A. Kelistrikan Tubuh

1. Listrik Dalam Tubuh

Listrik memegang peranan penting dalam kedokteran. Ada dua aspek

listrik dan magnet dalam pengobatan yaitu efek listrik dan magnetik yang

dihasilkan di dalam tubuh dan aplikasi listrik dan magnet ke permukaan tubuh.

Luigi Galvani memberikan kontribusi pertama di bidang ini pada tahun 1786

ketika ia menemukan listrik di kaki kodok. Sejak saat itu bertahun-tahun

penelitian telah dilakukan dengan berbagai macam percobaan yang berhubungan

dengan efek listrik di dalam dan pada permukaan tubuh. Penelitian dasar masalah

ini disebut neurofisiologi.

Listrik yang dihasilkan di dalam tubuh berfungsi untuk mengontrol dan

mengoperasikan syaraf, otot, dan organ. Pada dasarnya semua fungsi dan aktivitas

tubuh melibatkan listrik dalam beberapa cara, diantaranya yaitu kekuatan otot

yang disebabkan oleh daya tarik dan tolakan dari muatan listrik. Aktifitas otak

pada dasarnya juga bersifat elektrik. Pada sistem saraf otak semua sinyal dari otak

dan yang menuju otak melibatkan aliran arus listrik.

Sistem saraf berperan penting dalam hampir setiap fungsi tubuh. Pada

dasarnya, pusat saraf (otak) menerima sinyal internal dan eksternal dan biasanya

membuat tanggapan yang tepat. Informasi ini ditransmisikan sebagai sinyal-sinyal

listrik di sepanjang saraf. Sistem komunikasi yang efisien ini dapat menangani

banyak jutaan bentuk informasi pada waktu yang sama dengan kecepatan tinggi.

Dalam melaksanakan fungsinya, tubuh banyak menghasilkan sinyal listrik.

Sinyal listrik yang dihasilkan merupakan hasil aksi elektrokimia sel tertentu.

Pengukuran isyarat listrik tubuh secara selektif sangat berguna untuk memperoleh

informasi klinik tentang fungsi tubuh dan gangguan pada organ-organ tertentu.

Potensial listrik dan sinyal listrik dapat diukur dengan alat-alat sebagai berikut:

Elektromiograf (EMG) adalah alat yang digunakan untuk memantau aktivitas

listrik otot, elektrokardiograf (EKG) yang digunakan untuk memantau aktivitas

listrik jantung, dan elektroensefalograf (EEG) adalah alat yang digunakan untuk

memantau aktivitas listrik otak.

5

6

2. Kelistrikan Sistem Saraf Dan Neuron

Sel saraf berfungsi untuk menerima, menginterpretasi, dan men-

transmisikan pesan listrik. Ada banyak jenis neuron, pada dasarnya neuron terdiri

dari sel-sel tubuh yang menerima pesan listrik dari neuron lain melalui kontak

yang disebut sinapsis yang terletak di dendrit atau pada tubuh sel.

Gambar 2.1 Skema Neuron (Sumber Kamus Visual, 2003)

Gambar 2.1 merupakan gambar bagian-bagian dari sel saraf. Pada

bagian ujung saraf terdapat dendrit. Dendrit merupakan bagian dari neuron yang

khusus untuk menerima informasi dari rangsangan atau dari sel lainnya. Pada

dendrit saraf terdapat multi sensor yang berfungsi menerima segala bentuk

rangsangan dan mengubahnya menjadi sinyal listrik. Jika stimulus atau

rangsangan cukup kuat, neuron mengirimkan sinyal listrik ke luar sepanjang serat

yang disebut akson. Akson, atau serat saraf, yang panjangnya 1 m, membawa

sinyal listrik ke otot, kelenjar, atau neuron lainnya melalui terminal akson.

a. Potensial Listrik Saraf

Di seluruh permukaan atau membran neuron terdapat beda potensial

(tegangan) yang disebabkan adanya ion negatif yang lebih di bagian dalam

membran daripada di luar. Pada kondisi ini, neuron dikatakan terpolarisasi.

Bagian dalam sel biasanya mempunyai tegangan 60-90 mV lebih negatif daripada

di bagian luar sel. Beda potensial ini disebut potensial istirahat neuron. Gambar

2.2 menunjukkan konsentrasi skematis dari berbagai ion di dalam dan di luar

suatu membran akson. Ketika neuron dirangsang, terjadi perubahan potensial

7

sesaat yang besar pada potensial istirahat di titik rangsangan. potensi ini disebut

potensial aksi, yang menyebar sepanjang akson. Potensial aksi adalah metode

utama transmisi sinyal di dalam tubuh. stimulasi ini dapat disebabkan oleh

rangsangan secara fisik dan berbagai reaksi kimia seperti panas, dingin, cahaya,

suara, dan bau. Jika rangsangan ini berupa sinyal listrik, hanya diperlukan sekitar

20 mV melintasi membran untuk memulai potensial aksi.

Gambar 2.2 Tingkat konsentrasi ion K+, Na+, Cl-, dan ion-ion protein di dalam dan luar sel (dalam mol/L). Di dalam sel lebih negatif dibandingkan di luar sekitar 60-90 mV. dengan medan

listrik E. (John R. Cameron, 2003: 200).

Potensial istirahat dapat dijelaskan dengan menggunakan model suatu

membran yang memisahkan larutan KCl (Gambar 2.3a). KCl terdiri dari larutan

ion K+ dan ion Cl-. Diasumsikan bahwa membran memungkinkan ion K+

melewatinya tetapi tidak mengizinkan lewatnya ion Cl ˉ. Ion K+ menyebar bolak-

balik melintasi membran, namun, transfer bersih berlangsung dari daerah

konsentrasi tinggi H ke wilayah konsentrasi rendah L. Akhirnya akibat dari

gerakan ini menyebabkan kelebihan muatan positif di L dan kelebihan muatan

negatif di H. Muatan tersebut berbentuk lapisan pada membran yang berfungsi

untuk menghasilkan kekuatan listrik yang menghambat aliran ion K+ dari H ke L.

Pada akhirnya ada suatu keseimbangan (Gambar 2.3b). Secara kualitatif, potensial

8

istirahat sebuah saraf ada karena membran bersifat impermeable (tidak dapat

dilewati) terhadap ions A- (protein) yang berukuran besar, ditunjukkan pada

Gambar 2.2 dan membran tersebut bersifat permeable (dapat dilewati) untuk ion

K+, Na+, dan ion Clˉ.

Gambar 2.3 Model potensial istirahat (a) Ion K+ menyebar dari H ke L, menghasilkan beda potensial (lapisan dipol) sepanjang membran dan menghasilkan potensial. (b) keadaan seimbang.

(John R. Cameron, 2003: 201).

Rangsangan Sel saraf

Potensial sel saraf istirahat dapat diganggu oleh:

1. Rangsangan Listrik

2. Kimia

3. Fisis/mekanik

Gambar 2.4 Gelombang aktifitas listrik sel saraf (Sumber: http://alifis.wordpress.com/category/fisika-corner/fisika-kesehatan/)

Jika ada impuls, maka butir-butir membran akan berubah dan ion-ion Na+

akan masuk dari luar sel ke dalam sel. Hal ini menyebabkan dalam sel akan

menjadi lebih positif daripada di luar sel, dan potensial membran meningkat.

Keadaan ini disebut depolarisasi. Gangguan ini sedikit mempengaruhi potensial

9

membran, dan cepat kembali pada nilai istirahatnya= -70 mV. Jika Rangsangan

tersebut kuat, menyebabkan terjadinya depolarisasi dari -90mV menjadi -50 mV

( potensial ambang). Terjadinya depolarisasi menyebabkan perubahan potensial

menjadi terbuka. Ion-ion Na+ mengalir masuk ke dalam sel dengan cepat dan

dalam jumlah banyak, sehingga menimbulkan arus listrik :

I= dq/dt

Keterangan :

I = Kuat arus (amper)

dq/dt = perubahan muatan per satuan waktu

Aliran Na+ menyebabkan terjadinya perubahan potensial listrik menjadi

+40mV. Setelah depolarisasi, saluran Na+ tertutup selama 1 ms sampai membran

tidak dapat dirangsang lagi. Perubahan transien pada potensial listrik di antara

membran disebut potensial aksi. Setelah mencapai puncak mekanisme

pengangkutan di dalam sel membran dengan cepat mengembalikan ion Na+ ke

luar sel sehingga membran kembali ke keadaan potensial istirahat.

Gambar 2.5 menunjukkan bagaimana skema akson menyebarkan potensial

aksi. Grafik dari potensial yang diukur antara titik P dan bagian luar akson juga

ditampilkan. Akson ini memiliki potensial istirahat dari sekitar -80 mV (Gambar

2.5a). Jika ujung kiri akson dirangsang, dinding membran menjadi menyerap ion

Na+ dan ion ini berjalan melalui membran, hal ini menyebabkan terjadinya

depolarisasi. Bagian dalamnya sesaat menjadi bermuatan positif dengan tegangan

sekitar 50 mV. Potensial aksi di bagian yang dirangsang menyebabkan pergerakan

ion, seperti yang ditunjukkan oleh tanda panah pada Gambar. 2.5b, yang

menyebabkan depolarisasi di bagian sebelah kanan (Gambar 2.5c, d, dan e).

Sementara itu di titik rangsangan asal telah pulih (repolarisasi) karena ion K+ telah

pindah keluar untuk mengembalikan potensial istirahat (Gambar. 2.5c, d, dan e).

10

Gambar 2.5 Transmisi impuls saraf sepanjang akson. (a) potensial istirahat akson sekitar – 80 mV. (b) rangsangan pada bagian kiri menyebabkan depolarisasi membran. (c) Arus positif mengalir

pada tepi leading. (d dan e) Sementara itu, ion K+ keluar dari inti akson dan memulihkan potensial istirahat (repolarisasi membran). Tegangan yang berpindah sepanjang saraf adalah potensial aksi.

(John R. Cameron, 1978: 187)

Potensial aksi kebanyakan neuron dan sel-sel otot, berlangsung selama

beberapa mili detik, namun potensi aksi untuk otot jantung berlangsung lama

sekitar 150-300 mili detik (Gambar 2.6).

11

Gambar 2.6 Bentuk gelombang potensial aksi dari (a) saraf akson (b) sel otot kerangka (c) sel otot jantung. Skala waktu masing-

masing berbeda. (John R. Cameron, 1978: 187).

b. Jenis -Jenis Serat Saraf

Pemeriksaan akson dari berbagai sel saraf dengan mikroskop elektron

menunjukkan bahwa ada dua jenis serat saraf. Membran beberapa akson ditutupi

dengan lapisan lemak insulator yang disebut mielin yang memiliki celah yang

tidak terisolasi kecil yang berukuran beberapa milimeter yang disebut nodes of

Ranvier (Gambar 2.1), saraf ini disebut sebagai saraf mielinated. Akson dari saraf

lain yang tidak memiliki lengan (selubung) mielin, disebut saraf unmielinated.

Kebanyakan saraf manusia memiliki kedua jenis serat saraf tersebut. Banyak

penelitian awal tentang perilaku listrik saraf dilakukan di serat saraf mielin. Serat

saraf bermielin, banyak terdapat pada manusia dan melakukan potensial aksi lebih

cepat daripada serat saraf tanpa mielin.

Selubung mielin pada gambar 2.1 adalah insulator yang baik dan memiliki

kapasitansi listrik sangat rendah. Potensial aksi makin menurun apabila melewati

serat saraf bermielin. Penurunan sinyal kemudian bertindak seperti rangsangan

pada node of ranvier (celah) berikutnya untuk memulihkan potensial aksi

kembali kekeadaan awalnya.

Dua faktor utama yang mempengaruhi kecepatan propagasi potensial aksi

yaitu hambatan dalam membran inti dan kapasitansi (atau muatan yang tersimpan)

12

yang ada pada membran. Penurunan potensial aksi yang baik akan meningkatkan

kecepatan propagasi. Hambatan internal sebuah akson menurun dengan semakin

meningkatnya diameter, sehingga sebuah akson dengan diameter besar akan

memiliki kecepatan propagasi yang lebih tinggi daripada akson dengan diameter

kecil.

Semakin besar muatan yang tersimpan pada membran, semakin lama

waktu yang dibutuhkan untuk depolarisasi, dan dengan demikian semakin lambat

kecepatan propagasi. Karena kapasitansi rendah, muatan yang tersimpan di bagian

serat saraf mielin sangat kecil dibandingkan pada serat tanpa mielin pada diameter

dan panjang yang sama. Oleh karena itu kecepatan konduksi dalam serat saraf

mielin ini lebih cepat. Akson tanpa mielin cumi-cumi (diameter ~ 1 mm) memiliki

kecepatan propagasi 20 sampai 50 ms-1, sedangkan serat saraf mielin dalam

manusia (diameter ~ 10 μm) memiliki kecepatan propagasi sekitar 100 ms -1.

Perbedaan kecepatan konduksi sinyal menjelaskan mengapa terjadi loncatan dari

node dalam serat saraf mielin.

3. Kelistrikan Tulang

Sumber listrik pada tubuh yang lain adalah tulang. Pertumbuhan tulang

adalah salah satu proses kehidupan yang dikendalikan secara elektrik. Tulang

mengandung kolagen yang merupakan suatu bahan piezoelektrik yaitu apabila

diberikan suatu gaya kepada kolagen, akan terbentuk potensial dc kecil. Kolagen

menghantarkan arus listrik dengan muatan negatif sedangkan kristal mineral

tulang (apatit) yang terletak dekat dengan kolagen menghantarkan arus listrik

dengan muatan positif. Pada sambungan antara kedua jenis semikonduktor ini,

arus akan mengalir ke satu arah tetapi tidak kearah lain (ini adalah gagasan dasar

dalam mengubah sinyal ac menjadi dc dengan rectification).

