Fisika KedokteranFK UNSWAGATI

Uswatun Hasanah, S.Pd

PendahuluanTujuan Instruksional Setelah mengikuti mata kuliah ini, 80 %

mahasiswa dapat menyebutkan konsep dasar Bioelektrik jantung

Relevansi singkatSistem tubuh manusia, terutama organ jantung

dan syaraf memiliki gelombang elektromagnetik untuk membantu pergerakan organ tersebut

Deskripsi singkat Mata kuliah ini akan membahas tentang sistem kelistrikan pada otot jantung

PENDAHULUANSejarah :Caldani, 1856 : menemukan kelistrikkan pada otot

katak yang telah matiLuigi Galvani, 1780 : Mulai mempelajari listrik

pada tubuh hewanLuigi Galvani, 1786 : melaporkan hasil

eksperimennya bahwa kedua kaki katak terangkat ketika diberikan aliran listrik lewat suatu konduktor

Arons, 1892 : merasakan adanya aliran frekuensi tinggi melalui dirinya sendiri dan asistennya

Van Seynek, 1899 : Melakukan pengamatan tentang terjadinya panas pada jaringan yang disebabkan oleh aliran frekuensi tinggi

Schliephake, 1928 : melaporkan tentang pengobatan penderita dengan mempergunakan “short wave”

DASAR BIOLISTRIKHukum Ohm : Perbedaan potensial antara ujung konduktor berbanding langsung dengan arus yang melewati, berbanding terbalik dengan tahanan dari konduktor

R = V I

R : tahanan, ohm (Ω)I : kuat arus, ampere (A)V : Tegangan, (volt)

Arus Listrik : Banyaknya muatan listrik yang mengalir dalam sebuah penghantar

Potensial : Perbedaan jumlah muatan listrik antara dua buah penghantar (V = V2 – V1)Daya Listrik : Ukuran cepat rambat energi listrik untuk diubah menjadi eneri lain (disebut juga power)

dt

dQi

MACAM-MACAM GELOMBANG ARUS LISTRIK

1. Arus bolak balik / sinusoidal

2. Arus setengah gelombang3. Arus searah penuh tapi

masih mengandung desir4. Arus searah murni5. Faradik6. Surged faradic / sentakan

faradik7. Surged sinosoidal /

sentakan sinusoidal8. Galvanik yang interuptus9. Arus gigi gergaji

DefinisiSecara fisiologi, jantung adalah salah satu organ

tubuh yang paling vital fungsinya dibandingkan

dengan organ tubuh vital lainnya. Dengan kata

lain, apabila fungsi jantung mengalami gangguan

maka besar pengaruhnya terhadap organ-organ

tubuh lainya terutama ginjal dan otak. Karena

fungsi utama jantung adalah sebagai pompa yang

memompakan darah ke seluruh tubuh untuk

kepentingan metabolisme sel-sel demi

kelangsungan hidup

Bioelektrik jantung merupakan fenomena

kelistrikan dalam jaringan sel jantung

Kelistrikan dalam tubuhSinyal listrik dalam tubuh dihasilkan dari

proses elektrokimiawi sel-sel tertentu. dengan mengukur sinyal secara selektif , kita dapat memperoleh informasi klinis yang bermanfaat mengenai fungsi tubuh kita.

Listrik dalam tubuh berfungsi untuk mengendalikan dan mengoperasikan saraf, otot, dan berbagai organ.

Gaya-gaya yang ditimbulkan otot disebabkan oleh tarik menarik antara muatan listrik yang berbeda.

8

Di membran tiap neuron, terdapat beda potensial listrik (voltase) akibat muatan negatif di permukaan dalam dan muatan positif di permukaan luarnya.

