Fisika Sistem Kardiovaskuler 2013

e-mail: [email protected]

Sistem Kardiovaskular Sistem Kardiovaskular :: Tinjauan DalamTinjauan Dalam IIlmu lmu FFisikaisika


Tujuan Instruksional Tujuan Instruksional KhususKhusus

Setelah mengikuti perkuliahan ini, Setelah mengikuti perkuliahan ini, saudara diharapkan sbb :saudara diharapkan sbb :

Menjelaskan aspek-aspek fisika dari SKV Menjelaskan aspek-aspek fisika dari SKV (darah, pembuluh darah, dan jantung)(darah, pembuluh darah, dan jantung)

Menjelaskan jantung sebagai pompa Menjelaskan jantung sebagai pompa ganda dan kerja jantungganda dan kerja jantung

Menjelaskan tekanan darah dan Menjelaskan tekanan darah dan pengukurannyapengukurannya

Menjelaskan prinsip Bernoulli dan Menjelaskan prinsip Bernoulli dan hukum Poiseuille pada SKVhukum Poiseuille pada SKV

Menjelaskan tentang bunyi jantungMenjelaskan tentang bunyi jantung


Komponen Utama Sistem Komponen Utama Sistem KardiovaskularKardiovaskular

Jantung : organ penting pertama yang Jantung : organ penting pertama yang terbentuk pada masa mudigah/embrioterbentuk pada masa mudigah/embrio

Membawa darah beroksigen ke janin Membawa darah beroksigen ke janin (±8 minggu) karena paru belum (±8 minggu) karena paru belum berfungsi optimal (sekitar 10% darah berfungsi optimal (sekitar 10% darah yang bersirkulasi ke paru)yang bersirkulasi ke paru)


Gambar 1. Jantung. Gambar 1. Jantung. (a) Dinding otot yang lebih tebal dan (a) Dinding otot yang lebih tebal dan kuat di sisi kiri tempat sebagian kerja dilakukan, (b) kuat di sisi kiri tempat sebagian kerja dilakukan, (b) potongan melintang memperlihatkan sirkular ventrikel kiripotongan melintang memperlihatkan sirkular ventrikel kiri



Sel-sel tubuh (±1 trilyun) bekerja Sel-sel tubuh (±1 trilyun) bekerja seperti mesin-mesin individual. Oleh seperti mesin-mesin individual. Oleh karena itu harus memiliki:karena itu harus memiliki: Bahan bakar dari makananBahan bakar dari makanan OO22 dari udara dikombinasikan dengan dari udara dikombinasikan dengan

berbagai molekul makananberbagai molekul makanan Sistem untuk membuang produk-produk Sistem untuk membuang produk-produk

sisa pembakaran (COsisa pembakaran (CO22, H, H22O, dan panas)O, dan panas)



Darah Darah sistem transportasi sistem transportasi untuk menyalurkan bahan bakar dan untuk menyalurkan bahan bakar dan OO22 ke sel dan membuang produk sisa. ke sel dan membuang produk sisa.

Darah Darah 7% dari massa tubuh 7% dari massa tubuh seseorang dengan berat 64 kg atau seseorang dengan berat 64 kg atau sekitar 4,5 kg (volume ~ 4,4 ltr)sekitar 4,5 kg (volume ~ 4,4 ltr)

Darah, pembuluh darah, dan jantung :Darah, pembuluh darah, dan jantung :SKVSKV



Setiap kali berkontraksi bagian jantung Setiap kali berkontraksi bagian jantung memompa sekitar 80 ml (orang dewasa memompa sekitar 80 ml (orang dewasa normal)normal)

Diperlukan sekitar satu menit bagi sel Diperlukan sekitar satu menit bagi sel darah merah untuk menjalani satu darah merah untuk menjalani satu siklus lengkap dalam tubuh.siklus lengkap dalam tubuh.

Volume darah didistribusikan tidak Volume darah didistribusikan tidak secara seragam, sekitar 80% darah secara seragam, sekitar 80% darah dalam sirkulasi sistemik dan 20% dalam sirkulasi sistemik dan 20% berada dalam sirkulasi pulmonary.berada dalam sirkulasi pulmonary.


