Upload
ahmadsyafeiyusuf
View
223
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
1/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
BAB 1
Pendahuluan
1.1 Sejarah medika elektronika
Sejarah medika elektronika , dimulai pada tahun 1786 oleh Luigi Galvani
seorang ahli anatomi Itali yang pertama kali menyelidiki bahwa otot memainkan
peranan elektris Galvani menemukan jika dua logam berbeda dihubungkan dan kedua
ujungnya terbuka ketika disentuhkan ke otot katak mati, otot otot katak berkontraksi
Ia menemukan elektrisitas hewan pada kaki katak, Galvani berpikir bahwa katak mati
membangkitkan kejut listrik !ada kenyataannya "tot katak tadi distimulasi arus
listrik yang dihasilkan oleh baterai terdiri dari dua elektroda logam dan #airan tubuh
sebagai elektrolitnya
$le%ander &olta meneliti lebih lanjut 'enomena ini dan dalam proses penelitiannya
menggunakan baterai, yaitu salah satu dari penemuan terpenting dalam sejarah 'isika,
sumber listrik arus searah
Sejarah tidak men#atat siapa yang pertama mengemukakan bahwa pulsa listrik
mengontrol otot sebaik penyediaan sinyal ke dan dari otak Instrumen sensitive
( galvanometer ) mengukur potensial listrik lemah dari jantung tidak tersedia sampai
sekitar seabad dari penemuan Galvani *a#+ues -sonval menemukan galvanometer,
alat yang sensiti' untuk mengukur arus, pada tahun 188. /espon yang lambat yang
tidak men#atatat bentuk laporan singkat sinyal listrik ketika jantung berkontraksi
eteksi terhadap sinyal yang sangat pendek dari neuron dan potensial aksi yang
berakhir sekitar beberapa detik, harus menunggu penemuan osiloskop pada abad ke
0.
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya 1
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
2/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
1.2 Biopotensial pada manusia
Listrik yang digenerasikan dalam tubuh berguna bagi pengontrolan dan pengoperasian
syara', otot dan organ Se#ara esensial 'ungsi dan akti'itas tubuh dan akti'itas tubuh
melibatkan listrik dalam berbagai #ara saha otot disebabkan oleh atraksi dari listrik
yang berlawanan 2egiatan otot pada dasarnya bersi'at elektiris Semua sinyal3
sinyal syara' dari dan menuju otot melibatkan aliran listrik
Sistim syara' memainkan peranan dasar pada setiap 'ungsi tubuh !ada dasarnya,
pusat komputer (otak) menerima sinyal internal dan ekternal, dan ( biasanya )
menghasilkan respon yang tepat In'ormasi yang dikirim sebagai sinyal elektrik
sepanjang beragam syara' Sistim yang e'isien ini dapat mengatasi berjuta in'ormasi
pada satu waktu dengan ke#epatan luar biasa
alam membawa keluar 'ungsi istimewa tubuh, sejumlah sinyal elektris
digenerasikan Sinyal3sinyal ini dihasilkan oleh kegiatan elektrokimia dari beberapa
sel engan pengukuran selekti' sinyal yang diinginkan (tanpa mengganggu 'ungsi
tubuh) kita dapat mendapatkan in'ormasi klinis yang berguna mengenai 'ungsi tubuh
se#ara parti#ular
Sistim syara' dapat dibagi menjadi dua bagian sistim syara' pusat dan sistim
syara' otonom Sistim syara' pusat terdiri dari otak, otak ke#il dan syara' peripheral 4
jaringan serabut syara' (neuron) yang mengirim in'ormasi sensor ke otak dan atau
otak ke#il ( syara' utama ) dan serabut syara' yang mengirim in'ormasi dari otak
atau otak ke#il menuju otot3otot dan kelenjar yang tepat (syara' penunjang ) Sistim
syara' otonom mengontrol beragam organ internal seperti jantung, usus dan beberapa
kelenjar !engontrolan syara' otonom biasanya diluar kesadaran
"tak merupakan organ yang luar biasa rumit dan tidak begitu dipahami "tak adalah
organ terpenting tubuh dan pada otak terdapat perlindungan istimewa "tak
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya 0
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
3/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
dilengkapi oleh tiga membran yang berada dalam rangka kepala dan karena otak
mengambang dalam #airan 5erebrospinal (5S) yang meredam kejutan, otak seberat
1, kg memiliki
berat e'ekti' . gram "tak terhubung dengan otak ke#il yang juga dilengkapi dengan
5S dan dilindungi oleh rangka kolom spinal
nit struktur dasar dari sistim syara' adalah serabut syara', sel sel syara' yang
dikhususkan untuk penerimaan, penerjemahan dan pengiriman pesan elektris
erdapat banyak jenis serabut syara' !ada dasarnya serabut syara' terdiri dari tubuh
sel yang menerima pesan elektris dari serabut syara' lain melalui kontak 9ang disebut
Synapses yang terletak pada dendrite atau pada tubuh sel endrit adalah bagian dari
serabut sel yang khusus menerima in'ormasi dari getaran atau dari sel sel lain :ila
getaran #ukup kuat, serabut syara' mengirim sinyal elektris keluar melalui serat yang
disebut $%on $%on atau serat syara' yang mungkin sepanjang 1 m, membawa sinyal
elektris menuju otot, kelenjar atau serabut syara' lainnya
2emampuan serabut untuk menerima dan mengirim sinyal elektris telah diketahui
dengan baik :anyak riset riset terdahulu mengenai perilaku elektris serabut syara'
dilakukan pada serat syara' besar atau s+uid iameternya yang termasuk besar (; 1
mm) dari serat syara' ini memudahkan elektroda untuk dimasukkan atau digabungkan
untuk pengukuran
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
4/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
dari ion didalam dan diluar membran a%on kiri ke kanan dengan bertambahnya medan
listrik ini , akhirnya sama sekali memperlambat aliran ion3ion 5lorida Seiring medan
listrik , adalah perbedaan potensial menyeberangi membrane memberikan penjelasan
sederhana dari potensial istirahat
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
5/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
( gambar 1># , gambar 1>d , gambar 1>e ) !anas, dingin, #ahaya, suara dan bau
:ila stimulasi berupa listrik, hanya dibutuhkan tegangan sekitar 0. m& diseberang
membrane untuk menerima kegiatan potensial
Gambar 10 ransmisi impuls syara' sepanjang a%on,!ulsa voltase bergerak sepanjang syara' adalah potensial aksi
apat dijelaskan potensial istirahat dengan menggunakan model dimana membran
yang sangat tipis memisahkan larutan berkonsentrasi netral dalam 25L dari larutan
berkonsentrasi lebih ke#il, Satunya yang berkonsentrasi kurang 25L dalam larutan
membentuk ion 2@ dan ion 5l3 diperlihatkan dalam gambar : oleh (@) dan (3)
bersama sama 2ita mengamsusikan bahwa membran permeable untuk ion 5l dan
tidak permeable untuk ion 2 ari kondisi awal ion 5l berdi'usi maju mundur
menyeberangi membran , memberikan gerakan muatan negative dari kiri ke kanan
"leh karena ion 2 tidak dapat bergerak melalui membran, dengan #epat berkembang
kekurangan ion 5l dikiri membran, dan meninggalkan ion positi' disana Ion 5l yang
telah bergerak melalui membran akan membentuk lapisan muatan negative dikanan
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
6/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
Gambar 1.1 B 2onsentrasi khusus dalam molCliter 2@, ?a@ , 5l3 dan sejumlah besar ion protein ($)didalam dan diluar sel idalam sel lebih negative dari diluar hamper 6. sampai =. m& 5atat medanlistri ditunjukkan oleh D hanya pada membrane ,sedangkan daerah yang lebih jauh dari membrane
netral dari muatan
!erubahan potensial ini, disebut kegiatan potensial, tersebar di sepanjang a%on
2egiatan potensial adalah metode utama pengiriman sinyal dalam tubuh Stimulasi
dapat disebabkan oleh berbagai getaran 'isik atau kimia Sementara titik stimulasi
sebenarnya telah disamarkan ( dipolarisasikan ulang ) ,2arena ion 2@ telah
dikeluarkan untuk menempati potensial istirahat ( gambar 1># , gambar 1>d dan
gambar 1>e )
!ulsa tegangan adalah potensial kegiatan ntuk sebagian besar serabut syara' dan sel
sel otot, potensial kegiatan berlangsung selama beberapa milidetik, bagaimanapun
juga, potensial kegiatan untuk otot jantung dapat berlangsung dari 1. sampai >..
