• Tidak ada hasil yang ditemukan

Pembimbing Akademik : Dr. dr. M. Rasjad Indra, MS

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Membagikan "Pembimbing Akademik : Dr. dr. M. Rasjad Indra, MS"

Copied!
36
0
0

Teks penuh

(1)

PENDEKATAN TEORITIS PENYUSUNAN MODEL MATEMATIK UNTUK OSILASI REGANGAN DINDING DADA

AKIBAT AKTIVITAS JANTUNG

Oleh : Nurida Finahari

(2)

1. Fisioanatomi

& Sinkronisasi 5. Peran Dinamika

Pernafasan & Sinkronisasi 4. Osilasi akibat

(3)

Kualitas Udara Aktifitas Pernafasan Tekanan Rongga Dada Regangan Elastis Dinding Dada Getaran Dinding Superposisi Getaran

(4)

Listrik Jantung Depolarisasi/ Repolarisasi

Detak Jantung/ Gerak Katup/ Aliran Darah Aorta Ekshalasi/Inhalasi Pernafasan Regangan Elastis Dinding Dada Bunyi dan Getaran Superposisi/ Transmisibilitas Getaran

Model Matematis Sensor, Pengukuran

Data ECG dan Spirometry

(5)

Sinkronisasi kardiorespirasi merupakan

fenomena nyata meskipun bukan

merupakan variabel utama interaksi

kardiorespirasi (Toledo, et.al; 2002)

Penelitian-penelitian tentang sinkronisasi

kardiorespirasi pada awalnya ditujukan

untuk memahami mekanisme

(6)

Dilakukan dengan memanfaatkan data-data

hasil rekaman terpisah dari alat ukur jantung

dan paru-paru, yang dikuantifikasi menjadi

variabel baru

Jantung dan paru-paru merupakan osilator

biologis yang terletak berdekatan, sehingga

memungkinkan timbul gelombang interferensi

VARIABEL FISIOLOGIS ALTERNATIF

(7)

Pengembangan peralatan baru sebagai perbaikan kinerja, menawarkan akurasi, kepresisian, kepraktisan, biaya murah dan kenyamanan (Mack; 2003)

Diperlukan Pemodelan Matematik

(8)

“ Penyusunan model matematik vibrasi kardiorespirasi

yang disebabkan oleh jantung dalam kondisi fisiologi

normal melalui pendekatan teoritis “

(9)

HUBUNGAN FUNGSIONAL

y = f (x

1

; x

2

; x

3

)

x

1: gerak jantung

x

2: gerak diafragma

x

3: gerak otot intercostal

(10)

Diagram Kinematis Otot Pernafasan Dinamika Gaya Kontraksi-Relaksasi Gaya Eksitasi Getaran Tekanan Intratorak Gelombang Tekanan Diagram Kinematis Otot Jantung Dinamika Gaya Konstraksi-Relaksasi Gaya Eksitasi Getaran

Siklus dan Numerisasi Regangan Dinding Dada Potensial Aksi Sel

Sinkronisasi Fase Fisiologis ALUR PEMODELAN

(11)
(12)

POTENSIAL AKSI PACEMAKER

- Pada node SA tidak ada ambang batas tetap - Dimulai dengan penurunan permeabilitas

membran terhadap K+, kanal tertutup

- Depolarisasi Na+ (F) diikuti Ca2+ (T) yang

terbuka sebentar

- Potensial aksi terjadi pada saat potensial membran mencapai ambang batas

- Arus depolarisasi terjadi akibat masuknya Ca2+

melalui kanal (L) yang terbuka beberapa waktu - Kanal K+ terbuka kembali, siklus berulang

(13)

POTENSIAL AKSI PACEMAKER

Model matematis yang

representatif untuk node SA disusun dalam kondisi sel tunggal dengan obyek jantung kelinci (Yasutaka et.al.; 2002). m NaCa NaK ACh K Na b Na st h sus to Ks Kr T Ca L Ca C I I I I I I I I I I I I I dt dV ,  ,         ,  ,  

Menunjukkan karakteristik aktivitas potensial aksi pacemaker yang lebih realistik, karena telah mempertimbangkan semua variabel arus, termasuk aktivitas

(14)

POTENSIAL AKSI PACEMAKER

Model matematis yang

representatif untuk node SA disusun dalam kondisi sel tunggal dengan obyek jantung kelinci (Yasutaka et.al.; 2002).

Masih ditemukan inkonsistensi grafik hasil simulasi jika dibandingkan dengan aktifitas sel yang sesungguhnya

Belum bisa mengakomodasi variabilitas jenis sel pacemaker yang memiliki

karakteristik kelistrikan yang berbeda, Karakteristik arus yang disebabkan ion-ion lain pada sel, distribusi densitas ion pada sel dan ruang antar sel, pengaturan oleh

(15)

POTENSIAL AKSI SEL OTOT VENTRIKEL

• Bocoran kanal K+ menghasilkan posisi

keseimbangan negatif (-90mV) • Pembukaan kanal Na+ mengawali

depolarisasi, diikuti pembukaan kanal Ca2+

(L) dalam waktu yang cukup lama (stabilitas kondisi puncak)

• Repolarisasi mulai terjadi saat kanal Ca2+

mulai menutup, yang diikuti pembukaan kanal K+

(16)

POTENSIAL AKSI SEL OTOT VENTRIKEL

• Mekanisme potensial aksi sel atrium mirip dengan sel ventrikel tapi kondisi puncaknya lebih pendek

• Meskipun mekanisme potensial aksi sel otot jantung hampir sama dengan sel otot rangka namun karakteristik sel jantung lebih ekstrim

(17)

POTENSIAL AKSI SEL OTOT VENTRIKEL

Model matematik sel otot ventrikel disusun atas dasar pendekatan baru dimana jaringan

ventrikel digambarkan sebagai benang silindris tiga dimensi dalam lingkungan cairan garam (Roth; 1991)

)

(

)

(

m L Na 3 m Na L ion

g

V

g

m

h

V

J

Persamaan aktivitas arus kanal ion:

Belum menunjukkan perubahan kondisi yang diakibatkan peningkatan kecepatan konduktifitas dari sel pacemaker .

Model benang silindris berjari-jari seragam juga belum menunjukkan kondisi fisioanatomi yang sesungguhnya.

(18)
(19)
(20)

MEKANISME KONTRAKSI-RELAKSASI

Teori pergeseran filamen ( sliding-filament mechanism): pemendekan sarcomere terjadi akibat pergeseran posisi filamen tanpa merubah panjang filamen-filamen penyusun tersebut

Kontraksi otot, proses aktivasi gaya otot yang membangkitkan pergerakan cross-bridge miosin filamen tebal. Cross-bridge

miosin berikatan dengan molekul aktin filamen tipis dan bergerak dalam arah lengkung, aktin filamen pada garis Z tertarik ke arah pusat sarcomere. Terjadilah pemendekan sarcomere

(21)
(22)

MEKANISME KONTRAKSI-RELAKSASI

Perubahan panjang otot jantung akibat proses kontraksi-relaksasi dapat diindikasikan oleh pergerakan dinding jantung.

Pemodelan mengasumsikan jantung sebagai bejana tekan 2 ruang (Gutterrez et.al; 2003)

(23)

MEKANISME KONTRAKSI-RELAKSASI 2

2

r

t

p

r

t

p

l

Panjang otot

(24)

PERUBAHAN VOLUME RONGGA INTRA TORAK

Aktivitas fisiologis jantung mengakibatkan perubahan volume sebesar 2-5% dari total volume yang diukur di antara akhir periode diastol dan akhir periode sistol (Hoffman, Ritman, 1988)

Volume total jantung diperkirakan sebesar 60 cm3 dengan massa sekitar 300 gram (Tortora, 2005)

Perubahan volume jantung ini memiliki peranan sebagai pompa penambah volume bagi paru-paru (Lichtwarck-Aschoff et.al., 2004)

Peranan jantung dalam perubahan volume rongga intratorak dapat dilihat dari pengukuran perubahan

(25)

PERUBAHAN VOLUME RONGGA INTRA TORAK

Secara eksperimental, regangan dinding dada telah dijadikan parameter pengukuran perubahan volume rongga rusuk dengan menggunakan pletismograf induktansi (Palmer et.al; 2004)

Pemodelan dinding dada telah dilakukan secara matematik pada penelitian terhadap aktivitas paru-paru dan otot perut (Cappelo, De Troyer; 2004)

Persamaan keseimbangan statis sistem pernafasan: Pao = KR VR + KL VL

Pao = KDi VDi + Pab + KL VL Pab = KA VA + PA

(26)

PERUBAHAN VOLUME RONGGA INTRA TORAK

Untuk mengukur parameter volume-volume tersebut, dilakukan pemotretan pada

beberapa kondisi pernafasan

Pengukuran-pengukuran di atas masih menggunakan asumsi bahwa bentuk penampang lintang potongan tubuh hasil foto radiografis adalah mendekati

elipsoidal.

(27)

PERUBAHAN TEKANAN RONGGA INTRA TORAK

Osilasi kardiogenik akibat detak jantung diketahui mempengaruhi volume paru secara signifikan (Lichtwarck-Aschoff et.al., 2004)

Perubahan volume paru berkaitan erat dengan tekanan pada jalan pernafasan, tekanan alveoli dan tekanan selaput pleura. Tekanan selaput pleura ini

mengindikasikan interaksi antara paru dengan dinding dada, akibat perbedaan elastansi antar keduanya (Gattinoni et.al., 2004)

(28)

PERUBAHAN TEKANAN RONGGA INTRA TORAK

Tekanan pleura dan paru:

Ppl = Paw x Ecw / Etot Pl = Paw x El / Etot

Ppl = Paw [(0,47 Pia + 1,43) / (0,47 Pia + 1,43 + El)] Tekanan intra abdominal ini menunjukkan pengaruh gerak diafragma sebagai salah satu komponen sistem pernafasan, namun hubungan dinamik antar semua komponen sistem belum tampak.

(29)

OSILASI REGANGAN DINDING DADA

Salah satu model sistem pernafasan disusun dalam kondisi tubuh beraktivitas dinamis sehingga mengalami percepatan aksial, seperti misalnya yang terjadi pada saat berjalan atau berlari (Loring et.al., 2001)

Gaya netto yang diakibatkan oleh gerak otot-otot pernafasan dada (Frc) dan abdominal (Fab):

)

(

)

(

)

(

)

(

G rc e1,l rc rcm rc rcm rc rc rc rc

m

x

P

A

P

A

K

x

R

x

F

cos

sin

cos

rc zo rc yo o rc

x

m

G

m

G

m

)

(

)

(

)

(

)

(

G ab e1,l ab rcm ab rcm ab ab ab ab

m

x

P

A

P

A

K

x

R

x

F

cos

sin

cos

ab zo ab yo o ab

x

m

G

m

G

m

(30)

OSILASI REGANGAN DINDING DADA

Kekurangan dari model ini adalah perlunya dilakukan penyesuaian terhadap nilai-nilai parameter simulasi agar menunjukkan hasil yang sesuai dengan kondisi fisioanatomis, misalnya penentuan sudut α dan β tidak bisa dilakukan secara khas namun diperoleh dari coba-coba

(31)

1. SISTEM SUMBU ACUAN

Mengacu pada posisi pengukuran yang direncanakan untuk vibrasi kardiorespirasi maka sistem sumbu yang digunakan adalah sistem sumbu bidang (2D) untuk arah tranversal

dengan pusat sumbu mengikuti posisi segitiga Einthoven.

(32)

2. POTENSIAL AKSI OTOT JANTUNG

Proses kontraksi-relaksasi otot jantung yang tampak dalam skala organ merupakan hasil dari penjalaran potensial aksi sel-sel jantung mulai dari sel-sel sistem konduksi hingga ke seluruh sel atrium dan ventrikel.

Mengingat kompleksitas sel-sel penyusun sistem konduksi jantung dan adanya perbedaan karakteristik potensial aksi sel atrium dan sel ventrikel, efek total potensial aksi sel-sel otot jantung baru terlihat jika ditinjau dalam skala organ.

PENGEMBANGAN KOMPILASI PERSAMAAN 1) DAN 5)

(33)
(34)

3. ADAPTASI BENTUK MODEL MATEMATIS           

(35)

Kesimpulan yang dapat diambil adalah:

• Pemodelan osilasi regangan dinding dada dapat dilakukan secara matematik.

• Model dapat disusun dari modifikasi persamaan matematik referensi.

• Diperlukan keseragaman metode penyusunan model mengingat beberapa referensi yang diacu masih menggunakan pendekatan empirik dan analitis. • Diperlukan keseragaman dasar penetapan konstanta dan nilai-nilai variabel

sehingga kemungkinan timbulnya kesalahan dapat diminimasi. Saran:

1. Masih diperlukan tinjauan tentang pemodelan dinamika sistem pernafasan dan keterlibatan variabel-variabel sinkronisasi.

2. Perlu dipertimbangkan jenis peralatan dan metode pengukuran yang

digunakan untuk mendapatkan nilai-nilai variabel dan penetapan konstanta sehingga proses dan hasil validasi model dapat dipertanggungjawabkan akurasinya

(36)

Follow the light in the name of God Wishes and trust only for the best

Gambar

Diagram Kinematis Otot Pernafasan Dinamika Gaya Kontraksi-Relaksasi Gaya EksitasiGetaran Tekanan Intratorak Gelombang TekananDiagram KinematisOtot JantungDinamika GayaKonstraksi-RelaksasiGaya EksitasiGetaran

Referensi

Dokumen terkait

Sedangkan air, tempurung, dan sabut sebagai hasil samping ( by product ) dari buah kelapa juga dapat diolah menjadi berbagai produk yang nilai ekonominya tidak kalah dengan

Tutkimustuloksista (Blomberg ym. 2016) kävi ilmi, että kansalaisista miehet uskoivat naisia enemmän toimeentulotuen vilpilliseen hakemiseen ja hakijoiden laiskuuteen. Sekä

sebutkan, menurut Anda mana yang paling mudah digunakan untuk pembelajaran PPKn secara daring.. Whatsapp yang paling mudah digunakan untuk pembelajaran

Tahap pemahaman simbol ini, menurut hermeneutika Ricoeur, merupakan tahap pertama dari tiga tahap pemahaman yang menyebabkan perubahan dari kehidupan yang berada di dalam

Metode penelitian berupa metode survei. Data yang digunakan berupa data primer tentang manajemen pola pemeliharaan yang diambil dengan menggunakan kuesioner dan hasil

Faktor ini mencakup desain pekerjaan individu itu (otonomi, keragaman tugas,.. tingkat otomatisasi), kondisi kerja, dan tata letak fisik. Makin banyak kesaling-tergantungan

1) Dengan pengetahuan tentang perkembangan peserta didik, seorang guru akan bisa memberikan harapan yang realistis terhadap anak dan remaja. Ini sangatlah penting, sebab