Just another WordPress.com site

DASAR BIOELEKTRISITAS

Bioelektrositas berasal dari 2 kata yaitu “bio” yang mempunyai arti makhluk  hidup dan “elektrisitas” yang mempunyai arti listrik. Sehingga bioelektrisitas merupakan listrik-listrik yang berasal dari organ-organ dalam tubuh makhluk hidup. Bioelektrisitas sudah dipelajari berabad-abad yang lalu. Sejarah dari bioelektrisistas juga cukup panjang, Sejarah tidak mencatat siapa yang pertama kali bahwa pulsa listrik mengendalikan otot serta menghasilkan sinyal menuju dan dari otak. Instrumen seperti galvanometer untuk mengukur potensial listrik lemah dari jantung belum tercipta sampai seabad penemuan dari galvani. Jacques D’Arsonval menciptakan galvanometer, suatu instrument sensitive untuk mengukur arus, pada tahun 1880. Respon dari alat ini masih kurang sensitive sehingga belum bias membentuk sinyal listri. Solusi dari hal tersebut muncul pada abad ke-20 dimana mualai ditemukannya osiloskop untuk memsbuat sinyal yang sangat lemah tersebut.

Sejarah:

–          Penelitian tentang magnetokardiogram. Penelitian tentang sinyal2 listrik yang dipancarkan oleh jantung

–          Penelitian tentang elektrokardiogram  seabad yang lalu setelah ditemukannya magnetokardiogram

–          Pada yahun 1786,  Luigi Galvani, ahli anatomi dari italia menemukan bahwa listrik berperan dalam kontraksi otot. Bereksperimen dengan katak mati. Setelah katak mati, disentuhkan aliran listrik kecil yang kemudian otot2 pada katak akan berkontraksi.

–          Alexander Volta , seorang penemu baterei yang mendapatkan ide dari baterei mentah yang terdiri dari 2 logam yang berfungsi sebagai elektroda dan cairan tubuh manusia yang berfungsi sebagai elektrolit.

–          Arons (1892) Merasa ada aliran frekuensi tinggi melalui tubuhnya sendiri

–          Van Seynek (1899) mengamati terjadinya panas pada jaringan yang disebabkan aliran frekuensi tinggi dan pada tahun 1982, Schlephake menemukan cara pengobatan dengan menggunakan Short Wave.

listrik pada tubuh manusia: Listrik yang dihasilkan didalam tubuh manusia berfungsi untuk mengendalikan dan mengoperasikan sistem syaraf, otot, dan bernagai organ yang ada didalam tubuh. Pada dasarnya, semua fungsi dan aktivitas tubuh sedikit banyak melibatkan listrik. Gaya yang ditimbulkan oleh otot disebabkan oleh tarik menarik antara muatan listrik yang berbeda. Kerja otak pada dasarnya bersifat elektrik, dimana semua sinyal saraf dari dan ke otak melibatkan aliran arus listrik.

Perambatan potensial aksi:

Potensial aksi terjadi apabila suatu daerah membrane saraf atau otot mendapat rangsangan mencapai nilai ambang. Potensial aksi itu sendiri mempunyai kemampuan untuk merangsang daerah sekitar sel membrane untuk mencapai aksi kesegala jurusan sel membrane, keadaan ini disebut perambatan potensial aksi atau gelombang depolarisasi.

Setelah timbul potensial aksi, sel membrane akan mengalami repolarisasi sel membrane disebut suatu tingkat refrakter. Tingkat refrakter dibagi dalam 2 fase:

  1. Periode Refrakter Absolut

Selama periode ini tidak ada rangsangan, tidak ada unsure kekuatan untuk menghasilkan aksi yang lain.

  1. Periode Refrakter Relatif

Setelah sel membran mendekati repolarisasi seluruhnya maka dari periode refrakter absolute akan menjadi periode refrakter relatif, dan apabila ada stimulus/rangsangan yang kuat secara normal akan menghasilkan potensial aksi yang baru. Sel membrane setelah mencapai potensial membrane istirahat, sel membran tersebut telah siap untuk menghantarkan implus yang lain. Gelombang depolarisasi setelah mencapai ujung dari saraf atau setelah terjadi depolarisasi seluruhnya, gelombang tersebut akan berhenti dan tidak pernah aliran balik kearah mulainya datang rangsangan.

Kelistrikan pada sinopsis dan neuron: Hubungan antara dua buah saraf disebut sinapsi, berakhirnya saraf pada sel otot/hubungan saraf otot disebut Neuromyal junction. Baik sinapsis maupun neuromyal junction mempunyai kemampuan meneruskan gelombang depolarisasi dengan cara lompat dari satu sel ke sel yang berikutnya. Gelombang depolarisasi ini penting pada sel membrane otot, oleh karena pada waktu terjadi depolarisasi. Zat kimia yang terdapat pada otot akan tringger/bergetar/berdenyut menyebabkan kontraksi otot dan setelah itu akan terjadi repolarisasi sel otot hal mana otot akan mengalami reaksi.