mili detik ( gambar 1> ) Sebuah serabut syara' dapat mengirim pada arah
sebaliknya :agaimanapun juga synapse yang menghubungkan a%on dengan serabut
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya 6
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
7/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
syara' lainnya hanya mengiEinkan potensial kegiatan bergerak sepanjang a%on yang
jauh dari sel tubuh nya sendiri
Gambar 1.3 ransmisi impuls syara' sepanjang a%on, !ulsa voltase yang bergerak sepanjang syaratadalah potensial aksi
!engujian a%on pada berbagai serabut syara' dengan mikroskop ele#tron
mengindikasikan bahwa terdapat dua tipe serat syara' yang berbeda
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
8/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
Gambar 1.4 :entuk gelombang potensial aksi dari B (a) syara' a%on, (b) sel otot kerangka dan (#) selotot jantung 5atat perbedaan skala waktu
ua 'a#tor utama yang mempengaruhi ke#epatan penambahan aksi potensial ,
tahanan listrik / dalam a%on inti dan #apa#itan#e 5 (berhubungan muatan) melalui
membrane aktu t yang diperlukan memuat atau mengosongkan sirkuit listrik seri
yang simple terdiri tahanan / dan kapasitas 5 mempunyai bentuk 'ungsi ekspotensial
e%p (3tC/5) lihat tambahan : Farga dari konstanta waktu t ketika t sama dengan
/5, t H t H /5, pengurangan salah satu / datu 5 akan mengurangi kontanta waktu
dan kapasitor akan mengisi atau mengosongkan lebih #epat
2e#epatan konduksi potensial aksi tergantung pada laju pengisian atau pengosongan
sirkuit /5 ahanan internal suatu a%on sedemikian dalam gambar 5 berkurang,
diameternya bertambah ntuk dua a%on dengan si'at yang sama berbeda hanya
diameternya, sehingga a%on dengan diameter besar memiliki ke#epatan lebih tinggi
daripada a%on dengan diameter yang ke#il
Lebih besar kapasitas membrane, lebih lama membrane melakukan depolarisasi, dan
oleh karena itu menyebabkan ke#epatan penyebaran melambat Lengan myelin adalah
insulator yang baik dan bagian a%on yang ini sangat rendah kapasitasnya 2arena
kapasitas rendah, #adangan pada bagian ter3myelinasi sebuah serat syara' sangat ke#il
bila dibandingkan dengan dengan serat ter3myelinasi yang memiliki diameter dan
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya 8
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
9/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
panjang yang sama "leh karena itu pengarahan ke#epatan pada serat ter3myelinasi
lebih #epat *aringan a%on tek ter3myelinasi ( berdiameter 1 mm ) memiliki ke#epatan
penyebaran 0. sampai . mCdet, dimana serat ter3myelinasi pada manusia
( berdiameter 1. mm ) memiliki ke#epatan penyebaran 1.. mCdetik 2onduksi
ke#epatan yang besa ini terutama dihasilkan dari kapasitas yang sangat ke#il pada
syara' ter3myelinasi
!otensial aksi berpindah sangat #epat pada porsi termyelinasi (nodes o' /anvier)
!otensial aksi direduksi pada amplitude dalam segmen termyelinasi, tetapi disimpan
dalam ukuran penuh dalam bagian tidak termyelinasi sehingga konduksi sama seperti
dalam gambar 1> ibawah kedua kondisi ini potensial aksi berpindah sangat #epat
dalam bagian termyelinasi dan lebih rendah dalam nodes, terlihat seakan akan
melompat dari satu nodes /nvier ke yang berikutnya, ini disebut konduksi salutatory
atau leaping
2euntungan syara' ter3myelinasi, seperti yang ditemukan pada manusia, ialah bahwa
syara' termyelinasi, seperti yang ditemukan pada manusia, ialah bahwa syara'
termyelinasi menghasilakan ke#epatan penyebaran yang tinggi pada a%on dengan
diameter ke#il Sejumlah besar serat syara' oleh karena itu dapat dikemas menjadi
sekelompok untuk menyediakan untuk menyediakan banyak saluran sinyal Sebagai
#ontoh ,1.... serat termyelinasi dengan diameter 1. um dapat disatukan dengan
daerah tumpang tindih sekitar 1 sampai 0 mm0, dimana 1.... serat tak ter myelinasi
dengan ke#epatan yang sama akan mendapatkan penyatuan dengan daerah tumpang
tindih sekitar 1.. #m0 atau sekitar 1.... kali lebih besar
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya =
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
10/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
1.3 Klasifikasi alat biomedika elektronika
2lasi'ikasi peralatan biomedika elektronika didasarkan pada posisi, dimana
potensi elektris dari pengiriman melalui syara' dan sinyal elektris yang terlihat dan
dapat diukur
a "tot 4 Dle#tromyogram ( D
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
11/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
BAB 2
SIS!" ## "A$%SIA
2.1 Pendahuluan
ubuh manusia terdiri dari masyarakat sel yang saling berinteraksi Sel adalah
satuan dasar bagi struktur dan 'ungsi tubuh manusia Sel3sel tubuh, yang terlalu ke#il
untuk dapat dilihat oleh mata telanjang, telah dibuktikan oleh teknik3teknik
mikroskopik sebagai unit yang terdiri dari tiga subdivisi utama, yaituB
a membran plasma, yang membungkus sel dan memisahkan #airan intersel dari
ekstrasel
b nukleus, yang mengandung asam deoksiribonukleat (?$), bahan genetik sel
# sitoplasma, bagian interior sel yang tidak ditempati oleh nukleus Sitoplasma
terdiri dari sitosol, suatu massa kompleks mirip gelatin, dan berbagai organel,
yaitu struktur sangat terorganisasi, terbungkus membran, dan tersebar di dalam
sitosol !embagian perangkat3perangkat kimiawi khusus di dalam organel3organel
memungkinkan berbagai aktivitas kimiawi yang tidak kompatibel satu sama lain
dapat berlangsung se#ara serentak di dalam kompartemen3kompartemen organel
yang terpisah
Setiap sel melakukan 'ungsi3'ungsi dasar yang penting bagi kelangsungan
hidupnya sendiri, misalnya B
a memperoleh "0 dan Eat3Eat giEi, yang digunakan sel untuk memperoleh energi
b bereaksi terhadap perubahan di lingkungan sekitar
# mengontrol perpindahan berma#am3ma#am bahan di dalam sel dan perpindahan
bahan antara sel dengan lingkungannya
d bereproduksi
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya 11
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
12/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
Sel3sel tubuh terorganisasi dalam kelompok3kelompok 'ungsional, maksudnya
sel3sel yang memiliki struktur dan aktivitas khusus dan serupa, terorganisasi menjadi
satu jaringan erdapat empat jenis dasar jaringan, yaituB
a jaringan otot, yang khusus berkontraksi dan menghasilkan gayaJ
b jaringan sara', yang mengkhususkan diri untuk inisiasi dan transmisi impuls listrik
# jaringan epitel, yang melapisi dan membungkus berbagai permukaan dan rongga
tubuh dan juga membentuk kelenjar sekretorik
d jaringan ikat, yang menghubungkan, menyokong, dan melekatkan berbagai bagian
tubuh
*aringan3jaringan diatas lebih lanjut tersusun membentuk organ3organ, yaitu
struktur yang terdiri dari beberapa jaringan primer yang ber'ungsi bersama melakukan
suatu 'ungsi3'ungsi tertentu "rgan3organ membentuk sistem, yaitu kumpulan organ
yang melakukan 'ungsi3'ungsi terkait dan saling berinteraksi untuk menyelesaikan
suatu aktivitas bersama yang penting bagi kelangsungan hidup tubuh se#ara
keseluruhan
Sistem yang menyusun tubuh manusia dengan segala 'ungsinya dapat
dikelompokkan sebagai berikutB
a Sistem kardiovaskular yang ber'ungsi memompa darah ke seluruh tubuh
b Sistem pen#ernaan ber'ungsi melakukan pemrosesan makanan yang terjadi di
dalam mulut, perut, dan usus
# Sistem endokrin ber'ungsi pada proses komunikasi dalam tubuh dengan hormon
d Sistem kekebalan untuk mempertahankan tubuh dari penyakit
e Sistem integumen yang terdiri atas organ kulit dan rambut
' Sistem lim'atik yaitu struktur yang terlibat dalam trans'er lim'a antara jaringan
dan aliran darah
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya 10
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://id.wikipedia.org/wiki/Sistem_endokrinhttp://id.wikipedia.org/wiki/Sistem_kekebalanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Sistem_kekebalanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Sistem_integumenhttp://id.wikipedia.org/wiki/Sistem_integumenhttp://id.wikipedia.org/wiki/Sistem_limfatikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Sistem_endokrinhttp://id.wikipedia.org/wiki/Sistem_kekebalanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Sistem_integumenhttp://id.wikipedia.org/wiki/Sistem_limfatikhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
13/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
g Sistem otot yang ber'ungsi menggerakkan tubuh
h Sistem sara' ber'ungsi untuk mengumpulkan, mengirim, dan memproses
in'ormasi dalam otak dan sara'
i Sistem reproduksi yang terdiri atas organ 3 organ seksual
j Sistem perna'asan yaitu organ3organ yang digunakan dalam perna'asan
k Sistem rangka ber'ungsi untuk memberikan sokongan dan perlindungan struktural
pada tubuh
l Sistem ekskresi urine yang terdiri atas ginjal dan struktur lain yang dihubungkan
dalam produksi dan ekskresi urine
$natomi tubuh manusia tersusun atas sistem3sistem diatas dengan tugas dan 'ungsi
masing 4 masing
2.2 &arin'an #tot
!ada bab ini hanya akan dipelajari tentang sel otot, karena sel ini yang dapat
melakukan kontraksi untuk pergerakan tubuh *aringan otot atau yang dalam bahasa
awam sering disebut daging tersusun atasB
1 Sarkolema B membran yang melapisi suatu sel otot yang 'ungsinya sebagai
pelindung otot
0 Sarkoplasma B #airan sel otot yang 'ungsinya untuk tempat dimana mio'ibril dan
mio'ilamen berada
>
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
14/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
i dalam mio'ilamen terdapat protein kontaraktil yang disebut aktomiosin (aktin
dan miosin), tropopin dan tropomiosin 2etika otot kita berkontraksi (memendek)
maka protein aktin yang sedang bekerja dan jika otot kita melakukan relaksasi
(memanjang) maka miosin yang sedang bekerja
"tot *antung (otot #ardiak) B hanya terdapat pada jantung "tot ini merupakan otot
paling istimewa karena memiliki bentuk yang hampir sama dengan otot lurik
(mempunyai lurik3lurik) tapi bedanya dengan otot lurik yaitu bahwa otot lirik
memiliki satu atau dua nukleus yang terletak di tengahCtepi sel an otot jantung
adalah satu3satunya otot yang memiliki per#abangan yang disebut duskus
interkalaris "tot ini juga memiliki kesamaan dengan otot polos dalam hal #ara
kerjanya yakni involuntary (tidak disadari)
2.2 Konsep (omeostasis Sel
Fomeostasis menga#u kepada pemeliharaan suatu keadaan stabil dinamis di
dalam lingkungan #airan internal yang melingkupi semua sel tubuh 2arena sel3sel
