biolistrik

BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Kelistrikan memegang peranan penting dalam bidang keokteran. Ada dua aspek kelistrikan dan magnetis dalam bidang kedokteran yaitu listrik dan magnet yang timbul dalam tubuh manusia, serta penggunaan listrik dan magnet pada permukaan tubuh manusia. Pada tahun 1856 Caldani menunujukkan kelistrika pada otot katak yang telah mati. Luigi Galvani (1780) mulai mempelajari kelistrikan pada tubuh hewan kemudian pada tahun 1786 Luigi Galvani melaporkan hasil eksperimennya bahwa ke dua kaki katak terangkat ketika diberikan aliran listrik lewat suatu konduktor. Arons (1892) merasakan ada aliran frekwensi tinggi melalui beliau sendiri serta asistennya. Pada tahun 1899 Van Seynek melakukan pengamatan tentang terjadinya panas pada jaringan yang disebabkan oleh aliran frekwensi tinggi. Schliephake (1982) melaporkan tentang pengobatan penderita dengan mempergunakan “Short Wave” Berdasarkan penjelasan, dapat dilihat adanya kerja listrik dalam tubuh manusia. Hal ini berdasarkan dari pengamatan yang dilakukan oleh berbagai ilmuan di atas. Maka dari itu kami akan menjelaskan aplikasi kerja listrik dalam bidang kesehatan khususnya dalam tubuh manusia. B. Permasalahan • Apa definisi listrik dan sifat – sifatnya ? • Apa saja hukum – hukum dalam biolistrik ? • Apa saja aplikasi listrik dalam bidang kesehatan ? BAB II PEMBAHASAN A. Pengertian listrik Kelistrikan adalah sifat benda yang muncul dari adanya muatan listrik. Listrik, dapat juga diartikan sebagai berikut: • Listrik adalah kondisi dari partikel subatomik tertentu, seperti elektron dan proton, yang menyebabkan penarikan dan penolakan gaya di antaranya. • Listrik adalah sumber energi yang disalurkan melalui kabel. Arus listrik timbul karena muatan listrik mengalir dari saluran positif ke saluran negatif. Bersama dengan magnetisme, listrik membentuk interaksi fundamental yang dikenal sebagai elektromagnetisme. Listrik memungkinkan terjadinya banyak fenomena fisika yang dikenal luas, seperti petir, medan listrik, dan arus listrik. Listrik digunakan dengan luas di dalam aplikasi-aplikasi industri seperti elektronik dan tenaga listrik. Sifat-sifat listrik Listrik memberi kenaikan terhadap 4 gaya dasar alami, dan sifatnya yang tetap dalam benda yang dapat diukur. Ada 2 jenis muatan listrik: positif dan negatif. Melalui eksperimen, muatan-sejenis saling menolak dan muatan-lawan jenis saling menarik satu sama lain. Besarnya gaya menarik dan menolak ini ditetapkan oleh hukum Coulomb. Setiap kali listrik mengalir melalui bahan yang mempunyai hambatan, maka akan dilepaskan panas. Semakin besar arus listrik, maka panas yang timbul akan berlipat. Sifat ini dipakai pada elemen setrika dan kompor listrik. Arus dalam rangkaian Arus listrik adalah muatan listrik yang bergerak di dalam sambungan atau dalam komponen. Arah arus listrik mengalir dari pole-pole positif melalui rangkain listrik ke pole negatif. Arah arus listrik bertentangan dengan arus elektron sesuai dengan teori gerak elektron dari pole negatif melalui rangkaian listrik ke pole positif. Yang perlu diketahui bahwa bila arus listrik mengalir di dalam satu arah maka bersamaan dengan itu arus elektron berlawanan arahnya. Seandainya arus yang keluar dari suatu tempat lebih kecil dari pada arus yang masuk ke tempat itu, maka muatan ditempat itu akan terus bertambah banyak. Tetapi hal ini tidak mungkin terjadi karena arus listrik yang masuk ke satu tempat selalu akan keluar dari situ juga. Arti dari hukum fisika ini untuk suatu rangkaian bisa di uraikan sebagai berikut: kalau ada rangkaian seri, berarti tidak ada percabangan dalam aliran listrik maka arus selalu sama pada setiap bagian dari rangkaian seri itu. Kalau ada titik percabangan yang mana aliran arus bercabang dalam suatu rangkaian, maka jumlah arus yang masuk kedalam titik percabangan itu selalu sama dengan jumlah arus yang keluar dari titik dari percabangan itu. Misalnya terdapat rangkaian seperti dalam gambar