Penggunaan listrik pada tubuh manusia: 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 Berfrekwensi 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:

1. Short Wave Diathermy ( Diatermi Gelombang Pendek)

2. Mikro Wave Diathermy ( Diatermi Gelombang Mkro)

Alat-alat bioelektrisitas: Sinyal-sinyal pada tubuh manusia digunakan untuk memberikan sinyal masukan untuk suatu alat biomedis. Alat-alat yang digunakan untuk mendeteksi sinyal-sinyal pada tubuh manusia sangat beragam, tergantung dengan sinyal listrik yang dibaca didalam tubuh manusia. Berikut merupakan  contoh alat-alat yang menggunakan sinyal-sinyal listrik pada tubuh manusia:

Elektroneurograph (ENG)

Electroneurogram  merupakan sebuah metode yang digunakan untuk memvisualisasikan aktivitas listrik langsung tercatat neuron dalam sistem saraf pusat (otak, sumsum tulang belakang) atau sistem saraf perifer (saraf, ganglions). ENG singkatan yang sering digunakan. Electroneurogram adalah serupa dengan elektromiogram (EMG), tetapi kemudian digunakan untuk memvisualisasikan aktivitas otot. Sebuah electroencephalogram (EEG) adalah jenis tertentu electroneurogram di mana beberapa elektroda ditempatkan di sekitar kepala dan aktivitas umum otak dicatat, tanpa memiliki resolusi sangat tinggi untuk membedakan antara aktivitas berbagai kelompok neuron .

Electroneurogram Sebuah biasanya diperoleh dengan menempatkan elektroda di jaringan saraf . Aktivitas listrik yang dihasilkan oleh neuron dicatat oleh elektroda dan dikirim ke suatu sistem akuisisi , yang biasanya memungkinkan untuk memvisualisasikan aktivitas neuron. Setiap baris vertikal di suatu electroneurogram merupakan salah satu neuron potensial aksi . Tergantung pada presisi dari elektroda yang digunakan untuk merekam aktivitas saraf, electroneurogram bisa berisi aktivitas neuron tunggal untuk ribuan neuron. Para peneliti mengadaptasi ketepatan mereka elektroda baik fokus pada satu aktivitas neuron atau aktivitas umum dari sekelompok neuron , kedua strategi memiliki keunggulan mereka.

Elektromyograph (EMG)

Elektromiografi (EMG) adalah teknik untuk mengevaluasi dan merekam aktivitas listrik yang dihasilkan oleh otot rangka. EMG dilakukan dengan menggunakan alat yang disebut electromyograph, untuk menghasilkan merekam disebut suatu elektromiogram. Electromyograph Sebuah 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, rangka perekrutan atau untuk menganalisis biomekanik gerakan manusia atau hewan.

Percobaan yang pertama kali didokumentasikan berurusan dengan EMG dimulai dengan Francesco Redi bekerja ‘s pada tahun 1666. Redi menemukan otot yang sangat khusus dari ikan sinar listrik ( listrik Eel ) listrik yang dihasilkan. Dengan 1773, Walsh telah mampu menunjukkan bahwa jaringan otot ikan Belut itu bisa menghasilkan percikan listrik. Pada 1792, sebuah publikasi berjudul De Motu Viribus Electricitatis di Musculari Commentarius muncul, ditulis oleh Luigi Galvani , di mana penulis menunjukkan bahwa listrik bisa memulai kontraksi otot. Enam dekade kemudian, pada tahun 1849, Emil du Bois-Reymond menemukan bahwa hal itu juga memungkinkan untuk merekam aktivitas listrik selama kontraksi otot sukarela. Perekaman yang nyata pertama dari kegiatan ini dibuat oleh Marey pada tahun 1890, yang juga memperkenalkan elektromiografi panjang. Pada tahun 1922, Gasser dan Erlanger menggunakan osiloskop untuk menunjukkan sinyal-sinyal listrik dari otot. Karena sifat stokastik dari sinyal myoelectric, hanya informasi yang kasar dapat diperoleh dari pengamatan tersebut. Kemampuan mendeteksi sinyal elektromiografi meningkat terus dari tahun 1930 melalui 1950, dan peneliti mulai menggunakan elektroda ditingkatkan lebih luas untuk studi otot. Penggunaan klinis dari permukaan EMG (sEMG) untuk pengobatan gangguan yang lebih spesifik dimulai pada tahun 1960-an. Hardyck dan peneliti nya adalah (1966) pertama praktisi menggunakan sEMG. Pada awal 1980-an, Cram dan Steger memperkenalkan metode klinis untuk memindai berbagai otot menggunakan perangkat penginderaan EMG.