4. Aktifitas Kelistrikan Pada Otot

Informasi diagnostik tentang otot dapat diperoleh dari aktivitas kelistrikan

pada saluran transmisi potensial aksi dari akson ke otot, sebagai penyebab

13

terjadinya kontraksi otot. Otot terdiri dari banyak unit motor. Sebuah unit motor

terdiri dari sebuah neuron bercabang tunggal dari batang otak atau kabel spinal

dan 25-2000 serat otot (sel) yang terhubung ke ujung pelat motor (Gambar 2.7).

Potensial istirahat pada membran serat otot mirip dengan potensial istirahat di

serat saraf. Tindakan Otot dimulai oleh potensial aksi yang bergerak sepanjang

akson dan ditransmisikan melalui ujung pelat motorik ke serat otot, menyebabkan

serat otot saling kontraksi.

Gambar 2.7 Skema neuron dimulai dari spinal cord dan diakhiri beberapa sel Neuron dan sel otot penghubung membuat sebuah

unit motorik. (John R. Cameron, 1978: 190).

Hubungan antara dua buah saraf disebut sinapsis, berakhirnya saraf pada

sel otot atau hubungan saraf otot disebut Neuromyal Juction. Baik sinapsis

maupun Neuromial Junction mempunyai kemampuan meneruskan gelombang

depolarisasi dengan cara lompat dari satu sel ke sel yang berikutnya. Gelombang

depolarisasi ini penting pada sel membran otot, karena pada waktu terjadi

depolarisasi, zat kimia yang terdapat pada otot akan trigger/ bergetar/ berdenyut

menyebabkan kontraksi otot dan setelah itu akan terjadi repolarisasi sel otot hal

mana otot akan mengalami relaksasi.

14

5. Aktifitas Kelistrikan Otot Jantung

Gambar 2.8 menjelaskan tentang bagian-bagian jantung. Jantung memiliki

empat bagian yaitu dua ruang atas, atrium kiri dan atrium kanan, yang

disinkronisasi untuk kontraksi secara bersamaan, dua ruang yang lain yaitu dua

ruang bawah, ventrikel kiri dan kanan. Atrium kanan menerima darah vena dari

tubuh dan memompanya ke ventrikel kanan. Ventrikel ini memompa darah

melalui paru-paru. Kemudian darah mengalir ke atrium kiri. Kontraksi atrium kiri

mengalirkan darah ke ventrikel kiri, yang kontrak dan memompanya ke dalam

sirkulasi umum yaitu darah melewati pembuluh kapiler ke pembuluh vena dan

kembali ke atrium kanan.

Gambar 2.8 Anatomi Jantung Manusia(Sumber: http://alifis.wordpress.com/category/fisika-corner/fisika-kesehatan/)

Aktifitas Kelistrikan Otot Jantung

Jantung mempunyai aktifitas listrik meliputi: Sino Atrio Nodus, Atrio

Ventrikuler Nodus, Berkas His dan Serabut Purkinje, inilah point penting dalam

pembacaan EKG. Listrik jantung dihasilkan oleh adanya reaksi sel jantung dengan

ion Na+. Sel membran otot jantung (miokardium) berbeda dengan saraf dan otot

bergaris. Saraf dan otot bergaris memerlukan rangsangan supaya ion Na+ masuk

ke dalam sel, proses masuknya ion Na+ ke dalam sel disebut proses depolarisasi.

Sedangkan depolarisasi pada sel otot jantung, ion Na+ mudah bocor (tidak

memerlukan rangsangan dari luar), setelah repolarisasi komplit, ion Na+ akan

15

masuk lagi ke dalam sel yang disebut depolarisasi spontan. Depolarisasi spontan

ini menghasilkan gelombang depolarisasi untuk seluruh otot miokardium.

Depolarisasi sel membran otot jantung oleh perambatan potensial aksi

menghasilkan kontraksi otot sehingga terjadi denyut jantung.

Gerakan ritmis jantung dikendalikan oleh sebuah sinyal listrik yang

diprakarsai oleh rangsangan spontan dari sel-sel otot khusus yang terletak di

atrium kanan. Sel-sel ini membentuk sinoatrial (SA) node, atau alat pacu jantung

alami (Gambar. 2.9). SA node berdetak secara berkala sekitar 72 kali per menit.

Namun, laju detak dapat ditingkatkan atau dikurangi dengan saraf eksternal untuk

mengetahui respon jantung terhadap kebutuhan darah tubuh serta rangsangan

lainnya. Sinyal listrik dari SA node memulai depolarisasi saraf dan otot dari kedua

atrium, menyebabkan atrium berkontraksi dan memompa darah ke dalam

ventrikel. Sehingga terjadilah repolarisasi dari atrium tersebut. Sinyal listrik

kemudian lolos ke atrioventrikular (AV) node, yang mengawali depolarisasi

ventrikel kanan dan kiri, menyebabkan mereka kontrak dan memaksa darah

masuk ke dalam paru dan sirkulasi umum. Saraf dan otot ventrikel kemudian

mengalami repolarisasi dan siklus dimulai lagi.

Secara skema dapat dijelaskan sebagai berikut:

Gambar 2.9 Penjalaran Depolarisasi (John R. Cameron, 1978: 190).

16

Keterangan: SA node memulai gelombang depolarisasi dari atrium kanan ke atrium kiri

dalam 70 sekon –> terjadi kontraksi atrium.

Gelombang depolarisasi berlanjut ke AV node –> AV node mengalami

depolarisasi.

Gelombang dari AV node melalui bundle of his (BH) dan diteruskan ke

bundle branch (BB) –> BB mengalami depolarisasi.

Diteruskan ke jaringan purkinye –> endokardium –> berakhir di

epikardium –> terjadi kontraksi otot jantung.

Setelah repolarisasi, miokardium mengalami relaksasi.

Hubungan antara pemompaan jantung dengan potensi listrik pada kulit

dapat dipahami dengan mempertimbangkan perambatan potensial aksi di dalam

jantung seperti ditunjukkan pada Gambar 2.10.

Gambar 2.10. Skema potensial aksi turun pada dinding jantung. Beberapa arus ion, diindikasikan oleh lingkaran, yang melalui torso diindikasikan sebagai resistor. Potensial aktif. (John R.

Cameron, 1978: 198).

Aliran arus yang dihasilkan tubuh memulai terjadinya penurunan potensi

seperti yang ditunjukkan skema pada resistor. Distribusi potensial untuk seluruh

jantung ketika ventrikel adalah satu-setengah kali depolarisasi yang ditunjukkan

oleh garis ekuipotensial pada Gambar 2.11. Perhatikan bahwa potensi diukur pada

permukaan tubuh bergantung pada lokasi elektroda. Bentuk garis potensial

ditunjukkan pada Gambar 2.11 hampir sama dengan yang diperoleh dari sebuah

dipol listrik.

17

Gambar 2.11. Distribusi potensial bagian dada pada saat ventrikel depolarisasi separuh. Electrode yang diletakkan di titik A, B, dan C mengindikasikan potensial pada saat itu. (John R. Cameron, 1978:

199).

Garis ekuipotensial pada waktu lain dalam siklus jantung juga bisa

direpresentasikan oleh dipol listrik, namun dipol untuk momentum yang berbeda

dalam siklus akan berbeda ukuran dan orientasi. Model dipol listrik jantung

pertama kali diusulkan oleh AC Waller pada tahun 1889 kemudian dirubah oleh

orang lain.

B. Pengukuran Isyarat Listrik Tubuh

Pengukuran isyarat listrik tubuh secara selektif sangat berguna untuk

memperoleh informasi klinik tentang fungsi tubuh dan gangguan pada organ-

organ tertentu. Alay yang digunakan untuk mengukur isyarat listrik tubuh adalah:

1. Electromiograf (EMG)

2. Electroneurograf (ENG)

3. Electroretionograf (ERG)

4. Electrogastrograf (EGG)

5. Electroensefalograf (EEG)

6. Electrokardiograf (EKG)

18

Pada pembahasan di bawah, akan dibahas 3 dari 6 isyarat listrik yang

terkenal yaitu Electromiograf (EMG), Electrokardiograf (EKG),

Electroensefalograf (EEG).

1. Sinyal Listrik Dari Otot-Elektromiograf (EMG)

Pencatatan potensial biolistrik otot selama pergerakan otot disebut

electromiogram. Otot dilayani oleh beberapa unit motor. Suatu unit motor terdiri

dari cabang-cabang tunggal neuron atau saraf dari otak atau medulla spinalis. Ada

25-2.000 serat otot (sel), dihubungkan dengan saraf via motor end plate, sehingga

potensial istirahat yang melewati serat otot serupa dengan potensial istirahat yang

melewati serat saraf. Oleh sebab itu gerakan otot berkaitan dengan satu potensial

aksi yang merambat sepanjang akson dan diteruskan ke serat saraf otot melalui

motor end plate. Catatan dari potensial aksi dalam sel otot tunggal secara skematis

diperlihatkan pada Gambar 2.12 Pengukuran tersebut dibuat dengan elektroda

yang sangat kecil (microelectrode) yang ditusukkan melalui membran otot.

Gambar 2.12 Rangkaian instrument untuk mengukur potensial aksi pada sel otot tunggal. Electrode dibenamkan didalam cairan pada

sel. (John R. Cameron, 1978: 190).

Sel-sel otot tunggal biasanya tidak dipantau dalam ujian EMG karena sulit

untuk mengisolasi serat tunggal. Sebaliknya, elektroda EMG biasanya merekam

aktivitas listrik dari beberapa serat. Dalam pemeriksaan EMG tersebut

menggunakan elektroda permukaan dan elektroda jarum konsentris. Elektroda

permukaan menempel pada kulit mengukur sinyal-sinyal listrik dari banyak unit

19

motor. Sebuah jarum elektroda konsentris dimasukkan di bawah kulit mengukur

aktivitas unit motor tunggal melalui kabel berisolasi yang terhubung ke titik unit

motor tersebut. Gambar 2.13 menunjukkan EMG dari dua jenis elektroda

Sebuah pengaturan yang khusus untuk rekaman EMG ditunjukkan pada

Gambar 2.13. Sinyal listrik otot ini dapat ditampilkan secara langsung di salah

satu saluran osiloskop, dan sinyal dapat diintegrasikan dan ditampilkan di saluran

kedua. Sinyal juga dapat dikirimkan melalui sebuah amplifier sehingga sinyal

tersebut dapat terdengar oleh pengeras suara. Catatan integrasi (dalam tegangan

kedua) adalah ukuran kuantitas listrik yang terkait dengan potensial aksi otot.

Gambar 2.13 EMG diperoleh dengan electroda jarum konsentris dan permukaan electrode. (John R. Cameron, 1978: 191).

Gambar 2.14 menunjukkan bentuk rangkaian EMG. Dalam klinik, suara

EMG dan bentuk integrasi sering digunakan untuk menentukan kondisi otot

selama kontraksi.

EMG dapat diperoleh dari otot atau unit motorik yang dipicu elektrik, dan

cara ini sesuai dengan kontraksi otot yang tidak dipaksakan. Kontraksi otot yang

tidak dipaksakan (voluntary contraction) biasanya terjadi selama 100 milidetik

karena semua unit motorik tidak akan melakukan tembakan pada saat yang sama,

20

selain itu setiap unit motorik bisa menghasilkan beberapa potensi tindakan

(potensial aksi) tergantung pada sinyal yang dikirim dari sistem saraf pusat.

Gambar 2.14 Rangkaian instrument untuk memperoleh EMG. (Sumber

http://www.medtek.ki.se/medicaldevices/album/Ch/Measurement+methods.html)

Dengan stimulasi listrik, waktu stimulasi dapat ditetapkan dengan baik dan

semua serat otot menembak pada waktu yang hampir bersamaan. Sebuah pulsa

rangsangan tertentu mungkin memiliki amplitudo 100 V dan periode 0,1-0,5

milidetik.

Gambar 2.15 EMG untuk (a) kontraksi minimal ditunjukkan oleh potensial aksi dari unit motorik tunggal. (b) kontraksi maksimal

ditunjukkan oleh potensial aksi dari banyak unit motorik. (John R. Cameron, 1978: 192).

21

EMG yang diperoleh selama rangsangan listrik dari unit motor

ditunjukkan pada Gambar 2.16 Potensial aksi muncul dalam EMG setelah jangka

waktu latency (waktu antara stimulasi dan permulaaan respon). Hasil EMG

digunakan untuk menentukan apakah potensial aksi dan periode latensinya sama.

Jika hasil EMG otot tubuh simetris maka otot tersebut normal, cara yang lain yaitu

dengan dengan membandingkannya dengan orang normal.

Gambar 2.16 Rangkaian instrument untuk memperoleh EMG selama rangsangan listrik pada unit motorik. (John R. Cameron,

1978: 193).

Gambar 2.17 Rangsangan listrik pada saraf sensorik dan motorik pada bayi (a) skema diagram instrument. (b) Untuk rangsangan per

waktu tingkat rendah. (c) Untuk rangsangan sedang. (d) Untuk rangsangan besar. (John R. Cameron, 1978: 194).

