Seminar Tugas Akhir Juni 7 Stetoskop ireless dengan Output Grafik dan Suara Tamppil Personal Computer (PC) (Reinalta Nimas Ritonga, Torib Hamzah, Moch. Prastawa Assalim T.P) Jurusan Teknik Elektromedik Politeknik Kesehatan Surabaya Jln. Pucang Jajar Timur No. Surabaya Salah satu cara yang digunakan untuk mendiagnosis penyakit jantung adalah dengan mendengarkan suara jantung (Phonocardiogram) melalui penggunaan stetoskop. Suara jantung yang dihasilkan pada beberapa kasus penyakit jantung menunjukkan adanya pola tertentu yang bisa dikenali. Pola suara ini dapat diambil sebagai bahan untuk mengambil diagnosis. Suara jantung didapatkan dari aktivitas mekanik jantung yang disensor oleh stetoskop pre-amp mic condensor. Suara jantung akan diproses pada rangkaian filter. Output dari filter akan masuk pada rangkaian gain dan mikrokontroller. Dalam pengolah data untuk dapat ditampilkan pada PC penulis menggunakan IC ATmega8 sebagai pemroses mikrokontroller. Proses pemantauan alat ini dilakukan dengan menampilkan sinyal pada delphi7. Sedangkan data yang berupa suara akan di kuatkan oleh gain dan bass boost sehingga ouput suara dapat dikeluarkan melalui speaker. Instrumentasi suara jantung berdasarkan dari hasil pengujian dan pengukuran menggunakan Pre-Amp Mic Condensor yang terpasang pada stetoskop sudah berfungsi dengan baik. Untuk Low Pass Filter dengan frekunsi cut off 59, Hz terjadi penguatan - 3Db yaitu. V. Dan High Pass Filter cut off 9,5 Hz terjadi penguatan -3dB yaitu.5 V. Setelah melakukan proses perencanaan, percobaan, pembuatan modul, dan pengujian serta pendataan dapat disimpulkan bahwa alat Stetoskop ireless dengan Output Grafik dan Suara Tampil Personal Computer (PC) dapat digunakan dan sesuai perencanaan. Kata Kunci: Phonocardiograph, Low Pass Filter, High Pass Filter, Delphi7, Speaker. PENDAHULUAN Latar Belakang Salah satu cara yang digunakan untuk mendiagnosis penyakit jantung adalah dengan mendengarkan suara jantung (Phonocardiogram) melalui penggunaan stetoskop, teknik ini dikenal dengan teknik auskultasi. Suara jantung yang dihasilkan pada beberapa kasus penyakit jantung menunjukkan adanya pola tertentu yang bisa dikenali. Pola suara ini dapat diambil sebagai bahan untuk mengambil diagnosis (Jun Saptaji Mohammad, Joko Haryatno, Achmad Rizal, ). Cara kerja perekaman pada pasien yaitu dengan meletakkan stetoskop mic condenser di Pulmonary Artery yang berfungsi sebagai sensor Suara Jantung. Hasil rekaman yang berupa output suara akan keluar melalui speaker, sedangkan hasil rekaman yang berupa output grafik ditampilkan melalui PC (Personal Computer). Pentingnya klasifikasi suara jantung didukung oleh banyaknya penelitian yang sudah dilakukan. Salah satunya penelitian penyakit jantung melalui diagnosis kelainan suara jantung dengan auskultasi menggunakan stetoskop, tetapi dalam mendapatkan diagnosis suara jantung normal dan tidak normal yang akurat, merupakan suatu keterampilan yang sulit. Hal ini dikarenakan suara jantung
Seminar Tugas Akhir Juni 7 menempati frekuensi yang cukup rendah sekira Hz, kepekaan telinga dan pola suara yang mirip antara jenis suara jantung yang satu dengan yang lain. Mengingat faktor-faktor di atas memungkinkan terjadinya kesalahan diagnosis apabila prosedur auskultasi tidak dilakukan dengan benar (Jun Saptaji Mohammad, Joko Haryatno, Achmad Rizal, ). Stetoskop Elektronik Berbasis PC untuk Auskultasi Jantung pernah dibuat oleh (Badarudin Hakim, ), output dari alat ini berupa suara yang keluar melalui speaker dan grafik dari sinyal suara jantung yang ditampilkan melalui Personal