TUGAS INSTRUMENTASI BIOMEDIS BAB 10REVIEW PENGOLAHAN SINYAL BIOMEDIKA

NAMA :1. WAHYU PERDANA 2. PRASETYA ADITYA IMANSYAH

Sinyal biomedis adalah pengamatan aktivitas fisiologis organisme, mulai dari gendan urutan protein, untuk irama saraf dan jantung, untuk jaringan dan organ gambar. biomedispemrosesan sinyal bertujuan penggalian informasi yang signifikan dari sinyal biomedis. klasifikasi sinyal biomedis atas dasar- Karakteristik sinyalsudut pandang teknis- Sumber sinyal dari mana dan bagaimana sinyal berasal dan diukur- Aplikasi biomediskardiologi, neurofisiologi, pemantauan, diagnosis

Klasifikasi sinyal biomedis1. sinyal Bioelectric: dihasilkan oleh sel-sel saraf dan sel-sel otot. Pengukuran sel tunggal (microelectrodes mengukur potensial aksi) dan Pengukuran 'kotor' (elektroda permukaanmengukur tindakan banyak sel di sekitarnya) 2. sinyal bio magnetic: otak, jantung, paru-paru menghasilkan medan magnet yang sangat lemah, inimengandung informasi tambahan yang diperoleh untuk dari sinyal bioelectric3. sinyal Bioacoustic: banyak fenomena membuat akustik kebisingan. Misalnya, aliran darah melalui jantung, yang katup, atau pembuluh dan aliran udara melalui bagian atas dansaluran udara lebih rendah dan paru-paru, tetapi juga saluran pencernaan, sendidan kontraksi otot. Merekam menggunakan mikrofon. 4. sinyal biomekanik: gerak dan perpindahan sinyal, tekanan, ketegangan dan aliran sinyal. Berbagaipengukuran (tidak selalu sederhana, sering invasifpengukuran diperlukan).

5. sinyal biokimia: pengukuran kimia dari jaringan hidup atau sampel dianalisis di laboratorium. contoh : konsentrasi ion atau tekanan parsial (pO2 atau pCO2) dalam darah. (sinyal frekuensi rendah, sering sebenarnya Sinyal DC)

6. Sinyal Bioimpedance: impedansi jaringan mengungkapkan info tentang komposisi jaringan, darahvolume dan distribusi dan lebih. biasanya dua elektroda untuk menyuntikkan saat ini dan dua untuk mengukur drop tegangan.7. sinyal Biooptical: oksigenasi darah dengan pengukuran ditransmisikan dan cahaya backscattereddari tisu, estimasi output jantung .

masalah dalam pengolahan sinya biomedis 1. aksesibilitas- Keselamatan pasien, preferensi untuk noninvasiveness- Pengukuran langsung (variabel bungatidak dapat diakses)2. Perbedaan- Inter-individu, intra-individu3. Inter-hubungan dan interaksi antara sistem fisiologis- Subsistem bunga tidak dapat diisolasi4. gangguan Akuisisi- Instrumentasi dan prosedur memodifikasisistem atau keadaan5. Artefak dan gangguan-Interferensi dari sistem fisiologis lainnya (misalnya ototartefak di EEG rekaman)6. Sinyal tingkat rendah (misalnya microvolts di EEG) memerlukan sangat sensitifamplifier; mereka mudah sensitif terhadap gangguan7. Kemungkinan terbatas untuk melindungi atau perlindungan lainnya8. Non-linear dan ketidakjelasan dari sistem yang diteliti- Pada dasarnya semua biologis nonlinier sistem pameran sementara sebagian besarmetode didasarkan pada asumsi linearitas →perkiraan- Struktur yang tepat dan fungsi sebenarnya dari banyak sistem fisiologissering tidak diketahui