Komponen darah pada SKV Komponen darah pada SKV

Darah berwarna merah disebabkan oleh Darah berwarna merah disebabkan oleh eritrosit berbentuk kepingan pipih eritrosit berbentuk kepingan pipih berdiameter 7 berdiameter 7 μμmm

Eritrosit membentuk sekitar 45% dari Eritrosit membentuk sekitar 45% dari volume darah. Terdapat sekitar 5 x 10volume darah. Terdapat sekitar 5 x 1066 eritrosit/mmeritrosit/mm3. 3. sisanya 55% sisanya sisanya 55% sisanya terdapat cairan yang hampir jernih terdapat cairan yang hampir jernih disebut plasma darahdisebut plasma darah

Kombinasi eritrosit dan plasma Kombinasi eritrosit dan plasma menyebabkan darah memiliki sifat-sifat menyebabkan darah memiliki sifat-sifat aliran yang berbeda dari cairan seperti airaliran yang berbeda dari cairan seperti air



Leukosit terdapat dalam jumlah sedikit. Leukosit terdapat dalam jumlah sedikit. Leukosit, yang tidak bulat, memiliki Leukosit, yang tidak bulat, memiliki diameter 9 sampai 15 diameter 9 sampai 15 μμm. Sel-sel ini m. Sel-sel ini merupakan bagian dari sistem kekebalan merupakan bagian dari sistem kekebalan dan berperan melawan penyakit. Terdapat dan berperan melawan penyakit. Terdapat sekitar 8000 leukosit/mmsekitar 8000 leukosit/mm3 3 darah.darah.

Darah juga mengandung trombosit Darah juga mengandung trombosit (platelet). Trombosit (diameter 1 sampai 4 (platelet). Trombosit (diameter 1 sampai 4 μμm) yang berperan dalam fungsi m) yang berperan dalam fungsi pembekuan darah. pembekuan darah.

Terdapat sekitar 3 x 10Terdapat sekitar 3 x 1055 trombosit/mm trombosit/mm33 darah.darah.



Dahulu, hitung sel darah merah/putih Dahulu, hitung sel darah merah/putih biasanya dilakukan dengan biasanya dilakukan dengan mengencerkan darah dengan jumlah mengencerkan darah dengan jumlah tertentu, meneteskannya di kaca tertentu, meneteskannya di kaca objek, dan menghitung jumlah sel.objek, dan menghitung jumlah sel.

Instrumen untuk menghitung sel Instrumen untuk menghitung sel darah merah adalah darah merah adalah coulter coulter counter. counter.


Gambar 2. Coulter counterGambar 2. Coulter counter



Prinsip kerjanya Prinsip kerjanya adalah darah yang adalah darah yang diencerkan dilewatkan melalui sebuah diencerkan dilewatkan melalui sebuah kapiler halus; sel-sel darah tersebut kapiler halus; sel-sel darah tersebut melewati kapiler satu persatu dan saat melewati kapiler satu persatu dan saat berjalan di kapiler tersebut, sel-sel berjalan di kapiler tersebut, sel-sel tersebut melewati dua elektrode yang tersebut melewati dua elektrode yang mengukur resistensi listrik di kapiler. mengukur resistensi listrik di kapiler. Setiap sel darah merah menyebabkan Setiap sel darah merah menyebabkan perubahan resistensi sesaat sewaktu sel perubahan resistensi sesaat sewaktu sel tersebut lewat. Perubahan resistensi tersebut lewat. Perubahan resistensi tampak sebagai pulsa listrik yang tampak sebagai pulsa listrik yang dihitung di suatu sirkuit elektronikdihitung di suatu sirkuit elektronik


Jantung Sebagai Pompa GandaJantung Sebagai Pompa Ganda

Jantung seperti pompa gandaJantung seperti pompa ganda dua sistem sirkulasi utama: dua sistem sirkulasi utama: Sirkulasi pulmonal di paruSirkulasi pulmonal di paru Sirkulasi sistemik di bagian tubuh Sirkulasi sistemik di bagian tubuh

lainnyalainnya

Mekanisme kerja jantung sebagai Mekanisme kerja jantung sebagai pompa ganda:pompa ganda:


Gambar 3. Gambar 3. Sistem sirkulasi lingkaran tertutup Sistem sirkulasi lingkaran tertutup dengan dua pompadengan dua pompa


Kerja JantungKerja Jantung Jantung melakukan kerja : setiap Jantung melakukan kerja : setiap

kontraksi, otot jantung memompa kontraksi, otot jantung memompa sekitar 80 ml darah melalui paru dari sekitar 80 ml darah melalui paru dari ventrikel kanan dan volume setara ke ventrikel kanan dan volume setara ke sirkulasi sistemik dari ventrikel kiri. sirkulasi sistemik dari ventrikel kiri.

