11. BIOAKUSTIK

Gel. Bunyi :

- Suatu perubahan mekanik terhadap zat gas, zat cair atau zat padat .

- Merupakan vibrasi/getaran dari molekul zat dan saling beradu satu sama lain,

terkoordinasi sehingga dapat mentransmisikan energi tanpa pemindahan partikel.

Saat seseorang berbicara, tergantung pada substansi yang menjalar apabila suara

mencapai tapal atas maka suara tersebut akan terbagi dua yaitu :

1. Sebagian energi ditransmisikan/diteruskan dan

2. sebagian direfleksikan (dipantulkan).

Suara/bunyi dipergunakan untuk memperoleh perubahan informasi dan untuk

mendeteksi lokasi dari suatu objek.

Contoh :

- Ikan lumba-lumba, kelelawar memperpergunakan suara untuk mengemudi dan

menentukan lokasi makanan, apabila cahaya tidak cukup untuk pengamatan.

- Gema dipergunakan pengemudi pada kedalaman air dan pengamatan

sedangkan ultrasonik atau frekuensi tinggi bunyi dipergunakan untuk

diagnosis dan pengobatan.

- Bunyi yang berfrekuensi rendah dipergunakan dalam penelitian geofisik.

11.1 Gelombang Bunyi Dan Kecepatan

Gelombang bunyi ini menjalar secara transversal atau longitudinal, cahaya hanya

menjalar secara transversal.

Pada suatu percobaan, apabila terjadi vibrasi dari suatu bunyi maka akan terjadi

peningkatan tekanan dan penurunan tekanan pada tekanan atmosfir; peningkatan

ini disebut kompresi sedangkan penurunan tekanan disebut rarefaksi (peregangan).

Hubungan antara frekuensi vibrasi (f), panjang gelombang (λ) dan kecepatan

merambat (V), secara matematis dinyatakan:

V = f . λ atau f = V/λ

Tabel 11.1 Kecepatan Merambat Bunyi Dalam Berbagai Jenis Zat

Temperatur

20°C

Material Massa jenis (ρ)

Kg/m3

Kecepatan (V)

(cm/detik)

Z = (ρ .V) Kg/m2

sec

Udara 1,29 331 430

C02 (0°C) 1,98 258H2 (0°C) 8,99 x 10-2 1.270 .Alkohol 791 1.210Benzine 810 1.166Air 1.000 1.480Alumunium 2.700 5.100Tembaga 8.200 3.560Glas 2.500 5.600Besi 7.900 5.130Darah (37°C) 1.056 1.570Otak 1.020 1.530 1,56 x 106

Otot 1.040 1.580 1,64 x 106

Lemak 920 1.450 1,33 x 106

Tulang 1.900 4.040 7,68 x 106

11.2 Sumber Bunyi

Banyak sekali fenomena yang menghasilkan bunyi :

- Misalnya pembakaran minyak dalam suatu mesin, selalu menghasilkan bunyi.

Bunyi yang dihasilkan instrumen musik. gerakan dahan, pohon atau daun

juga menghasilkan bunyi.

- Ruang mulut dan ruang hidung manusia merupakan struktur resonansi untuk

menghasilkan vibrasi melalui pita suara.

- Demikian pula garputala yang digetarkan akan menghasilkan bunyi. Dari

contoh di atas dapat disimpulkan bunyi itu bisa berasal dari alam, dan bisa

berasal dari perbuatan manusia

Untuk mendeteksi bunyi diperlukan :

- konversi gelombang bunyi ke bentuk vibrasi sehingga dapat dianalisa

frekuensi dan intensitasnya.

- Untuk konversi ini diperlukan alat mikrofon dan telinga manusia.

- Alat mikrofon merupakan transduser yang memberi respon terhadap tekanan

bunyi (sound pressure) dan menghasilkan isyarat/signal listrik.

- Mikrofon yang banyak digunakan adalah mikrofon kondensor.

- Pemilihan mikrofon ini sangat penting karena berguna untuk mendeteksi

kebisingan lingkungan perusahaan (merupakan medan difus segala arah atau

medan bebas) di samping itu perlu diperhatikan faktor kecepatan angin,

cuaca oleh karena sangat mempengaruhi mikrofon.

11.3 Pembagian Frekuensi Bunyi

Berdasarkan frekwensi maka bunyi dibedakan dalam 3 daerah frekwensi yaitu :

- 1.0 - 16 Hz (20 Hz) : Daerah infrasonik, yang termasuk di sini adalah getaran

tanah, gempa bumi.

- Frekuensi 0-16 Hz ini biasanya ditimbulkan oleh getaran tanah, getaran

bangunan maupun mobil truk. Vibrasi yang ditimbulkan oleh mobil truk biasanya

mempunyai frekuensi sekitar 1-16 Hz.

- Frekuensi lebih kecil dari 16 Hz akan mengakibatkan perasaan yang kurang

nyaman (discomfort), kelesuan (fatique) kadang-kadang dapat menimbulkan

perubahan pada penglihatan. Apabila vibrasi bunyi dengan frekuensi infra yang

mengenai tubuh akan menyebabkan resonansi dan akan terasa sakit pada

beberapa bagian tubuh.

- 16 - 20.000 Hz : Daerah sonik, yaitu daerah frekuensi yang dapat

didengar/frekuensi pendengaran (audiofrekwensi). Dari hasil percobaan,

diperoleh kepekaan telinga terhadap frekuensi bunyi berada diantara 16-

4.000 Hz.

- Nilai ambang rata-rata secara internasional terletak di daerah 1.000 Hz. Arti dari

nilai ambang yaitu frekuensi yang berkaitan dengan nineau bunyi (dB) yang

dapat didengar, misalnya pada frekuensi 30 Hz nineau bunyi harus 60 dB

(yaitu 106 x 10-2 W/m2); untuk mendengar bunyi tersebut (60 dB) berarti telinga

seseorang harus 106 x lebih kuat pada nada 1.000 Hz baru dapat mendengar

bunyi tersebut dan berarti pula tekanan bunyinya harus 103 x lebih besar. Pada

usia lanjut misalnya 60 tahun, nilai ambang pendengaran bagi 4.000 Hz ter -

letak ± 40 dB lebih tinggi dari pada usia muda (20 tahun). Gejala naiknya nilai

ambang karena usia tua tersebut dinamakan presbikusis (kurang pendengaran

oleh karena umur semakin tua).