Transformasi-Z Dari sinyal diskrit x(n) didefenisikan sebagai :X(z) = ….{x(n)} = (7.1)dimana z adalah variabel komplex yang dapat dituliskan sebagai z = a + jb atau z = r ej, dengan r = dan tg  = b/a. Dengan demikian pers. (7.1) juga dapat ditulis dengan :X(z) = X(rej) = (7.2)Untuk hal khusus dimana z = r = 1 sehingga z = ej, pers. (7.1) akan berubah menjadi :X(ej) = (7.3)yang tidak lain adalah transformasi Fourier dari x(n). Didalam bidang phasor (atau dalam hal ini bidang-z), z = ej akan berupa lingkaran satuan (lingkaran dengan jari-jari r = 1), sehingga sering dikatakan bahwa X(rej) = X(z) pada lingkaran satuan. Atau sebaliknya kita dapat mengatakan X(z) adalah transformasi Fourier dari x(n)r-n. Jadi jelas, oleh karena syarat kovergen dari X(ej) adalah , maka syarat kovergen dari X(z) adalah . Dengan demikian ada kemungkinan bahwa meskipun X(e) tidak kovergen, namun untuk harga r =z tertentu, H(z) kovergen. Sebagai contoh untuk sinyal undak U(n), harga tidak konvergen, namun untuk r = > 1, adalah konvergen. Daerah harga z dimana X(z) kovergen dinamakan daerah konvergen (Region of Convergence; ROC). Dengan demikian transformasi-z dari sinyal undak u(n) mempunyai daerah kovergen z> 1, termasuk z = .Secara umum daerah konvergen dari fungsi z yang berbentuk deret pangkat seperti pada pers. (2.1) akan dibatasi oleh lingkaran, sehingga secara umum daerah konvergen ditulis sebagai :R1 < < R2 (7.4)dimana secara umum batas bawah R1 dapat berharga nol, dan batas atas R2dapat berharga tak berhingga. Untuk sinyal undak, seperti telah dibicarakan diatas, daerah kovergen dari transformasi-z nya, mempunyai harga R1 = 1 dan R2 = .Transformasi-z dari sinyal diskrit sering berbentuk pembagian dari fungsi z, yaitu X(z) = P(z)/Q(z). Dalam hal ini akar dari P(z) = 0 dinamakan zero dari X(z), sedang akar dari q(Z) = 0 disebut pole dari X(z). Pole dari X(z) jelas tidak terletak dalam ROC karena harga X(z) untuk z = pole, akan tak berhingga. Perlu dikemukakan (tanpa bukti) bahwa pole akan merupakan batas dari ROC.

Berikut ini akan ditunjukkan bahwa letak daerah kovergen dari transformasi-z dari suatu fungsi diskrit, baik berupa sinyal x(n) dengan transformasi-z, X(z), atau tanggap impuls h(n) dengan transformasi-z, H(z), akan mempunyai kaitan dengan sifat atau watak dari sinyal/sistem.Sistem Stabil : Kalau ROC dari H(z) mencakup harga z = 1, yang berarti H(z) z=1 konvergen, atau H(ej) kovergen, maka berarti bahwa sistem adalah stabil.Sistem Kausal : karena h(n) = 0 untuk n < 0, maka batas integral pada transformasi-z adalah dari 0 hingga  sehingga :H(z) =Dapat dibuktikan bahwa ROC dari deret seperti ini adalah berada diluar suatu lingkaran. Sebab, andaikan bahwa H(z) kovergen untuk z = z1, sehingga :maka untuk z2 > z1 deret tersebut tentu juga konvergen, karena setiap sukunya mempunyai harga yang lebih kecil dibandingkan deret untuk z = z1. jadi secara umum untuk sistem stabil, ROC nya dapat ditulis dengan rumus :z > R1 (termasuk juga z = ).

FILTERINGFilter adalah adalah sebuah rangkaian yang dirancang agar melewatkan suatu pitra frekuensi tertentu seraya memperlemah semua isyarat di luar pita ini. Pengertian lain dari filter adalah rangkaian pemilih frekuensi agar dapat melewatkan frekuensi yang diinginkan dan menahan (couple)/membuang (by pass) frekuensi lainnya. 

