PADA PERANGKAT RENOGRAF
SKRIPSI
MARISA MARPAUNG
100801072
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
RANCANG BANGUN SINGLE CHANNEL ANALYZER (SCA)
DAN COUNTER DENGAN ANTARMUKA DEVASYS USB
PADA PERANGKAT RENOGRAF
SKRIPSI
Diajukan untuk Melengkapi Tugas dan Memenuhi Syarat Mencapai Gelar
Sarjana Sains
MARISA MARPAUNG
100801072
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul : Rancang Bangun Single Channel Analyzer (SCA) Dan Counter Dengan Antamuka Devasys USB Pada Perangkat Renograf Kategori : Skripsi
Nama : Marisa Marpaung
Nim : 100801072
Program studi : Sarjana (S1) Fisika Departemen : Fisika
Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) Universitas Sumatera Utara
Disetujui di Medan, 26 Agustus 2014
Disetujui Oleh
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua Pembimbing
LEMBAR PENGESAHAN
RANCANG BANGUN SINGLE CHANNEL ANALYZER (SCA) DAN
COUNTER DENGAN ANTARMUKA DEVASYS USB PADA PERANGKAT RENOGRAF
Oleh
Marisa Marpaung NIM. 100801072
Telah disetujui dan disahkan oleh: Pusat Rekayasa Fasilitas Nuklir
(PRFN-BATAN)
Ka. Bid. Instrumentasi
Ir. Atang Susila, M.Eng.
NIP. 19640902 198703 1 002
Pembimbing
Joko Sumanto, S.T.
NIP. 19620909 198303 1 009
Serpong, Mei 2014
Mengetahui, Kepala PRFN
Ir. Ferly Hermana, M.M.
PERNYATAAN
RANCANG BANGUN SCA DAN COUNTER DENGAN ANTARMUKA DEVASYS USB PADA PERANGKAT RENOGRAF
SKRIPSI
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan disuatu perguruan tinggi dan sepengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Medan, 26 Agustus 2014
PENGHARGAAN
Segala Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas berkat , kasih karunia dan penyertaanNya yang selalu menyertai penulis dalam
melaksanakan studi hingga menyelesaikan penulisa Skripsi ini, yang berjudul “
Rancang Bangun Single Channel Analyzer (SCA) dan Counter dengan
Antarmuka Devasys USB pada Perangkat Renograf”. Sebagai salah satu syarat
untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada jurusan Fisika S-1.
Penulis menyadari bahwasannya penyelesaian skripsi ini tidak lepas dari berbagai pihak yang telah memberikan bantuan, dukungan, bimbingan, dan arahannya sehingga laporan ini dapat diselesaikan sebagaimana mestinya dan tepat waktu. Oleh karena itu, penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada :
1. Bapak Dr.Bisman Perangin – Angin, M.Eng,Sc selaku dosen pembimbing yang telah meluangkan waktunya untuk membimbing , mengarahkan dan memberikan kepercayaan kepada penulis dalam penyelesaian Skripsi ini 2. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua departemen Fisika, dan
Drs.Syahrul Humaidi, M.Sc selaku Sekretaris Departemen Fisika FMIPA USU, Kak tini, Ka Yuspa dan Bg Jo selaku staf Departemen Fisika yang telah membantu penulis dalam urusan administrasi.
3. Bapak Ir. Ferly Hermana, M.M selaku Kepala Pusat Rekayasa Fasilitas Nuklir yang telah memberikan izin kepada penulis untuk melakukan penelitian di PRFN BATAN
4. Bapak Ir. Atang Susila, M.Eng selaku Kepala Bidang Instrumentasi . 5. Bapak Joko Sumanto, ST selaku pembimbing penulis yang telah
meluangkan waktu untuk membimbing , mengarahkan, mengajari, memotivasi dan memberi kepercayaan kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini .
6. Seluruh Staf dan Karyawan Bidang Instrumentasi Pusat Rekayasa Fasilitas Nuklir-BATAN.
7. Terimakasih juga kepada kedua orang tuaku tercinta, kepada Bapakku D. Marpaung dan Ibuku A.Panjaitan yang selalu memberikan doa restu, dukungan dan semangat bagi penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. 8. Kepada kakak dan abangku Demak Marpaung, Mawar Marpaung,
Marnatal Marpaung , Benny Marpaung, Ronal Marpaung, Ramlan Marpaung , Friady Marpaung dan semua keluarga yang selalu memberikan dukungan baik dari segi waktu maupun materi serta buat doa yang tulus kepada penulis untuk menyelesaikan skripsi ini.
9. Kepada Erik Bermanto Simbolon yang selalu memberikan penulis semangat disaat penulis mengeluh, selalu memberika doa kepada penulis. 10. Kepada Namboruku yang telah memberikan tempat berteduh dan bantuan
selama pelaksanaan penelitian.
12. Teman – teman seperjuangan Riady A.P Sitanggang, Samuel Hutauruk, Kartika dan Gideon yang melakukan penelitian di PRFN – BATAN yang selalu memberikan waktu ,dukungan dan doa selama pelaksanaan penelitian.
13. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam pelaksanaan dan kelancaran penelitian ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi kesempurnaan skripsi ini. Akhir kata, semoga tulisan ini bermanfaat.Terimakasih.
Medan, 26 Agustus 2014
RANCANG BANGUN SINGLE CHANNEL ANALYZER (SCA) DAN
COUNTER DENGAN ANTARMUKA DEVASYS USB PADA PERANGKAT RENOGRAF
ABSTRAK
Telah dilakukan rancang bangun SCA dan Counterdengan antarmuka devasys USB pada perangkat renograf. Modul ini digunakan untuk mensuport perangkat renograf. Pada alat renograf memerlukan modul pencacah 2 x 24 bit dan pengatur jendela energi isotop. Pencacah tersebut digunakan untuk memantau banyaknya pulsa ginjal kiri dan ginjal kanan secara urodinamik.Untuk pengatur jendela energi isotop digunakan modul DAC 8 bit tipe DT-I/O I2C ADDA Ver 2.0. Dalam penggunaannya modul tersebut dilengkapi dengan antar muka USB tipe Devasys USB_I2C I/O. Fasilitas yang dapat digunakan adalah port-A 8 bit sebagai jalur baca data, port-C 4 bit untuk dekoder alamat dan kontrol. Jalur port tersebut digunakan sebagai jalur masukan dan keluaran I/O modul pencacah 2 x 24 bit. Sedangkan jalur komunikasi I2C digunakan untuk konversi digital to analog – DAC dari modul DAC tipe DT-I/O I2C ADDA Ver 2.0. Pengujian dilakukan dengan membandingkan pencacah standar scaler 721 Mech Tronics. Hasil pengujian menunjukkan bahwa modul pencacah yang dibuat dapat digunakan pada renograf. Dan dari hasil pengujian rancang SCA yang telah dibuat menunjukkan bahwa modul yang dibuat dapat digunakan untuk memilih isotop yang dikehendaki melalui SCA.
DESIGN TO BUILD THE SINGLE CHANNEL ANALYZER (SCA) AND COUNTER WITH A DEVASYS USB INTERFACE ON THE RENOGRAF
ABSTRACT
It has been designed SCA and counter with a devasys USB interface on the renograf. This module is used to support the renograf . In renograf tool module requires 2 x 24 -bit counter and window regulator of energy isotopes . The counters is used to monitor the number of pulses of the left kidney and the right kidney in urodynamic . For energy window regulator isotopes used 8 -bit DAC module of type DT - I / O I2C ADDA Ver 2.0 . In use the module is equipped with a USB interface type Devasys USB_I2C I / O. Facilities that can be used is the 8-bit port - A as the data read path , port - C 4 bits for the address decoder and control . Strip the port is used as input and output lines I / O module 2 x 24 -bit counter . While the I2C communication lines used for digital to analog conversion - DAC DAC module type DT - I / O I2C ADDA Ver 2.0 . Results obtained in the form of USB -based modules counters 2x24bit . Testing is done by comparing the standard counter scaler 721 Mech Tronics . And the design of the SCA test results have been made show that the modules created can be used to select the desired isotope through the SCA.
