BIOLISTRIK TUBUH
BAB
I
PENDAHULUAN
A.
LATAR BELAKANG
Biolistrik adalah listrik yang terdapat pada makhluk hidup, tegangan
listrik pada tubuh kita berbeda dengan apa yang kita bayangkan. Seperti listrik
dirumah tangga. Kelistrikan pada tubuh berkaitan dengan komposisi ion yang
terdapat dalam tubuh. Komposisi ion ekstra sel berbeda dengan komposisi ion
intra sel. Pada ekstra sel lebih banyak ion Na dan Cl2, sedangkan
intra sel terdapat ion H dan anion protein.
Biolistrik adalah energi yang dimiliki setiap manusia yang bersumber dari
ATP (Adenosine Tri Posphate) dimana ATP ini di hasilkan oleh salah satu energi
yang bernama mitchondria melalui proses respirasi sel. Biolistrik juga
merupakan fenomena sel. Sel-sel mampu menghasilkan potensial listrik yang
merupakan lapisan tipis muatan positif pada permukaan luar dan lapisan tipis
muatan negatif pada permukaan dalam bidang batas/membran. Kemampuan sel syaraf
(neurons) menghantarkan isyarat biolistrik sangat penting.
Transmisi sinyal biolistrik (TSB) mempunyai sebuah alat yang dinamakan
Dendries yang berfungsi mentransmsikan isyarat dari sensor ke neuron. Stimulus
untuk mentringer neuron dapat berupa tekanan, perubahaan temperature, dan
isyarat listrik dari neuron lain. Aktifitasi bolistrik pada suatu otot dapat
menyebar ke seluruh tubuh seperti gelombang pada permukaan air.
Pengamatan pulsa listrik tersebut dapat dilakukan dengan memasang beberapa
elektroda pada permukaan kulit. Hasil rekaman isyarat listrik dari jantung
(Electrocardiogran-ECG) diganti untuk diagnosa kesehatan. Seperti halnya pada
ECG, aktivitasi otak dapat dimonitor dengan memasang beberapa elektroda pada
posisi tertentu. Isyarat listrik yang dihasilkan dapat untuk mendiagnosa gejala
epilepsy, tumor, geger otak dan kelainan otak lainya.
B. Rumusan Masalah
1.
Macam-Macam Gelombang Arus Listrik Dan
Potensial aksi
2.
Syarat -Syarat Listrika Tubuh
3.
Jenis - Jenis Alat Kedokteran yang berkaitan
dengan teori gelombang
BAB
II
PEMBAHASAN
A.
PENGERTIAN
Kelistrikan memegang peranan penting dalam bidang
kedokteran. Ada dua aspek kelistrikan dan magnetis dalam bidang kedokteran
yaitu listrik dan magnet yang timbul dalam tubuh manusia, serta penggunaan
listrik dan magnet pada permukaan tubuh manusia.
listrik merupakan suatu muatan yang terdiri
dari muatan positif dan muatan negatif , dimana sebuah benda akan dikatakan
memiliki energi listrik apabila suatu benda itu mempunyai perbedaan jumlah
muatan .sedangkan muatan yang dapat berpindah adalah muatan negatif dari sebuah
benda,berpindahnya muatan negatif ini disebabkan oleh bermacam gaya atau
energi, misal energi gerak,energi panas dsb.perpindahan muatan
negatif inilah yang disebut dengan energi listrik.karena suatu benda akan
senantiasa mempertahankan keadaan netral atau seimbang antara muatan positif
dan muatan negative. Sehingga apabila jumlah muatan positif lebih besar dari
muatan negative, maka benda tersebut mencari muatan negative untuk mencapai
keadaan seimbang.
Biolistrik adalah ilmu yang
mempelajari tentang potensial listrik pada organ tubuh. Pada biolistrik ada dua
aspek yang memegang peranan penting yaitu: Kelistrikan dan Kemagnetan yang
timbul pada tubuh manusia, serta penggunaan listrik dan magnet pada permukaan
tubuh manusia. Aktivitas organ dan berbagai sistem didalam tubuh manusia tidak
hanya berhubungan erat satu sama lain tetapi juga bekerjasama dalam menanggapi
perubahan lingkungan, baik lingkungan dalam maupun lingkungan luar tubuh.