tubuh tidak berkontak langsung dengan lingkungan luar, kelangsungan hidup sel
bergantung pada pemeliharaan lingkungan #airan internal yang berhubungan langsung
dengan sel Sebagai #ontoh, di lingkungan internal sel, " 0 dan Eat3Eat giEi harus terus
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya 1A
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
15/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
menerus diganti sesuai ke#epatan penggunaannya oleh sel aktor3'aktor lingkungan
internal yang harus dipertahankan se#ara homeostasis adalah
a konsentrasi molekul3molekul nutrien
b konsentrasi "0 dan 5"0
# konsentrasi Eat3Eat sisa
d pF
e konsentrasi air, garam dan elektrolit lain
' suhu
g volume dan tekanan
ungsi sistem tubuh akhirnya bergantung pada aktivitas3aktivitas khusus sel3
sel yang menyusun setiap sistem engan demikian, homeostasis penting bagi
kelangsungan hidup setiap sel, dan setiap sel memberikan kontribusinya untuk
mempertahankan homeostasis Sistem kontrol yang mengatur aktivitas berbagai
sistem tubuh untuk mempertahankan homeostasis dapat diklasi'ikasikan dalam 0
golonganB
a kontrol intrinsik, yaitu respons kompensatorik inheren suatu organ terhadap
perubahan
b kontrol ekstrinsik, yaitu respons suatu organ yang di#etuskan oleh 'aktor3'aktor di
luar organ tersebut, seperti sistem sara' dan endokrin
:aik kontrol intrinsik maupun ekstrinsik umumnya beroperasi berdasarkan
prinsip umpan balik negati', yaitu suatu perubahan pada sebuah variabel yang diatur
men#etuskan respons yang mendorong variabel itu berlawanan arah dengan
perubahan awal, sehingga terjadi perlawanan terhadap perubahan 2eadaan
pato'isiologi terjadi jika satu atau lebih sistem tubuh gagal ber'ungsi se#ara benar,
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya 1
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
16/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
sehingga lingkungan internal yang optimal tidak lagi dapat dipertahankan Gangguan
homeostasis serius dapat menyebabkan kematian
2.3 Konsep Bio Potensial
2.3.1 )estin' state
Sel sara' dan otot diketahui sebagai jaringan yang dapat tereksitasi (excitable
tissue) karena keduanya dapat dengan #epat mengubah permeabilitas membran
sehingga mengalami perubahan potensial membran sementara apabila tereksitasi :io
potensial dihasilkan sebagai akibat akti'itas elektrokimiawi sel3sel yang tereksitasi
tersebut $danya bio potensial pada membran sel inilah yang yang menyebabkan otot
melakukan kontraksi
!ada kondisi resting state, potensial internal sel berada pada range 4.m&
sampai 41..m& relati' terhadap potensial eksternalnya
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
17/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
?a@B02 @ $rus yang timbul karena mekanisme
pemompaan ini, menuju ke luar sel dan menghalangi peningkatkan negati'itas
potensial intraselular Dnergi untuk melakukan proses pemompaan ini berasal dari
energi selular $! (adenosine triphosphate)
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya 17
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
18/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
*adi dapat disimpulkan yang mempengaruhi aliran ion melintasi membran sel
adalah B
a Gradien di''usi
b
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
19/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
membran mengalami polarisasi $ lessening amplitudo polarisasi ini disebut
depolarisasi, sedang peningkatan amplitudonya disebut hiperpolarisasi !ada sel
syara' perubahan potensial bisa men#apai 10.m& dalam waktu 1ms !eningkatan
intensitas maupun durasi pemberian stimulus hanya akan menghasilkan perubahan
potensial membran yang sama seperti tidak ada peningkatan intensitas maupun durasi
stimulus $ksi potensial timbul se#ara maksimal sebagai respons terhadap stimulan
atau tidak timbul sama sekali &ariasi kekuatan stimulan ter#ermin bukan pada variasi
kekuatan (besarnya) aksi potensial tetapi pada variasi 'rekuensinya
*ika membran mengalami depolarisasi, permeabilitas terhadap ion ?a@
(kondukti'itas membran terhadap ion sodium g ?a) akan meningkat, sehingga terjadi
peningkatan aliran ion ?a@ ke dalam sel erjadi depolarisasi lebih jauh, dan g ?a akan
semakin besar (jadi g ?a tergantung pada beda potensial yang melintasi membran) *ika
kondisi threshold sudah ter#apai, proses ini akan melakukan sel' regenerasi dan keluar
dari proses depolarisasi !ada kondisi ini potensial membran sesuai persamaan ?ernst
adalah potensial sodium, D ?a, sebesar @6.m& *adi perubahan permeabilitas ini
menyebabkan pembalikan potensial membran se#ara singkat, dengan in'luks ?a@
sebagai penyebab 'ase naik (dari 37. m& ke @>. m&), diikuti oleh e'luks 2 @ selama
'ase turun (dari pun#ak kembali ke resting potensial)
?amun potensial membran tidak akan pernah men#apai level potensial ?ernst
ini, karena g ?a tidak hanya tergantung pada tegangan namun juga tergantung pada
waktu (peristiwa ini sangat pendek waktunya bila dibandingkan dengan aksi
potensial), dan juga adanya penundaan peningkatan g2 yang berarti ada pengaruh
hiperpolarisasi yang men#egah potensial membran kembali ke resting potensial *ika
potensial membran mulai kembali ke potensial restingnya, g2 masih terelevasi dan
kembali ke potensial resting se#ara eksponensial an karena ion 2 @
masih terus
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya 1=
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
20/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
mengalir keluar dari sel selama waktu itu, membran mengalami hiperpolarisasi dan
timbul undershoot potensial membran
Selama proses inisialisasi aksi potensial ini, membran tidak dapat merespons
adanya stimulus yang lain, durasi waktu ini disebut absolute re'ra#tory period
2emudian diikuti dengan relative re'ra#tory period, dimana aksi potensial dapat
dieli#ited oleh stimulus yang intensi' /e'ra#tory period ini menimbulkan batas atas
'rekuensi dimana sel yang tereksitasi mungkin akan mengalami perulangan dis#harge
Sebagai #ontoh serabut syara' dengan absolut re'ra#tory period 1 ms akan memiliki
batas ambang atas perulangan dis#harge kurang dari 1... impulsCs
Gambar 01 !erubahan konduktansi sodium dan potassium pada akti' state
$danya akti'itas peningkatan potensial membran dalam durasi waktu pendek ini dapat
digambarkan dalam sebuah rangkaian ekivalen seperti gambar A0
Gambar 00 /angkaian ekivalen sel otot pada akti' state
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya 0.
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
21/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
!ada perambatan aksi potensial sepanjang serabut syara' tak bermyelin tunggal,
daerah yang berubah ke level akti' state pada waktu tertentu biasanya sangat
sempitCpendek dibandingkan panjang serabut se#ara keseluruhan Gambar A>
menunjukkan distribusi muatan selama perambatan aksi potensial tersebut
Gambar 0> istribusi muatan pada sel yang tereksitasi
*ika dianggap aksi potensial merambat ke arah kiri, maka membran yang ada
di depan daerah akti' akan terpolarisasi pada kondisi resting state /eversal polaritas
terlihat dalam daerah akti' karena adanya depolarisasi membran menuju potensial
positi' !ada daerah di depan daerah akti' ini pula, penurunan potensial terjadi karena
adanya aliran arus keluar melewati membran yang membuat turunnya potensial
transmembran 2etika membran terdepolarisasi ke level ambang, kira4kira 0. m&
lebih positi' dari resting potensial, daerah tersebut berubah menjadi daerah akti' $rus
yang sama yang mengalir di belakang daerah akti' tidak e'ekti' pada eksitasi
membran kembali, karena membran berada pada kondisi re'ra#tory !roses diatas
disebut sel' eksitasi, peningkatan potensial membran terjadi karena adanya arus dari
daerah akti'
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
22/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
Sebelum kembali ke resting state, aksi potensial menimbulkan aksi potensial
baru yang identik di daerah sebelahnya melalui aliran arus, sehingga daerah yang
sebelumnya dalan kondisi resting state akan men#apai threshold Siklus yang terus
menerus ini berlanjut sampai aksi potensial menyebar ke seluruh membran sel tanpa
mengalami penyusutan :agian membran yang baru saja dilewati oleh aksi potensial
tidak mungkin dirangsang kembali sampai bagian tersebut pulih dari periode
re'ra#tory3nya !eriode re'raktory ini akan memastikan perambatan satu arah aksi
potensial menjauhi tempat awal aksi potensial terjadi
ua #ara perambatan aksi potensial adalah sbbB
a konduksi oleh aliran arus lokal pada serat tidak bermielin, dalam hal ini aksi
potensial menyebar di sepanjang bagian membran
b konduksi saltatorik yang berlangsung lebih #epat di serat bermyelin, yaitu impuls
melompati bagian3bagian sara' yang ditutup oleh insulator mielin !ompa ?a@ 3 2 @
se#ara bertahap memulihkan ion3ion yang berpindah selama perambatan aksi
potensial ke lokasi semula untuk mempertahankan gradien konsentrasi
2.4 Kontraksi pada &arin'an #tot
!ada bagian ini hanya dibahas otot rangka saja dalam kaitannya dengan gerak
dan energi mekanik tubuh "tot rangka adalah jaringan yang peka rangsang yang
diatur oleh sara' motorik somati# dalam kesatuan yang disebut syara' motorik unit
( smu) !ergerakan impuls aksi potensial berasal dari smu alfa ke endlate motorik di
membran otot rangka adalah awal dari kontraksi otot Sebelumnya di smu endlate
telah terjadi proses depolarisasi, dan timbul otensial endlate (D!!) karena adanya
pelepasan Eat !setilkolin ( !c") se#ara terus 4 menerus $danya aksi potensial dari
smu al'a ini akan membuat pelepasan $#h menjadi sangat banyak, sehingga
depolarisasi di endplate menjadi aksi potensial otot yang kemudian menjalar
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya 00
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
23/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
sepanjang membran sel otot dan tubulus $kibatnya 5a gate di retikulum
sarkoplasma membuka dan melepaskan ion 5a ke sitoplasma sel Ion 5a kemudian
menyebar ke seluruh sitoplasma dan melakukan ikatan dengan troponin 5 Ikatan ini
menimbulkan perubahan kon'ormasi molekul troponin, membuka binding site untuk
kepala myosin di molekul aktin
Gambar 0A Struktur otot rangka dan ikatannya dengan tulang
Gambar 0 Struktur mikroskopis otot rangka
!embukaan binding site akan menimbulkan jembatan silang antara 'ilamen
aktin dan miosin engan katalis enEim myosin3$!3ase terjadi hidrolisa $!