22

Rangsangan listrik unit motorik, dapat digunakan untuk merangsang

saraf sensorik yang membawa informasi ke sistem saraf pusat. Sistem refleks

dapat dipelajari dengan mengamati respon refleks pada otot (Gambar 2.17a). Pada

rangsangan tingkat rendah, beberapa saraf sensori aktif namun saraf motorik tidak

dan tidak ada respon M yang terlihat (Gambar 2.17b). Potensial aksi dari saraf

sensorik pindah ke sumsum tulang belakang dan menghasilkan respon refleks

yang bergerak sepanjang saraf motor dan memulai sebuah respon tunda H pada

otot. Saat rangsangan meningkat, kedua saraf motorik dan saraf sensorik

terangsang dan baik M dan respon H dapat terlihat (Gambar 2.17Hc). Pada tingkat

rangsangan yang besar, hanya respon M yang terlihat (Gambar 2.17.Hd).

Kecepatan dari potensial aksi dalam saraf motorik juga dapat ditentukan.

Rangsangan yang diberikan pada dua lokasi, dan periode latensi untuk setiap

respon diukur. Perbedaan antara dua periode latency adalah waktu yang

diperlukan untuk potensial aksi menempuh jarak antara kedua saraf; kecepatan

dari potensial aksi ini jarak dibagi selang waktu antara dua periode latency.

Gambar2.18 Kecepatan konduksi saraf sensori dapat ditentukan dengan rangsangan pada suatu lokasi tertentu dan dari rekaman respon dengan meletakkan electroda pada jarak yang diketahui.

(John R. Cameron, 1978: 196).

Penjelasan dari gambar diatas respon berjalan sejauh 0,25m dari posisi 1

ke posisi 2 dalam waktu 4,3 msec. Kecepatan konduksinya dapat dihitung:

23

v= ΔxΔt

= 0 , 25m4,3 x 10−3 sec

v=58 m /sec

Sedangkan kecepatan konduksi saraf sensori ketika respon berjalan dari posisi 2

ke 3 adalah:

v= ΔxΔt

= 0 ,20 m4 x 10−3 sec

v=50 m /sec

Kecepatan konduksi untuk saraf sensoris dapat diukur dengan

merangsang di salah satu bagian dan rekaman di beberapa lokasi yang diketahui

jaraknya dari titik stimulasi (Gambar 2.18). Banyak sekali kerusakan saraf pada

saat terjadi penurunan kecepatan konduksi. kecepatan umum konduksi adalah 40-

60 m/detik, kecepatan di bawah 10 m/detik menunjukkan adanya masalah.

Selama Electomiogram berlangsung dilakukan beberapa kali rangsangan

hal ini dilakukan untuk menentukan karakteristik kelelahan otot. Otot-otot utama

pada manusia dapat direstimulasi pada tingkat antara 5 dan 15 Hz. Seorang pasien

dengan penyakit myasthenia gravis menunjukkan kelemahan otot saat

melaksanakan tugas otot berulang-ulang. Hasil EMG pasien menunjukkan bahwa

pada stimulasi yang dilakukan secara berulang-ulang, saraf motorik gagal untuk

mentransmisikannya ke otot.

2. Sinyal Listrik Dari Jantung-Electrokardiograf (EKG)

Saraf dan otot jantung dapat dianggap sebagai sumber listrik tertutup

dalam sebuah konduktor listrik, batang tubuh. Jelas tidak mudah untuk membuat

pengukuran listrik langsung pada jantung; informasi diagnostik diperoleh dengan

pengukuran potensi listrik yang dihasilkan oleh jantung di berbagai tempat di

permukaan tubuh. Catatan potensi jantung pada kulit disebut elektrokardiogram

(EKG).

Hubungan antara pemompaan jantung dengan potensi listrik pada kulit

dapat dipahami dengan mempertimbangkan perambatan potensial aksi di dalam

24

jantung seperti ditunjukkan pada Gambar 2.20 Aliran arus yang dihasilkan tubuh

memulai terjadinya penurunan potensi seperti yang ditunjukkan skema pada

resistor.

Gambar 2.20 Skema potensial aksi turun pada dinding jantung. Beberapa arus ion, diindikasikan oleh lingkaran, yang melalui torso diindikasikan sebagai resistor. Potensial aktif. (John R.

Cameron, 1978: 198).

Gambar 2.21 Bidang elektrokardiografik dan vektor dipol listrik. RA, LA, RL, dan LL mengindikasikan lokasi electroda pada bagian kanan dan kiri tangan dan kaki. (John R. Cameron,

1978:200).

Potensial listrik (jantung) yang diukur pada permukaan tubuh hanyalah

proyeksi sesaat dari vektor dipol listrik dalam arah tertentu. Vektor dipol listrik

25

tersebut merupakan fungsi perubahan dari waktu. Potensial listrik diproyeksikan

sama dipole listrik tersebut. Gambar 2.21 menunjukkan vektor dipol listrik pada

tiga pesawat elektrokardiografi tubuh.

Permukaan elektroda untuk pengamatan EKG yang paling sering terletak

di lengan kiri (LA), lengan kanan (RA), dan kaki kiri (LL). Meskipun lokasi

elektroda berbeda tergantung situasi medis; namun lokasi yang paling sering

digunakan adalah tangan atau posisi yang lebih dekat ke jantung. Pengukuran

potensial antara RA dan LA disebut Lead I, dan antara RA dan LL disebut Lead

II, sedangkan antara LA dan LL disebut lead III (Gambar 2.22).

Gambar 2.22. Konektor listrik untuk lead, I, II, III. Rekaman Muatan kutub pada umumnya dalam instrument mengindikasikan

masing-masing lead. (John R. Cameron, 1978: 201).

Konfigurasi ini dirintis oleh Willem Einthoven, seorang ahli fisiologi

Belanda, dan ketiga lead tersebut disebut standar ekstremitas lead. Biasanya,

ketiga standar ekstremitas lead tersebut digunakan dalam pemeriksaan klinis.

Potensi antara dua diantaranya memberikan amplitudo relatif dan arah dari vektor

dipol listrik pada bidang frontal (Gambar 2.23).

Tiga konfigurasi lead tambahan, aVR, aVL, dan aVF , juga diperoleh di

bidang frontal. Untuk lead aVR , satu sisi perekam terhubung ke RA dan sisi lain

terhubung ke pusat dua resistor yang terhubung ke LL dan LA (Gambar 2.24).

Dua lead tambahan lainnya diperoleh dengan cara yang sama, untuk lead aVL,

perekam melekat ke elektroda LA dan resistor yang terhubung ke RA dan LL;

untuk lead aVF, perekam melekat ke elektroda LL dan resistor terhubung ke RA

dan LA.

26

Gambar 2.23 Skema dipole listrik pada jantung diproyeksikan pada bidang

frontal. Potensial didalam lead I pada beberapa moment

proposional terhadap proyeksi vector dipol pada garis RA-LA;

potensial di Lead II dan III proposional terhadap proyeksi pada

sisi lain segitiga. (Sumber: http://www.bem.fi/book/16/16.htm)

Gambar 2.24 Penambahan Lead diperoleh dengan menempatkan sebuah jarum

resistor diantara dua electrode. Jarum resistor pusat digunakan

sebagai connector satu dan elektroda sisanya digunakan sebagai

konektor kedua. (Sumber Buku Medical physics)

Setiap peta EKG menelusuri sebuah proyeksi dari vektor dipol listrik,

atau aktivitas listrik jantung, yang melalui setiap bagian dari siklus tersebut.

Gambar 2.25 memperlihatkan skema output lead II dengan simbol standar untuk

27

bagian dari pola. Peristiwa listrik utama dari siklus jantung normal adalah (1)

depolarisasi atrium, yang menghasilkan gelombang P; (2) repolarisasi atrial

(jarang terlihat), (3) depolarisasi ventrikel, yang menghasilkan komplek QRS; dan

(4) repolarisasi ventrikel yang menghasilkan gelombang T (Gambar 2.25).

Gambar 2.25 Tipe EKG dari posisi Lead II. P menunjukkan depolarisasi dan

kontraksi atrial, komplek QRS mengindikasikan depolarisasi

ventricular, kontraksi ventricular terjadi diantara S dan T, dan T

menunjukkan repolarisasi ventricular. (Sumber buku Medical

Physics)

Gambar 2.26 Enam bidang frontal ECGs untuk subjek normal. (Sumber Buku

Medical Physics)

Gambar 2.26 menunjukkan enam ECGs bidang frontal untuk subyek

normal. Perhatikan bahwa dalam beberapa kasus gelombang positif dan dalam

kasus lainnya adalah negatif, tanda gelombang tergantung pada arah dipol vektor

dan polaritas listrik dan posisi elektroda dari alat ukur.

28

Gambar 2.27 Posisi EKG bidang tranversal. (a) Tampak frontal (b) Tampak atas.

(Sumber buku Medical Physics)

Gambar 2.28 Tipe enam bidang tranversal EKGs untuk subjek normal. (Sumber

Buku Medical Physics)

Dalam pemeriksaan klinis, enam bidang EKGs melintang biasanya dibuat

di samping enam EKG bidang frontal. Untuk pengukuran bidang transversal,

terminal negatif perekam EKG terpasang ke elektroda biasa pada titik-titik pusat

dari tiga resistor yang terhubung ke RA, LL dan LA (Gambar 2.27a), dan

elektroda lainnya dipindahkan di dinding dada dengan keenam posisi yang

berbeda (Gambar 2.27b). Gambar 2.28 menunjukkan tipe EKGs bidang melintang

(tranversal).

29

Sebuah EKG menunjukkan ada dan tidaknya gangguan dalam aktivitas

listrik jantung normal. Sebagai contoh, EKG menandakan adanya suatu kondisi

yang tidak normal yang disebut blok jantung. Jika sinyal nodus SA normal tidak

dilakukan ke ventrikel, maka pulsa dari nodus AV akan mengendalikan detak

jantung pada frekuensi 30-50 denyut/menit, yang jauh lebih rendah dari detak

jantung normal (70-80 denyut/menit). Blok jantung seperti ini bisa membuat

pasien setengah cacat, penanaman sebuah alat pacu jantung bisa memungkinkan

dia untuk hidup normal.

3. Sinyal Listrik Dari Otak-Electroensefalogram (EEG)

Jika elektroda ditempatkan pada kulit kepala dan digunakan untuk

mengukur aktivitas listrik, maka akan diperoleh beberapa aktivitas listrik yang

kompleks yang sangat lemah dari neuron di korteks otak. Aktivitas ini pertama

kali teramati oleh Hans Berger pada tahun 1929, sejak saat itu banyak penelitian

telah dilakukan dibidang klinis, fisiologis, dan aplikasi fisiologis dari sinyal listrik

otak ini, tapi pemahaman dasar tentang hal tersebut masih kurang. Salah satu

hipotesis menyatakan bahwa potensi dihasilkan melalui proses sinkronisasi

intermiten melibatkan neuron di korteks, dengan kelompok-kelompok neuron

yang berbeda. Menurut hipotesis ini sinyal terdiri dari segmen-segmen pendek

aktivitas listrik yang berurutan dari kelompok neuron yang terletak di berbagai

tempat di korteks.

Rekaman sinyal-sinyal dari otak disebut elektroensefalogram (EEG).

Elektroda yang digunakan untuk merekam sinyal yang paling sering adalah

cakram kecil yang terbuat dari perak klorida. Electrode-electroda tersebut melekat

pada kepala di lokasi yang tergantung pada bagian otak yang akan dipelajari.

Gambar 2.29 menunjukkan standar internasional sistem 10-20 lokasi

elektroda, dan Gambar 2.30 menunjukkan tipe EEG untuk beberapa pasang

elektroda. Elektroda referensi biasanya menempel pada telinga (A1 atau A2 pada

Gambar 2.30). Dalam pengujian rutin, 8-16 saluran dicatat secara bersamaan.

sinyal-sinyal dibagian otak sisi kanan dibandingkan dengan sinyal sisi kiri. Saat

aktifitas tidak simetris, hal ini sering menandakan adanya indikasi penyakit otak.

30

Gambar 2.29 Standart internasional 10-20 sistem lokasi electrode untuk EEG.

Electrode diletakkan pada interval 10% dan 20% dari jarak antar

titik spesifik pada tengkorak. Inion adalah tulang yang menonjol

pada bagian bawah tengkorak bagian belakang dan mastoid adalah

belakang telinga.

(Sumber:http://www.medtek.ki.se/medicaldevices/album/Ch/

Measurement+methods.html)

Gambar 2.30 EEG normal untuk tiap lokasi electrode (gambar 2.30). keterangan

electroda dihubungkan dengan telinga (A1 dan A2). (Sumber Buku

Medical Physics)

31

Amplitudo dari sinyal EEG sering menyebabkan masalah serius dalam

pemrosesan sinyal EEG. Bahkan jika suara eksternal dikontrol, potensi aktifitas

otot seperti gerakan mata dapat menyebabkan artefak dalam catatan medis.

Frekuensi dari sinyal EEG tergantung pada aktivitas mental subjek.

Misalnya, orang yang santai biasanya memiliki sinyal EEG yang tenang terutama

frekuensi 8-13 Hz, atau gelombang alfa. Ketika seseorang lebih waspada, rentang

frekuensi yang lebih tinggi, yaitu rentang gelombang beta (di atas 13 Hz), yang

akan mendominasi sinyal EEG. Berbagai rentang frekuensi disajikan sebagai

berikut:

Jenis Gelombang Frekuensi

Delta (Δ), atau lambat 0.5-3.5 Hz

Theta (θ), atau intermediate 4-7 Hz

Alpha 8-13 Hz

Beta, atau cepat ≥13 Hz.

