Seminar Tugas Akhir Juni 07 STETOSKOP ELEKTRONIK UNTUK ANALISIS BUNYI JANTUNG DILENGKAPI DENGAN PENYIMPANAN (Faizah Firdausi MS, Sari Luthfiyah, Dyah Titisari) Jurusan Teknik Elektromedik Politeknik Kesehatan Surabaya Jln. Pucang Jajar Timur No. 0 Surabaya ABSTRAK Stetoskop merupakan salah satu alat diagnostik yang paling penting dalam dunia medis. Hampir dua abad stetoskop telah di ubah dan disempurnakan, tetapi tidak pernah menyimpang terlalu jauh dari desain aslinya. Penelitian ini mendesain stetoskop yang dapat memperjelas bunyi jantung ketika suara tersebut didengarkan melalui headphone, menampilkan sinyal bunyi jantung pada PC, dan terdapat media penyimpanan data. Pada penelitian ini, rangkaian elektronik yang digunakan rangkaian pre amplifier, low pass filter dan high pass filter. Rangkaian pre Amp mengguakan transistor sebagai penguat. Selanjutnya pada modul ini menggunakan High Pass Filter -40 db dengan frekuensi cutoff 67,05 HZ dimana yang melewatkan frekuensi diatas frekuensi cutoff dan menekan dibawah frekuensi cutoff dan menggunakan low pass filter -40db dengan frekuensi cutoff sebesar94,8hz dimana rangkaian filter ini melewatkan frekuensi dibawah frequensi cutoff dan menekan diatas frekuensi cutoff. Pengecekan dilakukan secara sistematis dalam setiap rangkaian hingga membentuk suatu sistem pengukuran yang bisa menganalisis bunyi jantung. Berdasarkan hasil pengambilan dan pengolahan data yang dilakukan, pengujian alat dilakukan kepada lima orang pasien sebanyak lima kali pengukuran untuk masing masing pasien. Setiap data yang dihasilkan dibandingkan dengan hasil pengukuran dari alat yang sudah terkalibrasi. Berdasarkan hasil analisis, dapat dilihat bahwa tingkat akurasi alat yang di desain sangat baik dan memenuhi satandar akurasi alat medis dimana rata rata erornya adalah ±, %. Kata kunci : stetoskop, Pre Amplifier, Filter PENDAHULUAN Stetoskop berfungsi untuk mendengarkan suara dalam tubuh, seperti suara tekanan darah, perut, paru-paru, prenatal dan terutama jantung. (Amin,0) Berdasarkan telusur pustaka menurut Amin bahwa suara jantung dan paru-paru pada umumnya dideteksi paramedis menggunakan stetoskop biasa (stetoskop akustik). Kelemahan penggunaan stetoskop dengan stetoskop akustik sering terpengaruh oleh adanya bunyi dilingkungan sekitar, sedangkan intensitas bunyi jantung dan paruparu sendiri relatif rendah. Selain itu pengaruh telinga pengguna juga dapat mempengaruhi hasil deteksi jantung. Stetoskop elektronik yang dibuat terdiri dari bagian membran atau biasa Latar Belakang disebut chest piece, selang/tubing, mic kondensor, dan jack penghubung ke soundcard. Stetoskop biasa dipotong pada ear piece-nya kemudian dipasang mic kondensor sebagai transducer untuk mengubah suara menjadi getaran listrik. (Achmad Rizal,006) dalam kesempatan ini penulis ingin menyempurnakan alat Stetoskop Elektronik Untuk Analisis Bunyi Jantung Dilengkapi Dengan Penyimpanan, sehingga dapat memperjelas bunyi jantung ketika suara tersebut didengarkan melalui headphone, disamping itu bisa menampilkan sinyal bunyi jantung pada PC, dan terdapat penyimpanan data.