menjadi $!@!i@energi di kepala myosin dan mengakibatkan pembengkokan kepala
myosin hingga mio'ilamen bergerak (bergeser) ke arah pertengahan sarkomer dan
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya 0>
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
24/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
menghasilkan kontraksi otot Seluruh peristiwa ini dimulai dari adanya perangsangan
sara' motorik hingga terjadi pergeseran mio'ilamen disebut excitation contraction
couling
alam serat otot rangka, peristiwa listrik sudah selesai sebelum peristiwa mekanik
mulai !eristiwa listrik berlangsung selama 0ms, peristiwa mekanika selama 1. 4 1..
ms *adi ion ?a@ dan 2 @ berperan dalam menghasilkan aksi potensial, sedang ion 5a@
berperan dalam memulai pergeseran mio'ilamen
*ika kemudian impuls smu berhenti, ion 5a@ akan kembali ke asalnya (retikulum
sarkoplasma), binding site di 'ilamen tertutup lagi, ikatan aktin dan myosin terlepas
dan terjadi relaksasi otot
Gambar 06 !erjalanan impuls dari ujung smu hingga menghasilkan pergeseran 'ilamen
*ika kemudian impuls smu berhenti, ion 5a@ akan kembali ke asalnya
(retikulum sarkoplasma), binding site di 'ilamen tertutup lagi, ikatan aktin dan myosin
terlepas dan terjadi relaksasi otot Seperti halnya syara' 4 syara' yang lain, smu juga
memiliki ambang stimulan tertentu *ika stimulan yang diberikan melewati
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya 0A
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
25/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
ambangnya, maka pada syara' tersebut akan mun#ul aksi potensial dan dihantarkan
sebagai impuls
Gambar 07 iagram waktu antara aksi potensial smu (atas), aksi potensial serat otot rangka, dan
kontraksi serat otot rangka
*adi jika terdapat seberkas syara' motorik yang mendapat stimulan, maka
syara' yang dapat menghasilkan aksi potensial adalah syara' yang telah dilampaui
ambangnya
!ada pemberian stimulan yang berulang3ulang ('rekuensi pemberian stimulan
semakin tinggi), akan terjadi pelepasan ion 5a yang semakin banyak, menimbulkan
lebih banyak binding site dan jembatan silang, sehingga kekuatan kontraksi otot
semakin besar *ika 'rekuensi perangsangan ini sangat tinggi maka kontraksi otot akan
berlangsung terus menerus tanpa diikuti 'ase relaksasi otot $rtinya otot rangka yang
masih berkontraksi (namun kegiatan elektriknya sudah selesai) dapat memberikan
respons atas stimulan yang berikutnya karena pada saat itu otot tersebut telah
melampaui masa re'rakternya :erbeda dengan otot rangka, otot jantung tidak dapat
berkontraksi terus menerus karena masa re'rakter otot jantung berlangsung sama
panjang dengan masa kontraksinya
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya 0
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
26/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
Gambar 08 !erbedaan masa kontraksi dan re'rakter otot jantung dan otot rangka
aktor lain yang mempengaruhi kekuatan kontraksi otot rangka selain
'rekuensi perangsangan adalah panjang awal otot (berkaitan dengan jumlah jembatan
silang yang mungkin dihasilkan), kedudukan sendi dan derajad kebebasannya (karena
otot rangka menempel pada tulang), adanya pengaruh dari luar seperti temperatur, pF
(mempengaruhi kinerja protein, glikogen otot, jumlah ion 2 @, ?a@ dan enEim dalam
kontraksi otot rangka) dan juga kondisi system syara' pusat seseorang
!roses kontraksi dan relaksasi selalu membutuhkan $! yang diperoleh dari
metabolisme dalam sel otot !enguraian $! akan menghasilkan energi mekanik
(menjadi tegangan otot, yang akan memendekkanCmemanjangkan panjang berkas otot
jika tegangannya melampaui beban yang harus ditahan) maupun energi thermal untuk
menjaga keseimbangan panas tubuh
!ertanyaanB
1 $pakah maksud dari sel3sel tubuh terorganisasi dalam kelompok3
kelompok 'ungsional N
0 *elaskan kontraksi pada jaringan otot
> :agaimanakah perbedaan otot jantung dan otot rangkaN
A *elaskan distribusi muatan pada sel yang tereksitasi
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya 06
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
27/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
Bab 3
!le*tro"+oGraf ,!"G-
3.1 Pendahuluan
Dle#tro
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
28/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
Gambar >1 2on'igurasi diferential amlifier
!ada kon'igurasi ini, masing3masing input langsung dihubungkan dengan tiap
input dari operasional amlifier dengan hubungan non#inferting& $kibat dari
hubungan ini maka impedansi input akan selalu sangat tinggi Input dari diferential
amlifier ini ada dua yang diambil dari electrode& imana penguatan differential dari
rangkaian ini diperoleh dengan B
07
0801
R
R+=Α
/umus diatas diperoleh mengingat bahwa /0=H/08
alam modul ini terdapat /08H=2 dan /07H02 maka dapat diketahui penguatannya
sebesar B $ H 1. 2ali
3.2.2 Sin'le/!nded Intermidiete Amplifi*ation Sta'e
/angkaian ini merupakan rangkaian penguatan tingkat menengah dari
perubahan rangkaian penguatan, dimana sinyal dari penguatan dari double#ended
dirubah menjadi single ended& ntuk lebih jelasnya lagi dapat kita lihat kon'igurasi
dari rangkaian amlifier single#ended pada gambar >0
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya 08
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
29/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
Gambar >0 2on'igurasi single#ended intermediate stage
/angkaian ini merupakan diferential amlifier normal dimana sinyalnya diambil dari
bagian interfaceing dan yang lainnya diambil dari bagian non#inferting& :ila sepasang
resistor di #ople dengan tepat,maka
>1
>0
>.
>>
R
R
R
R=
imana outut dari amlifier diketahui denganB
>.
>>
R
R' ()T =
Sehingga dapat dihitung penguatan dalam tahap ini diperoleh sebesar B
$ H 1. 2ali !enguatan
!enguatan dalam rangkaian ini tidak boleh terlalu tinggi untuk men#egah saturasi
se#ara kontinyu dari tingkat tersebut *ouling yang sempurna antar resistor, berguna
untuk mengeliminasi common mode signal&
3.2.3 0inal Sta'e dan )an'kaian 0ilter
!ada tingkat ketiga ini merupakan tahap penguatan terakhir sehingga harus diperoleh
penguatan terakhir dan band %idt" yang diinginkan, dimana untuk deteksi sinyal D5G
dan D
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
30/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
1. kali ( dari penguatan tahap pertama dan penguatan tahap terhadap kedua)
!enguatan dari rangkaian D5G dan D
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
31/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
3.2.4 0ilter Aktif
!enggunaan 'ilter diperlukan karena sinyal yang masuk bukan hanya berasal
dari sinyal otot, sehingga sinyal yang tidak sesuai dengan karakteristik sinyal otot
perlu dihilangkan 2arakteristik dari sinyal otot (Dle#tro
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
32/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
Gambar >A /angkaian $o% Pass Filter EM.