EEG digunakan sebagai bantuan dalam diagnosis penyakit yang

melibatkan otak. Hal ini paling berguna dalam diagnosis epilepsi dan

memungkinkan klasifikasi serangan epilepsi.

Gambar 2.31 EEG untuk dua jenis epilepsi. (a) Grand mal. (b) Petit mal. (Sumber

Buku Medical Physics)

EEG untuk serangan epilepsi parah dengan hilangnya kesadaran, yang

disebut kejang grand mal, menunjukkan spikes tegangan tinggi yang cepat di

semua Lead dari tengkorak (Gambar 2.31a). EEG untuk serangan tidak terlalu

parah, disebut kejang petit mal, menunjukkan sampai 3 gelombang bulat per detik

diikuti atau didahului oleh spike cepat (Gambar 2.31b).

32

EEG membantu dalam identifikasi tumor otak sejak aktivitas listrik

berkurang di wilayah tumor. Metode yang lebih kuantitatif lain untuk menemukan

tumor otak melibatkan X-ray atau teknik kedokteran nuklir.

Gambar 2.32 EEG untuk 2 keadaan tidur. (a) Permulaan tidur. (b) Tidur lelap

(gelombang delta). (Sumber buku Medical physics)

Banyak penelitian tentang tidur melibatkan pengamatan pola EEG untuk

berbagai tahapan tidur (Gambar 2.32). Saat seseorang mengantuk, frekuensi 8-13

Hz (gelombang alpha) mendominasi EEG tersebut. Amplitudo meningkat dan

frekuensi menurun saat orang mengalami fase tidur dari tidur ringan ke tidur yang

lebih nyenyak. Kadang suatu EEG yang diambil saat tidur menunjukkan pola

frekuensi tinggi disebut tidur paradox, tidur paradoks terkait dengan bermimpi.

Gambar 2.33 EEG diambil selama tahap awal tidur dengan gelombang suara

(kebisingan) digunakan sebagai stimulus. (Sumber buku Medical

physics)

33

Selain merekam aktivitas spontan otak, kita dapat mengukur sinyal yang

dihasilkan ketika otak menerima rangsangan eksternal seperti lampu berkedip atau

pulsa suara. Sinyal jenis ini disebut sinyal pembangkit tanggapan. Gambar 2.33

menunjukkan tiga EEG diambil selama tahap awal tidur dengan serangkaian 10

gelombang suara (kebisingan) digunakan sebagai stimulus eksternal. Hasil EEG

menunjukkan respon ke beberapa pulsa pertama dan dua terakhir pulsa.

Kurangnya tanggapan di antara keduanya disebut habituasi.

Karena respon yang ditimbulkan kecil, maka stimulus diulang berkali-kali

dan tanggapan EEG dirata-rata di komputer. Gambar 2.34 menunjukkan rata-rata

tanggapan yang ditimbulkan untuk 64 rangsangan.

Gambar 2.34 Respon yang ditimbulkan untuk 64 rangsangan. (Sumber buku

Medical physics)

C. Penggunaan Arus Listrik Pada Permukaan Tubuh

1. Macam -Macam Gelombang Arus Listrik

Pengetahuan tentang gelombang arus listrik ini penting artinya oleh karena

dalam banyak hal berkaitan dengan penggunaan arus listrik untuk merangsang

syaraf motoris atau saraf sensoris. Gelombang-gelombang arus listrik yang

dimaksud dapat dilihat di bawah ini:

a. b.

34

c. d.

e. f.

g. h.

i. j

Gambar 2.35 Macam-macam gelombang arus listrik (Sumber Buku Fisika

Kedokteran)

Keterangan gambar:

a. Arus bolak-balik/sinusoidal

b. Arus setengah gelombang (telah disearahkan) dengan meggunakan dioda

c. Arus searah penuh tapi masih mengandung ripple/desir

d. Arus searah murni

e. Faradik

f. Surged faradik (sentakan faradic)

g. Surged sinusoidal (sentakan sinusoidal)

h. Galvonik yang interuptus dihasilkan oleh rangkaian integrator

i. Arus gigi gergaji.

j. Arus yang dihasilkan oleh rangkaian deferensiator

35

2. Frekuensi Arus Listrik

Sejak 2 abad belakang ini perkembangan listrik begitu pesat, seiring

dengan perkembangan listrik, diciptakan alat-alat yang mempergunakan energi

listrik.

Hal-hal yang menyangkut soal listrik yaitu tegangan, tahanan listrik, arus

listrik serta frekuensi listrik.

Pada tahun 1890 jacques A.D Arsonval telah menggunakan listrik

berfrekuensi rendah untuk menimbulkan efek panas. Tahun 1929, ia

menggunakan listrik dengan frekuensi 30 MHz untuk pemanasan yang disebut

short wave diathermy dan pada tahun 1950 sudah diperkenalkan penggunaan

gelombang mikro dengan frekuensi 2.450 MHz untuk keperluan diathermi dan

pemakaian radar.

Sesuai dengan efek yang ditimbulkan oleh listrik, maka arus listrik dibagi

menjadi 2:

a. Listrik berfrekuensi rendah

b. Listrik berfrekuensi tinggi

a. Listrik Berfrekuensi Rendah

Listrik berfrekuensi rendah adalah listrik yang memiliki frekuensi antara

20 Hz sampai dengan 500.000 Hz. Frekuensi rendah ini mempunyai efek

merangsang saraf dan otot sehingga terjadi kontraksi otot.

Alat-alat yang menghasilkan listrik berfrekuensi rendah yaitu: Stimulator

yang rangkaiannya terdiri dari astable multivibrator. Multivibrator adalah

golongan dari rangkaian osilator yang dapat menghasilkan bentuk gelombang

output yang terdiri dari satu atau lebih pulsa-pulsa persegi. Astable multivibrator

menyediakan rangkaian pulsa yang kontinu.

Selain frekuensi yang diperhatikan, pengulangan dalam pemakaian sangat

penting serta pemilihan bentuk gelombang manakah yang dipakai juga perlu

diperhatikan. Untuk pemakaian dalam jangka waktu singkat dan bersifat

merangsang persarafan otot, maka dipakai arus faradik.

I

T

I

T

I

T

I

II

I

Arus Faradik murni

T

I

T

Arus faradic dari gulungan Smart-Bristow

Arus faradic dari alat stimulator electronika

T

36

Gambar 2.36a Arus faradic murni, 2.36b Arus faradic dari gulungan Smart-

Bristow, 2.36c Arus faradic dari stimulator electronika. (Sumber: Buku Fisika

Kedokteran)

Untuk pemakaian dalam jangka waktu lama dan bertujuan merangsang

otot yang telah kehilangan persarafan maka dipakai arus listrik yang interuptur

atau terputus-putus atau arus DC yang telah dimodifikasi (lihat gambar).

(1) (2) (3)

T T

37

(4) (5)

Gambar 2.37 Tipe-tipe impuls yang telah dimodifikasi (1) rectangular, (2)

trapezoidal, (3) triangular, (4) saw-tooth, (5) depolarized. (Sumber: Buku

Fisika Kedokteran)

Selain arus DC ada pula yang menggunakan arus AC dengan frekuensi 50

Hz. Arus AC ini serupa dengan arus DC, mempunyai kemampuan:

1) merangsang saraf sensoris

2) merangsang saraf motoris

3) berefek kontraksi otot.

Walaupun kemampuan efek yang ditimbulkan arus AC serupa dengan arus

DC, namun dalam pemakaian arus AC (sinusoidal) di klinik sudah banyak

ditinggalkan.

b. Listrik Berfrekuensi Tinggi

Yang tergolong listrik berfrekuensi tinggi adalah frekuensi arus listrik di

atas 500.000 siklus perdetik (500.000 Hz)

1) Dasar-dasar memproduksi arus listrik berfrekuensi tinggi:

Untuk memperoleh frekuensi tinggi dipergunakan sirkuit osilator yang

mengandung rangkaian kapasitor dan induktor (rangkaian L-C).

Gambar 2.38 Rangkaian L-C (Sumber: Buku Fisika Kedokteran)

Besarnya frekuensi arus yang dihasilkan dirmuskan ;

X L=Xc

2πfL= 12πfC

38

f2= 1

4 π2 LC

f =1

2 π √LC

Keterangan :

F= frekuensi (Hz)

L = Induktansi inductor (henry)

C = kapasitansi capasitor (Farad)

2) Penggunaan listrik berfrekuensi tinggi

Listrik berfrekuensi tinggi tidak mempunyai sifat merangsang saraf

motoris atau saraf sensoris, kecuali dilakukan rangsangan dengan pengulangan

yang lama. Frekuensi tinggi ini mempunyai sifat memanaskan, berdasarkan sifat

ini maka penggunaa frekuensi tinggi dalam bidang kedokteran dibagi dalam dua

bagian:

a) Makro wave diathermy (diatermi gelombang pendek)

Pada diatermi ini terdapat dua metoda yang dipakai untuk memperoleh

gelombang elektromagnetis agar masuk ke badan. Dua metoda yang dimaksudkan

adalah metoda capacitance (metoda kondensor) dan metoda inductance (metode

induksi = metode kabel).

(1) Metode capacitance/kondensor

Kapasitor adalah suatu komponen listrik yang berfungsi untuk menyimpan

muatan, pada umumnya terdiri dari dua plat sejajar sebagai electrode yang

diletakkan pada jarak tertentu dan diantaranya diisi bahan dielectric. Besarnya

kapasitansi sebuah kapasitor adalah

C= εAXm

Keterangan :

C = kapasitansi (Farad)

39

X m = Jarak antar electrode (m)

ε = permitivitas bahan(F/m)

A = Luas penampang (m2).

Prinsip kerja Metode capacitance/kondensor adalah electrode diletakkan

pada masing-masing sisi yang akan di obati dan dipisahkan dari kulit dengan

bahan isolator.

Apabila kedua elektroda dialiri arus listrik maka akan tercipta medan

listrik diantara kedua elektroda tersebut. Dipole listrik terdiri dari pasangan

muatan positif dan negatif yang sama besar dan relatif saling berdekatan. Dipole

listrik dapat menghasilkan medan listrik

Subtansi yang berada didalam medan listrik (ϵ ) akan mengalami fibrasi,

elektrolit mengalami dipole dan timbul panas. Sedangkan panas yang ditimbulkan

dirumuskan dari persamaan matematis hukum Joule:

H=V . I .t0.24

Keterangan :

H = Energy panas yang dihasilkan (Joule)

V = tegangan (volt)

I = Kuat arus yang mengalir (amper)

t = waktu (sekon)

Ukuran dan jarak elektroda perlu diperhatikan. Syarat yang perlu

diperhatikan bahwa elektroda harus lebih besar daripada struktur yang akan

diobati dan jarak penempatan elektroda harus sama terhadap kulit. Untuk jelasnya

lihat gambar di bawah ini.

a b

ba

40

Gambar 2.39 Garis gaya listrik (medan listrik) cenderung menyebar. Struktur

yang akan diobati lebih besar dari electrode. (Sumber: Buku Fisika Kedokteran)

Gambar 2.40 Ukuran elektroda yang benar. (Sumber: Buku Fisika Kedokteran)

Gambar 2.41 Penempatan elektroda pada kulit dengan jarak yang tidak seimbang.

Panjang a dan b harusnya sama. (Sumber: Buku Fisika Kedokteran)

Gambar 2.42 Penempatan elektroda yang benar. (Sumber: Buku Fisika

Kedokteran)

E BE B

41

(2) Metoda induksi (metoda kabel)

Pada Metode ini, bisa timbul efek medan listrik atau medan magnet pada

saat yang bersamaan (lihat Gambar.)

Dalam diatermi induktansi bagian tubuh yang akan dipanaskan

ditempatkan di dalam atau dekat inductor. Arus frekuensi 30 MHz dalam

kumparan menghasilkan medan magnet bolak-balik dalam jaringan yang yang

menyebabkan terjadinya arus eddy di dalam kumparan. Energi yang hilang oleh

arus eddy muncul sebagai panas dalam jaringan.

Gambar 2. 43 Metode Induksi. (Sumber: Buku Fisika Kedokteran)

Teknik pemasangan kabel

Kabel dililitkan pada daerah yang akan diobati (gambar 2.44)

Gambar 2. 44 (Sumber: Buku Fisika Kedokteran)

Atau lilitan kabel diletakkan pada daerah yang akan diobati misalnya pada

daerah abdomen (perut). Lilitan itu bisa berupa heliks tunggal, double heliks atau

grid.

42

(a) (b)

(c) (d)

Gambar 2.45 (a) bentuk heliks ceper, (b) Bentuk Helik Tunggal, (c) Bentuk Grid,

(d) Bentuk double Helik. (Sumber: Buku Fisika Kedokteran)

Efek diatermi gelombang pendek

(1) Menghasilkan panas dan peningkatan efek fisiologis sebagai akibat dari

peningkatan temperatur yaitu:

(a) Meningkatkan metabolisme

perubahan struktur kimia yang disebabkan kenaikan temperature (hukum

Vantt Hoff).

(b) Suplai darah meningkat.

(c) Efek pada saraf, mengurangi eksitasi saraf apabila kurang begitu panas.

(d) Dengan meningkatnya temperature mengurangi relaksasi otot dan

meningkatkan efisiensi usaha otot. Otot akan kontraksi dan relaksasi

semakin meningkat.

(e) Oleh karena pemanasan maka terjadi koagulasi, sehingga terjadi destruksi

jaringan.