Seminar Tugas Akhir Juni 07 Batasan Masalah. Suara yang dideteksi hanya untuk suara jantung. Menggunakan sensor mic condensor.. Pengukuran dilakukan untuk pasien laki-laki dewasa usia 0-5 tahun. 4. Menampilkan gelombang suara jantung pada PC 5. Menggunakan penyimpanan data suara jantung di PC. Rumusan Masalah. Dapatkah di buat alat Stetoskop elektronik dengan penyimpanan data suara jantung?. Bagaimana cara untuk menampilkan dan menyimpan data suara jantung? Tujuan. Tujuan Umum Membuat alat Stetoskop elektronik dengan menampilkan gelombang suara jantung disertai dengan penyimpanan.. Tujuan khusus a. Membuat rangkaian pre-amp. b. Membuat rangkaian amplifier. c. Membuat pemrograman pada software delphi. d. Mendengarkan suara detak jantung melalui headphone. Manfaat. Manfaat Teoritis Penelitian ini dapat meningkatkan wawasan ilmu pengetahuan di bidang diagnostik khususnya stetoskop beserta stetoskop elektronik.. Manfaat Praktis Memudahkan pengguna dalam mendeteksi suara dalam tubuh, Memudahkan pengguna mengetahui gelombang suara jantung. TINJAUAN PUSTAKA Stetoskop Stetoskop (bahasa Yunani: stethos, dada dan skopeein, memeriksa) adalah sebuah alat medis akustik untuk memeriksa suara dalam tubuh. Dia banyak digunakan untuk mendengar suara jantung dan pernapasan, meskipun dia juga digunakan untuk mendengar intestine dan aliran darah dalam arteri dan vein. Stetoskop digunakan saat ini didasarkan pada karya asli Laennec, yakni terdiri dari bagian utama: Sungkup (bell) untuk menghimpun suara dari daerah yang akan diperiksa. Sungkup bisa jadi terbuka atau tertutup oleh membran tipis. Bagian kedua adalah earpieces. Gambar Stetoskop Akustik Auskultasi Jantung Gambar - memperlihatkan tempattempat pada dinding dada yang merupakan tempat terbaik untuk mengenali bunyi katup yang berbeda-beda. Gambar Tempat-Tempat Auskultasi Jantung di Dada Dari Gambar., diketahui bahwa tempat medengarkan bunyi katup aorta terletak di atas aorta karena penghantaran
Seminar Tugas Akhir Juni 07 suara naik ke aorta, area pulmonal terletak di atas arteri pulmonal, area trikuspid berada di atas ventrikel kanan, dan area mitral di atas apeks jantung, yang merupakan bagian ventrikel kiri yang terdekat dengan dinding dada karena jantung berputar sedemikian rupa sehingga sebagian besar ventrikel kiri terletak di belakang atrioventrikular, sedangkan suara jantung keempat (S4) memiliki korelasi dengan kontraksi atrial. Suara S4 ini memiliki amplitude yang sangat rendah dan komponen frekuensi rendah. Suara Jantung Suara jantung yang didengar oleh dokter dengan menggunakan stetoskop sebenarnya terjadi pada saat penutupan katup jantung. Kejadian ini dapat menimbulkan anggapan yang keliru bahwa suara jantung tersebut disebabkan oleh penutupan daun katup tersebut, tetapi sebenarnya disebabkan oleh efek arus pusar (eddy) di dalam darah akibat penutupan katup tersebut. Detak jantung menghasilkan dua suara yang berbeda yang dapat didengarkan pada stetoskop, yang sering dinyatakan dengan lub-dub. Suara lub disebabkan oleh penutupan katup triscupid dan mitral (atrioventrikular) yang memungkinkan aliran darah dari atria (serambi jantung) ke ventricle (bilik jantung) dan mencegah aliran balik. Umumnya hal ini disebut suara jantung pertama (S), yang terjadi hampir bersamaan dengan timbulnya kompleks QRS dari elektrokardiogram dan terjadi sebelum systole (periode jantung berkontraksi). Suara dub disebut suara jantung kedua (S) dan disebabkan oleh penutupan katup semilunar (aortic dan pulmonary) yang membebaskan darah ke sistem sirkulasi paruparu dan sistemik. Katup ini tertutup pada akhir systole dan sebelum katup atrioventrikular membuka kembali. Suara S ini terjadi hampir bersamaan dengan akhir gelombang T dari elektrocardiogram. Suara jantung ketiga (S) sesuai dengan berhentinya pengisian Gambar. Bunyi Jantung Sensor Mic Condenser Mikrofon yang bekerja berdasar perubahan kapasitor C. Berikut ini adalah beberapa contoh gambar skema dari jenisjenis tranduser mikrofon di atas. Gambar 4 a, b dan c merupakan jenisjenis tranduser mikrofon (Somawirata dan Subagio, 00) Sistem dari rangkaian elektronik ini merupakan sistem yang menggunakan suatu mikrofon sebagai sistem sensor yang akan aktif bila mendapatkan sinyal dentuman. Resistansi mikrofon terdiri dari dua komponen yaitu ro dimana resistansi mikrofon tanpa adanya sinyal tekanan udara