3.2. (i'h Pass 0ilter %ntuk !"G
/angkaian ig" Pass Filter ini digunakan untuk melewatkan sinyal input
diatas 'rekuensi yang telah ditentukan an rangkaian ini digunakan pada rangkaian
D
Gambar > /angkaian ig" Pass Filter
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya >0
+ V-12V
+V
12V
c1
110nF
c2
220nF
+
U1DTL084
r12k
r2
2k
r3
1.5k
Input
Output
+
U1B
TL084
+V
12V
+ V-12V
c1
.22uF
c2
.22uF
r3
30k
r1
15k
r2
60k
Input Output
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
33/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
3.2.5 Band )eje*t 0ilter
/angkaian -and Re+ect Filter ini digunakan untuk menghilangkan sinyal
gangguan dari jaringan jala3jala listrik yang memiliki 'rekwensi sebesar . FE atau
dari lingkungan sekitar !erhitungan 'rekuensi #ut o'' dari -and Re+ect Filter atau
Notc" Filter ini adalah sebagai berikutB
R* Fc
π 0
1=
imanaB # H 'rekuensi #ut o''
/ H nilai resistansi
5 H nilai kapasitansi
Gambar >6 /angkaian -and Re+ect Filter
!ada pembuatan 'ilter juga dimungkinkan dalam penggunaan resistor variabel,
hal ini dimaksudkan agar memudahkan dalam pengesetan nilai 'rekuensi yang
diharapkan !embuatan 'ilter didasarkan pada nilai 'rekuensi yang diharapkan serta
nilai kapasitansi, sehingga pengaturan hanya dilakukan pada nilai resistansi yang
lebih mudah dilakukan
!embuatan rangkaian 'ilter ini bisa dimungkinkan tidak sesuai dengan teori
yang ada, hal ini disebabkan nilai toleransi dan error pada alat maupun manusia
3.2.6 )an'kaian Adder
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya >>
c2
680nF
+ V
v2
-12V
+V
v1
12V
c1
680nF+ U1A
TL084
r4
57k
r347k
r2
1k
r1
570
Input
Output
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
34/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
/angkaian ini merupakan rangkaian penjumlah yang pada dasarnya
digunakan untuk menjadikan seluruh nilai sinyal input menjadi positi' (sinyal d#)
tanpa merubah bentuk sinyal dapat dikatakan untuk menaikkan nilai .&olt dari sinyal,
mengingat sinyal DA
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
35/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
untuk mengontrol tekanan dan aliran darah atau udara yang mengalir pada saat
respirasi
Syara' otot
2ontraksi dari otot syara' merupakan salah satu bagian dari tubuh seperti
pergerakkan tangan, umumnya pergerakkan yang sangat diperlukan seperti
saat berjalan dan berenang
*aringan otot tubuh manusia berisi seratus sel yang bentuknya silender dan
bersama digabungkan dengan jaringan syara' !ada tubuh manusia otot
merangsang untuk kontraksi yang dibangkitkan oleh sinyal dari otak seperti
gambar >8
$%on atau 'iber yang panjang dan berbentuk silinder $%on berkembang melalui
spinal nerves dan otak kemudian disebarkan ke #abang3#abang yang dimana
#abang3#abang tersebut merupakan gabungan dari 'iber
iantara otot 4 otot tersebut untuk men#apai ke #abang 4 #abangnya biasanya
se#ara individual
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya >
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
36/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
Gambar >8 5ontoh dari nit
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
37/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
Gambar >= Fasil pengukuran D= ada beberapa ma#am sinyal D= a adalah
akti'itas gerak santai dari otot tubuh !ada gambar terlihat gerakan awal dari smu H
single motor unit /ata rata besar tegangan adalah >..O&, terlihat juga semakin
bergerak otot tersebut semakin terlihat akti'itas sinyalnya
!ada hasil pengukuran dari biopa# terlihat seperti pada gambar >1. yaitu sebanding
dengan mengangkat berat beban pada lengan, karena akti'itas yang di ukur adalah otot
lengan
Gambar >1. Fasil pengukuran otot lengan dengan mengangkat berat beban yang bergantian
Seperti terlihat pada analisa gra'ik paling atas dari gambar >1.
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya >7
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
38/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
Fasil dan analisa selalu dikaitkan pada umur dan berat badan manusia, bila lebih
detail di pertimbangkan pula dari sejarah penyakit yang pernah di derita
!ertanyaan B
1 :erapakah penguatan untuk rangkaian D :erapakah rata rata besar amplitude sinyal D8
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
39/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
mempunyai hubungan kerja yang berurutan dan berkaitan antara sel sara' yang
menerima rangsangan (stimulus) dan sel sara' atau organ yang memberi tanggapan
(respon) atas rangsangan tersebut Sebagai #ontoh, apabila laparChaus, kita akan
men#ari makananCminuman dan memakannya, atau kalau lelah, kita akan istirahat
atau tidur, dan sebagainya
Sistem sara' meliputi otak, sumsum tulang belakang, dan sel3sel sara'
Impuls akan merambat melalui sel sara', sampai di pusat sara' (otak) yang ber'ungsi
untuk mengkoordinasikan kegiatan tubuh manusia Se#ara umum, system sara'
mempunyai 'ungsi sebagai berikutB
1 =
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
40/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
apa dan bagaimana kerja dari system sara', maka terlebih dahulu akan dibahas
mengenai susunan sel sara' dan jenis3jenis sel sara'
4.2. Sel Saraf ,$euron-
Sel sara' disebut juga neuron ?euron adalah bagian terke#il dari system
sara' :entuk dari neuron (sel sara') yang terdapat pada tubuh berma#am3ma#am,
bergantung dari tempat dan 'ungsinya Se#ara umum, sel sara' tersusun dari 5ell
:ody (badan sel), neurit (akson), dendrite, neuro'ibril, myelin sheath (selaput
myelin), dan nodus ranvier :adan sel (#ell body) terdiri dari inti sel (nu#leus) yang
dikelilingi oleh #airan sel yang disebut sitoplasma !ada badan sel sara' terdapat
penjuluran sitoplasma yang berupa serabut3serabut halus !enjuluran sitoplasma ada
yang mempunyai serabut panjang dan ada yang mempunyai serabut pendek
!enjuluran sitoplasma yang berupa serabut pendek disebut dendrit Sedangkan
penjuluran sitoplasma yang berserabut panjang disebut neurit (akson) endrit
ber'ungsi untuk menerima dan menghantarkan rangsangan (stimulus) menuju ke
badan sel Sedangkan 'ungsi akson (neurit) adalah untuk menghantarkan rangsangan
(impuls) dari badan sel sara' ke sel sara' yang lainnya :entuk dan bagian3bagian dari
sel sara', seperti pada gambar A1
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya A.
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
41/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
Gambar A1 Susunan dan :agian Sel sara'
!ada akson terdapat per#abangan akson yang terdiri dari benang3benang
halus yang disebut neuro'ibril ?euro'ibril pada per#abangan akson ada yang
dibungkus oleh selaput halus yang disebut myelin sheath (selaput myelin)J dan ada
juga yang tidak dibungkus oleh selaput myelin $kson yang tidak tertutup (tidak
dibungkus) oleh selaput myelin disebut ?odus /anvier ungsi nodus ranvier adalah
untuk memper#epat pengiriman dan jalannya impuls, sedangkan 'ungsi selaput myelin
adalah untuk memper#epat pengiriman dan jalannya impuls, serta melindungi akson
dan memberi nutrisi pada akson Selaput myelin tersusun atas kumpulan sel S#hwann
Sel s#hwann membentuk jaringan yang membantu menyediakan makanan bagi akson
dan membantu pembentukan akson (regenerasi) Fubungan akson dari suatu sel sara'
dengan dendrite dari sel sara' yang lain disebut Sinapsis !ada sinapsis ini terdapat
#elah pertemuan akson dan dendrite yang disebut #elah sinapsis !ada #elah sinapsis
inilah terjadi lon#atan3lon#atan biolistrik yang bermuatan ion dan penyampaian
impuls dengan bantuan Eat kimia berupa asetilkolin yang berperan sebagai pengirim
(transmitter)
4.3. Sistem saraf ,$er7ous-
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya A1
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
42/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
Sistem sara' (nervous) terdiri dari system sara' pusat (5entral nervous
system), dan System sara' tepi (!eripheral nervous system) 5entral nervous system
terdiri dari otak (brain) dan spinal #ord (sumsum tulang belakang) Sedangkan
peripheral nervous system terdiri dari sara' #ranial (#ranial nerves) yang merupakan
serabut (urat) sara' yang terdapat di otak, dan sara' spinal (spinal nerves) yang
merupakan serabut sara' yang terdapat pada sumsum tulang belakang Serabut sara'
adalah sel3sel sara' yang membentuk bundelan3bundelan :lok diagram dari nervous
system seperti terlihat pada gambar A0
Gambar A0 :lok iagram ?ervous System
Satu serabut sara' terdiri dari selubung yang didalamnya terdapat sel sara'
sensory (sensory 'ibers) yang ber'ungsi untuk membawa impuls dari reseptor (indera)
ke sara' pusat, sel sara' motor (
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
43/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
:erdasarkan aktivitas gerak yang dilakukan oleh tubuh manusia, ada somati#
system (System gerak sadar), dan autonomi# system (system gerak autonom) Somati#
