TUGAS TERSTRUKTUR

FISIKA MEDIS

BIOLISTRIK

KELISTRIKAN DAN KEMAGNETAN DIDALAM TUBUH

NAMA KELOMPOK

EMILIA TRESNA ANUGRAH

FRIESCHA SEPTIANI

MARNI

YULIANTI RETNOSARI

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS TANJUNGPURA

PONTIANAK

2014

BIOLISTRIK

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 padaECG,

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 lainnya.

Hukum-Hukum dalam Biolistrik

Ada beberapa hukum yang berkaitan dengan biolistrik antara lain sebagai berikut:

1. Hukum Ohm

Hukum Ohm disampaikan oleh George Simon Ohm (1826), yang isinya menyatakan

bahwa “Beda potensial di anatar dua ujung konduktor berbanding lurus dengan

arus listrik yang melewatinya”. Rumus hukum Ohm di atas melibatkan unsur yang

dengan beda potensial (tegangan), arus listrik dan hambatan (tahanan) listrik.

Gambar. Arus Listrik Pada Konduktor

Di dalam suatau penghantar listrik (konduktor), terdapat elektron-elektron

(partikel bermuatan negatif) bebas yang dapat bergerak. Gerakan ini berlawanan

arah dengan gerakan proton (partikel bermuatan positif). Dengan adanya gerakan

elektron dan proton inilah maka timbul gerakan muatan listrik yang disebut sebagai

arus listrik. Arus listrik berjalan searah dengan gerakan proton (berlawanan arah

dengan gerakan elektron).

Aliran listrik bisa terjadi karena adanya beda potensial (tegangan) listrik di anatara

dua ujung konduktor terseut. Arus mengalir dari ujung berpotensial tinggi ke ujung

berpotensial rendah.

Gambar. Analogi proses terjadinya arus listrik dengan proses terjadinya arus air.

Air mengalir dari tempat yang posisinya lebih tinggi ke tempat yang lebih rendah

sehingga terjadilah arus air. Bandingkan dengan muatan listrik yang mengalir dari

potensial tinggi ke potensial rendah sehingga terjadilah arus listrik. Pipa saluran air

analog dengan konduktor, jika pipa adalah penghantar untuk aliran air maka

konduktor listrik adalah penghantar untuk aliran listrik. Setiap saluran air atau setiap

konduktor listrik memiliki nilai hambatan yang tetap (konstan). Semakin besar

penampang saluran air atau konduktor maka hambatan terhadap perjalanan arus

semakin kecil (arus akan semakin lancar perjalanannya). Sebuah konduktor listrik

dari zat yang berbeda juga memiliki nilai hambatan yang spesifik yang disebut

sebagai hambatan jenis. Agar air selalu mengalir dari tempat yang lebih tinggi, maka

air yang sudah jatuh di tempat yang lebih rendah dipompa kembali ke tempat yang

lebih tinggi. Demikian juga muatan listrik yang telah mengalir dari potensial tinggi

ke potensial rendah dikembalikan lagi kepotensial tinggi.

Adapun persamaan hukum Ohm yang digunakan sebagai berikut:

VR

I

Di mana : R = Resistensi (Ω)

I = Arus (Ampere)

V = Tegangan / Beda potensial (Volt)

2. Hukum Joule

Arus listrik melewati konduktor dengan perbedaan tegangan (V) dalam waktu

tertentu akan menimbulkan panas. Hukum ini dapat dirumuskan sebagai berikut:

. .(Kalori)

V I TH

J

Di mana : V = Tegangan (Volt)

I = Arus (Ampere)

T = Waktu (Sekon)

J = Joule (0,293 kal)

Macam-Macam Gelombang Listrik

1. Arus bolak-balik/sinusoidal

2. Arus setengah gelombang

3. Arus searah penuh tapi masih mengandung rippler/desir

4. Arus searah murni

5. Faradik

6. Surged faradic/sentakan sinusoidal

7. Surged sinusoidal/sentakan sinusoidal

8. Galvanik yang interuptus

9. Arus gigi gergaji

Pompa natrium-kalium (Na-K)

merupakan proses transpor yang memompa ion natrium keluar melalui membran sel dan pada

saat bersamaan memompa ion kalium dari luar ke dalam sel. Proses ini berlangsung secara

aktif, karena memerlukan energi (ATP) untuk terjadinya proses itu. Ion-ion lain yang

ditranspor secara aktif seperti kalsium, hidrogen, chloride, iodine, urate, sugar dan asam

amino (Guyton dan Hall, 2006). Komponen pompa Na+-K+ terdiri atas dua komponen carier

protein, masingmasing disebut subunit alpha dengan BM 100 KDa dan subunit betha dengan

