Kelistrikan memegang peranan penting dalam bidang kedokteran. 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 menunjukkan kelistrikan pada otot katak yang telah mati. mati . Luigi Galvani (1780) mulai mempelajari kelistrikan pada tubuh hewan kemudian pada tahun 1986 Luigi Galvani melaporkan hasil eksperimennya bahwa ke dua kaki katak terangkat ketika diberikan aliran listrik lewat suatu konduktor. Arons (1892) merasakan ada aliran frekuensi tinggi melalui beliau sendiri serta pembantunya/asistennya. Pada tahun 1899 1899 Van Seynek melakukan pengamatan tentang terjadinya panas pada jarinya yang disebabkan oleh aliran fr ekwensi tinggi. Schliephake (1928) melaporkan tentang pengobatan penderita dengan mempergunakan ”Short wave”. Elektrokardiogram (EKG) adalah grafik yang dibuat oleh sebuah elektrokardiograf, yang merekam aktivitas kelistrikan kelistrikan jantung jantung dalam waktu tertentu. Namanya terdiri atas sejumlah bagian yang berbeda: elektro, elektro, karena berkaitan dengan elektronika elektronika,, kardio, kardio, kata Yunani untuk jantung, gram jantung, gram,, sebuah akar Yunani yang berarti “menulis”. Analisis sejumlah gelombang dan vektor normal depolarisasi dan repolarisasi menghasilkan informasi diagnostik yang penting. Sejak 2 abad belakangan ini perkembangan listrik begitu pesat ; seiring dengan perkembangan listrik, diciptakan alat-alat yang mempergunakan energi listgrik. Hal-hal yang menyangkut soal listrik yaitu tegangan ( V ), tgahanan listrik, arus li strik, serta frekuensi listrik. Pada tahun 1890 Jacques A. D. Arsonval telah menggunakan listrik berfrekuensi rfendah untuk menimbulkan efek panas; tahun 1929 telah pula menggunakan listrik dengan frekuensi 30 MHz untuk pemanasan yang disebut short wave diathermy. Pada tahun 1950 sudah diperkenalkan penggunaan gelombang mikro dengan frekuensi 2.450 MHz untuk keperluan diathermy dan pemakaian radar. Kata Listrik berasal dari bahasa Yunani untuk batu amber yaitu electron. Aliran listrik merambat melalui saraf sehingga oto-otot berkontraksi. Sel-sel menghantarkan impuls dari satu bagian tubuh ke bagian tubuh yang lain. Sifat-sifat dari sel-sel saraf lebih lambat dan kekuatannya lebih rendah (konduksinya ada atau ti dak sama sekali) dibandingkan konduksi pada metal. Hukum dalam Biolistrik :
Hukum Ohm
“Perbedaan potensial antara ujung konduktor berbanding lurus dengan arus yang melewati dan berbanding terbalik dengan hambatan dari konduktor” Rumus Hukum Ohm : R=V÷I
Nb: R = hambatan (Ω)
I = kuat arus (A) V = tegangan (V)
Hukum Joule
“Arus listrik yang melewati konduktor dengan beda potensial (V) dalam waktu tertentu akan menimbulkan panas” Rumus Hukum Joule : Q=VIt
Nb : Q = energi panas yang ditimbulkan ( Joule) V = tegangan (V) I = Arus (A) t = waktu lamanya arus mengalir (s) Q = I² R t
1 Joule = 0,24 Kalori
Hukum Coulomb F = (k Q1 Q2) ÷ r²
Nb: F = gaya k = konstanta Q1 = muatan 1 Q2 = muatan 2 r = jarak
A.
PENGERTIAN
Kelistrikan memegang peranan penting dalam bidang kedokteran. 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. Listrik dalam tubuh manusia secara sangat canggih, bahkan sejak dan dihadirkan-Nya manusia pertama di bumi. Sel-sel dalam tubuh manusia yang jumlahnya lebih dan satu triliun
masing-masing mempunyai muatan listrik sebesar 90 mV dengan muatan positif di luar membran sel dan muatan negatif di dalamnya. B.