DAFTAR ISI
1.4 Tujuan Penelitian 3
1.5 Manfaat Penelitian 3
1.6 Metodologi Penelitian 3
1.7SistematikaPenulisan 4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.2.5 Perkembangan Renograf 14
2.3 Spektrometri Gamma 16
3.2Rancangan dual counter 24 bit berbasis USB pada alat renograf 23
3.3 Pengujian 26
3.3.1 Pengujian Digital To Analog DAC 8 Bit ADDA
3.3.1.1 Pengujian Jendela Energi (E)
Digital ToAnalog DAC 8 \Bit ADDA Melalui
Antarmuka Devasys USB_I2C I/O 27
3.3.1.2 Pengujian Tinggi Pulsa (∆E) Digital To Analog DAC 8 Bit ADDA Melalui
Antarmuka Devasys USB_I2C I/O 28
3.3.2 Pengujian SCA 29
3.3.3 PengujianCountermelaluiAntarmukaSerial USB 29
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1Pengujian Alat 34
4.1.1 Hasil Pengujian DAC 34
4.1.1.1 Pengujian Tegangan Digital To Analog DAC 8 Bit ADDA Melalui Antar Muka
Devasys USB I2C I/O 34
4.1.1.2 Pengujian Jendela Energi ∆E Digital To Analog DAC 8 Bit ADDA Melalui
Antarmuka Devasys USB I2C I/O 36
4.1.2 Hasil Pengujian SCA 38
4.1.3 Hasil Pengujian Counter 43
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan 46
5.2 Saran 46
DAFTAR PUSTAKA 47
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
Tabel
Tabel 2.1 Hasil inovasi dan Perkembangan Renograf 14 Tabel 4.1 Pengujian Energi (E)digital to analog DAC 8 bit 35
ADDA melalui antarmuka I2C I/O USB
Tabel 4.2 Pengujian Jendela Energi (∆E) digital to analog DAC 8
bit ADDA melalui antarmuka I2C I/O USB 37 Tabel 4.3. Keadaan Keluaran Flip – flop pada SCA 40
Tabel 4.4 Kebenaran gerbang NOR pada SCA 41
Tabel 4.5 Hasil Pengujian SCA 43
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
Gambar
Gambar 2.1 Bagian – bagian Ginjal 6
Gambar 2.2 Blok diagram Pemeriksaan Fungsi Ginjal Renograf USB 10
Gambar 2.3 Teknik Pemerikasaan Ginjal Dengan
Menggunakan Renograf 11
Gambar 2.4 Kurva Renograf 12
Gambar 2.5 Tipikal pola – pola Renograf 13
Gambar 2.6 Blok Diagram Spektrometri Gamma Perangkat Renograf 17
Gambar 2.7 Visual Basic 6.0 22
Gambar 3.1 Blok Diagram Rancangan Sistem 24
Gambar 3.2 Blok Diagram SCA 25
Gambar 3.3 Blok Diagram Pencacah 24 bit dan Antar mukanya 28 Gambar 3.4 Blok Diagram Modul SCA dan modul Counter serta
Antar Mukanya Berbasis devasys USB_I2C I/O
yang akan Diuji pada Perangkat Renograf 30 Gambar 3.5 Set Uji Konversi Digital To Analog DenganKomunikasi
Data USB 31
Gambar 3.6 Uji Rancangan Modul Counter Renograf 32 Gambar 4.1 Grafik Pengujian Energi (E) Digital To Analog DAC 8
Bit ADDA Melalui Antarmuka Devasys USB I2C I/O 36 Gambar 4.2 Grafik Pengujian Jendela Energi ∆E Digital To Analog
DAC 8 Bit ADDA Melalui Antarmuka
Devasys USB I2C I/O 38
Gambar 4.3 Blok Rangkaian Diskriminator 39
Gambar 4.4 Timing Diskriminator 39
Gambar 4.5 Blok Rangkaian one shot untuk waktu tunda 40
Gambar 4.6 Timing Diagram SCA 42
Gambar 4.7 Pengujian Counter Kiri 44
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Judul Halaman
Lampiran
Lampiran 1 Program Visual Basic ke PC 48
Lampiran 2 Dokumentasi Alat dan Pengujian 67
Lampiran 3 Data Hasil Pengujian 72
Lampiran 4 Data Sheet 87
RANCANG BANGUN SINGLE CHANNEL ANALYZER (SCA) DAN
COUNTER DENGAN ANTARMUKA DEVASYS USB PADA PERANGKAT RENOGRAF
ABSTRAK
Telah dilakukan rancang bangun SCA dan Counterdengan antarmuka devasys USB pada perangkat renograf. Modul ini digunakan untuk mensuport perangkat renograf. Pada alat renograf memerlukan modul pencacah 2 x 24 bit dan pengatur jendela energi isotop. Pencacah tersebut digunakan untuk memantau banyaknya pulsa ginjal kiri dan ginjal kanan secara urodinamik.Untuk pengatur jendela energi isotop digunakan modul DAC 8 bit tipe DT-I/O I2C ADDA Ver 2.0. Dalam penggunaannya modul tersebut dilengkapi dengan antar muka USB tipe Devasys USB_I2C I/O. Fasilitas yang dapat digunakan adalah port-A 8 bit sebagai jalur baca data, port-C 4 bit untuk dekoder alamat dan kontrol. Jalur port tersebut digunakan sebagai jalur masukan dan keluaran I/O modul pencacah 2 x 24 bit. Sedangkan jalur komunikasi I2C digunakan untuk konversi digital to analog – DAC dari modul DAC tipe DT-I/O I2C ADDA Ver 2.0. Pengujian dilakukan dengan membandingkan pencacah standar scaler 721 Mech Tronics. Hasil pengujian menunjukkan bahwa modul pencacah yang dibuat dapat digunakan pada renograf. Dan dari hasil pengujian rancang SCA yang telah dibuat menunjukkan bahwa modul yang dibuat dapat digunakan untuk memilih isotop yang dikehendaki melalui SCA.
DESIGN TO BUILD THE SINGLE CHANNEL ANALYZER (SCA) AND COUNTER WITH A DEVASYS USB INTERFACE ON THE RENOGRAF
ABSTRACT
It has been designed SCA and counter with a devasys USB interface on the renograf. This module is used to support the renograf . In renograf tool module requires 2 x 24 -bit counter and window regulator of energy isotopes . The counters is used to monitor the number of pulses of the left kidney and the right kidney in urodynamic . For energy window regulator isotopes used 8 -bit DAC module of type DT - I / O I2C ADDA Ver 2.0 . In use the module is equipped with a USB interface type Devasys USB_I2C I / O. Facilities that can be used is the 8-bit port - A as the data read path , port - C 4 bits for the address decoder and control . Strip the port is used as input and output lines I / O module 2 x 24 -bit counter . While the I2C communication lines used for digital to analog conversion - DAC DAC module type DT - I / O I2C ADDA Ver 2.0 . Results obtained in the form of USB -based modules counters 2x24bit . Testing is done by comparing the standard counter scaler 721 Mech Tronics . And the design of the SCA test results have been made show that the modules created can be used to select the desired isotope through the SCA.
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Renograf merupakan alat diagnostik di bidang kedokteran untuk
mengetahui fungsi ginjal pasien baik kiri maupun kanan secara individual.
Renograf tersebut dapat digunakan sebagai sarana deteksi dini atau pemantauan
hasil pengobatan. Hal ini diperlukan agar penurunan fungsi ginjal diketahui secara
dini dan dapat diatasi sebelum menjadi kronis dengan pengobatan yang tepat.
Metode renografi ini menggunakan prinsip kerja yang sederhana yaitu
memonitor dari luar tubuh distribusi kedatangan, sekresi, dan ekskresi
radiofarmaka pada ke dua ginjal pasien sesaat setelah injeksi intravena. Hasil
pemeriksaan berupa kurva renogram dan perhitungan tertentu yang
mengindikasikan fungsi ginjal pasien secara langsung, akurat baik ginjal kanan
maupun ginjal kiri.
Perangkat renograf dikembangkan seiring dengan perkembangan teknologi
komputer. BATAN telah mengembangkan perangkat renograf IR1.A, renograf
IR1.B yang berbasis Add_OnCard dengan komputer PC Pentium II dan III . Di era komputer PC pentium IV telah dikembangkan perangkat renograf IR2 dengan
komunikasi data standar Universal Serial Bus (USB). Perangkat lunak dengan operating sistem windowsXp yang mudah dioperasikan (user friendly).Dengan perkembangan elektronika dan penguasaan teknologi komputer saat ini, Badan
Tenaga Nuklir Nasional telah berhasil mengembangkan perangkat renograf
berbasis komputer personal (PC). Saat ini penambahan perangkat ke komputer
melalui ISA bus sulit dilakukan, karena slot ISA tidak lagi disediakan pada
komputer baru. Hal ini menyebabkan peralatan nuklir berbasis Add_On Card ISA
yang telah dikembangkan tidak dapat dioperasikan pada komputer baru. Salah
dipergunakan ke arah komunikasi serial USB. Untuk itu diperlukan antar
muka dengan komunikasi serial USB dalam rangka pengembangan renograf.
Pada kegiatan ini akan dilakukan perancanganSingle Channel Analyzser (SCA) dan Counter dengan antarmuka devasys USB_I2C I/O yang digunakan pada perangkat renograf. Selanjutnya dilakukan pengujian terhadap modul SCA
dan modul counter yang telah dibuat. Hal ini dilakukan untuk mengetahui unjuk kerja modul counter dalam menghitung jumlah cacah distribusi isotop di dalam ginjal dan mengetahui linearitas konversi DAC pengatur jendela energi. Pengujian
dilakukan dengan cara membandingkan dengan alat counter DC 503A Universal Counter/Timer dari Mech-Tronics, sesuai spesifikasi renograf. Untuk dapat dioperasikan, modul tersebut memerlukan antar muka USB dari modul tipe
devasys USB_I2C I/O.