BM 50 KDa. Subunit alpha mempunyai tiga tempat spesifik untuk berfungsinya pompa itu,

yaitu:

1. Tiga reseptor site untuk tempat berikatan ion sodium yang terletak disisi sebelah dalam

membran sel.

2. Dua reseptor site untuk tempat berikatan ion potasium (K) yang terletak disisi luar

membran sel.

3. Pada sisi dekat reseptor site ion sodium terdapat tempat aktivitas enzim ATPase.

Proses pompa akan berlangsung jika tiga ion sodium dan dua ion potasium berikatan

direseptor site, maka enzim ATPase akan aktif untuk menghasilkan energi dari ATP,

sehingga ion sodium akan dipompa keluar sel dan ion potasium akan masuk kedalam sel.

Tujuan dari pompa natrium-kalium adalah untuk mempertahankan konsentrasi ion sodium

dan potasium didalam dan diluar membran sel, dan untuk mencegah keadaan hiperosmolar di

dalam sel (Hartanto, 2007).

Tanpa fungsi dari pompa ini sel dalam tubuh akan bengkak dan meledak. Mekanisme

kontrol dari volume sel adalah sebagai berikut: di dalam sel terdapat sejumlah protein dan

molekul organik yang lain yang tidak dapat keluar dari sel. Substansia tersebut menyebabkan

muatan negatif didalam sel, yang akan menarik ion yang bermuatan positif seperti ion

sodium, potassium dan ion positif lainnya. Hal itu menyebabkan terjadinya proses osmosis

dalam sel sehingga jika tidak dikontrol dapat mengakibatkan sel bengkak dan meledak.

Pompa Na-K akam memompa tiga ion Na keluar sel dan memompa dua ion K

kedalam sel, dan membran sel kurang permiabel terhadap ion Na dibandingkan dengan ion K.

Adanya kelebihan satu ion Na diluar sel menyebabkan konsentrasi diluar sel lebih tinggi

sehingga terjadi proses osmosis keluar sel. Perpindahan ion ini juga berefek mengikat

molekul air. Pada beberapa tempat di dalam tubuh terutama bagian tubuh yang tersusun atas

lembaran sel terjadi proses transpor aktif, seperti :

1) epitel intestinal,

2) epitel tubulus renalis,

3) epitel glandulaeksokrin,

4) epitel kantung empedu,

5) pleksus choroid otak.

Keterangan:

1.Ion

2. Molekul

3. Makromolekul

4. Organel

5. Sel

6. Jaringan

7. Organ

8. Sistem Organ

9. Organisme

Gambar Organisme Kompleks

Sistem Syaraf dan Neuron

Sistem saraf dibagi dalam dua bagian yaitu sistem saraf pusat dan sistem saraf otonom.

a. Sistem saraf pusat

Terdiri dari otak, medulla spinalis dan saraf perifer. Saraf perifer ini adalah serat-serat

yang mengirim informasi sensoris ke otak atau ke medulla spinalis disebut saraf

afferensedangkan serat saraf yang menghantarkan informasi dari otak dan medulla

spinalis ke otot serta kelenjar disebut serat efferen.

b. Sistem saraf otonom

Serat saraf ini mengatur organ dalam tubuh. Misalnya jantung, usus dan kelenjar-kelenjar.

Pengontrolan ini dilakukan secara tidak sadar. Otak berhubungan langsung dengan

medulla spinalis; keduanya diliputi cairan serebro spinalis dan dilindungi tulang

tengkorak serta tulang vertebralis (columna vertebralis). Berfat otak 1500 gram dan hanya

50 gram yang efektif.

Struktur dasar dari sistem saraf di sebut neuron/sel saraf. Suatu sel saraf mempunyai fungsi

menerima, interpretasi dan menghantarkan aliran listrik.