Agar darah dapat mengalir melalui Agar darah dapat mengalir melalui sirkulasi sistemik yang jauh lebih besar, sirkulasi sistemik yang jauh lebih besar, sisi kiri jantung harus menghasilkan sisi kiri jantung harus menghasilkan tekanan yang biasanya sekitar 16 kPa tekanan yang biasanya sekitar 16 kPa (120 mmHg) pada puncak (sistol) dari (120 mmHg) pada puncak (sistol) dari setiap siklus jantung. Selama fase setiap siklus jantung. Selama fase istirahat (diastol), tekanannya biasanya istirahat (diastol), tekanannya biasanya sekitar 10,5 kPa (80 mmHg).sekitar 10,5 kPa (80 mmHg).


Jantung Sebagai Pompa GandaJantung Sebagai Pompa Ganda

Pada sirkulasi sistemik, sekitar 15% Pada sirkulasi sistemik, sekitar 15% dalam arteri, 10% dalam pembuluh dalam arteri, 10% dalam pembuluh kapiler dan 75% dalam pembuluh kapiler dan 75% dalam pembuluh vena.vena.

Pada sirkulasi pulmonary, sekitar 7% Pada sirkulasi pulmonary, sekitar 7% darah berada dalam pembuluh darah berada dalam pembuluh pulnonary kapiler dan yang sisanya pulnonary kapiler dan yang sisanya 93% terbagi hampir sama besar antara 93% terbagi hampir sama besar antara pembuluh pulmonary arteri dan pembuluh pulmonary arteri dan pembuluh pulmonary venapembuluh pulmonary vena


Gambar 4.Gambar 4. Distribution of the bloodDistribution of the blood

9%

7%

13%

7%

64%


Kerja JantungKerja Jantung

Daya, atau laju pemakaian energi :Daya, atau laju pemakaian energi :

P = P = ΔΔE/E/ΔΔt = p t = p ΔΔV/V/ΔΔt.t.

Contoh soal: kita menganggap bahwa Contoh soal: kita menganggap bahwa tekanan rata-rata adalah sekitar 13 tekanan rata-rata adalah sekitar 13 kPa (100 mmHg). Apabila volume kPa (100 mmHg). Apabila volume darah sebanyak 8 x 10darah sebanyak 8 x 10-5 -5 mm33 (80 ml) (80 ml) dipompa setiap detik (denyut nadi dipompa setiap detik (denyut nadi 60/mnt), maka dayanya adalah60/mnt), maka dayanya adalah


Gambar 5. Gambar 5. Di sepanjang sistem sirkulasi, Di sepanjang sistem sirkulasi, tekanan bervariasi.tekanan bervariasi.


Tekanan Darah dan Tekanan Darah dan PengukurannyaPengukurannya

Metode pengukuran tekanan darah ada dua Metode pengukuran tekanan darah ada dua macam, yaitu: macam, yaitu: secara langsung dan tidak secara langsung dan tidak langsunglangsung

Pengukuran secara langsung:Pengukuran secara langsung:

ke dalam pembuluh darah dimasukkan ke dalam pembuluh darah dimasukkan sebuah jarum berongga dan kateter (selang sebuah jarum berongga dan kateter (selang plastik berongga) disusupkan melalui jarum plastik berongga) disusupkan melalui jarum tersebut. Kateter menyalurkan tekanan tersebut. Kateter menyalurkan tekanan darah ke transduser tekanan. Tekanan darah darah ke transduser tekanan. Tekanan darah menyebabkan defleksi diafragma, sehingga menyebabkan defleksi diafragma, sehingga terjadi perubahan resistensi di empat kawat terjadi perubahan resistensi di empat kawat pengukur tegangan.pengukur tegangan.


