BIOELEKTROMAGNETIK
BIOELEKTROMAGNETIK
(BIOLISTRIK)
(BIOLISTRIK)
Kuntarti, SKp, M.Biomed
Staf Kelompok Keilmuan DKKD FIK-UI
Sub pokok bahasan
Listrik & Magnet yang timbul dalam
tubuh manusia
Penggunaan listrik dan magnet pada
permukaan tubuh manusia
Penemuan biolistrik
Caldani (1856)
Kelistrikan pada otot katak yang telah mati
Luigi Galvani
1780 mulai mempelajari kelistrikan pada
tubuh hewan
1786 kedua kaki katak terangkat ketika
diberikan aliran listrik melalui
konduktor
Penemuan biolistrik
Arons (1892)
Merasa ada aliran frekuensi tinggi melalui
tubuhnya sendiri
Van Seynek (1899)
mengamati terjadinya panas pada jaringan yang
disebabkan aliran frekuensi tinggi
Schlephake (1982)
Pengobatan dengan menggunakan Short Wave
Rumus/ Hukum dalam
Biolistrik
Hukum Ohm
Perbedaan potensial antara ujung konduktor
berbanding langsung dengan arus yang melewati,
berbanding terbalik dengan hambatan dari
konduktor
R = V R = Hambatan (Ω/ohm) I V = Tegangan (volt)
I = Arus (ampere)
Rumus/ Hukum dalam
Biolistrik
Hukum Joule
Arus listrik yang melewati konduktor dengan
perbedaan tegangan dalam waktu tertentu akan
menimbulkan panas.
V = tegangan (Volt)
H (kalori) = VIT
I = arus (Ampere)
J
T = Waktu (detik)
J = Joule = 0,239 kal
Kelistrikan & kemagnetan
yang timbul dalam tubuh
1.
SISTEM SARAF
& NEURON
- SS Pusat - SS Tepi
- SS Otonom
- Neuron/ sel saraf f(x): menerima, interprestasi & menghantarkan aliran listrik
Kelistrikan & kemagnetan
yang timbul dalam tubuh
2.
KONSENTRASI ION DI DALAM & LUAR SEL
Pada akson : Konsentrasi ion di dalam sel lebih negatif daripada di luar sel
Na
+Cl
-
K+Na+ Cl-
K
+- 70mV
Kelistrikan & kemagnetan
yang timbul dalam tubuh
3.
KELISTRIKAN SARAF
Kecepatan impuls saraf
~
Φ
serat saraf
~ ada/ tidaknya mielin
Mielin = isolator yang baik; kemampuan
mengaliri listrik rendah
Akson tanpa mielin kec = 20-50 m/detik (Φ = 1 mm) Akson dengan mielin kec = 100 m/detik (Φ = 10 µm)
Kelistrikan & kemagnetan
yang timbul dalam tubuh
Aktivitas kelistrikan sel
⇒ perpindahan ion dari dalam sel ke luar sel, atau
sebaliknya melalui membran sel
Pada keadaan istirahat:
Ion Na+ luar sel >> → potensial dalam sel > negatif
⇒ potensial membran negatif/ istirahat (-70 mVolt) = polarisasi
Ada rangsangan listrik terhadap membran :
Ion Na+ masuk ke dalam sel → potensial dalam sel > positif ⇒ potensial membran positif = depolarisasi
Fenomena “ALL OR NONE”
Jika rangsangan kuat → depolarisasi membran mencapai titik tertentu (nilai ambang)→ proses depolarisasi berlanjut & irreversible → ion Na+mengalir ke dalam sel dengan cepat dalam jumlah banyak → potensial membran
naik dengan cepat + 40 mVolt
⇓
Potensial aksi
(berlangsung < 1 mdetik)
↓
Fenomena “ALL OR NONE”
Jika nilai ambang tercapai, peningkatan waktu dan amplitudo potensial aksi akan selalu sama, tidak peduli intensitas dari rangsangan
tersebut.