Computer (PC) tetapi alat ini memiliki kekurangan pada software yang digunakan, yaitu mempunyai presisi dan akurasi yang kecil. Stetoskop Elektronik pernah dibuat oleh ( Fita Restanty, 5 ) tetapi hanya menampilkan output suara melalui headphone dan LED sebagai indikator BPM, alat ini memiliki kekurangan yaitu pada output bass boost masih banyak noise sehingga suara yang dihasilkan tidak terlalu bagus. Dari latar belakang masalah diatas, Penulis mengembangkan alat tersebut menjadi stetoskop wireless dengan output suara jantung yang dikeluarkan melalui speaker sedangkan hasil rekaman yang berupa output grafik suara jantung ditampilkan ke PC (Personal Computer). Batasan Masalah Agar tidak terjadi perluasan masalah maka akan dibatasi masalah tersebut, antara lain :. Posisi perekaman suara jantung pada tubuh dilakukan di posisi Pulmonary Artery (PA) / Katup Pulmonary.. Sensor yang digunakan adalah mic condenser. 3. Perekaman suara jantung (PCG) menggunakan Stetoskop.. Menggunakan IC mikrokontroller ATMega8. 5. Menggunakan Modul HC 5 untuk mentransfer sinyal. 6. Output grafik suara jantung ditampilkan pada PC menggunakan software Delphi7. 7. Output suara jantung dikeluarkan melalui speaker. Rumusan Masalah Dapatkah dibuat alat Stetoskop ireless dengan Output Grafik dan Suara Tampil Personal Computer (PC)? Tujuan Tujuan Umum Dibuat alat Stetoskop ireless dengan Output Grafik dan Suara Tampil Personal Computer (PC). Tujuan khusus. Membuat rangkaian gain.. Membuat rangkaian filter. 3. Membuat rangkaian minimum system microcontroller ATMega8.. Membuat rangkaian bass boost. 5. Membuat software pada pemrograman Delphi untuk tampilan hasil grafik sinyal suara jantung. 6. Manfaat Manfaat Teoritis Untuk menambah ilmu pengetahuan di bidang teknik elektromedik khususnya pada alat Stetoskop ireless dengan Output Grafik dan Suara Tampil Personal Computer (PC). Manfaat Praktis Diharapkan dengan menggunakan alat ini dapat membantu mengklasifikasikan dan menjelaskan kelainan jantung yang sebelumnya terjadi kerusakan pada jantung yang menyebabkan terjadinya ketidaknormalan murmur (membuka dan menutupnya katup jantung) melalui sinyal suara jantung.
Seminar Tugas Akhir Juni 7 METODOLOGI Diagram Blok Gambar. Blok Diagram Keseluruhan HC5. Selanjutnya data tersebut diolah dengan program Delphi dan ditampilkan di monitor. Diagram Alir. Transmitter Mic Condenser digunakan untuk mengkonversi suara yang ditimbulkan jantung menjadi tegangan. Pre Amp untuk menguatkan siyal yang dihasilkan oleh Mic Condenser. Rangkaian ini yang akan dihubungkan dengan stetoskop dalam proses merekam suara jantung. Tegangan yang dihasilkan sebagai input rangkaian gain, pada rangkaian ini tegangan akan dikuatkan. Tegangan yang dihasilkan sebagai input rangkaian pengolah sinyal yaitu filter untuk sinyal suara jantung antara Hz sampai 5Hz. Output dari rangkaian filter akan masuk ke summing dan masuk ke bass boost, output yang masuk summing akan dinaikkan referensinya, sedangkan output yang masuk ke bass boost akan menekan frekuensi terendah. Output dari bass boost akan keluar melalui speaker. Tegangan yang dihasilkan oleh summing sebagai input rangkaian Notch Filter digunakan untuk menghilangkan noise jala-jala frekuensi 5Hz. Output dari Notch filter akan diubah menjadi data digital oleh ADC dari Atmega8. Selain itu mikrokontroller Atmega8 juga berfungsi untuk mengatur komunikasi serial dengan personal computer (PC). Data digital dari ADC Atmega8 diterima oleh personal computer (PC) melalui Bluetooth Gambar. Diagram Alir Transmiter