MACAM-MACAM GELOMBANG ARUS LISTRIK
Pengetahuan tentang gelombang arus listrik ini penting artinya oleh karena dalam banyak hal berkaitan erat dengan penggnaan arus listrik untuk merangsang syaraf motoris atau saraf sensoris. gelombang gelombang arus listrik : 1.
Arus bolak balik/sinusoidal
2.
Arus setengah gelombang {telah di arahkan}
3.
Arus searah penuh tapi masi mengandung riple/desir
4.
.Arus searah murni
5.
.Faradik
6.
.Surged faradik/sentakan faradik
7.
.Surged sinusoidal/sentakan sinusoidal
8.
.Gulvanik yang interuptus
9.
.Arus gigi gergaji
C.
1.
KELISTRIKAN DAN KEMAGNETAN YANG TIMBUL DALAM TUBUH
SISTEM SYARAF DAN NEURON
Sistem saraf dibagi dalam dua bagian yaitu sistem saraf pusat dan sistem saraf otonom. § Sistem saraf pusat Terdiri dari otak, medulla spinalis dan saraf perifer. Saraf perifer ini adalah serat-serat yang mengirim informasi sensoris ke otak atau ke medulla spinalis disebut saraf afferensedangkan serat saraf yang menghantarkan informasi dari otak dan medulla spinalis ke otot serta kelenjar disebut serat efferen. § Sistem saraf otonom Serat saraf ini mengatur organ dalam tubuh. Misalnya jantung, usus dan kelenjar-kelenjar. Pengontrolan ini dilakukan secara tidak sadar. Otak berhubungan langsung dengan medulla spinalis; keduanya diliputi cairan serebro spinalis dan dilindungi tulang tengkorak serta tulang vertebralis (columna vertebralis). Berfat otak 1500 gram dan hanya 50 gram yang efektif.
Struktur dasar dari sistem saraf di sebut neuron/sel saraf. Suatu sel saraf mempunyai fungsi menerima, interpretasi dan menghantarkan aliran listrik.
2.
KELISTRIKAN SARAF
Dalam bidang neuroanatomi akan dibicarakan kecepatan impuls serat saraf ; serat saraf yang berdiameter besar mempunyai kemampuan menghantar impuls lebih cepat dari pada serat saraf yang berdiameter kecil. Kalau ditinjau besar kecilnya serat saraf maka serat saraf dapat dibagi dalam tiga bagian yaitu serat saraf tipe A, B dan C. Dengan mempergunakan mikroskop elektron, serat saraf dibagi dalam dua tipe : serat saraf bermielin dan serat saraf tanpa mielin. Serfat saraf bermielin : banyak terdapat pada manusia. Mielin merupakan suatu insulator ( isolasi) yang baik dan kemampuan mengalir listrik sangat rendah. Potensial aksi makin menurun apabila melewati serat saraf yang bermielin. 3.
PERAMBATA POTENSIAL AKSI
Potensial aksi bisa terjadi apabila suatu daerah membran saraf atau otot mendapat rangsangan mencapai nilai ambang. Potensial aksi itu sendiri mempunyai kemampuan untuk merangsang daerah sekitar sel membran untuk mencapai nilai ambang. Dengan demikian dapat terjadi perambatan potensial aksi ke segala jurusan sel membran keadaan ini disebut perambatan potensial aksi atau gelombang depolarisasi. Setelah timbul potensial aksi, sel membran akan mengalami repolarisasi. Proses repolarisasi sel membran disebut suatu tingkat refrakter. Tinkat ref rakter ada dua fase yaitu periode refrakter absolut dan peiode refrakter relatif.
Periode refrekter absolut
Selama periode ini tidak ada rangsangan, tidak ada unsur kekuatan untuk menghasilkan potensial aksi yang lain.
Periode refrekter relatif
Setelah sel membran mendeteksi repolarisasi seuruhnya maka dari periode refrekter absolut akan menjadi periode refrekter relatif, dan apabila ada stimulasi/rangsangan yang kuat secara normal akan menghasilkan potensial aksi yang baru.