system adalah system gerak yang dilakukan se#ara sadar, sedangkan autonomi#
system adalah system gerak yang dilakukan se#ara tidak sadar (autonom) atau disebut
juga gerak re'lek Somati# System (System sara' sadar) yang berasal dari #ranial
nervous menuju ke organ tertentu, misalnya mata, hidung, dan teliga, sedangkan
somati# system yang berasal dari spinal nervous berhubungan dengan bagian3bagian
tubuh, misalnya lengan, kaki, dan otot lurik ungsi dari somati# system (system sara'
sadar) adalah mengantar impuls dari reseptor (alat indera) ke otak dan dari otak ke
e'ektor (otot atau kelenjar) Sara' ini berhubungan dengan kegiatan3kegiatan yang kita
sadari, atau dapat menentukan apakah kita akan melakukan kegiatan atau tidak
Skema kerja somati# system seperti pada gambar A>
Gambar A> Skema kerja Somati# System (System sara' sadar)
$utonomi# System disusun (system sara' tak sadar) oleh serabut sara' yang
berasal dari otak maupun dari sumsum tulang belakang dan langsung menuju keorgan
yang bersangkutan system sara' tak sadar terdiri dari sympatheti# system dan
parasymphatheti# system 2erja atau pengaruh dari kedua susunan sara' ini saling
berlawanan 2erja dari system sara' sympatheti# adalah memper#epat denyut jantung
dan memperlebar pembuluh darah jantung, sedangkan kerja dari sara'
parasymphatheti# adalah sebaliknya Skema kerja $utonomi# system seperti pada
gambar AA
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya A>
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
44/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
Gambar AA Skema kerja $utonomi# System (System sara' tak sadar)
4.4. Kelistrikan Pada Sinapsis dan $eurom+al &un*tion
jung neurit dari satu sel sara' akan bertemu dengan ujung dendrite dari sel
sara' lainnya, dan impulse dapat berpindah dari neurit ke dendrite empat
bertemunya antara 0 sel sara' ini disebut sinapsis Sel sara' akan berakhir pada sel
otot Fubungan antara sel sara' dengan sel otot disebut ?euromyal jun#tion :aik
sinapsis maupun neuromyal jun#tion mempunyai kemampuan meneruskan gelombang
depolarisasi dengan #ara lompat dari satu sel ke sel yang berikutnya Gelombang
depolarisasi ini penting pada sel membrane otot, oleh karena pada waktu terjadi
depolarisasi, Eat kimia yang terdapat pada otot akan triggerCbergetar yang
menyebabkan terjadinya kontraksi otot dan setelah itu akan terjadi repolarisasi sel otot
dimana otot akan mengalami relaksasi 2eadaan inilah yang menimbulkan kelistrikan
pada sinapsis dan neuromyal jun#tion sehingga menimbulkan sinyal listrik berupa
gelombang pada otot dan sel sara' $ktivitas listrik pada otot dan sel sara' ini dapat
diukur dengan menggunakan D
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
45/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
Gambar A $liran $rus Listrik !ada Synapsis dan sel Sara'
4. #tak
Sistem sara' pada manusia terdiri dari system sara' pusat dan system sara'
tepi System sara' pusat terdiri dari otak yang ber'ungsi sebagai pusat #ontol atau
pegendalikan semua aktivitas yang disadari didalam tubuh, seperti berpikir,
berbi#ara, melihat, bergerak, dan sebagainya "tak terdiri dari "tak besar (#erebrum),
otak ke#il (#erebellum), dan batang otak (brain stem) "tak besar (#erebrum) terdiri
dari 'rontal lobe, parietal lobe, o##ipital lobe dan temporal lobe Susunan dan bagian3
bagian daripada otak dapat dilihat pada gambar A6
Gambar A6 Susunan dan bagian3bagian "tak
5erebrum (otak besar) mempunyai 0 belahan yaitu belahan otak kiri dan
belahan otak kanan !ermukaannya berlipat3lipat atau berkerut3kerut :elahan otak
kanan ber'ungsi untuk mengatur dan mengendalikan atau melayani tubuh sebelah kiri,
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya A
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
46/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
sedangkan belahan otak kiri mengatur dan melayani tubuh sebelah kanan Susunan
dan bagian dari #erebrum terlihat pada gambar A7
Gambar A7 Susunan dari 5erebrum
ungsi dari 5erebrum adalah sebagai pusat pengendalian kegiatan tubuh yang
disadari, seperti berpikir, berbi#ara, melihat, bergerak, mengingat, dan mendengarkan
$ktivitas pikiran terjadi dalam kulit otak yang berkerut atau permukaan #erebrum
5erebrum mempunyai 0 lapisan, yaituB
1 Lapisan korteks, adalah lapisan paling luar dengan #irri3#iri tipis dan berwarna
kelabu
0 Lapisan dalam, adalah lapisan tebal dan berwarna putih
ungsi otak ke#il (#erebellum) adalah sebagai pengatur keseimbangan tubuh
dan mengkoordinasikan kerja otot3otot ketika seseorang akan melakukan gerakan
*adi #erebellum mengatur gerakan otot, dimana serabut sara' (sel3sel sara') membawa
pesan3pesan sensorik ke otak dan menyampaikan perintah dari otak ke tubuh
:atang otak (brain stem) berhubungan dengan spinal #ord (sumsum tulang
belakang) yang terletak memanjang didalam rongga tulang belakang, mulai dari ruas3
ruas tulang leher sampai ruas3ruas tulang pinggang ungsi dari pada brain stem
adalah untuk mengendalikan kegiatan3kegiatan yang tidak kita sadari, misalnya
denyut jantung dan pernapasan Sedangkan 'ungsi sumsum tulang belakang adalah
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya A6
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
47/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
untuk menghantarkan impuls menuju ke otak dan dari otak, serta merupakan pusat
pengatur gerak re'leks
System sara' tepi terdiri dari system sara' sadar (somati# system), dan
system sara' tak sadar (autonomi# system) Sara' sadar meliputi 10 pasang sara'
#ranial di otak yang berhubungan dengan organ tertentu (misalnya mata, hidung, dan
telinga), dan >1 pasang sara' spinal di sumsum tulang belakang yang berhubungan
dengan bagian3bagian tubuh (misalnya kaki, lengan, dan otot)
4.. Kelistrikan pada #tak
iameter serabut (serat) sara' di otak ada yang berdiameter besar dan ada
yang berdiameter ke#il Sedangkan jenis serat sara' ada 0 jenis, yaitu yang
mempunyai lapisan myelin, dan yang tidak mempunyai lapisan myelin 2e#epatan
impuls bergerak dalam sel sara' yang mempunyai serat sara' berlapisan myelin adalah
lebih #epat dibandingkan bergerak didalam sel sara' tanpa serat sara' lapisan myelin
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
48/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
sel sara' di otak $mplitudo dari isyarat DDG merupakan gelombang denyut demi
denyut (peak to peak) dengan jarak antara 1. m& 4 1.. m& pada 'rekwensi dibawah
1 FE sampai lebih 1.. F
ujuan pengukuran DDG adalah untuk mendiagnosa penyakit epilepsy dan
untuk menunjukkkan tumor otak, karena aktivitas listrik pada daerah tumor akan
menurun :erdasarkan 'rekwensinya, aktivitas sinyal listrik di otak (sinyal DDG)
dapat dibagi atas jenis utama, yaitu Delta, Theta, Alpha, Beta, and Gamma. aerah
'rekwensi, amplitude dan kondisi dari sinyal DDG dapat dilihat pada table A1
Sedangkan bentuk dari sinyal DDG dapat dilihat pada gambar A8
Gambar A8 :entu3bentuk Sinyal DDG
abel A1 *enis3jenis Sinyal DDG
Sin+al
0rekuensi
tipikal ,(8-
Amplitudo
ipikal ,9:- Kondisi
$lpha 8 3 1> 0. 3 0..
rilek (mata
tertutup)
:eta 1>3 >. 3 1.
bekerja,
berpikir
elta 1 3 1 0. 3 0..
tidur dalam
kondisi stres
theta A 3 8 1.
tidur dan
bermimpi
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya A8
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
49/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
4.6. Kelainan Pada Sistem Saraf.
2elaianan pada sistem sara' dapat terjadi akibat adanya kerusakan pada
sistem sara' akibat luka, penggunaan obat3obatan, atau kerusakan yang bersi'at
genetik :eberapa jenis kelainan pada sistem sara' yang sering dijumpai adalah sakit
kepala akibat melebarnya pembuluh darah pada daerah selaput otak, epilepsi yang
terjadi akibat adanya gangguan penghantar impuls listrik pada sel3sel sara', amnesia
akibat adanya trauma dan geger otak karena ke#elakaan, alEheimer yang biasanya
dialami oleh manula akibat adanya penurunan jumlah senyawa kimia yang membantu
penghantaran impuls pada sel sara', parkinson berupa tremor pada tangan, gerakan
menjadi lambat dan otot menjadi kaku akibat adanya ketidak seimbangan kimia dalam
sel sistem sara', polio yang disebabkan oleh in'eksi virus polio pada sumsum tulang
belakang, dan meningitis akibat adanya in'eksi virus atau bakteri pada selaput otak
!ertanyaanB
1 Sistem syara' mempunyai apa sajaN
0 *elaskan sistem syara' tak sadar itu yang bagaimanaN
> *elaskan tentang susunan bagian otak
A $pakah 'ungsi otak ke#ilN
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya A=
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
50/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
BAB
!!;)# !$;!P(A# G)AP( ,!!G-
.1 Pendahuluan
"tak tertutup oleh tempurung kepala, yang mana dilindungi langsung oleh tulang
tengkorak empurung kepala ditutui oleh kulit yang tipis, yang disebut s*alp ,kulit
kepala- Sebagian besar otak yang terletak langsung di bawah tulang tempurung