Gambar 6. Gambar 6. Pengukuran tekanan darah secara Pengukuran tekanan darah secara langsunglangsung



Pengukuran tidak Pengukuran tidak langsung/langsung/SfigmomanometerSfigmomanometer : Aliran : Aliran darah arteri ke lengan disumbat oleh darah arteri ke lengan disumbat oleh manset yang menggembung. Saat udara manset yang menggembung. Saat udara dikeluarkan secara bertahap, stetoskop dikeluarkan secara bertahap, stetoskop yang diletakkan di atas arteri brakialis yang diletakkan di atas arteri brakialis digunakan untuk memdengar bunyi digunakan untuk memdengar bunyi Korotkoff (K). Tekanan saat bunyi K Korotkoff (K). Tekanan saat bunyi K pertama kali terdengar menunjukkan pertama kali terdengar menunjukkan ketinggian tekanan ketinggian tekanan sistoliksistolik. Saat bunyi K . Saat bunyi K menghilang atau berubah menunjukkan menghilang atau berubah menunjukkan tekanan tekanan diastolikdiastolik



Satuan pengukur tekanan biasanya Satuan pengukur tekanan biasanya adalah mmHg atau kPa (1 mmHg = adalah mmHg atau kPa (1 mmHg = 0,133 kPa). 0,133 kPa).

Pada gambar diperlihatkan secara Pada gambar diperlihatkan secara skematis pengukuran tekanan darah skematis pengukuran tekanan darah secara langsung yang dilakukan pada secara langsung yang dilakukan pada orang yang sedang berdiri; orang yang sedang berdiri; manometer tabung kaca terbuka manometer tabung kaca terbuka terhubung ke arteri di kaki, lengan terhubung ke arteri di kaki, lengan atas, dan kepala. atas, dan kepala.


Gambar 7. (a) Gambar 7. (a) Apabila kapiler kaca Apabila kapiler kaca dihubungkan ke arteri di berbagai lokasi dihubungkan ke arteri di berbagai lokasi (b) (b) Apabila tubuh mengalami percepatan ke atas Apabila tubuh mengalami percepatan ke atas sebesar 3 g, maka darah tidak akan sebesar 3 g, maka darah tidak akan mencapai otakmencapai otak



Tekanan yang lebih besar di kaki, Tekanan yang lebih besar di kaki, sedangkan tekanan di kepala berkurang. sedangkan tekanan di kepala berkurang. Karena air raksa memiliki densitas kira-Karena air raksa memiliki densitas kira-kira 13 kali dibandingkan dengan darah (kira 13 kali dibandingkan dengan darah ( Hg = 13,6 x 10Hg = 13,6 x 1033 kg/m kg/m33,, darah = 1,04 x darah = 1,04 x 101033 kg/m kg/m33), suatu kolom air raksa akan ), suatu kolom air raksa akan memiliki tinggi 1/13 daripada tinggi kolom memiliki tinggi 1/13 daripada tinggi kolom darah.darah.

Tekanan rerata di jantung adalah 100 Tekanan rerata di jantung adalah 100 mmHg, darah akan naik rata-rata 1,3 m di mmHg, darah akan naik rata-rata 1,3 m di atas jantung. Apabila gravitasi naik atas jantung. Apabila gravitasi naik menjadi 3 kali lipat, darah hanya naik menjadi 3 kali lipat, darah hanya naik sekitar 43 cm di atas jantung dan tidak sekitar 43 cm di atas jantung dan tidak akan mencapai otak jika kita berdiriakan mencapai otak jika kita berdiri


Penerapan Prinsip Bernoulli pada Penerapan Prinsip Bernoulli pada sistem KVsistem KV

Prinsip Bernoulli didasarkan pada hukum Prinsip Bernoulli didasarkan pada hukum konservasi (kekekalan energi). Tekanan konservasi (kekekalan energi). Tekanan dalam suatu cairan adalah bentuk suatu dalam suatu cairan adalah bentuk suatu energi potensial (EP) sedangkan dalam energi potensial (EP) sedangkan dalam cairan yang bergerak terdapat energi cairan yang bergerak terdapat energi kinetik (EK). kinetik (EK).