Aktivitas kelistrikan sel perpindahan ion dari dalam sel ke luar sel, atau

sebaliknya melalui membran sel

Pada keadaan istirahat:Ion Na+ luar sel >> potensial dalam sel > negatif potensial membran negatif/ istirahat (-90 mVolt) = polarisasi

Ada rangsangan listrik terhadap membran :Ion Na+ masuk ke dalam sel potensial dalam sel > positif potensial membran positif = depolarisasi

Saat neuron mengalami stimulasi, terjadi perubahan besar sesaat di titik stimulasi, yang disebut potensial aksi dan menjalar sepanjang akson. (penyaluran sinyal di dalam tubuh)

Stimulasi rangsangan dapat berupa rangsangan fisik dan kimiawi, misalnya : panas, dingin, sinar, suara, dan bau.

Sel otot jantung2 macam sel :

Sel autoritmik (1%) Potential pace maker Hanya terdapat pada NSA (nodus sinoatrium) – NAV

(nodus atrioventrikel) – berkas his cabang kanan dan kiri – serabut purkinye

Sel kontraktil (99%) Sel yang berkontraksi sebagai respon thd impuls

dari sel autoritmik

11

Aktivitas Kelistrikan Jantung

Jantung memiliki kemampuan membentuk depolarisasi

spontan & potensial aksi sendiri Sistem Penghantar

Khusus (sel autoritmis)

Sifat sistem penghantar khusus:

(1) Otomasi kemampuan menghasilkan impuls secar a

spontan

(2) Ritmis keteraturan membangkitkan impuls

(3) Daya penerus kemampuan menghantarkan

impuls

(4) Peka rangsang kemampuan berespons thd

rangsang

Mekanisme kelistrikan jantungKerja jantung yang ritmis dikendalikan oleh

sinyal listrik yang diawali oleh stimulasi spontan sel-sel otot khusus yang terletak di atrium kanan, sel ini membentuk Nodus Sinoatrium (NSA).

NSA melepaskan sinyal dengan interval teratur sekitar 72 kali permenit, namun kecepatan pelepasan sinyal ini fluktuatif tergantung pada saraf yang terletak diluar jantung sebagai respons terhadap kebutuhan tubuh akan darah serta rangsangan lainnya.

Sinyal listrik dari NSA depolarisasi sel-sel otot kedua atrium sehingga keduanya berkontraksi dan memompa darah

Terjadi repolarisasi atrium, kemudian sinyal listrik tadi menuju NAV yang memicu depolarisasi ventrikel kanan dan kiri sehingga kedua ventrikel berkontraksi dan mendorong darah kedalam sirkulasi paru dan umum.

Otot ventrikel repolarisasi sehingga rangkaian proses ini berulang

Repolarisasi dan depolarisasi otot jantung menyebabkan arus mengalir di dalam badan, menimbulkan potensial listrik di kulit. (Dasar pengembangan EKG)

Sistema Conductoria

Muatan listrik sel otot jantungKeadaan sel otot jantung

Muatan listrik

intraseluler ekstraseluler

Istirahat/repolarisasi

- (relatif lebih negatif)

+ (relatif lebih positif)

depolarisasi + (relatif lebih positif)

- (relatif lebih negatif)

Sel istirahat

+ + + + + + +

Sel sedang depolarisasi

--- --- --- + + + +

-- -- -- --- --- ---

--- --- --- --- ---

+ + + +

+ + + +

--- --- ---

--- --- ---

+ + + + + + +

Sel telah depolarisasi

--- --- --- --- ---

--- --- --- + + + + +

Sel mulai repolarisasi

--- --- --- + + + +

+ + + + + + +

+ + + + + + +

+ + + +

+ + + +

--- --- ---

--- --- ---

--- --- --- --- --- --- --- + + + +

ISYARAT LISTRIK TUBUHIsyarat listrik tubuh merupakan hasil perlakuan kimia dari tipe-tipe sel tertentu. Dengan mengukur isyarat listrik tubuh secara selektif sangat berguna untuk memperoleh informasi klinik tentang fungsi tubuh