1.2 Perumusan Masalah
Dari uraian latar belakang di atas, maka perumusan masalahnya adalah sebagai
berikut :
1. Bagaimana cara merancang modul SCA pada perangkat renograf ?
2. Bagaimana merancang counter pada perangkat renograf ?
3. Bagaimana antarmuka USB ke PC melalui modul tipe devasys USB_I2C I/O pada perangkat renograf?
4. Bagaimana cara menguji modulDAC, SCAserta counterpada perangkat renograf?
1.3 Batasan Masalah
Untuk menghindari adanya pembahasan di luar materi dalam mengerjakan
peneelitian ini, maka batasan masalah dalam rancang bangun modifikasi
perangkat renograf terdiri dari :
1. Pada kegiatan ini hanya membahas tentang SCA dan Counter dengan
Antarmuka Devasys USB ke PC pada perangkat renograf
3. Pengujian dilakukan dengan cara membandingkan dengan alat counter DC 503A Universal Counter/Timer dari Mech-Tronics, sesuai spesifikasi renograf.
4. Untuk komunikasi antarmuka SCA dan counterke PC digunakan modul antarmuka devasys USB_I2C I/O.
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan dilakukan penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Merancang modul SCA dan modul counter pada perangkat renograf sehingga hasil cacah/counter dapat ditampilkan ke PC.
2. Menguji modul Digital to Analog-DAC, SCA dan counter yang dibuat.
1.5 Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat baik untuk penulis sendiri, mahasiswa,
institusi, perekayasa, ataupun masyarakat pengguna pada umumnya.
1. Bagi penulis bermanfaat sebagai penerapan ilmu yang telah di dapat
selama perkuliahan yang berhubungan dengan manfaat nuklir pada
kehidupan sehari – hari.
2. Bagi institusi pendidikan maupun masyarakat pengguna diharapkan hasil
penelitian ini bisa digunakan sebagai refrensi untuk melakukan penelitian
berikutnya ataupun untuk bahan pembelajaran.
3. Bagi perekayasa diharapkan hasil rancangan bangun ini dapat
diaplikasikan pada peralatan dibidang kedokteran nuklir.
1.6 Metodologi Penelitian
Pada pembuatan skripsi ini digunakan metode studi literatur, konsultasi dengan
pembimbing, perancangan sistem, dan pengujian terhadap rancangan yang telah
1.7 Sistematika Penulisan
Adapun sistematika dalam penulisan skripsi ini mencakup beberapa bab dan
subbab seperti dijelaskan di bawah ini :
BAB 1 Pendahuluan
Pada bab ini diuraikan tentang judul, latar belakang, rumusan masalah,
batasan masalah, tujuan dan sasaran serta sistematika pembahasan dari
tugas akhir ini sendiri.
BAB 2 Tinjauan Pustaka
Pada bab ini diuraikan mengenai teori-teori yang mendukung dalam
pelaksanaan serta penyelesaian tugas akhir untuk pengambilan data ,
analisa data serta pembahasan.
BAB 3 Metodologi Percobaan
Dalam bab ini dijelaskan tentang perancangan alat yaitu diagram blok
rangkaian, dan tiap cara kerja setiap rangkaian.
BAB 4 Hasil dan Analisis
Dalam bab ini membahas tentang pengujian alat dan juga analisa tgas
akhir yang telah dibuat.
BAB 5 Penutup
Dari tahapan-tahapan tersebut diatas maka pada bab ini berisikan tentang
kesimpulan dan saran-saran yang dikemukakan berdasarkan pada saat penelitian.
Daftar Pustaka
Berisi referensi-referensi yang telah digunakan selama pembuatan Tugas
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sistem Ginjal
Ginjal berbentuk seperti kacang merah dengan panjang 10-12 cm dan tebal 3,5-5
cm, terletak di ruang belakang selaput perut tubuh (retroperitonium) sebelah atas.
Ginjal kanan terletak lebih ke bawah dibandingkan ginjal kiri. Ginjal dibungkus
oleh simpai jaringan fibrosa yang tipis. Pada sisi medial terdapat cekungan,
dikenal sebagai hilus, yang merupakan tempat keluar masuk pembuluh darah dan keluarnya ureter. Bagian ureter atas melebar dan mengisi hilus ginjal, dikenal
sebagai piala ginjal (pelvis renalis). Pelvis renalis akan terbagi lagi menjadi mangkuk besar dan kecil yang disebut kaliks mayor (2 buah) dan kaliks minor (8-12 buah). Setiap kaliks minor meliputi tonjolan jaringan ginjal berbentuk kerucut
yang disebut papila ginjal. Pada potongan vertikal ginjal tampak bahwa tiap papila merupakan puncak daerah piramid yang meluas dari hilus menuju ke
kapsula. Pada papila ini bermuara 10-25 buah duktus koligens. Satu piramid dengan bagian korteks yang melingkupinya dianggap sebagai satu lobus ginjal. Secara histologi ginjal terbungkus dalam kapsul atau simpai jaringan lemak dan
simpai jaringan ikat kolagen. Organ ini terdiri atas bagian korteks dan medula
yang satu sama lain tidak dibatasi oleh jaringan pembatas khusus, ada bagian
medula yang masuk ke korteks dan ada bagian korteks yang masuk ke medula.
Ginjal terdiri dari 3 bagian utama yaitu korteks, medula, dan pelvis. Ketiga
bagian itu sangat penting bagi ginjal. Jika salah satu bagian ginjal dibelah, maka
kita akan dapat melihat lebih dalam lagi bagian-bagian ginjal. Berikut adalah
Gambar 2.1. Bagian – bagian Ginjal
Bagian ginjal yang dicetak tebal adalah bagian utama dalam ginjal. Berikut adalah
penjelasan bagian-bagian di dalam ginjal:
1. Ginjal terletak di bagian perut. Gambar ginjal di atas adalah ginjal kiri
yang telah dibelah.
2. Calyces adalah suatu penampung berbentuk cangkir dimana urin
terkumpul sebelum mencapai kandung kemih melalui ureter.
3. Pelvis adalah tempat bermuaranya tubulus yaitu tempat penampungan urin
sementara yang akan dialirkan menuju kandung kemih melalui ureter dan
dikeluarkan dari tubuh melalui uretra.
4. Medula terdiri atas beberapa badan berbentuk kerucut (piramida). Di sini
terdapat lengkung henle yang menghubungkan tubulus kontortus
proksimal dan tubulus kontortus distal.
5. Korteks di dalamnya terdapat jutaan nefron yang terdiri dari badan
malphigi. Badan malphigi tersusun atas glomerulus yang diselubungi
kapsula Bowman dan tubulus(saluran) yang terdiri dari tubulus kontortus
proksimal, tubulus kontortus distal, dan tubulus kolektivus.
6. Ureter adalah suatu saluran muskuler berbentuk silinder yang
menghantarkan urin dari ginjal menuju kandung kemih.
7. Vena ginjal adalah pembuluh balik yang berfungsi untuk membawa darah
keluar dari ginjal menuju vena cava inferior kemudian kembali ke jantung.
ke dalam ginjal untuk disaring di glomerulus.
(http://hedisasrawan.blogspot.com/2013/03/bagian-bagian-ginjal.html)
2.1.1 Fungsi Ginjal
Ada beberapa fungsi ginjal yaitu :
1. Pengaturan keseimbangan volume dan komposisi cairan tubuh yang
meliputi pengaturan volume darah dan pengaturan konsentrasi ion- ion
unsur K, Na, Mg, Ca dan lain sebagainya. Kegagalan ginjal dalam
mengatur keseimbangan volume komposisi cairan tubuh, akan
menunjukkan indikasi penyakit kegagalan ginjal menahun ataukegagalan
mendadak.
2. Pengaturan keseimbangan asam dan basa meliputi pengaturan konsentrasi
ion H dalam cairan ektraseluler tubuh. Kegagalan ginjal dalam mengatur
keseimbangan asam akan mengakibatkan koma untuk penderita yang
cairannya bersifat basa.
Pengaturan tekanan darah, pengaturan tekanan dalam tubuh, tidak hanya
dilakukan oleh ginjal saja tetapi juga oleh syaraf dan hormon sebagai pengatur
tekanan darah jangka pendek dan pengaturan secara mekanis yaitu dengan
pergeseran cairan kapiler dan vaskuler stres relaxtion sebagai pengatur jangka menengah, sedangkan ginjal sendiri sebagai pengatur tekanan jangka panjang.
Kegagalan ginjal dalam mengatur tekanan darah, menunjukkan indikasi kerusakan
nefron atau menunjukkan perubahan koefisien filtrasi glomerolus.
Indikasi/penyakit tersebut adalah sebagian dari indikasi/penyakit ginjal yang
disebabkan kegagalan fungsi ginjal.(Djuningran dan Jumari, 2007).