Energi kinetik rata-rata persatuan volume Energi kinetik rata-rata persatuan volume 1010-3-3 kg (10 kg (10-6-6 m m33= 1 ml) darah sewaktu darah = 1 ml) darah sewaktu darah meninggalkan jantung dapat dihitung, meninggalkan jantung dapat dihitung, karena kecepatan rata-rata adalah sekitar karena kecepatan rata-rata adalah sekitar 0,3 m/s, maka :0,3 m/s, maka :

EK = ½ mvEK = ½ mv22 = ½ x 10 = ½ x 10-3-3 kg x (0,3 m/s) kg x (0,3 m/s)22 = 4,5 x = 4,5 x

1010-5-5 J J


Gambar 8. Gambar 8. Sewaktu kecepatan cairan Sewaktu kecepatan cairan meningkat di bagian sempit tabung, meningkat di bagian sempit tabung, sebagian dari energi potensial (tekanan) sebagian dari energi potensial (tekanan) diubah menjadi energi kinetikdiubah menjadi energi kinetik


Kecepatan Darah Mengalir Kecepatan Darah Mengalir dalam Tubuhdalam Tubuh

Apabila darah mengalir dari aorta ke dalam Apabila darah mengalir dari aorta ke dalam arteri-arteri yang lebih kecil dan arteriol dengan arteri-arteri yang lebih kecil dan arteriol dengan luas potongan melintang yang lebih besar, luas potongan melintang yang lebih besar, kecepatan aliran darah berkurang seperti kecepatan aliran darah berkurang seperti kecepatan aliran sungai yang melambat di kecepatan aliran sungai yang melambat di bagian yang melebar.bagian yang melebar.

Pada gambar terlihat bahwa kecepatan aliran Pada gambar terlihat bahwa kecepatan aliran darah berbanding terbalik dengan luas potongan darah berbanding terbalik dengan luas potongan melintang pembuluh yang mengangkut darah.melintang pembuluh yang mengangkut darah.

Kecepatan rata-rata di aorta adalah sekitar 0,3 Kecepatan rata-rata di aorta adalah sekitar 0,3 m/s; di kapiler, kecepatannya hanya sekitar 10m/s; di kapiler, kecepatannya hanya sekitar 10 --

33m/s (1 mm/s). Di kapilerlah terjadi pertukaran m/s (1 mm/s). Di kapilerlah terjadi pertukaran OO22 dan CO dan CO22


Gambar 9. Gambar 9. Kurva putus-putus Kurva putus-putus memperlihatkan perubahan luas penampang memperlihatkan perubahan luas penampang sistem sirkulasi secara sistematissistem sirkulasi secara sistematis


Tabel 1. Tabel 1. Physical characteristics of the Physical characteristics of the circulationcirculation

VesselVessel Cross Cross sectional sectional

area (cm2)area (cm2)

Velocities Velocities (cm/s)(cm/s)

Pressures Pressures (mmHg)(mmHg)

AortaAorta 2.52.5 3333 80-12080-120

Small Small arteriesarteries

2020 80-10080-100

ArteriolesArterioles 4040 35-8035-80

CapillariesCapillaries 25002500 0.30.3 10-3510-35

VenulesVenules 250250 0-100-10

Small veinsSmall veins 8080 0-20-2

Vena cavaeVena cavae 88 55 0-20-2

Pulmonal A.Pulmonal A. 8-258-25


Viskositas (Viskositas (ηη) fluida) fluida

Satuan SI untuk viskositas adalah Satuan SI untuk viskositas adalah pascal-detik (Pa.s).pascal-detik (Pa.s).

Viscosity of the blood is influenced by Viscosity of the blood is influenced by the hematocrit (percentage of the cells the hematocrit (percentage of the cells in the blood) and plasma protein in the blood) and plasma protein concentrationconcentration

Viscosity of the blood ~ 3 xViscosity of the blood ~ 3 x of of water.water. Viskositas air adalah sekitar 10Viskositas air adalah sekitar 10-3-3 Pa.s Pa.s

pada suhu 20 pada suhu 20 ooC.C.


Viskositas DarahViskositas Darah Perokok umumnya memiliki Perokok umumnya memiliki

hematokrit yang lebih tinggi hematokrit yang lebih tinggi daripada bukan perokok. Hal ini daripada bukan perokok. Hal ini disebabkan bahwa perokok disebabkan bahwa perokok menghirup 250 ml CO dari setiap menghirup 250 ml CO dari setiap bungkus rokok.bungkus rokok.

