BUNYIAndi Dewi Amalia Rachmat

(14120130026)Nurhayati Latif (141201329)

Maryani Sachrulla (14120130028)Andi Hasnidar Nurul

(14120130031)Wilda Yunita (14120130032)Ilsa Wahyuni (14120130033)

Ade Rily Pratiwi (14120130034)

Materi PembahasanBUNYI

Efek DopplerIntensitasLaju

Gelombang

Aplikasi Ultrasonik dalam

Bidang KlinikkebisinganTelingaPendahuluan

1. Hilang Pendengaran

2. Tes Pendengaran

1. Pembagian Kebisingan2. Pengaruh Kebisingan

Terhadap Kesehatan3. Pengaruh Ketulian dari

Kebisingan

Pendahuluan

Gelombang bunyi merupakan gelombang longitudinal (gelombang yang partikelnya bergerak sejajar dengan arah rambatannya) yang terjadi karena perapatan dan perenggangan dalam medium gas, cair atau padat. Gelombang bunyi dihasilkan dari getaran partikel-partikel benda yang saling beradu satu sama lain sehingga menghasilakan energi. Energi dipindahkan dari sumber dalam bentuk gelombang longitudinal dan kemudian dapat dideteksi oleh telinga atau suatu alat.

Laju Gelombang

Laju bunyi tergantung pada sifat medium. Laju gelombang bunyi berbeda untuk materi yang berbeda. Untuk gelombang bunyi dalam fluida seperti udara atau air, laju gelombang bunyi (v) dinyatakan dalam persamaan (3.1).

v = √B/ρ

dengan ρ adalah kerapatan materi dan B adalah modulus elastis. Pada udara di 00C dan 1 atm, bunyi merambat dengan laju 331 m/s.

Ada dua aspek dari setiap bunyi yang dirasakan oleh pendengaran manusia, yaitu kenyaringan dan ketinggian, dan masing-masing menyatakan sensasi dalam kesadaran pendengaran. Untuk masing-masing sensasi subyektif ini, ada besaran yang dapat diukur secara fisis.

Kenyaringan berhubungan dengan energi pada gelombang bunyi. Sedang ketinggian bunyi menyatakan apakah bunyi menyatakan apakah bunyi tersebut tinggi, seperti bunyi suling atau biola atau rendah seperti bunyi bas dram atau senar bass. Besaran fisika yang menyatakan ketinggian adalah frekuensi. Makin rendah frekuensi, makin rendah pula ketinggian, demikian juga sebaliknya.

Telinga manusia dapat mendengar frekuensi antara 20 Hz sampai 20.000 Hz (1 Hz adalah 1 siklus per detik). Rentang nilai frekuensi ini disebut frekuensi pendengaran atau audio frekuensi yang nilainya kadang berbeda antara manusia satu dengan yang lain.

Gelombang bunyi dengan frekuensi kurang dari 20 Hz disebut infrasonik. Frekuensi ini tidak dapat di dengar telinga manusia tetapi dapat dirasakan gunung berapi, bangunan maupun truk mobil yang apabila mengenai tubuh kadang menimbulkan perasaan kurang nyaman (discomfort), kelesuhan (fatique) dan perubahan pendengaran. Gelombang frekuensi rendah ini bekerja secara resonansi, menyebabkan gerakan dan iritasi yang cukup besar pada organ-organ di dalam tubuh.

Gelombang bunyi dengan frekuensi di atas 20.000 Hz disebut ultrasonik. Gelombang bunyi pada frekuensi ini tidak dapat didengar oleh telinga manusia. Gelombang ultrasonik mempunyai aplikasi klinik dalam bidang kedokteran yang akan dibahas dalam bab selanjutnya.

Intensitas BunyiSebagaimana ketinggian, kenyaringan juga merupakan sensasi dalam kesadaran manusia. Ketinggian juga berhubungan dengan intensitas gelombang. Intensitas gelombang didefinisikan sebagai energi yang dibawa sebuah gelombang per satuan waktu melalui satuan luas.