- Di atas 20.000 Hz : Daerah ultrasonik (daerah diatas ambang pendengaran).

Frekuensi ini dalam bidang kedokteran dipergunakan dalam 3 hal yaitu

pengobatan, destruktif/penghancuran dan diagnosis. Hal ini dapat terjadi oleh

karena frekuensi yang tinggi mempunyai daya tembus jaringan cukup besar.

11.4 Intensitas Bunyi

Untuk menghitung intensitas bunyi perlu mengetahui energi yang dibawa oleh

gelombang bunyi. Energi gelombang bunyi ada 2 yaitu : energi potensial dan energi

kinetik. Intensitas gelombang bunyi (I) yaitu energi yang melewati medium

1 m2/detik atau watt/m2. Apabila dinyatakan dalam rumus maka :

I = ½ ρ v A2 ( 2 π f )2 = ½ Z (A)2

Dengan : ρ = massa jenis medium (Kg/m3)

v = kecepatan bunyi (m/detik)

Z = impedansi Akustik

A = maksimum amplitudo atom-atom/molekul

f = frekuensi

W = 2 π f = frekuensi sudut

Alexander Graham Bell (1847-1922) sebagai guru besar fisiologi di Boston,

adalah penemu telpon tahun 1876 yang melakukan penelitian terhadap suara dan

pendengaran, beliau mengatakan satu bell (nineau suara) = 10 Log

. Apabila diperoleh intensitas suatu bunyi adalah 10 kali

intensitas yang lainnya maka I / Io = 10. Oleh karena bell merupakan unit yang besar

sehingga dipakai desibel (dB). Hubungan dengan desibel dinyatakan 1 bell = 10 dB.

Telah diketahui bahwa intensitas (I) berbanding langsung dengan P2 maka perbandingan

antara tekanan dari dua bunyi dapat dinyatakan sebagai berikut:

10 10 Log (P22/P1

2) = 20 10 Log (P2/P1)

Berikut ini table daftar intensitas berbagai sumber bunyi:

Tabel 11.2 Intensitas dan dB Pada Berbagai Bunyi.

Bunyi Intensitas

W/m2

dB

Suara bisik 10 10 20

Kantor sibuk 10-7 50

Bicara jarak 1 meter 10-6 60

Kesibukan lalu lintas 10-5 70

Mobil 10-3 90

Suara yang menghasilkan nyeri 10-2 120

Pesawat jet 101 130

Roket tinggal landas 105 170

Selain intensitas bunyi kita juga mengenal istilah kekerasan bunyi/nyaring

bunyi merupakan bagian dari ukuran bunyi yang merupakan perbandingan kasar dari

logaritma intensitas efektifnya jarak penekanan bunyi yang mengakibatkan respon

pendengaran. Kenyaringan bunyi tidak berkaitan dengan frekuensi; kenyataan 30 Hz

mempunyai kekerasan sama dengan 4.000 Hz bahkan mempunyai perbedaan

intensitas dengan faktor 1.000.000 atau 60 dB.

11.5 Sifat Gelombang Bunyi

Gelombang bunyi mempunyai sifat memantul, diteruskan dan diserap oleh

benda. Apabila gelombang suara mengenai tubuh manusia (dinding) maka sebagian

dari gelombang tersebut akan dipantulkan dan sebagian lainnya akan

diteruskan/ditransmisi ke dalam tubuh.

Mula-mula gelombang bunyi dengan amplitudo tertentu mengenai dinding,

gelombang bunyi tersebut dipantulkan (R). Pantulan tersebut tergantung akan

impedansi akustik. Pernyataan itu ditulis sebagai berikut :

R = Z 1 – Z 2

Ao Z1 + Z2

Dengan : Z 1,2= impedansi akustik (V) dari kedua media.

Telah dikatakan bahwa gelombang bunyi sebagian akan diteruskan (T); besarnya T

dapat dihitung dengan mempergunakan rumus :

T = 2 Z1

Ao Z1 +Z 2

Pada hukum geometri diketahui bahwa cahaya bisa refleksi (pantul) dan

refraksi (patah). Demikian pula pada gelombang bunyi dapat dipatah (direfraksi);

dan gelombang bunyi yang masuk ke dalam jaringan akan menyebabkan efek

friction (friksi). Penyerapan energi bunyi ini akan mengakibatkan berkurangnya

amplitudo gelombang bunyi.

Nilai amplitudo bunyi yang menetap pada jaringan dinyatakan dalam rumus :

A = Ao-° α x

Dengan : A = amplitudo bunyi yang menetap pada jaringan yang tebal X cm.

Ao = amplitudo bunyi mula-mula.

α = koefisien absorpsi jaringan (cm-1)

x = tebal jaringan (cm).

Hal yang sama pula dapat diketahui berupa nilai intensitas bunyi yang menetap pada

jaringan yaitu :

I = Io e -2 X

Dengan : Io = Intensitas mula-mula

I = Intensitas bunyi yang menetap pada jaringan

α = koefisien absorpsi

Dengan mempergunakan rumus-rumus tersebut dapat menghitung nilai absorpsi jaringan

terhadap gelombang bunyi.

Tabel 11.3 Koefisien Absorpsi Dan Nilai Paruh Ketebalan Jaringan

Bahan Frekuensi °/C Nilai paruh

ketebalanOtot 1 0,13 2,7

Lemak 0,8 0,05 6,9Otak 1 0,11 1,2Tulang 0,6 0,4 6,95Air 1 2,5 x 10 - 4 14x 10 3

Nilai paruh ketebalan (Half - value thickness) jaringan adalah ketebalan jaringan

yang diperlukan untuk menurunkan intensitas mula-mula (Io) menjadi 1/2 Io.