Semakin besar hematokrit, semakin Semakin besar hematokrit, semakin tinggi viskositas, yang meningkatkan tinggi viskositas, yang meningkatkan insidensi penyakit KV misalnya insidensi penyakit KV misalnya stroke dan serangan jantung.stroke dan serangan jantung.


Gambar 10. Gambar 10. Seiring meningkatnya % Seiring meningkatnya % hematokrit, viskositas juga meningkathematokrit, viskositas juga meningkat


Viskositas DarahViskositas Darah Untuk memahami hukum-hukum yang Untuk memahami hukum-hukum yang

mengendalikan aliran darah di sistem mengendalikan aliran darah di sistem sirkulasi, Poiseuille pada abad ke-19 sirkulasi, Poiseuille pada abad ke-19 mempelajari aliran darah di dalam mempelajari aliran darah di dalam tabung-tabung berbagai ukuran. tabung-tabung berbagai ukuran.

Factors influencing the rate of blood Factors influencing the rate of blood flow: pressure difference, radius of the flow: pressure difference, radius of the vessel, length of the vessel and viscosity.vessel, length of the vessel and viscosity.Example: arterioles diameter (4-25 Example: arterioles diameter (4-25 m)m)


Persamaan PoiseuillePersamaan Poiseuille

dengan Q adalah debit, r adalah jari-jari dengan Q adalah debit, r adalah jari-jari pembuluh, p adalahpembuluh, p adalah

tekanan darah, tekanan darah, ηη adalah viskositas darah, dan L adalah viskositas darah, dan L adalah panjangadalah panjang

pembuluh serta R adalah hambatan.pembuluh serta R adalah hambatan.

R

p

L 8

r x p Q

4


Gambar 11. Gambar 11. Eksperimen PoiseuilleEksperimen Poiseuille


Aliran Darah-Laminar dan Aliran Darah-Laminar dan TurbulenTurbulen

Apabila cairan mengalir dalam Apabila cairan mengalir dalam sebuah tabung panjang yang sebuah tabung panjang yang mengecil (jari-jari tabung mengecil), mengecil (jari-jari tabung mengecil), kecepatan akan secara bertahap kecepatan akan secara bertahap meningkat sampai ke titik tercapai meningkat sampai ke titik tercapai kecepatan kritis, Vc, terlampaui dan kecepatan kritis, Vc, terlampaui dan terjadi aliran turbulen.terjadi aliran turbulen.


Aliran Darah-Laminar dan Aliran Darah-Laminar dan TurbulenTurbulen

Osborne Reynolds meneliti sifat ini Osborne Reynolds meneliti sifat ini pada tahun 1883 dan memastikan pada tahun 1883 dan memastikan bahwa kecepatan kritis sebanding bahwa kecepatan kritis sebanding dengan viskositas dengan viskositas ηη cairan dan cairan dan berbanding terbalik dengan densitas berbanding terbalik dengan densitas ρρ cairan dan jari-jari R tabung, yaitu: cairan dan jari-jari R tabung, yaitu:

Apabila terdapat belokan atau Apabila terdapat belokan atau obstruksi, angka Reynold menjadi obstruksi, angka Reynold menjadi lebih kecil. lebih kecil.

RK

cV


Bunyi JantungBunyi Jantung Bunyi jantung yang terdengar dengan Bunyi jantung yang terdengar dengan

stetoskop disebabkan oleh getaran yang stetoskop disebabkan oleh getaran yang berasal dari jantung dan pembuluh berasal dari jantung dan pembuluh besar.besar.

Membuka dan menutupnya katup Membuka dan menutupnya katup jantung sangat berperan menghasilkan jantung sangat berperan menghasilkan bunyi jantung; saat itu terjadi aliran bunyi jantung; saat itu terjadi aliran turbulen dan sebagian dari getaran yang turbulen dan sebagian dari getaran yang terjadi berada dalam rentang yang dapat terjadi berada dalam rentang yang dapat didengar.didengar.