4.
KELISTRIKAN PADA SINAPSIS DAN NEUROMYAL JUNCTION
Hubungan antara dua buah saraf disebut sinapsis; berakhirnya saraf pada sel otot/hubungan saraf otot disebut Neuromnyal junction. Baik sinapsis maupun Neuromnyal junction mempunyai kemampuan meneruskan gelombang depolarisasi dengan cara lompat dari satu sel ke sel yang berikutnya. Gelombang depolarisasi
ini penting pada sel membran sel otot, oleh karena pada waktu terjadi depolarisasi, zat kimia yang terdapat pada otot akan trigger/bergetar/berdenyut menyebabkan kontraksi otot dan setelah itu akan terjadi repolarisasi sel otot hal mana otot akan mengalami relaksasi. 5.
KELISTRIKAN OTOT JANTUNG
Sel membran otot jantung sangat berbeda dengan saraf dan otot bergaris. Pada saraf maupun otot bergaris dalam keadaan potensial membran istirahat dilakukan ragsangan ion-ion Na + akan masuk ke dalam sel dan setelah tercapai nilai ambang akan timbul depolarisasi. Sedangkan pada sel otot jantung, ion Na + berlahan-lahan akan masuk kembali kedalam sel dengan akibat terjadi gejala depolarisasi secara spontan sampai mencapai nilai ambang dan terjadi potensial aksi tanpa memerlukanrangsangan dari luar. 6.
MACAM-MACAM GELOMBANG POTENSIAL AKSI
7.
Gelombang potensial aksi dari akson Gelombang potensial aksi dari sel otot bergaris Gelombang potensial aksi dari sel oto jantung
ELEKTRODA
Untuk mengukur potensial aksi secara baik dipergunakan elektroda. Kegunaan dari elektroda untuk memindahkan transmisi ion ke penyalur elektron. Bahan yang dipakai sebagai elektroda adalah perak dan tembaga. Apabila sebuah elektroda tembaga da sebuah el ektroda perak di celupkan dalam sebuah larutan misalnya larutan elektrolit seimbang cairan badan/tubuh maka akan terjadi perbedaan potensial antara kedua elektroda itu. Perbedaan potensial ini kira-kira sama dengan perbedaan antarapotensial kontak kedua logamtersebut disebut potensial offset elektroda. v Macam- macam bentuk elektroda a.
Elektroda jarum (Mikro elektroda)
Berbentuk konsentrik ( consentrik elektoda ). Elektroda berbentuk jarum ini dipergunakan untuk mengukur aktivitas motor unit tunggal. b.
Elektroda mikropipet
Elektroda ini dibuat dari pada gelas. c.
Elektroda permukaan kulit
Elektroda permukaan kulit terbuat dari metal/logam yang tahan karat, Misal nya perak, nikel, atau alloy. Bentuk-bentuk ;
o Bentuk plat. o Bentuk suction cup. o Bentuk floating. o Bentuk ear clip. o Bentuk batang.
8.
ISYARAT LISTRIK TUBUH
Isyarat listrik ( elektrical signal ) tubuh merupakan hasil perlakuan kimia dari tipe-tipe sel tertentu. Dengan mengukur isyarat listrik tubuh secara sele ktif sangat berguna untuk memperoleh informasi klinik tentang fungsi tubuh. Yang termasuk dalam isyarat listrik tubuh : 1)
EMG ( Elektromiogram ).
2)
ENG ( Elektroneurogrfam ).
3)
ERG ( Elektroretionogrfam ).
4)
EOG (Elektrookulogram ).
5)
EGG ( Elektrogastrogram ).
6)
EEG ( Elektroensefalogram ).
7) EKG ( Elektrokardiogram ).
D.
