Non Invasive Pacemaker (EKG)

Transkripsi

1 Non Invasive Pacemaker (EKG) Hasan Abdullah, Dr. I Dewa Gede Hari W.,ST., MT, Dr. Endro Yulianto, ST, MT. Jurusan Teknik Elektromedik POLITEKNIK KESEHATAN KEMENTRIAN KESEHATAN SURABAYA ABSTRAK Electrocardiogram (ECG) adalah tes medis untuk mendeteksi kelainan jantung dengan mengukur aktivitas listrik yang dihasilkan oleh jantung salah satunya bradikardia. Pasien yang mengalami gangguan ritme jantung khususnya bradikardia harus segera ditangani dengan melakukan pemasangan alat pacu jantung secara non invasive pacemaker pada keadaan emergency. sebelum pemasangan pacu jantung secara non invasive, perlu dilakukan pemeriksaan EKG untuk mendeteksi bradikardia. Monitoring dilakukan dengan menempelkan elektroda pada lead II. Sinyal EKG disadap rangkaian instrumentasi dan pengkondisi sinyal analog untuk menghasilkan sinyal EKG yang diolah mikrokontroller. Display berupa LCD Grafik x untuk menampilkan sinyal 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 ±%. 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, Bradikardia, Mikrokontroller PENDAHULUAN Noninvasive pacemaker adalah alat yang digunakan perawatan darurat bradikardia simtomatik. Arus listrik akan dilewatkan dari generator pulsa eksternal melalui kabel yang dilakukan dan diterapkan secara eksternal. Elektroda direkatkan pada pasien melalui dinding dada dan jantung. Istilah lain untuk noninvasive pacemaker yaitu transcutaneous, transchest atau transthoracic pacing (Linda Del Monte, RN, BSN. 009). Elektrokardiogram (EKG) atau electrocardiogram (ECG) adalah tes medis untuk mendeteksi kelainan jantung dengan mengukur aktivitas listrik yang dihasilkan oleh jantung, sebagaimana jantung berkontraksi. EKG dapat membantu mendiagnosis berbagai kondisi kesehatan seperti aritmia jantung (termasuk bradikardia), pembesaran jantung, peradangan jantung (perikarditis atau miokarditis), dan penyakit jantung koroner. (Medkes.com, 0). Bradikardia merupakan kondisi di mana jantung penderita berdetak lebih lambat dari kondisi normal. Umumnya, detak jantung normal pada orang dewasa saat beristirahat adalah 0 sampai 00 kali per menit. Sedangkan jantung penderita bradikardia berdetak di bawah 0 kali per menit (Alodokter.com. 0). Jantung merupakan suatu organ berotot dengan ruangruang di dalamnya yang terletak di