Pada Gambar diperlihatkan bunyi-bunyi Pada Gambar diperlihatkan bunyi-bunyi yang terdengar dengan stetoskop pada yang terdengar dengan stetoskop pada jantung normar. Bunyi lain dapat jantung normar. Bunyi lain dapat terdengar apabila jantung tidak normalterdengar apabila jantung tidak normal..


Bunyi JantungBunyi Jantung

Dapat terjadi murmur apabila terdapat Dapat terjadi murmur apabila terdapat penyempitan (katup aorta) yang penyempitan (katup aorta) yang menimbulkan aliran turbulen pada menimbulkan aliran turbulen pada sebagian siklus jantung..sebagian siklus jantung..

Jumlah dan kualitas bunyi jantung Jumlah dan kualitas bunyi jantung bergantung pada desain stetoskop serta bergantung pada desain stetoskop serta tekanan pada dinding dada, lokasinya, tekanan pada dinding dada, lokasinya, orientasi tubuh, serta fase bernapas.orientasi tubuh, serta fase bernapas.

Bunyi jantung normal berada dalam Bunyi jantung normal berada dalam rentang frekuensi 20 sampai sekitar 200 rentang frekuensi 20 sampai sekitar 200 Hz.Hz.


Gambar 11. Gambar 11. Hubungan waktu antara EKG Hubungan waktu antara EKG (bawah), bunyi jantung (fonokardiogram), dan (bawah), bunyi jantung (fonokardiogram), dan tekanan darah ventrikel kiri dan aorta (atas)tekanan darah ventrikel kiri dan aorta (atas)


Contoh Contoh (1)(1)::

Aorta mempunyai luas penampang Aorta mempunyai luas penampang 2,5 cm2,5 cm22. Bila debit darah adalah 5 . Bila debit darah adalah 5 liter/menit, maka berapa laju darah liter/menit, maka berapa laju darah di aorta, dan berapa luas arteri bila di aorta, dan berapa luas arteri bila laju darah di arteri adalah 10 cm/s ?laju darah di arteri adalah 10 cm/s ?


Jawab Jawab (1)(1)::

Debit = Q = 5 liter/menit = (5x10Debit = Q = 5 liter/menit = (5x10-3-3)/60 )/60 mm33/s/sLuas penampang aorta = 2,5 cmLuas penampang aorta = 2,5 cm22

= 2,5 x 10= 2,5 x 10-4-4 m m22

Gunakan persamaan kontinuitasGunakan persamaan kontinuitasv = Q/A = (5x10v = Q/A = (5x10-3-3)/(60x 2,5 x 10)/(60x 2,5 x 10-4-4 )m/s )m/s = 0,33 m/s = 33 cm/s= 0,33 m/s = 33 cm/s

Di arteri : v = 10 cm/s = 0,1 m/s, Di arteri : v = 10 cm/s = 0,1 m/s, jadi luasnya = Q/v = (5x10jadi luasnya = Q/v = (5x10-3-3)/(60x 0,1) )/(60x 0,1)

mm22

= 8,33 cm= 8,33 cm22..


Contoh Contoh (2)(2): : kasus penyempitan pembuluh darahkasus penyempitan pembuluh darah

Misal debit darah pada pembuluh Misal debit darah pada pembuluh arteri jantung adalah 100 cmarteri jantung adalah 100 cm33/menit /menit untuk tekanan darah 100 mmHg. untuk tekanan darah 100 mmHg. Bila jari-jari pembuluh arteri turun Bila jari-jari pembuluh arteri turun sebesar 20 %, maka berapa tekanan sebesar 20 %, maka berapa tekanan darahnya ?darahnya ?


Jawab Jawab (2)(2)::

Jari-jari arteri menjadi 0,8 rJari-jari arteri menjadi 0,8 r00, akan , akan menimbulkan efek = (0,8 rmenimbulkan efek = (0,8 r00))44 = 0,41 = 0,41 rr00

44

Jadi debit darah menjadi = (0,41) x Jadi debit darah menjadi = (0,41) x 100 cm100 cm33/menit = 41 cm/menit = 41 cm33/menit./menit.

Bila diatasi dengan kenaikan Bila diatasi dengan kenaikan tekanan, maka tekanan menjadi = tekanan, maka tekanan menjadi = 100 mmHg/0,41 = 244 mmHg.100 mmHg/0,41 = 244 mmHg.


