * k . .T . . . • •4.10.2. Vektor diagram dari lead. V e k t o r merupakan gambaran tenaga listrik yang mempunyai arah besar dan muatanyang ditandai dengan tanda panah. Ketiga lead bipolar (lead I , I I dan III) membentuksegitiga sama sisi Einthoven.Lead I ^ (Segitiga bidang frontal tubuh dari Einthoven merupakan segitiga sama sisi). O = titik Dusat Gb.245 Dikutip dari Beknardo A. Houssay M. D. Cs \"Human Physiology'* McGraw-HiU Book Com- pany Inc, New York, 1955, hlm. 128.2 4 0 FISIKA K E D O K T E R A N

Kalau ketiga sisi segitiga Einthoven dipindahkan pada titik pusat m a k a terbentuk gam-bar yang disebut tri axial reference sistem dari Bailley.Apabila ketiga lead unipolar ekstremitas diletakkan d i atas triaxial reference sepertidari Bailley maka akan m e m b e n t u k suatu sistem yang disebut Hexaxial reference sys-tem. Head Gb. 247. Dikutip dari John G. Web- ster •'Medical Instrumentation\" Houghton Mifflin Company Boston 1978, hlm. 279.V e k t o r diagram pada lead prekordial sebagai berikut: Dilihat dari atas Gb. 248. . Dikutip dari John G. Web- ster \"Medical Instrumenta- tion\" Houghton Mifflin Company Boston, 1978, hlm. 280. BIOUSTRIK 241

4.10.3. Hasil pencatatan kelistrikan jantung. Pencatatan potensial listrik hasil aktivitas jantung biasanya dikerjakan 12 lead.Hasil perekaman E K G pada posisi lead U sebagai berikut:o 0 5 1.0 Waktu (sec)Gb. 249Dikutip dari Michael Rudd **Basic Concepts of Cardiovascuiar Physiology\"Hewlett Packard Company Massachusetts 1973, hlm. 8 - 2 .Gelombang P : menunjukkan atrial depolarisasi.Tinggi gelombang P = 0,5 ~ 2,5 m m . PR segment: menunjukkan berhentinya impuls pada A V node. (tidak ada transmi- si impuls di A V node). QRS Complex: Menunjukkan depolarisasi ventrikel242 FISIKA K E D O K T E R A N

4 ST SEGliiENT ST Segment: Tidak adanya trans- /l / misi impuls disebabkan adanya periode refrakter di sel miokardi-v V' um. ^ GEL<»«BANG T Gelombang T : ventrikel repolarisasi. f\ rvv GELOMBANG U Garis isoelektrik. U = gelombang U = gelombangf \_« 1 / diastolik yang belum diketahui l' asal usulnya. Garis Isoelektrik tGb. 250 243Dikutip dari Michael Rudd \"Basic Concepts of Cardiovascuiar Physiology'Hewlett Packard Company Massachusetts, 1973, hlm. 8 - 2 , 8 - 3 , 8 t - 4 , BIOLISTRIK

Gambaran nyata perekaman E K G : 251 (a) (b) U 6 S£C.LEAD 1 -r -1 - • ::;r •: :::t... ;•. 4:. ... M- mr. ;,: J , 1 • { i i : : : i • 1 te;.:.:. ii ::: :::: itTTprn.rT: i •••1 • i- \"i ••; m- \" H ; y- t — u;: • i •i? .:;:!;;•:!:;•! :!::L • :::: : ;! • :.:: i:;: :' : i . •ii: i i p iri; .••j \"TTTl 1 } 1 1•J- ! 1 : i n1 :• ! - T I 1i ' •\"ri r ii\"' iiii V ii^ - iiiiLEAD 2 r tiriht i i rt?! ! 1 1 1 J ! i t::t \t ! !l i l i ......... —HLEAD 3ATRIAL M * t ] P R INTEPVAL PATIENT POSITIONVtNTRiCv > R RATE Q R SINTERVAL ELECTRICAL AXISRKYTHM Q . TINTERVAL S T SEGMENTP WAVtS T WAVESREMARKS . Gb.251 (a)244 F I S I K A KEDOKTERAN