Telinga manusia dapat mendeteksi bunyi dengan intensitas antara 10-12 W/m2 sampai 1 W/m2.Tingkatan intensitas bunyi biasanya dinyatakan dengan skala logaritmik. Satuan skala ini adalah bel, dari Alexander Graham Bell (1847-1922), penemu telepon atau lebih umum decibel (dB), yang merupakan ⅟10 bel (10 dB = 1 bel). Intensitas bunyi (β) didefinisikan dalam intensitasnya

Telinga

Telinga manusia merupakan detektor bunyi yang sangat sensitive. Fungsi telinga adalah untuk secara efisien merubah energi getaran dari gelombang menjadi sinyal listrik yang dibawa ke otak melalui saraf. Hal ini sama dengan mikrofon dimana gelombang bunyi yang mengenai diafragma mikrofon akan menggetarkannya, dan getaran ini diubah menjadi sinyal listrik dengan frekuensi yang sama, kemudian dikuatkan oleh amplifier dan di kirim ke pengeras suara.

Telinga dibagi menjadi tiga bagian utama : telinga luar, telinga tengah, dan telinga dalam.

Di telinga luar, gelombang bunyi dari luar merambat sepanjang saluran telinga ke gendang telinga (timpani), yang bergetar sebagai tanggapan terhadap gelombang yang menimpanya.

Telinga tengah terdiri dari tiga tulang kecil yang dikenal dengan nama martil landasan dan sanggurdi, yang memindahkan getaran gendang telinga ke telinga dalam jendela oval Sistem pengungkit yang halus ini digabungkan dengan daerah yang relative luas dari gendang telinga jika dibandingkan dengan luas jendela oval, menghasilkan tekanan yang dikuatkan dengan faktor sekitar 40.

Telinga dalam terdiri dari saluran-saluran setengah lingkaran, yang penting untuk mengendalikan keseimbangan, dan rumah siput yang berisi cairan, di mana energi getaran dari gelombang bunyi diubah menjadi energi listrik dan dikirim ke otak.

Getaran bunyi merambat dari jendela oval, menempuh saluran vestibular dan kembali ke atas saluran timpani. Karena adanya viskositas cairan, terjadi peredaman yang cukup besar, tetapi energi yang tersisa dibuang melalui jendela bundar di ujung saluran timpani. Antara dua saluran ini ada saluran ke tiga, yang disebut sebagi pembuluh rumah siput. Pada membran yang memisahkan pembuluh rumah siput dengan saluran timpani (membrane basilar) terdapat organ Corti yang berisi sekitar 30.000 ujung saraf. Sementara gelombang tekanan melewati saluran timpani, gelombang ini menyebabkan riak-riak di membran basilar dan organ Corti yang mele-kat pada saluran ini. Pada saluran ini lah energi diubah menjadi impuls listrik dan dikirim ke otak melalui saraf pendengaran. Membran basilar mengalami tegangan yang kemudian berkurang dan membran menjadi lebih tebal dari telinga tengah menuju rumah siput. Hasil percobaan dapat diketahui bahwa ujung yang lebih tebal dan tidak terlalu tegang akan lebih sensitif terhadap frekuensi rendah, sedang ujung yang lebih tegang dan tipis lebih sensitive terhadap frekuensi tinggi, fakta ini penting dalam perasaan kita terhadap tinggi bunyi

Tingkat kepekaan telinga dap manusia tidak sama sensitifitasnya untuk semua frekuansi. Untuk mendengar kenyaringan yang sama dari bunyi yang frekuensi berbeda, dibutuhkan intensitas yang berbeda. Pada grafik 3.1, setiapkurva mempresentasikantmgkttkenyaringan (satuannya deci bel phon) yang secara numerik sama dengan tingkat intensitas dalam dB pada 1000 Hz.

Sebagai contoh, kurva yang diberi label 40 mempresentasikan bunyi yang terdengar memiliki kenyaringan yang sama dengan bunyi 1000 Hz dengan tingkat intensitas 40 dB. Dari kurva 40-phon dapat dilihat bahwa nada 100 Hz harus memiliki intensitas sekitar 62 dB agar terdengar sekeras (untuk orang rata-rata) nada 1000 Hz dengan hanya 40 dB.

Kurva yang paling rendah (diberi label 0) menggambarkan tingkatintensitas sebagai fungsi frekuensi untuk bunyi yang paling lembut yanghampir tidak terdengar oleh telinga yang sangat baik. Dari grafik dapatdilihat bahwa telinga paling sensitive terhadap bunyi dengan frekuensi 200dan 4000 Hz, sementara bunyi 1000 Hz terdengar pada tingkat 0 dB,bunyi pada 100 Hz paling tidak harus 40 dB agar terdengar.

