Fisika Kesehatan

Fisika KedokteranManogari. Ssi,MT manog_sianturi@yahoo.comPeranan Ilmu Fisika dalam Kedokteran Ada 2 bidang yang termasuk dalam fisika medis : Bidang medis (kedokteran)Bidang Fisika

Fisika kedokteran(kesehatan) berperan dalam 2 hal : Penggunaan ilmu fisika untuk menentukan fungsi tubuh meliputi kesehatan dan penyakit (faal fisika) Penggunaan fisika dalam praktek medis meliputi pengetahuan tentang benda/Alat yang digunakan dalam bidang medis contoh : USG, Laser, Sinar-X, CT Scan, MRI, EKG, Stetoskop, Termometer, Timbangan, meteran, Tensi meter, Antropometri dllFisika Medis dibagi dalam 2 sub-devisi1. Fisika Kesehatan2. Kedokteran Enggineering Pengukuran Fisika maupun disiplin ilmu lain ketika kita melakukan pengukuran sesuatu yang terpenting adalah mengukur nilai kuantitas merupakan dasar yang paling utama. Mengukur suhu tubuh 37oc Mengukur tekanan darah seseorang 120/80 mmHg

Akurasi dan Presisi Keakuratan (accurate) berbeda dengan ketepatan (precision)Keakuratan mengacu pada seberapa dekat pengukuran mendekati standar yang ditentukan Ketepatan mengacu pada reproduksibilitas pengukuran dan tidak berhubungan dengan keakuratan pengukuranAkurasi dan Presisi Contoh diberi data pengukuran suhu seorang pasien dalam satuan derajat Celsius sebagai berikut 36.1, 36.0, 36.2, 36.4, 36.0, 36.3, 36.3, 36.4 dan 36.2Jika ditetapkan standar suhu normal manusia 37oCMaka pengukuran diatas dikatakan presisi namun tidak akuratHal-hal yang berkaitan dengan pengukuran Proses pengukuran Proses pengukuran dalam fisika ada 2 : Pengukuran tunggal memiliki nilai ketidak pastian x = skala terkecil dari alat yang digunakan 2. Pengukuran berulang memiliki nilai ketidak pastian x = SD =

.

2. Registrasi Mencatat hal-hal yang diperoleh dari hasil-hasil pengukuran. Registrasi ini penting untuk memperoleh informasi yang diperlukan. Registrasi kontiniu terhadap suatu keadaan selama waktu tertentu disebut Registrasi analog 3. Kesalahan Diagnosa (Kesalahan keputusan) False Positip dan False NegatipDari hasil pengukuran kita belum dapat menentukan apa-apa tanpa membandingkan nilai yang ada (nilai normal), contoh Seorang dokter setelah memperoleh sejarah penyakit seseorang penderita, memperoleh hasil pemeriksaan jasmani dan hasil pengukuran laboratorium, baru dapat menentukan apakah penderita itu menderita suatu penyakit atau tidak. Dalam hal penentuan keputusan itu bisa terjadi false positip dan false negatip

False positip Suatu error (penyimpangan) yang terjadi dimana penderita dinyatakan menderita suatu penyakit padahal sama sekali tidak menderitanyaFalse Negatip Suatu error yang terjadi dimana penderita dinyatakan tidak sakit padahal penderita tersebut menderita suatu penyakit.Dampak Besar kesalahan Diagnostik Seorang wanita muda didiagnosa menderita rematik jantung dan mengahabiskan waktunya beberap tahun untuk istirahat di tempat tidur, namun belakangan diketahui bahwa wanita itu sebenarnya menderita arthritis.Apa dampak besar kesalahan diagnostik diatas?Untuk menghindari/mengurangi angka kejadian false positip atau false negatip Melakukan riset penyebab kekacauan nilai-nilai test laboratoriumPengembangan test-test klinis baru dan instrumentasi yang labih baikPengulangan pengukuranPenggunaan alat-alat yang dapat dipercayaKalibrasi sepatutnya terhadap alat-alat yang dipakai dalam kurun waktu tertentu.Besaran dan SatuanBesaran Pokok