Kelistrikan & kemagnetan
yang timbul dalam tubuh
4.PERAMBATAN POTENSIAL AKSI
Membran saraf otot mendapat rangsangan mencapai nilai ambang → timbul potensial aksi
↓
merangsang daerah sekitarnya untuk mencapai nilai ambang
↓
perambatan potensial aksi atau gelombang depolarisasi
↓
sel membran mengalami repolarisasi (tingkat refrakter)
Kelistrikan & kemagnetan
yang timbul dalam tubuh
Refrakter Absolut:
tidak ada rangsangan & unsur kekuatan
untuk menghasilkan potensial aksi lain
Refrakter Relatif:
bila ada rangsangan yang kuat akan
menghasilkan potensial aksi baru
→
setelah sel membran mendekati repolarisasi
seluruhnya
P
er
io
d
e
R
ef
ra
k
te
r
bi oe le kt ro m a gn et ik/ ik un/ 2010 14Kelistrikan & kemagnetan
yang timbul dalam tubuh
5.
Kelistrikan pada sinaps & neuromyial junction
Hubungan antara 2 saraf = sinapsis
Berakhirnya saraf pada otot = neuromyal
junction
Sinaps & neuromyal junction mampu
meneruskan gel. Depdarisasi dengan cara
lompat dari satu sel ke sel berikutnya
depolarisasi
→
zat kimia pada otot bergetar
menyebabkan kontraksi otot
→
repolarisasi sel
otot
→
relaksasi
Kelistrikan & kemagnetan
yang timbul dalam tubuh
6.
Kelistrikan otot jantung
Pada saraf & otot bergaris:
rangsangan
→
ion Na
+masuk ke dalam sel
→
mencapai nilai ambang
→
depolarisasi
Pada otot jantung :
rangsangan
→
ion Na
+masuk ke dalam sel
(mudah besar)
→
repolarisasi komplit
→
Na
+masuk kembali ke dalam sel
→
depolarisasi
spantan mencapai nilai ambang tanpa perlu
rangsang dari luar (kec. Teratur)
Kelistrikan & kemagnetan
yang timbul dalam tubuh
Kec. dasar jantung = waktu antara mulai depolarisasi
spontan sampai mencapai nilai ambang setelah terjadi repolarisasi
Dipengaruhi oleh perubahan :
1. Potensial membran istirahat
2. Tingkat dari nilai ambang
3. Slop (kelengkungan) dari depolarisasi spontan terhadap nilai ambang
⇒ Mempengaruhi mekanisme fisiologis pembentukan
frekuensi denyut jantung
Sekumpulan sel utama yang secara spontan menghasilkan potensial aksi disebut pace maker/ perintis jantung
P
em
b
en
tu
k
an
P
o
te
n
si
al
A
k
si
O
to
t
Ja
n
tu
n
g
bi oe le kt ro m a gn et ik/ ik un/ 2010 18Sistem Penghantar Khusus:
* SA node (pace maker), di dinding atrium ka dkt muara vena cava superior; 70-80x/mnt
* AV node, di dasar atrium ka dkt sekat atrium-ventrikel; 40-60x/mnt * Berkas His, berkas dr AV node msk ke septum interventrikel
* Serat purkinje, serat yg menyebar ke miokard ventrikel 20-40x/mnt
Kelistrikan & kemagnetan
yang timbul dalam tubuh
7.