Kurva paling atas yang diberi label 120, menggambarkan ambang rasa safeit. Bunyi di atas tingkat ini bisa dirasakan dan dapat menyebabkan rasa sakit.

1. Hilang PendengaranHilang pendengaran atau tuli ada dua macam, yaitu tuli

konduksi dan tuli persepsi (tuli saraf).

a. Tuli Konduks, tuli ini bersifat sementara, disebabkan vibrasi suara

tidak bisa sampai ke telinga bagian tengah oleh karena adanya

malam/wax/serumen atau adanya cairan telinga di bagian tengah.

Apabila tuli konduksi tidak dapat pulih kembali, dapat dibantu

dengan menggunakan alat bantu pendengaran (hearing aid).

b. Tuli Persepi, bisa terjadi hanya sebagian kecil frekuensi saja atau

seluruh frekuensi yang tidak dapat didengar. Tuli persepsi sampai

saat ini belum bisa disembuhkan.

c. Tuli Campuran, merupakan campuran antara tuli konduksi dan

tuli persepsi.

2. Tes PendengaranUntuk mengetahui tuli konduksi atau tuli saraf dapat dilakukan tes pendengaran. Dalam perkembangannya, seiring dengan kemajuan teknologi moderen, tes pendengaran semakin disempurnakan. Beberapa jenis tes pendengaran yang dapat di lakukan adalah :Tes BerbisikDahulu tes pondengaraa dilakukan dengan suara berbisik atau bicara pada jeral; tertentu dan penderita disuruh menirukannya (Voice test). Dengan cara ini dapat diketahui secara kasar apakah penderita yang diperiksa tuli atau tidak. Telinga normal dapat mendengar suara berbisik dengan tone atau nada rendah. Misal suara konsonan, dan platal: b, p, t, m, n pada jarak 5-10 meter. Sedang suara berbisik dengan nada tinggi menggunakan nada suara desis atau sibiland: s, z, ch, sh, shel pada jarak 20 m. Tes GarputalaPada tahun 1855, Rinne, Weber dan Schwabach mengadakan pemeriksaan dengan garputala dari bermacam-macam frekuensi. Pemeriksaan ini didasarkan pada fisiologi pendengaran bahwa suara dapat didengar melalui hantaran udara dan hantaran tulang. Dengan. cara ini dapat diketahui ketulian secara kualitatif yaitu tuli konduktif, tuli sensori neural (tuli saraf) dan iuli campuran. Frekuensi garputala yang digunakan adalah Gl28, C1024, dan C204g.

a. Tes Weber, dilakukan dengan menggetarkan garputala C128, kemudian diletakkan pada vertex dahi/puncak dari vertex. Pada penderita tuli konduksi akan terdengar terang pada telinga yang sakit. Sedang pada penderita tuli persepsi, getaran garputala terdengar terang pada telinga normal. Misal telinga kananyang terdengar terang, maka hasil tes disebut Weber lateralisasi ke kanan.

b. Tes Rinne, tes ini membandingkan antara konduksi bunyi melalui tulang dan udara. Garputala C128 digetarkan, kemudian diletakkan pada prosesus mastoideus (di belakang telinga). Setelah tidak mendengar getaran lagi, garputala dipindahkan di depan liang telinga, kemudian penderita ditanya apakah masih mendengar bunyi garputala. Pada telinga normal, konduksi melalui udara 85-90 detik dan konduksi melalui tulang 45 detik. Hasil tes dinyatakan dengan Tes Rinne Positif (Finne + ) apabila pendengaran penderita baik, begitu juga pada penderita tuli persepsi. Sedangkan hasil tes dinyatakan Tes Rinne Negatif (Rine -) pada penderita tuli konduksi di mana jarak waktu konduksi tulang mungkin sama atau bahkan lebih panjang.

c. Tes Schwabach, tes ini membandingkan antara jangka waktu konduksi tulang melalui verteks atau prosesus mastoideus penderita terhadap konduksi tulang pemeriksa. Pada tuli konduksi, konduksi tulang penderita lebih panjang dari pada konduksi tulang pemeriksa. Sedangkan pada tuli persepsi, konduksi tulang penderita sangat pendek.Garputala C2048 digunakan untuk memeriksa ketajaman pendengaran terhadap nada tinggi. Pada manusia usia lanjut dan tuli persepsi akan kehilangan pendengaran terhadap nada tinggi.

