Prinsip Dasar Biolistrik dan Bioradiasi
MAKALAH KELOMPOK IV Disusun Oleh: Devi Sandra Dewi Rosalinda Doni Rahmatullah
MATA KULIAH ILMU BIOMEDIK DASAR AKADEMI KEPERAWATAN PEMERINTAH PROVINSI KALIMANTAN TIMUR 2015/2016
1
KATA PENGANTAR
2
DAFTAR ISI
3
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Biolistrik adalah listrik yang terdapat pada makhluk hidup. Tegangan listrik pada tubuh kita berbeda dengan apa yang kita bayangkan, seperti listrik di rumah tangga. Kelistrikan pada tubuh berkaitan dengan komposisi ion yang terdapat dalam tubuh. Komposisi ion ekstra sel berbeda dengan komposisi ion intra sel. Pada ekstra sel lebih banyak ion Na dan C12. Sedangkan intra sel terdapat ion h dan anion protein. Biolistrik adalah energy yang dimiliki setiap manusia yang bersumber dari ATP (Adenosine Tri Posphate) dimana ATP ini dihasilkan olehsalah satu energy yang bernama mitochondria melalui proses respirasi sel. Biolistrik juga merupakan fenomena sel. Sel-sel mampu mengahasilkan potensial listrik yang merupakan lapisan tipis muatan positif pada permukaan luar dan lapisan tipis muatan negative pada permukaan dalam bidang batas/membran Bioradiasi
B. Ruang Lingkup Bahasan
C. Tujuan 4
o Makalah ini disusun dengan tujuan untuk memperoleh gambaran yang memadai o o o o o
tentang biolistrik dan bioradiasi di dalam ilmu kesehatan. Hukum dalam biolistrik Pengertian biolistrik Hukum atau rumus dalam biolistrik Macam-macam gelombang yang terdapat dalam biolistrik Memahami prinsip dalam ilmu fisika yang terkait dengan peningkatan kemampuan
o o o o o
dalam melakukan pengkajian, interpretasi, dan evaluasi data. Menerangkan prinsip terapi radiasi. Tujuan bioradiasi Manfaat bioradiasi Penggunaan bioradiasi Menerangkan cara kerja radiasi untuk mengobati kanker . menerangkan tentang radiasi pengion. Menjelaskan terapi radiasi internal (Brachytherapy)
BAB II PEMBAHASAN I.
Biolistrik
5
Pengertian Biolistrik Adalah ilmu yang mempelajari tentang potensial listrik pada organ tubuh. Pada biolistrik ada dua aspek yang memegang peranan penting, yaitu kelistrikan dan kemagnetan yang timbul pada tubuh manusia, serta penggunaan listrik dan magnet pada permukaan tubuh manusia. Kelistrikan pada organ tubuh berkaitan dengan komposisi ion yang terdapat dalam tubuh. Biolistrik adalah energi yang dimiliki setiap manusia yang bersumber dari ATP (Adenosine Tri Posphate) dimana ATP ini dihasilkan oleh salah satu energi yang bernama mitochondria melalui proses respirasi sel. Biolistrik juga merupakan fenomena sel. Sel-sel mampu menghasilkan potensial listrik yang merupakan lapisan tipis muatan positif pada permukaan luas dan lapisan tipis muatan negative pada permukaan dalam bidang batas/membrane. Kemampuan sel syaraf (neurons) menghantarkan isyarat biolistrik sangat penting. Transmisi sinyal biolistrik (TSB) mempunyai sebuah alat yang dinamakan Dendries yang berfungsi mentransmisikan isyarat dari sensor ke neurons. Stimulus untuk mentringer neuron dapat berupa tekanan. Perubahan temperature, dan isyarat listrik dari neuron lain. Aktifitas biolistrik pada suatu otot dapat menyebar ke seluruh tubuh seperti gelombang pada permukaan air. Pengamatan pulsa listrik tersebut dapat dilakukan dengan 6
memasang beberapa elektroda pada permukaan kulit. Hasil rekaman isyarat listrik dari jantung (Electrocardiogran-ECG) diganti untuk diagnosa kesehatan. Seperti halnya pada ECG, aktivasi otak dapat dimonitor dengan memasang beberapa elektroda pada posisi tertentu. Isyarat listrik yang dihasilkan dapat untuk mendiagnosa gejala epilepsy. Biolistrik adalah daya listrik hidup yang terdiri dari pancaran-pancaran electron yang keluar dari setiap titik tubuh (titik energy) dan muncul akibat adanya rangsangan penginderaan. Pikiran kita terdiri dari daya listrik hidup. Semua daya ini berkumpul di dalam pusat akal di dalam otak dalam bentuk potensi daya listrik. Dari pusat akal, daya ini kemudian di arahkan ke seluruh anggota tubuh kita, yang kemudian bergerak oleh perangsangnya. Potensi daya listrik hidup ini yang tertimbun di dalam pusat akal harus di tuntut oleh sesuatu supaya mengalir untuk mengadakan gerakan tubuh kita atau bagianbagian tubuh lainnya.