i T?:*\" \"iii -.:rr 'Ii! y!i \/j'!!»;;! iii: i ijii il?! i ••{;•*? iii: iJU i:** ::!; :{ I H : •} i !'•' i:Ti ' W . !:i:|:!H l':! •ii: \m i Iii i'ii; ii -1 1: :!!! !iii Eli :i ii' iiii iii; \\v :::: : i '•'']rhtt:i:;f 1 'i! ii iii; i;: iiji ;!:(]E!i . i iiii i;:fT.;;i :::: :: y¥t> •t t-!; iii: !ju '^[{ iii 'i :::! il Uii i i3;ii iiil l i l i i i ! ; : i :i:i iti Ijii •!{: H; :!:: llili ijl; l!i iii; i! jill lili : i ' iSJi!LiffiSaSi*2SiJ!af!!i;™'f'ii!tl'SIii I ::«: Iii! IT ' ;;; ih :rit- : i'! Ii i i i i i i i i i p r a i i l i m i y e i i i i i i i i i ijiili i i::: 'iMjt il! m iliiiiiiiiiliHfflilllillJffiliilJI •i; Iii 11 liiiltlmiiiililslillllitJiliillililmiliiimiiniiimiiniii tnimniininuiniiiittiKi iiiHi lili! 1t1Gb. 251 (b)Dikutip dari Marcus A. Krupp MD. **Physician's Handbook'Lange Medical Publications Los Alatos, California, 1968. BIOLISTRIK 245

Seconds J 0.04 110.5mV [(5mm) m. 5m 1 c r nl O l e P R-S T ... Si -Ir ••0.11 11 -aio! S-T * P - R Q .20-^ - - Q - T - 0 . 3 6 -Gb. 251 (c) Gelombang E K G dalam kaitan dengan waktu.Dikutip dari Marcus A. Krupp, M D *Thysician!s Handbook\"Lange Medical Publications 1968, hlm. 71.5. I S Y A R A T M A G N E T J A N T U N G D A N O T A K Mengalirnya aliran listrik akan menimbulkan medan magnet. Medan magnet sekitarjantung disebabkan adanya arus listrik jantimg yang mengalami depolarisasi dan repola-risasi. Pencatatan medan magnet jantung disebut magnetokardiogram. Besar medanmagnet sekitar jantung adalah sekitar 5 x 1 0 ' ^ ^ Tesla ( T ) atau sekitar 1 0 x 1 0 ^ medanmagnet bumi. Hubungan Tesla ( T ) dengan Gauss dapat dinyatakan : I T = 10\"^ Gauss. Untuk mengukur medan magnet dari suatu besaran benda diperlukan suatu ruangyang terlindung magnet dan sangat peka terhadap detektor medan magnet (magneto-meter). Detektor yang dipergunakan yaitu SQUID (Superconducting Quantum Inter-ference Device) yang bekerja pada suhu 5^K, dan dapat mendeteksi medan magnetyang disebabkan arus searah atau arus bolak balik. S Q U I D ini sangat peka sekali, dapatmendeteksi medan magnet yang disebabkan seseorang berjalan dengan mempergunakanmagnet sepatu kuda sejauh 400 meter (0,25 mil).5.1. M A G N E T O K A R D I O G R A F I ( M K G ) Penderita ditempatkan dalam ruang oktagonal yang terdiri dari 5 lapisan pelindungmagnet. Segala materi bermagnet disingkirkan dari subjek yang akan diperiksa. K e m u - 2 4 6 FISIKA K E D O K T E R A N

dian magnetodetector probe didekatkan pada tubuh/jantung. Perekaman hanya ber-langsimg dalam waktu kurang dari 1 menit. M K G memberi informasi jantung tanpa mempergunakan elektroda yang dide- katkan/ditempelkan pada badan tidak seperti halnya pada waktu melakukan E K G . Pencatatan dilakukan d i daerah badan dengan jarak 5 cm. Lokasi pe- rekaman diberi kode B ,D , F ,H , J, L (vertikal). Horisontal dilakukan pere- kaman 5—6 kali dibubuhi h u r u f I dan ditandai dengan angka ganjil ( 1 , 3,5, 9). Untuk jelasnya lihat gambar 253 di bawah ini. Gb. 252, 5 Dikutip dari John R. Cameron & James G.////////7/////7////// Skofronick \"Medical Physics\" John-Wiley & Sons, 1978, hlm. 212.Gb. 252.Pada waktu melakukan M K G : penderita ditempatkan dalam ruang okragonal yang terdiridari 5 lapisan pelindung (pada gambar hanya digambar 3 lapisan). I..- f > - p - j . [AA if-ML m 4 lAA : Gb. 253. Hasil re-tMH IMM' 4 - ^ 4 - ^n kaman penderita • JL^-JU-JL 20 tahun, tinggi • t^^-f-^^ I « T ; 5 ft. Dikutip dari John R. Cameron & llJ i James G. Skofro- * ^ ' * nick \"Medical Phy- Ssiocns\"s, J1o9h7n8-W, hUlemy. & LIA 213. BIOLISTRIK 247