AudiometerSeiring dengan perkembangan yang pesat di bidang elektro-

akustik¸maka tes pendengaran semakin disempurnakan. Pada saat ini telah diciptakan bermacam-macam alat elektro-akustik yang disebut audiometer. Seiring dengan perkembangan teknologi modern, saat ini juga telah dikembangkan audiometer terkomputerisasi di mana hasil pemeriksaan dan analisi dapat langsung ditampilkan pada komputer. Audiometer dapat menghasilkan nada-nada tunggal dengan frekuensi dan intensitas yang dapat diukur. Kompnen utama terdiri dari dua bagian, yaitu sumber getaran dan peredam intensitas (attenuator).

Sumber getaran untuk nada murni adalah sebuah alat yang disebut oscillator. Frekuensi yang dikehendaki oleh pemeriksa dapat diatur dengan memutar tombol (dial). Kemudian dengan menekan tombol penyaji, bunyi tersebut dapat diterima oleh probandus melalui head phones untuk hantaran udara dan melalui vibrator untuk hantaran tulang. Audiometer yang banyak dipakai sekarang dapat menghasilkan frekuensi-frekuensi 125, 250, 500, 750, 1000, 1.500, 2000, 3000, 4000, 6000, dan 8000 Hz. Vibrator untuk pemeriksaan hantaran tulang hanya dapat menghasilkan frekuensi antara 250 – 4000 Hz.

Attenuator atau peredam intensitas adalah alat untuk mengatur intensitas bunyi sesuai dengan kebutuhan pemeriksaan. Intensitas tertinggi 120 dB dan terendah -10 dB, dengan jenjang penurunan biasanya 5 dB. Vibrator untuk pemeriksaan hantaran tulang biasanya hanya dapat menghasilkan intensitas tertinggi 60 dB pada frekuensi tengah, dan 20 dB pada frekuensi rendah.

Kalibrasi peneraan angka 0 dB pada audiometer saat ini dipakai penetapan menurut standar ISO 1964 (International Standardation Organisation). ISO 1964 dibuat berdasarkan telinga normal orang-orang dewasa dari berbagai bangsa. Untuk vibrator kalibrasi digunakan dari ANSI 1969 (American National Standards Institute). Nilai 0 dB dari hantaran tulang ANSI 1969 diperolah dari ambang rata-rata telinga orang dewasa normal antara 18-30 tahun.

Pemeriksaan dengan audiometer bertujuan untuk menentukan nilai ambang pendengaran, yaitu frekuensi yang dikaitkan dengan nineau bunyi (dB). Hasil pemeriksaan dengan menggunakan audiometer digambarkan dalam bentuk tabel maupun grafik yang disebut audiogram. Ambang pendengaran untuk setiap frekuensi hantaran udara telinga kanan digambarkan dengan tanda bulatan kecil (o), sedang untuk telinga kiri digambarkan dengan tanda silang (x). Tiap tipe ketulian akan memberikan gambaran audiogram yang khas, sedang derajat ketulian ditentukan dengan mengambil nilai rata-rata dari frekuensi percakapan 500, 1000, dan 2000 Hz.

Pemeriksaan pendengaran dengan audiometer dapat diketahui keadaan fungsi pendengaran masing-masing telinga baik secara kualitatif (pendengaran normal, tuli konduksi, tuli persepsi/neural dan tuli campuran) maupun secara kuantitatif (normal, tuli ringan, tuli sedang, dan tuli berat)

Hearing Loss (dB) Descriptive Term

-10 – 2627 – 4041 – 5556 – 7071 – 9091 plus

Normal limiteMild hearing lossModerate hearing lossModerate severe hearing lossSevere hearing lossProfaund hearing loss

