1
ELBOW CPM CONTROLLED EMG SIGNAL (EMG)
Twoty Rahayu1, Dr. I Dewa Gede. Hari Wisana, ST, MT 2, Lamidi S.ST.MT3
ABSTRAK
CPM adalah gerakan pasif yang terus menerus berfungsi melatih kinerja lengan dan siku. CPM efektif dalam pemulihan kekakuan gerakan penuh yang diterapkan setelah operasi. Electromyogram merupakan metode yang digunakan untuk merekam dan menganalisis sinyal myoelectric. Selain sebagai sinyal input pada suatu kontroler, EMG juga digunakan sebagai terapi kelumpuhan, fisioterapi, penelitian medis dan pengukuran aktifitas otot olahragawan.
Pada skripsi kali ini Continuous Passive Motion (CPM) Siku Dengan Control Electromyograph (EMG) merupakan gabungan EMG dan CPM yang berfungsi untuk menyatukan kedua fungsi masing – masing alat sehingga alat ini dapat mengoptimalkan pengobatan terhadap pasien.
Kata Kunci: EMG, CPM
1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Terapi adalah pemulihan kesehatan seseorang karena suatu penyakit akibat cidera. Terapi berfungsi untuk mengembalikan fungsi tubuh seperti semula. Prinsip kerja alat terapi yaitu ada yang memancarkan sinar, memancarkan frekuensi tinggi dan menggerakan bagian tubuh sebagai alat bantu melatih bergerak. Pada skripsi kali ini, kami akan memanfaatkan terapi dengan menggerakkan bagian tubuh sebagai alat bantu melatih bergerak, khususnya terapi untuk pergerakan tangan
dan sendi siku pada orang pasca cidera patah tulang.
Proses penyembuhan cidera patah tulang harus melewati masa rehabilitasi. Pemulihan berbagai gerak sendi setelah operasi atau trauma tergantung pada rehabilitasi. Keterlambatan rehabilitasi selanjutnya dapat mengakibatkan fungsi sendi yang buruk atau imobilitas. Rehabilitasi melibatkan terapi dari sendi menggunakan latihan aktif untuk mengembalikan kekuatan dan gerakan pasif untuk mengembalikan mobilitas. Gerakan pasif dapat dibantu oleh fisioteraphy yaitu Continuous Passive Motion (CPM).[1] CPM adalah gerakan pasif yang terus
2 menerus berfungsi melatih kinerja lengan dan siku. CPM efektif dalam pemulihan kekakuan gerakan penuh yang diterapkan setelah operasi. [2]
Dalam skipsi kami kali ini, kami akan mengontrol alat CPM tersebut berdasarkan kemampuan otot pasien yang akan kami sadap saat proses terapi. Otot adalah sebuah jaringan konektif dalam tubuh yang tugas utamanya kontraksi. Kontraksi otot berfungsi untuk memindahkan /menggerakkan bagian-bagian tubuh & substansi dalam tubuh. Ada tiga macam sel otot dalam tubuh manusia (jantung, lurik dan polos) namun yang berperan dalam pergerakan kerangka tubuh manusia adalah otot lurik (otot rangka). Otot rangka adalah jaringan peka rangsang yang diatur oleh saraf motorik somatic dalam kesatuan yang disebut syaraf motorik unit.[4] Otot pasien nantinya akan disadap menggunakan elektroda dan diolah menggunakan EMG.
Dari ke enam referensi yang kami ambil berisi tentang EMG dan CPM. Di dalam referensi EMG, sinyal EMG hanya diaplikasikan ke mekanik robot saja dengan berbagai methode, sedangkan di dalam referensi CPM hanya menjelaskan kinerja gerak CPM dan pemulihan stuktur otot serta sendi lengan siku. Menurut kami berdasarkan referensi diatas belum ada yang menggabungkan kinerja alat EMG dan
CPM, oleh sebab itu pada skripsi kali ini kami akan membuat alat
“Continuous Passive Motion (CPM) Siku Dengan Control Electromyograph (EMG)”
1.2 Batasan Masalah
Agar dalam pembahasan alat ini tidak terjadi pelebaran masalah dalam penyajiannya, penulis membatasi pokok – pokok batasan masalah yang akan dibahas yaitu :
1. Meletakkan elektroda pada lengan bawah (otot fleksor)
2. Kontraksi lemah dengan cara menekuk pergelangan tangan
3. Kontraksi kuat dengan cara menekuk pergelangan tangan sambal mengepal 4. Mengkategorikan sinyal EMG dalam 3
mode ( mode lemah, mode sedang, mode kuat)
5. Menampilkan jenis mode yang sudah dikategorikan pada LCD.
6. Mode lemah = tidak ada sinyal 7. Mode sedang = sinyal kecil
8. Mode kuat = sinyal besarMenggunakan tombol manual untuk mode lemah 9. Menggunakan mikrokontroler
ATMEGA.
10. Menggunakan tombol emergency untuk memposisikan tangan pada keadaan awal (safety)
3 1.3 Rumusan Masalah
Dapatkah membuat CPM siku control EMG?
1.4 Tujuan Penelitian 1.4.1 Tujuan Umum
Dibuat CPM siku control EMG 1.4.2 Tujuan Khusus
1. Membuat rangkaian instrument ampifier untuk menyadap sinyal otot.
2. Membuat rangkaian filter untuk menyaring sinyal EMG.
3. Membuat rangkaian minimum system mikrokontroler ATmega16.
4. Memfungsikan Mikrokontroler sebagai pengolah data agar dapat tampil pada display.
5. Membuat software pada pemograman Bascom AVR sebagai pengolah data ADC. 6. Melakukan uji fungsi alat.
1.5 Manfaat
1.5.1 Manfaat Teoritis
Hasil penelitian dapat meningkatkan wawasan ilmu pengetahuan di bidang peralatan terapi, khususnya pada alat CPM yang dicontrol menggunakan sinyal EMG.
1.5.2 Manfaat Praktis
1. Untuk seorang perawat, alat ini dapat membantu dan memudahkan kinerjanya sehingga tidak letih untuk melakukan fisioterapi menggunakan tombol manual.
2.Untuk pasien yang menderita cidera pasca patah tulang, alat ini dapat membantu merangsang otot lengan dan
memudahkan pasien untuk
menggerakkan lengan secara optimal
2. METODOLOGI
2.1 Diagram Mekanis Sistem
Gambar 3.3 Desain Mekanik Alat
Gambar 3.4 Desain Box Alat 2.2 Diagram Blok Sistem
4 2.3 Diagram Alir Proses/Program
2.4 Urutan Kegiatan 1. Mempelajari literatur 2. Menentukan topik
3. Menyusun latar belakang, batasan masalah, rumusan masalah, tujuan dan manfaat
4. Membuat diagram mekanis, diagram blok sistem dan diagram alir proses/program
5. Menyusun proposal
6. Merancang rangkaian mekanik dan rangkaian elektronik dalam bentuk modul-modul
7. Menyatukan modul-modul membentuk sistem modul
8. Mengalibrasi sistem modul
9. Menguji sistem modul dan mengukur besaran-besaran yang diperlukan
10. Menghitung parameter-parameter kinerja sistem
11. Membuat ulasan mengenai hasil-hasil dari penelitian ini meliputi kelebihan/kekuatan sampai dengan kekurangan/kelemahan sistem 12. Menarik kesimpulan dan saran untuk
perbaikan sistem
13. Menyusun laporan karya tulis ilmiah
3. PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN 3.1 Teknik Pengujian dan Pengukuran
Setelah membuat modul maka perlu diadakan pengujian dan pengukuran. Untuk mengetahui seberapa tepat pembuatan modul ini, maka penulis melakukan pendataan melalui pengukuran dan pengujian. Tujuannya adalah untuk begin Switch ON Inisialisasi LCD Pengkategorian mode Mode lemah
(tdk ada sinyal) Mode sedang(sinyal kecil) (sinyal besar)Mode kuat
Driver Motor
Pengambilan Sinyal
Driver Motor Driver Motor
Setting Sudut
30 derajat Setting Sudut 60 derajat Setting Sudut 90 derajat
Motor ON
5 mengetahui apakah masing – masing komponen dapat berjalan sesuai dengan fungsinya yang telah direncanakan.
3.2 Hasil Pengukuran
Nama Pasien : Responden 1 Berat : 90 kg
Tabel Error! No text of specified style in document..1 Pengukuran Responden
Percobaan Rilex(V) Kontraksi(V) Lemah Kuat 1 0,4 0,6 1 2 0,3 0,5 0,8 3 0,2 0,4 0,6 4 0,2 0,4 0,6 5 0,2 0,4 1 6 0,2 0,4 0,6 Rata-rata 0,25 0,45 0,76
Nama Pasien : Responden 2 Berat : 58 kg
Percobaan Rilex(V) Kontraksi(V) Lemah Kuat 1 0,1 0,4 1,2 2 0,1 0,6 1,4 3 0,1 0,6 1 4 0,1 0,4 1 5 0,1 0,4 1 6 0,1 0,4 0,8 Rata-rata 0.1 0.46 1.06
Nama Pasien : Responden 3 Berat : 60 kg
Percobaan Rilex(V) Kontraksi(V) Lemah Kuat 1 0,3 0,4 1 2 0,3 0,5 1 3 0,3 0,5 1 4 0,3 0,5 1,2 5 0,3 0,6 1,2 6 0,3 0,6 1,2 Rata-rata 0,3 0,5 1,1
Nama Pasien : Responden 4 Berat : 50 kg
Percobaan Rilex(V) Kontraksi(V) Lemah Kuat 1 0,2 0,3 0,6 2 0,2 0,3 0,6 3 0,3 0,4 0,6 4 0,3 0,4 0,6 5 0,3 0,4 0,6 6 0,3 0,4 0,6 Rata-rata 0,26 0,36 0,6
Nama Pasien : Responden 5 Berat : 47 kg
Percobaan Rilex(V) Kontraksi(V) Lemah Kuat
6 1 0,2 0,6 1 2 0,2 0,5 0,8 3 0,2 0,6 1 4 0,2 0,8 1 5 0,2 0,7 1,2 6 0,3 0,7 1 Rata-rata 0,2 0,65 1
Nama Pasien : Responden 6 Berat : 60 kg Percobaan Rilex (V) Kontraksi (V) Lemah Kuat 1 0,3 0,6 1,1 2 0,4 0,5 1 3 0,4 0,6 1,2 4 0,4 0,7 0,9 5 0,3 0,6 1,1 6 0,3 0,5 1 Rata-rata 0,35 0,58 1,05 3.3 Analisis
Berdasarkan hasil pengukuran dan perhitungan, rata-rata akan menjadi titik acuan untuk membuat range pengkategorian sinyal. Sinyal lemah adalah sinyal yang memiliki tegangan 0 - 0,2 V. Sinyal sedang adalah sinyal yang memiliki tegangan 0,3 - 0,5 V. Sinyal kuat adalah sinyal yang memiliki tegangan 0,6 - 0,92 V.
Hasil pengukuran setiap responden berbeda-beda hal tersebut dikarenakan nilai beda potensial tubuh setiap orang
berbeda-beda. Oleh sebab itu pada penelitian kali ini menggunakan rata-rata data untuk memperoleh titik acuan sebagai pengkategorian sinyal. Pengkategorian sinyal tersebut digunakan untuk memicu pergerakan mekanik.
3.4 Kinerja Sistem Keseluruhan
Cara kerja modul Continuous Passive
Motion (CPM) Siku dengan Control
Electromyograph (EMG) yaitu ketika kabel power di sambungkan ke jala-jala PLN maka switching (supplay) akan mendapat 220VAC
dan mengeluarkan tegangan 12VDC.
12VDC switching akan mensuplay
minsys yang tehubung dengan sensor rotary, modul driver, LCD dan push button. Selain itu switching juga mensuplay modul variabel regulator 2596 yang mengatur tegangan yang masuk pada motor DC.
Modul EMG mendapat supplay dari bateray 6V. Sinyal EMG yang di dapat dari output instrument, amplifier dan filter akan terhubung ke IC Mikrokontroler menjadi nilai ADC kemudian data diolah dan ditampilkan pada LCD. Nilai tampilan LCD akan menentukan pengkategorian Mode. Mode lemah (tidak ada sinyal) pergerakan 100 – 900 secara manual. Mode sedang (sinyal kecil) pergerakan 600 secara otomatis. Mode kuat (sinyal besar) pergerakan 900 secara otomatis.
7 4. PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Setelah melakukan proses pembuatan alat dan study literatur serta perencanaan, pengujian alat dan pendataan, maka dapat disimpulkan bahwa sinyal yang tesadap oleh rangkaian EMG dari setiap orang berbeda-beda. Baik saat rilex, kontraksi lemah maupun kontraksi kuat.
4.2 SARAN
Karena berbagai faktor alat yang penulis buat ini masih jauh dari sempurna, baik dari segi perencanaan bentuk fisik ataupun kinerjanya. Adapun analisa kekurangan dari alat yang penulis buat ini adalah:
1. Output EMG tidak ditampilkan pada display / PC
2. Output EMG digunakan untuk memicu pergerakan motor saja , sebaiknya output EMG di monitoring dari proses awal terapi sampai akhir terapi.
DAFTAR PUSTAKA
Blue Cross Blue Shield Of Alabama. 2014. “Continuous Passive Motion Devices” . Medical Policy.
Shawn, dkk. 2000. “Continuous Passive Motion (CPM) Theory And Principles Of Clinical Application”. Mayo Clinic, Rochester.
Saringer, John. “Enginnering Aspect Of The Design And Construction Of
Continuous Passive Motion Devices For Human”
Rika, dkk. 2013. “Identifikasi Sinyal EMG Pada Gerak Ekstensi-Fleksi Siku Dengan Metode Konvolusi Dan Jaringan Syaraf Tiruan” . PENS ITS Surabaya.
Ezra, dkk. 2015. “Perancangan dan Implementasi Tangan Robot Buatan Dengan Menggunakan EMG” Universitas Telkom Bandung.
Andreas, dkk. 2011. “Robot Lengan 3 Dof Dengan Input Sinyal EMG”. PENS ITS Surabaya.
BIODATA PENULIS Nama : Twoty Rahayu NIM : P27838113039
Alamat : Dusun Payak, Desa Tanon, Kec. Papar, Kab Kediri , Jawa Timur. Pendidikan terakhir : SMAN 2 PARE
