67  

maksimum 1,54%. Nilai kesalahan rata-rata kurang dari 1% ini menunjukkan

proteksi terhadap muatan listrik berlebih memadai untuk diterapkan pada sistem

terapeutik. Tetapi data kesalahan maksimum yang mencapai 1,54% pada ujicoba

ini merupakan fakta yang patut menjadi perhatian untuk lebih meningkatkan

kinerja algoritma perhitungan proteksi muatan listrik berlebih.

4.2.3 UJI PROTEKSI TERHADAP ARUS LISTRIK RATA – RATA BERLEBIH 

Uji proteksi terhadap arus listrik rata-rata berlebih bertujuan untuk menguji

ketepatan program µStimS dalam melakukan perhitungan proteksi terhadap arus

listrik rata-rata. Data uji proteksi terhadap arus listrik rata-rata berlebih

ditunjukkan pada tabel 4.6.

Tabel 4. 6 Uji proteksi terhadap arus listrik rata-rata berlebih

No.  F.t Frekuensi 

(Hz) 

Lebar Pulsa (ms)  I (µA)  Irata2 (µA) 

% kesalahan

1  0,375  7,5  50  823  308,625  2,88%

2  0,4  4  100  767  306,8  2,27%

3  0,5  5  100  615  307,5  2,50%

4  0,6  6  100  513  307,8  2,60%

5  0,7  7  100  438  306,6  2,20%

6  0,8  8  100  383  306,4  2,13%

7  0,9  9  100  340  306  2,00%

8  1  5  200  305  305  1,67%

Dari data ujicoba ini, diperoleh hasil bahwa algoritma proteksi arus listrik rata-

rata berlebih mempunyai tingkat kesalahan rata-rata sebesar 2,28% dengan

kesalahan maksimum 2,88%. Tingkat kesalahan ini menunjukkan bahwa sistem

proteksi terhadap arus rata-rata berlebih belum cukup memadai untuk aplikasi

pengobatan. Kesalahan ini disebabkan oleh adanya pembulatan pada perhitungan

yang dilakukan oleh mikrokontroler. Karena itu perlu dilakukan penyempurnaan

dengan menambahkan perhitungan koreksi. Dengan menambahkan koreksi

68  

digital, maka hasil perbaikan algoritma sistem proteksi terhadap arus listrik rata-

rata berlebih menjadi seperti pada tabel 4.7. Penyempurnaan ini menunjukkan

hasil yang memuaskan dengan tingkat kesalahan rata-rata 0,66% dan kesalahan

maksimumnya menjadi 1,07%.

Tabel 4. 7 Uji proteksi terhadap arus listrik rata-rata berlebih setelah koreksi digital

No.  F.t Frekuensi 

(Hz) 

Lebar Pulsa (ms)  I (µA)  Irata2 (µA) 

% kesalahan

1  0,375  7,5  50  799  299,625  0,13%

2  0,4  4  100  746  298,4  0,53%

3  0,5  5  100  597  298,5  0,50%

4  0,6  6  100  495  297  1,00%

5  0,7  7  100  425  297,5  0,83%

6  0,8  8  100  371  296,8  1,07%

7  0,9  9  100  334  300,6  0,20%

8  1  5  200  297  297  1,00%

 

4.3 UJICOBA PRE KLINIS SEBAGAI PENDUKUNG 

Ujicoba yang terakhir dari pengembangan perangkat stimulasi arus mikro

OpenMCS dan µStimS ini adalah ujicoba pre klinis. Ujicoba pre klinis ini

bersifat sebagai ujicoba pendukung karena tidak berhubungan langsung dengan

spesifikasi alat dan dalam pelaksanaannya tidak dilakukan ujicoba dengan jumlah

sampel yang cukup sebagai standar ujicoba pre klinis, yaitu 30 orang. Ujicoba

dilakukan pada dua orang sebagai pasien uji. Ujicoba ini bertujuan untuk

membuktikan salah satu pengaruh stimulasi dari penyetelan sinyal stimulasi arus

mikro yang terdapat pada OpenMCS. Ujicoba pre klinis yang dipilih oleh peneliti

adalah ujicoba pengaruh stimulasi arus mikro pada saraf kranial terhadap sinyal

electroencephalogram (EEG). Ujicoba ini dipilih karena parameter yang diekstrak

lebih mudah dianalisis.