Seminar Tugas Akhir Juni 7. Receiver HASIL DAN ANALISA 3. Hasil pengukuran Amplitudo Satuan dari Amplitudo adalah dimana Vpp ( tegangan peak to peak ) merupakan tegangan yang didapatkan dari tinggi sinyal ( dari puncak atas hingga bawah ) dikalikan dengan Volt / DIV. Berikut yang dimaksud dengan Vpp : Peak to peak Gambar 3. Penjelasan peak to peak Tabel 3. Hasil pengukuran Amplitudo Gambar.3 Diagram Alir Reciefer Diagram Mekanis Data ke - Osiloskop Delphi Data,5 Vpp,56 Vpp Data, Vpp,56 Vpp Data 3,7 Vpp,8 Vpp Data,5 Vpp,56 Vpp Data 5, Vpp,5 Vpp Rata rata,5 Vpp,5 Vpp Error, % Gambar. Diagram Mekanik 3. Hasil pengukuran Periode Periode adalah waktu yang diperlukan untuk menempuh satu gelombang ( puncak ke puncak selanjutnya ), secara perhitungan periode diperoleh dari Lebar Kotak ( puncak ke puncak selanjutnya ) dikalikan dengan Time / DIV. Berikut yang dimaksud dengan periode :
Seminar Tugas Akhir Juni 7 Gambar 3. Penjelasan mengenai periode Tabel 3. Hasil pengukuran Periode Data ke - Osiloskop Delphi Data,8 s,76 s Data,8 s,73 s Data 3,8 s,8 s Data,8 s,73 s Data 5,8 s,8 s Rata rata,8 s,76 s Error,5 % 3. High Pass Filter Nilai dari tegangan output (Vout) pada tiap frekuensi yaitu, 9.5, 3,, 5, 6, 7, 8 dan 9 Hz dapat diketahui melalui pengukuran dengan osiloskop dan function. Besarnya tegangan input disetting Vollt. Dengan adanya data nilai Vout dan Vin maka besarnya penguatan tiap frekuensi dapat diketahui melaui rumus Vout dibagi dengan Vin Sedangkan Acl berdasarkan perhitungan menggunakan rumus berikut ini : c = Fin Fc +.R.C 3.3 Pre Amplifier Output sinyal suara jantung yang keluar dari pre amp mic condensor saat ada pasien sudah jelas akan tetapi masih terdapat noise karena frekuensi suara jantung belum di filter. Dari hasil pengukuran dengan osiloskop Vin dari rangkaian pre amp yaitu,8 Volt sedangkan Vout yaitu,7 Volt. Dengan diketahui nilai Vout dan Vin maka besarnya penguatan (Acl) dapat diketahui dengan rumus perhitungan berikut ini : Vout Vin =,7,8 =,67 kali Saat frekuensi Hz : c = Fin Fc c = 9,5 c =,5 =,5. c =,5.,5 RC,5 =,68. R. C
Seminar Tugas Akhir Juni 7 +.R.C +,5 (,68. R.C ).R.C +,68.,5 c = Fin Fc +.R.C +,7 +35,9 +36,9 5,37,65 x Tabel 3.3 Hasil Acl pengukuran HPF HPF No Fin Vin Vout Acl 3.5 Low Pass Filter pengukuran Nilai dari tegangan output (Vout) pada tiap frekuensi yaitu, 5,, 59,,, 3,, 5 dan 6 Hz dapat diketahui melalui pengukuran dengan osiloskop dan function. Besarnya tegangan input disetting Vollt. Dengan adanya data nilai Vout dan Vin maka besarnya penguatan tiap frekuensi dapat diketahui Acl perhitungan melaui rumus Vout dibagi dengan Vin Sedangkan Acl berdasarkan perhitungan menggunakan rumus berikut ini : Error (%) Hz V, V,56 x,65 x,88 % 9,5 Hz V,5 V,76 x, x,68 % 3 3 Hz V,68 V,8 x,5 x,39 % Hz V,76 V,88 x,7 x,8 % 5 5 Hz V,8 V,9 x,85 x,8 % 6 6 Hz V,9 V,96 x,9 x, % 7 7 Hz V V x,95 x,5 % 8 8 Hz V V x,97 x,3 % 9 9 Hz V V x,98 x, % Saat frekuensi Hz : c = Fin Fc c = 59, c =,63 =,63. c =,63.,5 RC =,58 x 5,5. R. C = =,395 x 5 R. C 3,95 x 6 R. C +.R.C 3,95 x 6 +( R.C ).R.C +5,8 x 6 +,58
Seminar Tugas Akhir Juni 7 3.6 Adder,58,79.99 x Tabel 3. Hasil Acl pengukuran LPF LPF No Fin Vin Vout Acl Besarnya nilai tegangan input dari rangkaian adder adalah,6 Volt, tegangan input dari rangkaian adder sebagai tegangan AC (V AC). Pada gambar. menunjukkan hasil pengukuran dari tegangan tambahan atau tegangan DC (V DC) yaitu,88 Volt sedangkan Gambar.5 menunjukkan hasil pengukuran dari tegangan output yaitu, Volt. Nilai tegangan output apabila dihitung dengan rumus yaitu : pengukuran Acl perhitungan Error (%) Hz V,68 V,8 x,99 x,8 % 5 Hz V,68 V,8 x,96 x, % 