(f) Penurunan tekanan darah yang disebabkan oleh pelebaran pembuluh

darah.

(g) Meningkatnya aktifitas kelenjar keringat.

43

(2) Mempunyai efek terapeutik (pengobatan)

(a) terhadap daerah peradangan, dimana akan terjadi pelebaran pembuluh

darah sehingga dapat meningkatkan oksigen dan pengangkut makanan

untuk sel-sel

(b) efek terhadap infeksi bakteri: di sini peningkatan sel darah putih dan

antibodi pada daerah infeksi

(c) menghilangkan rasa sakit oleh karena panas menyebabkan saraf sensoris

mengalami sedaktif

(d) terhadap daerah yang patah, peningkatan absorpsi, peningkatan aliran

darah.

b) Mikro wave diathermy (diatermi gelombang mikro)

Gelombang mikro merupakan gelombang eektromagnetis dengan panjang

gelombang antara sinar infra merah dan gelombang yang dihasilkan diathermi

gelombang pendek. Ada beberapa variasi dalam definisi tentang gelombang

mikro, tetapi batasan yang diberikan yaitu gelombang dengan panjang gelombang

antara 1 meter dan 1 centimeter diklasifikasikan sebagai gelombang mikro. Ada

pula kemungkinan yang lain yaitu mendefinisikan gelombang desimeter.

Gelombang dengan panjang gelombang 12,25 sentimeter dan frekuensi

dari 2.450 MHz yang sering dipakai. Ada pula yang menggunakan panjang

gelombang 69 cm, frekuensi 433, 92 MHz.

(1) Hasil yang ditimbulkan

Diatermi dengan menggunakan gelombang mikro merupakan iradiasi

jaringan dengan mempergunakan sinar Hertzian (shorter wireless). Efek yang

timbul tergantung jumlah energy radiasi yang diserap. Besar absorpsi dapat

dinyatakan dalam rumus eksponansial:

I=I o e−x /D

Keterangan :

I = intensitas radiasi yang diserap.

di mana I = 37% dari I o

x = kedalaman radiasi dalam jaringan

44

I o = intensitas radiasi pada permukaan kulit

D = tebal jaringan di mana jumlah absorpsi 63 % dari sejumlah berkas radiasi.

Efek yang ditimbulkan oleh gelombang mikro mencakup 2 hal yaitu:

Efek fisiologi:

(a) Menimbulkan panas pada jaringan-jaringan yang banyak mengandung air

(b) Banyak mendeposit energy

(c) Gelombang mikro otot lebih banyak menyerap energy gelombang mikro dari

pada jaringan lemak.

Efek pengobatan:

Gelombang mikro dipakai untuk mengobati penderita yang mengalami

traumadan peradangan. Juga dipakai dalam pengobatan terhadap penderita yang

merasa nyeri dan spasme otot, bisul, gelembung dan rematik.

(2) Bahaya dan kontra indikasi

Gelombang mikro tidak dapat dipakai pada penderita gangguan sirkulasi,

dapat mengakibatkan pendarahan, thrombosis dan flebitis, pada penderita TBC

dan tumor ganas, tidak diperkenankan pengobatan dengan gelombang mikro.

Perbedaan antara gelombang mikro, gelombang pendek dan sinar infra

merah:

- Penetrasi gelombang mikro, lebih dalam dari pada gelombang inframerah

- Diatermi gelombang mikro kurang berhasil mengobati struktur yang dalam

dibandingkan dengan diatermi gelombang pendek.

3. Electrocauter Dan Electrosurgery

a. Electrocouter

Listrik berfrekuensi tinggi dipergunakan untuk mengontrol perdarahan

pada wakru operasi. Searing (cauterisasi/pembakaran) telah digunakan 2000 tahun

yang lalu untuk menghentikan perdarahan pala luka menganga yaitu dengan

menggunakan kawat panas diletakkan pada luka tanpa menggunakan pembiusan.

Kauterisasi yaitu pembakaran dengan menggunakan frekuensi listrik 2

MHz, tegangan kurang dari atau sama dengan 15 kV. Ini menunjukkan dasar

elektrokauter dan electrosurgery. Electrocouter dan alectrosurgery keduanya

45

berbeda dalam peralatan tetapi menggunakan probe serta butt plate electrode yang

sama. Sebelum melakukan kauterisasi, mula-mula diolesi dengan pasta

dipunggung penderita kemudian butt plate electrode ditempatkan pada punggung

penderita yang sedang berbaring dan diusahakan agar kontak yang baik dengan

badan agar terhindar dari bahaya syok. Apabila probe dimasukkan ke dalam

jaringan maka akan dilewati arus dengan frekuensi tinggi sehingga diperoleh daya

sekitar probe tersebut. Di mana daya pada probe = 3.3 x 103 W/cm3, frekuensi

kawat pada probe = 5 MHz, jaringan dengan diameter 0.25 mm terdapat daya 15

W. Daya dapat meningkatkan temperature sekitar 8000C pada probe, pada jarak

1.25 cm dari probe terdapat 0.10C.

b. Electrosurgery

Jaringan yang terpotong dengan electrosurgery cepat megalami

gelembung. Untuk memotong jaringan dilakukan gerakan cepat 5-10 cm/s dengan

tujuan agar supaya mengurangi destruksi jaringan sekitarnya. Electrosurgery

biasanya digunakan pada operasi otak, limpa, vesica felea (kantong empedu),

prostat dan serviks.

4. Defibrilasi

a. Gambaran Sekilas Tentang Fibrilasi

Telah diketahui bahwa aktivitas irama jantung terletak pada permukaan

jantung dekat muara vena cava superior, yaitu pada puncak atrium kanan.

Kumpulan sel-sel ini disebut SA node yang bertindak sebagai pace maker.

Melalui pace maker ini aktivitas otot jantung secara sinkron memompa darah ke

sirkulasi paru-paru dan kesirkulasi darah sistematik (ke seluruh tubuh). Dan ketika

jantung tersebut kehilangan kemampuan sinkronisasi, maka keadaan tersebut

sebut fibrilasi.

Fibrilasi dapat terjadi pada atrium maupun ventrikel. Pada atrium dikenal

sebagai fibrilasi atrium sedangkan pada ventrikel disebut dengan fibrilasi

ventrikel.

Pada keadaan fibrilasi atrium, ventrikel masih berfungsi secara normal,

tetapi jawaban dengan suatu irama yang iraguler terhadap rangsangan listrik yang

46

tidak sinkron dari fibrilasi atrium. Banyak darah akan masuk ke dalam ventrikel

sebelum terjadi kontraksi atrium dan berlangsung selama kontraksi ventrikel.

Fibrilasi ventrikel merupakan suatu keadaan yang sangat gawat, pada

keadaan ini ventrikel tidak mampu memompa darah dan apabila tidak dilakukan

koreksi, dalam beberapa menit saja akan terjadi kematian.

b. Defibrilasi dan Fungsinya

Defibrilasi adalah proses pemberian sengatan listrik ke jantung untuk

menghentikan aritmia agar irama jantung kembali ke keadaan yang produktif.

Sengatan listrik dihasilkan oleh sebuah perangkat listrik yang disebut defibrillator.

Defibrillators memberikan sengatan listrik singkat ke jantung, yang

memungkinkan alat pacu jantung alami jantung (SA Node) untuk mendapatkan

kembali kontrol dan membentuk irama jantung yang produktif. defibrilator ini

adalah perangkat elektronik yang terdiri dari alat kejut jantung dan monitoring

elektrokardiogram.

Gambar 2.46 Penggunakan defibrillator untuk mengembalikan denyut nadi

jantung. (Sumber: http://en.wikipedia.org/wiki/Defibrillation)

Proses defibrilasi dilakukan untuk memperbaiki aritmia yang mengancam

nyawa termasuk fibrilasi ventrikel dan serangan jantung. Ketika jantung dalam

keadaan darurat, maka proses defibrilasi harus segera dilakukan setelah pasien

teridentifikasi mengalami aritmia, yaitu ditunjukkan oleh kurangnya pulsa dan

47

tidak lagi merespon rangsangan. Jika elektrokardiogram tersedia, aritmia dapat

ditampilkan secara visual untuk konfirmasi tambahan. Untuk pengobatan medis

oleh dokter, dalam situasi yang mengancam jiwa, defibrilasi atrial dapat

digunakan untuk mengobati fibrilasi atau flutter atrium.

Aritmia jantung mencegah jantung untuk memompa darah ke seluruh

tubuh. Hal ini jika tetap dibiarkan tanpa penanganan cepat dapat menyebabkan

kerusakan permanen pada organ utama termasuk otak dan jantung. Aritmia ini

termasuk takikardia ventrikel, fibrilasi, dan serangan jantung. Sekitar 10% dari

kemampuan jantung untuk merestart hilang setiap menit yang ketika terjadi fibrasi

ventrikel. Kematian dapat terjadi dalam menit, kecuali jantung dapat kembali

berdetak normal atau irama jantung produktif kembali. Agar menghasilkan denyut

nadi kembali, maka jantung dipulihkan melalui defibrilasi.

c. Rangkaian Listrik Defibrillator

1) Tipe Rangkaian Defibrilator

Penderita yang mengalami fibrilasi telah dilakukan melalui massage

jantung (metode makanik) namun akan sangat berhasil apabila dilakukan syok

listrik pada daerah jantung. Otot jantung akan memberikan respon terhadap

eksitasi listrik, 60 Hz arus AC 6 amper dalam waktu 0.25 sampai 1 detik.

Penggunaan syok listrik untuk mensinkronisasikan ritme jantung disebut

kountersyok (Caountershock). Apabila penderita tidak memberikan respon

terhadap kountersyok, dapat dilakukan pengulangan hingga terjadi defibrilasi.

Metode kountersyok ini dikenal dengan nama defibrilasi. Ada 4 tipe dasar

defibrillator:

a. AC defibrillator.

b. Capasitive-discharge defibrillator

c. Capasitive-delay-line defibrillator

d. Square – wave defibrillator.

a) AC defibrillator (Alternating current)

Defibrillator ac merupakan defibrillator pertama yang dikenal sejak

sebelum tahun 1960. Defibrillator ini menggunakan arus listrik 5 sampai 6

48

Ampere, dengan frekuensi 60 Hz yang dipasangkan di dada pasien selama 250

sampai 1000 ms. Tingkat keberhasilan defibrillator ac ini agak rendah, sehingga

tak dapat menangani fibrillasi atrial secara baik. Bahkan dalam kenyataan, pada

saat mencoba mengatasi fibrillasi atrial dengan defibrillator ac seringkali malah

menghasilkan fibrillasi ventrikel yang merupakan aritmia yang lebih serius.

Jenis defibrillator ac menggunakan sejumlah siklus arus bolak-balik yang

berasal dari aliran jala-jala melalui transformator step-up untuk dialirkan ke

jantung. Rangkaian defibrillator ac yang lazim (typical) ditunjukkan pada Gambar

2.48. Untuk mencapai defibrillasi, pada elektroda internal diperlukan jangkauan

tegangan 80 sampai 300 Vrms; sedangkan untuk elektroda eksternal maka

diperlukan sekitar dua kali lipat dari range tegangan di atas. Sehingga untuk

memperoleh nilai tegangan tersebut maka diperlukan transformator step-up untuk

menaikkan tegangan yang berasal dari jala-jala. Operator dapat memilih tegangan

yang diinginkan melalui saklar pemilih (selector switch). Transformator ini harus

dapat mensuplai 4 sampai 6 Ampere selama perioda stimulus. Transformator

dilengkapi dengan saklar yang dapat mengontrol interval waktu arus pulsa.

Interval waktu arus pulsa yang digunakan biasanya pada orde 250 ms. Salah satu

kerugian defibrillator ac yaitu dapat menyebabkan fibrillasi ventrikel pada saat

siklus kardiak (cardiac cycle).

250 ms

t

Vp

ac power line

+

RL VP

Step-up transformer

Pulse durationcontrol circuit

Apply pulse switch

Pasien

49

Gambar 2.48 Rangkain defibrillator ac sederhana. (Sumber:

http://elib.unikom.ac.id/download.php?id=6247)

AC defibrillator ini telah diganti dengan DC defibrillator oleh karena

isyarat arus bolak-balik (AC) dapat menyebabkan penderita masuk dalam keadaan

fibrilasi ventrikel. Sedangkan pada DC defibrillator mempunyai efek minim dan

jarang menyebabkan fibrilasi ventrikel. Pulsa DC menghilangkan efek kejang-

kejang pada otot tulang/otot bergaris dan dapat dipergunakan pada perubahan

aritmia supraventikuler.

b) Capasitive-discharge defibrillator

Mulai tahun 1960 dikembangkan beberapa defibrillator dc. Instrumen ini

menyimpan muatan listrik dc dan selanjutnya diberikan pada pasien. Perbedaan

utama antara defibrillator dc dengan defibrillator ac adalah bentuk-gelombang dan

muatan listrik yang diberikan pada pasien. Bentuk gelombang yang lazim adalah

bentuk Lown, monopulse, delay-line dan trapezoidal.

Keuntungan defibrillator dc adalah:

1. Dapat mengurangi efek perusakan pada jantung karena tidak

menimbulkan fibrillasi ventrikel seperti pada pulsa ac.

5 10

20A3000V

IV

t (ms)

50

2. Dapat mengurangi efek convulsive pada otot rangka (skeletal

muscle).

3. Dapat digunakan dalam pengubangan aritmia supraventricular

(atrial) dengan baik

4. Dengan mempergunakan sirkit pelepasan kapasitas (capasitive

discharge circuit) akan diperoleh pulsa yang singkat dengan

amplitudo yang tinggi.