dibawah ini. Arus I 1 masukl ke dalam P1 dan arus I 2 dan I 3 keluar dari poin P1, maka I 1 = I 2 + I 3. kalu arus yang masuk kedalam suatu titik di hitung positif dan yang keluar di hitung negatif, maka jumlah arus pada setiap titik dalam rangkaian selalu nol. Dengan difinisi ini contoh titik P1 dihitung: I 1 + I 2 + I 3 = 0. Hal ini disebut sebagai hukum kirchoff. Dengan memahami kedua hukum kirchoff di atas dan mengerti sifat dari komponen yang ada dalam suatu rangkaian komponen maka semua rangkaian elektronik bisa di selidiki. Dalam pasal 3 beberapa contoh rangkaian akan di bahas dengan memakai kedua hukum kirchoff. B. HUKUM – HUKUM DALAM BIOLISTRIK Ada beberapa rumus atau hokum yang berkaitan dengan biolistrik, antara lain : 1. Hukum OHM Perbedaan potensial antara ujung konduktor berbanding langsung dengan arus yang melewati, berbanding terbalik dengan tahanan dari konduktor. Rumus : R = V / I Keterangan : R = dalam Ohm ( Ω ) I = ampere ( A ) V = tegangan ( volt ) 2. Hukum Joule Arus listrik yang melewati konduktor dengan perbedaan tegangan ( v ) dalam waktu tertentu akan menimbulkan panas. Rumus : H1¬( kalori ) = VIT / J Keterangan : V = tegangan ( dalam voltage ) I = arus ( dalam ampere ) T = waktu ( dalam detik ) J = joule ( 0,239 kal ) C. APLIKASI DALAM BIDANG KESEHATAN • Kelistrikan dan kemagnetan yang timbul dalam tubuh 1. Sistem saraf dan neuron System saraf dibagi dalam dua bagian, yaitu a. system saraf pusat terdiri dari otak, medulla spinalis, dan saraf perifer. b. system saraf otonom serat saraf ini mengatur organ dalam tubuh, misalnya jantung, usus, dan kelenjar – kelenjar. Pengontrolan ini dilakukan secara tidak sadar. Sruktur dasar dari system saraf di sebut Neuron / sel saraf. Suatu sel saraf mempunyai fungsi menerima interpretasi dan menghantarkan aliran listrik. Serat saraf yang berdiameter besar mempunyai kemampuan mengahantarkan mpuls lebih cepat daripada serat saraf yang berdiameter kecil. Dengan menggunakan mikroskop electron, serat saraf dibagi dalam dua tipe : serat saraf bermielin dan serat saraf tanpa mielin. Serat saraf bermielin banyak terdapat pada manusia. Myelin merupakan isolator yang baik dan kemampuan mengaliri listrik sangat rendah. Potensial aksi semakin menurun apabila melalui serat saraf yang bermielin. Kecapatan aliran listrik pada serat saraf yang berdiameter sama sangat tergantung pada lapisan mielin. Akson tanpa myelin mempunyai kecepatan 20 – 50 m / detik, sedangkan akson bermielin mempunyai kecepatan 100 m / detik. 2. kelistrikan pada sinapsis ( hubungan antara dua buah saraf ) sinapsis mempunyai kemampuan meneruskan gelombang depolarisasi dengan cara lompat dari satu sel ke sel berikutnya. Gelombang depolarisasi ini penting pada sel membrane otot, oleh karena itu pada waktu terjadi depolarisasi, zat kimia yang terdapat pada otot akan berdenyut menyebabkan kontraksi otot dan setelah itu akan terjadi repolarisasi sel otot, yaitu otot mengalami relaksasi. 3. listrik dan otot jantung sel miokardium sangat berbeda dengan saraf dan otot bergaris pada saraf dan otot dalam keadaan potensial membrane istirahat dilakukan rangsangan, maka ion – ion Na+ akan masuk kedalam sel dan setelah tercapai nilai ambang akan timbul depolarisasi. Sedangkan pada otot jantung, ion Na+ akan mudah bocor sehingga segera setelah repolarisasi komplit, ion Na+ perlahan – lahan akan kembali masuk ke dalam sel dengan akibat terjadi gejala depolarisasi secara spontan sampai mencapai nilai ambang dan terjadi potensial aksi tanpa memerlukan rangsangan dari luar. Membrane sel otot jantung tanpa rangsangan dari luar akan mencapai nilai ambang dan menghasilkan potensial aksi pada suatu kecapatan yang teratur. Kecepatan ini disebut natural rate membrane sel otot jantung. Aplikasi listrik dalam tubuh Aplikasi listrik tubuh dapat menggunakan isyarat – isyarat listrik. Isyarat listrik ini sangat berguna untuk memperoleh informasi klinik tentang fungsi tubuh. a. EMG ( elektromiogram ) Yaitu pencatatan potensial