Didalam tubuh manusia terdapat sistem koordinasi yang meliputi sistem saraf
yang berfungsi mengendalikan aktivitas dan keserasian kerja antara sistem
organ.
Sejarah perkembangan biolistrik yaitu Luigi Galavani (1780) mulai
mempelajari kelistrikan pada tubuh hewan kemudian pada tahun (1786) Luigi
Galvani melaporkan hasil eksperimennya bahwa kedua kaki katak terangkat ketika
diberi aliran listrik lewat suatu konduktor. Pada tahun (1856)Caldani
menunjukkan kelistrikan pada otot katak yang telah mati, dan pada tahun (1928)
melaporkan tentang pengobatan penderita dengan menggunakan short wave.
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.
Biolistrik adalah energi yang dimiliki setiap manusia yang bersumber
dariATP (Adenosine Tri Posphate) dimana ATP ini di hasilkan oleh salah satu
energiyang bernama mitokondria melalui proses respirasi sel. Biolistrik juga
merupakan fenomena sel. Sel-sel mampu menghasilkan potensial listrik yang
merupakan lapisan tipis muatan positif pada permukaan luar dan lapisan tipis muatan
negatif pada permukaan dalam bidang batas/membran. Kemampuan sel syaraf
(neurons)menghantarkan isyarat biolistrik sangat penting.Transmisi sinyal
biolistrik (TSB) mempunyai sebuah alat yang dinamakan Dendries yang berfungsi
mentransmsikan isyarat dari sensor ke neuron. Stimulus untuk mentringer neuron
dapat berupa tekanan, perubahaan temperatur, dan isyarat listrik dari neuron
lain. Aktifitasi bolistrik pada suatu otot dapat menyebar ke seluruhtubuh
seperti gelombang pada permukaan air. Pengamatan pulsa listrik tersebut dapat
dilakukan dengan memasang beberapaelektroda pada permukaan kulit. Hasil rekaman
isyarat listrik dari jantung (Electrocardiogran-ECG) diganti untuk diagnosa
kesehatan. Seperti halnya pada ECG, aktivitasi otak dapat dimonitor dengan memasang
beberapa elektroda pada posisi tertentu. Isyarat listrik yang dihasilkan dapat
untuk mendiagnosa gejala epilepsy, tumor, gagar otak dan kelainan otak lainnya.
B.
Macam-macam Gelombang Arus Listrik Biolistrik Dan Gelombang
Potensial Aksi
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
Arus
bolak-balik atau alternating current (AC) sangat berbeda dengan arus searah.
Besarnya tegangan arus searah atau direct current (DC) selalu tetap terhadap
waktu, sedangkan besarnya tegangan AC selalu berubah terhadap waktu. Tegangan
pada listrik arus bolak-balik membentuk sinusoidal sedangkan tegangan pada listrik
arus searah membentuk garis lurus. Perbedaan tegangan DC dan AC dapat kita
amati dengan menggunakan alat ukur yang disebut osiloskop.
Pada
tegangan AC terdapat tegangan puncak dan tegangan efektif. Tegangan puncak
yaitu tegangan maksimal dari listrik AC sedangkan tegangan efektif yaitu
tegangan yang terukur saat diukur dengan voltmeter. Hubungan matematis
antara tegangan puncak atau tegangan max dengan tegangan efektif yaitu:
2.
Arus setengah gelombang
Pengertian Rectifier (Penyearah Gelombang) – Rectifier
atau dalam bahasa Indonesia disebut dengan Penyearah Gelombang adalah suatu
bagian dari Rangkaian Catu Daya atau Power Supply yang berfungsi sebagai
pengubah sinyal AC (Alternating Current) menjadi sinyal DC (Direct Current).
Rangkaian Rectifier atau Penyearah Gelombang ini pada umumnya menggunakan Dioda
sebagai Komponen Utamanya. Hal ini dikarenakan Dioda memiliki karakteristik
yang hanya melewatkan arus listrik ke satu arah dan menghambat arus listrik
dari arah sebaliknya. Jika sebuah Dioda dialiri arus Bolak-balik (AC), maka
Dioda tersebut hanya akan melewatkan setengah gelombang, sedangkan setengah
gelombangnya lagi diblokir. Untuk lebih jelas, silakan lihat gambar dibawah ini
:
4. Arus setengah penuh
Half
wave rectifier atau penyearah setengah gelombang adalah penyearah gelombang
yang paling sederhana karena menggunakan satu blok dioda (bisa dioda tunggal
atau banyak dioda yang diparalel), untuk mengubah tegangan dengan arus AC
(bolak-balik) menjadi tegangan dengan arus DC (searah).