Gambar 2.49 Bentuk-gelombang Defibrillator Lown. (Sumber:

http://elib.unikom.ac.id/download.php?id=6247)

Pada tahun 1962 Dr. Bernard Lown dari Universitas Harvard

memperkenalkan bentuk-gelombang yang menggunakan namanya yang disebut

bentuk gelombang Lown. Bentuk-gelombang Lown ditunjukkan pada Gambar

2.49, di mana tegangan dan arus yang dikenakan pada bagian atas dada pasien

ditunjukkan dengan garis putus-putus. Arus yang dibangkitkan sangat cepat

sekitar 20A pada tegangan sumber sekitar 3 kV (3000 volt). Bentuk-gelombang

yang dihasilkan kemudian akan berangsur turun ke nol dalam waktu 5 ms dan

kemudian menghasilkan kembali pulsa negatif yang kecil juga selama 5ms.

Pada Gambar 2.50 diperlihatkan diagram rangkaian Defibrillator Lown

yang disederhanakan. Muatan yang dikenakan pada pasien disimpan dalam

sebuah kapasitor yang dihasilkan oleh power supply dc tegangan tinggi. Operator

dapat mengatur level muatan yang akan digunakan pada panel depan dengan

tombol “set energy”. Tombol tersebut mengendalikan tegangan dc yang

dihasilkan oleh power supply tegangan tinggi dan juga dapat mengatur muatan

maksimum pada kapasitor.

ac power line R2 = 50Pasien

Set EnergyLevel

VHigh Voltage

dcPower Supply

K1

S1

-

+

Low Voltage dcPower Supply

dischargee

K1b

K1a

R1 = 50L1 = 100mH

C1 = 16 F

51

Gambar 2.50 Rangkaian Defibrillator Lown. (Sumber:

http://elib.unikom.ac.id/download.php?id=6247)

Rangkaian pasien untuk defibrillator Lown terdiri dari induktor 100mH

(L1), resistansi ohmik L1 (R1) dan resistansi ohmik pasien (R2). Energi yang

tersimpan dalam medan magnetik kumparan L1 menghasilkan bentuk-gelombang

Lown negatif selama 5 ms. Bila kapasitor dalam keadaan discharge, medan pada

kumparan akan habis/hilang, energi terbuang kembali ke rangkaian.

Untuk defibrilasi dipergunakan 50-100 J, apabila electrode langsung

diletakkan pada jantung. Apabila electrode eksternal yang dipakai maka energy

yang dipakai sebesar 400 J. Energi yang tersimpan dalam kapasitor diberikan

oleh persamaan:

U=W=Q V rata−rata=12

QV

Karena Q=CV , maka

U=12

C V 2

Keterangan:

U = energi dalam satuan Joule (j),

52

C = kapasitansi C1 dalam satuan Farad (F)

V = tegangan pada kapasitor C1 dalam satuan volt.

Q = muatan

Misalnya bila diketahui muatan yang tersimpan dalam kapasitor adalah 16

F dimuati pada tegangan 5 kV dc, maka energi yang dihasilkan dapat dihitung:

U = ½ CV2 = ½ x (1,6 x 10-6 F) x (5 x 103 V)2

= 200 J

Energi yang tersimpan ditunjukkan oleh sebuah voltmeter yang

dihubungkan paralel dengan kapasitor C1. Skala voltmemter dikalibrasi dalam

satuan energi. Satuan yang sering digunakan secarai praktis adalah watt-second

yang setara dengan Joule (1 w-s = 1 J). Sejumlah energi akan hilang pada kontak

“relay switching” dan pada resistansi ohmik induktor L1.

Muatan kapasitor dikendalikan oleh sebuah kontak rele (relay switch) K1.

Pada model terdahulu digunakan rele jenis SPDT (Single Pole Double Throw),

sedangkan model yang sekarang digunakan rele jenis DPDT (Double Pole Double

Throw) agar isiolasi pada rangkaian pasien terhadap ground tetap terjaga.

Walaupun ada beberapa defibrillator yang portable yang menggunakan rele

tegangan tinggi udara terbuka (open-air high voltage relay), tetapi umumnya

menggunakan special sealed vacuum relay seperti Torr Laboratories TMR-10.

Rele vakum merupakan rele yang telah mendapat pengakuan sebab adanya

penggunaan tegangan tinggi untuk kapasitor C1. Jika digunakan kapasitor 16 F

(nilai yang lazim) dan energi yang tersimpan 400 J, maka potensial pada kapasitor

akan lebih besar dari 7000 V dc.

53

Gambar 2.51 Skematik rangkaian defibrillator DC ke tubuh. (Sumber:

http://www.bem.fi/book/16/16.htm)

Urutan kerjanya defibrilator sebagai berikut:

1. Operator mengatur “set energy” (yang mengontrol level yang

diinginkan) dan menekan tombol “charge” (yaitu menutup S2)

2. Kapasitor C1 mulai termuati dan akan tetap dimuati hingga tegangan

pada kapasitor sama dengan tegangan sumber (supply).

3. Operator memasang ”paddle electrode” pada dada pasien dan menekan

tombol “discharge” (yaitu S1)

4. Rele K1 memutus hubungan kapasitor dari power supply dan kemudian

menghubungkannya ke rangkaian keluar.

5. Kapasitor C1 mengalami discharge (membuang energi) ke pasien

melalui L1, R1 dan paddle electrode. Keadaan ini berlangsung pada

awal 4 sampai 6 ms dan membangkitkan tegangan tinggi simpangan

posistif pada bentuk gelombang.

6. Medan magnetik terbentuk pada L1 dan menghasilkan bentuk-

gelombang simpangan negatif dan hilang/habis dalam 5 ms kemudian

(lihat Gambar 2.49).

10

20A3000V

IV

t (ms)0

54

Bentuk-gelombang monopulsa pada Gambar 2.52 adalah modifikasi

bentuk-gelombang Lown dan yang sering diperoleh pada defibrillator portable

tertentu. Bentuk-gelombang tersebut diperoleh pada rangkaian yang seperti

Gambar 2.50, tetapi tanpa induktor L1 untuk menghasilkan pulsa kedua yang

negatif. Akibatnya, bentuk-gelombang akan kembali ke nol dengan cara

eksponensial karena hanya ada rangkaian RC. Gelombang pada capasitive

discharge DC defibrillator, tergantung pada R, C, L dan tahanan tubuh.

Gambar 2.52 Bentuk-gelombang defibrillator monopulsa. (Sumber:

http://elib.unikom.ac.id/download.php?id=6247)

c) Delay line capasitive discharge DC defibrillator

Bentuk-gelombang defibrillator dc yang lain adalah “delay-line” seperti

yang ditunjukkan pada Gambar 2.54. Bentuk-gelombang ini berbeda dengan dua

bentuk pulsa sebelumnya, pulsa ini mempunyai amplitudo rendah dan durasi

panjang untuk mencapai level energi yang ditetapkan. Energi yang ditransfer

adalah sebanding dengan luas daerah di bawah kurva persegi empat, yang juga

dapat diperoleh energi yang sama seperti bentuk-gelombang lainnya. Bentuk

rangkaian defibrillator dc “delay-line” sama dengan Gambar 2.50, hanya

rangkaian L1 dan C1 dikaskadekan. Jadi ada dua rangkaian L-C (Gambar 2.53).

Pada gambar 2.53 tampak kombinasi C1 dan C2, energinya serupa dengan

satu kapasitor saja. Karakteristik dari pada pelepasan muatan di sini adalah

rectangular. Gelombnag yang tampak tergantung nilai dari komponen sirkuit

tersebut. Durasi lebih panjang dari capasitive discharge D.C defibrillator.

ac power line

RL Pasien

V

S

R2

L1

C1

L2 1

2

C2

M

+

vP

R1

8

1200V

V

t (ms)0 15

55

Gambar 2.53 Rangkaian defibrillator dc “delay-line”. (Sumber:

http://elib.unikom.ac.id/download.php?id=6247)

Gambar 2.54 Bentuk-gelombang defibrillator dc “delay-line”. (Sumber:

http://elib.unikom.ac.id/download.php?id=6247)

d) Square Wave defibrillator.

Geddes (1976) memperkenalkan defibrillator square wave defibrillator.

Pelepasan muatan dari kapasitor ke tubuh menusia melalui suatu seri SCR (silicon

control rectifier). Output dari defibrillator ini diatur oleh berbagai voltage pada

800V

V

t (ms)20

500V

56

kapasitor atau dari lamanya pelepasan muatan. Bentuk pulsa square wave

defibrilator yaitu trapezoidal seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.55. Bentuk-

gelombang ini mempunyai amplituda potensial sekitar 800 V, potensial ini akan

menurun secara kontinyu selama 20 ms hingga mencapai 500 V kemudian

terputus.

Gambar2.55 Bentuk-gelombang defibrillator dc “trapezoidal”. (Sumber:

http://elib.unikom.ac.id/download.php?id=6247)

Kapasitor membuang muatan (discharge) ke tubuh pasien dikendalikan

oleh rangkaian SCR (Silicon-Controlled Rectifier). Bila energi yang diberikan

pada pasien telah cukup, maka shunt SCR bekerja untuk menghubung-singkat

(short circuit) kapasitor dan memutuskan pulsa. Rangkaian ini

mengeleminasi/mengurangi ekor pulsa discharge yang panjang. Keluaran dapat

dikontrol dengan mengubah tegangan pada kapasitor atau durasi pulsa discharge.

Desain ini memberikan beberapa keuntungan:

1. Arus puncak yang diperlukan lebih kecil

2. Tidak diperlukan induktor

3. Dapat menggunakan kapasitor elektrolit (yang secara fisik kecil)

4. Tidak diperlukan relay.

2) Elektroda Defibrillator

Salah satu aspek yang paling penting dari suatu sistem defibrillator adalah

elektroda. Hal ini merupakan hal yang esensial yang membantu kontak yang baik

dengan tubuh agar energi yang berasal dari defibrillator mencapai jantung dan

tidak terdisipasi/terbuang di antara interface kulit-elektroda. Bila energi

57

mengalami disipasi pada interface ini, dapat mengakibatkan kebakaran yang

serius pada pasien yang selanjutnya mengalami komplikasi keadaan kritis. Untuk

menjaga kontak yang baik, elektroda harus terpasang dengan rapat/pas pada

pasien. Biasanya pada elektroda rakitan dilengkapi dengan saklar yang diaktifkan

oleh gaya, jika elektroda yang dikenakan pada tubuh tidak cukup gaya tekanannya

maka rangkaian tidak akan bekerja dan pulsa defibrillasi tidak akan mungkin

dilepaskan.

Aspek kedua yang harus selalu dipertimbangkan adalah keselamatan

penggunaan elektroda defibrillator. Elektroda harus terisolasi dengan baik agar

keluaran defibrillator tidak memungkinkan mengaliri tangan operator. Oleh

karena itu perlu diperhatikan aspek keamanan listrik defibrillator dan

elektrodanya.

Sedikitnya ada empat jenis elektroda yang digunakan untuk defibrillator

yaitu:

1. Standard anterior electrode

2. Posterior electrode

3. Internal electrode

4. D-ring anterior electrode.

Jenis elektroda standar anterior mempunyai permukaan metal yang luas

dan berbentuk cakram (disk) dan mempunyai gagang yang terisolasi dan tegak

lurus terhadap permukaan cakram elektroda tersebut. Kabel tegangan tinggi

berada di samping, tombol saklar ibu jari yang mengendalikan pulsa discharge

berada di ujung atas gagang. Elektroda yang digunakan ada dua biasa disebut

anterior-anterior. Untuk melakukan defibrillasi, satu elektroda ditempatkan di

dada tepat di atas jantung dan elektroda kedua ditempatkan pada sisi kiri dada

pasien. Pasta (jelly) konduktif dibalurkan pada elektroda untuk menjamin transfer

muatan yang efisien dan mengurangi kebakaran pada kulit.

Jenis elektroda yang lain adalah posterior paddle. Konstruksi elektroda ini

datar dan dirancang agar pasien dapat diletakkan di atasnya. Posterior paddle

dipasangkan dengan satu anterior-paddle untuk membentuk pasangan yang

disebut anterior-posterior.

58

Satu lagi anterior paddle yang modern adalah jenis D-ring. Jenis paddle

ini digunakan pada defibrillator model terbaru dan telah populer pada model-

model yang portable.

Bentuk paddle yang terakhir adalah jenis internal. Paddle ini digunakan

pada saat melakukan operasi jantung-terbuka untuk memberikan kejutan listrik

jantung pada myocardium.

d. Dampak Penggunaan Defibrilator Bagi Tubuh

Dampak dari penggunaan defibrillator adalah kulit mengalami luka bakar.

Pemanasan akibat daya tahan/resistansi tubuh dapat mengakibatkan luka bakar

yang parah. Tegangan senilai 500 hingga 1000 volt cenderung mengakibatkan

luka bakar akibat besarnya energi dari sumber sedangkan arus mengakibatkan

pemanasan pada jaringan tubuh.

Potensi luka bakar akibat kontak dengan tegangan tinggi dapat

dirumuskan secara matematis:

Potensi = I2 . R . t

Keterangan:I = Arus (Ampere)

R = Resistansi (Ω)

t = durasi waktu kesetrum (s)

Resiko lain termasuk cedera pada otot jantung, irama jantung yang

abnormal, dan pembekuan darah.