otot biolistrik selama pergerakan otot. Pencatatan aktivitas listrik pada beberapa sel otot dapat dilakukan sebagai berikut : Elektroda permukanaan diletakkan pada permukaan kulit dengan tujuan mengukur isyarat listrik dari sejumlah unit motoris. Sebuah elektroda jarum konsentris dimasukan kedalam kulit untuk mengukur aktivitas unit motoris tunggal. b. ENG ( elektroNeuroGram ) Berfungsi : 1 untuk mengetahui keadaan lengkung refleks 2 untuk mengetahui kecepatan konduksi saraf motoris dan sensoris. Kecepatan normal sekitar 40 – 60 meter / detik. Apabila kecepatan kurang dari 10 meter / detik merupakan suatu pertanda kelainan saraf. c. ERG ( elektroretinogram) suatu pencatatan bentuk kompleks potensial biolistrik yang ada pada retina mata yang dikerjakan melalui rangsangan cahaya pada retina. Teknik pembuatan ERG : mula – mula Kornea diberikan cairan NaCl fisiologis, kemudian pada kornea mata ini diletakkan lensa kontak. Pada lensa kontak di pasang elektroda Ag – AgCl. Pada bagian temporal mata diletakkan elektroda ‘reference’ dan diberi kabel “ grounded “ ke bumi. Kemudian retina disinari dengan cahaya lampu, pada saat ini dilakukan pencatatan c. EOG ( elektrokulogram ) suatu pengukuran berbagai potensial pada kornea – retina sebagai akibat perubahan posisi dan gerakan mata. Teknik pembuatan EOG: Pada tepi bola mata kedua belah pihak dipasang elektroda.pada pergerakan bola mata secara horizontal akan terlihat perubahan potensial. d. EGG ( elektrogastrogram) Merupakan EMG yang berkaitan dengan gerakan peristaltic traktusgastrointestinalis. e. EEG ( elektroensepalogram) Adalah pencatatan isyarat listrik otak. Pencatatan potensial listrik otak merupakan sumasi dari potensial aksi sel saraf di dalam otak amplitudo dari isyarat EEG merupakan gelombang denyut demi denyut ( peak to peak) dengan jarak antara 10 mV- 100mV pada frekuensi dibawah 1 hertz sampai lebih 100 hertz. Lokasi pemasangan Elektroda : Elektroda yang digunakan adalah elektroda permukaan kulit atau elektroda jarum dan elektroda “ reference” yang dipasang pada kedua daun telinga. Lokasi pemasangan elektroda menurut standart Internasional sebanyak 10-20 saluran yang disebut “ elektroda placement system”. Secara rutin hanya 8-16 saluran elektroda yang dipergunakan dan pencatatan dilakukan secara serempak, jarak tiap-tiap elektroda dengan interval 10% dan 20%. Tujuan pemeriksaan EEG : 1. pada waktu operasi, apabila tidak dapat mempergunakan EKG, dapat mempergunakan EEG sebagai alat monitor. 2. untuk mendiagnosis epilepsy dan klasifikasi epilepsy. 3. untuk menunjukan tumor otak,dimana aktivitas listrik pada daerah tumor akan menurun Ada 4 grup frekuensi normal dari garis isyarat listrik EEG : 1. Delta : lambat : 0.5-3.5Hz 2. Teta menengah : 4-7 Hz 3. Alfa normal : 8-13 Hz 4. Beta cepat : diatas 13 Hz 4.1 Beta I = 2 kali Alfa 4.2 Beta II 7. EKG ( elektrokardiogram) Merupakan pencatatan isyarat biolistrik jantung, dilakukan pada permukaan kulit. Irama jantung diatur oleh isyarat listrik yang dihasilkan oleh rangsangan secara spontan oleh sel_sel khusus yang terdapat pada atrium kanan yaitu SA node.SA node bergetar berkisar 72 kali permenit. Getaran tersebut dapat meningkat dan menurun diatur oleh sayaraf eksternal jantung yang merupakan jawaban kebutuhan darah oleh tubuh. Isyarat listrik dari SA node menyebabakan depolarisasi otot jantyng atrium dan memompa darah ke ventrikel kemudian diikuti oleh repolarisasi otot atrium. Isyarat listrik dilanjutkan ke AV node akan menyebabkan depolarisasi ventrikel yang menyebabkan kontraksi ventrikel sehingga darah dipompa ke arteri pulmonal dan aorta. Syaraf pada ventrikel dan otot ventrikel kemudian mengalami repolarisasi dan mulai kembali isyarat listrik ke SA node. Ini berarti bahwa syaraf dan jantung merupakan listrik tertutup yang meliputi perut dan dada. Karena tidak mungkin mengidentifikasi frekuensi jantung secara langsung. DAFTAR PUSTAKA GABRIEL, J.F. 1988. FISIKA KEDOKTERAN. JAKARTA: PENERBIT BUKU KEDOKTERAN EGC.