Yang termasuk dalam isyarat tubuh adalah :1.EMG (elektromiogram)2.ENG (elektroneogram)3.ERG (elektroretinogram)4.EOG (elektrookulogram)5.EGG (elektrogastrogram)6.EEG (elektroensefalogram)7.EKG (elektrokardiogram)

Definisi EKGElektro : listrikKardio : jantungElektrokardiograf : alat untuk merekam

aktivitas listrik jantungElektrokardiogram : grafik hasil perekaman

potensial listrik yang ditimbulkan oleh jantung

Dasar Perekaman EKGTubuh manusia mrp konduktor listrik yang

baikCairan dalam jaringan tubuh mengandung

ion-ion Perbedaan potensial – ion berpindahElektrode pada permukaan kulit merekam

beda potensial Perubahan letak elektroda –> perubahan

hasil perekaman

ELEKTRODAUntuk mengukur potensial aksi secara baik

dipergunakan elektrodaBahan yang dipakai sbg elektroda adalah perak dan

tembagaApabila sebuah elektroda tembaga dan sebuah

elektroda perak dicelupkan ke dalam larutan misalnya larutan elektrolit seimbang cairan tubuh maka akan terjadi perbedaan potensial antara kedua elektroda itu.

Perbedaan potensial ini kira-kira sama dengan perbedaan antara potensial kontak kedua logam disebut potensial offset elktroda

Apabila sebuah elektroda tembaga dan elektroda perak ditempatkan dalam bak berisi elektrolit akan terdapat perbedaan potensial sebesar 0,80 – 0,30 = 0,46 V

ELEKTRODA

ElektrodaPerbedaan potensial sebesar 0,46 V dapat dijumpai

bila kedua tangan penderita disambung melalui elektroda tembaga dan elektroda perak pada jalan masuk instrumen yang dipakai untuk pengukuran

Dalam praktek perbedaan potensial offset elektroda harus dibuat sekecil mungkin/mendekati nol, akan tetapi selalu tidak mungkin dan akan terjadi drift (penurunan tegangan secara perlahan-lahan)

Untuk mendapatkan potensial offset elektroda sekecil mungkin, elektroda tidak disambung pada amplifier tegangan searah melainkan dilapisi pasta/jelly

Pemilihan bahan sebagai elektroda sangat penting terutama bahan elektroda dapat disterilkan dan tidak mengandung racun pilihan utama adalah perak dan ditutupi lapisan tipis perak chlorida (AgCl)

Macam-macam bentuk elektroda1. Elektroda jarum (mikro elektroda)

berbentuk konsentrik (concentric elektroda) untuk mengukur aktivitas motor unit tunggal Elektroda terbuat dari baja anti karat

2. Elektroda mikropipet terbuat dari gelas pipa gela dipanaskan lalu ditarik cepat-cepat kemudian ujung gelas tersebut dipotong, diameternya tidak lebih dari 0,5 Um, dalam pipa diisi elektrolit sehingga diperoleh kontak penyaluran yang baik dengan kawat perak sehingga dapat dipergunakan untuk menyalurkan potensial kedalam sebuah sel untuk mengukur potensial biolistrik dekat atau didalam sel

Macam-macam bentuk elektroda2. Elektroda permukaan kulit,

terbuat dari metal/logam yang tahan karat, misalnya perak, nikel atau alloy

a. Bentuk plat untuk mengukur listrik permukaan tubuh EKG, EEG dan EMG, di daerah yang akan diletakkan elektroda digosok dengan saline solution, atau diganti dengan jelly atau pasta

b. Bentuk suction cup

Manfaat EKGAktivitas listrik siklus jantung dapat di rekam

dan dipakai sebagai alat diagnostikAlat pemeriksaan penunjangDeteksi gangguan “kelistrikan” jantung :

HipertrofiInfark myocardDisritmiaGangguan elektrolit , Kalium