Hal-Hal yang perlu diwaspadai pada saat penggunaaan defibrillator adalah

proses defibrilasi tidak boleh dilakukan pada pasien yang masih memiliki denyut

nadi atau waspada, karena hal ini dapat menyebabkan gangguan irama jantung

mematikan atau serangan jantung. Para dayung yang digunakan dalam prosedur

tidak boleh ditempatkan pada payudara wanita atau melalui alat pacu jantung

internal.

5. Magnetik Blood Flow Meter

Electroda sensing voltaseV

59

Magnetik blood flow meter adalah Alat pengukur aliran darah magnetis

berdasarkan atas prinsip induksi magnetis. Apabila suatu konduktor listrik

digerakkan dalam medan magnet akan menghasilkan suatu tegangan yang

sebanding dengan kecepatan gerakan (hukum Faraday). Prinsip inilah yang

dipergunakan pada Magnetik Blood Flow Meter yaitu apabila konduktor bukan

suatu kawat melainkan pipa konduksi yang ditempati medan magnet dan dilewati

zat cair. Apabila darah melewati pipa konduksi tersebut, dengan rata-rata

kecepatan v melewati medan magnet B maka tegangan yang dihasilkan antara

elektroda dinyatakan :

V=Bdv

Keterangan

V= tegangan (Volt)

B = kuat medan magnet (Gauss)

d = diameter pembuluh darah

v = kecepatan (ms-1)

Sumber: Buku Medical Phisics

Gambar 2.56 Suatu magnetic blood flow meter

Jumlah zat cair/darah yang mengalir dapat pula dihitung yaitu :

Q= π d2

4x V

Bd

Q=v x A

Keterangan :

Q = debit darah/zat cair

Gate

Pulse

Filter

Rata-rata

Aliran OutputAliran Magnet

Osiloskop

60

V = tegangan (Volt)

B = kuat medan magnet (Gauss)

d = diameter pembuluh darah

v = kecepatan (ms-1)

A = Luas penampang

Blok diagram dari magnetic blood flow meter dapat dilihat pada gambar di

bawah ini

Sumber: Buku Fisika Kedokteran

Gambar 2.57 Blok diagram

Oscilator (OSC) meningkatkan megnetis dan mengontrol isyarat gate (pintu) dan

beroperasi pada frekuensi antara 60-400 Hz.

6. Syok Listrik

Bahwasannya kesetrum dalam pengertian sehari-hari adalah menyentuh

benda elektronik yang sedang aktif pada bagian logamnya dan terjadilah

tersetrum. Syok listrik atau kejutan listrik adalah suatu nyeri pada syaraf sensoris

yang diakibatkan aliran listrik yang mengalir secara tiba-tiba melalui tubuh.

Secara fisika, kesetrum (electric shock) adalah terjadinya kontak antara

bagian tubuh manusia dengan suatu sumber tegangan listrik yang cukup tinggi

sehingga mampu mengakibatkan arus listrik melalui tubuh manusia tepatnya

melalui otot. Selain itu arus ini sifatnya mengalir dari potesial tinggi ke potensial

rendah. Dalam kasus sehari- hari sumber tegangan listrik ini memiliki potensial

tinggi, sementara bumi tempat berpijak memiliki potensial rendah. Jadi, tegangan

ini ingin mengalirkan arusnya ke bumi. Pada saat terjadi kontak antara manusia

61

dengan sumber tegangan saat manusia ini menginjak bumi, maka tubuh manusia

ini akan menjadi suatu konektor antara sumber tegangan dengan bumi. Perlu

diingat bahwa tubuh manusia sebagian besar terdiri dari air, sehingga tubuh

manusia merupakan konduktor yang baik.

Kejadian syok listrik merupakan kejadian yang timbul secara kebetulan.

Tidak mengherankan dengan meluasnya pemakaian listrik dirumah tangga dan

industry kejadian syok listrik akan meningkat. Dengan kemajuan intrumentasi

elektronik rumah sakit ada kecenderungan meningkatnya syok listrik.

Permulaan tahun 1969 telah dilaporkan bahwa beberapa penderita yang

sedang menjalankan kateterisasi atau pemasangan pace maker lead dapat terbunuh

dengan aliran listrik di bawah normal. Pada tahun 1970 Carl Walter dan tahun

1971 Ralph Nader telah memperkirakan atas meninggalnya 1.200 orang Amerika

setiap tahunnya yang diakibatkan arus listrik pada waktu melakukan diagnostik

dan pengobatan.

Bahaya syok listrik sangat besar, tubuh penderita akan mengalami

ventricular fibrillation kemudian diikuti dengan kematian. Oleh karena itu perlu

diketahui perubahan-perubahan yang timbul akibat syok listrik, metoda

pengamanan sehingga bahaya syok dapat dihindari.

a. Pembagian Syok Listrik

Penggunaan intrumentasi elektronik pada waktu melakukan pengobatan

dan diagnostic tanpa memperhatikan persyaratan yang ada akan timbul bahaya

syok. Dalam bidang kedokteran ada dua macam syok listrik, yaitu syok yang

dibuat dengan tujuan tertentu dan syok yang timbul tanpa tujuan tertentu.

1) Syok dengan tujuan tertentu

Syok listrik ini dilakukan atas dasar indikasi medis. Dalam bidang psikiatri

dikenal dengan nama electric syok/electro convultion therapy. Elektroterapi

adalah penggunaan energi listrik sebagai pengobatan medis. Dalam pengobatan,

istilah elektroterapi bisa berlaku untuk berbagai perawatan, termasuk penggunaan

alat listrik seperti stimulator otak dalam untuk penyakit saraf.

Beberapa aplikasi dari electric syok:

62

a) Defibrillator

Defibrilasi adalah proses pemberian sengatan listrik ke jantung untuk

menghentikan aritmia agar irama jantung kembali ke keadaan yang produktif.

Sengatan listrik dihasilkan oleh sebuah perangkat listrik yang disebut defibrillator.

Defibrillators memberikan sengatan listrik singkat ke jantung, yang

memungkinkan alat pacu jantung alami jantung (SA Node) untuk mendapatkan

kembali kontrol dan membentuk irama jantung yang produktif. defibrilator ini

adalah perangkat elektronik yang terdiri dari alat kejut jantung dan monitoring

elektrokardiograf.

Proses defibrilasi dilakukan untuk memperbaiki aritmia yang mengancam

nyawa termasuk fibrilasi ventrikel dan serangan jantung. Ketika jantung dalam

keadaan darurat, maka proses defibrilasi harus segera dilakukan setelah pasien

teridentifikasi mengalami aritmia, yaitu ditunjukkan oleh kurangnya pulsa dan

tidak lagi merespon rangsangan. Jika elektrokardiograf tersedia, aritmia dapat

ditampilkan secara visual untuk konfirmasi tambahan. Untuk pengobatan medis

oleh dokter, dalam situasi yang mengancam jiwa, defibrilasi atrial dapat

digunakan untuk mengobati fibrilasi atau flutter atrium.

Defibrilasi terdiri dari memberikan dosis terapi energi listrik ke jantung

yang terkena dengan perangkat yang disebut defibrillator. Sekarang ini ada 2 jenis

pengembangan defibrillator yaitu Defibrillators eksternal dan transvenous atau

implan.

b) ECT

Beberapa penderita psikosis (gangguan jiwa) sengaja dilakukan syok

dengan tujuan terapi di mana di antara temporalis kanan dan kiri penderita dialiri

arus listrik dalam orde 0,5 sampai 1,5 amper dengan tegangan sebesar 80 sampai

110 volt dalam waktu 1/10 sampai 1/5 detik. Kedua elektroda dapat ditempatkan

satu di sisi yang sama dari kepala pasien. Hal ini dikenal sebagai ECT sepihak.

Unilateral ECT digunakan pertama untuk meminimalkan efek samping (rugi

memori). Ketika elektroda ditempatkan pada kedua sisi kepala, ini dikenal sebagai

ECT bilateral. Dalam ECT bifrontal, posisi elektroda suatu tempat antara bilateral

63

dan unilateral. Peletakan elctroda Sepihak diduga menyebabkan efek kognitif

lebih sedikit dari bilateral namun dianggap kurang efektif.

Efek pokok dari ECT adalah efek hilangnya memori pasien. Efek akut dari

ECT dapat termasuk amnesia, retrograde (untuk peristiwa yang terjadi sebelum

perlakuan) dan anterograde (untuk peristiwa yang terjadi setelah perawatan).

Namun, sebagian besar dari efek tersebut hanya bersifat sementara. Kehilangan

memori dan kebingungan lebih besar jika penempatan elektrode dilakukan secara

bilateral daripada sepihak, dan dengan menggunakan gelombang sinus daripada

pulsa arus singkat. Sebagian besar pengobatan modern menggunakan arus secara

singkat. Penelitian oleh Harold Sackeim telah menunjukkan bahwa arus berlebih

menyebabkan risiko lebih untuk kehilangan memori, dan menggunakan elektroda

yang ditempatkan di sisi kanan dapat mengurangi gangguan memori verbal.

c) TENS dan PENS

TENS, atau transkutan stimulator elektro-saraf, adalah jenis terapi

elektronik untuk tendinitis bahu dan masalah nyeri lainnya. Ia menggunakan

impuls tegangan rendah untuk merangsang ujung saraf. Ketika ditempatkan pada

atau dekat lokasi yang bermasalah, mengacak sinyal rasa sakit untuk mengurangi

rasa sakit yang dirasakan tanpa efek samping atau gangguan dengan metode

pengobatan lainnya. Ini adalah alat yang aman untuk membantu dalam

pengelolaan masalah sakit kronis, seperti tendinitis bahu namun, tidak aman untuk

digunakan dengan alat pacu jantung dan yang tidak didiagnosis sindrom nyeri.

PENS, atau perkutan stimulasi elektro-saraf, pada intinya sama dengan

TENS namun PENS menggunakan jarum akupuntur untuk memberikan arus

listrik. dibandingkan dengan TENS, dapat lebih nyaman untuk digunakan.

2) Syok tanpa tujuan tertentu

Timbulnya syok ini akibat dari suatu kecelakaan. Factor-faktor yang

menyokong sehingga timbulnya syok listrik antara lain:

Peralatan

- Petunjuk penggunaan alat-alat yang kurang jelas

- Prosedur testing secara teratur tidak atau kurang dilakukan

64

- Peralatan ECG yang lama tanpa menggunakan transformer

Perorangan

- Kurang pengertian akan kelistrikan maupun bahaya-bahaya yang

ditimbulkan

- Kurang pengertian tentang cara-cara proteksi bagi petugas sendiri maupun

penderita.

Syok yang timbul dari suatu kecelakaan ini dikenal dengan Earth syok.

Sesorang terkena syok apabila salah satu bagian tubuh menyentuh kawat fasa,

sedangkan bagian tubuh yang lain menyentuh kawat netral. Walaupun petugas

telah memakai sepatu dengan alas karet, syok dapat pula terjadi. Berdasarkan

besar kecilnya tegangan maka earth syok dapat dibagi dalam low tension shock

dan high tension shock.

1) Low tension shock (shock tegangan rendah)

Syok yang terjadi di sini berhubungan dengan pemakaian generator yang

menghasilkan arus listrik dengan tegangan rendah atau bertalian dengan

pemakaian lampu panas radien atau lampu sinar ultra ungu.

2) High tension shock (shock tegangan tinggi)

Syok yang terjadi di sini bertalian dengan pemakaian generator tegangan

tinggi, generator gelombang pendek atau step up transformer. Penderita yang

mengalami syok, kulit badannya akan mengulupas seluruhnya.

Pada beberapa buku fisika membagi earth syok menjadi mikro syok dan

makro syok. Pembagian ini mempunyai arti diagnostik yaitu dapat meramalkan

sebelumnya apakah penderita yang mengalami syok ini suatu mikro syok atau

makro syok, dengan kriteria- kriteria sebagai berikut:

1) Mikro syok

Terjadinya mikro syok oleh karena adanya aliran listrik langsung

mengikuti arteri ke jantung. Dalam mikroshock, arus tidak harus melewati

hambatan tinggi kulit, hal ini mungkin saja terjadi oleh karena penggunaan kateter

untuk pencatatan EKG, liguid filled cateter untuk menyuntikkan pewarnaan bagi

radiografi atau mengukur tekanan darah jantung (internal blood pressure) dan

65

pemasangan elektroda-elektroda pada alat pacu jantung. Seorang pasien di ICU

mungkin memiliki kateter (alat pacu jantung) yang dipasang di pembuluh besar

dan menyentuh otot jantung untuk merangsang jantung, pada saat mekanisme

jantungnya gagal. Beberapa kateter berisi kabel-kabel atau cairan konduktor listrik

sehingga memberikan tahanan listrik rendah pada jalan menuju jantung. Oleh

karena beberapa kateter tersebut terbuat dari kawat yang merupakan bahan

konduksi listrik yang baik dan cairan juga bersifat konduktor listrik, hal ini

menyebabkan arus listrik dalam orde mikro amper saja dapat menyebabkan mikro

syok.

Diduga aliran listrik sekitar 20 mA dapat menyebabkan fibrilasi ventrikel.

Selain itu apabila ada kebocoran arus pada alat yang sedang bekerja arus tidak

dapat mengalir secara langsung ke bumi tetapi akan melewati alat pacu jantung

yang di pasang pada tubuh penderita kemudian ke bumi. Pada mikro syok akan

terjadi dengan fibrilasi ventrikel kemudian di ikuti dengan kematian. Tambahan

pula apabila ada dua sirkit terpisah yang dipergunakan sehingga memungkinkan

penderita berhubungan dengan dua ground timbulah tegangan di antara kedua

permukaan konduktif di mana salah satu permukaan mengarah kontak dengan

jantung sedangkan permukaan lainnya kontak dengan permukaan tubuh sehingga

mikro syok dapat terjadi.