Kelistrikan Saraf

Dalam bidang neuroanatomi akan dibicarakan kecepatan impuls serat saraf ; serat saraf

yang berdiameter besar mempunyai kemampuan menghantar impuls lebih cepat dari pada

serat saraf yang berdiameter kecil. Kalau ditinjau besar kecilnya serat saraf maka serat saraf

dapat dibagi dalam tiga bagian yaitu serat saraf tipe A, B dan C. Dengan mempergunakan

mikroskop elektron, serat saraf dibagi dalam dua tipe : serat saraf bermielin dan serat saraf

tanpa mielin.

Serfat saraf bermielin : banyak terdapat pada manusia. Mielin merupakan suatu insulator (

isolasi) yang baik dan kemampuan mengalir listrik sangat rendah. Potensial aksi makin

menurun apabila melewati serat saraf yang bermielin.

Perambatan Potensial Aksi

Potensial aksi bisa terjadi apabila suatu daerah membran saraf atau otot mendapat

rangsangan mencapai nilai ambang. Potensial aksi itu sendiri mempunyai kemampuan untuk

merangsang daerah sekitar sel membran untuk mencapai nilai ambang. Dengan demikian

dapat terjadi perambatan potensial aksi ke segala jurusan sel membran keadaan ini disebut

perambatan potensial aksi atau gelombang depolarisasi.

Setelah timbul potensial aksi, sel membran akan mengalami repolarisasi. Proses

repolarisasi sel membran disebut suatu tingkat refrakter. Tinkat refrakter ada dua fase yaitu

periode refrakter absolut dan peiode refrakter relatif. Periode refrekter absolute Selama

periode ini tidak ada rangsangan, tidak ada unsur kekuatan untuk menghasilkan potensial aksi

yang lain. Periode refrekter relative Setelah sel membran mendeteksi repolarisasi seuruhnya

maka dari periode refrekter absolut akan menjadi periode refrekter relatif, dan apabila ada

stimulasi/rangsangan yang kuat secara normal akan menghasilkan potensial aksi yang baru.

Kelistrikan Pada Sinapsis dan Neuromyal Junction

Hubungan antara dua buah saraf disebut sinapsis; berakhirnya saraf pada sel

otot/hubungan saraf otot disebut Neuromnyal junction. Baik sinapsis maupun Neuromnyal

junction mempunyai kemampuan meneruskan gelombang depolarisasi dengan cara lompat

dari satu sel ke sel yang berikutnya. Gelombang depolarisasi ini penting pada sel membran

sel otot, oleh 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.

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 ragsangan ion-

ion Na+ akan masuk ke dalam sel dan setelah tercapai nilai ambang akan timbul depolarisasi.

Sedangkan pada sel otot jantung, ion Na+ berlahan-lahan akan masuk kembali kedalam sel

dengan akibat terjadi gejala depolarisasi secara spontan sampai mencapai nilai ambang dan

terjadi potensial aksi tanpa memerlukanrangsangan dari luar.

Elektroda

Untuk mengukur potensial aksi secara baik dipergunakan elektroda. Kegunaan dari

elektroda untuk memindahkan transmisi ion ke penyalur elektron. Bahan yang dipakai

sebagai elektroda adalah perak dan tembaga. Apabila sebuah elektroda tembaga da sebuah

elektroda perak di celupkan dalam sebuah larutan misalnya larutan elektrolit seimbang cairan

badan/tubuh maka akan terjadi perbedaan potensial antara kedua elektroda itu.

Perbedaan potensial ini kira-kira sama dengan perbedaan antara potensial kontak kedua

logamtersebut disebut potensial offset elektroda. Macam- macam bentuk elektroda :

a. Elektroda Jarum (Mikro Elektroda)

Berbentuk konsentrik ( consentrik elektoda ). Elektroda berbentuk jarum ini dipergunakan

untuk mengukur aktivitas motor unit tunggal.

b. Elektroda Mikropipet

Elektroda ini dibuat dari pada gelas.

c. Elektroda Permukaan Kulit

Elektroda permukaan kulit terbuat dari metal/logam yang tahan karat, Misalnya perak,

nikel, atau alloy.