Tabel 3.1 Scale Of Hearing Impairment

Kebisingan

Bunyi biasa seperti yang dihaslikan dengan memukulkan dua batu, merupakan bunyi yang mempunyai kualitas tertentu, tetapi ketinggian yang jelas tidak dapat dilihat. Bunyi seperti ini merupakan campuran dari banyak frekuensi yang sedikit hubungannya satu sama lain. Bunyi seperti ini disebut kebisingan. Bising didefinisikan sebagai bunyi yang tidak dikehendaki yang berasal dari aktivitas alam seperti bicara manusia, dan buatan manusia seperti bunyi mesin. Kebisingan mempengaruhi kita baik secara psikologis maupun fisiologis. Kadang-kadang kebisingan hanya merupakan gangguan biasa, tetapi kebisingan yang keras dapat menyebabkan kehilangan pendengaran yang saat ini menjadi permasalahan di pabrik-pabrik dan tempat industri. Kehilangan pendengaran karena tingkat kebisingan yang berlebihan ditemukan oleh orang Romawi kuno. Kebisingan menyebabkan kehilangan pendengaran yang serius pada frekuensi 2000-5000 Hz yang merupakan daerah penting untuk percakapan dan musik. Kebisingan dapat diukur dengan sound level meter yang dapat mengukur kebisingan antara 30-130 dB dan frekuensi 20-20.000 Hz.

1. Pembagian KebisinganKebisingan dapat dibagi menjadi bebrapa kategori, yaitu:a. Berdasarkan frekuesi, tingkat tekanan bunyi, tingkat bunyi, dan tenaga bunyi:• Audible Noise (bising pendengaran), disebabkan oleh frekuensi bunyi antara

32,5-8000 Hz.• Occupational Noise (bising yang berhubunngan dengan pekerjaan), disebabkan

oleh bunyi mesin industri/pabrik, mesin ketik dan sebagainya.• Impuls Noise ( Impact Noise=bising impuls), terjadi akibat adanya bunyi yang

menyentak, misal palukan palu, ledakan meriam.b. Berdasarkan waktu terjadinya:• Bising kontinyu dengan spektrum luas (misal karena mesin, kipas angin, sempit

(misal bunyi gergaji, penutup gas), bising terputus-putus atau intermitten (misal lalu lintas, bunyi pesawat terbang di udara)

• Bising sehari penuh (full time noise) dan bising setengah hari (part time noise)• Bising terus-menerus (steady nosie) dan Bising impulsife (impuls noise) atau pun

bising sesaat (letupan)Tingkat kebisingan berdasarkan intensitas disajikan dalam tabel 3.2 sebagai berikut:

2. Pengaruh Kebisingan Terhadap Kesehatan

Kebisingan dapat menyebabkan rusaknya indera pendengaran. Kerusakan atau gangguan system pendengaran akibat kebisingan adalah :• Hilang pendengaran sementara/temporer, dapat pulih

kembali apabila bising tersebut dapat dihindarkan.• Orang menjadi kebal terhadap bising.• Telinga berdengung.• Hilang pendengaran/tuli permanen dan tidak pulih kembali,

biasanya dimulai pada frekuensi 4000 HZ kemudian semakin hebat dan meluas pada frekuensi sekitarnya hingga mengenai frekuensi percakapan. Hal ini dapat dilihat pada grafik 3.2

Secara psikis, kebisingan dapat mengganggu konsentrasi dan meningkatnya kelelahan. Sedangkan secara fisiologis, berdasarkan penelitian yang telah dilakukan di Jerman menunjukkan pekerja yang mengalami kebisingan dapat menyebabkan gangguan hormonal, sistem saraf, dan merusak metabolism. Para ahli Rusia menemukan pekerja-pekerja industri mengalami perubahan saluran darah, dan timbul brady cardia (denyut jantung lemah), fisik lesu dan mudah terangsang.

3. Pencegahan Ketulian dari KebisinganPrinsip pencegahan ketulian ketulian dari kebisingan adalah

menjauhi dari sumber bising, hal ini dapat dilakukan dengan cara :• Mesin atau alat-alat yang menghasilkan bising diberi pelumas.• Membuat tembok pemisah antara sumber bising dengan tempat

kerja.• Para pekerja diharapkan memakai pelindung telinga seperti ear

muff (penutup telinga), ear plug (penyumbat telinga), woll katun atau woll sintesis.

