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