11.6 Azas Doppler

Pada tahun 1800 ahli fisika telah membuktikan bahwa sumber bunyi

berfrekuensi fo mempunyai derajat tinggi apabila sumber bunyi bergerak mendekati

pendengar apabila sumber bunyi bergerak menjauhi pendengar akan terdapat

frekuensi dengan derajat rendah. Demikian pula apabila pendengar mendekati sumber

bunyi akan memperoleh frekuensi bunyi dengan derajat tinggi begitu pula sebaliknya.

Percobaan frekuensi ini disebut Doppic Shift. Sedangkan efek yang timbul akibat

bergeraknya sumber bunyi atau bergeraknya pendengar disebut Efek Doppler.

Secara ringkas dapat ditunjukkan gambar sebagai berikut :

Keadaan I : Bunyi bergerak mendekati pendengar A, sedangkan pendengar B diam

fd = fo ( C )

(C+V)

Keadaan II : Pendengar B mendekati sumber bunyi, sumber bunyi sendiri diam,

sedangkan pendengar A menjauhi sumber bunyi.

fd = fo (C+V )

( C )

Efek Doppler ini dipergunakan untuk mengukur bergeraknya zat cair di dalam

tubuh misalnya darah. Berkas ultrasonik/bunyi ultra yang mengenai darah (darah

bergerak menjauhi bunyi) darah akan memantulkan bunyi ekho dan diterima oleh

detektor. Apabila diketahui fo = frekuensi mula-mula, sudut θ dari arah sumber bunyi

dan perubahan frekuensi (fd) maka :

fd = 2 fo V d cos θ

Vs

Dengan : Vd = kecepatan darah

Vs = kecepatan suara

Gambar 11.1 Ultrasonic blood flow meter, tipe Doppler, dikutip dari Leslie Cromwell,

Fredy Weibell, Erich A Pfeiffer, Leo & Usselman "Biomedical Instrumentation and

Measurements", Prentice Hall, Inc., Englewood Cliffs, New Jersey, 1973, hlm. 123.

11.7 Ultrasonik Dalam Bidang Kedokteran

Ultrasonik/bunyi ultra dihasilkan oleh magnet listrik dan "kristal piezo

elektrik dengan frekuensi di atas 20.000 Hz. Bunyi ultrasonik yang dihasilkan oleh

batang ferromagnet diletakkan pada medan magnet listrik maka akan timbul

gelombang bunyi ultra pada ujung batang ferromagnet. Demikian pula apabila batang

ferromagnet dilingkari dengan kawat kemudian dialiri listrik akan timbul gelombang

ultrasonik pada ujung batang ferromagnet, sedangkan bunyi ultrasonik yang dihasilkan

dari kristal piezo electrik pertama kali ditemukan oleh Piere Curie dan Jacques pada

tahun sekitar 1880; tebal kristalnya 2,85 mm. Apabila kristal piezo electrik dialiri

tegangan listrik maka lempengan kristal akan mengalami vibrasi sehingga timbul

frekuensi ultra; demikian pula vibrasi kristal akan menimbulkan listrik. Berdasarkan

sifat itu maka kristal piezo electrik dipakai sebagai transduser pada ultrasonografi.

Frekuensi dan daya ultrasonik yang dipakai dalam bidang kedokteran

digunakan menurut kebutuhan; apabila ultrasonik yang digunakan untuk diagnostik

maka frekuensi yang digunakan sebesar 1 MHz sampai 5 MHz dengan daya 0,01 W/cm2.

Apabila daya ultrasonik ditingkatkan sampai 1 W/cm2 akan dipakai sebagai

pengobatan, sedangkan untuk merusakkan jaringan kanker dipakai daya 10 3 W/cm2.

Efek Doppler merupakan dasar penggunaan ultrasonik yaitu terjadi perubahan

frekuensi akibat adanya pergerakan pendengar atau sebaliknya; dan getaran bunyi yang

dikirim ke tempat tertentu (ke objek) akan direfleksi oleh objek itu sendiri.

Efek gelombang ultrasonik sama dengan gelombang bunyi hanya saja

frekuensi yang sangat tinggi antara lain :

Mekanik : yaitu membentuk emulsi asap/awan dan disintegrasi beberapa benda

padat, dipakai untuk menentukan lokasi batu empedu.

Panas : Nelson Heerich dan Krusen, menunjukkan bahwa sebagian ultrasonik

mengalami refleksi pada titik yang bersangkutan, sedangkan sebagian lagi pada

titik tersebut mengalami perubahan panas. Pada jaringan bisa terjadi pembentukan

rongga dengan intensitas yang tinggi.

Kimia : Gelombang ultrasonik menyebabkan prosesoksidasidan terjadi hidrolisis

pada ikatan polyester.

Efek biologis:Efek yang ditimbulkan ultrasonik ini merupakan gabungan dari

berbagai efek misalnya akibat pemanasan menimbulkan pelebaran pembuluh

darah. Selain itu ultrasonik menyebabkan peningkatan permeabilitas membran sel

dan kapiler serta merangsang aktifitas sel. Sesuai hukum Van't Hoff (menimbulkan

panas) otot mengalami paralyse dan sel-sel hancur; bacteri, virus dapat

mengalami kehancuran. Selain itu menyebabkan keletihan pada tubuh manusia

apabila daya ultrasonik ditingkatkan.