Penyebab penyakit gagal ginjal di sebabkan oleh berbagai macam penyakit
yang mendasari. Gangguan atau kondisi yang menyebabkan kerusakan ginjal
seperti : obstuksi, infeksi, keganasan, peradangan , kelainan bentuk, menelan
racun, suplai darah yang berkurang ke ginjal penyebab meliputi : hipertensi,
diabetes yang merusak ginjal dari waktu ke waktu, kanker ginjal. penyalah gunaan
obat, over dosis obat – obatan, alkohol, dan rokok.Awalnya ciri – ciri penyakit
jika mereka telah mengidapnya. Untuk penyakit ginjal kronis ini bisa berlangsung
selama bertahun – tahun. Gagal ginjal terminal merupakan penyakit ginjal yang
terparah. Ciri – ciri orang yang terkena penyakit ginjal adalah seperti contoh,
1. Mual dan muntah
2. Terjadinya pembengkakan pada kaki dan mata
3. Terasa nyeri dan sakit pada saat kencing
4. Demam tinggi
5. Sering mengeluhkan rasa sakit pada pinggang
6. Terkadang kencing di sertai darah
7. Sering bangun di tengah tidur nyenyak hanya untuk kencing
8. Perubahan warna struktur air seni
2.2 Renograf
Penggunaan radioisotop dalam ilmukedokteran telah berkembang dengan
pesat.Radioisotop digunakan di dunia kedokteranuntuk melakukan diagnosis dan
terapi suatupenyakit. Salah satu alat yang berfungsi sebagaisarana diagnosis
adalah renograf.( Wiranto Budi Santosa, 2009).
Dengan menggunakan renograf, kelainan fungsi ginjal dapat dideteksi
sejak dini. Ginjal dalam tubuh manusia memiliki fungsi untuk membuang sampah
metabolisme dan racun dalam darah yang kemudian dikeluarkan dari tubuh dalam
bentuk urine. Penurunan fungsi ginjal dapat mengakibatkan penimbunan racun
sampah metabolisme dalam tubuh. Penderita baru mengetahui penyakitnya ketika
sudah dalam stadium lanjut, sehingga harus cuci darah. Dengan adanya peralatan
renograf ini maka hal tersebut bisa dihindari karena peralatan tersebut bisa
mendeteksi secara dini.
2.2.1 Prinsip Kerja Renograf
Cara kerja alat ini relatif sederhana yaitu dengan memasukkan radioisotop
Iodium (I- 131) atau Technicium (Tc-99m) pada tubuh manusia dengan jalan
tampil dilayar monitor komputer. Penggunaan radioisotop yang dipergunakan
dalam bidang kedokteran nuklir, perlu diperhatikan dosis pemakaian yang tepat
agar tidak berdampak buruk bagi pasien. Batasan dosis yang diberikan ke pasien
diatur dalam SK. Ka. BAPETEN No: 01/Ka- BAPETEN/V-99. Peraturan ini
2. Nilai Batas Dosis untuk anggota masyarakat umum untuk seluruh tubuh 5
mSv per tahun. Dalam hal penyinaran lokal yaitu hanya bagian-bagian
khusus dari tubuh, dosis rata-rata dalam tiap organ atau jaringan yang
terkena harus tidak lebih dari 50 mSv.
Pada dasarnya metoda diagnosis renograf adalah memonitor kedatangan, sekresi,
ekskresi dari radio isotop pada ginjal sesaat setelah injeksi intravena. Pemonitoran
dari luar tubuh ini dimungkinkan karena isotop yang digunakan mengandung
isotop yang memancarkan radiasi gamma. Hasil pengukuran adalah berupa kurva
renogram. Radioisotop yang digunakan dalam pemeriksaan ginjal adalah I-131
atau Tc-99m yang dimasukkan dalam tubuh manusia kemudian dideteksi dengan
menggunakan detektor. Detektor yang digunakan sebagai probes adalah jenis
detektor Scintilasi NaI(Tl). Dosis internal dari sumber pemancar sinar-γ yang
mengendap dalam jaringan memiliki jangkauan sinar-γ jauh lebih panjang
dibandingkan dengan ukuran organ tempat dimana zat radio aktif pemancar
sinar-γ itu terikat. Dengan demikian, hanya sebagian kecil dari energi sinar-γ yang terserap oleh organ atau jaringan lainnya di sekitar organ tersebut.
Proses pendeteksian ginjal dengan renograf terbilang singkat, hanya
membutuhkan waktu sekitar 30 menit saja. Setelah pasien disuntikan dengan
radioisotop ke pembuluh darah pasien. Kemudian ditunggu selama lima menit
agar radioisotop mengalir sampai ke kedua ginjal. Digunakan radioisotop yang
berumur pendek seperti Technisium (Tc-99m) dengan waktu paruh hanya enam
jam. Bisa juga dengan Iodium (I-131 Hippuran) dengan waktu paruh delapan hari.
Dalam posisi duduk atau tiduran mula-mula detektor kanan diarahkan
pada ginjal kanan dan detektor kiri diarahkan pada ginjal kiri pasien. Isotop yang
masuk pada ginjal kanan dan ginjal kiri akan memancarkan radiasi gamma.
Detektor yang menangkap radiasi mengeluarkan pulsa listrik. Jumlah pulsa per
satuan waktu yang dikeluarkan detektor sebanding dengan intensitas radiasi
gamma yang mengenai detektor. Pulsa yang keluar dari detektor akan diolah oleh
bagian spektrometer baik kanan maupun kiri, sehingga dapat dicacah. Hasil
pencacahan kemudian dikirim ke komputer melalui komunikasi USB, selanjutnya
diproses oleh komputer dalam bentuk data grafik maupun data numerik, sehingga
hasilnya dapat dianalisis oleh dokter. Data tersebut dapat disimpan dalam hard
disk maupun floppy disk dan dapat dicetak oleh printer kapan saja dikehendaki.
Radioisotop di dalam tubuh akan meluruh lebih cepat karena terbuang melalui
urine. Pasien tidak perlu berpuasa, hanya perlu mengosongkan kantung kemih
dengan cara buang air kecil.
Gambar 2.2. Blok diagram Pemeriksaan Fungsi Ginjal Renograf USB
Hasil pemantauan detektor yang dipasang tepat pada area posisi ginjal
berupa pulsa listrik, dimana jumlah pulsa per satuan waktu berbanding lurus
dengan intensitas dari radiasi perunut. Dalam uji aplikasi klinis dengan
menggunakan dua buah detektor yang ditempelkan pada posisi punggung daerah
Gambar 2.3. Pemeriksaan Ginjal Pasien Dengan Menggunakan Renograf
2.2.2 Kurva Renograf
Renograf bekerja berdasarkan pancaran sinar radioaktif yang dapat
ditangkap oleh detektor. Sedangkan perunut yang dimasukkan adalah I-131
Hippuran pemancar gamma, yang akan masuk kedalam ginjal. Distribusi
perjalanan radioisotop di dalam ginjal dipantau secara urodynamic dengan detektor NaI(Tl). Hasil pemantauan diproses oleh unit spektrometri gamma, yang
kemudian disajikan dalam bentuk grafik antara cacah persatuan waktu dengan
lama pengamatan disebut renogram. Berdasarkan renogram akan memberikan
informasi tentang keadaan fungsi ginjal meliputi respon vasculer, kapasitas uptake dan kemampuan mengeluarkan perunut. Ada beberapa pola bentuk renograf yang
berkaitan dengan kelainan fungsi ginjal yang dipergunakan sebagai acuan dalam
dianogsa. Berikut adalah beberapa pola bentuk renograf yaitu seperti Gambar 2.2
Gambar 2.4. Kurva Renograf
Kurva renograf terlihat seperti pada Gambar 2.4. dibawah dapat dibagi
menjadi tiga bagian yaitu :
Fase I, berlangsung sangat cepat sekali yaitu hanya sekitar 30 detik,
terjadinya setelah perunut radioisotop disuntikkan ke dalam pembuh
darah. Fase pertama merupakan kenaikan yang sangat cepat segera sete1ah
penginjeksian radiofarmaka secara intravenous. Hal ini merefleksikan kecepatan penyuntikan dan pasokan vascular menuju ginjal.
Fase II, menggambarkan kapasitas pengambilan bahan perunut oleh ginjal
(sistem nefron) akan terjadi proses sekresi tubuler dan filtrasi glomerular.
Bentuk dan panjang kurva pada bagian ini tergantung dari beberapa faktor
termasuk laju pasokan, efisiensi ekstraksi, transit intraluminal, dan
ekskresi. Bagian kurva yang menanjak melambangkan perioda saat
radiofarmaka semakin banyak diekstraksi oleh ginjal dari sirkulasi darah,
sementara itu belum ada bagian yang keluar dari ginjal. Jika tidak ada
kedua ini akan "terus" menanjak. Pada ginjal yang normal, kurva
mencapai puncak dalam waktu 2 - 5 menit. Pada saat kurva mencapai
puncak, isotop mulai ke1uar dari daerah renal. Titik ini menandakan awal
fase ketiga. Pada titik ini pula isotop mulai memasuki kandung kemih
(bladder). Pencapaian puncak kurva dapat diperlambat oleh beberapa keadaan seperti proses penyumbatan yang menghalangi ekskresi tracer, renal artery stenoid, rendahnya laju alir urine, atau penyakit parenchymal. Kondisi ini juga dapat mempengaruhi kemiringan (slope) fase II dan fase III
Fase III, menggambarkan proses ekskresi atau pembuangan (eliminasi)
perunut radioisotop dari ginjal. Laju dan bentuk kurva dari fase III ini
mencerminkan keadaan fungsional segmen ekskresi dari ginjal mulai dari
pelvis renalis sampai dengan ureter. Dalam analisis kurva renogram,
dilakukan dengan melihat beberapa ciri atau parameter meliputi :
Kemiringan (Slope) dari setiap fase, Waktu paruh dari kurva naik maupun turun, Perbandingan (Ratio) dari level laju pencacahan.
