CENTRAL PATIEN MONITOR (Monitoring EKG dan BPM) Syarifudin Abdilah, Dr. Ir. H. BambangGuruh I, AIM, MM, Torib Hamzah,S.pd,M.pd

Transkripsi

1 CENTRAL PATIEN MONITOR (Monitoring EKG dan BPM). Syarifudin Abdilah, Dr. Ir. H. BambangGuruh I, AIM, MM, Torib Hamzah,S.pd,M.pd Jurusan Teknik Elektromedik POLITEKNIK KESEHATAN KEMENTRIAN KESEHATAN SURABAYA ABSTRAK Central Patien monitor adalah alat yang digunakan untuk memonitoring keadaan dari beberapa pasien. Electrocardiogram (ECG) adalah pemantauan untuk mendeteksi kelainan jantung dengan mengukur aktivitas listrik yang dihasilkan oleh jantung. Beberapa pasien memerlukan pemantauan berlanjut dengan memantau aktifitas seharihari dan memonitoring aktifitas listrik jantung menggunakan alat monitoring. Oleh karena itu, penting dirancangknya alat Central pasien monitor Berbasis PC untuk memudahkan dalam memantau beberapa keadaanbeberapa pasien. Monitoring dilakukan dengan menempelkan elektroda pada lead II. Sinyal EKG disadap rangkaian instrumentasi dan pengkondisi sinyal analog untuk menghasil kansinyal EKG yang diolah mikrokontroller. Display berupa Personal Computer(PC) untuk menampil kansinyal EKG dan jumlah heart rate. Berdasarkan hasil pengujian dan pengukuran terhadap phantom EKG, heart rate hasil pembacaan modul memiliki selisi paling sedikit terhadap alat EKG dengan dengan nilai error tidak melebihi ±5%. Setelah melakukan proses perencanaan, percobaan, pembuatan modul, dan pengujian serta pendataan dapat disimpulkan bahwa alat Non Invasive Pacemaker (Monitoring) dapat digunakan dan sesuai perencanaan. Kata Kunci : ECG, Mikrokontroller PENDAHULUAN Pasien Monitor digunakan untuk memonitor beberapa parameter kesehatan pasien secara non invasive yang membutuhkan pemantauan berlanjut dalam jangka waktu tertentu. Pada umumnya Pasien Monitor terdapat lima Parameter yaitu : Saturasi Oksigen (SPO), Respirasi, EKG, BPM, dan Suhu Tubuh. Electrocardiography (EKG) adalah suatu alat yang digunakan untuk menampilkan aktivitas sinyal listrik jantung yang dilakukan secara noninvasive dengan menggunakan elektroda yang dipasang pada kulit. EKG merupakan instrument medis yang dibutuhkan oleh paramedic untuk memperoleh informasi tentang kerja fungsi jantung seseorang. BPM merupakan jumlah detak jantung dalam satu menit, pemantauan denyut jantung berfungsi untuk memantau adanya perubahan denyut tiba tiba yang dapat berakhir pada kematian mendadak (Dyah, 00). Dalam pengaturan medis seperti rumah sakit, stasiun pemantauan pusat menyediakan lokasi sentral di mana tandatanda vital dan informasi medis lainnya untuk pasien dapat ditampilkan. Mengingat pentingnya menampilkan tandatanda vital dan informasi medis lainnya untuk dokter di rumah sakit, maka diinginkan untuk meminimalkan pemantauan