Penggunaan ultrasonik dalam bidang kedokteran berkaitan dengan efek yang

ditimbulkan gelombang ultrasonik dan sifat gelombang bunyi ultra maka gelombang

ultrasonik dipergunakan sebagai diagnosis dan pengobatan.Ultrasonik

Untuk mendiagnosis umumnya dengan menggunakan kristal piezo electric yang

bertindak sebagai transduser mengirim gelombang ultrasonik mencapai pada dinding

berlawanan, kemudian gelombang bunyi dipantulkan dan diterima oleh transduser

tersebut pula. Transducer yang menerima gelombang balik akan diteruskan ke

amplifier berupa gelombang listrik kemudian gelombang tersebut ditangkap oleh CRT

(Ossiloskop). Gambaran yang diperoleh CRT tergantung tehnik yang dipergunakan.

Ada 3 macam metoda dalam memperoleh gambaran yaitu :

A Skanning yang berfungsi untuk mendiagnosis tumor otak (echo encephalo

graphy), memberi informasi tentang penyakit-penyakit mata, daerah/lokasi yang

dalam dari bola mata, menentukan apakah cornea atau lensa yang opaque atau ada

tumor-tumor retina.

B Skanning berfungsi untuk memperoleh informasi struktur dalam dari tubuh

manusia. Misalnya hati, lambung, usus, mata, mamma, jantung janin. Dapat juga

untuk mendeteksi kehamilan sekitar 6 minggu, kelainan dari uterus/kandung

peranakan dan kasus-kasus perdarahan yang abnormal, serta treatened abortus

(abortus yang sedang berlangsung). Selain itu B Skanning mampu lebih banyak

memberi informasi dari pada X-ray dan sedikit resiko yang terjadi. Misalnya X-

ray hanya dapat mendeteksi kista yang radioopaque sedangkar. B skanning lebih

banyak memberi petunjuk tentang tipe berbagai kista.

M Skanning dapat memberikan informasi tentang jantung, valvula jantung,

pericardial effusion (timbunan zat cair dalam kantong jantung). Selain itu M

skanning mempunyai kelebihan yaitu dapat dikeijakan sembari pengobatan

berlangsung untuk menunjukkan kemajuan dalam pengobatan.

Penggunaan ultrasonik dalam pengobatan sebagaimana telah diketahui bahwa

ultrasonik mempunyai efek kimia dan biologi maka ultrasonik dapat dipergunakan

dalam pengobatan. Ultrasonik memberi efek kenaikan temperatur dan peningkatan

tekanan; efek ini timbul karena jaringan mengabsorbsi energi bunyi dengan demikian

ultrasonik dipakai sebagai diatermi/pemanasan. Ultrasonik yang dipakai sebesar

beberapa W/cm2 dilakukan dalam 3-10 menit, dua kali sehari, seminggu dilakukan 3

kali. Gelombang ultrasonik berbeda dengan gelombang elektromagnetik dan panas yang

ditimbulkan oleh ultrasonik.sangat berbeda dengan microwave diathermi. Hal ini dapat

ditunjukkan melalui grafik.

Gambar 11.2 Perubahan Temperatur Selama Pengobatan Terhadap Persendian Dengan

Menggunakan Metode Ultrasonik dan Gelombang Mikro

Ultrasonik sebagai diatermi, intensitas yang dipakai 1-10 W/cm 2 dengan

frekuensi sebesar 1 MHz pemindahan amplitudo sebesar 10 W/cm2 ke dalam jaringan

kurang lebih 10-6 cm, maksimum tekanan 5 atm. Tekanan mula-mula maksimum,

berubah menjadi minimum panjang gelombang ½ λ ; untuk 1 MHz gelombang ke dalam

jaringan sebesar = 0,7 mm.

Selain itu ultrasonik dapat dipakai untuk menghancurkan jaringan ganas

(kanker). Sel ganas akan hancur pada beberapa bagian sedangkan di daerah lain

kadang-kadang menunjukkan rangsangan pertumbuhan; masih diselidiki lebih lanjut.

Penderita parkinson, penggunaan ultrasonik dalam pengobatan sangat berhasil

namun sangat disayangkan untuk mengfokuskan bunyi ke arah otak sangat sulit.

Sedangkan pada penyakit maniere (maniere's disease) di mana keadaan penderita

kehilangan pendengaran dan kesetimbangan, apabila diobati dengan ultrasonik

dikatakan 95% berhasil baik; ultrasonik menghancurkan jaringan dekat telinga tengah.

11.8 Suara

Suara pada hakekatnya sama dengan bunyi. Hanya saja kata suara dipakai untuk

mahluk hidup atau benda yang dimahlukkan, sedangkan kata bunyi dipakai untuk

benda mati. Untuk jelasnya disajikan beberapa contoh :

- suara burung

- suara si Slamet

- suara mobil; di sini mobil dimahlukkan - bunyi gaduh

- bunyi daun gemersik

- bunyi alarm.

Suara bicara normal merupakan hasil dari modulasi udara yang mengalir keluar

dari dalam tubuh. Untuk macam-macam suara, mulai dari paru-paru yang penuh

dengan uap udara melalui pita suara (vokal cords) kadang-kadang disebut glottis dan

beberapa ruang vokal, udara keluar melalui mulut dan sedikit melalui hidung.

Pembentukan suara melalui mulut ini disebut bicara.

Beberapa bunyi yang dihasilkan melalui mulut tanpa mempergunakan pita

suara disebut unvoiced sound. Misalnya p, t, k, s, f dan ch, kalau kita perincikan lagi

maka:

- p, t dan k suara/bunyi letupan (plosive sound).

- s, f dan ch suara/bunyi frikatif (fricative sound)

- ch kombinasi dari kedua tipe di atas.

Unvoiced sound merupakan aliran udara melalui penciutan (contriction) atau

dibentuk oleh lidah, gigi, bibir dan langit-langit.

Frekuensi dasar dari hasil vibrasi yang kompleks tergantung dari massa dan

tegangan pita suara. Laki-laki mempunyai frekuensi suara 125 Hz sedangkan wanita

150 Hz. Frekuensi rendah yang dihasilkan penyanyi sekitar 64 Hz (C rendah) dan fre-

kuensi yang tinggi (suara sopran) sekitar 2,048 Hz.