Seminar Tugas Akhir Juni 07 dan r yaitu perubahan resistansi disekitar r o yang disebabkan oleh tekanan suara. Semakin keras suara yang diterima oleh mic condensor maka resistansi yang dihasilkan semakin kecil. Apabila gelombang suara berbentuk sinusoida, maka Vout juga berbentuk sinusoida (Malvino,989). Dengan sensor mikrofon ini, maka diperlukan penguat yang besar yaitu Op- Amp. Dari filter sambungkan ke PC (Personal Computer). Pada Personal computer (PC) akan menampilkan gelombang suara jantung, BPM dan terdapat penyimpanan suara jantung.. Output suara dapat didengar dengan menggunakan haedphone. Diagram Alir Gambar 5 Mic Condensor Mic condenser (Tranduser mikrofon) mempunyai sensitifitas kepekaan suara 5 ± 4dB (0 db = V/pa, khz). Dalam pengoperasiannya tegangan maksimal yang diberikan untuk mic condenser adalah 0 V, sedangkan dalam penggunaan standart membutuhkan tegangan V dengan impedansi sekitar, k, arus maksimal 0.5 ma, sensitivity reduction sekitar db pada tegangan.5 V. Diagram Blok Gambar 6 Diagram Blok Sistem Alat Chest piece menangkap suara suara dalam tubuh. kemudian Sensor (mic condenser) mengubah gelombang suara ke listrik. Rangkaian amplifier akan mengolah atau memproses gelombang listrik sebelum masuk ke rangkaian amplifier atau penguatan dan suara akan masuk ke filter. Gambar 7 Diagram Alir Pada diagram alir ini output tan dari filter direkam menggunkana sound card internal pada PC (personal Computer) kemudian sinyal suara jantung yang akan ditampilkan kemudian dilakukan penghitungan detak jantung. Jenis Penelitian Penelitian dan pembuatan modul ini menggunakan desain penelitan preeksperimental dengan jenis penelitian one group post tes design,penulis memberikan perlakuan dengan membuat rangkaian penyadap auskultasi kemudian dilakukan pengukuran akan tetapi tidak terdapat kelompok kontrol maupun kelompok pembanding.
7 7 4 8 4 8 Seminar Tugas Akhir Juni 07 Paradigma dalam penelitian eksperimen model ini dapat digambarkan sebagai berikut : Perlakuan... diukur X -------------------------------- 0 X= treatmen/perlakuan yg diberikan (variabel Independen) 0 = Observasi (variabel dependen) Paradigma itu dapat dibaca sebagai berikut : Terdapat suatu kelompok diberi treatmen yakni detak jantung. Hasil detakan dideteksi oleh chest piece. HASIL DAN ANALISA DATA Test Point Rangkaian Pre Amp (menggunakan detak jantung) Setelah capasitor Gambar diatas adalah sinyal keluaran dari kapasitor kopling langsung C. Penulis menggunakan simulasi function 40Hz agar mudah dalam menganalisa sinyal masukan maupun sinyal keluaran Pengukuran pada Filter Gambar 0 Hasil Plot HPF Gambar Hasil Plot LPF PEMBAHASAN Blok Hardware. Modul Rangkaian Amplifier Rangkaian pre amplifier berfungsi sebagai penguat suara di dalam tubuh dan menggunakan transistor sebagai penguat. Spesifikasi Modul Rangkaian pre Amplifier yang diperlukan adalah:. Tegangan input DC +9 Volt.. Menggunakan penguat transistor common emitor. input C8 00nF R 47K VCC Q BC547 R7 6K8 C5 0pF output +9V J R4 0K R6 8K R 68k CON J TP HPF C6 0nF R 50k R9 5k J4 TP LPF Gambar penguat transistor common emitor J9 mic C 0nF C4 0nF R5 00k + - U OP07 6 +9V J Jumper R4 5k R5 5k C7 0nF + - U OP07 6 +9V J7 output. Terjadi penguatan sebesar.06 kali melalui rumus: Gambar 9 skematik High Pas Filter dan LowPas Filter