5. Arus searah murni
Gelombang
dc murni mempunyai nilai sesaat dan arahnya tetap. Tegangan
ini dihasilkan oleh batere.
6. Faradik
Arus faradik adalah arus listrik bolak-balik yang
tidak simetris yang mempunyai durasi 0,01 – 1 ms dengan frekuensi 50 – 100 cy/det.
Istilah faradik mula-mula digunakan untuk arus yang keluar dari faradic
coil. Arus ini merupakan arus bolak-balik yang tidak simetris, tiap cycle
terdiri dari dua fase yang tidak sama.
7. Sentakan Faradik
Arus faradic adalah arus listrik
bolak-balik yang tidak simetris yang mempunyai durasi 0,01 – 1 ms dengan
frekuensi 50 – 100 cy/det. Istilah faradic mula-mula digunakan untuk arus yang
keluar dari faradic coil. Arus ini merupakan arus bolak-balik yang tidak
simetris, tiap cycle terdiri dari dua fase yang tidak sama. Fase
pertama dengan intensitas rendah dan durasi panjang, sedang fase kedua
intensitas tinggi dan durasi pendek. Berfrekuensi sekitar 50 cycle/detik,
durasi fase kedua sekitar 1 milli second (0,001 detik).
8. Sentakan sinosuidal
Gelombang sinusioda
merupakan gelombang dasar yang salah satunya dihasilkan dari putaran generator.
Disebut gelombang sinus karena berbentuk grafik persamaan sinusoida. Sumber
suara atau bunyi dari alam jika dikonversi ke sinyal listrik dan dilihat
dengan osiloskop juga berbentuk gelombang sinus.
9. Galvanik yang interuptus
Berkenaan
atau yang berhubungan dengan listrik yang dihasilkan oleh tindakan kimia.
10. Arus gigi gergaji
Sawtooth Wave
adalah gelombang gigi gergaji. Gelombang ini dapat dihasilkan dari gelombang
sinusoida dengan rangkaian khusus. Pada sistem audio sinyal ini jarang
digunakan. Penggunaan gelombang ini biasanya pada bagian penguat vertikal dari
system penerima televisi hitam-putih maupun televisi berwarna.
Potensial
aksi
Potensial aksi merupakan
fenomena keseluruhan atau tidak sama sekali (all or none) yang berarti bahwa
begitu nilai ambang tercapai, peningkatan waktu dan amplitudo dari potensial
aksi akan selalu sama, dengan segala macam intensitas dari rangsangan. Potensial
aksi terjadi bila suatu daerah membran saraf atau otot mendapat rangsangan
mencapai nilai ambang. Potensial aksi memiliki kemampuan untuk merangsang
daerah sekitar sel membran untuk mencapai nilai ambang.
Perambatan potensial aksi
(gelombang depolarisasi) terjadi apabila terdapat perambatan potensial aksi ke
segala jurusan sel membran. Baik sinapsis (hubungan antara dua buah saraf)
maupun neuromyal junction (hubungan saraf dengan otot) memiliki kemampuan
meneruskan gelombang depolarisasi dengan cara lompat dari satu sel ke sel
berikutnya.
Macam-macam gelombang potensial
aksi:
1)
Gelombang
potensial aksi dari akson
2)
Gelombang
potensial aksi dari sel otot bergaris
3)
Gelombang
potensial aksi dari sel oto jantung
C. Syarat- Syarat listrik tubuh
Isyarat listrik ( elektrical
signal ) tubuh merupakan hasil perlakuan kimia dari tipe-tipe sel tertentu.
Dengan mengukur isyarat listrik tubuh secara selektif sangat berguna untuk
memperoleh informasi klinik tentang fungsi tubuh.