Pada suatu studi mengenai ucapan huruf hidup dan huruf mati diperoleh

bahwa huruf hidup banyak mengandung tenaga dari pada huruf mati; perbandingan

tenaga antara huruf hidup dan huruf mati 68 : 1.

11.9 Alat Pendengaran

Alat pendengaran yang dimaksudkan di sini adalah telinga. Di sini akan dibicarakan

sepintas tentang bagian-bagian telinga serta fungsinya. Telinga merupakan alat

penerima gelombang suara atau gelombang udara kemudian gelombang mekanik ini

diubah menjadi pulsa listrik dan diteruskan ke korteks pendengar melalui saraf

pendengaran.

Telinga dibagi dalam 3 bagian yaitu telinga luar, telinga tengah dan telinga

bagian dalam.

Gambar 11.3 Hubungan telinga tengah dengan pharinx melalui tuba eustachii, dikutip

dari John R. Cameron and James G. Skofronick "Medical Physics" John Wiley & Sons,

1978 hlm. 295.

Keterangan Gambar :

A = daun telinga G = syaraf pendengaran

B = saluran telinga H = round window

C = membran tympani I = tuba eustachi

D = tulang telinga: maleulus, incus, stapes J = pharinx

E = canalis semilunaris K = ruang telinga tengah

F = oval window

Telinga bagian luar : terdiri dari daun telinga dan kanal telinga; batas telinga

luar yaitu dari daun telinga sampai dengan membran tympani. Daun telinga berfungsi

sebagai pengumpul energi bunyi dan dikonsentrasikan pada membran tympani.

Pada manusia hanya menangkap 6-8 dB, sedangkan telinga gajah hanya

berfungsi sebagai pelepas panas. Pada kanalis telinga terdapat malam (wax) yang

berfungsi sebagai peningkatan kepekaan terhadap frekuensi suara 3.000-4.000

Hz, panjang kanalis 2,5 cm (λ/4 = 2,5), λ = 10 cm. Membran tympani tebalnya

0,1 mm, luas 65 mm2, mengalami vibrasi dan diteruskan ke telinga bagian tengah

yaitu pada tulang telinga (incus, malleulus dan stapes). Sarjana Van Bekesey

melakukan studi tentang vibrasi membran tympani pada telinga cadaver yang

mati. Kemudian melalui teknik fisika yang modern (mors bauer effect) diperoleh

secara nyata gerakan dari membran tympani yaitu nilai ambang pendengar pada

3.000 Hz ~ 10-9 cm. Nilai ambang pendengar terendah yang dapat didengar 20 Hz

dan pada 160 dB membran tympani mengalami ruptur/pecah.

Telinga bagian tengah : batas telinga tengah mulai dari membran tympani sampai

dengan tuba eustachii. Terdiri dari 3 buah tulang kecil yaitu os malleulus os incus

dan os stapes. Suara yang masuk itu, 99,9 % mengalami refleksi dan hanya 0,1 %

saja yang ditransmisi/diteruskan. Pada frekuensi kurang dari 400 Hz membran

tympani bersifat "per" sedangkan pada frekuensi 4.000 Hz membran tympani

akan menegang. Telinga bagian tengah ini memegang peranan proteksi. Hal ini

dimungkinkan oleh karena adanya tuba eustachii yang mengatur tekanan di dalam

telinga bagian tengah, di mana tuba eustachii mempunyai hubungan langsung

dengan mulut. Pada beberapa penyebab sehingga terjadi perbedaan tekanan antara

telinga bagian tengah dan dunia luar akan mengakibatkan penurunan sensitifitas

tekanan (misalnya pada penderita influensa); pada tekanan 60 mmHg yang

mengenai membran tympani akan mengakibatkan perasaan nyeri.

Telinga bagian dalam : berada di belakang tulang tengkorak kepala terdiri dari cochlea

dan oval window. Bagian ini mengandung struktur spiral yang dikenal sebagai cochlea,

berisikan cairan. Ukuran cochlea sangat kecil berkisar 3 cm panjang, terdiri dari 3

ruangan yaitu : ruangan vestibular merupakan tempat berakhirnya oval window; ductus

cochlearis dan ruangan tympani berhubungan dengan atap spiral. Pada cochlea terdapat

8.000 duktor yang berhubungan dengan otak melalui syaraf pendengaran.

Gambar 11.4 Ruang Cochlea, dikutip dari John R. Cameron and James G. Skofronick

"Medical Physics" John Wiley & Sons, 1978, hlm. 301.

'

Gelombang bunyi yang masuk melalui oval window menghasilkan gelombang

bunyi yang berippel (bergerigi) mencapai membran basiler pada ductus cochlearis. Di

sini gelombang tersebut diubah menjadi gelombang sinyal listrik dan diteruskan ke otak

lewat syaraf pendengaran. Apabila bunyi yang didengar 10.000 Hz, syaraf yang terdapat

pada organ corti tidak mengirim rangsangan 10.000 Hz ke otak melainkan mengirim

rangsangan secara seri ke otak yang berupa gelombang bunyi yang sinusoidal.

11.10 Test Pendengaran Dan Hilang Pendengaran

Ada dua macam hilang pendengaran yaitu hilang pendengaran karena

konduksi (tuli konduksi) dan hilang pendengaran karena syaraf (tuli syaraf/persepsi).

Tuli konduksi terjadi, di mana vibrasi suara tidak dapat mencapai telinga bagian tengah.

Tuli semacam ini sifatnya hanya sementara oleh karena adanya malam/wax/serumen

atau adanya cairan di dalam telinga tengah. Apabila tuli konduksi tidak pulih kembali

dapat menggunakan Hearing aid (alat pembantu pendengaran). Sedangkan tuli persepsi

dapat Bisa terjadi hanya sebagian kecil frekuensi saja atau seluruh frekuensi yang

tidak dapat didengar. Tuli persepsi ini sampai sekarang belum bisa diobati.