Efek DopplerApa bila sumber bunyi bergerak mendekati pengamat/pendengar, ketinggian nada lebih

tinggi dari pada ketika sumber tersebut dalam keadaan diam, dan ketika sumber bunyi menjauh dari pengamat, ketinggian nada lebih rendah. Fenomena ini dikenal sebagai efek Doppler. Perhatikan sirine mobil ambulan ketika dalam keadaan diam, yang memancarkan bunyi dengan frekuensi tertentu ke semua arah. Kenyaringan sirine mobil ambulan berubah ketika ambulan mendekat atau menjauhi pengamat.

Kecepatan gelombang hanya bergantung pada medium di mana ia merambat, dan tidak tergantung dari kecepatan sumber ataupun pengamat. Perubahan frekuensi bunyi sedikit berbeda bergantung apakah sumber atau penerima yang sedang bergerak relative terhadap medium. Apabila sumber bunyi yang bergerak, panjang gelombang akan berubah, dan frekuensi baru akan ditemukan dengan pertama kali mencari panjang gelombang baru dan kemudian menghitung = v/ë .

Bila sumber bergerak mendekati pengamat yang diam dengan frekuensi dan kecepatan vs , sedang kecepatan bunyi di udara v, maka frekunsi yang terdengar oleh pengamat adalah :

‘ = (3.4)Karena penyebut lebih kecil dari 1, maka .Contoh : jika sumber memancarkan bunyi dengn frekuensi 400 HZ saat dalam keadaan diam, maka ketika sumber mendekati pengamat yakni diam dengan laju 30 m/s, pengamat mendengar frekuensi sebesar :

=

Apa bila sumber bunyi menjauh dari pengamat yang diam, maka frekuansi yang terdengar oleh pengamat adalah : ‘ = (3.5) Dalam hal ini, jika sumber yang bergetar pada 400 HZ menjauh dari pengamat yang diam dengan laju 30 m/s, pengamat tersebut akan mendengar frekuensi sekitar 368 HZ .

Apabila pengamat bergerak mendekati sumber yang diam, laju gelombang relative terhadap pengamat adalah = + , dimana adalah kecepatan bunyi di udara, dan adalah kecepatan pengamat. Dengan demikian, frekuensi baru yang terdengar oleh pengamat adalah :’ = (3.6) Apabila pengamat bergerak menjauhi sumber, maka frekuensi yang terdengar oleh pengamat adalah : ’ = (3.7) Dalam bidang kedokteran, efek Doppler digunakan untuk mengukur bergeraknya zat cair di dalam tubuh misalnya darah. Berkas ultrasonic yang mengenai darah yang bergerak menjauhi bunyi, darah akan memantulkan bunyi echo dan diterima oleh derektor. Apabila diketahui frekuensi mula-mula ), sudut ç dari arah sumber bunyi, kecepatan darah ), kecepatan suara () dan perubahan frekuensi , maka : = (3.8)

Aplikasi Ultrasonik dalam Bidang Klinik

Gelombang ultrasonik adalah gelombang bunyi dengan frekuensi di atas 20.000 HZ yang dihasilkan oleh getaran magnet listrik dan Kristal piezo elektrik . batang feromagnetik yang diletakkan pada medan magnet listrik atau juga dengan melingkari dengan kumparan yang dialiri arus listrik dapat menimbulkan gelombang bunyi ultra pada ujung batangnya. Demikian juga apabila Kristal piezo elektrik dialiri tegangan listrik maka lempengan Kristal akan bervibrasi sehingga timbul frekuensi ultra. Berdasarkan sifat tersebut, Kristal piezo elektrik digunakan sebagai transduser pada ultrasobografi.

Ultrasonik digunakan oleh kapal-kapal laut untuk mendeteksi kapal-kapal selam dan benda-benda dibawah laut lainnya dengan suatu piranti yang disebut sonar (Sound navigation and ranging- navigasi dan penjajakan bunyi). Berdasarkan efek-efek yang ditimbulkan )mekanik : membentuk emulsi asap/awan dan disintegrasi beberapa benda padat sehingga dapat digunakan untjk menentukan lokasi batu empedu, panas : pada titik yang terkena mengalami perubahan panas, kimia: menyebaabkan proses oksidasi dan hidrilisis pada ikatan polyester, dan biologis : karena panas menimbulkan pelebaran pembuluh darah, peningkatan permeabilitas membrane sel dan kapiler serta merangsang sktivitas sel ), gelombang ultrasonic digunakan dalam bidang kedokteran untuk tujuan diagnostic dan pengobatan.