Dalam ujicoba stimulasi elektrik saraf kranial (cranial electrical stimulation /

CES) ini, digunakan sinyal stimulasi dengan pengaturan sebagai berikut.

 

Be

Am

Fre

Le

La

Le

Po

Pengukura

seperti ya

pengaturan

pasien uji

ini memba

setelah di

stimulasi u

hasil peng

pada gam

ditunjukka

entuk pulsa:

mplitudo: 15

ekuensi: 0,5

ebar pulsa: 3

ama stimula

etak elektrod

osisi pasien u

an sinyal E

ang tertera

n umum u

sebelum di

andingkan s

iberi stimu

untuk pasie

gukuran EEG

mbar 4.16

an pada gam

Gamb

persegi 1[9

50 µA[9,23]

5 Hz[9,23]

300 ms

asi: 20 menit

da stimulato

uji: duduk d

EEG dilaku

pada gamb

untuk terapi

iberi stimula

sinyal EEG

ulasi. Data

en 1 ditunju

G sebelum

dan 4.17.

mbar 4.18.

ar 4. 13 Peta

69

,23]

t[23]

or: telinga k

di atas kursi

ukan pada

bar 4.13. K

i saraf kran

asi dan sete

pasien uji

hasil peng

ukkan pada g

dan sesuda

Referensi

a titik-titik pe

kiri dan kana

i

daerah P4

Kriteria para

nial. Pengu

elah diberi s

pada saat se

gukuran E

gambar 4.1

h stimulasi

tentang s

emasangan e

an bagian b

yaitu pusa

ameter ini

ukuran dilak

stimulasi. U

ebelum dib

EG sebelu

4 dan 4.15.

untuk pasie

sinyal EEG

elektroda EE

bawah[23]

at saraf sen

didasarkan

kukan pada

Ujicoba pre k

eri stimulas

um dan ses

Sedangkan

en 2 ditunju

G secara u

 

EG

nsorik

pada

a saat

klinis

si dan

sudah

n data

ukkan

umum

70  

 

Gambar 4. 14 Data sinyal EEG pasien 1 sebelum stimulasi

 

Gambar 4. 15 Data sinyal EEG pasien 1 setelah stimulasi

71  

 

Gambar 4. 16 Data sinyal EEG pasien 2 sebelum stimulasi

 

Gambar 4. 17 Data sinyal EEG pasien 2 setelah stimulasi

 

 

 

Gambar s

dengan fre

Data ujic

perbedaan

gelombang

stimulasi.

dengan ke

lebih tepa

sinyal EEG

mikro terh

dengan la

kranial p

keterjagaa

bahwa sti

gangguan

Ga

sinyal EEG

ekuensi sam

oba pre kl

n dari gel

g alfa (frek

Hal ini t

erapatan ke

atnya, perlu

G. Tetapi se

hadap EEG

aporan dari

pada sinya

an, dan me

imulasi aru

kesehatan.

mbar 4. 18 J

G di atas m

mpling 256

linis dari k

lombang E

kuensi 8 – 1

tampak dar

edua paling

dilakukan

ebagai lang

G, saat ini

berbagai li

al EEG u

eningkatkan

us mikro da

. Penelitian

72

Jenis-jenis b

merupakan g

sampel per

kedua pasi

EEG, tepat

3 Hz) antar

ri bertamba

rapat pada

perhitungan

gkah awal m

hanya dian

iteratur tent

untuk men

n relaksasi.[

apat diguna

n ke arah p

entuk gelom

gambar siny

detik dan d

ien uji di

tnya terjad

ra sinyal seb

ah tingginy

a grafik EE

n kuantitas

menuju anali

nalisis seca

tang pengar

ngurangi k[23] Ini ada

akan untuk

pengobatan

mbang EEG

yal EEG y

ditampilkan

atas menu

di peningk

belum stimu

ya simpang

EG setelah s

i nilai masi

isis pengaru

ara visual.