Isyarat 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

:

Elektromiografi (EMG) adalah teknik untuk mengevaluasi dan rekaman aktivitas listrik yang

dihasilkan oleh otot rangka. EMG dilakukan menggunakan alat yang disebut Electromyograph, untuk

menghasilkan rekaman yang disebut Elektromiogram. Sebuah. Electromyograph mendeteksi potensial

listrik yang dihasilkan oleh sel-sel otot ketika sel-sel ini elektrik atau neurologis diaktifkan. Sinyal

dapat dianalisis untuk mendeteksi kelainan medis, tingkat aktivasi, perintah rekrutmen atau untuk

menganalisa biomekanik gerakan manusia atau hewan.

Ada dua jenis EMG digunakan secara luas: EMG permukaan dan intramuskular (jarum dan

fine-kawat) EMG. Untuk melakukan EMG intramuskular, jarum elektroda atau jarum mengandung

dua elektroda-kawat halus dimasukkan melalui kulit ke dalam jaringan otot. Seorang yang sudah

terlatih atau profesional (seperti physiatrist, ahli saraf, atau terapis fisik) mengamati aktivitas listrik

ketika memasukkan elektroda. Kegiatan insersional memberikan informasi berharga tentang keadaan

otot dan saraf yang innervating. Otot normal saat kegiatan istirahat, sinyal-sinyal listrik normal ketika

jarum dimasukkan ke dalamnya. Kemudian aktivitas listrik dipelajari ketika otot yang diam. Aktivitas

spontan abnormal mungkin menunjukkan beberapa saraf atau kerusakan otot. Kemudian pasien

diminta untuk kontrak otot lancar. Bentuk, ukuran, dan frekuensi potensi unit motor yang dihasilkan

tentukan. Kemudian elektroda ditarik beberapa milimeter, dan sekali lagi kegiatan ini dianalisa

sampai setidaknya 10-20 unit telah dikumpulkan. Setiap lagu elektroda hanya memberikan gambaran

yang sangat lokal dari aktivitas seluruh otot. Karena otot berbeda dalam struktur batin, elektroda harus

ditempatkan pada berbagai lokasi untuk mendapatkan penelitian yang akurat.

Intramuscular EMG dapat dianggap terlalu invasif atau tidak perlu dalam beberapa

kasus. Sebaliknya, permukaan elektroda dapat digunakan untuk memantau gambaran umum

aktivasi otot, sebagai lawan kegiatan hanya beberapa serat seperti yang diamati menggunakan

EMG intramuskular. Teknik ini digunakan dalam beberapa jenis, misalnya, di klinik

fisioterapi, aktivasi otot dipantau menggunakan EMG permukaan dan pasien memiliki

stimulus auditori atau visual untuk membantu mereka tahu kapan mereka mengaktifkan otot

(biofeedback).

Sebuah unit motor didefinisikan sebagai satu neuron motor dan semua serat otot itu

innervates. Ketika kebakaran unit motor, dorongan (disebut potensial aksi) dilakukan

menuruni neuron motor ke otot. Daerah mana kontak saraf otot disebut sambungan

neuromuskuler, atau akhir pelat motor. Setelah potensial aksi ditransmisikan di persimpangan

neuromuskuler, suatu potensial aksi adalah elicited di semua serat otot diinervasi dari unit

motor tertentu. Jumlah dari semua aktivitas elektrik ini dikenal sebagai potensial aksi unit

motor (MUAP). Kegiatan ini elektropsikologi dari unit motor multiple sinyal biasanya

dievaluasi selama EMG sebuah. Komposisi unit motor, jumlah serat otot per unit motor, jenis

metabolisme dari serat otot dan berbagai faktor lainnya mempengaruhi bentuk potensi motor

unit di myogram tersebut.

Uji konduksi saraf juga sering dilakukan pada waktu yang sama sebagai EMG untuk

mendiagnosa penyakit saraf.Beberapa pasien dapat menemukan prosedur agak menyakitkan,

sedangkan yang lain hanya mengalami sedikit ketidaknyamanan ketika jarum dimasukkan.

Otot atau otot sedang diuji mungkin sedikit sakit untuk satu atau dua hari setelah prosedur.

Aktivitas Kelistrikan Otot Jantung

Sel membran otot jantung serupa dengan sel membran otot bergaris, yaitu mempunyai

kemampuan menuntun suatu perambatan potensial aksi/gelombang depolarisasi. Depolarisasi

membran otot jantung (miokardium) oleh perambatan potensial aksi dengan menghasilkan

kontraksi otot. Hanya saja ada 3 hal penting perbedaan antara sel otot jantung dengan sel otot

bergaris .