2) Makro syok

Kejadian makro syok kebanyakan mengenai petugas dari pada penderita

sendiri oleh karena kecerobohan petugas sendiri. Salah satunya elektroda

menyentuh tangan sedangkan elektroda lain menyentuh kulit bagian lain sehingga

terjadi aliran listrik melalui permukaan tubuh (kulit) dan timbullah makro syok.

Tahanan kulit berkisar 1 kilo Ohm s/d 1 M Ohm tidak mampu membendung

aliran listrik. Apabila di tempat kontak elektroda di berikan pasta, pada waktu

melakukan tes EKG dapat menurunkan tahanan dan memudahkan arus listrik

yang mengalir, sehingga dapat menimbulkan makro syok.

b. Parameter-Parameter Yang Mempengaruhi Syok Listrik

66

Kabel listrik modern memiliki tiga kabel, dua yang memasok daya ac dan

satu yang berfungsi sebagai kabel ground ke tanah. Jika salah satu kabel listrik

putus peralatan tidak akan beroperasi, dan jika kabel ini disentuh (pendek)

sekering akan berbunyi dan kegagalan dapat diketahui. Namun, jika kabel ground

putus mungkin tidak terdeteksi dan memberikan bahaya listrik yang serius untuk

pasien dengan elektroda internal. Untuk memahami bahaya kabel ground putus

kita harus memahami kebocoran arus. Dalam semua peralatan listrik atau

elektronik ada beberapa aliran arus listrik dari arus ac ke logam instrumen atau

alat. Kebocoran arus ini biasanya mengalir ke tanah melalui kabel ground pada

kabel listrik. Sumber utama dari kebocoran arus ini adalah kapasitansi antara

kabel listrik ac dan tanah atau antara daya transformator dan tempatnya.

Impedansi Xc dari kapasitor C untuk tegangan dengan frekuensi f dirumuskan

sebagai berikut :

X c=1

2π fCKeterangan:

Xc= impedansi

C = Kapasitor (Farad)

f = frekuensi (Hz) 

Kriteria kebocoran kapasitor adalah 2 x 102 μF, jika tegangan ac 110 V

pada frekuensi 60 Hz. Maka kapasitas hambatannya adalah 1,3 x 105 Ω dan

kebocoran arusnya diperoleh dari persamaan :

I= VXc

 =110

1,3 x103

= 8,5 x 10-4 A = 850 µA.

Coba kita memikirkan apa yang akan terjadi jika kebocoran arus ini berada

dalam instrumen EKG dengan kawat ground rusak dan unit tersebut dihubungkan

dengan sebuah pasien di ICU yang juga memiliki alat pacu jantung terhubung.

67

Sejak kebocoran arus tidak bisa mengalir ke tanah melalui kabel ground yang

rusak, kebocoran arus tersebut akan mengalir melalui alat pacu jantung yang

ditanam dijantung untuk menuju ke tanah. Arus mikroshock ini bisa

mengakibatkan fibrilasi ventrikel dan kematian.

Syok semakin serius, apabila arus yang melewati tubuh semakin besar.

Menurut Hukum Ohm intensitas arus listrik tergantung kepada tegangan dan

tahanan yang ada.

I=VR

Keterangan:

I = Kuat arus yang mengalir (Amper)

V = Tegangan (volt)

R = Hambatan (Ω)

Dari persamaan tersebut diketahui bahwa tegangan penting dalam

menentukan berapa arus yang dapat dilewati oleh tahanan yang diberikan oleh

tubuh. Disamping itu ada pula parameter-parameter lain yang turut berperan

mempengaruhi tingkat syok.

1) Dari sudut arus

a) Seseorang akan menderita syok lebih serius pada tegangan 220 Volt dari

pada tegangan 80 Volt, oleh karena kuat arus pada tegangan 220 Volt

lebih besar daripada tegangan 80 Volt. Oleh karena nilai R sama.

b) Basah tidaknya kulit penderita.

Kulit penderita yang berkeringat/basah akan memudahkan arus listrik

melewati kulit penderita. Ini dapat dimengerti oleh karena kulit yang

basah/berkeringat tahanan jauh lebih besar bila dibandingkan dengan kulit

yang kering.

c) Basah tidaknya lantai.

Lantai yang basah merupakan konduktor yang baik sehingga lebih besar

arus yang dapat melewati tubuh ke ground.

2) Dari sudut parameter-parameter yang lain

68

a) Jenis kelamin

Tahun 1973 Dalziel melakukan penelitian tentang nilai ambang persepsi

(arus minimum yang dapat dideteksi) dan let go current (arus yang dapat

menyebabkan tarikan tangan kembali) yang ditunjukkan dengan distribusi

Gausian meyatakan:

- Rata-rata thresholdof perception untuk laki-laki: 1,1 mA. Sedangkan untuk

perempuan 0,7 mA. Minimum nilai ambang persepsi 500 µA

- Rata-rata let go current untuk laki-laki 16 mA, untuk wanita 10,5 mA

Minimum let go current current untuk laki-laki 9, 5 mA untuk wanita 6 mA

b) Frekuensi AC

Hasil penlitian Dalziel ternyata frekuensi 50-60 Hz merupakan minimum

let go current. Di bawah 10 Hz, let go current akan meningkat dan otot-otot akan

terjadi relaksasi sebagian dan di atas beberapa ratus Hz let go current akan

meningkat pula, dan otot-otot mengalami stenght duration trade off serta

refrakter jaringan yang telah mengalami eksitasi.

c) Duration

LA Geddes dari institute of electrical and electronic (1973) melakukan

penelitian terhadap binatang pony dan anjing ternyata nilai ambang fibrilasi akan

meningkat bila waktu semakin kecil.

d) Berat badan

Dari hasil penelitian terhadap binatang oleh ferris (1936), Kiselev 1963

menunjukkan nilai ambang fibrilasi akan meningkat dengan meningkatnya berat

badan. Hal ini diramalkan berlaku pula bagi manusia.

e) Jalan yang ditempuh arus

Apabila jalan yang ditempuh arus melewati jantung atau otak akan timbul

bahaya syok semakin serius.

c. Pengaruh Syok Listrik Terhadap Organ Tubuh

Di depan telah dibahas mengenai pembagian syok listrik antara lain mikro

syok dan makro syok. Perbedaan prinsip dari keduanya adalah besarnya arus

listrik yang melewati tubuh. Pada mikro syok tidak diperlukan arus yang besar,

69

cukup dengan mikro amper saja (oleh Roy 1976 limit mikro syok 10 mikro

amper) dapat menyebabkan fibrilasi ventrikel. Hal ini dimungkinkan oleh karena

tahanan dalam tubuh sangat kecil. Ditambah pula adanya keteter merupakan

konduktor yang baik bagi arus listrik, maka apabila ada arus listrik yang melewati

kulit kemudian masuk ke dalam jaringan tubuh akan terlihat jelas perubahan-

perubahan/pengaruh terhadap organ tubuh (makro syok).

Table 2.1 Dampak Arus Ac Frekuensi 60 Hz yang Mengalir Melalui Kulit Ke

Batang Tubuh.

Arus(durasi kontak

1s)

Effect Tegangan yang dibutuhkan untuk memproduksi arus dengan

hambatan tubuh.10.000 Ω 1.000 Ω

Arus Aman: 1mA

1-8 mA

penderita hanya merasakan geli, ini merupakan nilai ambang persepsi bagi pria dewasa.

terjadi sensasi syok, di mana kontraksi otot masih baik dan nyeri-nyeri belum terjadi. Orang masih dapat melepaskan diri.

10 V

10-8 V

1 V

1-8 V

Arus tidak aman

8-15 mA

terjadi rangsangan saraf dan otot sedemikian rupa sehingga terjadi nyeri dan letih

80-150 V 8-15 V

15-20 mA Kejutan yang menyiksa, terjadi kontraksi otot tidak sadar yang menetap, dan penderita tidak dapat menarik tangannya kembali.

150-200 V 15-20 V

20-50 mA Otot-otot mengalami kontraksi sangat kuat, dan sulit untuk

200-500 V 20-50 V

70

bernafas. 100-300

mATerjadi fibrilasi ventrikel

1000-3000 100-300 V

1-6 A terjadi kontraksi miocard yang menetap dan terjadi pelumpuhan pernafasan

60.000 V 6000 V

Pada table di atas terlihat besar arus berhubungan dengan tegangan dan

tahanan kulit serta perubahan yang diakibatkan arus AC pada 60 Hz. Pada arus 1

mA penderita hanya merasakan geli, ini merupakan nilai ambang persepsi bagi

pria dewasa (50%), untuk wanita kurang lebih 1/3 mA.

Apabila arus listrik sampai 8 mA akan terjadi sensasi syok, di mana

kontraksi otot masih baik dan nyeri-nyeri belum terjadi. Arus listrik diperbesar

sekitar 8-15 mA terjadi rangsangan saraf dan otot sedemikian rupa sehingga

terjadi nyeri dan letih. Ini dikenal dengan siksaan syok, penderita pada saat ini

sukar/tidak dapat menarik tangan kembali dan terjadi kontraksi otot tak sadar yang

menetap. Dalziel melakukan observasi pada penderita dengan arus 18-22 mA akan

terjadi pernafasan tertahan apabila arus berlangsung terus.

Arus antara 20-50 mA otot-otot mengalami kontraksi sangat kuat,

pernafasan tampaknya sangat sulit. Pada peningkatan arus mendekati 100 mA

bagian arus yang melewati jantung cukup untuk menyebabkan fibrilasi ventrikel

(nilai ambang fibrilasi rata-rata berkisar 70-400mA) dan akan menyebabkan

kematian apabila tidak dilakukan penanganan segera. Apabila arus cukup tinggi 1-

6 amper akan terjadi kontraksi miocard yang menetap dan terjadi paralise

pernafasan/kelumpuhan pernafasan dan bila arus listrik dihentikan secara tiba-tiba

akan terjadi defibrilasi ventrikel.

Arus listrik 10 amper dalam durasi pendek akan menyebabkan kebakaran

pada kulit, otak dan jaringan saraf akan kehilangan fungsi

eksistansi/eksitasi/kejutan apabila ada arus yang melewatinya. Arus terus-menerus

di atas 6 A dapat menyebabkan kelumpuhan pernafasan temporer (sementara) dan

71

Luka bakar serius. Kerusakan tergantung pada individu, kelembaban kulit, dan

kontak kulit dengan konduktor.

d. Pencegahan Terhadap Syok Listrik

Oleh karena bahaya syok sangat besar, dapat mengakibatkan kematian

sehingga dipandang perlu untuk melakukan tindakan pencegahan meliputi alat-

alat yang dipergunakan, penderita, ruangan dan petugas.

1) Terhadap alat listrik yang dipergunakan:

- Semua alat listrik harus mempergunakan three wire cord atau kabel tiga urat

dan dihubungkan ke ground secara memadai. Kabel listrik modern ini

memiliki tiga kabel, dua yang memasok daya ac dan satu yang berfungsi

sebagai kabel ground ke tanah. Jika salah satu kabel listrik putus peralatan

tidak akan beroperasi, dan jika kabel ini disentuh (pendek) sekering akan

berbunyi dan kegagalan dapat diketahui. Namun, jika kabel ground putus

mungkin tidak terdeteksi dan memberikan bahaya listrik yang serius untuk

pasien dengan elektroda internal.

- Menggunakan sumber arus dc. Tubuh kurang sensitive terhadap arus listrik

searah daripada 60 Hz arus ac. Saat Xc = ∞ jika f = 0, tidak akan ada

kebocoran karena kapasitansi menyimpang jika kita mengoperasikan

peralatan listrik kita dengan arus searah.

- Semua tombol dan tahanan harus berada pada live (kawat fase)

- Seluruh tombol harus dalam keadaan turn off apabila tidak dipergunakan

dan sterker harus dicabut dari sumber arus apabila tidak dipergunakan dalam

jangka waktu lama.

- Alat pacu jantung atau kateter harus di isolasi dan hindari dari sentuhan

logam

- Lakukan prosedur tes secara teratur

- Alat-alat listrik, pipa radiator diletakkan sedemikian rupa sehingga terhindar

dari pegangan penderita.

- Salah satu cara yang diusulkan untuk mengurangi bahaya adalah dengan

menggunakan isi ulang, alat bertenaga baterai dalam diagnostik, terapi, dan

72

situasi pemantauan. Outputnya akan digabungkan dengan ilmu optik untuk

sistem tampilan konvensional sehingga tidak akan ada kontak antara pasien

dan sistem layar. Dengan kondisi tersebut, salah pengegroundnan tidak akan

terjadi. Meskipun cara ini mahal, itu akan mengurangi bahaya kejut listrik.

2) Terhadap penderita

Penderita diisolasikan dari ground. Hal ini agak sulit dikerjakan oleh

karena pada EKG monitor kaki kanan penderita selalu dihubungkan ke ground.

Untuk menghindari hal tersebut dapat dipergunakan transformer.

3) Terhadap ruangan

- Lantai ruangan terbuat dari bahan tanpa penghantar listrik atau

dipasang karpet karet

- Ruangan harus sekering mungkin.

4) Terhadap petugas:

- Diberi pendidikan ketrampilan tentang penggunaan alat-alat listrik.

- Pendidikan terhadap bahaya syok dan teknik proteksi yang baik.