Contoh Contoh (3):(3):Kasus orang ketakutanKasus orang ketakutan

Seorang yang mempunyai debit darah Seorang yang mempunyai debit darah 100 cm100 cm33/menit mempunyai tekanan /menit mempunyai tekanan darah 120 mmHg. Bila tiba-tiba ia darah 120 mmHg. Bila tiba-tiba ia dikejar anjing herder besar, maka dikejar anjing herder besar, maka debit naik menjadi 5 kali normal, debit naik menjadi 5 kali normal, berapa tekanan darahnya ?berapa tekanan darahnya ? Bagaimana cara mengatasinyaBagaimana cara mengatasinya

Jawab :Jawab :Bila kenaikan debit hanya diatasi Bila kenaikan debit hanya diatasi dengan tekanan, maka tekanan = 5 x dengan tekanan, maka tekanan = 5 x 120 mmHg = 600 mmHg.120 mmHg = 600 mmHg.


Cara mengatasinya (soal-Cara mengatasinya (soal-33):):

Perubahan tekanan.Perubahan tekanan. Perubahan jari-jari pembuluh Perubahan jari-jari pembuluh

arteriol.arteriol. Hati-hati pada penggunaan obat Hati-hati pada penggunaan obat

dengan efek vasodilatasi dan dengan efek vasodilatasi dan penderita jantung.penderita jantung.


Latihan Soal-SoalLatihan Soal-Soal

1.1. Hitunglah tekanan sistolik (dalam Pa) bila Hitunglah tekanan sistolik (dalam Pa) bila tekanan sistolik normal adalah 120 mm Hg.tekanan sistolik normal adalah 120 mm Hg.

2.2. Darah mengalir dari aorta (r = 9 mm) Darah mengalir dari aorta (r = 9 mm) dengan laju 0,33 m/s menuju beberapa dengan laju 0,33 m/s menuju beberapa arteri. Bila luas penampang total arteri arteri. Bila luas penampang total arteri adalah 20 x 10adalah 20 x 10-4-4 m m22, maka hitunglah laju , maka hitunglah laju darah di arteri? darah di arteri?

3.3. Bila tekanan menurun dari aorta hingga Bila tekanan menurun dari aorta hingga arteri adalah 90 mmHg, dan debit darah arteri adalah 90 mmHg, dan debit darah untuk orang normal adalah 0,83 x 10untuk orang normal adalah 0,83 x 10 -4-4 m m33/s, /s, maka berapakah besar hambatan pada maka berapakah besar hambatan pada pembuluh darah tersebut?pembuluh darah tersebut?


Latihan SoalLatihan Soal-Soal-Soal

4.4. Hitunglah daya pada jantung untuk Hitunglah daya pada jantung untuk orang normal dalam orang normal dalam keadaan keadaan istirahat? (tekanan darah rata-rata istirahat? (tekanan darah rata-rata dalam keadaan istirahat adalah 100 dalam keadaan istirahat adalah 100 mm Hg)mm Hg)


Daftar PustakaDaftar Pustaka John R. Cameron, dkk. John R. Cameron, dkk. Physics of The BodyPhysics of The Body

( terjemahan : ( terjemahan : ““Fisika Tubuh Manusia” oleh Fisika Tubuh Manusia” oleh Dra Lamyarni I.Sardy, M.Eng edisi ke-2). Dra Lamyarni I.Sardy, M.Eng edisi ke-2). Jakarta : Sagung Seto. 2006.Jakarta : Sagung Seto. 2006.

Alan H. Cromer. Alan H. Cromer. Physics for The Life Physics for The Life Sciences 2Sciences 2ndnd ( terjemahan : “Fisika untuk ( terjemahan : “Fisika untuk Ilmu-Ilmu Hayati” oleh Dr. Sumartono P., M.Sc Ilmu-Ilmu Hayati” oleh Dr. Sumartono P., M.Sc edisi ke-2). Yogyakarta : Gadjah Mada edisi ke-2). Yogyakarta : Gadjah Mada University Press. 1994.University Press. 1994.

Fisika Sistem Kardiovaskuler 2013

Documents

Transcript of Fisika Sistem Kardiovaskuler 2013