ruh stimula

kegelisahan,

alah salah s

pengobata

n mengguna

 

ang di-sam

n dengan M

unjukkan ad

katan ampl

ulasi dan se

gan garis-g

stimulasi. U

ing-masing

uh stimulas

Hasil ini s

asi elektrik

, meningk

satu pembu

an penyakit

akan arus l

mpling

atlab.

danya

litudo

etelah

garing

Untuk

jenis

i arus

sesuai

saraf

katkan

uktian

t atau

listrik

73  

mikro merupakan bagian tersendiri dari penelitian lanjutan yang dapat dilakukan

menggunakan OpenMCS dan µStimS.

4.4 DISKUSI ANALISIS 

Metode stimulasi elektrik arus mikro merupakan metode pengobatan yang aman

dan tanpa efek samping. Metode pengobatan ini memiliki beberapa

kontraindikasi, yaitu khusus pada pengguna alat pacu jantung dan wanita hamil.

Stimulasi arus listrik mikro tergolong aman karena arus listrik dalam orde

mikroampere memiliki karakteristik yang mirip dengan bioelektrik tubuh

manusia. Bahkan dalam kehidupan sehari-hari, manusia tidak pernah terlepas dari

medan elektromagnetik yang berasal dari lingkungan sekitar yang dapat

menyebabkan terjadinya arus listrik di dalam tubuh. Gejala ini mempengaruhi

bioelektrik tubuh sehingga dalam durasi yang lama dapat bersifat merugikan. Hal

ini terjadi karena tidak terkendalinya ukuran dan durasi dari pengaruh medan

elektromagnetik yang dialami manusia yang dapat mempengaruhi kinerja

bioelektrik tubuh.

Stimulasi arus listrik mikro merupakan salah satu sebab yang dapat

mempengaruhi bioelektrik tubuh, tetapi bersifat terkendali. Seperti telah

dijelaskan sebelumnya, dari berbagai jenis stimulasi elektrik, stimulasi arus mikro

mempunyai kemampuan dalam membantu kinerja bioelektrik tubuh hingga

tingkat sel. Arus ini tentu terlalu kecil untuk mendenyutkan otot atau saraf besar

secara langsung. Inilah yang membedakan antara stimulasi elektrik arus mikro

dengan metode elektroterapi lainnya yang bekerja pada tingkat jaringan. Stimulasi

arus mikro sering disebut sebagai metode pengobatan oleh diri sendiri (self

healing) karena sifatnya yang tidak memaksa tubuh dalam merespon sinyal

stimulasinya sehingga jika dipandang dari cara kerja elektroterapi seperti TENS,

stimulasi arus mikro akan tampak sebagai metode terapi yang tidak mempunyai

hubungan sebab akibat secara langsung dengan tubuh dan sinyalnya tampak

sebagai sinyal stimulasi yang terlalu kecil dalam mempengaruhi sinyal saraf atau

74  

sinyal otot. Ujicoba stimulasi arus mikro selama ini hanya dilakukan dengan

mengamati perubahan yang terjadi pada fisiologi tubuh pada saat dan setelah

beberapa saat dilakukan stimulasi. Namun demikian, hasil-hasil ujicoba respon

fisiologi atau pre klinis yang dilaporkan dari metode stimulasi arus mikro

mempunyai efikasi yang sangat baik, bahkan melebihi kemampuan metode

stimulasi elektrik lainnya.