2.2.3 Pola – Pola Renograf
2.2.5 Perkembangan Renograf
Perkembangan Renograf yang telah di temukan oleh para peneliti di BATAN
sangatlah cepat. Berbagai tipe renograf telah berhasil dibuat dan
dikembangkan.Salah satu alasan dikembangkan renograf adalah mahalnya deteksi
fungsi ginjal menggunakan gamma kamera. Selain itu dosis isotop yang
digunakan renograf lebih rendah sehingga relatif aman. Keakuratan data dari hasil
kinerja renograf lewat kurva renogram tidak kalah bila dibandingkan dengan
gamma kamera, walaupun tidak dapat memberikan hasil berupa citra.
Tabel 2.1 merupakan rincian dari hasil inovasi dan perkembangan
perangkat renograf yang telah dilakukan oleh BATAN, hasil inovasi tersebut
terdiri dari 3 bagian, yaitu mekanik, elektronik, dan perangkat lunak.
Tabel 2.1. Hasil inovasi dan Perkembangan Renograf
Tipe Bagian
Mekanik Elektronik Perangkat lunak
IR3
IR8 Tempat tidur (kerangka
4 kaki)
Perangkat renograf dengan menggunakan probe yang terkolimasi mulai
digunakan sejak tahun 1960-an. BATAN telah mengembangkan perangkat
renograf sebelum IR2 yang berbasis Add-on Card. Sedangkan di era komputer PC pentium IV telah dikembangkan perangkat renograf dengan komunikasi data USB
yang digunakan pada renograf tipe IR2, IR3 dan IR8 dengan inovasi yang
semakin berkembang baik pada bagian mekanik, elektronik, maupun perangkat
lunak sehingga semakin mudah dalam hal pengoperasian dan inovasi tersebut
dilakukan dengan mengikuti perkembangan teknologi yang semakin maju. Saat
ini BATAN mengembangkan perangkat renograf dengan menambah inovasi pada
perangkat renograf tersebut terutama pada bagian perangkat lunak dengan
menambahkan estimasi dosis yang berfungsi agar dalam hal pengukuran dosis
2.3 Spektrometri Gamma
Sistem spektroskopi gamma berfungsi untuk menganalisis sumber radiasi
gamma atau isotop dengan mengukur distribusi energinya dan aktivitasnya.
Dimana energinya sebanding dengan tinggi pulsa dan aktivitasnya sebanding
dengan intensitas pulsa jika dilihat dengan osiloskop. Di dalam sistem tersebut
diperlukan rangkaian pengkondisi sinyal agar dapat diproses dengan penganalisis
kanal tunggal-SCA. (Arya Wardana, 2004 ; Bairi. B.R, 1994 ; JokoSumanto,
1989).
Sedangkan jika dilihat spektrumnya dengan SCA maupun MCA, maka
energinya sebanding dengan nomor kanal dan aktivitasnya sebanding dengan
jumlah laju cacahnya. Sistem ini banyak digunakan sebagai komponen utama
untuk memilih isotop dan mengetahui distribusinya dalam organ tubuh tertentu
pada instrumentasi nuklir bidang kedokteran. Sedangkan di industri digunakan
untuk otomatisasi dan quality control dalam suatu proses produksi. Di dalam sistem tersebut, sinyal keluaran dari detektor masih sangat rendah yang bercampur
noise sehingga diperlukan rangkaian pengkondisi sinyal agar dapat diproses dengan penganalisis kanal tunggal-SCA maupun penganalisis multi kanal-MCA.
Di bidang industri, sistem ini digunakan pada perangkat spectral core gamma logger untuk menentukan potensi kandungan minyak. Diharapkan modul ini dapat berfungsi baik, sehingga dapat digunakan untuk mensupport sistem
spektroskopi pada peralatan kedokteran maupun industri. Modul ini dirancang
menggunakan rangkaian amplifier dengan Pole Zero Cancellation- P/Z dengan keluaran pulsa berbentuk semi Gaussian, rangkaian SCA yang dibentuk dari dua
buah diskriminator dan rangkaian antikoinsidence. Sistem spektroskopi gamma
berfungsi untuk menganalisis sumber radiasi gamma atau isotop dengan
mengukur distribusi energinya dan aktivitasnya. Sistem ini banyak digunakan
sebagai komponen utama pencacah nuklir pada instrumentasi nuklir bidang
kedokteran maupun industri. Di dalam sistem tersebut diperlukan rangkaian
pengkondisi sinyal agar dapat diproses dengan penganalisis kanal tunggal-SCA.
Untuk memeriksa radiasi gamma pada renograf dibutuhkan alat yang
rangkaian elektronika penunjang berupa sumber tegangan tinggi (HV), sumber
tegangan rendah (LV), pengkondisi sinyal (penguat awal (pre-amplifier), penguat (amplifier), counter/timer dan penganalisa saluran tunggal (Single Chanel Analyzer/SCA). Dari blok diagram perangkat renograf pada Gambar 2.6. dapat dijelaskan sebagai berikut :
Gambar 2.6. Blok Diagram Spektrometri Gamma Perangkat Renograf
HV (High Voltage)
High Voltage atau tegangan tinggi dihubungkan dengan detektor memberikan
tegangan kerja detektor yaitu diantara 0-1500 Vol dc.
LV (Low Voltage)
Low Voltage atau tegangan rendah digunakan untuk mengaktifkan
modul-modul elektronik yang menggunakan tegangan rendah (-12V, 0V, +12V, +5V).
Detektor
Detektor sebagai elemen yang merubah sinyal radiasi menjadi sinyal listrik.
Dalam penelitian ini dipakai detektor NaI(Tl) sebagai pendeteksi radiasi
gamma.
Pre Amplifier
terhadap perubahan tegangan. Penguat awal memberikan penguatan pada pulsa
keluaran dari detektor.
Amplifier
Amplifier memberikan penguatan linier dari bentukan pulsa yang dihasilkan oleh pre amplifier (penguat awal) agar dapat memberikan bentuk pulsa yang lebih sempurna.
SCA (Single Chanel Analyzer)
SCA adalah suatu sistem penganalisa bentuk pulsa agar dengan bentuk pulsa
tersebut dapat diketahui dengan menggambarkan distribusi jumlah cacah untuk
tiap tinggi pulsa tertentu. SCA dapat memisahkan urutan pulsa yang datang
dengan mengabaikan tinggi pulsa, untuk dihitung dengan cacahan
perbandingan intensitas suatu sumber radiasi. SCA juga mempunyai
keunggulan dapat mengetahui saat radiasi datang ke detektor.
Counter/Timer
Counter adalah peralatan yang digunakan untuk mencacah jumlah pulsa yang memasukinya. Selang waktu pencacahan dapat dilakukan secara manual atau
secara otomatis menggunakan timer. Interface
Interface (antarmuka) berfungsi sebagai pengolah data dari intensitas radiasi SCA menjadi informasi hasil cacahan yang kemudian data tersebut dikirim ke
komputer .
Komputer
Komputer sebagai perangkat otomatis penampil dan pengolah data. Secara
elektronis memberikan hasil pengolahan data yang akurat dan teliti sesuai yang
diinstruksikan, biasanya terdiri dari unit pemasukan, unit keluaran, unit
penyimpanan serta unit pengontrolan. Data pada komputer dapat ditampilkan
secara grafis.
Printer
2.4 Digital to Analog Convertion (DAC)
Digital to Analog Convertion(DAC ) adalah perangkat atau rangkaian elektronika yang berfungsi untuk mengubah suatu isyarat digital (kode-kode biner) menjadi
isyarat analog (tegangan analog) sesuai harga dari isyarat digital tersebut. Digital to Analog Convertion(DAC ) dapat dibangun menggunakan penguat penjumlah inverting dari sebuah operasional amplifier (Op-Amp) yang diberikan sinyal input berupa data logika digital (0 dan 1).
2.5 Single Channel Analyzer (SCA)
Pada dasarnya Singgle Channel Analyzer -SCA merupakan filter dimana akan memblokir pulsa yang puncak pulsanya diluar area jendela energi - ∆E dan
meneruskan pulsa yang puncak pulsanya masuk dalam area jendela energi -∆E
menjadi pulsa TTL standar 5 volt. (J.PAHOR,1997).