2 dalam dada. bagian kanan dan kiri jantung masingmasing memiliki ruang di sebelah atas (serambi atau atrium) yang berfungsi untuk menampung darah dan ruang di sebalah bawah (bilik atau ventrikel) yang berfungsi untuk memompa darah agar darah hanya mengalir ke satu arah, maka ventrikel memiliki katub pada jalan masuk dan jalan keluar (medicastore.com. 00). Sebuah alat pacu jantung seringkali dapat dipasang melalui sebuah operasi kecil. Pemasangan pacu jantung seperti ini hanya dilakukan oleh dokter ahli yang memerlukan waktu satu sampai dua jam serta memerlukan ketelitian dalam pemasangannya (kardioipdrscm.com, 0). Pemasangan seperti ini tidak bisa dilakukan untuk keadaan pasien emergency yang benarbenar membutuhkan penanganan cepat terhadap kelainan ritme jantung. Pasien yang mengalami gangguan ritme jantung khususnya bradikardia harus segera ditangani karena bradikardia bisa menjadi penyakit serius, bahkan bisa menyebabkan kematian, jika jantung sampai tidak bisa memompa oksigen yang cukup ke tubuh. Melihat permasalahan tersebut sebelum pemasangan pacu jantung secara noninvasive, pemeriksaan EKG untuk mendeteksi bradikardia dirasa tepat untuk mengatasi hal ini. Alat ini terinspirasi dari alat defibrillator/monitor MEDIANA D00 yang diperoleh ketika penulis melakukan kegiatan Praktek Kerja Lapangan di RSUP. Sanglah DenpasarBali. Alat ini memiliki mode pengoperasian yang terdiri dari Mode Monitoring, Manual defibrillator, AED (Automatic External Defibrilator), dan Pacing. Adapun parameter yang dimonitoring yaitu EKG, SPO, EtCO, NIBP, IBP dan SUHU. Mode Monitoring pada alat ini umumnya digunakan untuk memeriksa pasien apakah normal mengalami kelainan irama jantung yakni bradikardia. Monitoring ini dapat memberikan informasi berupa grafik EKG dengan nilai BPM dari detak jantung pasien. Penulis tertarik pada salah satu mode alat mediana D00 yaitu mode pacing yang dalam mode tersebut juga memerlukan monitoring sebelum dilakuakan pemberian pacing (Mediana, 0). Setelah penulis melakukan penelusuran, ternyata alat tersebut belum pernah dibuat di Jurusan Teknik Elektromedik Surabaya untuk dijadikan bahan penelitian atau tugas akhir. Berdasarkan hasil identifikasi masalah di atas maka dengan ini penulis membuat alat yang berhubungan dengan masalah tersebut, yang diberi judul NonInvasive Pacemaker (Monitoring). BATASAN MASALAH. Pengatur Monitoring EKG hanya pada lead. Menggunakan IC ATmega mikrokontroller. Tampil Grafik EKG dan BPM. Aktif pada mode Monitoring RUMUSAN MASALAH Dapatkah dibuat alat Pacu Jantung Non Invasive Pacemaker? TUJUAN PENELITIAN ) TujuanUmum Dibuatnya alat noninvasive pacemaker. ) Tujuan Khusus

3 . Membuat rangkaian untuk pengolah sinyal EKG. Membuat rangkaian minimum sistem Atmega. Membuat software pemrograman mikrokontroller. Melakukan uji fungsi alat MANFAAT PENELITIAN ) Manfaat Teoritis Menambah pengetahuan dan mengenal prinsip kerja tentang peralatan medik, khususnya noninvasive pacemaker.. ) Manfaat Praktis Dengan dibuatnya alat noninvasive pacemaker dapat membantu pasien dalam melakukan terapi pada jantung yang mengalami gangguan irama yaitu bradikardia. Selain itu pemasangan alat yang secara noninvasive menjadi solusi pasien dalam keadaan emergency selama masih menunggu operasi untuk dilakukan pemasangan alat pacemaker permanen. 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 ) Sinyal Jantung Aktivitas listrik jantung dapat direkam dengan alat elektrokardiograf dan hasil rekamannya disebut elektrokardiogram. Sedangkan elektrokardiografi merupakan ilmu yang mempelajari tentang ECG. Elektrokardiogram pertama kali diperkenalkan oleh seorang ilmuwan Belanda yaitu Einthoven pada tahun 90 dengan menggunakan Galvanometer. ECG sangat berguna dalam mendiagnosa kelainan jantung seperti aritmia, iskemia, infark jantung, fungsi konduksi jantung, gangguan elektrolit.

4 Gambar Alat monitoring EKG Arus listrik jantung yang berasal dari SA node dan menyebar ke atrium, AV node dan selanjutnya ke ventrikel dapat direkam dengan menggunakan kertas khusus EKG yang berkotak. Setiap kotak kecil EKG berukuran mm, dengan kecepatan mesin EKG mm/detik, maka kotak kecil kertas EKG sama dengan 0.0 detik. kotak besar terdiri dari kotak kecil, sehingga kecepatannya kotak besar sama dengan 0. detik. Rekaman impuls listrik pada kertas tampak adanya defleksi yang disebut gelombang. Gelombang impuls listrik terdiri dari gelombang P, gelombang Q, R, S, yang membentuk kompleks QRS, gelombang T dan gelombang U. ) Pacemaker (Pacu Jantung) Pacu jantung merupakan generator yang merangsang dan mengontrol denyut jantung dengan menggunakan impuls listrik melalui pemasangan elektroda. Elektroda merupakan lead yang berfungsi menghantar impuls listrik yang berasal dari generator yang bersifat sementara, dimana generator jantung tidak dapat memenuhi kebutuhannya.. Gambar Non Invasive Pacemaker ) ATMega Mikrokontroler ini menggunakan arsitektur Harvard yang memisahkan memori program dari memori data, baik bus alamat maupun bus data, sehingga pengaksesan program dan data dapat dilakukan secara bersamaan (concurrent), adapun blog diagram arsitektur ATMega. Secara garis besar mikrokontroler ATMega terdiri dari : ) Arsitektur RISC dengan throughput mencapai MIPS pada frekuensi Mhz. ) Memiliki kapasitas Flash memori Kbyte, EEPROM Byte, dan SRAM Kbyte ) Saluran I/O buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D. ) CPU yang terdiri dari buah register. ) User interupsi internal dan eksternal ) Port antarmuka SPI dan Port USART sebagai komunikasi serial ) Fitur Peripheral ) LCD Grafik x Liquid Crystal Display adalah salah satu bentuk keluaran yang paling jelas dan mudah dimengerti. Pada LCD sederhana, setiap titiknya hanya dapat menampilkan jenis intensitas saja, gelap atau terang, sedangkan LCD yang lebih canggih dapat menampilkan gradasi dari terang ke gelap