Untuk mengetahui tuli konduksi atau tuli syaraf dapat dilakukan tes

pendengaran dengan mempergunakan :

a. Tes suara berbisik/noise box.

Prosedur tes dengan suara berbisik akan dikuliahkan pada THT atau Neurologi.

Telinga normal dapat mendengar suara berbisik dengan tone/nada rendah.

Misalnya suara konsonan, dan palatal : b, p, t, m, n pada jarak 5-10 meter. Suara

berbisik dengan nada tinggi misalnya suara desis/sibiland s, z, ch, sh, shel pada jarak

20 meter.

b. Tes garputala

Untuk mengetahui secara pasti apakah penderita tuli konduksi atau persepsi, dapat

mempergunakan garputala, frekuensi garputala yang dipakai C 1 2 8, C 1 0 2 4 dan C 2 0

4 8. Ada tiga macam tes yang mempergunakan garputala yakni : tes Weber, tes

Rinne dan tes Schwabach.

Tes Weber

Garputala C 1 2 8 digetarkan kemudian diletakkan pada vertex dahi/puncak dahi

verteks. Pada penderita tuli konduktif (disebabkan wax atau otitis media)

akan terdengar terang/baik pada telinga yang sakit. Misalnya telinga kanan

yang terdengar baik/terang disebut Weber lateralisasi ke kanan. Pada penderita

tuli persepsi/saraf, getaran garputala terdengar terang pada telinga normal.

Gambar 11.5 Test Weber, dikutip dariA.G. Likhachov, M.D. "Diseasese' the Ear

Nose and Throat Foreign Languages Publishing House, Moscow, hlm. 34, 35.

Test Rinne

Tes ini membandingkan antara konduksi melalui tulang dan udara. Garputala

digetarkan (C 1 2 8) kemudian diletakkan pada prosesus mastoideus (dibelakang

telinga), setelah tidak mendengar getaran lagi garputala dipindahkan

didepan liang telinga; tanyakan penderita apakah masih mendengarnya.

Gambar 11.6 Test Rinne, Dikutip dari A.G. Likhachov, M. D. "Diseases of the Ear

Nose and Throat" Foreign Languages Publishing House Moscow, hlm. 35.

Normal konduksi melalui udara 85-90 detik. Konduksi melalui tulang 45

detik. Rinne positif (Rinne +) : pendengaran penderita baik juga pada penderita

tuli persepsi (saraf). Rinne negatif (Rinne -) : pada penderita tuli konduksi di

mana jarak waktu konduksi tulang mungkin sama atau bahkan lebih panjang.

Tes Schwabach

Tes ini membandingkan jangka waktu konduksi tulang melalui verteks atau

prosesus mastoideus penderita dengan konduksi tulang si pemeriksa. Pada tuli

konduksi : konduksi tulang penderita lebih panjang dari pada sipemeriksa. Pada

tuli saraf/persepsi : Konduksi tulang sangat pendek. Garputala C 2 0 4 8 dipakai

untuk memeriksa ketajaman pendengaran terhadap nada tinggi. Pada orang

tua/usia lanjut dan tuli persepsi, akan kehilangan pendengaran terhadap nada

tinggi.

Audiometer

Merupakan alat elektronik pembangkit bunyi yang dipergunakan untuk

mengukur derajat ketulian. Alat elektronik ini dapat membangkitkan bunyi

pada berbagai frekuensi dan dihubungkan dengan earphon. Pemeriksa

menekan knop frekuensi tertentu sedangkan penderita mengacungkan tangan

tanda mendengar. Pada saat ini pemeriksa memberi tanda pada sebuah kartu

yang telah ada frekuensi tertentu.

11.11 Bising

Bising didefinisikan sebagai bunyi yang tidak dikehendaki yang merupakan

aktivitas alam (bicara, pidato) dan buatan manusia (bunyi mesin). Bunyi dinilai sebagai

bising sangatlah relatif sekali, suatu contoh misalnya musik di tempat-tempat

diskotik, bagi orang yang biasa mengunjungi tempat itu tidak merasa suatu

kebisingan, tetapi bagi orang-orang yang tidak pernah berkunjung di tempat diskotik

akan merasa suatu kebisingan yang mengganggu. Proffesor Phoan Way On (Singapura

1975) mengatakan bahwa di negara industri misalnya Amerika Serikat, peningkatan

kebisingan setiap tahunnya diperkirakan mencapai 1 dB. Pada tahun 1990

diperkirakan tingkat kebisingan akan mencapai 100 kali lebih besar dari pada tahun

1975.

Berdasarkan frekuensinya, tingkat tekanan bunyi, tingkat bunyi dan tenaga

bunyi maka bising dibagi dalam 3 kategori :

Audible noise (bising pendengaran).

Bising ini disebabkan oleh frekuensi bunyi antara 31,5 - 8.000 Hz.

Occupational noise (bising yang berhubungan dengan pekeijaan).

Bising ini disebabkan oleh bunyi mesin di tempat kerja, bising dari mesin .

Impuls noise (Impact noise = bising impulsif).

Bising yang terjadi akibat adanya bunyi yang menyentak, misalnya pukulan

palu, ledakan meriam tembakan bedil.

Berdasarkan waktu terjadinya, maka bising dibagi dalam beberapa jenis :

A. - Bising kontinyu dengan spektrum luas, misalnya bising karena mesin, kipas

angin.

- Bising kontinyu dengan spektrum sempit, misalnya bunyi gergaji,

penutup gas.

- Bising terputus-putus (intermittent), misalnya lalu lintas, bunyi kapal

terbang di udara.

B. - Bising sehari penuh (full time noise).

- Bising setengah hari (part time noise).

C. - Bising terus menerus (steady noise).

- Bising impulsif (impuls noise) ataupun bising sesaat (letupan).

