BIOLISTRIK
A.
PENGERTIAN
Biolistrik merupakan energi yang terdapat dalam tubuh makhluk hidup yang
bersumber dari ATP (Adenosine Tri Posphate) dimana ATP ini dihasilkan oleh
salah satu bagian sel yakni mitokondria dalam proses respirasi dengan kata lain
biolistrik merupakan segala yang berkaitan dengan kelistrikan yang dihasilkan oleh
tubuh makhluk hidup. Kelistrikan yang dimaksud adalah segala sesuatu yang
berkaitan dengan muatan-muatan, ion-ion yang terdapat dalam tubuh dan medan
listrik yang diasilkan oleh ion-ion dan muatan –muatan tersebut serta tegangan
yang dihasilkan.
Tegangan (voltage) listrik atau sering
disebut potensial listrik dapat dihasilkan oleh sel-sel tubuh. Tegangan yang
dihasilkan disebut sebagai tegangan-bio atau biopotensial. Tegangan yang paling
besar dihasilkan oleh sel-sel saraf (nerve) dan sel-sel otot (muscle).
Tegangan yang terjadi pada sel, (selanjutnya disebut tegangan sel (cell
potentials)), terus menerus terjaga keberadaannya, dan untuk menjaganya,
sejumlah besar energi dibutuhkan. Jadi, energi yang disuplai ke dalam tubuh,
sebanyak paling tidak 25% digunakan untuk menjaga kehadiran tegangan pada sel.
Tegangan sel dapat bertahan konstan dalam
jangka waktu yang lama, namun dapat pula diubah melalui suatu perlakuan
internal maupun eksternal dalam bentuk gangguan atau rangsangan (fires).
Pengubahan nilai tegangan pada sel akan menghasilkan suatu pulsa tegangan (voltage
pulses). Efek yang ditimbulkan oleh pengubahan tengangan ini sangat
bergantung pada jenis selnya. Sel-sel saraf, oleh karena pengubahan nilai
tegangan selnya, dapat menghasilkan pulsa tegangan yang dapat dirambatkan ke
berbagai sel lainnya untuk memberi informasi tentang hal-hal yang kita rasakan
dari panca indra. Aktivitas sekumpulan sel-sel ditentukan oleh keadaan tegangan
yang dihasilkannya dan dapat diukur melalui suatu alat pengukur pulsa-pulsa
tegangan.
Alat
elektroencephalogram (EEG) adalah alat yang digunakan untuk merekam pulsa-pulsa
tegangan yang dihasilkan oleh aktivitas sel-sel saraf otak. Alat
elektrocardiogram (ECG) digunakan untuk merekam pulsa-pulsa tegangan yang
dihasilkan oleh aktivitas sel-sel otot, khususnya otot jantung.
B.
HUKUM ATAU RUMUS DALAM BIOLISTRIK
Ada
beberapa hukum yang berkaitan dengan
biolistrik diantaranya:
Hukum Ohm
Perbedaan
potensial antara ujung konduktor berbanding langsung dengan arus yang melewati,
berbanding terbalik dengan tahanan dari konduktor.
Hukum Joule
Arus
listrik yang melewati konduktor dengan perbedaan tegangan (V) dalam waktu
tertentu akan menimbulkan panas.
Macam-macam gelombang arus listrik
C.
MACAM-MACAM GELOMBANG YANG TERDAPAT
DALAM BIOLISTRIK
Gelombang arus
listrik bekaitan erat dengan penggunaan arus listrik untuk merangsang saraf
motoris atau saraf sensoris. Gelombang yang dimaksud diantaranya :
1.
Arus bolak balik/sinosuidal
2.
Arus setengah gelombang
3.
Arus setengah penuh
4.
Arus searah murni
5.
Faradik
6.
Sentakan faradik
7.
Sentakan sinosuidal
8.
Galvanik yang interuptus
9.
Arus gigi gergaji
D. KELISTRIKAN
DAN KEMAGNETAN YANG TIMBUL DALAM TUBUH
a.
Sistem syaraf dan neuron
Sistem syaraf dibagi menjadi dua bagian
yaitu sistem syaraf pusat dan otonom.