3 Hz V,5 V,76 x,93 x, % 59, Hz V, V,56 x,79 x,6 % 5 Hz V,88 V, x,53 x, % 6 3 Hz V,56 V,8 x,7 x, % 7 Hz V, V, x,6 x, % 8 5 Hz V,3 V,6 x, x, % 9 6 Hz V, V, x,7 x, % filter akan memblok frekuensi tersebut agar noise dari jala jala yang sebesar 5 Hz tidak merusak karakteristik sinyal jantung. Untuk frekuensi yang di bawah atau di atas 5 Hz akan diloloskan. Pada tabel.3 diperoleh data ketika frekuensi 5 Hz maka tegangan output akan jatuh mendekati titik nol. 3.8 Amplifier Besarnya tegangan input (Vin) yaitu,6 Volt sedangka hasil pengukuran tegangan output (Vout) pada rangkaian amplifier yaitu 9,68 Volt. Dengan diketahui nilai Vout dan Vin maka besarnya penguatan (Acl) dapat diketahui dengan rumus perhitungan berikut ini : 3.9 Bass Boost Vout Vin = 9,68,6 = 6,5 kali Besarnya tegangan input (Vin) yaitu 9,68 Volt sedangkan hasil pengukuran tegangan output (Vout) pada rangkaian bass boost yaitu 9,8 Volt,. Dengan diketahui nilai Vout dan Vin maka besarnya penguatan (Acl) dapat diketahui dengan rumus perhitungan berikut ini : Vout = V AC + V DC =,6 +,88 =, Volt Vout Vin = 9,8 9,68 =, kali 3.7 Notch Filter Output dari notch filter berupa garis lurus ketika frekuensinya 5 Hz hal ini dikarenakan notch
Seminar Tugas Akhir Juni 7 +5v PEMBAHASAN Rangkaian Keseluruhan J INPUT +5v C uf R3 33 K 3 + - 8 UA LM358 J OUTPUT D R K R K +5v J3, V C uf SUPPLY Gambar.. Rangkaian Pre Amp Gambar.. Rangkaian Adder C uf J INPUT J TES POINT R K 3 8 + - 6 7 + U 5 LM386 C3 nf C,7 nf R R C uf J OUTPUT J5 + TES POINT Gambar.. Rangkaian High Pass Filter J3 SUPPLY Gambar.5. Rangkaian Amplifier Gambar.3. Rangkaian Low Pass Filter
Seminar Tugas Akhir Juni 7 J TES POINT J3 SUPPLY J INPUT + R K + 3 + - 6 8 7 5 U LM386 R K C 33 nf Gambar.6. Rangkaian Bass Boost R 7 K C nf J Gambar.7 Rangkaian Notch Filter R C 7 K nf R3 K GROUND C3 nf C3 R3 7 nf R OUTPUT K J J J5 TES POINT J3 OUTPUT TES POINT Ketika baterai menyupply semua tegangan ke rangkaian, yang pertama stetoskop mic condenser diletakkan pada titik pulmonary pasien, maka sinyal suara dari jantung akan masuk ke rangkaian pre amplifier, pada rangkaian ini sinyal suara jantung akan dikuatkan. Setelah itu masuk ke pengolah sinyal yaitu rangkaian filter, filter yang digunakan yaitu High Pass Filter dengan frekuensi cutoff Hz dan Low Pass Filter dengan frekuensi cutoff 59. Hz. HPF akan melewatkan sinyal dengan frekuensi di atas frekuensi cut off dan membuang atau menekan sinyal dengan frekuensi di bawah frekuensi cut off, sedangkan LPF HPF akan melewatkan sinyal dengan frekuensi di bawah frekuensi cut off dan membuang atau menekan sinyal dengan frekuensi di atas frekuensi cut off. Output dari filter akan masuk ke input rangkaian Gain dan input rangkaian summing. Pada rangkaian Gain sinyal suara akan dikuatkan dengan besar penguatan kali. Output rangkaian Gain akan masuk ke rangkaian bass boost, dimana rangkaian bass boost adalah rangkaian yang berfungsi memperkuat nada bass dan treble yang nantinya akan keluar melalui speaker. Output filter yang masuk ke summing akan diteruskan menuju notch filer dan kemudian masuk ke mikrokontroller dimana data yang dihasilkan akan diolah, dari sinyal analog akan masuk ke rangkaian minimum system pada PC (ADC) untuk dirubah menjadi data digital. Kemudian data yang dihasilkan yang berupa sinyal suara jantung atau grafik akan ditampilkan di personal computer melalui bluetooth. Gambar 5.8 Minimum System Kelemahan Sistem. Karakteristik sinyal suara jantung yang perlu diperbaiki karena masih kurang bagus.. Memperhalus outpu suara dari speaker agar lebih jelas suara jantungnya.
Seminar Tugas Akhir Juni 7 PENUTUP Kesimpulan Berdasarkan hasil pembahasan dan tujuan pembuatan modul dapat disimpulkan bahwa :. Dapat dibuat penyadap sinyal suara jantung menggunakan rangkaian Pre-Amp Mic Condenser sebagai sensor suara. Dapat dibuat filter pengolah sinyal suara jantung dengan frekuensi (9.) Hz sampai 59 Hz menggunakan rangkaian Low Pass Filter dan High Pass Filter. 3. Dapat mengolah software transmitter mikrokontroller sebagai konversi data analog ke data digital sinyal suara jantung, sehingga sinyal dapat dikirim dan ditampilkan pada Personal Computer.. Dapat dibuat rangkaian minimum system mikrokontroller dengan menggunakan pin ADC. sebagai pengolah data sinyal suara jantungn. Dan Port.D sebagai pengiriman data digital melalui Bluetooth HC5. 5. Dapat mengolah software untuk menampilkan data yang diterima melalui Bluetooth HC5 pada Delphi7 dalam bentuk sinyal. Saran Berikut ini adalah beberapa saran yang dapat dipertimbangkan untuk penyempurnaan penelitian lebih lanjut :. Merubah tampilan berbasis mikrokontroller menggunkan LCD Grafik.. Menambahkan karakteristik pulsa S3 dan S dari sinyal suara jantung. 3. Melakukan perbaikan karakteristik sinyal suara jantung.. Melakukan perbaikan suara jantung agar output suara pada speaker lebih bagus. DAFTAR PUSTAKA Anggraeni, Lisa, 6. Deteksi Kelainan Jantung Dengan Analisis Phonocardiogram Menggunakan Metode Linear Predictive Coding dan Jaringan Syaraf Tiruan Backpropagation. Tugas Akhir. STTTELKOM. Bandung. Badarudin Hakim,. Stetoskop Elektronik Berbasis PC untuk Auskultasi Jantung. Laporan Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektromedik Poltekkes Kemenkes Surabaya. Burnside-Mc Glynn, 995. Adams Diagnosis Fisik. EGC, Jakarta. Carpenter G.A. y Grossberg S, 987. ART: Selforganizing of stable category recognition codes for analog input patterns. Applied Optics, Vol. 6, N 3. England. Delp and Manning, 996. Major Diagnosis Fisik. EGC, Jakarta. Fita Restanty, 5. Stetoskop Elektronik.. Laporan Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektromedik Poltekkes Kemenkes Surabaya. Freeman, James A. and Skapura, David M, 99. Neural Networks; Algorithms, Applications, and Progamming Techniques. Addison-esley Publishing Company, England. Hudson, Donna L, and Cohen, Maurice E, 999. Neural Networks and Artificial Intelligence for Biomedical Engineering. IEEE Press. America. Jun Saptaji Mohammad, Joko Haryatno dan Achmad Rizal,. Deteksi Kelainan Jantung Melalui Phonocardiogram (PCG) Menggunakan Metode Jaringan
Seminar Tugas Akhir Juni 7 Saraf Tiruan Adaptive Resonance Theory. Jurusan Teknik Elektro, Sekolah Tinggi Teknologi Telkom (diakses September 8, 6, :6:5 PM) Lab. Ketrampilan Medik PPD Unsoed,. Pemeriksaan Fisik Sistem Kardiovaskuler. Universitas Jenderal Soedirman, Purwokerto, Jawa Tengah (diakses Oktober 9, 6, 9::8 PM) Sumadi Suryabrata,. Metodologi Penelitian. Ed., Rajawali Pers. Jakarta Trikueni Dermanto, (). Desain Sistem Kontrol. http://trikueni-desainsistem.blogspot.co.id//6/pengerti an-fungsi potensiometer.html Diakses pada Minggu Oktober 6 7:56 IB Taufig Hasan,. Penerapan JST Propagasi Balik dan LPC Untuk Mengkonversi Sinyal Suara ke String Ucapan Suku Kata Bahasa Indonesia Dengan Bantuan Pengolahan Awal RMS. Tugas Akhir. STTTELKOM. Bandung. alker, James S, 999. avelet and Their Scientific Applications. CRC Press. America. idodo, Th. Sri,. Analisis Spektral Isyarat Suara Jantung. Universitas Achmad Dahlan, Yogyakarta, Indonesia.