Hukum atau Rumus dalam Biolistrik Ada dua hukum yang berkaitan dengan biolistrik diantaranya: Hukum Ohm R=V:I Nb: R= hambatan (Ω) I= kuat arus (A) V= tegangan (V) Perbedaan potensial antara ujung konduktor berbanding langsung dengan arus yang melewati, berbanding terbalik dengan tahanan dari konduktor. Hukum Joule Q= V I T 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 7
Arus listrik yang melewati konduktor dengan perbedaan tegangan (V) dalam
waktu tertentu akan menimbulkan panas. Macam-macam Gelombang yang Terdapat dalam Biolistrik Gelombang arus listrik bekaitan erat dengan penggunaan arus listrik untuk merangsang saraf motoris atau saraf sensoris. Gelombang yang dimaksud diantaranya : 1. Arus bolak balik/sinosuidal
2. Arus setengah gelombang
3. Arus setengah penuh
8
4. Arus searah murni
5. Faradik
9
6. Sentakan faradic
7. Sentakan sinosuidal
10
8. Galvanik yang interuptus
9. Arus gigi gergaji
11
Kelistrikan dan Kemagnetan dalam Tubuh Manusia 1. System Syaraf dan Neuron 1. System saraf System saraf dibagi dalam dua bagian yaitu system saraf pusat dan system saraf otonom System 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 afferent. Serat saraf yang menyalurkan atau menghantarkan informasi dari otak atau medulla spinalis ke otot dan kelenjar yang disebut saraf afferent. Beberapa yang ada di saraf pusat : Otak Merupakan alat tubuh yang sangat penting dan sebagai pusat pengatur dari segala kegiatan manusia. Otak terletak di dalam rongga tengkorak, beratnya kurang lebih 1/50 dari berat badan. Bagian utama otak adalah otak besar(Cerebrum), otak kecil (Cerebellum), dan batang otak. Otak besar merupakan pusat kegiatan tubuh yang disadari. Otak kecil terletak di bagian belakang otak besar, tepatnya di bawah otak besar. Otak kecil berfungsi sebagai pengatur keseimbangan tubuh dan mengkoordinasi kerja otot ketika seseorang akan melakukan kegiatan. Batang 12
otak terletak di depan otak kecil, di bawah otak besar, dan menjadi penghubung antara otak besar dan otak kecil, disebut dengan sumsum lanjutan atau sumsum penghubung. Fungsi dari batang otak adalah mengatur reflek fisiologis, seperti kecepatan nafas, denyut jantung, suhu tubuh, tekanan, darah, dan kegiatan lain yang tidak disadari. Sumsum tulang belakang Sumsum tulang belakang terletak memanjang di dalam rongga tulang belakang, mulai dari ruas-ruas tulang leher sampai ruas-ruas pinggang yang kedua. Di dalam sumsum tulang belakang terdapat saraf sensorik, saraf motorik, dan saraf penghubung. Fungsinya adalah sebagai penghantar impuls dari otak dan ke otak serta sebagai pusat pengatur gerak reflex.
System saraf otonom Serat saraf ini mengatur organ dalam tubuh. Misalnya jantung, usus dan kelenjar-kelenjar. Pengontrolan ini dilakukan secara tidak sadar. Untuk menanggapi rangsangan, tiga komponen yang harus dimiliki oleh system saraf, yaitu : a) Reseptor Adalah alat penerima rangsangan atau impuls. Pada tubuh kita yang bertindak sebagai reseptor adalah organ indera. b) Penghantar impuls Dilakukan oleh saraf itu sendiri. Saraf tersusun dari berkas serabut penghubung (akson). Pada serabut penghubung terdapat sel-sel khusus yang memanjang dan meluas. Sel saraf disebut neuron. c) Efektor Adalah bagian yang menanggapi rangsangan yang telah yang telah diantar oleh pengantar impuls. Efektor yang paling penting pada manusia adalah otot dan kelenjar.
2. Neuron
13
Struktur dasar dari system saraf disebut dengan Neuron atau sel saraf. Sel saraf (neuron) merupakan bagian terkecil dalam suatu skema saraf dan berfungsi untuk menerima, menginterpretasi, dan menghantarkan pesan listrik atau aliran listrik. Sel saraf terdiri dari tubuh serta serabut yang menyerupai ranting. Serabutnya juga terdiri dari dua macam, yaitu dendrit dan akson. Neuron bergabung membentuk suatu jaringan untuk mengantarkan impuls (rangsangan). Satu sel saraf tersusun dari badan sel, dendrit, dan akson. 1) Badan sel, merupakan bagian yang paling besar dari sel saraf yang berfungsi untuk menerima rangsangan dari dendrit dan meneruskannya ke akson 2) Dendrit, adalah serabut sel saraf pendek dan bercabang-cabang. Dendrit berfungsi untuk menerima dan mengantarkan rangsangan ke badan sel. 3) Akson (neurit), adalah serabut sel saraf panjang yang merupakan perjuluran sitoplasma badan sel. Di dalam neurit terdapat benang-benang halus yang disebut neurofibril. Ada tiga macam sel saraf yang dikelompokkan berdasarkan struktur dan fungsinya, yaitu : I. Sel saraf sensorik, adalah sel saraf yang berfungsi menerima II. III.
rangsangan dari reseptor yaitu alat indera Sel saraf motoric, adalah sel saraf yang berfungsi mengantarkan rangsangan ke efektor yaitu otot dan kelenjar. Sel saraf penghubung, adalah sel saraf yang berfungsi menghubungkan sel saraf satu dengan sel saraf lainnya.
2. Kelistrikan Saraf Dengan menggunakan mikroskop electron serat saraf dibagi menjadi dua tipe yaitu serat saraf bermyelin dan serat saraf tidak bermyelin. Serat saraf bermyelin banyak terdapat pada manusia. Myelin merupakan insulator (isolasi) yang baik dan kemampuan mengaliri listrik sangat rendah. 3. Perambatan Potensial Aksi Potensial aksi bisa terjadi apabila suatu daerah membran saraf atau otot mendapat rangsangan mencapai nilai ambang. Potensial aksi itu sendiri 14
mempunyai kemampuan untuk merangsang daerah sekitar sel membrane untuk mencapai nilai ambang. Setelah timbul potensial aksi, sel membrane akan mengalami repolarisasi. Proses repolarisasi sel membrane disebut suatu tingkat refrakter. Tingkat refrakter ada dua fase yaitu periode refrakter absolut dan periode refrakter relative. Periode refrakter absolut Selama periode ini tidak ada rangsangan, tidak ada unsur kekuatan untuk menghasilkan potensial aksi yang lain. Periode refrakter relative Setelah sel membran mendeteksi repolarisasi seluruhnya maka dari periode refrakter absolut akan menjadi periode refrakter relatif, dan apabila ada stimulasi atau rangsangan yang kuat secara normal akan menghasilkan potensial aksi yang baru 4. Kelistrikan Pada Sinapsis dan Neuromyal Junction Hubungan antara dua saraf disebut sinapsis. Berakhirnya saraf pada sel otot /hubungan saraf otot disebut Neuromnyal junction. 5. Kelistrikan Otot Jantung Sel membrane otot jantung sangat berbeda dengan saraf dan otot bergaris. Pada saraf maupun otot bergaris dalam keadaan potensial membrane istirahat dilakukan rangsangan ion-ion Na + akan masuk ke dalam sel dan setelah tercapai nilai ambang akan timbul depolarisasi. Sedangkan pada sel otot jantung, ion Na+ perlahan-lahan akan masuk kembali kedalam sel dengan akibat terjadi gejala depolarisasi secara spontan sampai mencapai nilai ambang dan terjadi potensial aksi tanpa memerlukan rangsangan dari luar. 6. Konsentrasi ion di dalam dan di luar sel Ini merupakan suatu model potensial istirahat pada waktu = 0 dimana ion K akan melakukan difusi dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah sehingga pada saat tertentu akan terjadi membrane dipole atau mebran dua kutub di mana larutan dengan konsentrasi yang tadinya rendah akan kelebihan ion positif. Kebalikan dengan larutan yang konsentrasi tinggi akan mengalami kekurangan ion sehingga menjadi lebih negative.
15
II.
Bioradiasi
Pengertian Bioradiasi Bioradiasi yaitu energi yang dipancarkan dalam bentuk partikel atau gelombang. Dalam fisika radiasi mendeskripsikan setiap proses di mana energi bergerak melalui media atau melalui ruang, dan akhirnya diserap oleh benda lain. Orang awam sering menghubungkan kata radiasi ionisasi (misalnya, sebagaimana terjadi pada senjata nuklir, reaktor nuklir, dan zat radioaktif), tetapi juga dapat merujuk kepada radiasi elektromagnetik (yaitu gelombang radio, cahaya inframerah, cahaya taampak, sinar ultra violet, dan X-ray), radiasi akustik, atau untuk proses lain yang lebih jelas. Apa yang membuat radiasi adalah bahwa energi memancarkan (yaitu bergerak ke luar dalam garis lurus ke segala arah) dari suatu sumber, geometri ini secara alami mengarah pada sistem pengukuran dan unik fisik yang sama berlaku untuk semua jenis radiasi. Beberapa radiasi dapat berbahaya. Jadi, bioradiasi adalah ilmu yang mempelajari radiasi dalam tubuh
makhluk hidup. Prinsip-prinsip Bioradiasi 16
Bioradiasi menggunakan pancarana gelombang elektromagnetis untuk diradiasikan dalam tubuh. Sinar yang digunakan biasanya adalah sinar X dan sinar gamma : Sinar X
Sinar X adalah pancaran gelombang elektromagnetik yang sejenis dengan gelombang radio, panas, cahaya sinar ultraviolet, tetapi mempunyai panjang gelombang yang sangat pendek sehingga dapat menembus bendabenda x-ray foto. Sinar-X juga adalah salah satu bentuk dari radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang berkisar antara 10 nanometer ke 100 picometer (mirip dengan frekuensi dalam jangka 30 PHz to 60 17
EHz). Sinar-X umumnya digunakan dalam diagnosis gambar medikal dan Kristalografi sinar-X. Sinar-X adalah bentuk dari radiasi ion dan dapat berbahaya. Sifat-Sifat Sinar X 1. Penetrating Effect (daya tembus) 2. Photographic Effect 3. Biological Effect 4. Fluoroscent Effect 5. Ionisation Effect Pada umumnya Sinar X itu ada dua macam : 1. Sinar X Bremmstrahlung 2. Sinar X Karakteristik Sinar X Bremmstrahlung yaitu Sinar X yang terjadi ketika elektron katoda melepaskan elektron pada elektron anoda yang mengakibatkan terjadi interaksi dan terjadi pelemahan atau pelambatan saat mengenai inti atom anoda. Kenapa disebut Sinar X Bremmstrahlung??sesuai dengan orang yang menemukannya yaitu Bremmstrahlung. Sinar X Karakteristik yaitu Sinar X yang terjadi ketika elektron-elektron di katoda yang berkecepatan tinggi mengenai elektron di anoda mengakibatkan terjadi perpindahan elektron dari lintasan ke lintasan lainnya yang di sesuaikan dengan karakteristik lintasan, maka disebutlah Sinar X Karakteristik. Kegunaan sinar-X Perobatan • Sinar-X lembut digunakan untuk mengambil gambar foto yang dikenal sebagai radiograf. Sinar-X boleh menembusi badan manusia tetapi diserap oleh bahagian yang lebih tumpat seperti tulang. Gambar foto sinar-X digunakan untuk mengesan kecacatan tulang, mengesan tulang yang patah dan menyiasat keadaan organ-organ dalam badan. • Sinar-X keras digunakan untuk memusnahkan sel-sel kanser. Kaedah ini dikenal sebagai radioterapi.
18
Perindustrian Dalam bidang perindustrian, sinar-X boleh digunakan untuk • mengesan kecacatan dalam struktur binaan atau bahagian-bahagian dalam mesin dan enjin. • menyiasat rekahan dalam paip logam, dinding konkrit dan dandang tekanan tinggi. • memeriksa retakan dalam struktur plastik dan getah. Penyelidikan • Sinar-X digunakan untuk menyelidik struktur hablur dan jarak pemisahan antara atom-atom dalam suatu bahan hablur Cara kerja sinar X pada aplikasinya, penciptaan sinar-x tak lagi mengandalkan mekanisme tabung crookes, melakinkan dengan menggunakan pesawat sinar-x modern. Pesawat sinar-x modern pada dasarnya membangkitkan sinar-x dengan mem’bombardir’ target logam dengan elektron berkecepatan tinggi. Elektron yang berkecepatan tinggi tentunya memiliki energi yang tinggi, dan karenanya mampu menembus elektron-elektron orbital luar pada materi target hingga menumbuk elektron orbital pada kulit k (terdekat dengan inti). Elektron yang tertumbuk akan terpental dari orbitnya, meninggalkan hole pada tempatnya semula. Hole yang ditinggalkannya itu akan diisi oleh elektron dari kulit luar dan proses itu melibatkan pelepasan foton (cahaya elektromagnetik) dari elektron pengisi tersebut. Foton yang keluar itulah yang kemudian disebut sinar-x, dan keseluruhan proses terbentuknya sinar-x melalui mekanisme tersebut disebut mekanisme sinar-x karakteristik. Adapun mekanisme lain yang mungkin terjadi adalah emisi foton yang dialami oleh elektron cepat yang dibelokkan oleh inti atom target atas konsekuensi dari interaksi coulomb antara inti atom target dengan elektron cepat. Proses pembelokkan ini melibatkan perlambatan dan karenanya memerlukan emisi energi berupa foton. Mekanisme ini disebut 19
bremsstrahlung (bahasa jerman dari ‘radiasi pengereman’). selanjutnya, pesawat sinar-x modern memanfaatkan kedua kemungkinan di atas untuk memungkinkan produksi sinar-x. beda potensial antara anoda dan katoda dibuat sedemikian rupa sehingga mencapai angka yang cukup untuk membuat elektron melompat dengan kecepatan tinggi setelah katoda diberi energy (biasanya 1000 volt). Setelah elektron pada katoda melompat dan menghantam filamen pada anoda, terjadilah sinar-x yang terjadi dengan mekanisme sinar-x karakteristik ataupun bremsstrahlung. Sinar gamma
Sinar gamma adalah sejenis radiasi dengan penetrasi kuat yang dipancarkan oleh bahan radioaktif. Sinar gamma digunakan dalam kedokteran nuklir, di 20
brakhiterapi dan dan dalam terapi radiasi sinar eksternal. Sinar gamma membentuk spetrum elektromagnetik energi tertinggi. Sinar gamma merupakan sebuah bentuk radiasi mengionisasi, mereka lebih menembus dari radiasi alfa atau
beta, tapi kurang mengionisasi. Tujuan Bioradiasi Untuk memudahkan para ahli bidang kesehatan dalam menangani masalah
medis, terutama pada bagian dalam tubuh manusia. Manfaat bioradiasi Bioradiasi menggunakan pancaran gelombang elektromagnetis untuk diradiasikan dalam tubuh. Sinar yang digunakan biasanya adalah sinar X dan sinar
gamma. Manfaat radiasi: 1. Untuk membunuh sel-sel kanker/tumor 2. Untuk keperluan rontgen Penggunaan Bioradiasi 1. Dalam kedokteran, radiasi dan radioaktif digunakan untuk diagnosa, pengobatan dan penelitian. 2. Dalam komunikasi, semua sistem komunikasi modern menggunakan bentuk radiasi elektromagnetik . 3. Dalam iptek, para peneliti menggunakan radioaktif untuk menentukan umur suatu benda berusia lama.
BAB III PENUTUP 21
Kesimpulan Dari uraian makalah di atas, dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut: 1. Biolistrik adalah daya listrik hidup yang terdiri dari pancaran elektron-elektron yang keluar dari setiap titik tubuh (titik energi) dan muncul akibat adanya rangsangan penginderaan. 2. Adapun hokum yang terdapat dari biolistrik adalah hokum ohm, rumusnya : R=V/I. sedangkan Hukum Joule yaitu Q= V I t. 3.
Saran Dengan mengucap syukur Alhamdulillah pada Allah SWT. Penulis dapat menyelesaikan makalah ini dengan baik, dan tentunya masih jauh dari harapan. Oleh karena itu, perlu kritik dan saran yang membangun. Semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan penulis. Amin.
DAFTAR PUSTAKA Cameron, John R, dkk. 1978. MEDICAL PHYSICS. Florida : Winconsin Tallahasee Gabriel,F,J,dr. 1996. FISIKA KEDOKTERAN. Jakarta. Penerbit Buku Kedokteran EGC 22
23