Jaringan-jaringan filter bisa bersifat aktif maupun pasif. Jaringan filter pasif hanya berisi tahanan, inductor dan kapasitor saja.Jaringan Filter aktif berisikan transistor atau op-amp ditambah tahanan, inductor dan kapasitor. 

Adapun Jenis-Jenis Filter :Filter Low Pass adalah sebuah rangkaian yang tegangan keluarannya tetap dari dc naik sampai ke suatu frekuensi cut-off fc. Bersama naiknya frekuensi di atas fc, tegangan keluarannya diperlemah (turun). Low Pass Filter adalah jenis filter yang melewatkan frekuensi rendah serta meredam/menahan frekuensi tinggi. Bentuk respon LPF seperti ditunjukkan gambar di bawah ini. 

Gambar respon LPF Pita Lewat : Jangkauan frekuensi yang dipancarkan Pita Stop : Jangkauan frekuensi yang diperlemah. Frekuensi cutoff (fc) : disebut frekuensi 0.707, frekuensi 3-dB, frekuensi pojok, atau frekuensi putus. 

Filter High Pass memperlemah tegangan keluaran untuk semua frekuensi di bawah frekuensi cutoff fc. Di atas fc, besarnya tegangan keluaran tetap. Garis penuh adalah kurva idealnya, sedangkan kurva putus-putus menunjukkan bagaimana filter-filter high pass yang praktis menyimpang dari ideal. Pengertian lain dari High Pass Filter yaitu jenis filter yang melewatkan frekuensi tinggi serta meredam/menahan frekuensi rendah. Bentuk respon HPF seperti ditunjukkan gambar di bawah ini. 

Filter Band Pass hanya melewatkan sebuah pita frekuensi saja seraya memperlemah semua frekuensi di luar pita itu. Pengertian lain dari Band Pass Filter adalah filter yang melewatkan suatu range frekuensi. Dalam perancangannya diperhitungkan nilai Q(faktor mutu). dengan Q = faktor mutu fo = frekuensi cutoff B = lebar pita frekuensi Gambar Band Pass Filter seperti berikut ini : 

Filter Band Elimination, yaitu filter band elimination menolak pita frekuensi tertentu seraya melewatkan semua frekuensi diluar pita itu.Bisa juga disebut Band Reject merupakan kebalikan dari Band Pass, yaitu merupakan filter yang menolak suatu range frekuensi. Sama

seperti bandpass filter, band reject juga memperhitungkan faktor mutu. 

Filter IIR 

Yang perlu diingat disini bahwa infinite inpulse response (IIR) dalam hal ini bukan berarti filter yang bekerja dari nilai negatif tak hingga sampai positif tak hingga. Pengertian sederhana untuk infinite impulse respon filter disini adalah bahwa output filter merupakan fungsi dari kondisi input sekarang, input sebelumnya dan output di waktu sebelumnya. Konsep ini kemudian lebih kita kenal sebagai recursive filter, yang mana melibatkan proses feedback dan feed forward. Dalam bentuk persamaan beda yang menghubungkan input dengan output dinyatakan seperti persmaaan (1) berikut ini. 

dimana: - {bk} koefisien feed forward - {al} koefisien feed back - banyaknya (total koefisien) = M+N+1 - N ditetapkan sebagai orde filter IIR 

Untuk merealisasikan ke dalam sebuah program simulasi atau perangkat keras maka bentuk persamaan diatas dapat disederhanakan ke dalam diagram blok Gambar 1. Untuk implementasi sebuah low pass filter bersifat narrow-band menggunakan sebuah filter IIR merupakan pilihan yang sangat sulit tetapi masih mungkin dilakukan. Satu alasannya adalah penentuan orde yang tepat sehingga menghasilkan bentuk yang tajam pada respon frekuensi relative sulit. Pada domain unit circle bidang-z sering ditandai dengan letak pole-pole yang ada diluar lingkaran, hal ini secara fisis memberikan arti bahwa filter yang dihasilkan tidak stabil.