1. Aplikasi Ultrasonik sebagai Diagnosis

Penggunaan ultrasonik sebagai diagnostik dalam praktik kedokteran merupakan aplikasi yang sangat menarik dari konsep-konsep fisika. Ada bagian ini digunakan teknik pulsa-gema yang hamper sama dengan sonar. Pulsa bunyi frekuens tinggi diarahkan ketubuh, dan pantulannya dari batas atau pertemuan antara organ-organ dan struktur lainnya maupun luka dalam tubuh akan terdeteksi. Teknik inin disebut juga dengan USG (Ultrasonography). Dengan menggunakan teknik ini, tumor dan bertumbuhan abnormal lainnya serta gumpalan fluida(udema) dapat dilihat. Kerja katup jantung dan perkembangan janin dapat diperiksa, serta informasi tentang berbagai organ tubuh (otak, jantung, hati, dan ginjal) dapat diperoleh.

Walaupun ultrasonik tidak bisa menggantikan sinar X, untuk diagnose jenis tertentu, teknik ini lebih membantu. Beberapa jenis jaringan atau fluida tidak terdeteksi di foto sinar X, tetapi bunyi ultra terpantul dari pembatasan jaringan ini. Hasil citra bunyi ultra, anggotatubuh bagian dalam juga bisa dilihat secara real time (pada saat itu juga) pada layar monitor. Pada tingkat intensitas rendah yangdigunakan untuk diagnose (>3.10 W/m2) tidak ada laporan mengenai efek yang melawan, sehingga ultrasonik dianggap sebagai metode yang tidak berbahaya untuk memeriksa tubuh.

Frekuensi gelombang ultrasonik yang digunakan dalam diagnosaberkisar 1 sampai 10 MHz (1 MHz = 106 Hz). Laju gelombang bunyi pada jaringan tubuh manusia berkisar sekitar 1540 m/s (hampir sama dengan air), sehingga panjang gelombang 1 MHz adalah sekitar :ƛ = Dan ini merupakan batas benda yang paling terkecil yang dapat terdeteksi. Frekuensi yang lebih tinggi berarti panjang gelombangnya lebih pendek. Hal ini merupakan perinsip yang dipakai untuk visualisasi yang lebih rinci. Semakn tinggi frekuensi makin banyak gelombang yang diserap pleh tubuh, dan pantulan yang lebih dalam dari bagian yang lebih dalam dari tubuh akan hilang.Teknik pulsa-gema untuk pencitraan medis bekerjasebagai berikut: Sebuah pulsa singkat dari bunyi ultra dipancarkan oleh sebuah transduser yang akan merubah pulsa listrik menjadi pulsa gelombang bunyi. Bagian dari pulsa dipantulkan pada bertbagai pertemuan permukaan dalam tubuh, dan sebagian besar (biasanya) akan diteruskan. Pulsa yang dipantulkan terdeteksi oleh transduser yang sama. Transduser tersebut akan merubah pulsa bunyi menjadi pulsa listrik yang kemudian ditampilkan pada layar terminal atau monitor. Sebagai contoh perhatikan pulsa bunyi yang melewati perut. (Gambar 3.3.a)

antulkan. Waktu yang dibutuhkan dari saat pulsa dipancarkan sampai ketika pantulannya (gema) diterima sebanding dengan jarak ke permukaan yang dipantulkan. Sebagai contoh, jika jarak dari transduser ke tulang belakang adalah 25 cm, pulsa menempuh jarak bolak-balik 2x25cm = 0,50m, dan waktu yang diperlukan adalah:

Pulsa yang dipantulkan dari benda yang hanya 10cm dari transduser akan diterima setelah 130?. Gambar 3.3.b menggambarkan pulsa pantulan ini sebagai fungsi waktu pada waktu diterima oleh transduser untuk situasi yang digambarkan di bagian (a).(A-scan) ketika diterima oleh transduser, waktu sebanding dengan jarak rambatan. Garis terputus-putus vertikal memperlihatkan pulsa pantulan yang berhubungan dengan antulan yang sama.Kekuatan pulsa pantulan terutama tergantung pada selisih kerapatan kedua material di kedua sisi pertemuan. Kekuatan ini juga bergantung pada kecepatan bunyi di setap materi, tetapi biasanya mempunyai efek yang kecil karena dalam banyak jaringan kecepatannya berkisar beberapa persen dari rata-rata 1540 m/s. (Pengecualian pada tulang: 4000m/s dan udara: 340m/s). pada pertemuan yang melibatkan tulang dan paru-paru, sebagai besar pulsa bunyi dipantulkan, sehingga bunyi ultra tidak dapat digunakan untik memeriksa melewati pertemuan semacam itu.