Sistem syaraf pusat terdiri diantaranya otak,
medulla spinalis dan perifer. Saraf perifer ini adalah saraf-saraf yang
mengirim informasi sensoris ke otak atau ke medulla spinalis disebut saraf
afferen sedangkan serat saraf yang menghantarkan informasi dari otak atau
medula spinalis ke otot serta kelenjar disebut sistem saraf efferen sedangkan
sistem saraf otonom mengatur organ dalam tubuh seperti jantung usus dan
kelenjar-kelenjar sehingga pengontrolan
sistem ini dilakukan dengan tidak sadar yakni bekerja secara sendiri-sendiri.
b.
Konsentrasi ion di dalam dan di luar sel
ini merupakan suatu model potensial istirahat
pada waktu = 0 dimana ion K akan melakukan difusi dari konsentrasi tinggi ke
konsentrasi rendah sehingga pada saat tertentu akan terjadi membran dipole atau
membran dua kutub di mana larutan dengan konsentrasi yang tadinya rendah akan
kelebihan ion positif, kebalikan dengan larutan yang konsenrasi tinggi akan
mengalam kekurangan ion sehingga menjadi lebih negatif.
c.
Kelistrikan saraf
Dalam bidang Neuroatomi akan dibicarakan kecepatan
impuls serat saraf, serat saraf yang berdiameter yang besar mempunyai kemampuan
menghantarkan impuls lebih cepat daripada serat saraf yang mempunyai diameter
yang kecil. Serat dapat dikelompokkan menjadi tiga bagian diantaranya A,B dan
C.
Dengan menggunakan mikroskop elektron , serat saraf di bagi dalam dua tipe
serta saraf yang bermyelin dan tidak bermyelin .
d.
Perambatan potensial aksi
Potensial aksi dapat terjadi apabila suatu daerah
membran saraf atau otot mendapat rangsangan mencapai nilai ambang. Potensial
aksi itu sendiri mempunyai kemampuan untuk merangsang daearah sekitar sel
membran untuk mencapai nilsi ambang. Dengan demikian dapat terjadi perambatan
potensial aksi ke segala jurusan sel membran, ,keadaan ini disebut peramabatan
potensial aksi atau gelombang depolarisasi.
Setelah timbul potensial aksi, sel membran akan
mengalami repolarisasi. Proses repolarisasi sel membran disebut sebagai suatu tingkat refrakter. Tingkat refrakter
ada dua fase yaitu periode refrakter absolut yakni selama periode ini tidak ada
rangsangan, tidak ada unsur kekuatan nntuk menghasilkan potensial aksi yang lan
sedangkan periode refrakter relaktif yakni setelah membran mendekati
repolarisasi seluruhnya maka dari periode refrakter terabsolut akan menjadi
periode refrakter refraktif dan apabila stimulus yang kuat secara normal akan
menghasilkan potensial aksi yang baru.
e.
Kelistrikan otot jantung
Sel membran otot jantung sangat berbeda dengan saraf
dan otot bergaris, pada saraf maupun otot bergaris dalam keadaan potensial
membran istirahat dilakukan rangsangan maka ion-ion Na+ akan masuk kedalam sel
dan setelah mencapai nilai ambang akan timbul depolrisasi sedangkan pada sel sel otot jantung ion Na+
mudah terjadi kebocoran sehingga terjadi repolarisasi komplit, ion Na+
perlahan-lahan akan masuk kembali ke dalam sel dengan akibat gterjadi gejala
depolarisasi secara spontan sampai mencapai nilai ambang dan terjadi potensial
aksi tanpa memerlukan rangsangan dari luar.
f.
Isyarat listrik tubuh
Isyarat listrik tubuh merupakan hasil perlakuan kimia
dari tipe-tipe sel tertentu. Dengan mengukur isyarat listrik tubuh secara
selektif sangat berguna untuk memperole informasi klinik tentang funsi tubuh.
Yang termasuk dalam isyarat listrik tubuh yaitu
1.
Elektromiogram (EMG), digunakan untuk
mencatat potensial otot selama pergerakan otot
2.
Elektroneurogram (ENG), di gnakan untuk
mengetahui keadaan lengkungan refleks dan mengetahui kecepatan konduksi saraf
motoris dan sensoris
3.
Elektroretinogram (ERG), digunakan untuk
mencatat bentuk kompleks potensial biolistrik yang terdapat pada retina mata
yang dikerjakan mealui rangsangan cahaya pada retina
4.
