Departemen Teknik Komputer – FTE Institut Teknologi Sepuluh Nopember
TJ141501 TUGAS AKHIR I - 3 SKS
Nama Mahasiswa : Ahmad Aris HabibiNomor Pokok : 2913 100 009 Bidang Studi : Telematika Semester : Gasal 2016 / 2017
Dosen Pembimbing : 1. Dr. I Ketut Eddy Purnama, ST., MT. 2. Arief Kurniawan, ST., MT.
Judul Tugas Akhir : Vital Sign Monitoring untuk Pusat Kesehatan
Masyarakat Menggunakan Single Board Computer dan Mikrokontroler
(Vital Sign Monitoring for Society Health Center Using Single Board Computer and Micro-controller)
Uraian Tugas Akhir :
Kondisi pasien yang dirawat di puskesmas merupakan hal yang harus dipantau oleh paramedis secara berkala. Kondisi pasien ditentukan oleh hasil analisa data-data vital sign. Vital sign seorang pasien terlihat hanya ketika alat pemantau dalam keadaan bekerja. Data yang telah terekam tidak dapat diakses kembali oleh paramedis. Akibatnya dokter hanya dapat menganalisa pasien pada saat itu juga. Pemantauan vital sign dengan memanfaatkan cloud storage akan mempermudah pengaksesan kembali data-data pasien yang telah terekam pada saat pemantauan. Dengan sinkronisasi ke cloud, data dapat ditinjau kembali guna mengkaji ulang kondisi pasien yang telah berlalu maupun menganalisa kondisi yang akan datang. Sehingga, dokter dapat menentukan penanganan yang tepat terhadap pasien.
Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
Dr. I Ketut Eddy Purnama, ST., MT. Arief Kurniawan, ST., MT. NIP. 196907301995121001 NIP. 197409072002121001 Mengetahui,
Departemen Teknik Komputer FTE-ITS Kepala,
Dr. I Ketut Eddy Purnama, ST., MT. NIP. 196907301995121001
A. JUDUL TUGAS AKHIR
Vital Sign Monitoring untuk Pusat Kesehatan Masyarakat Menggunakan Single Board Computer dan Mikrokontroler
B. RUANG LINGKUP
1. Embedded system 2. Jaringan Komputer 3. BiomedikC. LATAR BELAKANG
Kesehatan pasien ketika dirawat di puskesmas merupakan hal yang harus dipantau oleh paramedis secara berkala. Pemantauan dilakukan guna menghindari adanya hal-hal yang tidak diinginkan terhadap pasien. Untuk menangani pasien, dokter menggunakan data-data pemantauan pasien yang sedang berjalan. Analisa dokter mempengaruhi cara penanganan pasien. Oleh sebab itu dibutuhkan data yang cukup absah untuk menganalisa pasien agar hasil benar-benar tepat.
Paramedis melakukan pemeriksaan dan pengambilan data pasien hanya pada waktu yang telah terjadwal. Diluar jadwal pemeriksaan, data yang terekam oleh alat pemantau kesehatan tidak tersimpan secara otomatis pada penyimpanan tertentu. Hal ini berdampak pada hasil analisa yang kurang tepat. Jika hasil analisa kurang tepat maka, penanganan pasien juga kurang tepat.
Penelitian tentang penyimpanan data pantauan kesehatan ke cloud telah dilakukan oleh Junaid Mohammed et al [2]. Pada penelitiannya dilakukan pengambilan data oleh sensor yang kemudian diunggah ke cloud dan diakses menggunakan smartphone. Sensor yang digunakan adalah ECG (Electrocardiogram). Pengunggahan data dilakukan menggunakan file transfer protocol. Sebelum diunggah, data terlebih dahulu dikompresi dan dienkripsi.
Dalam tugas akhir ini akan dibuat suatu alat untuk menampilkan data-data vital sign pasien sekaligus menyimpan data ke cloud storage. Dengan vital sign monitoring, data vital sign dapat dipantau langsung dan akan tersimpan secara otomatis. Data-data vital sign didapat dengan mengintegrasi sensor-sensor kesehatan yang umum digunakan. Data-data yang didapat dari sensor masuk ke mikrokontroler lalu dikirim ke single board computer untuk ditampilkan disisi pasien. Data akan disimpan pada penyimpanan lokal kemudian dilakukan sinkronisasi ke cloud secara terjadwal. Data yang ditampilkan disisi pasien berupa detak jantung, jumlah nafas, tekanan darah, dan suhu tubuh.
D. PERUMUSAN MASALAH
Pemeriksaan pasien yang dilakukan di puskesmas hanya pada waktu yang telah dijadwalkan. Data yang terekam oleh alat pemantau pasien bersifat sekali pengambilan. Sehingga data yang berjalan secara realtime tidak disimpan secara otomatis pada tempat penyimpanan tertentu. Akibatnya tidak ada data yang telah terekam untuk dijadikan acuan atau referensi dengan data yang baru diambil. Saat ini belum ada sistem yang digunakan untuk menyimpan histori data pasien yang telah lewat. Padahal dengan
analisis histori vital sign, seorang dokter bisa mendiagnosa penyakit yang dialami pasien. Selain itu banyak penanganan pasien yang terlambat atau tidak tepat dikarenakan data-data vital sign pasien tidak cukup atau tidak absah untuk dianalisa. Hal ini dapat membahayakan kondisi pasien yang tidak diinginkan.
E. TUJUAN PENELITIAN DAN MANFAAT
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengembangkan sistem yang dapat mengambil data-data vital sign pasien secara realtime lalu melakukan penyimpanan secara otomatis dan sinkronisasi ke penyimpanan cloud. Harapan dari sistem ini dapat digunakan untuk proses analisa dan diagnosa pasien yang tepat.
F. BATASAN MASALAH
Batasan masalah pada penelitian ini adalah:
1. Sensor yang digunakan adalah sensor detak jantung, tekanan darah, suhu, dan nafas.
2. Mikrokontroler yang digunakan adalah ATMega328 dengan board Arduino Uno dan e-Health Shield.
3. Single Board Computer yang digunakan adalah Raspberry Pi 3 Model B. 4. Cloud Storage yang digunakan adalah web hosting.
G. TINJAUAN PUSTAKA
1. Vital SignVital Sign merupakan suatu nilai yang digunakan untuk mengukur fungsi dasar tubuh. Pengukuran dilakukan untuk mengetahui kesehatan fisik seseorang secara umum, menunjukkan penyakit yang mungkin diidap seseorang, dan menunjukkan kemajuan kesehatan seseorang[3]. Elliot[1] menjelaskan bahwa terdapat delapan buah vital sign yang dapat digunakan untuk memantau kesehatan pasien :
1) Detak Jantung
Detak jantung atau disebut dengan pulse merupakan jumlah detak jantung per satuan waktu, biasanya per menit. Detak jantung didasarkan pada jumlah kontraksi ventrikel (bilik bawah jantung). Detak jantung memungkinkan terlalu cepat (takikardia) atau terlalu lambat (bradikardia). Detak jantung orang dewasa yang normal berkisar antara 50-80 detak per menit.
2) Suhu Tubuh
Suhu tubuh adalah indikasi adanya metabolisme di tubuh manusia. Untuk membuang sisa-sisa metabolisme, tubuh manusia membuang panas dalam tubuh melalui proses thermoregulation. Suhu tubuh orang dewasa yang normal adalah 36°-38°C.
3) Tekanan Darah
Tekanan darah adalah ukuran selisih tekanan darah saat jantung mengalami kontraksi (systolic) dan saat beristirahat (diastolic). Tekanan darah orang dewasa normal adalah 120 systolic dan 80 diastolic.
4) Jumlah Nafas
Nafas manusia merupakan indikator sehat atau tidaknya pernafasan manusia. Jumlah nafas orang dewasa normal adalah 12-18 nafas per menit.
5) Saturasi Oksigen
Saturasi Oksigen adalah persentase untuk mengukur level hemoglobin yang mengikat oksigen saat manusia bernafas.
6) Rasa Sakit
Rasa sakit dapat digunakan sebagai vital sign yang menunjukkan tingkat ketahanan pasien terhadap rasa sakit dan tingkat keefektifan analgesic (obat bius).
7) Tingkat Kesadaran atau Glasgow Coma Scale
Glasgow Coma Scale adalah skala yang digunakan untuk menilai tingkat kesadaran pasien (apakah pasien dalam kondisi koma atau tidak) dengan menilai respon pasien terhadap rangsangan yang diberikan.
8) Ekskresi Urin
Urin yang diekskresikan oleh pasien dapat menjadi indikator tingkat keseimbangan cairan tubuh dan fungsi dari ginjal pasien tersebut.
2. Cloud Storage
Cloud Storage merupakan media penyimpanan secara daring. Saat ini penggunaan cloud telah menjadi paradigma baru dalam dunia teknologi informasi seperti internet of things[3]. Banyak data-data yang disimpan di cloud agar dapat diakses dimana pun seseorang berada. Dari segi privasi, cloud storage dibagi menjadi 4 jenis yaitu[4]: 1) Personal Cloud Storage
Jenis storage ini biasanya digunakan oleh seseorang secara personal untuk back up data-data yang dimilikinya. Beberapa smartphone bahkan telah menambahkan aplikasi cloud ini untuk mempermudah penggunanya ketika ingin melakukan back up terhadap datanya.
2) Public Cloud Storage
Jenis storage ini sering digunakan oleh perusahaan yang memiliki jenis data tidak terstruktur. Perusahaan menyewa cloud storage dari provider cloud dan untuk mengelola seluruh data yang dimiliki perusahaan.
3) Private Cloud Storage
Jenis ini umumnya digunakan oleh perusahaan yang menginginkan fasilitas keamanan serta kecepatan lebih dibanding jenis cloud storage yang lain. Pada storage ini provider akan membentuk sebuah infrastruktur dalam pusat data perusahaan, dan keduanya akan berintegrasi didalamnya.
4) Hybrid Cloud Storage
Merupakan gabungan antara public dan private. Data akan terbagi 2, yaitu data yang dianggap penting akan tersimpan dalam private cloud storage dan data lainnya di simpan dalam public cloud storage.
3. E-Health Monitoring Architecture
Untuk membuat arsitektur monitoring e-health, Mukherjee,dkk menyebutkan bahwa setidaknya terdapat tiga layer (lapisan)[5] yaitu :
1) Perception Layer
Lapisan ini merupakan lapisan terbawah dari arsitektur monitoring e-health. Perception Layer terdiri atas sensor-sensor yang mengambil data-data tertentu yang berkaitan dengan kesehatan pasien.
2) Middleware and API’s Layer
Middleware and API’s Layer merupakan lapisan tempat pengolahan data. Di dalam lapisan ini terdapat beberapa layanan seperti database dan API (Application Programming Interface). Database berfungsi untuk menyimpan informasi dan log kesehatan pasien sedangkan API berfungsi untuk memberikan respon terhadap data-data yang masuk.
3) E-Health Application and Service
Lapisan ini umumnya adalah tampilan antarmuka untuk menampilkan monitoring pasien tersebut atau disebut juga dengan user interface.
H. METODOLOGI
Berikut ini adalah gambaran umum kerja sistem.
Gambar 1. Gambaran umum kerja sistem
Tahapan sistem pemantauan kesehatan ini meliputi:
1. Pengambilan data vital sign menggunakan sensor kesehatan. Data masukan adalah parameter-parameter vital sign pasien. Parameter-parameter vital sign diambil menggunakan empat buah sensor, yaitu sensor detak jantung, jumlah nafas, tekanan darah, dan suhu.
2. Pra-pemrosesan parameter vital sign menggunakan mikrokontroler dan single board computer. Parameter yang didapat dari mikrokontroler dikirim ke single board computer secara komunikasi serial.
3. Pemrosesan data di back-end. Data vital sign pasien diolah untuk menentukan apakah kondisi pasien masih dalam batas normal atau tidak. Data yang sudah diolah akan dikirimkan ke front-end untuk ditampilkan.
4. Proses menampilkan data di front-end. Data dari back-end kemudian diolah oleh front-end untuk divisualisasikan. Pada visualisasi data terdapat tampilan vital sign pasien yang interaktif. Ditambah sistem peringatan jika kondisi pasien memburuk.
5. Penyimpanan data ke cloud. Penyimpanan data ke cloud dilakukan secara berkala setiap hari. Sebelum itu data disimpan pada penyimpanan yang ada di single board computer.
6. Pengambilan data kembali. Data histori dapat diambil kembali dan ditampilkan di front-end guna menganalisa pasien lebih lanjut.
I. RENCANA KERJA
Keterangan Minggu ke 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Studi literatur Rancang bangun sistem Pengambilan data Pengolahan data Pengujian dan sinkronisasi cloud Pembuatan dokumentasi dan penyusunan bukuJ. DAFTAR PUSTAKA
[1] Elliot, Malcolm, Alysia Coventry. Critical Care: The Eight Vital Signs of Patient Monitoring. British Journal of Nursing Vol 21 No 10. 2012
[2] Junaid Mohammed dkk. Internet of Things: Remote Patient Monitoring Using Web Services and Cloud Computing. IEEE International Conference on Internet of Things (iThings 2014), Green Computing and Communications (GreenCom 2014), and Cyber-Physical-Social Computing (CPSCom 2014). 2014
[3] Schriger DL. Approach to the patient with abnormal vital signs. Goldman L, Ausiello D. Cecil Textbook of Medicine. 23rd ed. Philadelphia, Pa:Saunders Elsevier; 2007:chap 7.
[4] Vangie Beal. What is cloud storage?. www.webopedia.com/TERM/C/ cloud_storage.html. Diakses pada: 30 September 2016
[5] Mukherjee,S dkk. Patient health management system using e-health monitoring architecture. IEEE International Advance Computing Conference (IACC). 2014