Yang lebih umum digunakan pada saat ini adalah B-scan (Bright Scanning), yang dapat digunakan membentuk citra dua dimensi dari penampang lintang tubuh. Pada scan mode B, setiap gema direpresentasikan sebagai satu titik, yang posisinya dinyatakan dengan waktu tunda dan kecerahannya bergantung pada kekuatan gema. Gambar 3.3.c menunjukkan titik-titik ini untuk gema yang dihasilkan dari serangkaian B-scan. Transduser digerakkan, dan pada setiap posisi transduser mengirimkan pulsa dan menerima gema, seperti ditunjukkan pada gambar 3.5. Hanya 10 baris ditunjukkan pada gambar 3.5, sehingga citra tampak kasar. Lebih banyak garis memberikan citra yang lebih rinci. Foto citra bunyi ultra ditunjukkan pada gambar 3.6. Gambar 3.5 Transduser digerakkan dan pada setiap posisi transdusermengirimkan pulsa dan menerima gema Scan yang lebih cpat bisa didapat dengan menggunakan serangkaian transduser, atau dengan merotasikan satu transduser sekitar satu titik sehingga transduser melihat keserangkaian arah yang berbeda sepanjang tubuh.

M-skin atau modulation scanning merupakan dua metode yang digunkan dalam kaitan untuk memperoleh informasi gerakan alat-alat dengan menggunakan ultrasonic. Misalnya dalam hal mempelajari gerakan jantung dan gerakan vulva, atau tekhnik Doppler yang digunakan untuk mengukur aliran darah. Pada M-scan, amplitude (A) akan dalam keadaan stasioner sedangkan echo gema yang terjadi berupa dot/titik dari B-scan.

Pada ultrasonography, suatu gambaran yang dikonsultasi dari gelombang yang dikontruksi dari gelombang-gelombang ultrasonic, diambil dari seorang wanita hamil untuk mengukur ukuran janin, memperkirakan jenis kelamin dan untuk mendeteksi ketidaknormalan. Ultrasonic dapat digunakan dalam metode ini karena selain tidak dapat didengar, untuk panjang gelombang yang lebih pendek, lifraksi lebih kecil sehimngga berkas gelombang tidak menyebar dan benda yang lebih kecil dapat dideteksi

2. Aplikasi Ultrasonik untuk PengobatanBerdasarkan efek-efek yang ditumbulkan (panas, kimia, dan biologis, maka ultrasonic dapat digunakan dalam pengobatan. Ultrasonic memeberi efek kenaikan temperature dan peningkatan tekanan sehingga dapat digunakan untuk terapi fisik, untuk memberikan pemasanan local pada otot yang cidera. Efek ini timbul karena jaringan mengabsorbsi energy bunyi sehingga ultrasonic dapat digunakan sebagai diatermi. Intensitas ultrasonic yang dipakai untuk diatermi sebesar 1-10 W/ dengan frekuensi sebesar 1 MHz.Ultrasonic juga digunakan dalam pengobatan Parkinson, namun untuk memfokuskan gelombang bunyi kearah otak masih sangat sulit. Sedangkan pada penyakit maniere (maniere disease) di mana keadaan penderita kehilangan pendengaran dan kesetimbangan, apabila diobati dengan ultrasonic dikatakan 95% berhasil baik, ultrasonic menghancur-kan jaringan dekat telinga tengahSelain itu, ultrasonic juga digunakan untuk menghancurkan jaringan ganas (kanker). Sel-sel ganas akan hancur pada beberapa bagian, sedangkan pada daerah lain kadang-kadang menunjukkan rangsangan pertumbuhan, sehingga penggunaan untuk masalah ini masih diteliti lebih lanjut.