5 bahkan berbagai warna. LCD grafik terdiri dari sekumpulan titiktitik yang dapat diatur secara terpisah intensitasnya sehingga dapat menampilkan berbagai gambar. Diagram Blok Sistem Gambar. LCD Grarfik x ) PADS Pads adalah konduktor yang dilalui arus listrik dari satu media ke yang lain, biasanya dari sumber listrik ke perangkat atau bahan. Diagram Alir Sistem Gambar. Bentuk Pads Pasien METODOLOGI PENELITIAN Diagram Mekanis Sistem

6 PEMBUATAN, PENGUJIAN dan PEMBAHASAN Pembuatan ) Rangkaian Instrument Amplifier R k 00k C 0 R,M J J TP TP k C CAP UD UA C R9 R0 R R k K K C n C n J9 TP C n UA n R n R0 C k R k R k R k R C n k C n 0 9 UC C9 0 9 n UC 9 0 C UC R n k R 00k R k J TP J CON J CON J RL UA UB UD R R 0 k R k k R k R R k k R UB J TP Rangkaian filter terdiri dari high pass filter pasif, low pass filter aktif dan nocht filter dengan Fcl (Frekuensi cutoff low) dan Fch (Frekuensi cutoff high) serta frekuensi cutoff nocht filter : Fch= / ( π R C) J TP 0 Fcl = / ( π R9 C R0 C Fcnocht = / ( π R C). a. High Pass Filter R=R=R=K R=R=R=R=K R=Rg=0 Ω Acl = R Rg = xk 0 = 9, Kali A = Tinggi x Time/Div =. x 00mV = 00 mv = 0. 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. A = Tinggi x Time/Div =. x V = 00 mv = 0. V Menggunakan High Pass Filter dengan frekuensi cut off sebesar 0,99 Hz, yang melewatkan frekuensi diatas frekuensi cut off yang masih terdapat banyak noise. Selanjutnya akan menuju rangkaian low pass filter. b. Low Pass Filter ) Rangkaian Filter

7 Fc=,xKxn ) Rangkaian Non Inverting Amplifier R9=R=R=Ra=K R0=R0=R=Rb=K C=C=C90=Ca=nF C=C=C=Cb=nF Fc = π Ra.Ca.Rb.Cb =. KxnxKxn =0, 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 yang masih terdapat banyak noise frekuensi jalajala listrik sebesar 0 Hz c. Notch Filter R=R=R=K C=C=C=n Fc= πrc IC (UA) Penguatan Maksimal Saat R=00k maka Rfeedback (Rf)=0K R=Ra=K ACL= Rf Ra ACL= 0k k =0 Kali Penguatan Minimal Saat R=0 maka Rfeedback (Rf)=K R=Ra=K ACL = Rf Ra ACL = k k = Kali IC (UB) Saat R=00k maka Rfeedback (Rf)=00K