SCA merupakan salah satu perlengkapan elektronika nuklir yang sangat
penting yang berfungsi sebagai penganalisa tinggi pulsa yang berasal dari
detektor nuklir. SCA menghasilkan tinggi tegangan yang sebading dengan radiasi
yang masuk pada detektor. Tinggi pulsa dapat memberikan informasi energi
radiasi nuklir. SCA juga adalah bagian utama pada sistem spkeroskopi alfa, beta
maupun gamma. Hanya pulsa dengan ketinggian pulsa tertentu saja yang
kemudian akan diteruskan ke pencacah (counter). Penganalisa kanal tunggal ini terdiri dari rangkaian diskriminator dan rangkaian anti koinsiden. Rangkaian
diskriminator dibentuk dari dua buah komparator untuk memberi batas bawah dan
batas atas yang disebut jendela energi.
2.6 Counter
Counter atau pencacah adalah suatu rangkaian kombinasional gerbang-gerbang logika yang dapat menghitung banyaknya pulsa atau counter yang masuk.Rangkaian pencacah merupakan untai flip-flop yang disusun secara
harus menentukan dulu jenis pencacah yang akan kita buat. Pencacah itu sendiri
dibedakan menjadi 2 jenis, yaitu:
1. Pencacah Sinkron, adalah pencacah yang flip-flopnya bekerja secara
bersamaan. Semua flip-flop dalam pencacah ini mendapatkan pulsa
counter yang sama (dari satu sumber) secara bersamaan. Karena semua flip-flop bekerja secara bersamaan, sehingga pencacah ini bekerja lebih
cepat (delay-nya kecil).
2. Pencacah Asinkron, adalah pencacah yang flip-flopnya yang bekerja
secara bergantian, maksudnya adalah flip-flop akan aktif dari LSB menuju
MSB. Flip-flop paling kiri (LSB) akan mendapatkan pulsa counter pertama kali kemudian flip-flop di sebelah kanannya mendapatkan counter dari flip-flop di sebelah kirinya.
Pada perangkat renograf terdapat modul Counter yang menerapkan metode perhitungan jumlah pulsa yang dihasilkan oleh detektor per satuan waktu tertentu.
Pulsa yang dihasilkan oleh detektor sebelumnya diolah oleh pengolah sinyal
spektrometer gamma dengan saluran kanal tunggal - SCA, kemudian hasil
pengolahan sinyal tersebut diteruskan untuk dicacah melaui suatu gerbang
counter. Modul counter ini menerapkan metodeperhitungan jumlah pulsa yang dihasilkan oleh detektor dalam satu-satuan waktu tertentu.Pulsa yang dihasilkan
oleh detektor sebelumnya diolah oleh pengolah sinyal (SCA),kemudian hasil
pengolahan sinyal tersebut diteruskan untuk dicacah melaui suatu gerbang(gate)
yang menggunakan IC 7400. Proses pencacahan hanya terjadi selama gerbang
dalamkeadaan terbuka, interval waktu bagi gerbang tersebut ditentukan oleh
perangkat lunakpada PC.Komponen utama modul ini adalah IC CD4040. Modul
Counter terdiri dari clock masukan satu buah, bit control dua buah untuk mengatur nomor Counter dan pemilihan Byte,port Data 8 bit, serta catu daya. Komponen utama modul ini adalah IC CD4040 sebagai counter ( 8 bit) dan IC 74244sebagai gerbang data, data yang akan dibaca dikirim melalui Port A pada
Terminal USB (Universal Serial Bus). Proses pembacaan data dilakukan dengan pemilihan Chipselect (Cs)oleh suatu decoder (lC74138) melalui Port C (PCO, PC
Pada kegiatan ini akan dibuat modul counter 2 x 24 bit dengan teknologi komunikasi data melalui port USB, dan pengatur Jendela energi pada Saluran
Kanal Tunggal – SCA dengan jalur I2C I/O.Peningkatan kapasitas ke 24 bit ini
dimaksudkan bahwa modul counter yang dibuat dapat digunakan untuk keperluan lain yang membutuhkan kapasitas lebih dari 16 bit. Port USB hingga saat ini
masih merupakan perlengkapan standar dari sebuah komputer. Bahkan komputer
laptop/notebook pun diberi fasilitas komunikasi data serial USB. Hal ini memberi keuntungan lain bagi modul jenis ini. Dengan dikembangkannya renograf yang
berbasis USB, sehingga dapat dihubungkan ke komputer laptop/notebook maka peralatan ini menjadi praktis dan mudah perawatannya.
2.7 Ms.Visual Basic6.0
MS-Visual Basic 6.0 adalah bahasapemrograman yang bekerja dalam lingkup MSWindows.MS-Visual Basic 6.0 memanfaatkankemampuan MS-Windows secara optimal.Kemampuannya dapat dipakai untukmerancang program aplikasi
lainnya berbasis MS-Windows.
Kata“Visual” menunjukkan cara yang digunakanuntuk membuat graphical user interface (GUI). Dengan cara ini anda tidak lagi menuliskan instruksi pemrograman dalamkode-kode baris, tetapi secara mudah user dapat melakukan drag dan drop objek-objekyang akan anda gunakan. Jika ingin menggunakan fasilitas program drawing,misalnya paint, secara efektif dapatmenggunakan interfacenya.Kata basic merupakan bagianbahasa basic (beginners all-purpose symbolic instruction code), yaitu sebuahbahasa pemrograman yang dalamsejarahnya sudah banyak digunakan oleh para programmer untuk menyusun aplikasi.Visual Basic dikembangkan dari bahasapemrograman basic dan sekarang berisibanyak statement, fungsi, dan keyword, yang beberapa diantaranya terhubung ke windowsGUI.(Retna, Prasetia, 2004).
Visual Basic terdiri atas 6 jendela penting : 1. Bagian Main Window
4. Bagian Properties 5. Bagian Form Layout 6. Bagian Window Project
Gambar 2.7 dibawah ini menunjukkantampilan halaman muka dari program
Visual Basic 6.0.
Gambar 2.7. Tampilan Visual Basic 6.0
Pembuatan program aplikasi menggunakan Visual Basic dilakukan denganmembuat tampilan aplikasi pada form, kemudian diberi script program di dalam
komponen-komponen yang diperlukan. Form disusun oleh komponen-komponen yang berada di [Toolbox], dan setiap komponen yang dipakai harus diaturpropertinya lewat jendela [Property].Menu pada dasarnya adalah operasional standar di dalam sistem operasiwindows, seperti membuat form baru, membuat project baru, membuka project danmenyimpan project. Di samping itu terdapat fasilitas-fasilitas pemakaian Visual Basicpada menu. Untuk lebih jelasnya Visual Basic menyediakan bantuan yang sangatlengkap dan detail dalam MSDN.
1. Property: Setiap komponen di dalam pemrograman Visual Basic dapat diaturpropertinya sesuai dengan kebutuhan aplikasi. Property yang tidak
bolehdilupakan pada setiap komponen adalah “Name”, yang berarti nama
variabel(komponen) yang akan digunakan dalam scripting. Properti
“Name” ini hanyabisa diatur melalui jendela Property, sedangkan nilai peroperti yang lain bisadiatur melalui script seperti
Command1.Caption=”Play” Text1.Text=”Visual Basic” Label1.Visible=False
Timer1.Enable=True
2. Metode: Bahwa jalannya program dapat diatur sesuai aplikasi
denganmenggunakan metode pemrograman yang diatur sebagai aksi dari
setiapkomponen. Metode inilah tempat untuk mengekpresikan logika
pemrogramandari pembuatan suatu prgram aplikasi.
3. Event: Setiap komponen dapat beraksi melalui event, seperti event click padacommand button yang tertulis dalam layar script Command1_Click,
atau eventMouse Down pada picture yang tertulis dengan Picture1_MouseDown.
BAB 3
PERANCANGAN SISTEM
Pada kegiatan ini proses perancangan sistem merupakan bagian yang sangat
penting karena akan menentukan seperti apa alat yang akan dibuat. Perancangan
sistem yang akan dibuat terdiri dari rancangan SCA dan counter dengan antarmuka devasys USB I2C I/O yang akan digunakan pada perangkat renograf. Adapun blok diagram perancangan sistem adalah seperti Gambar 3.1 dibawah.
Gambar 3.1. Blok Diagram Rancangan Sistem
Seperti yang telah dibahas pada bab sebelumnya, bahwa pada teknik
pemeriksaan fungsi ginjal kanan dan ginjal kiri diperlukan beberapa modul .
Pada penelitian ini, adapun modul yang dirancang adalah modul SCA dan
modul Counter berbasis Devasys USB I/O. Pulsa yang dihasilkan oleh detektor sebelumnya diolah oleh pengolah sinyal spektrometer gamma dengan saluran
kanal tunggal – SCA. Keluaran SCA berupa pulsa standar TTL . Banyaknya
pulsa yang keluar dari SCA sebanding dengan distribusi radiofarmaka pada
kedua ginjal pasien. Pulsa TTL tersebut selanjutnya diteruskan untuk dihitung
melaui suatu gerbang counter. Hasil counter kemudian dikirim ke komputer melalui antar muka serial USB
3.1 Rancangan SCA
Adapun bagian- bagian SCA adalah ditunjukkan pada Gambar 3.2.