Yang termasuk dalam isyarat listrik tubuh :
a)
EMG (Elektromiogram),
Yaitu pencatatan
potensial otot biolistrik selama pergerakan otot. Ada 25-2.000 serat otot(sel),
dihubungkan dengan syaraf via motor end plate. EMG bisa digunakan untuk
mengukur sel otot tunggal maupun pada beberapa serat otot. Elektrode
permukaan diletakkan pada permukaan kulit untuk mengukur isyarat listrik dari
sejumlah unit motoris. Electrode jarum konsentris dimasukkan ke dalam kulit
untuk mengukur aktivitas unit motoris tunggal.
b)
ENG (elektroneurogram)
Tujuannya untuk
mengetahui keadaan lingkungan, untuk mengetahui kecepatan konduksi syaraf
motoris dan sensosris, untuk menentukan penderita miastenia
gravis. Kecepatan normal konduksi saraf motoris berkisar 40-60
m/detik. Apabila kecepatan < 10 m/detik merupakan pertanda kelainan saraf.
c)
ERG
(Elektroretionogram)
Suatu pencatatan
bentuk kompleks potensial biolistrik yang ada pada retina mata yang di kerjakan
melalui rangsangan cahaya pada retina. Isyarat ERG sangat kompleks, karena
merupakan sumasi efek yang terjadi di dalam mata. Bila gelombang B tidak tampak
pada ERG, berarti retina penderita mengalami retinitis pigmentosa.
d)
EOG
(Elektrookulogram)
Suatu
pengukuran/pencatatan berbagai potensial pada kornea-retina sebagai akibat
perubahan posisi dan gerakan mata.
e)
EGG
(Elektrogastrogram)
Merupakan EMG yang
berkaitan gerakan peristaltic traktus gastrointestinalis.
f)
EEG
(Elektroensefalogram)
Yaitu pencatatan
isyarat listrik otot. Pencatatan potensial aksi listrik otak merupakan
sumasi dari potensial aksi sel saraf di dalam otak. Amplitudo dari isyarat EEG
merupakan gelombang denyut demi denyut (peak to peak) dengan jarak antara 10
mV-100mV pada frekuensi di bawah 1 Hz sampai lebih 100 Hz. Pemeriksaan EEG
bertujuan untuk menggantikan fungsi EKG sebagai alat monitor saat operasi,
mendiagnosis epilepsy dan klasifikasi epilepsy, menunjukkan tumor otak
(aktivitas listrik pada daerah tumor otak akan menurun). Frekuensi EEG berkisar
8-13 Hz, pada penderita berjaga memiliki frekuensi di atas 13 Hz. Ada 4 grup
frekuensi normal isyarat listrik EEG, Delta (lambat ; 0,5-3,5 Hz), Teta
(menengah ; 4-7 Hz), Alfa ( normal ; 8-13 Hz), Beta (cepat ; > 13 Hz).
g)
EKG
(Elektrokardiogram)
Merupakan pencatatan
isyarat biolistrik jantung, di lakukan pada permukaan kulit. Irama jantung
diatur oleh isyarat listrik yang dihasilkan oleh rangsangan spontan pada SA
Node.
D.
Jenis-jenis Alat Kedokteran yang Berkaitan dengan Teori Gelombang
a.
EEG (Elektroensefalograf)
Bila
ditempatkan electrode pada kulit kepala dan mengukur kegiatan elektris , akan
ditemukan sinyal elektris kompleks yang lemah. Potensial listrik dihasilkan
melalui proses sinkronisasi berselang-seling yang melibatkan syaraf pada
permukaan otak (cortex), dengan kelompok-kelompok berbeda menjadi sinkron pada
waktu singkat yang berbeda. Rekaman sinyal inilah yang disebut
elektroensefalogram.
Alat
yang digunakan untuk merekam sinyal ini disebut Elektroensefalograf. Elektrode
yang digunakan berupa disket kecil perak berklorida, terdiri dari dua macam ;
electrode jarum (permukaan kulit) dan electrode reference yang dipasang pada
kedua daun telinga. Elektrode dipasang di 10-20 saluran (standard
internasional), secara rutin hanya 8-16 saluran electrode yang dipakai &
dicatat serentak, jarak tiap-tiap electrode dengan interval 10% dan 20%.
Frekuensi sinyal EEG tampak terikat pada aktivitas mental seseorang.