Berdasarkan skala intensitas maka tingkat kebisingan dibagi dalam : sangat

tenang, tenang, sedang, kuat, sangat hiruk pikuk dan menulikan. (lihat daftar skala

intensitas kebisingan).

Tabel 11.4 Daftar skala intensitas kebisingan

Tingkat kebisingan Intensitas

(dB)

Batas dengar tertinggi

Menulikan

120 Halilintar

110 Meriam

100 Mesin uap

Sangat hiruk pikuk

100 Jalan hiruk pikuk

90 Perusahaan sangat gaduh

80 Pluit polisi

Kuat

80 Kantor gaduh

70 Jalan pada umumnya

70 Radio

60 Perusahaan

Sedang

60 Rumah gaduh

50 Kantor umumnya

50 Percakapan kuat

40 Radio perlahan

Tenang

40 Rumah tenang

30 Kantor Perorangan

30 Auditorium

20 Percakapan

Sangat Tenang

20 Bunyi daun

10 Berbisik

0 Batas dengar terendah

Pengaruh utama dari kebisingan adalah kerusakan pada indera pendengar dan

akibat ini telah diketahui dan diterima umum. Kerusakan atau gangguan sistem pendengaran

seperti hilangnya pendengaran secara temporer/sementara dan dapat pulih kembali

apabila bising tersebut dapat dihindarkan, orang menjadi kebal atau imun terhadap

bising, telinga berdengung dan kehilangan pendengaran secara menetap dan tidak pulih

kembali biasanya dimulai pada frekuensi sekitar 4.000 Hz, kemudian menghebat dan

meluas pada frekuensi sekitarnya dan akhirnya mengenai frekuensi percakapan.

Selain pengaruh bising terhadap sistem pendengaran, dapat pula mengganggu

konsentrasi dan meningkatnya kelelahan. Hal ini dapat terjadi pada kebisingan

tingkat rendah sedangkan pada tingkat tinggi kebisingan dapat menyebabkan salah

tafsir pada saat bercakap-cakap. Apabila bising berinterferensi dengan frekuensi

300-3.000 Hz akan menyebabkan perasaan tidak enak dalam pekerjaan dan terhadap

lingkungan sekitarnya akan menimbulkan reaksi masyarakat yaitu protes terhadap

kebisingan.

Pada suatu penelitian di Jerman menunjukkan pekerja yang mengalami

kebisingan dapat menyebabkan gangguan hormonal, sistem saraf dan merusak

metabolisme. Para ahli Rusia menemukan pekerja-pekerja di industri mengalami

perubahan saluran darah, dan timbul brady cardia (denyut jantung lemah), fisik lesu dan

mudah terangsang.

Untuk menghindari hal diatas, sangat penting untuk dilakukan prinsip

pencegahan ketulian dari proses bising seperti menjauhi dari sumber bising, mesin atau

alat-alat yang menghasilkan bising diberikan cairan pelumas, membuat tembok

pemisah antara sumber bising dengan tempat kerja, pekerja-pekerja diharapkan

memakai pelindung telinga seperti ear muff/penutup telinga. Selain ear muff dapat

pula memakai ear plug/penyumbat telinga, tetapi hanya berefek terhadap bising yang

tingkatnya rendah. Kadang-kadang dapat pula menggunakan woll-katun atau woll

sintetis untuk mencegah kebisingan, tetapi woll katun kurang bermanfaat untuk

mencegah kebisingan daripada menggunakan woll sintetis.

Dalam menentukan tipe/macam-macam bising mencakup parameter dasar dan

turunan yaitu :

1. Parameter dasar :

a. Frekuensi, dinyatakan dalam hertz yaitu siklus perdetik.

b.Tenaga bunyi dinyatakan dalam Watt yaitu energi pancaran bunyi total.

c. Tekanan bunyi, dinyatakan dalam mikropaskal (uPa), yaitu intensitas sebagai

akar dari kwadrat amplitudo.

2. Parameter turunan :

a. Tingkat tekanan bunyi (sound pressure level). Dinyatakan dalam dB yang

mana menyatakan tingkat dalam frekuensi yang berkaitan dengan tekanan

bunyi. Kegunaanya adalah untuk mengukur/menentukan pita frekuensi.

Hubungan antara tekanan bunyi dengan tingkat tekanan bunyi dapat dilihat

di dalam skala desibel (dB) yaitu logaritma dari tekanan bunyi

Sound pressure level (dB) = 20 10 log P1/Po

Dengan : P1 = Tekanan bunyi (uPa)

Po = Tekanan bunyi dasar = 20 uPa (yaitu 0,002 Pa).

Dipakai tekanan dasar 20 uPa (0,0002 dyne/cm2) oleh karena bunyi dengan

frekuensi 1.000 Hz (nilai ambang pendengaran) dapat didengar oleh telinga

normal.

b. Tingkat bunyi. Sama dengan dB yang mana menunjukkan tingkat linieritas.

Satuan dalam parameter dasar dapat dihitung secara biasa, tetapi parameter

turunan dalam satuan dB tidak bisa. Suatu contoh : 2 buah sumber bunyi masing-

masing 75 dB, maka ke dua sumber bunyi tersebut memberi 78 dB (75 dB + 75

dB) = 78 dB, di sini terlihat peningkatan hanya 3 dB.

Terdapat beberapa peralatan yang digunakan dalam survay kebisingan seperti

pada tabel berikut ini :

Tabel 11.5 Peralatan Pengukur Tingkat Kebisingan

Peralatan Penggunaan

Sound level meter dB(L) ; dB(C) and dB(A) instantaneous Fast

(200 mri 1) or Slow (500 m-1 )

Sound level meter and octave band

analysis

As above with octave analysis 31,5-16

KHz

Impulse noise meter Peak levels as instantaneous or average

Noise average meter Average noise for time specifield

Noise dose meter Noise dose relative to predetermined Leq

dB(A)

Tape recorder Recording of noise prior to analysis

Third octave analyzer Detailed analysis from meter or tape

Statistical distribution analyser Divides noise into level classes

Real time analyzer Gives instantaneous changes in spectra

Alat utama dalam pengukuran kebisingan adalah sound level meter. Alat ini

untuk mengukur kebisingan antara 30-130 dB dari frekuensi 20-20.000 Hz. Dalam

kaitan analisa frekuensi dari suatu kebisingan biasanya dilakukan dengan alat "octave

band analyser" untuk mengukur frekuensi menengah dari 31,5; 63; 125; 250; 500;

1.000; 2.000; 4.000; 8.000; 16.000 dan 31.500 Hz.