kepala adalah *erebral *orte< ,kulit otak- 2ulit otak tersusun dari sel syara'
(neurons), yang mana banyak se#ara 'ungsional terhubung dengannya, dan terhubung
dengan bagian otak yang lain Selalu ada akti'itas listrik dalam bentuk impuls syara'
yang terkirim dan diterima ke dan dari syara' cortical, meskipun sedang tidur alam
pengertian ilmu biologi (sebaik pengertian ilmu medis atau hukum), tidak adanya
akti'itas listrik pada lapisan otak manusia mengindikasikan kematian ungsi lapisan
otak meliputi pikiran abstrak, pertimbangan, kesengajaan dan ketidaksengajaan
kendali otot kerangka, pengenalan dan perbendaan dari somatic, 2isceral dan stimuli
sensor yang spesi'ik aerah 4 daerah khusus dari lapisan otak mengolah atau
menghasilkan berbagai jenis in'ormasi
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
51/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
tetap di bawah tempurung kepala, elektrode yang ditempatkan dimana saja di atas
kulit kepala yang menjadi bagian otak, masih bisa mendeteksi akti'itas listrik terkait
dengan 'ungsi neuron !erekaman akti'itas listrik dari otak menggunakan elektroda
dinamakan el*troen*ephalo'ram atau !!G (electro 3 listrik, ence"elo 3 otak,
gram 3 rekaman)
.2 Komponen sin+al !!G
Dlektroda DDG akan mendeteksi akti'itas otak hanya untuk daerah di bawah
elektroda saja
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
52/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
memperoleh bentuk gelombang seperti gelombang alpha tersinkronisasi, terjadi
desinkronisasi atau blok alpha Sehingga gelombang beta direpresentasikan dari
gerakan kulit kepala
elta dan heta
Irama elta dan heta merupakan bentuk DDG 'rekuensi rendah yang meningkat
selama tidur pada orang dewasa normal Seperti orang yang tidur dari tahap awal
hingga lelap (dimana didahului dengan tidur /D
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
53/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
Gambar 0 !engukuran bipolar otak belakang
ntuk lebih jelasnya pengukuran pada DDG ini beragam lihat gambar > di bawah ini
Gambar > !osisi pengukuran DDG
!erlu di ingat bahwa pengukuran sinyal sinyal ini akan lebih jelas bila di lihat dari
beberapa sudut pandang seperti pada gambar A Sebenarnya pengukuran DDG ada 0
ma#am #ara yaituB
a 5ara pengukuran serial ampli'ier
b 5ara pengukuran paralel ampli'ier
?amun #ara pengukuran tersebut nantinya selalu di bagi A 'ilter yang akan
menghasilkan A ma#am sinyal DDG yaitu $lpha, :eta, elta dan heta
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya >
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
54/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
Gambar A etail posisi pengukuran DDG
.4 (asil sin+al !!G
!ada hasil pengukuran sinyal DDG harus di bagi menjadi A ma#am dari hasil
pengukuran !embagian A ma#am sinyal tersebut tergantung instrumentasi sistem,
misalnya se#ara hardware atau se#ara so'tware
Seperti terlihat pada gambar adalah hasil pengukuran sebelum di bagi bagi
menjadi A ma#am sinyal Sedangkan pada gambar 6 adalah gambar sinyal DDG
yang telah di bagi menjadi A ma#am sinyal
Gambar Fasil pengukuran sinyal DDG sebelum di pisah pisahkan
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya A
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
55/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
Gambar 6 Fasil pengukuran sinyal DDG setelah dibagi menjadi A ma#am sinyal
. Analisa sin+al !!G
ntuk pengukuran sinyal DDG pasien harus sesuai petunjuk yaitu model
pengambilan sinyal DDGB
a !osisi mata terjaga
b !osisi mata tertutup
# !osisi tertidur C tidak sadar
d !osisi sedang ber'ikir ringan dan berat
ari hasil model pengambila sinyal tersebut akan didapat pula analisa yang jelas
:erikut ini terlihat gambar sinyal DDG dari penderita epilepsi dan lainnya
Gambar 7 Fasil pengambilan dari penderita epilipsi
!ertanyaan
1 Sebutkan komponen sinyal DDG
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
56/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
0 *elaskan letak elektrode pada pengukuran DDG
> *elakan tentang sinyal DDG bila pasien abnormal
A $pakah yang mempengaruhi sinyal DDGN
BAB
&A$%$G "A$%SIA
.1 Pendahuluan
*antung sebenarnya merupakan dua pompa yang terpisahB (1) &antun' ba'ian kanan=
yang memompa darah ke paru3paru dan (0) &antun' ba'ian kiri= yang memompa
darah ke bagian tubuh lainnya Setiap bagian *antung itu dibagi lagi menjadi dua
ronggaB (a) atrium dan (b) 7entrikel. 2edua atrium memompakan darah terakhir di
atrium ke dalam dua ventrikel sesaat sebelum kontraksi ventrikel 2urang dari satu
detik kemudian ventrikel berkontraksi memompakan darah ke paru3paru dan ke
jaringan sistemik &entrikel disebut sebagai pompa yang kuat
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya 6
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
57/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
*antung mempunyai empat katup terpisah yang menyalurkan darah ke satu arah dan
men#egahnya mengalir balik ua di antara katup itu yaitu katup atrio7entrikularis
ber'ungsi menyalurkan darah ke kedua ventrikel ua yang lainnya yaitu katup
semilunaris bekerja sebagai pintu keluar ventrikel 2etika ventrikel berkontraksi
tekanan terhadap katup $& akan mengakibatkan katup ini tertutup, sehingga darah
ventrikel tidak mengalir kembali ke atrium !ada saat yang sama tenaga kontraksi
ventrikel akan mendorong darah ke arah katup semilunaris sehingga terbuka, dan
mengalirlah darah ke arteri pulmonalis atau aorta. 2emudian pada waktu ventrikel
melemas, tekanan darah yang tinggi dalam pembuluh3pembuluh besar akan
menendang balik katup semilunaris sehingga tertutup, dan dengan demikian darah
yang telah dipompakan ke dalam arteri di#egah mengalir kembali ke ventrikel !ada
saat relaksasi ventrikel ini darah dari vena sistemik kembali ke jantung, mendorong
katup $& sampai terbuka dan mengisi lagi ventrikel sebagai persiapan untuk siklus
berikut
alam banyak hal otot jantung sangat mirip dengan otot rangka, tetapi ia mempunyai
dua si'at khusus sehingga sesuai bagi jantung untuk ber'ungsi sebagai pompa
!ertama, serabut otot jantung adalah saling berhubungan antara yang satu dengan
yang lainnya sehingga potensial aksi yang bersumber di manapun di dalam massa
otot, akan berjalan ke setiap penjuru dan seluruh otot berkontraksi serentak engan
kontraksi yang serentak itu darah dapat diperas menuju satu 2edua, potensial aksi otot
jantung berlangsung >C1. detik, ini berarti 1. kali atau lebih dibanding lama potensial
aksi dalam otot3otot rangka "leh sebab itu lama kontraksi otot jantung juga
berlangsung kira3>C1. detik, dan ini sesuai dengan waktu yang diperlukan oleh untuk
mengalir dari jantung ke dalam arteri3arteri
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya 7
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
58/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
*antung mempunyai susunan pengatur irama yang khusus yang terdiri dari (1) simpul
sinoatrialis (simpul S$), yang terletak di dinding atrium kanan dekat tempat
masuknya vena kavaJ (0) simpul atrio7entrikularis (simpul $&), yang terletak di
septum atrium dekat pertemuan kedua atrium dengan ventrikelJ dan (>) suatu sistem
yang terdiri dari serabut otot jantung yang besar yang dapat menyalurkan impuls
jantung dengan #epat dari simpul $& ke seluruh bagian ventrikel
alam jantung normal simpul S$ menjadi pengatur ke#epatan denyut jantung, dan
oleh sebab itu disebut pa#emaker jantung !ada orang istirahat simpul S$ se#ara
ritmik men#etuskan 70 denyut per menit !otensial aksi yang timbul dari simpul ini
disebut impuls jantung, menyebar ke seluruh jantung berturut3turut melalui atrium,
simpul $&, susunan !urkinje, dan masuk ke dalam ventrikel untuk akhirnya
mempersara'i otot3otot ventrikel
!ada saat impuls jantung melalui simpul $&, perjalanan impuls tertunda selama 1C1.
detik lebih, sebab serabut di simpul ini sangat ke#il sehingga penyaluran impulsnya
sangat lambat !enundaan ini sangat penting bagi 'ungsi jantung karena
memungkinkan atrium berdenyut sepersekian detik sebelum kontraksi ventrikel
engan demikian darah dapat mengalir ke dalam ventrikel sebelum siklus pompa
ventrikel dimulai
:ila jaringan jantung pada suatu saat mengalami kerusakan, seperti yang sering terjadi
bila salah satu pembuluh koroner tersumbat, sebagian dari sistem konduksi jantung
dapat terhambat dengan akibat penyaluran impuls menjadi tidak normal lagi Sebagai
#ontoh hambatan konduksi dari simpul $& ke sistem !urkinje yang biasa disebut
sebagai blok jantung sering terjadi pada usia tua :ila ini terjadi atrium tetap
berdenyut dengan ke#epatan normal yaitu kira3kira 70 per menit, tetapi sinyal dari
atrium gagal diteruskan ke ventrikel alam keadaan demikian serabut !urkinje
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya 8
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
59/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
ventrikel akan mengeluarkan impulsnya sendiri dengan ke#epatan 1 sampai A.
denyut per menit, dan 'okus baru ini sekarang menjadi pa#emaker dari ventrikel *adi
ventrikel berdenyut dengan ke#epatan sendiri yang berbeda dengan irama atriumJ
atrium dan ventrikel tidak lagi berdenyut berturutan se#ara teratur
Gangguan konduksi jantung jenis lain yang lebih hebat ialah'ibrilasi ventrikel alam
keadaan ini sinyal jantung tak henti3hentinya berputar3putar di ventrikel dalam bentuk
sirkuit "leh sebab itu bagian3bagian jantung terus menerus berkontraksi tanpa masa
istirahat yang sebenar3nya diperlukan untuk pengisian darah ke dalam ventrikel
$kibatnya 'ungsi pompa jantung terhenti, dan orang meninggal dalam beberapa detik
arah dapat mengalir dalam sirkulasi sistemik disebabkan adanya te3kanan dalam
arteri, dan ke#epatan alirannya per menit ditentu kan oleh tahanan total, yang dikenal
tahanan peri'er total /umus di bawah ini menunjukkan hubungan antara aliran darah,
tekanan, dan tahanan
ekanan
$liran arah H
ahanan
ekanan yang terdapat dalam arteri ditimbulkan oleh ventrikel yang memompakan
darahnya ke dalam aorta ahanan terhadap aliran darah dalam sirkulasi sistemik
ditimbulkan oleh gesekan antara darah dengan permukaan dinding pembuluh darah
ahanan terjadi dalam pembuluh3pembuluh darah yang ke#il terutama arterial dan
kapiler, karena tahanan berbanding terbalik dengan pangkat empat diameter pem3
buluh *adi tahanan dari pembuluh darah berdiameter 1 milimeter (mm) adalah 16 kali
tahanan pembuluh yang berdiameter 0 mm
ekanan darah rata3rata normal dalam aorta adalah 1.. mmFg, dan jumlah darah
yang mengalir dalam seluruh sirkulasi sistemik, disebut #urah jantung, kira3kira
adalah liter per menit (LCmen) pada keadaan istirahat ?amun #urah jantung ini,
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya =
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
60/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
sekali pun pada orang biasa, dapat meningkat menjadi 1 sampai 0. LCmen selama
olahraga berat dan pada atlet terlatih baik dua kali nilai itu
$liran darah dalam jaringan terutama diatur oleh mekanisme autoregulasi lokalJ ini
berarti pengaturan adalah berdasarkan ke#epatan pemakaian nutrien dalam jaringan
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
61/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
Gambar 61 Skematis sirkulasi dua bagian dari jantung dan sirkulasi sistemik dan pulmonal
Gambar 60 memperlihatkan detil jantung yang ber'ungsi sebagai pompa arah yang
memasuki atrium kanan dari vena besar didorong oleh kontraksi atrium dan
mengalir melalui katup tri/kuspidalis untuk masuk ke dalam 7entrikel kanan. ari
ventrikel kanan darah dipompakan melalui katup pulmonalis ke arteri pulmonalis
yang kemudian mengalir melalui paru3paru, dan terakhir melalui vena pulmonalis
masuk ke dalam atrium kiri. engan kontraksi atrium kiri darah didorong melalui
katup mitralis ke 7entrikel kiri= dan dari sini dipompa melalui katup aorta untuk
memasuki aorta dan dialirkan melalui sirkulasi sistemik
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya 61
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
62/132
m i l l i v o l t
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
Gambar 60 :agian 'ungsional dari jantung
2edua atrium merupakan pompa primer yang memaksa sisa darah terakhir masuk ke
dalam ventrikel yang bersangkutan sesaat sebelum kontraksi ventrikel Sisa darah
terakhir yang dipompakan masuk ke dalam ventrikel ini membuat ventrikel menjadi
lebih e'isien dalam kerjanya sebagai pompa dibanding kalau tidak mempunyai
mekanisme pengisian yang khusus ?amun demikian ventrikel adalah demikian
kuatnya sehingga tetap dapat memompa sejumlah besar darah walaupun atrium tidak
ber'ungsi
.3 )itme Suara &antun'
Sebagian besar serabut otot jantung dapat berkontraksi se#ara ritmik 2emampuan ini
dimiliki oleh sekelompok serabut otot jantung yang ke#il yang terletak di dinding
superior atrium kanan yang disebut simpul sinoatrialis, atau lebih sederhana disebut
simpul S$ !elepasan impuls se#ara ritmik oleh simpul S$
Gambar 6> memperlihatkan potensial aksi ritmik yang dihasilkan oleh serabut di
simpul S$ *rebab timbulnya irama ritmik ini adalah sebagai berikutB membran dari
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya 60
hreshold pada saat a#tion
potential
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
63/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
serabut3serabut simpul S$ walaupun dalam keadaan istirahat adalah sangat permiabel
terhadap natrium "leh sebab itu jumlah besar ion natrium masuk ke dalam serat,
mengakibatkan potensial membran istirahat terus naik ke arah nilai yang lebih positi',
seperti terlihat pada gambar 2etika potensial membran men#apai kritik yang disebut
nilai TambangT, mendadak terjadilah potensial aksi !ada akhir potensial aksi untuk
sementara membran kurang permiabel terhadap ion natrium, dan lebih permiabel
terhadap kalium dibanding dalam keadaan normal Ion kalium bo#or keluar sambil
membawa muatan positi' !otensial membran bagian dalam menjadi lebih negati'
daripada sebelumnya, dan keadaan ini disebut hiperpolarisasi, disebabkan
berkurangnya muatan positi' 2eadaan ini berlangsung sepersekian detik kemudian
hilang, karena permiabilitas terhadap ion natrium dan kalium kembali ke keadaan
semula Setelah itu kebo#oran alamiah dari membran terhadap ion natrium akan
menimbulkan potensial aksi berikutnya !roses ini berlangsung berulang3ulang
sepanjang kehidupan, menghasilkan penggiatan ritmik pada serabut3serabut simpul
S$ dengan 'rekuensi 70 kali per menit pada keadaan normal, dengan jumlah denyutan
jantung seluruhnya kira3kira dua bilyun dalam kurun waktu kehidupan seseorang
alam keadaan normal potensial aksi yang berasal dari simpul S$ menyebar ke
seluruh jantung dan dengan demikian menimbulkan kontraksi ritmik pada jantung
?amun bila simpul S$ gagal menghasilkan impuls ritmik, daerah jantung yang lain
akan mulai menghasilkan impuls dan mengambil alih kendali denyutan jantung, dan
ini akan dibahas lebih lengkap di bagian belakang bab ini
!emanjangan Lama !otensial $ksi *antung dan Lama32ontraksi
!erbedaan penting lain antara otot jantung dan otot rangka ialah kontraksi otot jantung
berlangsung lebih lama daripada otot rangka, yaitu kira3kira 1. sampai 1 kali lama
kontraksi otot rangka
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya 6>
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
64/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
Gambar 6A !otensial aksi ritmik dari serat otot ventrikel
2ontraksi otot jantung berlangsung lama, karena potensial aksi otot jantung juga
berlangsung lama Ini diperlihatkan dalam Gambar 6A !otensial aksi otot jantung
berbentuk plateau, tidak berbentuk spike run#ing yang #epat kembali ke garis dasar,
seperti yang terjadi pada serabut3serabut sara' besar dan serabut3serabut otot rangka
!lateau ini seperti terlihat pada gambar berlangsung .,> detik, sebelum kembali ke
keadaan istirahat !enyebab timbulnya plateau ini ialah lambatnya membran
berepolarisasi setelah depolarisasi
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
65/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
2arena ion kalsium membawa muatan positi' maka keadaan positi' dalam serat dapat
diper3tahankan selama proses plateau, sehingga tidak terjadi repolarisasi Setelah
sekian per sepuluh detik arus masuk ion kalsium berhenti dan ter3jadilah repolarisasi,
potensial aksi kembali ke garis dasar
alam otot atrium lama potensial aksi dan juga lama kontraksi adalah .,1 detik,
sedangkan dalam otot ventrikel kira3kira .,> detik
.3.1 P!$GA%)A$ I)A"A &A$%$G
Irama denyut jantung yang hakiki dapat terlihat mudah dengan memperhatikan
jantung pada dada yang terbuka *antung kura mempunyai tiga ruangan, bukan dua
ruangan di tiap sisi seperti pada jantung manusia /uangan pertama disebut sinus, dan
dua lainnya sama seperti pada manusia yaitu atrium dan ventrikel
engan perkataan lain irama jantung ditimbulkan di dinding jantung itu sendiri, dan
bila bagian jantung dikeluarkan dari tubuh, bagian itu akan tetap berkontraksi ritmik
selama nutrisinya di#ukupi
Simul S! sebagai Pacemaker 4antung Manusia Setiap kali sinus berkontraksi,
potensial aksinya disalurkan sepanjang serabut otot dari sinus ke atrium, dan
kemudian dari atrium ke ventrikel, sehingga bagian3bagian jantung itu berkontraksi
berurutan
$kibat dari blok potensial aksi antara sinus dan ium (blok S$) dan blok antara atrium
dengan &entrikel (blok $&) terlihat di bagian kanan gambar !erhatikanlah bahwa
atrium dan ventrikel kemudian berdenyut dengan ke#epatan menurut iramanya
sendiri
i dinding superior atrium kanan dekat tempat masuk vena kava superior terdapat
daerah ke#il yang disebut sebagai simpul sinoatrialis (simpul S$), yang sesuai
dengan sisa sinus semasa embrio seperti yang terdapat pada binatang rendah
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya 6
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
66/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
rekuensi kontraksi serabut otot di simpul S$ manusia kira3kira 70 kali per menit,
sedangkan otot atrium manusia penyut A. sampai 6. kali per menit dan ventrikel kira3
kira 0. kali per menit 2arena simpul S$ mempunyai irama berke#epatan lebih tinggi
dari bagian jantung yang manapun, maka impuls yang berasal dari simpul S$
menyebar ke atrium dan ventrikel, merangsang tempat3tempat itu dengan #epat
sehingga mereka tidak pernah berdenyut perlahan seperti ke#epatan asli yang mereka
miliki Sebagai hasilnya irama simpul S$ menjadi irama dari seluruh jantung, dan
karena itu simpul S$ disebut sebagai pema#u jantung
.4 Aliran arah dan Pen'aturann+a
*umlah darah yang dipompa oleh jantung pada waktu orang dalam keadaan istirahat
kira3kira liter per menit (LCmenit) Ini disebut #urah jantung, nilainya dapat
meningkat setinggi 0 sampai > LCmenit selama atlet berolahraea sangat berat,
atauturun menjadi 1, LCmenit setelah mengalami perda3rahan hebat tanpa
menimbulkan kematian mendadak, walaupun orang akan tetap meninggal bila
keadaan itu berlangsung lebih dari satu atau dua jam
abel 61 $liran arah dan 5urah *antung
persen mlCmen
"tak 1A 7..
*antung A 0..
:ronki 0 1..
Ginjal 00 11..Fati 07 1>.
!ortal (01) (1..)
$rterial (6) (>..)
"tot 1 7.
ulang 0.
2ulit (musim dingin) 6 >..
2elenjar tiroid 1 .
2elenjar adrenal . 0
*aringan lain > 17
otal 1... ...
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya 66
http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.htmlhttp://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
67/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
$liran darah ke berbagai bagian tubuh selama keadaan istirahat terlihat dalam abel
61 2ita melihat bahwa otak menerima kira3kira 1A persen dari aliran darah total,
ginjal menerima 00 persen, hati 07 persen, dan otot3otot yang merupakan separuh dari
tubuh kita hanya menerima 1 persen ?amun pada waktu berolahraga terjadi
perubahan yang besar, hampir seluruh kenaikan aliran darah terjadi dalam otot,
sehingga sekarang merupakan 7 sampai 8. persen dari aliran darah total
5ara untuk
8/17/2019 Biomedical Engineering Modul Book
68/132
Elektronika Medika 1http://www.ziddu.com/download/13995857/BukuElkaMed1.doc.html
engan #ara itu pembuluh darah tidak perlu dibuka bila kita memakai 'lowmeter ini
Selain itu respons alat ini sangat #epat sehingga dapat mengukur setiap perubahan
bahkan yang terjadi dalam waktu .,.1 detik 2arena keuntungan3keuntungan itu jenis
'lowmeter ini banyak digunakan dalam