Informasi yang diperoleh pada M K G tidak dapat dipakai sebagai E K G oleh karenadalam pengukuran medan magnet mempergunakan arus searah yang mengenai ototdan syarat. Perekaman M C G akan memberi informasi yang berguna dalam diagnosisapabila dikerjakan pada w a k t u jantung mengalami serangan oleh karena pada saat i n idipergunakan arus listrik.5.2. M A G N E T O E N S E F A L O G R A M ( M E G ) M E G yaitu pencatatan medan magnet sekeliling otak dengan mempergunakan arussearah. Alat yang dipergunakan adalah S Q U I D magnetometer. Pada rithme alpha,medan magnet otak berkisar 1 x 10'^ ^ T .Catatan : Tidak semua megan magnet tubuh disebabkan arus ion. T u b u h sangat mudah konstaminasi dengan materi magnet. Misalnya pekerja asbes. Pada penderita/pekerja asbes dilakukan skanning u n t u k m e n e n t u k a n kontaminasi materi magnet; hasil yang diperoleh pada pekerja asbes medan magnetnya sebesar 5 x 10\"^ T .6. P E N G G U N A A N L I S T R I K D A N M A G N E T P A D A P E R M U K A A N T U B U H Sejak 2 (dua) abad belakang ini perkembangan listrik begitu pesat; seiring denganperkembangan listrik, diciptakan alat-alat yang mempergunakan energi listrik Hal-hal yang menyangkut soal listrik yaitu tegangan (V), tahanan Ustrik, arus listrikserta frekuensi listrik. Pada tahun 1890 Jacques A . D . Arsonval telah menggunakan listrik berfrekuensirendah untuk menimbulkan efek panas; tahun 1929 telah pula menggunakan listrikdengan frekuensi 30 M H z untuk pemanasan yang disebut short wave diathermy Padatahun 1950 sudah diperkenalkan penggunaan gelombang mikro denga frekuensi 2.450M H z untuk keperluan diathermi dan pemakaian radar.6.1. F R E K U E N S I A R U S LISTRIK Sesuai dengan efek yang ditimbulkan oleh Ustrik, maka arus listrik dibagi dalam 2bentuk :a. Listrik berfrekuensi rendah.b. Listrik berfrekuensi tinggi.6.1 .a. Listrik berfrekuensi rendah. Batas frekuensi antara 20 Hz sampai dengan 500.000 Hz. Frekuensi rendah inim e m p u n y a i efek merangsang saraf dan otot sehingga terjadi kontraksi otot. Alat-alat yang menghasilkan listrik berfrekuensi rendah yaitu : stimulator yangrangkaiannya terdiri dari multivibrator, astable multivibrator. Selain frekuensi yangdiperhatikan, pengulangan dalam pemakaian sangat penting serta pemilihan bentukgelombang manakah yang dipakai. Untuk pemakaian dalam jangka waktu singkat danbersifat merangsang persarafan otot, maka dipakai arus faradik.2 4 8 FISIKA K E D O K T E R A N

. arus faradik mumiarus faradik dari gulungan Smart-Bristow Gb. 254 arus faradik dari alat stimulator elektronika Dikutip dari Claytons & Pauline M. Scott. \"Electrotherapy and Actinotherapy* Bailliere Tindall, London, seventh edition, 1977, hlm. 117, 118. Untuk pemakaian dalam jangka waktu lama dan bertujuan merangsang otot yangtelah kehilangan persarafan maka dipakai arus listrik yang interuptur/terputus-putusatau arus D C yang telah dimodifikasikan (lihat gambar).(1) M ^^M(2) BIOLISTRIK 249

^(3) ^ Gb. 255. ^ Dikutip dari Clayton's & Pauline M. Scott \"Electrotherapy and Actinotherapy\" Bailliere Tindal, London, 1977, hlm. 114.(4)(5) Tipe-tipe impuls yang telah dimodifikasi : (1) rcctangular, (2) trapczoidal, (3) triangular, (4) saw-tooth, (5) depolarised.Selain arus D C ada pula menggunakan arus A Cdengan frekuensi 5 0Hz. Arus A Ciniserupa dengan arus D C , mempunyai kemampuan :a. Merangsang saraf sensoris.b. Merangsang saraf motoris. ^c. Berefek k o n t r a k s i o t o t .Walaupun kemampuan maupun efek yang ditimbulkan arus A C serupa dengan arusDC, namun dalam pemakaian d iklinik, arus A C(sinusoidal) sudah banyak ditinggal-kan.6.1 .b. Listrik berfrekuensi tinggi Yang tergolong listrik berfrekuensi tinggi adalah frekuensi arus listrik d i atas500.000 siklus perdetik (500.000 Hz).Dasar-dasar memproduksi arus listrik berfrekuensi tinggi : Untuk memperoleh frekuensi tinggi dipergimakan sirkuit osilator yang mengandungrangkaian kondensator daninduktor yaitu suatu lingkaran L - C . Gb.256 12 5 0 FISIKA K E D O K T E R A N f = 2 7r V L C f = siklus perdetik L = induktan dalam Henry C = Kapasitan dalam Farrad