Informasi yang diperoleh dari hasil pengukuran akan dipakai dalam estimasi

tingkat bising dan menentukan bilakah menggunakan alat proteksi bising. Selain itu

frekuensi analyser dipakai untuk estimasi pengukuran kebisingan.

Untuk keperluan analisa akan distribusi bising, biasanya memakai "tape recorderHasil

rekaman kebisingan nantinya akan dibawa ke laboratorium untuk dianalisa dengan

menggunakan octave band analyser seperti dB, dB(A), dB(A) Leq; dan data yang

diperoleh akan dibuat distribusi statistik dengan menggunakan Statistical distri bution

analyser. Kadang kala data dari sound level meter tidak dapat diukur, untuk itu perlu

dipikirkan suatu tehnik atau metode tertentu. Suatu contoh pengukuran kebisingan

impulsif pengukuran bising ini sangat sulit oleh karena waktu kejadian sangat singkat.

11.12 Vibrasi

Vibrasi adalah getaran, dapat disebabkan oleh getaran udara atau getaran

mekanik misalnya mesin atau alat-alat mekanis lainnya. Oleh sebab itu vibrasi kita bedakan

dalam 2 bentuk :

a. Vibrasi karena getaran udara yang pengaruhnya terutama pada akustik.

Vibrasi udara oleh karena benda bergetar dan diteruskan melalui udara akan

mencapai telinga. Getaran dengan frekuensi 1-20 Hz tidak akan terjadi gangguan

pengurangan pendengaran tetapi pada intensitas lebih dari 140 dB akan terjadi

gangguan vestibuler yaitu gangguan orientasi, kehilangan keseimbangan dan mual-

mual. Akan timbul nyeri telinga, nyeri dada dan bisa terjadi getaran seluruh tubuh.

b. Vibrasi karena getaran mekanis mengakibatkan timbulnya resonansi/turut

bergetarnya alat-alat tubuh. Penjalaran vibrasi mekanik dapat terjadi melalui

sentuhan/kontak dengan permukaan benda yang bergerak; sentuhan ini melalui

daerah yang terlokalisasi (tool-hand vibration) atau mengenai seluruh tubuh (whole

body vibration). Bentuk tool hand vibration merupakan yang terlazim di dalam

proses pekerjaan. Timbulnya vibrasi terhadap tubuh tergantung besar kecilnya

frekuensi yang mengenai permukaan tubuh.

- Frekuensi 3-9 Hz : akan timbul resonansi pada dada dan perut.

- Frekuensi 6-10 Hz : dengan intensitas 0,6 g tekanan darah, denyut jantung,

pemakaian 02 dan volume perdenyut sedikit berubah. Pada intensitas 1,2 g

terlihat banyak perubahan sistem peredaran darah.

- Frekuensi 10 Hz : leher, kepala, pinggul, kesatuan otot dan tulang akan

beresonansi.

- Frekuensi 13-15 Hz : Tenggorokan akan mengalami resonansi.

- Frekuensi kurang dari 20 Hz : tonus otot akan meningkat; akibat kontraksi

statis ini otot menjadi lemah, rasa tidak enak dan kurang perhatian.

- Frekuensi diatas 20 Hz : otot-otot menjadi kendor

- Frekuensi 30-50 Hz : digunakan dalam kedokteran olahraga untuk memulihkan

otot-otot sesudah kontraksi luar biasa.

Saat kita melakukan suatu pekerjaan dengan menggunakan peralatan bantu

maka alat-alat yang dipakai akan bergetar dan getaran tersebut disalurkan pada

tangan. Hal ini akan memberikan efek pada tangan. Getaran-getaran dalam waktu

singkat tidak berpengaruh pada tangan tetapi dalam jangka waktu cukup lama akan

menimbulkan kelainan pada tangan berupa, kelainan pada persyarafan dan peredaran

darah. Gejala kelainan ini mirip dengan fenomena Raynaud yaitu keadaan pucat dan

biru dari anggota badan, pada saat anggota badan kedinginan, tanpa ada penyumbatan

pembuluh darah tepi dan tanpa kelainan-kelainan gizi. Phenomena Raynaud ini

terjadi pada frekuensi sekitar 30-40 Hz serta kerusakan-kerusakan pada persendian

tulang.

Untuk mengurangi efek vibrasi maka tubuh yang merupakan susunan elastis

yang kompleks dengan tulang sebagai penyokong dan landasan kekuatan serta kerja

otot. Kerangka, alat-alatr urat dan otot memiliki sifat elastis yang bekerja secara

serentak sebagai peredam dan penghantar getaran. Pengaruh getaran terhadap tubuh

ditentukan sekali oleh posisi tubuh atau sikap tubuh. Pada saat kondisi tubuh berdiri

maka pada tungkai kaki yang lurus akan menghantar 100 % getaran ke dalam badan,

sedangkan pada posisi duduk tungkai akan berlaku sebagai peredam. Selain itu getaran

mekanis dapat dihindari dengan meletakan bahan peredam dibawah benda yang

bergetar. Bahan peredam harus jauh lebuh rendah frekuensinya dari frekuensi getaran

benda. Frekuensi dari bahan peredam getaran benda sebaiknya sekitar 1 Hz, selain itu

tempat duduk atau alas kaki diletakkan bahan peredam. Tebal tempat duduk dan alas

kaki sangat menentukan besar redaman.