No Nama Besaran Satuan Dimensi 1Panjang Meter (m)L2MassaKilogram (kg)M3WaktuDetik (s)T4Arus listrikAmpere (A)I5TemperaturKelvin (k)6Intensitas cahayaCandela (cd)J7Jumlah zatMoleNTabel Awalan-awalan pada satuan SI (pangkat dari 10)NoAwalan SingkatanKelipatancontoh1Pikop10-12pikometer (pm) 2Nanon10-9nanometer (nm)3mikro10-6mikrogram (g)4milim10-3miligram (mg)5sentic10-2sentimeter (cm)6desid10-1

desimter (dm)7TeraT1012terameter (Tm)8GigaG109gigameter (Gm)9MegaM106megagram (Mg)10kilok103kilometer (km) 11hektoh102hektometer (hm)12dekada101dekagram (dag)Besaran Turunan Luas (A) = P x l A = m x m = m2 = L22. Volume (V) = p x l x t V = m x m x m = m3 = L3

3. Massa jenis () = = ML-3

4. Kecepatan (v) = =LT-1

5. Percepatan (a) =

6. Gaya (F) = ma = Kg m/s2 = Newton = MLT-2

7. Tekanan (P) =

8. Energi (w) = F. s = N.m= Joule

Soal Latihan Suatu benda berbentuk balok dengan ukuran panjang 1m, lebar 20 cm dan tebal 20 mm . Jika balok diisi air penuh tentukanlah volume air yang diperlukan (dalam liter). (1m3 = 1000 liter)Suatu benda mempunyai massa jenis 2 g/cm3 dan volume 20 liter tentukanlah massa benda tersebut (dalam kg) ?.(1liter = 1000 cm3)

Hukum Dasar BiomekanikaAda 3 hukum dasar biomekanika Hukum Newton PertamaDisebut hukum inersia Hukum kelembaman suatu benda F = 0Hukum Newton-2F = m.aGaya Aksi = - Gaya Reaksi

3. Hukum Newton-3 Bila suatu benda mendapat suatu gaya aksi, maka pada saat yang bersamaan benda itu memberi gaya reaksi yang besarnya sama dengan gaya aksi tetapi arahnya berlawanan

Gaya Pada Tubuh dan Didalam Tubuh Gaya yang bekerja pada tubuh dapat kita ketahui apabila kita menabrak suatu objek atau kita ditabrak oleh benda lain Gaya yang ada didalam tubuh kita sering tidak kita ketahui, padahal gaya itu benar-benar ada.Contoh : gaya otot, yang menyebabkan mengalirnya darah dan paru-paru yang memperoleh udara sehingga kita dapat bernapas.Gaya listrik yaitu gaya antara elektron dan proton, gaya inti kuat yang dihasilkan oleh proton, dan gaya inti lemah yang dihasilkan oleh elektron dari inti atomJika ditinjau dari segi statis dan dinamisnya tubuh manusia, maka gaya yang bekerja pada tubuh dibagi dalam 2 tipe : Gaya pada tubuh dalam keadaan statisGaya pada tubuh dalam keadaan dinamis1. Gaya pada tubuh manusia dalam keadaan statisTubuh dalam keadaan stasioner berarti tubuh dalam keadaan seimbang, artinya jumlah gaya dan momen gaya dalam segala arah sama dengan nol.Sistem otot dan tulang dari tubuh manusia bekerja sebagai pengumpil(tumpuan).Ada 3 macam sistem pengumpil yang bekerja dalam tubuh manusia 1. Kelas pertama sistem Pengumpil Titik tumpuan terletak diantara gaya berat dan gaya otot

2. Kelas Kedua sistem pengumpil Gaya berat diantara titik tumpuan dan gaya otot

3. Kelas ketiga sistem pengumpilGaya otot terletak diantara titik tumpuan dan gaya berat

Dari ketiga sistem pengumpil diatas yang paling banyak adalah kelas ketiga

Tarikan otot Deltoidus

Dari gbr diatas Tarikan otot Deltoidus T = (2W1 +4 W2)/sin

Analisa gaya Dan Kegunaan klinikGaya yang bekerja pada tubuh dapat berupa : Gaya vertikal Gaya membentuk sudut Gaya horizontal