Hal ini tidak sampai pertengahan tahun 1980-an bahwa integrasi teknik dalam elektroda telah cukup maju untuk memungkinkan produksi batch instrumentasi kecil dan ringan diperlukan dan amplifier. Saat ini, sejumlah amplifier yang cocok tersedia secara komersial. Pada awal 1980-an, kabel yang menghasilkan sinyal dalam kisaran yang diinginkan mikrovolt menjadi tersedia. Penelitian terbaru telah menghasilkan pemahaman yang lebih baik dari sifat permukaan rekaman EMG. Elektromiografi permukaan semakin digunakan untuk merekam dari otot-otot yang dangkal di klinis atau kinesiological protokol, di mana elektroda intramuskular digunakan untuk menyelidiki otot dalam atau aktivitas otot lokal.

Ada banyak aplikasi untuk penggunaan EMG. EMG digunakan secara klinis untuk diagnosis masalah neurologis dan neuromuskular. Hal ini digunakan oleh kiprah diagnostik laboratorium dan oleh dokter terlatih dalam penggunaan penilaian biofeedback atau ergonomis. EMG juga digunakan dalam berbagai jenis laboratorium penelitian, termasuk mereka yang terlibat dalam biomekanik , kontrol motor, neuromuskuler fisiologi, gangguan gerak, kontrol postural, dan terapi fisik

Elektroretinograph (ERG)

Electroretinography mengukur respon listrik dari berbagai jenis sel di retina , termasuk fotoreseptor ( batang dan kerucut ), sel-sel retina dalam ( bipolar dan amacrine sel), dan sel ganglion . Elektroda biasanya ditempatkan di kornea dan kulit di dekat mata , meskipun ada kemungkinan untuk merekam ERG dari elektroda kulit. Selama rekaman, mata pasien terkena standar rangsangan dan sinyal yang dihasilkan akan ditampilkan dan menunjukkan perjalanan waktu amplitudo sinyal (tegangan). Sinyal sangat kecil, dan biasanya diukur dalam microvolts atau nanovolts. Para ERG terdiri dari potensi listrik disumbangkan oleh jenis sel yang berbeda dalam retina, dan kondisi stimulus (stimulus flash atau pola, apakah cahaya latar belakang hadir, dan warna dari stimulus dan latar belakang) dapat menimbulkan respon yang kuat dari komponen tertentu.

Jika ERG flash dilakukan pada mata gelap disesuaikan, terutama respon dari sistem batang . ERGs kilat dilakukan pada mata yang diadaptasi cahaya akan mencerminkan aktivitas sistem kerucut . Berkedip cukup cerah akan menimbulkan ERGs berisi sebuah gelombang (defleksi negatif awal) diikuti oleh gelombang b-(defleksi positif). Tepi terkemuka dari gelombang-diproduksi oleh fotoreseptor, sementara sisanya gelombang dihasilkan oleh campuran sel termasuk fotoreseptor, bipolar , amacrine , dan sel Muller atau glia Muller . [1] Pola ERG, yang ditimbulkan oleh stimulus dam bergantian, terutama mencerminkan aktivitas sel-sel ganglion retina.

Elektrooculograph (EOG)

Electrooculography (EOG / EOG) adalah teknik untuk mengukur potensial istirahat dari retina . Sinyal yang dihasilkan disebut electrooculogram tersebut. Aplikasi utama dalam ophthalmologis diagnosis dan dalam rekaman gerakan mata. Berbeda dengan electroretinogram , EOG tidak mewakili respon terhadap rangsangan visual individu.

Pengukuran gerakan mata: Biasanya, pasang elektroda ditempatkan baik di atas dan di bawah mata atau ke kiri dan kanan mata. Jika mata digerakkan dari posisi pusat terhadap satu elektroda, elektroda ini “melihat” sisi positif dari retina dan elektroda yang berlawanan “melihat” sisi negatif dari retina. Akibatnya, terjadi perbedaan potensial antara elektroda. Dengan asumsi bahwa potensial istirahat adalah konstan, potensi tercatat adalah ukuran untuk posisi mata.

Prinsip electrooculography, mata bertindak sebagai dipol di mana kutub anterior positif dan kutub posterior negatif. 1. Tatapan Kiri: kornea pendekatan elektroda dekat canthus luar dari mata kiri, mengakibatkan perubahan positif terjadi di perbedaan potensial dicatat dari itu. 2. Tatapan Kanan: kornea pendekatan elektroda dekat canthus dalam dari mata kiri, mengakibatkan perubahan positif terjadi di perbedaan potensial direkam dari itu (A, penguat AC / DC).

Diagnosis ophthalmologis: EOG ini digunakan untuk menilai fungsi dari epitel pigmen. Selama adaptasi gelap , potensial istirahat berkurang sedikit dan mencapai minimum (“palung gelap”) setelah beberapa menit. Ketika cahaya diaktifkan, peningkatan yang substansial dari potensial istirahat terjadi (“puncak cahaya”), yang menurun setelah beberapa menit ketika retina beradaptasi dengan cahaya. Rasio tegangan (cahaya yaitu puncak dibagi dengan palung gelap) dikenal sebagai rasio Arden. Dalam prakteknya, pengukuran mirip dengan rekaman gerakan mata (lihat di atas). Pasien diminta untuk beralih posisi mata berulang-ulang antara dua titik (biasanya ke kiri dan kanan dari pusat). Karena posisi ini adalah konstan, perubahan dalam potensi tercatat berasal dari perubahan dalam potensial istirahat.

Elektrocardiograph (ECG)

Elektrokardiograf merupakan merupakan alat bantu dokter untuk mengetahui aktivitas listrik jantung, yang merekam aktivitas kelistrikan jantung dalam waktu tertentu. Namanya terdiri atas sejumlah bagian yang berbeda: elektro, karena berkaitan dengan elektronika, kardio, kata Yunani untuk jantung, gram, sebuah akar Yunani yang berarti “menulis”. Analisis sejumlah gelombang dan vektor normal depolarisasi dan repolarisasi menghasilkan informasi diagnostik yang penting.

Adapun fungsi dari elektrokardiogram:

Electroencephalograph (EEG)

Electroencephalography (EEG) adalah rekaman listrik aktivitas di sepanjang kulit kepala . EEG mengukur fluktuasi tegangan yang dihasilkan dari arus ionik dalam neuron dari otak . Dalam konteks klinis, EEG mengacu pada rekaman aktivitas listrik otak spontan selama periode waktu yang singkat, biasanya 20-40 menit, seperti yang dicatat dari beberapa elektroda ditempatkan pada kulit kepala . Dalam neurologi , utama diagnostik aplikasi EEG dalam kasus epilepsi , karena kegiatan epilepsi dapat membuat kelainan yang jelas pada studi EEG standar. Sebuah penggunaan klinis sekunder EEG dalam diagnosis koma , encephalopathies , dan kematian otak . EEG digunakan untuk menjadi metode pertama-line untuk diagnosis tumor , stroke yang dan lain gangguan otak fokal, tetapi menggunakan ini telah menurun dengan munculnya teknik-teknik pencitraan anatomi dengan tinggi (<1 mm) resolusi spasial seperti MRI dan CT . Meskipun resolusi spasial terbatas, EEG terus menjadi alat yang berharga untuk penelitian dan diagnosis, terutama ketika milidetik jarak resolusi temporal (tidak mungkin dengan CT atau MRI) diperlukan.

Derivatif dari teknik EEG termasuk membangkitkan potensi (EP), yang melibatkan rata-rata aktivitas EEG waktu dikunci dengan penyajian stimulus dari beberapa macam (visual, somatosensori , atau pendengaran). Event-terkait potensi (ERP) mengacu pada rata-rata EEG tanggapan yang waktu dikunci untuk proses yang lebih kompleks dari rangsangan, teknik ini digunakan dalam ilmu kognitif , psikologi .

Electrogastrograph (EGG)

Sebuah electrogastrogram (TELUR) adalah grafik yang dihasilkan oleh suatu electrogastrograph, yang mencatat sinyal listrik yang berjalan melalui perut kontraksi otot-otot dan kontrol otot-otot ‘. Sebuah electrogastroenterogram (atau gastroenterogram) adalah prosedur serupa, yang menuliskan sinyal listrik tidak hanya dari perut, tetapi juga dari usus .

Nama-nama ini terbuat dari bagian yang berbeda: elektro, karena berkaitan dengan aktivitas listrik, gastro, Yunani untuk perut, entero, Yunani untuk usus, gram, sebuah akar Yunani yang berarti “menulis”.

Sebuah electrogastrogram dan gastroenterogram yang sama pada prinsipnya dengan elektrokardiogram (EKG) di bahwa sensor pada kulit mendeteksi sinyal listrik menunjukkan aktivitas otot dalam. Dimana elektrokardiogram mendeteksi aktivitas otot di berbagai daerah jantung, electrogastrogram mendeteksi gelombang-seperti kontraksi perut ( gerakan peristaltik ). Walter C. Alvarez memelopori penelitian awal electrogastrography di 1921-22.

 

artikel selengkapnya dapat didownload disini.

 

sumber :

Makalah instrumentasi biomedis “DASAR BIOELEKTROSITAS” oleh: NOVRI JAYANTI (111108015),YASHO MALADHI (111108049)

 

 

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

Tag Cloud

%d bloggers like this: