4.2.3 UJI PROTEKSI TERHADAP ARUS LISTRIK RATA RATA BERLEBIH

Transkripsi

1 maksimum 1,54%. Nilai kesalahan rata-rata kurang dari 1% ini menunjukkan proteksi terhadap muatan listrik berlebih memadai untuk diterapkan pada sistem terapeutik. Tetapi data kesalahan maksimum yang mencapai 1,54% pada ujicoba ini merupakan fakta yang patut menjadi perhatian untuk lebih meningkatkan kinerja algoritma perhitungan proteksi muatan listrik berlebih UJI PROTEKSI TERHADAP ARUS LISTRIK RATA RATA BERLEBIH Uji proteksi terhadap arus listrik rata-rata berlebih bertujuan untuk menguji ketepatan program µstims dalam melakukan perhitungan proteksi terhadap arus listrik rata-rata. Data uji proteksi terhadap arus listrik rata-rata berlebih ditunjukkan pada tabel 4.6. Tabel 4. 6 Uji proteksi terhadap arus listrik rata-rata berlebih No. F.t Frekuensi (Hz) Lebar Pulsa (ms) I (µa) Irata2 (µa) % kesalahan 1 0,375 7, ,625 2,88% 2 0, ,8 2,27% 3 0, ,5 2,50% 4 0, ,8 2,60% 5 0, ,6 2,20% 6 0, ,4 2,13% 7 0, ,00% ,67% Dari data ujicoba ini, diperoleh hasil bahwa algoritma proteksi arus listrik ratarata berlebih mempunyai tingkat kesalahan rata-rata sebesar 2,28% dengan kesalahan maksimum 2,88%. Tingkat kesalahan ini menunjukkan bahwa sistem proteksi terhadap arus rata-rata berlebih belum cukup memadai untuk aplikasi pengobatan. Kesalahan ini disebabkan oleh adanya pembulatan pada perhitungan yang dilakukan oleh mikrokontroler. Karena itu perlu dilakukan penyempurnaan dengan menambahkan perhitungan koreksi. Dengan menambahkan koreksi 67

2 digital, maka hasil perbaikan algoritma sistem proteksi terhadap arus listrik ratarata berlebih menjadi seperti pada tabel 4.7. Penyempurnaan ini menunjukkan hasil yang memuaskan dengan tingkat kesalahan rata-rata 0,66% dan kesalahan maksimumnya menjadi 1,07%. Tabel 4. 7 Uji proteksi terhadap arus listrik rata-rata berlebih setelah koreksi digital No. F.t Frekuensi (Hz) Lebar Pulsa (ms) I (µa) Irata2 (µa) % kesalahan 1 0,375 7, ,625 0,13% 2 0, ,4 0,53% 3 0, ,5 0,50% 4 0, ,00% 5 0, ,5 0,83% 6 0, ,8 1,07% 7 0, ,6 0,20% ,00% 4.3 UJICOBA PRE KLINIS SEBAGAI PENDUKUNG Ujicoba yang terakhir dari pengembangan perangkat stimulasi arus mikro OpenMCS dan µstims ini adalah ujicoba pre klinis. Ujicoba pre klinis ini bersifat sebagai ujicoba pendukung karena tidak berhubungan langsung dengan spesifikasi alat dan dalam pelaksanaannya tidak dilakukan ujicoba dengan jumlah sampel yang cukup sebagai standar ujicoba pre klinis, yaitu 30 orang. Ujicoba dilakukan pada dua orang sebagai pasien uji. Ujicoba ini bertujuan untuk membuktikan salah satu pengaruh stimulasi dari penyetelan sinyal stimulasi arus mikro yang terdapat pada OpenMCS. Ujicoba pre klinis yang dipilih oleh peneliti adalah ujicoba pengaruh stimulasi arus mikro pada saraf kranial terhadap sinyal electroencephalogram (EEG). Ujicoba ini dipilih karena parameter yang diekstrak lebih mudah dianalisis. Dalam ujicoba stimulasi elektrik saraf kranial (cranial electrical stimulation / CES) ini, digunakan sinyal stimulasi dengan pengaturan sebagai berikut. 68

3 Bentuk pulsa: persegi 1 [9 Amplitudo: 150 µa [9,23] Frekuensi: 0,5 Hz [9,23] Lebar pulsa: 300 ms Lama stimulasi: 20 menit,23] t [23] Letak elektroda stimulator: telinga kiri dan kanan bagian bawah [23] Posisi pasien uji: duduk di atas kursi Pengukuran sinyal EEG dilakukan pada daerah P4 yaitu pusat saraf sensorik seperti yang tertera pada gambar Kriteria parameter ini didasarkan pada pengaturann umum untuk terapi saraf kranial. Pengukuran dilakukan padaa saat pasien uji sebelum diberi stimulasi dan setelah diberi stimulasi. Ujicoba pre klinis ini membandingkan sinyal EEG pasien uji pada saat sebelum diberi stimulasi dan setelah diberi stimulasi. Data hasil pengukuran EEG sebelum dan sesudah stimulasi untuk pasien 1 ditunjukkan pada gambar 4.14 dan Sedangkann data hasil pengukuran EEG sebelum dan sesudah stimulasi untuk pasien 2 ditunjukkan pada gambar 4.16 dan Referensi tentang sinyal EEG secara umum ditunjukkan pada gambar Gambar Peta titik-titik pemasangan elektroda EEG 69

4 Gambar Data sinyal EEG pasien 1 sebelum stimulasi Gambar Data sinyal EEG pasien 1 setelah stimulasi 70

5 Gambar Data sinyal EEG pasien 2 sebelum stimulasi Gambar Data sinyal EEG pasien 2 setelah stimulasi 71

6 Gambar Jenis-jenis bentuk gelombang EEG Gambar sinyal EEG di atas merupakan gambar sinyal EEG yang di-sampling dengan frekuensi sampling 256 sampel per detik dan ditampilkan dengan Matlab. Data ujicoba pre klinis dari kedua pasien uji di atas menunjukkan adanya perbedaan dari gelombang EEG, tepatnya terjadi peningkatan amplitudo gelombangg alfa (frekuensi 8 13 Hz) antara sinyal sebelum stimulasi dan setelah stimulasi. Hal ini tampak dari bertambah tingginya simpangan garis-garing dengan kerapatan kedua paling rapat padaa grafik EEG setelah stimulasi. Untuk lebih tepatnya, perlu dilakukan perhitungann kuantitasi nilai masing-masing jenis sinyal EEG. Tetapi sebagai langkah awal menuju analisis pengaruh stimulasi arus mikro terhadap EEG, saat ini hanya dianalisis secara visual. Hasil ini sesuai dengan laporan dari berbagai literatur tentang pengaruh stimulasi elektrik saraf kranial pada sinyal EEG untuk mengurangi kegelisahan, meningkatkan keterjagaan, dan meningkatkann relaksasi. [ [23] Ini adalah salah satu pembuktian bahwa stimulasi arus mikro dapat digunakan untuk pengobatan penyakit atau gangguan kesehatan. Penelitiann ke arah pengobatan n menggunakan arus listrik 72

7 mikro merupakan bagian tersendiri dari penelitian lanjutan yang dapat dilakukan menggunakan OpenMCS dan µstims. 4.4 DISKUSI ANALISIS Metode stimulasi elektrik arus mikro merupakan metode pengobatan yang aman dan tanpa efek samping. Metode pengobatan ini memiliki beberapa kontraindikasi, yaitu khusus pada pengguna alat pacu jantung dan wanita hamil. Stimulasi arus listrik mikro tergolong aman karena arus listrik dalam orde mikroampere memiliki karakteristik yang mirip dengan bioelektrik tubuh manusia. Bahkan dalam kehidupan sehari-hari, manusia tidak pernah terlepas dari medan elektromagnetik yang berasal dari lingkungan sekitar yang dapat menyebabkan terjadinya arus listrik di dalam tubuh. Gejala ini mempengaruhi bioelektrik tubuh sehingga dalam durasi yang lama dapat bersifat merugikan. Hal ini terjadi karena tidak terkendalinya ukuran dan durasi dari pengaruh medan elektromagnetik yang dialami manusia yang dapat mempengaruhi kinerja bioelektrik tubuh. Stimulasi arus listrik mikro merupakan salah satu sebab yang dapat mempengaruhi bioelektrik tubuh, tetapi bersifat terkendali. Seperti telah dijelaskan sebelumnya, dari berbagai jenis stimulasi elektrik, stimulasi arus mikro mempunyai kemampuan dalam membantu kinerja bioelektrik tubuh hingga tingkat sel. Arus ini tentu terlalu kecil untuk mendenyutkan otot atau saraf besar secara langsung. Inilah yang membedakan antara stimulasi elektrik arus mikro dengan metode elektroterapi lainnya yang bekerja pada tingkat jaringan. Stimulasi arus mikro sering disebut sebagai metode pengobatan oleh diri sendiri (self healing) karena sifatnya yang tidak memaksa tubuh dalam merespon sinyal stimulasinya sehingga jika dipandang dari cara kerja elektroterapi seperti TENS, stimulasi arus mikro akan tampak sebagai metode terapi yang tidak mempunyai hubungan sebab akibat secara langsung dengan tubuh dan sinyalnya tampak sebagai sinyal stimulasi yang terlalu kecil dalam mempengaruhi sinyal saraf atau 73

8 sinyal otot. Ujicoba stimulasi arus mikro selama ini hanya dilakukan dengan mengamati perubahan yang terjadi pada fisiologi tubuh pada saat dan setelah beberapa saat dilakukan stimulasi. Namun demikian, hasil-hasil ujicoba respon fisiologi atau pre klinis yang dilaporkan dari metode stimulasi arus mikro mempunyai efikasi yang sangat baik, bahkan melebihi kemampuan metode stimulasi elektrik lainnya. Dengan pemahaman di atas, dapat ditarik kesimpulan bahwa sebenarnya metode stimulasi arus mikro bekerja pada daerah yang jauh di bawah ambang batas aman untuk arus listrik yang melewati tubuh. Peraturan peraturan yang mengatur alatalat medis dalam memberikan stimulasi elektrik pun hingga saat ini tidak mengkhususkan kajiannya pada arus listrik dalam orde mikroampere. [24,25] Dari materi kajian yang dipaparkan pada standar-standar internasional tersebut, untuk suatu stimulasi pada permukaan kulit, masih berlaku batas maksimum 10 ma sebagai ambang batas aman secara umum. Nilai ini adalah 10 kali lebih kecil dibanding nilai maksimum sinyal stimulasi arus mikro. Dengan pertimbangan latar belakang aturan keamanan peralatan medis untuk produk masal, OpenMCS dan µstims belum dapat dikategorikan sebagai piranti yang memadai. Tetapi dalam penggunaannya sebagai alat stimulasi elektrik arus mikro untuk kepentingan penelitian medis yang digunakan oleh para dokter, peneliti medis, dan elemen-elemen teknik biomedika, OpenMCS dan µstims sudah memadai untuk digunakan. Dasar pertimbangan yang digunakan peneliti dalam menilai kemampuan OpenMCS dan µstims ini adalah sebagai berikut. 1. Dengan menggunakan standar toleransi kesalahan 1%, tingkat kesalahan rata-rata yang dihasilkan dari parameter sinyal arus mikro dan sistem proteksinya tidak ada yang melebihi 1% 2. Kesalahan frekuensi yang mencapai 5% hanya terjadi di sekitar frekuensi 10 Hz yang disebabkan oleh kekurangsempurnaan algoritma dan keterbatasan mikrokontroler dalam melakukan perhitungan. Kesalahan ini 74

9 sama sekali tidak membahayakan pasien tetapi memberikan kontribusi kesalahan data jika digunakan untuk penelitian nantinya. Kekurangan ini harus disempurnakan lagi. Tetapi mengingat tingkat kesalahan yang kecil, dan pada daerah frekuensi selain 10 Hz kesalahan yang terjadi mayoritas kurang dari 1%, maka dibandingkan dengan manfaat yang perlu dikembangkan dari penelitian terapi elektrik arus mikro, kesalahan frekuensi ini dapat ditoleransi. Analisis yang kedua adalah membuktikan hipotesis penelitian. Untuk membuktikan keunggulan OpenMCS dan µstims dari sisi fitur dan lebih ekonomis dibandingkan produk serupa yang ada di pasaran, digunakan analisis berdasarkan data perbandingan spesifikasi yang ada pada tabel 4.8. Pada tabel 4.8 diperbandingkan antara perangkat stimulasi arus mikro OpenMCS dan µstims dengan perangkat stimulasi arus mikro dari produk yang paling umum digunakan sebagai perangkat untuk penelitian terapi arus mikro, yaitu Alpha-Stim 100. Pembanding kedua adalah produk Trio Stim yang memiliki tiga fungsi, yaitu mampu sebagai alat stimulasi arus mikro (MCS), TENS, dan alat stimulasi elektrik otot (EMS). Pada tabel 4.8, kolom yang berwarna hijau merupakan keunggulan produk. Apabila ketiga kolom berwarna hijau, berarti ketiga produk sama-sama unggul untuk parameter yang bersangkutan. Dengan pengamatan terhadap data pada tabel 4.8, dengan jelas dapat diambil kesimpulan akan keunggulan OpenMCS dan µstims. Dengan demikian berarti hipotesis pada penelitian Pengembangan Alat Stimulasi dan Sinyal Terapi Elektrik Arus Mikro Sistem Terbuka Sebagai Instrumen Penelitian Medis dapat diterima, bahwa dengan realisasi OpenMCS dan µstims, tercipta suatu perangkat stimulasi elektrik arus mikro yang lebih unggul secara fitur untuk digunakan dalam aplikasi penelitian medis dan bersifat lebih ekonomis daripada produk serupa yang ada di pasaran. 75

10 Tabel 4. 8 Perbandingan keunggulan OpenMCS dan µstims dengan Alpha-Stim 100 dan Trio Stim [6,7,8,9,10] No. Fitur OpenMCS & µstims Alpha Stim 100 Trio Stim (MCS) 1 Arus listrik µa µa µa Pengaturan arus 2 listrik Setiap saat Setiap saat setiap saat 3 Bentuk gelombang 5 jenis (lihat rincian) Persegi asimetrik bipolar Persegi konstan bipolar 4 Frekuensi 0, Hz (tergantung jenis gelombang) 0,5; 1,5; 100 Hz 0,3 400 Hz 5 Pengaturan frekuensi Setiap saat Setiap saat setiap saat 6 Lebar pulsa ms 50% duty cycle ms Pengaturan lebar 7 pulsa setiap saat tidak ada setiap saat Pengaturan waktu terapi kontinyu 10, 20, 60 menit dan kontinyu 30 menit Pengaman arus listrik berlebih ada tidak disebutkan ada Pengaman muatan listrik berlebih ada tidak ada ada Pengaman arus listrik rata rata berlebih ada tidak ada ada 12 Tampilan LCD ada ada ada 13 Parameter tampilan 14 Catu daya Petunjuk, arus listrik, frekuensi, lebar pulsa, peringatan keamanan pasien Baterai kering 12V rechargeable Petunjuk, timer, simbol kapasitas baterai Baterai 9V disposable Petunjuk, arus listrik, frekuensi, lebar pulsa, timer Baterai 9V disposable 15 Sistem terbuka tertutup tertutup Rp , (biaya 16 Harga pembuatan) $ 895, $ 439, 4.5 POTENSI PENGEMBANGAN LEBIH LANJUT Penelitian Pengembangan Alat Stimulasi dan Sinyal Terapi Elektrik Arus Mikro Sistem Terbuka Sebagai Instrumen Penelitian Medis merupakan tahap awal dari serangkaian perkembangan metode stimulasi arus mikro yang dapat terus dikembangkan aplikasinya. Metode stimulasi arus mikro telah membuka 76

11 pemahaman baru akan sistem kerja tubuh manusia dan berbagai fenomena yang berhubungan dengan peningkatan kualitas hidupnya. Pengembangan lebih lanjut dari hasil penelitian alat stimulasi arus mikro dan sinyalnya akan mengarah pada tindak lanjut akan riset aplikasi arus listrik mikro, kebijakan penggunaan metode stimulasi arus listrik mikro, dan pengembangan produk-produk aplikasi stimulasi arus listrik mikro untuk berbagai tujuan. Dari bidang riset lanjutan, terdapat bermacam-macam area mulai dari manfaat arus listrik mikro bagi kesehatan, sinyal arus mikro untuk pengobatan penyakit degeneratif, sinyal arus mikro untuk menunjang kesehatan tubuh, dan lebih jauh dapat diarahkan ke bidang olahraga untuk menunjang kompetensi atlit. Pemanfaat arus mikro juga tidak hanya untuk pengobatan manusia, tetapi arus mikro dapat pula digunakan dalam pengobatan binatang. Untuk mengarah pada hal-hal tersebut diperlukan langkah-langkah pengembangan lebih lanjut dalam riset stimulasi arus listrik mikro. Gambaran dari pengembangan lebih lanjut yang dapat diperoleh dengan adanya riset alat stimulasi arus mikro OpenMCS dan program µstims ditunjukkan oleh gambar Gambar Gambaran potensi pengembangan lebih lanjut metode stimulasi arus mikro 77