Amplitudo EEG meningkat dan frekuensi menurun seiring seseorang tertidur
lebih lelap. EEG yang diambil selama tidur menunjukkan pola frekuensi tinggi =
paradoxical sleep atau Rapid Eye Movement (REM) karena mata bergerak
selama periode ini. Hal ini timbul berkaitan dengan mimpi.
b. EKG (Elektrokardiograf)
b. EKG (Elektrokardiograf)
Depolarisasi dan repolarisasi otot-otot
jantung menyebabkan arus mengalir ke dalam torso, menyebabkan potensial listrik
pada kulit. Rekaman potensi jantung pada permukaan kulit disebut
elektrokardiogram (ECG). Alat yang digunakan untuk merekam potensial listrik
jantung disebut Elektrokrdiograf.
Permukaan electrode untuk
mendapatkan gambaran EKG (terdiri dari 12 lead), diletakkan di :
a. lengan kiri (LA)
b. lengan kanan (RA)
c. kaki kiri (LL)
d. V1 (Ruang iga IV pada garis sternal kanan)
e. V2 (Ruang iga IV pada garis sternal kiri)
f. V3 (Terletak di tengah antara V2 dan V4)
g. V4 ( Ruang iga V garis tengah Klavikula Kiri)
h. V5 ( Ruang iga V garis aksilla depan kiri)
i. V6 (Ruang iga V garis aksilla tengah kiri)
Masing- masing pencatatan EKG, memetakan proyeksi vector kutub elektris atau aktifitas elektris jantung, melalui setiap bagian lingkarnya. Kegiatan elektris utama untuk siklus jantung yang normal antara lain :
a. Depolarisasi serambi jantung yang memproduksi gelombang P
b. Polarisasi ulang serambi jantung yang jarang terlihat dan tidak berlabel
c. Depolarisasi bilik jantung yang memproduksi kesatuan QRS
d. Polarisasi ulang bilik jantung yang memproduksi gelombang T
a. lengan kiri (LA)
b. lengan kanan (RA)
c. kaki kiri (LL)
d. V1 (Ruang iga IV pada garis sternal kanan)
e. V2 (Ruang iga IV pada garis sternal kiri)
f. V3 (Terletak di tengah antara V2 dan V4)
g. V4 ( Ruang iga V garis tengah Klavikula Kiri)
h. V5 ( Ruang iga V garis aksilla depan kiri)
i. V6 (Ruang iga V garis aksilla tengah kiri)
Masing- masing pencatatan EKG, memetakan proyeksi vector kutub elektris atau aktifitas elektris jantung, melalui setiap bagian lingkarnya. Kegiatan elektris utama untuk siklus jantung yang normal antara lain :
a. Depolarisasi serambi jantung yang memproduksi gelombang P
b. Polarisasi ulang serambi jantung yang jarang terlihat dan tidak berlabel
c. Depolarisasi bilik jantung yang memproduksi kesatuan QRS
d. Polarisasi ulang bilik jantung yang memproduksi gelombang T
PR segment menunjukkan berhentinya
impuls pada AV Node (Tidak ada transmisi impuls di AV Node) ST Segment
menunjukkan tidak adanya transmisi impuls disebabkan adanya periode refrakter
di sel miokardium Bentuk gelombang EKG ada yang positif dan negative tergantung
pada arah kutub vector elektris dan polaritas serta posisi elektroda dari alat
pengukur.
BAB
III
PENUTUP
A. Kesimpulan
Dari
penjelasan di atas dapat di simpulkan bahwa gelombang arus listrik juga
berperan penting dalam bidang kesehatan khususnya dalam pemeriksaan kesehatan.
Contoh alat
kedokteran yang berhubungan dengan teori gelombang dan berperan penting dalam
pemeriksaan kesehatan antara lain:
a.
EEG
(Elektroensefalograf)
Pemeriksaan EEG bertujuan untuk
menggantikan fungsi EKG sebagai alat monitor saat operasi, mendiagnosis
epilepsy dan klasifikasi epilepsy, menunjukkan tumor otak (aktivitas listrik
pada daerah tumor otak akan menurun).
b.
EKG (Elektrokardiograf)
Merupakan pencatatan
isyarat biolistrik jantung, di lakukan pada permukaan kulit. Irama jantung diatur oleh isyarat listrik
yang dihasilkan oleh rangsangan spontan pada SA Node.
DAFTAR
PUSTAKA
J.F. Gabriel. Fisika
Kedokteran. Jakarta : EGC, 1996.
Gabriel
dr.J.F:Fisika kedokteran, EGC, Jakarta, 1988.
The
clinical value of the ECG in noncardiac conditions." Chest 2004.
