Selasa, 24 Januari 2012

BIOLISTRIK


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