Elektrookulogram (EOG), digunakan untuk
mencatat atau mengukur berbagai potensial pada kornea-retina sebagai akibat
perubahan posisi dan gerakan mata.
5.
Elektroensefalogram (EEG), digunakan
ntuk mencatat isyarat listrik pada otak.
E.
ECG (Electrocardiogram)
Electrocardiogram (ECG), digunakan
untuk mencatat isyarat biolistrik pada jantung. Kondisi kelistrikan atau potensial yang terjadi pada
otot jantung sehingga menghasilkan denyut yang dapat memompa darah ke seluruh
tubuh dapat diamati dari pola gelombang tegangan yang dihasilkan dari
pengukuran menggunakan alat electrocardiogram (ECG). Pada jantung,
apabila diberi suatu rangsangan, maka gelombang rangsangan tersebut akan
menyebar ke seluruh bagian jantung. Rangsangan awal biasa diterima oleh atrium
kanan di bagian atas (lihat gambar 4.8-2 bagian paling atas). Daerah ini
disebut SINOATRIAL (SA). Dari sinoatrial, pulsa rangsangan
disebar ke seluruh bagian atrium kanan maupun kiri sehingga seluruh atrium
berkontraksi. Pulsa tegangan yang dibangkitkan oleh sinoatrial disebut SA
node.Untuk merekam pola tegangan pada otot jantung dengan peralatan ECG,
dibutuhkan sebanyak minimum 3 buah elektroda. Elektroda-elektroda ini
ditempelkan pada permukaan kulit tubuh. Memilih letak penempatan elektroda pada
tubuh sangat menentukan jenis pulsa tegangan yang terukur. Perhatikan gambar
4.8-3. Polarisasi muatan pada otot jantung saat setelah sinoatrial dirangsang
akan dirambatkan ke seluruh bagian otot jantung. Bagian atas kanan jantung
adalah daerah dimana akan terjadi proses depolarisasi dan menghasilkan
muatan-muatan negatif. Jadi, jantung lebih bersifat negatif pada bagian atas
dibanding bagian bawahnya (gambar 4.8-3a). Apabila kita meletakkan elektroda di
titik A dan B, maka kita akan mendapatkan beda tegangan antar dua titik itu.
Titik A lebih bersifat negatif dari titik B. Bila diambil titik acuan titik A,
maka pulsa tegangan yang kita dapatkan adalah bernilai positif. Namun,
informasi yang kita dapatkan sangatlah miskin bila hanya menggunakan 2
elektroda. Menggunakan 3 elektroda sangat dianjurkan, seperti ditunjukkan pada
gambar 4.8-3b. Kita akan mendapatkan beda tegangan (pengukuran I) antara titik
lengan kanan (RA) dengan titik lengan kiri (LA), beda tegangan (pengukuran II)
antara titik lengan kanan (RA) dengan titik kaki kiri (LL), dan beda tegangan
(pengukuran III) antara titik lengan kiri (LA) dengan titik kaki kiri (LL).
Ketiga pasangan titik ini akan dapat diukur beda tegangannya. Pemasangan
elektroda-elektroda diistilahkan
sebagai “sandapan”, yang bahasa tekniknya adalah “lead”. [Lead dapat diartikan
sebagai pengukuran terhadap sesuatu yang ada di bagian dalam. Jadi arti “lead”
pada topik ini adalah mengukur sesuatu, yaitu: tegangan listrik jantung di mana
jantung tersebut terdapat di bagian dalam, yaitu: bagian dalam tubuh, dan alat
ukurnya (elektroda-elektroda tersebut) tidak kena ke jantung tetapi hanya
melekat pada kulit tubuh bagian luar]. Dikenal ada 2 jenis lead pada ECG, yaitu bipolar lead dan unipolar lead.