8 R=Ra=K ACL = Rf Ra ACL = 00k k =0 Kali Penguatan Minimal Saat R=0 maka Rfeedback (Rf)=0 Ω R=Ra=K ACL = Rf Ra ACL = 0 k = Kali S PB U SW PUSHBUTTON S RST 9 PC0 PB RESET PC0/SCL PC XTAL PC/SDA PC XTAL PC/TCK SW PUSHBUTTON XTAL PC XTAL PC/TMS PC S OUT ECG PA0 0 PC/TDO PC PB PA 9 PA0/ADC0 PC/TDI PC PA PA/ADC PC/TOSC 9 PC SW PUSHBUTTON PA PA/ADC PC/TOSC PA PA/ADC PD0 PA PA/ADC PD0/RXD PD PA PA/ADC PD/TXD PD PA PA/ADC PD/INT0 PD R PA/ADC PD/INT PD K PB0 PD/OCB 9 PD R PB PB0/T0/SCK PD/OCA 0 PD RST PB PB/T PD/ICP PD PB PB/AIN0/INT PD/OC PB PB/AIN/OC0 K PB PB/SS PB/MOSI C S PB 0 0uF PB PB/MISO A AREF PB/SCK AREF GND TOMBOL RESET AGND XTAL C J9 J 0P PA0 PB PA Y PB PA PB R PA M 0 RST PA PA C0 GND PA 0P PA XTAL DOWNLOADER LCD GRAFIK PB0 PB PB PB PB PB PB PB GND R9 PD POT PD PD PC0 PC PC PC PC PC PC PC PD PD PD R GND ) Pengukuran dan Pengujian Hasil Pengukuran Tabel. Hasil pengukuran Arus Pacing pada 0 BPM 0 GND GND CON J GND 0 J CON ) Rangkaian Adder J0 TP / OUT 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. ) Rangkaian Minimum Sistem ATMega UD J TP R9 0kN R 00 C0 u C CAP R k R 00k D.V PENUTUP Kesimpulan. Dapat dibuat alat NonInfasive Pacemaker mode monitoring yang menanpilkan sinyal ECG menggunakan rangkaian pengolah sinyal jantung.. Dapat dibuat rangkaian minimum system microcontroller Atmega.. Dapat dibuat software untuk menampilkan sinyal pada LCD Grafik Dapat dibuat software pemrograman mikrokontroller pada pemrograman untuk tampilan hasil grafik sinyal ECG.. Saat pasien dalam kondisi tenang sinyal ECG yang ditampilkan di display bisa stabil, akan tetapi saat pasien bergerak ditemukan sinyal ECG yang naik turun dari titik referensi awal.. Sinyal yang naik turun disebabkan oleh pergerakan pada subyek atau elektroda yang kurang kontak dengan kulit.

9 . Sinyal yang naik turun menyebabkan mikro tidak bisa meakukan pengolahan data untuk menampilkan nilai HR. Saran. Menggunakan tampilan dengan resolusi yang lebih baik dari LCD grafik x seperti TFT.. Pengolahan sinyal pada display untuk menstabilkan sinyal yang naik turun titik referensinya.. Melakukan penambahan penyimpanan keseluruhan data.. Melakukan penyadapan lead untuk dimonitor oleh modul. Saat ini peneliti hanya memonitor lead saja, tepatnya pada lead. DAFTAR PUSTAKA Alodokter, 0. Bradikardia, ( diakses pada tanggal 0 September 0:. Amri Muliadi (0). TEMPORARY PACEMAKER (TPM), Senin, November 0.( diakses pada tanggal Oktober 000 Ardi Winoto, 00. Mikrokontroller AVR ATmega/// dan Pemrogramannya dengan Bahasa C pada WinAVR, Bandung : Informatika Linda Del Monte, RN, BSN, 009. Non Invasive Pacing, PhysioControl, Inc. All rights reserved. GDR 0_A Medicastore, 00. Anatomi Jantung dan Pembuluh Darah ( od=penyakit&id=) diakses pada tanggal September 0:.09 Kardioipdrscm,0. Pemasangan Alat Pacu Jantung. ( asanganalatpacujantung/) Mediana.0. Service Manual Mediana D 00.Obelis S.A Sandro A. P. Haddad, Richard Houben and Wouter A. Serdijn, 00. Smart Pacemakers The evolution of pacemakers: an electronics perspective, from the hand crank to advanced wavelet analysis, Netherlands: DISens symposiumbook BIODATA PENULIS Nama : Hasan Abdullah NIM : P00 TTL : Situbondo, 0 Julis 99 Alamat : Situbondo Pendidikan : SMAN SITUBONDO 9

10 0