Kontraksi sel otot jantung terjadi oleh adanya potensial aksi yang dihantarkan sepanjang

membrane sel otot jantung. Jantung akan berkontraksi secara ritmik, akibat adanyaimpuls listrik yang

dibangkitkan oleh jantung sendiri: suatu kemampuan yang disebut“autorhytmicity”. Sifat ini dimiliki

oleh sel khusus otot jantung. Terdapat dua jeniskhusus sel otot jantung, yaitu: sel kontraktil dan sel

otoritmik. Sel kontraktil melakukankerja mekanis, yaitu memompa dan sel otoritmik mengkhususkan

diri mencetuskan danmenghantarkan potensial aksi yang bertanggung jawab untuk kontraksi sel-sel

pekerja.Berbeda dengan sel saraf dan sel otot rangka yang memiliki potensial membrane istirahatyang

mantap. Sel-sel khusus jantung tidak memiliki potensial membrane istirahat. Sel-selini

memperlihatkan aktivitas “pacemaker” (picu jantung), berupa depolarisasi lambatyang diikuti oleh

potensial aksi apabila potensial membrane tersebut mencapai ambangtetap. Dengan demikian,

timbulkah potensial aksi secara berkala yang akan menyebar keseluruh jantung dan menyebabkan

jantung berdenyut secara teratur tanpa adanyarangsangan melalui saraf.

Isyarat Magnet Jantung dan Otak

Mengalirnya aliran listrik akan menimbulkan medan magnet. Medan magnet sekitar

jantung disebabkan adanya aliran listrik jantung yang mengalami depolarisasi dan

repolarisasi. Pencatatan medan magnet disebut magnetoksdiogram. Besar medan magnet

sekita jantung adalah sekitar 5𝑥1011 T ( Testa) atau sekitar 10𝑥108 medan megnet bumi.

Hubungan Testa (T) dengan Gauss dapat dinyatakan:

𝐼𝑇 = 104 Gauss

Untuk mengukur medan magnet dari suatu besaran benda diperlukan suatu ruang

yang terlindung dan sangat peka terhadap detector medan magnet (magnetometer). Detector

yang dipergunakan yaitu SQUID ( Superconding Quantum Interference Device) yang bekerja

pada suhu 5𝑜 K, dan dapat mendeteksi medan magnet yang disebabkan arus searah atau arus

bolak-balik. Ada 2 alat untuk mencatat medan magnet ini antara lain:

1. Magnetokardiografi (MCG)

MKG memberi informasi jantung tanpa mempergunakan elektroda yang

didekatkan/ditempelkan pada badan, tidak seperti halnya pada waktu melakukan EKG.

Pencatatan dilakukan di daerah badan dengan jarak 5 cm. lokasi rekaman diberi kode B, D, F,

H, I, J, L (vertical). Horizontal dilakukan perekaman 5-6 kali dibubuhi huruf I dan ditandai

dengan angka (1, 3, 5, 9). Informasi yang diperlukan pada MKG tidak dapat dipakai sebagai

EKG oleh karena dalam pengukuran medan magnet mempergunakan arus searah yang

mengenai otot dan saraf. Perekaman MCG akan memberi informasi yang berguna dalam

diagnosis apabila dikerjakan pada waktu jantung mengalami serangan oleh karena pada saat

ini dipergunakan arus listrik.

2. Magnetoensefalogram (MEG)

MEG yaitu pencatatan medan magnet sekeliling otak dengan mempergunakan arus

searah. Alat yang adalah SQUID magnetometer. Pada rithme alpha, medan magnet berkisar

1𝑥10−13 T

Penggunaan Listrik dan Magnet pada Permukaan Tubuh

Pada tahun 1890 Jacques A.D. Arsonval telah menggunakan listrik berfrekwensi

rendah untuk menimbulkan efek panas. Tahun 1992 telah pula menggunakan listrik dengan

frekwensi 30 MHz untuk memanaskan yang disebut “Short Wave Diaththermy”. Pada 1950

sudah diperkenalkan penggunaan gelombang mikro dengan frekwensi 2.450 MHz untuk

keperluan diathermi dan pemakain radar.