Bipolar adalah kata yang dapat
dipisahkan menjadi “bi” dan “polar”. “Bi” arti umumnya “dua” dan “polar” arti
umumnya “pengutuban” (yang berkaitan dengan muatan positif dan negatif). Jadi
bipolar lead maksudnya mengukur beda tegangan pada 2 titik dengan polaritas
yang berbeda. Pada teknik pengukuran bipolar, elektroda-elektroda dilengketkan
pada lengan kanan (right arm, RA), lengan kiri (left arm, LA) dan kaki kiri
(left leg, LL). Dengan memperhatikan kembali gambar , pengukuran diperkenalkan
sebagai Lead I, Lead II dan Lead III. Karena menggunakan lengan sebagai letak
elektroda, maka teknik ini disebut LIMB LEAD. Metode pengukuran bipolar dengan
model segitiga sama sisi ini diperkenalkan oleh EINTHOVEN
1. Lead I
Merekam beda
potensial pada lead I, yaitu : antara lengan kanan (RA) dengan lengan kiri
(LA), lengan kanan diambil sebagai acuan (negatif), dan mengacu pada gambar
bulatan yang terdapat di bagian tengah gambar, berarti tegangan yang terukur pada lengan
kiri akan lebih positif dibanding pada lengan kanan. Pulsa tegangan yang
terukur akan bernilai positif.
2. Lead II
Merekam
beda potensial pada lead II, yaitu : antara lengan kanan (RA) dengan kaki kiri
(LL), lengan kanan diambil sebagai acuan (negatif), dan mengacu pada gambar
bulatan yang terdapat di bagian tengah gambar , berarti tegangan yang terukur
pada lengan kiri akan lebih positif dibanding pada lengan kanan. Pulsa tegangan
yang terukur akan bernilai positif.
3. Lead III
Merekam
beda potensial pada lead III, yaitu : antara lengan kiri (LA) dengan kaki kiri
(LL), lengan kirian diambil sebagai acuan (negatif). Mengacu pada gambar
bulatan yang terdapat di bagian tengah gambar 4.8-3b tangan kiri akan lebih
negatif bila dibandingkan dengan kaki kiri, maka tegangan yang terukur pada
kaki kiri akan lebih positif dibanding pada lengan kiri. Pulsa tegangan yang
terukur akan bernilai positif.
Unipolar Lead
Unipolar artinya berpolaritas sama. Jadi pada
pengukuran unipolar, ada minimum dua elektroda yang berpolaritas sama atau
indiferen (tidak berbeda). Dikenal ada dua jenis pengukuran dengan teknik
unipolar, yaitu :
1. unipolar extrem lead atau augmented
voltage limb lead, dan
2. unipolar precordial lead
Unipolar augmented voltage limb lead
(unipolar extrem lead)
Unipolar augmented voltage lead adalah pengukuran dengan kondisi ekstrim
dimana potensial (voltage) ke segala arah ditambah atau diperbesar (augmented).
Titik acuan (potensial nol) diambil pada bagian terminal pusat atau central
terminal (CT). Potensial terukur adalah bernilai positif relatif terhadap
potensial CT.
1. Augmented voltage right (aVR) lead :
Merekam
beda potensial di lengan kanan (RA) relatif terhadap CT. Lengan kiri (LA) dan
kaki kiri (LL) berada pada keadaan unipolar atau indeferen. Pulsa tegangan yang
terukur akan bernilai negatif.
2. Augmented voltage left (aVL) lead :
Merekam
beda potensial di lengan kiri (LA) relatif terhadap CT. Lengan kanan (RA) dan
kaki kiri (LL) berada pada keadaan unipolar atau indeferen. Pulsa tegangan yang
terukur akan bernilai positif-negatif (dalam bentuk gelombang).
3. Augmented voltage feet (aVF) lead :
Merekam
beda potensial di kaki kiri (LL) relatif terhadap CT. Lengan kanan (RA) dan
lengan kiri (LA) berada pada keadaan unipolar atau indeferen. Pulsa tegangan
yang terukur akan bernilai positif.
DAFTAR PUSTAKA
1.
Ikayana F.K: Kursus Elektrokardiografi
Praktis. Naskah Lengkap Elektrokardiografi, Denpasar, 1993.
2.
Kastilani Richard M. Metode Lapisan
Ganda Pada Elektrokardiografi (Tesis) Institut Tekhnologi Bandung, 1982. Hal.
10.
3.
Hill, C.R.
(Physics Department, Institute of Cancer Research, UK), Physical
Principles of Medical Ultrasonics, 2nd Edition, John Wiley & Sons
Ltd., UK, 2004.
4.
Cameron
,J.R. (University of Wisconsin, USA), Medical Physics, John Wiley
& Sons, Inc. USA, 1976.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar