RANCANG BANGUN INSTRUMENTASI ELEKTROKARDIOGRAFI BERBANTUAN PC MENGGUNAKAN SOUNDSCOPE.

(1)

RANCANG BANGUN INSTRUMENTASI ELEKTROKARDIOGRAFI BERBANTUAN PC MENGGUNAKAN S OUNDSCO PE

Oleh : Evi Ulandari NIM 082244610006 Program Studi Fisika

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sain

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN

(2)

(3)

iv

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah swt. atas karunia-Nya

yang telah memberikan nikmat kesehatan dan kekuatan kepada penulis sehingga

skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik. Skripsi ini diajukan sebagai salah satu

syarat untuk memperoleh gelar sarjana sain di Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan. Judul skripsi ini adalah “Rancang

Bangun Instrumentasi Elektrokardiograf Berbantuan PC Menggunakan

Soundscope”.

Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada

berbagai pihak yang telah membantu menyelesaikan skripsi ini, mulai dari

pengajuan proposal penelitian, pelaksanaan, sampai penyusunan skripsi, antara

lain Bapak Dr. Ridwan Abdullah Sani, M.Si selaku Dosen Pembimbing Skripsi,

yang telah banyak memberikan bimbingan dan saran-saran kepada penulis sejak

awal penelitian sampai dengan selesainya penulisan skripsi ini. Bapak Drs.

Makmur Sirait, M.Si selaku Dosen Penguji I, Bapak Drs. Nurdin Siregar, M.Si

selaku Dosen Penguji II, dan Bapak Drs. Rahmatsyah, M.Si selaku Dosen Penguji

III, yang telah memberikan kritikan dan masukan demi penyempurnaan skripsi

ini. Bapak Drs. Abd. Hakim S, M.Si selaku Dosen Pembimbing Akademik yang

memberikan bimbingan dan nasehat selama masa perkuliahan dan telah

membantu dalam penyelesaian skripsi ini. Ucapan terima kasih yang teristimewa

penulis sampaikan kepada kedua orang tua Ayahanda Wahid dan Ibunda Maimun.

Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada abang dan kakak tercinta

Muhammad Wahyudi, Tika, Suhendri, Yuwanita Merdekawati Nasution, dan

Adik saya Inda Astari yang tiada henti memberikan doa, motivasi, dan semangat.

Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada Siti Maisyaroh, Nur

Hidayati, Mulroni, Indra JP Nababan, Berkat Panjaitan, Albarra Harahap, Sri

Wahyuni Batubara, Sintong Lumbantobing, Agustina, Al Amin Sirait, Yudi, dan

seluruh teman-teman Fisika Nondik 2008, keluarga kos Batu Putih (Marina

Sulistya Ningrum, Aminullah, Sukron, dan Dina Wahyuni), serta keluarga CV

(4)

v

Nita, Julfirman, Mantri, dan Indah Sari) yang telah memberikan doa dan

dukungan.

Penulis telah berupaya dengan semaksimal mungkin dalam meyelesaikan

skripsi ini, namun penulis menyadari masih banyak kelemahan baik dari segi isi

maupun tata bahasa. Untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang

bersifat membangun dari pembaca demi sempurnanya skripsi ini

(eviulandariwahid@gmail.com). Akhir kata penulis ucapkan banyak terima kasih.

Semoga skripsi ini bermanfaat bagi kita semua.

Medan, 2 September 2014

Evi Ulandari

(5)

iii

RANCANG BANGUN INSTRUMENTASI ELEKTROKARDIOGRAFI BERBANTUAN PC MENGGUNAKAN SOUNDSCOPE

Evi Ulandari (082244610006)

ABSTRAK

(6)

vi

DAFTAR ISI

Halaman

Lembar pengesahan ... i

Riwayat Hidup ... ii

Abstrak ... iii

Kata Pengantar ... iv

Daftar Isi ... vi

Daftar Gambar ... ix

Daftar Tabel ... xii

Daftar Lampiran ... xiii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Identifikasi Masalah ... 2

1.3. Batasan Masalah ... 2

1.4. Rumusan Masalah ... 2

1.5. Tujuan Penelitian ... 3

1.6. Manfaat Penelitian ... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4

2.1. Elektrokardiografi ... 4

2.1.1. Jantung sebagai Sumber Isyarat Bioelektris ... 4

2.1.2. Gelombang ECG normal ... 7

2.1.3. Orientasi Gelombang-Gelombang pada Rekaman EKG Normal .. 8

2.1.4. Sadapan-Sadapan Elektrokardiografi ... 8

2.2. Desain dan Realisasi PC-ECG ... 11

2.2.1. Elektroda ... 12

(7)

vii

2.2.3. Filter ... 14

2.2.4. Penguat Noninverting ... 15

2.2.5. Osiloskop ... 16

2.2.6. Personal Computer (PC)... 16

2.2.7. Soundcard ... 17

2.2.8. Soundscope... 18

BAB III METODE PENELITIAN ... 19

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ... 19

3.2. Alat dan Bahan ... 19

3.2.1. Alat-Alat Penelitian ... 19

3.2.2. Bahan Penelitian ... 19

3.3. Prosedur Penelitian ... 20

3.4. Diagaram Alir Penelitian ... 22

3.5. Analisa Data ... 23

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 28

4.1. Hasil ... 29

4.1.1. Sampel Pertama ... 30

4.1.2. Sampel Kedua ... 30

4.1.3. Sampel Ketiga ... 31

4.2. Pembahasan ... 31

4.2.1. Depolarisasi Ventrikel ... 31

4.2.2. Pola Gelombang Periodik... 32

4.2.3. Rekaman ECG Menggunakan mesin mac i di Puskesmas Bestari Medan ... 34

4.2.3.1. Sampel Pertama ... 34

4.2.3.2. Sampel Kedua ... 37

4.2.3.3. Sampel Ketiga ... 40

4.2.4. Sadapan aVL ... 43

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 52

5.1. Kesimpulan ... 52

5.2. Saran ... 52

(8)

viii

(9)

ix

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1. Anatomi Jantung Manusia ... 5

Gambar 2.2. Gelombang ECG Normal ... 7

Gambar 2.3. Titik-titik sadapan I, sadapan II, dan sadapan III ... 9

Gambar 2.4. (a), (b), (c) Hubungan dari elektroda untuk tiga sadapan tambahan, aVR, aVL, dan aVF. (d) Diagram vektor menunjukkan arah vektor sadapan standar dan tambahan .. 10

Gambar 2.5. (a) Posisi sadapan prekordial pada dada, (b) Arah vektor sadapan prekordial in the transverse plane 11 Gambar 2.6. Desain instrumentasi elektrokardiograf berbasis PC ... 12

Gambar 2.7. Elektroda AgCl ... 12

Gambar 2.8. Konstruksi elektroda permukaan kulit ... 13

Gambar 2.9 Penguat diferensial dasar ... 14

Gambar 2.10 Rangkaian penguat penyangga untuk penguat diferensial ... 14

Gambar 2.11 Rangkaian Penguat Tak-Membalik (Non-inverting Amplifier) ... 16

Gambar 2.12. Soundcard Sound Blaster Live ... 17

Gambar 2.13. Soundcard Oscilloscope ... 18

Gambar 3.1. Desain instrumentasi elektrokardiograf berbasis PC ... 20

Gambar 3.2. Diagram Alir Penelitian ... 22

Gambar 3.3. Gelombang dasar elektrokardiogram ... 23

Gambar 3.4. Sistem konduksi jantung ... 24

Gambar 3.5. Gelombang P ... 24

Gambar 3.6. Segmen PR ... 25

Gambar 3.7. Kompleks QRS ... 25

Gambar 3.8. Konfigurasi QRS yang paling umum disertai dengan nama-nama setiap komponennya ... 26

Gambar 3.9. Gelombang T ... 27

(10)

x

menggunakan Soundscope ... 28

Gambar 4.2. Peralatan EKG yang telah dirancang oleh peneliti... 29

Gambar 4.3. Grafik yang dihasilkan oleh peralatan ECG yang

dikembangkan oleh peneliti dengan menggunakan

Soundscope pada sampel pertama ... 30

Soundscope pada sampel kedua ... 30

Soundscope pada sampel ketiga ... 31

Gambar 4.6. Hasil pemeriksaan kesehatan jantung di puskesmas

Bestari Medan ... 32

Gambar 4.7. Contoh fibrilasi atrium pada sindrom WPW. Frekuensi

Ventrikel sangat cepat ... 34

Gambar 4.8. Takikardi multifocal (TAM). Frekuensi ventrikel tidak

teratur ... 34

Gambar 4.9. Hasil rekaman kelompok sadapan anterior pada sampel

pertama ... 34

Gambar 4.10. Hasil rekaman kelompok sadapan lateral kiri pada sampel

pertama ... 35

Gambar 4.11. Hasil rekaman kelompok sadapan inferior pada sampel

pertama ... 36

Gambar 4.12. Rekaman aVR pada sampel pertama ... 36

kedua ... 37

kedua ... 38

kedua ... 39

(11)

xi

ketiga ... 40

ketiga ... 41

ketiga ... 42

Gambar 4.20. Rekaman aVR pada sampel ketiga ... 42

Gambar 4.21. Hasil aVL sampel pertama menggunakan EKG yang

dirancang peneliti ... 43

Gambar 4.22. Hasil aVL sampel pertama menggunakan EKG mac i ... 43

Gambar 4.23. Hasil aVL sampel kedua menggunakan EKG yang

Gambar 4.24. Hasil aVL sampel kedua menggunakan EKG mac i ... 45

Gambar 4.26. Hasil aVL sampel ketiga menggunakan EKG yang

Gambar 4.25. Hasil aVL sampel ketiga menggunakan EKG mac i ... 46

Gambar 4.27. Hasil pengukuran menggunakan ECG yang direalisasikan

oleh Achmad Rizal ... 49

Gambar 4.28. Grafik yang dihasilkan oleh peralatan ECG yang dirancang

oleh peneliti dengan menggunakan Soundscope pada sampel

pertama setelah berolahraga lari ... 50

Gambar 4.29. Perbesaran grafik yang dihasilkan oleh peralatan ECG yang

dirancang oleh peneliti dengan menggunakan Soundscope

(12)

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lamp. 1. 3MTM Foam Monitoring Electrodes 2228 55

Lamp. 2. Dokumentasi 56

Lamp. 3. Datasheet LM 324 57

Lamp. 4. Manual for the sound card oscilloscope V1.41 70

(13)

1 BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Penyakit jantung merupakan pembunuh nomor satu di dunia. Penyakit ini

mempunyai gejala yang terkadang mirip dengan gejala penyakit lain. Misalnya

sakit perut dan nafas terasa berat. Si penderita bisa saja mengira hal itu adalah

masalah biasa pada pencernaan dan pernafasan. Dengan demikian, tak sedikit dari

mereka yang mengabaikan masalah ini. Padahal gejala penyakit jantung

membutuhkan penanganan sedini mungkin. Pemeriksaan kondisi jantung secara

rutin sangat diperlukan. Pemeriksaan kesehatan jantung dapat dilakukan dengan

menggunakan elektrokardiograf.

Elektrokardiograf adalah alat bantu diagnostik yang digunakan untuk

mendeteksi aktivitas listrik jantung. Sinyal fisiologis tubuh manusia direkam

dalam bentuk grafik yang dinamakan electrocardiogram (ECG). Dengan rekaman

ECG, dapatlah didiagnosis infark miokard yang sedang berkembang, dapat

diidentifikasi aritmia yang mengancam jiwa, dapat ditunjuk dengan tepat efek

kronik hipertensi berlarut-larut atau efek akut suatu embolus paru masif, atau

dengan cepat dapat diberikan pengukur guna menenangkan seseorang yang ingin

mulai mengikuti suatu program latihan jasmani.

Instrumentasi medis sangat berpengaruh besar dalam dunia kesehatan.

Khususnya ECG sangat berperan besar dalam membantu manusia untuk

mengetahui kondisi kesehatan jantung. Dalam mengupayakan perkembangan

instrumentasi medis salah satunya adalah upaya dalam -Diagnostic interpretation

via signal-processing techniques of bioelectric data- interpretasi diagnosis dengan

teknik pemrosesan sinyal data bioelektrik. Karena itu, saya membuat Rancang

Bangun Instrumentasi Elektrokardiografi Berbantuan PC Menggunakan

Soundscope untuk pengembangan instrumentasi ECG.

Pengembangan ECG yang dilakukan oleh Siti Maisyaroh (2012) dengan

(14)

2

Sound Card. Penggunaan PC difungsikan sebagai ADC dan penampil grafik. ECG

yang dihasilkan masih terdapat peredaman noise kurang sempurna.

Pada penelitian ini saya membuat sebuah Rancang Bangun Instrumentasi

Elektrokardiografi Berbantuan PC Menggunakan Soundscope. Potensial biolistrik

yang dihasilkan jantung dicatat menggunakan Osiloskop pada sebuah PC.

Rangkaian pengolah sinyal terdiri dari penguat instrumentasi, HPF, Penguat

noninverting, dan LPF. Soundcard-Oscilloscope berbasis PC menerima data dari

soundcard dengan kecepatan sampling 44,1 kHz dan resolusi 16 Bit.

Rancangan ECG ini dapat dimanfaatkan untuk kepentingan riset dan

pendidikan seperti belajar mengenai sinyal-sinyal biolistrik tubuh dan

instrumentasi dasar untuk medis.

1.2 Identifikasi Masalah

a. Pentingnya instrumentasi ECG dalam dunia medis membuat

senantiasa perlu akan upaya pengembangan ECG.

b. Elektrokardiogram berperan penting dalam memberikan informasi

kondisi jantung sehingga dituntut rancang bangun ECG yang mampu

menggambarkan aktivitas jantung dengan baik.

1.3 Batasan Masalah

Merancang dan membuat konstruksi ECG dengan menampilkan grafik

pada PC menggunakan software Soundcard-Oscilloscope.

1.4 Rumusan Masalah

a. Apakah EKG yang dirancang dapat menggambarkan aktivitas listrik

jantung?

b. Apakah EKG yang dirancang dapat menunjukkan bahwa jantung

pasien normal atau tidak normal?

(15)

3

1.4 Tujuan Penelitian

a. Membuat EKG yang dapat menggambarkan aktivitas listrik jantung.

b. Membuat EKG yang dapat menunjukkan bahwa jantung pasien normal

atau tidak normal mengacu pada orientasi gelombang-gelombang pada

rekaman EKG normal- yang ditulis oleh Malcolm Thaler dalam

bukunya Satu-Satunya Buku EKG yang Anda Perlukan.

c. Memanfaatkan personal komputer dalam instrumentasi medis.

1.5 Manfaat Penelitian

Diharapkan instrumentasi elektrokardiografi ini bisa menjadi salah satu

dukungan terhadap dunia medis akan perkembangan Interpretasi Diagnostik

(16)

52 BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KESIMPULAN

Telah direalisasikan perangkat ECG berbasis PC menggunakan

Soundscope. Dari hasil penelitian dapat disimpulkan:

1. Peralatan EKG yang dikembangkan oleh peneliti menghasilkan grafik

yang menunjukkan jantung ketiga sampel adalah normal. Hasil ini

sesuai dengan pernyataan dokter untuk ketiga sampel pada saat

menggunakan EKG mac i di puskesmas.

2. Alat ini mampu menggambarkan kegiatan depolarisasi ventrikel yang

merupakan bagian terbesar dari miokardium.

3. Gelombang aVL dari EKG yang dikembangkan peneliti mirip dengan

gelombang aVL dari rekaman EKG mac i.

4. Secara umum perangkat ini cukup membantu kegiatan belajar

mengenai instrumentasi dasar medis dalam menggambarkan aktivitas

jantung dan pemanfaatan PC dalam instrumentasi medis.

5.2 SARAN

1. Perlu software khusus yang memiliki sistem analisis dan akuisisi data

sesuai dengan prinsip virtual instrumentasi.

2. Perlu melihat dari sudut pandang lain, yaitu I, II, III, aVR, aVF, V1,

V2, V3, V4, V5, dan V6 karena melihat dengan banyak sudut pandang

akan menghasilkan analisa yang baik.

3. Untuk menghindari adanya gangguan sinyal akibat antarmuka

elektroda dan gerakan tubuh, perlu dimanfaatkan elektroda yang

(17)

53

DAFTAR PUSTAKA

3M. (2014). 3M™ Foam Monitoring Electrodes 2228. Tersedia pada http://solutions.3m.com/wps/portal/3M/en_US/IPD-NA/3M-Infection-

Prevention/products/catalog/~/3M-Foam-Monitoring-Electrodes-2228?N=3294734710+5640900&rt=d, Diakses pada 27 Agustus 2014

Agung, R. (2005). Realisasi Elektrokardiograf Berbasis Komputer Personal untuk Akuisisi Data Isyarat Elektris Jantung. 4 (1).

Berbari, E. J. (2000). The Biomedical Engineering Handbook (Ed. kedua). Boca Raton: CRC Press LLC.

Bronzino, J. D. (Penyunt.). (2006). Medical devices and systems. Boca Raton: CRC Press.

Goldberger, A. L., dkk.(2013). Goldberger’s Clinical Electrocardiography A Simplified Approach (Ed. kedelapan). Philadelphia: Elsevier Saunders.

Maisyaroh, S. (2012). Rancang Bangun Instrumentasi Elektrokardiografi Berbasis PC Menggunakan Sound Card. Medan: FMIPA UNIMED.

Meta. (2010). eNHa Farm. Dipetik March 5, 2012, dari Lintah Indonesia: http://www.lintahindonesia.com

Nagel, J. H. (2006). Medical Devices and Systems (Ed. ketiga). (J. D. Bronzino, Penyunt.) Boca Raton, USA: CRC Press.

Neuman, M. R., dkk.(2008). Medical Instrumentation Application and Design (Ed. ketiga). (J. G. Webster, Penyunt.) Wiley.

Rizal, A., dkk.(t.thn.). Desain dan Realisasi Perangkat Elektrokardiograf Berbasis PC Menggunakan Soundcard.

Sangadji, F. (2008, November 24). Dasar-Dasar Elektrokardiografi (EKG). Dipetik January 11, 2012, dari Elektrokardiografi: http://ekgnursing.blogspot.com/2008/11/dasar-dasar-elektrokardiografi-ekg.html

Somawirata, I. K. (2009). Pengembangan Electro Cardiograph (ECG) yang Terintegrasi dengan Personal Komputer. Prosiding SENTIA , A-1 - A-7.

(18)

54

Susanto, A., dkk.(2006). Desain dan Realisasi Alat Elektrokardiograf Berbasis Mikroprosesor 8-bit beserta Sistem Database dan Monitoringnya yang Berbasis Online untuk Membantu Pasien Jantung. PKMT , 1-11.

Thaler, M. S. (2000). Satu-Satunya Buku EKG yang Anda Perlukan (Ed. kedua). (S. Wahab, Penerj.) Jakarta, Indonesia: Hipokrates.

Widianto, A. (t.thn.). Perancangan Perangkat Lunak Akuisisi Data Elektrokardiografi (EKG) pada Jaringan Lokal. 1-8.

Wikipedia. (2013). Elektrokardiogram. Tersedia pada id.wikipedia.org/wiki/Elektrokardiogram, Diakses pada tanggal 27 Agustus 2014

Wikipedia. (2013). Kartu Suara. Tersedia pada http://id.wikipedia.org/wiki/Sound_Card, Diakses pada tanggal 27 Agustus 2014

Zeitnitz. (2012). LM124 - LM224 - LM324 Low Power Quad Operational Amplifiers. http://www.zeitnitz.de/Christian/scope_en