Gambar 3.2. Blok Diagram SCA
Pada rangkaian SCA, tiap pulsa input dilengkapi dua diskriminator yaitu
Lower Level Discriminator ( LLD) dan Upper Level Diskriminator ( ULD) dan tiap diskriminator membangkitkan sebuah pulsa keluaran jika masing – masing
ambang ini melebihi tinggi pulsa masukan. Untuk operasi integral atau normal
ambang diskriminator diatur berdiri sendiri, untuk operasi window ambang ULD didasarkan pada pengaturan LLD terhadap ground. Jika saklar mode dipilih
integral, tiap respon LLD akan membangkitkan sebuah keluaran SCA. Dengan
mengatur saklar pada salah satu window, sebuah keluaran SCA dibangkitkan jika LLD dipicu dan ULD tidak dipicu.
Pada gambar, digambarkan dua kemungkinan kondisi pulsa input. Pertama
adalah sebuah pulsa yang melebihi ambang LLD tanpa melebihi ULD dan pulsa
lainnya adalah pulsa yang melebihi kedua ambang. Jika dipilih operasi integral,
sebuah pulsa keluaran SCA dibangkitkan untuk setiap pulsa input jika pada saat
pulsa input turun melintasi batas LLD. Jika dipilih operasi diferensial ( salah satu Q1:74LS123
window), sebuah pulsa keluaran SCA dibangkitkan untuk pulsa pertama. Sinyal keluaran LLD dan ULD tersedia bila diskriminator yang sesuai dipicu sinyal input
saat mulai naik.
Jika tinggi pulsa lebih kecil dari batas bawah ( aras bawah ) atau lebioh
besar dari batas atas (aras atas+ lebar jendela), maka tidak terdapat keluaran pada
SCA. SCA hanya memilih keluaran jika tinggi pulsa yang masuk berada diantara
batas bawah dan batas atas. SCA dapat memisahkan pulsa yang yang rendah.
Pulsa yang berasal dari energi sinar gamma dengan pulsa yang berasal dari energi
sinar gamma lainnya dapat dibedakan SCA yang disebut juga dengan
diskriminator karena dapat membedakan tinggi pulsa.
Pada SCA hanya terdapat satu salu pencacah yang dibatasi oleh suatu
ambang dan celah yang lebarnya dapat diatur, yang biasa disebut jendela
(window). Hanya pulsa yang berada diatara jendela energi yang dapat diteruskan menuju Counter. Pada rangkaian SCA, LLD diberi tegangan sebesar E dimana merupakan batas bawah dari sinyal yang dapat dilewatkan, sedangkan ULD diberi
tegangan sebesar E+∆E yang merupakan batas atas dari sinyal yang dapat
dilewatkan. LLD dan ULD menentukan tingka tegangan dalam rangkaian
elektronik yang akan dibandingkannya. Bila input ada dalam range tersebut maka akan diumpankan ke rangkaian anti-coincidence, hal ini terjadi bila tegangan
input antara E dan E+∆E. Rangkaian anti-coincidence mempunyai dua input, masing – masing merupakan output dari komparator ULD dan LLD. Fungsi
rangkaian anti-coincidence adalah memberikan output (sebuah pulsa) hanya apabila pada output diskriminator muncul pulsa. Bila outpu muncul dua pulsa atau
tidak muncul sama sekali, maka rangkaian anti-coincidence tidak akan memberikan output.
3.2 Rancangan dual counter 24 bit berbasis USB pada alat renograf
Pada perangkat renograf terdapat modul Counter yang menerapkan metode perhitungan jumlah pulsa yang dihasilkan oleh detektor per satuan waktu
tertentu. Pulsa yang dihasilkan oleh detektor sebelumnya diolah oleh pengolah
pengolahan sinyal tersebut diteruskan untuk dicacah melaui suatu gerbang
counter.
Rancangan dualcounter 2 x 24 bit ini dibuat dengan teknologi komunikasi data melalui port USB, dan pengatur Jendela energi pada Saluran Kanal Tunggal
Blok diagram pencacah 24 bit dan antar mukanya untuk Renograf dengan
teknologi komunikasi data USB diperlihatkan pada Gambar 3.3. dibawah.
Adapun cara kerja dari pencacah 24 bit yang dirancang adalah mula-mula
DAC 8 bit diprogram secara serial melalui jalur I2C untuk mengatur jendela
energi sesuai isotop yang digunakan yang sebanding dengan tinggi pulsanya.
Didalam SCA, pulsa yang datang diseleksi tinggi pulsanya sesuai jendela energi
isotop yang digunakan dan diubah menjadi pulsa TTL. Kemudian melalui jalur
kontrol port-C mulai start counter. Pewaktu terprogram disetting dari komputer selama 10 detik. Pulsa keluaran SCA akan dicacah oleh counter biner CD4040.
melalui jalur kontrol port-C. Selanjutnya counter akan dibaca 3 kali 8 bit oleh komputer melalui jalur data 8 bit port-A modul devasys USB_I2C I/O untuk ginjal kiri. Hasil pembacaan disimpan pada variabel A, B dan C. Kemudian dibaca lagi
3 kali 8 bit oleh komputer melalui jalur data 8 bit port-A modul devasys USB_I2C I/O untuk ginjal kanan. Hasil pembacaan disimpan pada variabel D, E dan F.
Kemudian dihitung Hasil cacah kiri = A+(Bx256) + (Cx256x256). Dan hasil
cacah kanan = D+(Ex256) + (Fx256x256). Pencacahan diulang kembali untuk 10
detik ke dua, ke tiga dan seterusnya sampai total waktu pemeriksaan fungsi ginjal
kurang lebih 15 menit hingga 18 menit. Hasil pencacahan kemudian diproses
komputer dalam bentuk grafik renograf cacah fungsi waktu dan numerik hasil
perhitungan tertentu yang mencerminkan keadaan fungsi ginjal pasien. Komponen
counter biner dari IC CD4040 yang disusun seri, sehingga membentuk 24 bit.
3.3Pengujian
Pengujian dimaksudkan untuk mengetahui apakah unjuk kerja alat yang dirancang
telah memenuhi spesifikasi yang ditentukan dan layak digunakan. Dan hasil
pengujian akan dibandingkan dengan perhitungan secara teori.
Gambar 3.4. Blok Diagram Modul SCA dan modul Counter serta Antar Mukanya Berbasis devasys USB_I2C I/Oyang akan Diuji pada Perangkat Renograf
3.3.1 Pengujian Digital to analog DAC 8 Bit ADDA Melalui Antarmuka
Devasys USB_I2C I/O
Pengujian modul DAC digunakan sebagai tegangan referensi untuk LLD dan
jendela energi pada penganalisa saluran kanal tunggal-SCA. Tegangan ini
digunakan saat akuisisi spektrum isotop yang digunakan dan untuk kalibrasi lebar
jendela saat akuisisi data pasien.
3.3.1.1 Pengujian Jendela Energi (E) Digital to analog DAC 8 Bit ADDA
Melalui AntarmukaDevasys USB_I2C I/O
Cara pengujian:
1. Disusun peralatan seperti pada Gambar 3.5.
2. Dihiidupkan komputer, panggil progran uji DAC-USB.
3. Diberi masukan energi (E) digital 0 sampai 255.
5. Dibuat tabel masukan digital VS keluaran analog.
6. Dihiitung jumlah cacah secara teoritis dengan rumus:
Out put Analog DAC = (input digital/256)x Vref (3.1)
Vref yang digunakan adalah 2,5 volt
3.3.1.2 Pengujian Tinggi Pulsa (∆E) Digital to analog DAC 8 Bit ADDA Melalui AntarmukaDevasys USB_I2C I/O
Cara pengujian:
1. Disusun peralatan seperti pada Gambar 3.5.
2. Didupkan komputer, panggil progran uji DAC-USB.
3. Diberi masukan tinggi pulsa (dE) digital dari 0 sampai 255.
4. Diamati dan dicatat keluaran analog yang tertampil pada multimeter digital
Fluke 8021B.
5. Dibuat tabel masukan digital VS keluaran analog.
6. Dihitung output analog secara teoritis dengan rumus:
Out put Analog DAC = (input digital/256)x Vref (3.2)
Vref yang digunakan adalah 2,5 volt
3.3.2 Pengujian SCA
Pengujian modul SCA dilakukan dengan cara memberikan pulsa masukan dari
pulse generator untuk mengetahui apakah SCA telah bekerja dengan baik atau tidak dan dilakukan pengamatan pulsa keluaran pada tiap titik pengujian.
Pengujian pada modul SCA ini, digunakan sistem operasi jendela (window),
dengan tidak mengubah nilai ∆E yaitu ditetapkan 0,1. Dimana pengaturan jendela energi yang masuk ke SCA dikirim dari energi DAC.
3.3.3 PengujianCountermelaluiAntarmukaSerial USB
Adapun cara pengujiancounteryang telah dirancang dengan antarmuka Devasys USB_I2C I/O pada perangkat renograf adalah :
1. Disusun peralatan seperti Gambar 3.6.
Function
Gambar 3.6. Uji Rancangan Modul Counter Renograf 2. Dihidupkan komputer, panggil program uji counter SCA 3. Diatur masukan pulsa generator 1kHz
4. Diatur waktu dengan interval 10 detik
6. Dicaatat hasil pengukuran counter standard, tampilan komputer counter Kiri dan counter Kanan
7. Diulangi langkah no.5 dan no.6 untuk pulsa generatoryang telah diatur
frekuensi
8. Dihitung hasil cacah secara teoritis dengan rumus:
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada bab ini, akan dibahas pengujian alat dan analisis pengujiannya.
4.1 Pengujian Alat
Rangkaian pengujian alat secara keseluruhan dimuat pada lampiran. Hal ini
dilakukan untuk mengetahui unjuk kerja dari alat yang dirancang. Adapun hasil
pengujiannya adalah sebagai berikut.
4.1.1 Hasil Pengujian DAC
Hasil pengujian DAC ini digunakan tegangan referensi untuk LLD dan
jendela energi pada penganalisa saluran kanal tunggal–SCA.
4.1.1.1 Pengujian Energi (E) Digital to analog (DAC)8 Bit ADDA Melalui
Antar MukaDevasys USB I2C I/O
Dalam pengujian energi Digital to analog (DAC) diperoleh hasil tegangan output yang ditampilkan oleh multimeter digital Fluke 8021B. Tegangan keluaran
DAC, digunakan sebagai tegangan referensi untuk LLD dan jendela energi pada
penganalisa saluran kanal tunggal-SCA.. Kemudian memberikan input energi (E)
dari 0 – 255 dan hasil keluaran analognya dibaca oleh multimeter digital Fluke
Tabel 4.1Pengujian Energi (E) Digital to analog (DAC) 8 bit ADDA melalui
Vref yang digunakan adalah 2,5 volt
Untuk data pertama diperoleh penyimpangan (miliVolt) sebagai berikut :
Penyimpangan (miliVolt) = {OutputAnalog(miliVolt)}-
{Perhitungan(miliVolt)} (4.2)
= { 8 - 9 }
= - 1 miliVolt
Untuk data kedua diperoleh penyimpangan %) sebagai berikut :
– (4.3)
= 11 %
Dengan menggunakan cara yang sama, pengujian energi digital to analog DAC 8 bit ADDA melalui antarmukadevasys USB I2C I/O dan penyimpangan tiap data ditunjukkan pada Tabel 4.1 maka dapat dibuat grafik perbandingan
Gambar 4.1. Grafik Pengujian Energi (E) Digital to analog DAC 8 Bit ADDA Melalui Antarmuka Devasys USB I2C I/O
Dari pengujian energi DAC terhadap perubahan frekuensi diperoleh kurva dengan
persamaan Y = aX – b = 9,753X – 33,4 ,sehingga di dapat garis regresi linier R2 =
0,999 dan rata – rata penyimpangannya adalah sebesar 5,07 % , artinya bahwa alat
yang dipakai dalam melakukan pengujian tersebut mempunyai nilai linearitas
yang baik terhadap perubahan frekuensi, namun hasil output analog yang
dihasilkan oleh alat menyimpang dari nilai output teori. Hasil penyimpangan
tersebut disebabkan oleh pulse generator yang mengalami fluktuasi.
4.1.1.2 Pengujian Jendela Energi (∆E)Digital to analog DAC 8 Bit ADDA Melalui AntarmukaDevasys USB I2C I/O
Pengujian Jendela Energi (∆E) dilakukan dengan cara memberikan input tinggi
pulsa energi (∆E) dari 0 – 255 dan hasil keluaran analognya dibaca oleh
multimeter digital Fluke 8021B. Hasil pengujian jendela energi ∆E digital to analog DAC 8 bit ADDA melalui antarmuka devasys USB I2C I/O dibandingkan dengan hasil teori dan dimasukkan kedalam Tabel 4.2dibawah.
Tabel 4.2 Pengujian Jendela Energi (∆E) digital to analog DAC 8 bit ADDA melalui antarmuka I2C I/O USB
Digital
Vref yang digunakan adalah 2,5 volt
Untuk data pertama diperoleh penyimpangan (miliVolt) sebagai berikut :
Penyimpangan (miliVolt) = {OutputAnalog(miliVolt)} –
{ Perhitungan(miliVolt) } (4.4)
= { 7-9 }
= -2 miliVolt
– (4.5)
= 22 %
Dengan menggunakan cara yang sama, pengujian energi digital to analog DAC 8 bit ADDA melalui antarmuka devasys USB I2C I/O dan penyimpangan tiap data ditunjukkan padaTabel 4.2. Dari Tabel 4.2maka dapat dibuat grafik
perbandingan antara cacah dengan frekuensi seperti yang terlihat pada Gambar 4.2
Gambar 4.2. Grafik Pengujian Jendela Energi ∆E Digital to analog DAC 8 Bit ADDA Melalui Antarmuka Devasys USB I2C I/O
Dari pengujian jendela energi ( ∆E) DAC terhadap perubahan frekuensi diperoleh kurva dengan persamaan Y = aX – b = 9,753X – 33,34, sehingga di
dapat garis regresi linier R2 = 0,999 dan rata – rata penyimpangannya adalah
sebesar 5,22 % , artinya bahwa alat yang dipakai dalam melakukan pengujian
tersebut mempunyai nilai linearitas yang baik terhadap perubahan frekuensi,
namun hasil output analog yang dihasilkan oleh alat menyimpang dari nilai
output teori.
4.1.2 Hasil Pengujian SCA
Analisa rangkaian Single Channel Analyzer (SCA) yaitu : 1. Rangkaian Diskriminator
Rangkaia diskriminator menggunakan dua buah IC LM710 sebagai
komparator. Masing – masing IC berfungsi sebagai dskriminator level
bawah (LLD) dan diskriminator level atas (ULD), seperti ditunjukkan
pada gambar dibawah .
Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat seperti ditunjukkan pada Gambar 4.3.
Gambar 4.3. Blok Rangkaian Diskriminator
Pada diskriminator level bawah, input LLD dibandingkan dengan input
sinyal dari amplifier sehingga menghasilkan keluaran LLD’ .Ketika pulsa input
lebih tinggi dari LLD, maka keluaran LLD’ berlogika 1 (high) dan jika lebih
rendah maka keluaran LLD’ berlogika 0 (low). Sedangkan pada diskriminator level atas input ULD dibandingkan dengan sinyal dari amplifier sehingga
menghasilkan ULD’. Dimana ketika pulsa input lebih tinggi dari ULD, maka
keluaran ULD’ berlogika 1 ( high ) dan jika pulsa input lebih rendah dari ULD,
maka keluaran ULD’ akan berlogika 0 (low).
Gambar 4.4. Timing Diskriminator LLD
ULD
2. Rangkaian One Shot
Rangkaian one shot digunakan untuk satu tembakan pulsa tunda dengan lebar 0,5 µs yang dihasilkan dari LLD sebagai delay time ( waktu tunda) pada SCA.
Blok rangkaian tersebut diperlihatkan pada Gambar 4.4 dibawah .
One shot 1
Gambar 4.5 Blok Rangkaian one shot untuk waktu tunda 3. Rangkaian Flip – Flop
Rangkaian flip – flop digunakan untuk mereset output SCA apabila
puncak pulsa berada diatas batas atas diskriminator (ULD).
Flip – flop bernilai 1 (preset) bila ada perubahan input ULD’ dari logika 0
ke 1 sedangkam reset terjadi bila ada perubahan input Q2 (one shot 2) dari logika 1 ke 0.
Adapun analisis dari keadaan rangkaian flip – flop pada SCA ditunjukkan pada
Tabel 4.3.
Tabel 4.3. Keadaan Keluaran Flip – flop pada SCA
No Masukan ULD’ Q2 Keluaran flip – flop
Ke rangkaian flip - flop Ke gerbang NOR
Output dari keluaran flip – flop dan one shot 1 digunakan sebagai masukan pada rangkaian NOR Gate.
Adapun keluaran SCA yang dihasilkan dapat dilihat sesuai dengan tabel
kebenaran gerbang NOR pada SCA yang terdapat pada Tabel 4.4.
Tabel 4.4 Kebenaran gerbang NOR pada SCA
Input Output
Output Flip – Flop One Shot 1 SCA
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0
Gambar 4.6. Timing Diagram SCA
Pada rangkaian SCA ini yang berperan sebagai rangkaian anti-coincidence adalah IC 74LS123 sebagai rangkaian NOR dan IC 74HC02 sebagai
multivibrator. Dari hasil pengujian diagram timing SCA pada Tabel 4.5, SCA yang dibuat telah bekerja dengan operasi jendela. Pengujian Sca dilakukan dengan