Dengan pemahaman di atas, dapat ditarik kesimpulan bahwa sebenarnya metode

stimulasi arus mikro bekerja pada daerah yang jauh di bawah ambang batas aman

untuk arus listrik yang melewati tubuh. Peraturan – peraturan yang mengatur alat-

alat medis dalam memberikan stimulasi elektrik pun hingga saat ini tidak

mengkhususkan kajiannya pada arus listrik dalam orde mikroampere.[24,25] Dari

materi kajian yang dipaparkan pada standar-standar internasional tersebut, untuk

suatu stimulasi pada permukaan kulit, masih berlaku batas maksimum 10 mA

sebagai ambang batas aman secara umum. Nilai ini adalah 10 kali lebih kecil

dibanding nilai maksimum sinyal stimulasi arus mikro.

Dengan pertimbangan latar belakang aturan keamanan peralatan medis untuk

produk masal, OpenMCS dan µStimS belum dapat dikategorikan sebagai piranti

yang memadai. Tetapi dalam penggunaannya sebagai alat stimulasi elektrik arus

mikro untuk kepentingan penelitian medis yang digunakan oleh para dokter,

peneliti medis, dan elemen-elemen teknik biomedika, OpenMCS dan µStimS

sudah memadai untuk digunakan. Dasar pertimbangan yang digunakan peneliti

dalam menilai kemampuan OpenMCS dan µStimS ini adalah sebagai berikut.

1. Dengan menggunakan standar toleransi kesalahan 1%, tingkat kesalahan

rata-rata yang dihasilkan dari parameter sinyal arus mikro dan sistem

proteksinya tidak ada yang melebihi 1%

2. Kesalahan frekuensi yang mencapai 5% hanya terjadi di sekitar frekuensi

10 Hz yang disebabkan oleh kekurangsempurnaan algoritma dan

keterbatasan mikrokontroler dalam melakukan perhitungan. Kesalahan ini

75  

sama sekali tidak membahayakan pasien tetapi memberikan kontribusi

kesalahan data jika digunakan untuk penelitian nantinya. Kekurangan ini

harus disempurnakan lagi. Tetapi mengingat tingkat kesalahan yang kecil,

dan pada daerah frekuensi selain 10 Hz kesalahan yang terjadi mayoritas

kurang dari 1%, maka dibandingkan dengan manfaat yang perlu

dikembangkan dari penelitian terapi elektrik arus mikro, kesalahan

frekuensi ini dapat ditoleransi.

Analisis yang kedua adalah membuktikan hipotesis penelitian. Untuk

membuktikan keunggulan OpenMCS dan µStimS dari sisi fitur dan lebih

ekonomis dibandingkan produk serupa yang ada di pasaran, digunakan analisis

berdasarkan data perbandingan spesifikasi yang ada pada tabel 4.8. Pada tabel 4.8

diperbandingkan antara perangkat stimulasi arus mikro OpenMCS dan µStimS

dengan perangkat stimulasi arus mikro dari produk yang paling umum digunakan

sebagai perangkat untuk penelitian terapi arus mikro, yaitu Alpha-Stim 100.

Pembanding kedua adalah produk Trio Stim yang memiliki tiga fungsi, yaitu

mampu sebagai alat stimulasi arus mikro (MCS), TENS, dan alat stimulasi

elektrik otot (EMS). Pada tabel 4.8, kolom yang berwarna hijau merupakan

keunggulan produk. Apabila ketiga kolom berwarna hijau, berarti ketiga produk

sama-sama unggul untuk parameter yang bersangkutan.

Dengan pengamatan terhadap data pada tabel 4.8, dengan jelas dapat diambil

kesimpulan akan keunggulan OpenMCS dan µStimS. Dengan demikian berarti

hipotesis pada penelitian “Pengembangan Alat Stimulasi dan Sinyal Terapi

Elektrik Arus Mikro Sistem Terbuka Sebagai Instrumen Penelitian Medis” dapat

diterima, bahwa dengan realisasi OpenMCS dan µStimS, tercipta suatu perangkat

stimulasi elektrik arus mikro yang lebih unggul secara fitur untuk digunakan

dalam aplikasi penelitian medis dan bersifat lebih ekonomis daripada produk

serupa yang ada di pasaran.