2 pusat downtime stasiun ( Irwin, John Howard (Marcellus, NY); Petersen, Eric G. (Beaverton, OR); Wilmington, Robert Paul (Vancouver, WA)) Pada rumah sakit di mana sebagian besar pasien yang kondisi fisiknya harus sering di pantau sebagai suatu bagian dari prosedur diagnostik, kebutuhan akan tindakan yang efektif dan cepat dalam menanggapi mekanisme peringatan tidak bisa dihindari. Suatu sistem atau peralatan yang tepat dapat membantu staf medis dan dokter untuk melakukan tindakan darurat pada waktu yang tepat. Pada masa kini telah banyak dibuat peralatan dimana kondisi pasien dapat diamati melalui peralatan komputer yang di letakkan di samping tempat tidur pasien, namun perawat atau dokter harus terusmenerus mengunjungi pasien untuk memeriksa kondisi pasien tersebut ( ). Electrocardiography (EKG) berbasis Personal Computer pernah dibuatoleh (Agnia Nerlika, 008), kemudian pada tahun 009 pernah dibuat Mini pasien monitor dengan parameter suhu tubuh dan BPM oleh Andrian syaiful. Selanjutnya pada tahun 0 pernah dibuat Patient diagnostic portable dilengkapi dengan indikator normal / abnormal pada parameter suhu dan heart rate (BPM) oleh Fahmi Farrisandy. Pada modul yang dibua toleh Andryan dan Fahmi hanya ditampilkan pada display seven segment. Berdasarkan dari beberapa modul yang telah dibuat sebelumnya, masih belum efektif jika sebuah pasien monitor hanya memiliki satu atau dua parameter saja dan hanya ditampilkan pada seven segment. Mengacu pada hasil identifikasi masalah diatas, maka penulis ingin membuat central pasien monitor dengan parameter yaitu Respirasi, EKG, BPM, dan Suhu Tubuh berbasis personal computer (PC). BATASAN MASALAH Mikrokontroler menggunakan ATmega8. Membuat modul pasien monitor yang disentralkan pada PC Monitoring EKG hanya pada lead II Menampilkan grafik pada PC 5 Menampilkan Heart rate pada PC 6 Tampilan Heart rate dilakukan dalam menit 7 Tampilan data Heart rate dalam bentuk angka 8 Menggunakan Buzzer sebagai indikator tidak normal. 9 Menggunaan serial RS. 0 Pendataan dilakukan dari pasien RUMUSAN MASALAH Dapatkah dibuat alat central pasien monitor dengan parameter yaitu Saturasi Electrocardiography (EKG), dan Heart rate berbasis personal computer (PC)? TUJUAN PENELITIAN ) TujuanUmum Dibuat alat central pasien monitor dengan parameter yaitu Electrocardiography (EKG), dan Heart rate berbasis personal computer (PC).

3 ) Tujuan Khusus. Membuat rangkaian Basic instrumentation.. Membuat rangkaian non inverting amplifier.. Membuat rangkaian komparator.. Membuat rangkaian monostabil multivibrator. 5. Membuat rangkaian minimum system mikrokontroler ATmega8. 6. Membuat software pada pemrograman Delphi untuk menampilkan hasil pembacaan grafik dan respirasi. 7. Melakukan ujifungsi alat. MANFAAT PENELITIAN ) Manfaat Teoritis Menambah pengetahuan dan mengenal prinsip kerja tentang peralatan medik, khususnya noninvasive pacemaker.. ) Manfaat Praktis Bagi pengguna dapat membantu dan memudahkan kinerja perawat / dokter untuk melakukan diagnosis, monitoring dan pemantauan kembali keadaan pasien. Bagi pasien dapat memantau keadaan pasien secara optimal. TINJAUAN PUSTAKA ) Jantung Jantung ( dalam bahasa Yunani disebut cardia ) adalah sebuah rongga, organ berotot yang memompa darah lewat pembuluh darah oleh kontraksi berirama yang berulang. Jantung adalah salah satu organ yang berperan dalam sistem peredaran darah. Gambar Jantung Manusia Secara internal, jantung dipisahkan oleh sebuah lapisan otot menjadi dua belah bagian, dari atas ke bawah, menjadi dua pompa. Kedua pompa ini sejak lahir tidak pernah tersambung. Belahan ini terdiri dari dua rongga yang dipisahkan oleh dinding jantung. Maka dapat disimpulkan bahwa jantung terdiri dari empat rongga, yaitu serambi kanan dan serambi kiri, serta bilik kanan dan bilik kiri Pada saat berdenyut setiap ruang jantung mengendur dan terisi darah (disebut diastol). Selanjutnya jantung berkontraksi dan memompa darah keluar dari ruang jantung (disebut sistol). Perubahan keadaan antara relaksasi dan kontraksi inilah yang dimanfaatkan untuk penghitungan jumlah bpm. Sinyal jantung normal digambarkan seperti gambar di bawah ini: Gambar.5 Sinyal Jantung Normal (Sumber: Interval antara RR menandakan periode dari detak jantung yang dapat dikonversi

4 menjadi heart rate. Jumlah denyut jantung normal manusia dapat dibagi beberapa tahap seperti berikut: Tabel. Heart rate norma menurut rentang usia Usia Heart rate Bayi baru lahir 0 bpm Tahun pertama 0 bpm Tahun ke 0 bpm Umur 5 th bpm Umur 0 th bpm Dewasa bpm Akan tetapi, tidak selamanya jumlah denyut jantung manusia sesuai seperti range yang disebutkan di atas. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi denyut jantung.. RS RS adalah suatu standar komunikasi serial transmisi data antar dua peralatan elektronik. RS dibuat pada tahun 96 oleh Electronic Industry Association and Telecomunication Industry Association dan ada dua hal pokok yang diatur oleh RS, yaitu: bentuk signal dan level tegangan yang dipakai. Selain digunakan pada peralatan PLC, sebenarnya sistem RS ini sering berhubungan dengan kita pada kehidupan seharihari, antara lain: Komunikasi PC komputer dengan mouse, keybord atau scanner. Satu hal yang jelas adalah RS ini akan diaplikasikan pada semua sistem peralatan yang berbasis computer atau mikrokontrolr. Komunikasi data secara serial dilakukan dengan metode pengiriman data secara bit per bit atau satu per satu secara berurutan dan itu berbeda dengan sistem paralel yang mengirim data secara serentak. kecepatan transfer data RS cukup rendah,kecepatan maksimal hanya 900 bits/sekon. Pengiriman data bisa dilakukan secara satu arah atau dua arah. Jika Anda hanya membutuhkan komunikasi satu arah maka Anda cukup menggunakan dua kabel yaitu kabel TX sebagai pengirim data dan kabel Rx sebagai penerima data. Sedangkan, untuk membuat sistem komunikasi dua arah maka kabel yang Anda butuhkan adalah unit kabel, yaitu: kabel Tx, Rx dan GND (ground). Gambar.8. RS ( Instrument Amplifier Instrument amplifier dibuat dengan menghubungkan penguat buffer ke sebuah penguat differensial. Digunakan untuk proses pengolahan sinyal tubuh yang sudah disadap oleh elektroda. Ciriciri instrument amplifier diringkaskan sebagai berikut : ) Gain tegangannya, dari masukan differensial hingga menuju output hanya diatur oleh satu tahanan

5 ) Resistansi masukan dari kedua masukannya sangat tinggi dan tak berubah jika gainnya berubah ) V output tidak tergantung pada tegangan input () dan ( ) (Robert, Frederick,99) GPIO lebih sedikit dibandingkan mikrokontroler diatas. Gambar. Pin ATmega 8 (Sumber:ymtry.blogspot.co.id) Gambar.9. Contoh rangkaian instrument amplifier (Sumber: Minimum System ATmega8 ATMega8 merupakan mikrokontroler keluarga AVR 8 bit. Beberapa tipe mikrokontroler yang sama dengan ATMega8 ini antara lain ATMega855, ATMega6, ATMega, ATmega8, yang membedakan antara mikrokontroler antara lain adalah, ukuran memori, banyaknya GPIO (pin input/output), peripherial (USART, tim er, counter, dll). Dari segi ukuran fisik, ATMega8 memiliki ukuran fisik lebih kecil dibandingkan dengan beberapa mikrokontroler diatas. Namun untuk segi memori dan periperial lainnya ATMega8 tidak kalah dengan yang lainnya karena ukuran memori dan periperialnya relatif sama dengan ATMega855, ATMega, hanya saja jumlah Pin Mikrokontroler Atmega8 ATMega8 memiliki buah PORT utama yaitu PORTB, PORTC, dan PORTD dengan total pin input/output sebanyak pin. PORT tersebut dapat difungsikan sebagai input/output digital atau difungsikan sebagai periperal lainnya. METODOLOGI PENELITIAN Diagram Mekanis Sistem

6 Diagram Blok Sistem Start Inisialisasi Software Terima Data dari Mikrokontrol(Rx) Konversi Data Serial (EKG) YES Display PC Diagram Alir Sistem Transmiter Begin Inisialisasi And PEMBUATAN, PENGUJIAN dan PEMBAHASAN Pembuatan ) Rangkaian Instrument Amplifier UA Sensor ECG Bekerja J CON 5 6 UB 7 R k k R7 J5 J6 TP Pembacaan ADC (EKG) Data ADC masuk Mikrokontroler CON J7 RL UD R 560 R8 k k R8 k R 6 5 R6 k UB 7 Transver Data Serial Tx Diagram Alir Sistem recifer R=R8=R=K

7 R8=R=R7=R6=K R=Rg=560 Ω Acl = = = 79,57 Kali A = Tinggi x Time/Div =. x 500mV = 600 mv = 0.6 V Pada rangkaian instrument amplifier outputnya masih terdapat noise interfrensi dari luar. Output dari rangkaian ini akan dimasukkan ke rangkaian filter untuk mengurangi noise interferensi. ) Rangkaian Filter A = Tinggi x Time/Div =. x V = 600 mv = 0.6 V Menggunakan High Pass Filter dengan frekuensi cut off sebesar 0,995 Hz, yang melewatkan frekuensi diatas frekuensi cut off yang masih terdapat banyak noise. Selanjutnya akan menuju rangkaian low pass filter. b. Low Pass Filter R R R C n R5 R6 C6 0 k 00k k R,6M J J TP TP 68k C CAP UD UA C R9 R0 7K 7K 7n R C7 68k n R7 68k 68k C 7n C5 7n UC 0 9 UC 8 R5 00k J8 J9 TP6 C8 C9 TP n n UA n R0 C 7k R 7k 8 UC 9 R 0 C n 7k R 7k Rangkaian filter terdiri dari high pass filter pasif, low pass filter aktif dan nocht filter dengan Fcl (Frekuensi cutoff low) dan Fch (Frekuensi J TP5 cutoff high) serta frekuensi cutoff nocht filter : Fch= / ( π R C6) Fcl = / ( π Fcnocht = / ( π R5 C). a. High Pass Filter 07 R9=R=R=Ra=7K R0=R0=R=Rb=7K C=C8=C90=Ca=nF C7=C=C=Cb=nF Fc = = =0,6 Hz Menggunakan Low Pass Filter aktif bertujuan untuk mengurangi noise yang masih mengganggu sinyal ECG. Penetuan nilai Fc disamakan dengan Fc pada LPF aktif dengan frekuensi cut off sebesar 0 Hz, yang melewatkan frekuensi dibawah frekuensi cut off

8 yang masih terdapat banyak noise frekuensi jalajala listrik sebesar 50 Hz c. Notch Filter Penguatan Minimal Saat R=0 maka Rfeedback (Rf)=K R=Ra=K ACL = ACL = R5=R6=R=68K C=C5=C=7n Fc= Fc= = Kali IC (UB) Saat R5=00k maka Rfeedback (Rf)=00K R6=Ra=K ACL = ) Rangkaian Non Inverting Amplifier ACL = =0 Kali Penguatan Minimal Saat R5=0 maka Rfeedback (Rf)=0 Ω R=Ra=K ACL = ACL = = Kali IC (UA) Penguatan Maksimal Saat R=00k maka Rfeedback (Rf)=0K R=Ra=K ) Rangkaian Adder J0 TP8 / OUT UD J TP7 R9 0kN R8 800 C0 7u C CAP R k R7 00k D.V ACL= ACL= =0 Kali

9 // Pass our onewire reference to Dallas Temperature. DallasTemperature sensors(&onewire); boolean istirahat=0; Rangkaian adder digunakan untuk menggeser titik referensi sinyal ECG yang awalnya berada pada nilai 0V dinaikkan menjadi, V karena mikrokontroller tidak bisa mengolah input dengan nilai tegangan negative. 5) Rangkaian Minimum Sistem ATMega8 BT BT GND TX RX C 0 J5 BT HC C R5 D LED 0pF PB6 J6 Y SW reset v cc SW DIP 0pF,059 PB7 R K RESET C 0uF/50V PD PD PB6 PB7 PD5 PD6 PD7 PB0 RESET J7 v cc PD PD5 PD6 PD7 PB0 PB IC PD R 7K ATmega8DIL8 J9LCD J0 Supply 8 PC6 (RESET)(SCL/ADC5) PC5 7 PD0 (RxD) (SDA/ADC) PC 6 PD (TxD) (ADC) PC 5 5 PD (INT0) (ADC) PC 6 PD (INT) (ADC) PC 7 PD (XCK/T0) (ADC0) PC0 8 AGND 9 GND AREF 0 0 PB6 (XT/TOSC) A 9 PB7 (XT/TOSC) (SCK) PB5 8 PD5 (T) (MISO) PB 7 PD6 (AIN0) (OC/MOSI) PB 6 PD7 (AIN) (SS/OCB) PB 5 PB0 (ICP) (OCA) PB R 0 D LED AD J DS8B0 SW SW AD AD AD0 SCK Miso Mosi PB PB R6 0 D AD LED Start AD0 stop PB J CON Mosi Miso SCK RESET 5 J8 R 0K Programmer const int ecg = A; const int ecg = A; int sensor = 0; int sensor = 0;. Listing program pembacaanan ADC: const int ecg = A; const int respiration = A; void program(){ if(istirahat==0) { sensor =analogread(ecg); Serial.print('c'); Serial.print(sensor); Serial.print('d'); sensor =analogread(respiration); Serial.print('e'); Listing Program Inisialisasi yang digunakan #include <TimerOne.h> #include <DallasTemperature.h> #include <OneWire.h> #define ONE_WIRE_BUS // Setup a onewire instance to communicate with any OneWire devices (not just Maxim/Dallas temperature ICs) OneWire onewire(one_wire_bus); Serial.print(sensor); Serial.print('f'); Listing program delphi 7 Var E,dataADC:Integer; tegangan:double; mili:integer; Begin if grafikjalan=true then Begin Val(Str,dataADC,E); if E=0 then begin tegangan:=((dataadc/0)*0)0; Chart.Series[0].AddY(tegangan);

10 if tegangan < teganganrefrensi then begin logika:=false; end else begin if logika = False then begin if bpmjalan= true then begin Inc(bpm); end; Label.Caption:=Inttostr(bpm); Timer.Enabled:=true; end; logika:=true; if Timer.Enabled= False then begin label7.caption:=inttostr(bpm); if bpm >=00 then begin PlaySound('D:\New folder\delphi maul\beepa.wav', 0, SND_Async or SND_LOOP); end; if bpm<=57 then begin PlaySound('D:\New folder\delphi maul\beepa.wav', 0, SND_Async or SND_LOOP); end; begin bpmjalan:=true; timer.enabled:=true; end; end; Pengukuran dan Pengujian Hasil Pengukuran Tabel 5. Hasil pengukuran PENUTUP Kesimpulan Berdasarkan hasil pembahasan dan tujuan pembuatan modul dapat disimpulkan bahwa : Dapat dibuat alat Central pasien monitor yang menanpilkan sinyal ECG menggunakan rangkaian pengolah sinyal jantung. Dapat dibuat rangkaian minimum system microcontroller Atmega8. Dapat dibuat software untuk menampilkan sinyal pada Personal Computer (PC) Dapat dibuat software pemrograman mikrokontroller pada pemrograman untuk tampilan hasil grafik sinyal ECG. Saat pasien dalam kondisi tenang sinyal ECG yang ditampilkan di display bias stabil, akan tetapi saat pasien bergerak ditemukan sinyal ECG yang naik turun dari titik referensi awal. 5 Sinyal yang naik turun disebabkan oleh pergerakan pada subyek atau elektroda yang kurang kontak dengan kulit. 6 Sinyal yang naik turun menyebabkan mikro tidak bias melakukan pengolahan data untuk menampilkan nilai HR. Saran. Menggunakan USBHUB yang lebih bagus. Pengolahan sinyal pada display denunt untuk menstabilkan sinyal yang naik turun titik referensinya.. Melakukan penambahan penyimpanan keseluruhan data.

11 . Melakukan penya dapan lead untuk dimonitor oleh modul. Saatini penelitihan yang memonitor lead saja, tepatnya pada lead. DAFTAR PUSTAKA Andrian Syaiful. 0. Mini pasien monitor dengan parameter suhu tubuh dan BPM. Laporan Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektromedik Politeknik kesehatan Kementrian kesehatan, Surabaya. Farrisandy, Fahmi. 0. Patient Diagnostic Portable dilengkapi Indikator Normal Abnormal (Parameter Suhu & Heart Rate). Laporan Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektromedik Politeknik kesehatan Kementrian kesehatan, Surabaya. Gabriel J. F FisikaKedokteran.Jakarta: EGC Khoirunnisa, Dyah. 0. Monitoring BPM dan Suhu Tubuh menggunakan Wireless berbasis Mikrokontroller Atmega8. Laporan Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektromedik Politeknik kesehatan Kementrian kesehatan, Surabaya. Lukamn Rizal. IC NE555 MULTI FIBRATOR. Tuesday, April 0 /ic555monostablemultivibrator.html (diakses Desember 06). Potter A. Patricia Fundamental Keperawatan, Jakarta: EGC. Sumadi Suryabrata. 0. Metodologi penelitian. Ed.. Jakarta: Rajawali Pers Trinanda L. 0. ATEMEGA 8. (0 0 0). ml (diakses tanggal November 06). Herman, Irving P Physics Of Human Body. Berlin: Springer. (Irwin, John Howard (Marcellus, NY); Petersen, Eric G. (Beaverton, OR); Wilmington, Robert Paul (Vancouver, WA)) Jaenal, Arifin. 0. Kesehatan Sinyal Jantung.( 5 Juni 05 0:9:5) nelitihubunganemosiseseorangdengansinyaljantung_550bf8f85bc707 (diakses tanggal November 06). Kanidkk.00. Pemrograman Database Menggunakan Delphi. GrahaIlmu, Yogyakarta. Kusnassriyanto.0. BELAJAR PEMEROGRAMAN DELPHI. Bandung :MODULA

12