Elektroda
Elektroda : untuk mengukur potensial
aksi; dengan memindahkan transmisi ion
ke penyalur elektron
Elektroda : Perak (Ag) & tembaga (Cu)
Kelistrikan & kemagnetan
yang timbul dalam tubuh
8. Isyarat listrik tubuh
Hasil perlakuan kimia dari tipe sel-sel +++ untuk memperoleh informasi klinik tentang fungsi tubuh EMG (Elektromiogram)
ENG (Elektroneurogram) → miastenia gravis
ERG (Elektroretinogram) → perubahan pigmen retina EOG (Elektroakulogram)
EGG (Elektrogastrogram) → gerakan peristaltik EEG (Elektroensefalogram) → epilepsi
EKG (Elektrokardiogram) jantung
Penggunaan Listrik & Magnet
pada permukaan Tubuh
Jacques A.D. Arsonval
1890 listrik berfrekuensi rendah → efek pemanasan
1929 listrik frek. 30 MHz → short wave diathermy
1950 gel mikro frek 2450 MHz → diatermi & pemakaian radar
Arus listrik berdasarkan efek yang ditimbulkan:
1. Listrik berfrekuensi rendah (20 – 500.000 Hz)
→ merangsang saraf & otot sehingga terjadi kontraksi otot – stimulator dengan multivibrator -astable
multivibrator
* pengulangan pemakaian dan pemilihan bentuk gelombang perlu diperhatikan
Penggunaan Listrik & Magnet
pada permukaan Tubuh
untuk pemakaian singkat & merangsang saraf otot
→ arus faradik
untuk pemakaian lama & merangsang otot yang telah kehilangan persyarafan
→ arus listrik interuptus atau arus searah (Direct
Current/ DC) yang dimodifikasi
Arus bolak-balik (Alternative Current/AC) dengan frekuensi 50 Hz, mampu :
1. Merangsang saraf sensoris 2. Merangsang saraf motoris 3. Berefek kontraksi otot
Penggunaan Listrik & Magnet
pada permukaan Tubuh
2. Listrik berfrekuensi tinggi (> 500.000 Hz)
→ Belum merangsang saraf motoris & sensoris
→ Sifat : memanaskan
* Short wave diathermy (diatermi gel. Pendek) untuk memperoleh gel. Elektromognetis agar masuk ke dalam tubuh dengan 2 metode: capasitance (kondensor) &
inductance (induksi= kabel)
Metode kondensor
Prinsip : elektroda diletakkan pada masing-masing sisi yang akan diobati & dipisahkan dari kulit dengan bahan isolator
Metode isolasi/ kabel
→
Short wave diathermy
Efek diatermi gel. Pendek (Short wave diathermy) :
1. Menghasilkan panas & peningkatan efek fisiologis * Meningkatkan metobolisme
* Meningkatkan darah
* Menurunkan eksitasi saraf
* Menurunkan relaksasi otto, meningkatkan usaha otot * Menurunkan tekanan darah karena vasodilatasi
* Meningkatkan aktivitas kel. Keringat
Short wave diathermy
2. Mempunyai efek pengobatan
* Terhadap daerah peradangan → oksigenasi meningkat
* Efek terhadap infeksi bakteri → leukosit & antibodi meningkat
* Kehilangan nyeri → panas disebabkan saraf sensoris sedatif
* Terhadap daerah yang patah → meningkatkan absorpsi & aliran darah
Micro wave diathermy
Micro wave diathermy (diatermi gel. Mikro)
⇒panjang gelombang (λ )antara inframerah & short wave Gel. Mikro : 1 cm <λ< 1 m
Efek :
1.Fisiologis
Menimbulkan panas pada jaringan yang banyak
mengandung air; otot > banyak menyerap gel. Mikro daripada jaringan lemak
2.Pengobatan
Pada penderita yang mengalami ruda paksa (trauma) & peradangan; nyeri & spasme otot, rematik
Micro wave diathermy
Bahaya & kontra indikasi
• Penderita gangguan sirkulasi → meningkat perdarahan, trombosis & flebitis
• TBC & tumor ganas
Perbedaan micro wave dengan short wave
1. Penetrasi gel. Mikro lebih dalam ; tp tidak dapat melewati jaringan yang padat seperti yang dapat dilakukan oleh gel. Pendek.
2. Gel. Mikro kurang berhasil mengobati struktur yang dalam dibanding dengan diatermi gel. Pendek.
Electrocauter & Electrosurgery
Listrik frek tinggi → mengontrol perdarahan saatpembedahan
Electrocauter (Cauterisasi = pembakaran)
suatu pembakaran mengggunakan frek listrik 2 MHz, tegangan ≤15 kV
→ menghentikan perdarahan pd luka menganga
menggunakan gulungan kawat panas pd pemb.darah tanpa anestesi
Electrosurgery
→memotong jaringan; dilakukan dg gerakan cepat 5-10 cm/detik untuk mengurangi destruksi jaringan sekitar
(cth:operasi otak, limpa, vesica felea, prostat, dan serviks)