76  

Tabel 4. 8 Perbandingan keunggulan OpenMCS dan µStimS dengan Alpha-Stim 100 dan Trio Stim[6,7,8,9,10]

No.  Fitur  OpenMCS & µStimS  Alpha‐Stim 100  Trio Stim (MCS) 

1  Arus listrik  0 ‐ 1000 µA  10 ‐ 600 µA  11 ‐ 750 µA 

2 Pengaturan arus listrik  Setiap saat  Setiap saat  setiap saat 

3 Bentuk gelombang  5 jenis (lihat rincian) 

Persegi asimetrik bipolar 

Persegi konstan bipolar 

4  Frekuensi 

0,25 ‐ 1000 Hz (tergantung jenis 

gelombang)  0,5; 1,5; 100 Hz  0,3 ‐ 400 Hz 

5 Pengaturan frekuensi  Setiap saat  Setiap saat  setiap saat 

6  Lebar pulsa  1 ‐ 1000 ms  50% duty cycle  1 ‐ 250 ms 

7 Pengaturan lebar pulsa  setiap saat  tidak ada  setiap saat 

8 Pengaturan waktu terapi  kontinyu 

10, 20, 60 menit dan kontinyu  30 menit 

9 Pengaman arus listrik berlebih  ada  tidak disebutkan  ada 

10 

Pengaman muatan listrik berlebih  ada  tidak ada  ada 

11 

Pengaman arus listrik rata‐rata berlebih  ada  tidak ada  ada 

12  Tampilan LCD  ada  ada  ada 

13 Parameter tampilan 

Petunjuk, arus listrik, frekuensi, lebar pulsa, peringatan keamanan pasien 

Petunjuk, timer, simbol kapasitas 

baterai 

Petunjuk, arus listrik, frekuensi, lebar pulsa, timer 

14  Catu daya Baterai kering 12V 

rechargeable Baterai 9V disposable 

Baterai 9V disposable 

15  Sistem  terbuka  tertutup  tertutup 

16  Harga Rp 800.000,‐ (biaya 

pembuatan)  $ 895,‐  $ 439,‐ 

4.5 POTENSI PENGEMBANGAN LEBIH LANJUT 

Penelitian “Pengembangan Alat Stimulasi dan Sinyal Terapi Elektrik Arus Mikro

Sistem Terbuka Sebagai Instrumen Penelitian Medis” merupakan tahap awal dari

serangkaian perkembangan metode stimulasi arus mikro yang dapat terus

dikembangkan aplikasinya. Metode stimulasi arus mikro telah membuka

77  

pemahaman baru akan sistem kerja tubuh manusia dan berbagai fenomena yang

berhubungan dengan peningkatan kualitas hidupnya. Pengembangan lebih lanjut

dari hasil penelitian alat stimulasi arus mikro dan sinyalnya akan mengarah pada

tindak lanjut akan riset aplikasi arus listrik mikro, kebijakan penggunaan metode

stimulasi arus listrik mikro, dan pengembangan produk-produk aplikasi stimulasi

arus listrik mikro untuk berbagai tujuan. Dari bidang riset lanjutan, terdapat

bermacam-macam area mulai dari manfaat arus listrik mikro bagi kesehatan,

sinyal arus mikro untuk pengobatan penyakit degeneratif, sinyal arus mikro untuk

menunjang kesehatan tubuh, dan lebih jauh dapat diarahkan ke bidang olahraga

untuk menunjang kompetensi atlit. Pemanfaat arus mikro juga tidak hanya untuk

pengobatan manusia, tetapi arus mikro dapat pula digunakan dalam pengobatan

binatang. Untuk mengarah pada hal-hal tersebut diperlukan langkah-langkah

pengembangan lebih lanjut dalam riset stimulasi arus listrik mikro. Gambaran dari

pengembangan lebih lanjut yang dapat diperoleh dengan adanya riset alat

stimulasi arus mikro OpenMCS dan program µStimS ditunjukkan oleh gambar

4.19.

 Gambar 4. 19 Gambaran potensi pengembangan lebih lanjut metode stimulasi arus

mikro