AKTIVITAS KELISTRIKAN OTOT JANTUNG
Sel membran otot jantung serupa dengan sel membran otot bergaris, yaitu mempunyai kemampuan menuntun suatu perambatan potensial aksi/gelombang depolarisasi. Depolarisasi membran otot jantung (miokardium) oleh perambatan potensial aksi dengan menghasilkan kontraksi otot. Hanya saja ada 3 hal penting perbedaan antara sel otot jantung dengan sel otot bergaris .
E.
PENGGUNAAN LISTRIK DAN MAGNET PADA PERMUKAAN TUBUH
a.
FREKUENSI ARUS LISTRIK
Arus listgrik dibagi dalam dua bentuk : o Listrik berfrekuensi rendah o Listrik berfrekuensi tinggi
Listrik berfrekuensi rendah batas frfekuensi antara 20Hz sampai dengan 500.000 Hz. Frekuensi rendah ini mempunyai efek merangsang saraf dan otot sehingga terjadi kontraksi otot. Listrik berfrekuensi tinggi adalah frekuensi arus listrik di atas 500.000 siklus perdetik ( 500.000 Hz ).
Kelistrikan dan Kemagnetan Tubuh Manusia KELISTRIKAN DAN KEMAGNETAN TUBUH MANUSIA Tubuh manusia mengandung sistem kelistrikan. Mulai dari mekanisme otak,jantung, ginjal, paru paru, sistem pencernaan, sistem hormonal, otot-otot dan berbagai jaringan lainnya. Semuanya bekerja berdasar sistem kelistrikan. Karena itu kita bisa mengukur tegangan listrik di bagian tubuh mana pun yang kita mau. Semuanya ada tegangan listriknya. Bahkan setiap sel di tubuh kita memiliki tegangan antara -90 mvolt pada saat rileks sampai 40 mvott pada saat b eraktifitas. Tubuh kita boleh disebut sebagai sistem elektromagnetik. Sebab, kelistrikan sangat erat kaitannya dengan kemagnetan. Otak kita memiliki medan kemagnetan. Sebagaimana jantung ataupun bagian-bagian lain di tubuh kita. SISTEM SYARAF a. Sistem Saraf Pusat : Terdiri dari otak, medulla spinalis dan saraf perifer. Saraf perifer ini adalah serat saraf yang mengirim informasi sensoris ke otak atau ke Medulla spinalis disebut Saraf Affren, sedangkan serat saraf yang menghantarkan informasi dari otak atau medulla spinalis ke otot atau medulla spinalis ke otot serta kelenjar disebut saraf Efferen. Saraf perifer ; • Afferen → Mengirim informasi ke otak / medula spinalis. • Eferen → Dari otak atau medula spinalis ke otot dan kelenjar. b. Sistem Saraf Otonom : Mengatur organ dalam tubuh seperti jantung, usus dan kelenjar secara tidak sadar. Pengontrolan ini dilakukan secara tidak sadar. Berikut adalah konsentrasi ion di dalam dan diluar sel: KELISTRIKAN SARAF Kecepatan impuls serat syaraf : serat syarat berdiameter besar, kemampuan menghantarkan impuls lebih cepat dari yang berdiameter kecil.
Serat syarat ada 2 type : 1. Bermyelin : Banyak terdapat pada manusia. Suatu insulator yang baik, kemampuan mengaliri listrik sangat rendah. Aliran sinyal dapat mel oncat dari satu simpul ke simpul yang lain.
-50 m/s. Akson bermyelin diameter 1 μm mempunyai kecepatan 100 m/s.2. Tanpa Myelin : Akson tanpa myelin diameter 1 mm mempunyai kecepetan 20 Suatu saraf atau neuron membrane otot-otot pada keadaan istirahat (tidak adanya proses konduksi implus listrik), konsentrasi ion Na+ lebih banyak diluar sel dari pda di dalam sel, di dalam sel akan lebih negative dibandingkan dengan di luar sel. Apabila potensial diukur dengan galvanometer akan mencapai -90 m Volt, membrane sel ini disebut dalam keadaan polarisasi, dengan potensial membrane istirahat -90 m Volt. Dalam keadaan normal : Na + diluar sel > Na + di dalam sel. Diukur dengan Galvanometer -90 mVolt Polarisasi Berikut adalah gambar proses kelistrikan sel saraf otak manusia: SISTEM KELISTRIKAN DALAM TUBUH A. Sinapsis Dan Neuromyal Junction Sinapsis : Hubungan antara 2 buah syaraf. Neuromyal Junction : Berakhirnya saraf pada sel otot. 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. B. Kelistrikan Otot Jantung Mengalirnya aliran listrik akan menimbulkan medan magnet. Medan magnet sekitar jantung disebabkan adanya aliran listrik jantung yang mengalami depolarisasi dan repolarisasi. Pencatatan medan magnet disebut magnetoksdiogram. Untuk mengukur medan magnet dari suatu besaran benda diperlukan suatu ruang yang terlindung dan sangat peka terhadap detector medan magnet (magnetometer). Detector yang dipergunakan yaitu SQUID ( Superconding Quantum Interference Device) yang bekerja pada suhu 5 derajat K, dan dapat mendeteksi medan magnet yang disebabkan arus searah atau arus bolak-balik. Ada 2 alat untuk mencatat medan magnet ini antara lain: Magnetokardiografi (MKG) MKG memberi informasi jantung tanpa mempergunakan elektroda yang didekatkan/ditempelkan pada badan, tidak seperti halnya pada waktu melakukan EKG. Pencatatan dilakukan di daerah badan dengan jarak 5 cm. lokasi rekaman diberi kode B, D, F, H, I, J, L (vertical). Horizontal dilakukan perekaman 5-6 kali dibubuhi huruf I dan ditandai dengan angka (1, 3, 5, 9). Informasi yang diperlukan pada MKG tidak dapat dipakai sebagai EKG oleh karena dalam pengukuran medan magnet mempergunakan arus searah yang mengenai otot dan saraf. Perekaman MCG akan memberi informasi yang berguna dalam diagnosis apabila dikerjakan pada waktu jantung mengalami serangan oleh karena pada saat ini dipergunakan arus listrik.
Magnetoensefalogram (MEG) MEG yaitu pencatatan medan magnet sekeliling otak dengan mempergunakan arus searah. Alat yang adalah SQUID magnetometer. Pada rithme alpha, medan magnet berkisar 1 x 10 pangkat 13 T. Otot Jantung (miokardium) berbeda dengan syaraf dan otot bergaris. Ion Na+ mudah bocor sehingga setelah repolarisasi, ion Na+ akan masuk kembali ke sel Depolarisasi spontan (nilai ambang dan potensial aksi tanpa memerlukan rangsangan dari luar). Sel otot jantung akan mencapai nilai ambang dan potensial aksi pada kecepatan yang teratur à Natural Rate/kecepatan dasar membran sel. Untuk menentukan natural rate dihitung dari mulai depolarisasi spontan sampai nilai ambang setelah repolarisasi. Yang mempengaruhi : 1. Potensial membran istirahat. 2. Tingkat dari nilai ambang. 3. Slope dari depolarisasi spontan terhadap nilai ambang. Ada sekumpulan sel utama yang secara spontan menghasilkan potensial aksi yang akan dengan cepat mendepolarisasi sel otot miokardium yang sedang mengalami istirahat Pace Maker / perintis jantung. ELEKTRODA Untuk mengukur potensial aksi dengan memindahkan transmisi ion ke penyalur elektron. Bahan yang dipakai perak dan tembaga. Bahan elektroda : 1. Dapat disterilkan. 2. Tidak mengandung racun. Biasanya Perak ( Ag ) ditutupi lapisan tipis perak Chlorida ( AgCl ). Perbedaan potensial sebesar 0,80 – 0,34 = 0,46 V, dijumpai apabila kedua elektroda disambungkan pada kedua tangan penderita. Macam – macam Elektroda : 1. Elektroda Jarum ( Mikro elektroda ) Untuk mengukur aktivitas motor unit tunggal.