Sesuai dengan efek yang ditimbulkan oleh listrik, maka arus listrik di bagi dalam 2

bentuk:

1. Listrik Berfrekuensi Rendah

Batas frekuensi antara 20 Hz sampai dengan 500.000 z frekuensi rendah ini

mempunyai efek merangsang saraf dan otot sehingga terjadi kontraksi otot. Untuk pemakain

dalam jantung waktu singkat dan bersifat merangsang persarafan otot, maka dipakai arus

faradic. Sedangkan untuk jangka waktu lama dan bertujuan merangsang otot yang telah

kehilangan persarafan maka dipakai arus listrik yang intereptur/terputus-putus atau arus DC

yang telah dimodifikasi.

Selain arus DC ada pula menggunakan arus AC dengan frekuensi 50 Hz arus AC ini

serupa dengan arus DC, mempunyai kemkampuan antara lain: merangsang saraf sensorik,

merangsang saraf motoris, dan berefk kontraksi otot.

2. Listrik Berfrekuensi Tinggi

Yang tergolong berfrekuensi tinggi adalah frekuensi arus listrik diatas 500.000 siklus

perdetik (500.000 Hz). Listrik berfrekuensi tidak mempunyai sifat merangsang saraf motoris

atau saraf sensoris, kecuali dilakukan rangsangan dengan pengulangan yang lama. Frekuensi

sifat ini maka frekuensi tinggi digunakan dalam bidang kedokteran di bagi menjadi 2 bagian

yaitu:

a. Short Wave Diathermy ( Diatermi Gelombang Pendek)

Pada diatermi ini terdapat dua metoda yang dipakai untuk memperoleh gelombang

elektromagnetis agar masuk ke dalam badan. Dua metoda yang dimaksudkan adalah

metoda capacitance (metoda kondensor) dan metoda inductance (metoda induksi =

metoda kabel).

b. Mikro Wave Diathermy ( Diatermi Gelombang Mkro)

Metoda capacitance/kondensor. Prinsip : elektroda dan diletakan pada masing-masing sisi

yang akan diobati dan dipisahkan dari kulit dengan bhan isolator. Apabila kedua

elektroda di aliri arus listrik maka akan tercipta medan listrik di antara kedua elektroda

tersebut. Substansi yang berada da dalam medan listrik akan mengalami vibrasi, elektrolit

mengalami dipole dan timbul panas. Panas yang timbul sesuai dengan rumus :

H=𝑉𝑖𝑡

0,24 ( hukum joule)

Ukuran dan jarak elektroda perlu diperhatiakn, syarat yang perlu diperhatikan bahwa

elektroda harus lebih besar dari pada struktur yang akan diobati dan jarak penempatan

elektroda harus sama terhadap kulit.Untuk lebih jelasnya lihat gambar di bawah ini.

Gambar. Garis gaya listrik (medan listrik) cenderung menyebar. Struktur yang akan diobati

lebih besar dari elektroda.

Magnetik Blood Flow Water

Elektromagnetik merupakan alat untuk mengukur aliran darah. Ada beberapa jenis Blood

Flowmeter, tetapi yang paling banyak digunakan disini ialah dari jenis elektromagnetik. Prinsip dasar

dari tipe elektromagnetik ini didasari pada Hukum Faraday yang menyatakan bahwa dalam suatu

kawat penghantar yang berada pada medan magnet maka pada kawat penghantar tersebut akan

terinduksi ggl.

Besarnya tegangan induksi yaitu e = CHVd

Dimana C = kontan

H = Besarnya medan magnet

V = Kecepatan aliran darah

d = Diameter pembuluh darah

Gambar Rangkaian Alat Magnetic Blood Flow Meter

Desain dari Flow Transduser

Dalam prakteknya, bahan tranduser elektromagnetik (Wyatt,1984) terbuat dari bahan

nonmagnetik untuk memastikan agar fluks magnetik tidak melewati aliran dan jatuh ke dasar alat.

Bahan transduser terbuat dari material yang dapat menjaga dari short circuit dari induksi emf,

misalnya dari bahan stainless stell atau platinum. Penggunaan tranduser disesuaikan dengan ukuran

dari pembuluh darah. Menurut Wyatt (1966) ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam

konstruksi transduser, yaitu:

1. Inti Magnet

2. Isolasi berkualitas tinggi

3. Platinization dari elektroda untuk meminimalkan inpedansi elektrode

4. ketelitian dari elektrostatis yang dihasilkan oleh kumparan magnet dari rangkaian elektroda.

5. kontruksi dari kepala elektroda harus simetris dengan kumparan magnet.

Syok Listrik

Energi listrik menyebabkan kerusakan langsung pada jaringan tubuh, sehingga

menyebabkan asistol, fibrilasi ventrikel, atau apneu.Seperti diketahui bahwa penyebab

terbesar kematian karena sengatan listrik dilaporkan karena terpengaruhnya kerja jantung.

Sengatan listrik mengganggu sistem kelistrikan jantung dan merusak otot jantung. Jantung

pada keadaan normal memiliki sistem kelistrikan yang searah dari nodus sinus (pacemaker)

menuju serat purkinje untuk kemudian menyebar ke seluruh otot jantung yang berfungsi

untuk mengkontraksikan jantung guna memompa darah ke seluruh tubuh supaya kebutuhan

nutrisi terpenuhi untuk metabolisme sel-sel tubuh Adanya arus listrik yang melewati jantung

mempengaruhi konduksi listrik jantung yang semula ritmis dan searah. Aliran arus listrik

masuk melalui miokardium terutama di lapisan superfisial epikardium, menyeberang

endokardium dan memiliki pengaruh besar yang langsung pada sinsisium miokardium,

memungkinkan dislokasi nodus pacemaker dan sistem kelistrikan jantung terganggu. Efek

pada jantung karena sengatan listrik dapat dibagi menjadi :

1. Aritmia

Terjadinya fibrilasi tergantung pada lamanya paparan, dan berat badan. Fibrilasi

jantung merupakan penyebab kematian yang paling umum pada sengatan listrik. Dua

keadaan jantung yang dapat menyebabkan kematian akibat sengatan listrik, yaitu asistole

dan fibrilasi ventrikel. Asistole disebabkan oleh sengatan listrik bertegangan > 1000 Volt

dan dapat menyebabkan kematian dalam waktu sekejap. Fibrilasi ventrikel disebabkan

oleh sengatan listrik bertegangan 65 – 1000 Volt dan menyebabkan kematian dalam waktu

beberapa detik (< 15 detik), tetapi lebih lambat dari kematian akibat asistole. Singkatnya

waktu terjadinya kematian ini menyebabkan tidak munculnya tanda-tanda asfiksia. Jika

aliran yang melewati dada sebesar 50 miliampere atau lebih, maka fibrilasi ventrikel yang

sangat fatal dapat terjadi meskipun aliran tersebut hanya terjadi beberapa detik. Arus

bolakbalik (AC) jauh lebih berbahaya daripada arus searah (DC) sehubungan dengan

timbulnya aritmia jantung.

Hentian jantung mendadak karena fibrilasi ventrikel lebih sering terjadi karena arus

AC dengan voltase rendah (30 – 200 mA), sedangkan asistol lebih sering terjadi karena

kejutan listrik dari arus DC atau AC dengan tegangan tinggi (lebih dari 5 A). Aritmia yang

berpotensi fatal sering disebabkan oleh arus yang bergerak horizontal dari tangan ke

tangan, arus yang bergerak secara vertikal (dari kepala ke kaki) biasanya menyebabkan

kerusakan myocardium. Aritmia yang paling sering terjadi adalah sinus takikardi dan

kontraksi ventrikular tetapi ventricular takikardi dan fibrilasi atrium dapat pula terjadi.

Kebanyakan aritmia terjadi langsung setelah kejutan listrik, tetapi yang tertunda dapat

terjadi (sampai 12 jam setelah kejadian).

2. Konduksi abnormal

Sinus bradikardi dan blok atrioventrikular dapat terjadi setelah kejutan lisrik. Luka

listrik akibat arus AC terlihat memiliki kecenderungan terhadap nodus SA dan AV.

Diperkirakan karena saluran ion nodus SA dan AV adalah bagian yang paling mudah

dirusak dan iskemia serta infark distribusi arteri koronaria kanan (yang terletak paling

dekat dengan permukaan jantung dan mensuplai kedua nodus) membuat nodus-nodus

mudah terkena arus listrik.

3. Kerusakan miokardium

Kerusakan disebabkan secara langsung oleh perubahan energi listrik menjadi energi

panas atau karena diinduksi oleh keadaan iskemik.