Gaya vertikal

2. Gaya membentuk sudut

3. Gaya horizontal

Pada sistem traksi tulang Berat beban yang digantung pada sisitem traksi tulang adalah W = 1/7x BBBB = Berat Badan Pasien Penggunaan KlinikTraksi leher

wArah tarikkatrolArah tarikototTraksi Tulang

wBerat pemberat 1/7 kali BBTraksi Kulit

wBerat pemberat 1/10 kali BB hanya untuk anak-anak dibawah 12 tahunStabilitas Saat BerdiriPada manusia tegak yang dilihat dari belakang, pusat gravitasi (cg) berlokasi pada pelvis didepan bagian atas depan sacrum sekitar 58% dari tinggi seseorang dari tanah.Kontrol otot yang buruk, kecelakaan, penyakit, kehamilan, kelebihan berat atau postur yang buruk akan merubah posisi cg seperti gambar berikut 38

Gambar (a) letak cg normal sekitar 58% tinggi seseorangdiatas dasar kakinya (b) suatu kondisi kelebihan berat dapat mengubah cg kedepan sehingga proyeksi vertikalnya lewat dibawah pusat kaki, menyebabkan tubuh berkompensasi dengan membentuk posisi tidak normal yang mengarah kemungkinan ketegangan otot.Mengangkat dan BerjongkokBagian tubuh yang sering tersiksa adalah daerah lumbar (punggung bawah) yang ditunjukkan seperti gambar berikutLumbar vertebrae ditujukan untuk gaya yang sangat besar, hal tersebut terlihat dari beban tubuh dan juga gaya yang anda tunjukkan pada daerah lumbar saat anda mengangkat beban. Ketika tubuh membunkuk kedepan sekitar 60o dari posisi vertikal dan terdapat beban 225N di tangan maka gaya kompresif R dapat mencapai 3800 N (~ 6 x BB)

Gambar (a) mengangkat beban dengan skema gaya yang digunakan (b) Gaya dimana T adalah rata-rata untuk seluruh otot dan R adalah resultan gaya pada lumbar vertembra kelima ,L5 FUNGSI TULANGPendukungPenggerakPelindung berbagai organPenyimpan zat-zat kimiaCadangan makananPengirim suara (telinga tengah)Tabel. Komposisi dari tulang kerasNoElemenTulang keras, tulang paha (%)1H3,42C15,53N4,04O44,05Mg0,26P10,27S0,38Ca22,29Campuran 0,2Diadaptasi dari dari H.Q Woodrad, Health Physics, 8, 516 (1962) 43Soal latihanTuliskanlah rumus dimensi dari energi (kalor atau panas)Seseorang yang sedang joging melakukan gerak jinjit pada salah satu telapak kakinya. Jika panjang telapak kakinya 40 cm dan jarak pusat massa dari ujung jarinya 10 cm tentukanlah tarikan musculus gastrocnemous untuk orang yang beratnya 800NSeseorang sedang latihan fitnes menahan berat beban ditangannya dengan massa 10 kg dan massa tangannya 2 kg. Jika panjang tangan orang tersebut 30 cm dan jarak berat tangan dengan humerus 14 cm tentukanlah besar tarikan otot bisep untuk menahan beban tersebut jika jarak otot bisep dengan penopang 4 cm untuk posisi tangan horizontal.Seseorang merentangkan tangannya yang panjangnya 80 cm dan massa lenggannya 5 kg digunakan untuk menahan beban 10 kg jika pusat massa lengannya ditengah lengan dan sudut yang dibentuk otot deltoideus dengan ulna 30o dan jaraknya terhadap penopang ( R ) 20 cm tentukanlah besar tarikan otot deltoideusSeseorang yang sedang fraktur pada bagian kakinya dilakukan terapi dengan sistem traksi tulang, jika berat orang tersebut 630 N tentukanlah massa beban yang dapat digantung untuk maksud tersebut g = 10 m/s2