7 4 8 7 4 8 Seminar Tugas Akhir Juni 07 J TP HPF 4. Menggunakan kapasitor C8 berfungsi sebagai kapasitor kopling langsung. 5. Terdapat dioda D dan D, karena hanya dibutuhkan sinyal positifnya saja. 6. R0 sebagai volume kontrol, semakin besar nilai R semakin fokus suara yang dihasilkan. Jadi didapatkan rangkaian seperti gambar di bawah ini: MIC CON C 47uF R 0K C8 00nF R 0R R 47K R4 0K R7 6K8 Q C945 C 47uF C5 0pF R6 8K Q A7 R8 K R 470R R0 8K D N448 D N448 Q C945 Q4 A7 C 00uF Earphone CON Gambar rangkaian amplifier C4 00uF SW On/Of f Battry V. Modul Rangkaian Filter Spesifikasi Modul Rangkaian penguat, filter, dan komparator yang diperlukan adalah: CON J9 mic C 00nF C4 00nF R 4k7 R - + 0k U OP07 R5 0k +9V 6 J Jumper Gambar 4 Rangkaian filter HPF Rangkain HPF merupakan filter yang melewatkan sinyal dengan frekuensi di atas frekuensi cutoff dan membuang atau menekan sinyal dengan frekuensi di bawah frekuensi cutoff. ketika diberi frekuensi sinyal input yaitu 0 Hz dibawah frekuensi cutoff 67,05 Hz maka filter akan melewatkan sinyal input dihasilkan tegangan output.04 V. HPF. Menggunakan baterai +9, -9, dan ground sebagai supplay rangkaian.. Menggunakan IC OP07 sebagai opamp untuk filter.. Menggunakan filter HPF dan LPF. 4. Menggunakan filter aktif high pass filter -40dB Fc 67,05Hz 5. Menggunakan filter aktif low pass filter -40dB Fc 90Hz Jadi didapatkan rangkaian HPF seperti gambar di bawah ini : Fc= Fc= Fc=67,05 Hz C6 00nF R9 50k J4 TP LPF J Jumper U R4 R5 - + OP07 6 J7 8k 8k C7 +9V output 00nF Gambar 5 Rangkaian LPF
Seminar Tugas Akhir Juni 07 Rangkain LPF merupakan filter yang melewatkan sinyal dengan frekuensi di bawah frekuensi cutoff dan membuang atau menekan sinyal dengan frekuensi di atas frekuensi cutoff. ketika diberi frekuensi sinyal input yaitu 0 Hz dibawah frekuensi cutoff 94,8 Hz maka filter akan melewatkan sinyal input dihasilkan tegangan output.98 V. Fc= Fc= Fc= 94,8 Hz Hasil outputan filter begin Chart.Series[0].AddY(PV^); if Timer.Enabled = True then begin if PV^ > 5000 then begin if logika = False then begin if Timer.Enabled = False then begin Timer.Enabled:=True; Inc(heartrate); Label.Caption:=Inttostr(heartrate); logika:=true; end else begin logika:=false; Gambar Hasil keluaran HPF Gambar Hasil keluaran LPF Pembahasan Software. Program BPM
Seminar Tugas Akhir Juni 07. Program Merekam Suara procedure TForm.ButtonClick(Sender: TObject); begin if Button.Caption = 'Rekam' then begin InisialisasiFileWav(Form); rekam:=true; Button.Caption:='Stop'; end else begin rekam:=false; FWaveStream.Free; FWaveStream := nil; Button.Caption:='Rekam'; PENUTUP Kesimpulan Secara menyeluruh penelitian ini dapat menyimpulkan bahwa:. Dapat dibuat penyadap sinyal suara jantung menggunakan rangkaian Amplifier Mic Condensor sebagai sensor suara. Dapat dibuat rangkaian amplifier dengan penguatan,06 kali.. Dapat dibuat filter pengolah sinyal suara jantung dengan frekuensi Hz sampai 96 Hz menggunakan rangkaian Low Pass Filter dan High Pass Filter. 4. Dapat mengolah software untuk menampilkan data pada Delphi7 dalam bentuk sinyal, Heart Rate dan penyimpanan. SARAN Berikut ini adalah beberapa saran yang dapat dipertimbangkan untuk penyempurnaan penelitian lebih lanjut:. Menambahkan indikator baterai, karena apabila tegangan baterai turun dapat mempengaruhi system kerja alat.. Menghilangkan noise pada modul saat tersambung dengan jala-jala PLN.. Merubah tampilan berbasis mikrokontroller menggunkan LCD Garfik. DAFTAR PUSTAKA Aris Setyawan Teguh, Sucahyo Iman, 04. Penguat Mic Kondenser Berbasis Opamp Tl07 Untuk Stetoskop Elektronik, Jurusan Fisika, FMIPA Universitas Negeri Surabaya. Buku Ajar: Praktik Kebidanan; (Skills for Midwifery Practice) Oleh Ruth Johnson, Wendy Taylor David, Fred R., 006. Manajemen Strategis. Edisi Sepuluh, Penerbit Salemba Empat, Jakarta Handian R Hendi,Soegijoko Soegijardjo,Isdyanto Erie,04. Perancangan Dan Realisasi Prototip Stetoskop Elektronik,Teknik Elektro, Institut Teknologi Nasional. Indrawati, Sri Widia. 00. Analisis Pengaruh Komponen Teknologi Technoware, Humanware, Inforware dan Orgaware terhadap Faktor Utama Daya Saing Industri Kecil (Studi Kasus: Industri Kecil Sektor Pangan Kabupaten Subang).
Seminar Tugas Akhir Juni 07 Bandung: Institut Teknologi Bandung Jogiyanto, 005, Sistem Informasi Strategik untuk Keunggulan Kompetitif, Penerbit Andi Offset, Yogyakarta. Kuldeep Singh, Preeti Abrol, 0, Design and Development Of a Digital Stethoscope For Cardiac Murmur,Internasional Journal Of Application, Vol 7. Manginone S, L Nieman, 997, Cardiac Aucusltatory Skills of Internal Medicine dan Family Practice Trainees,Journal of the American Medicine Association, vol. 78. Nurhayati, Desy, Soegijardjo Soegijoko, 009, Design and Realization Microcontroller Based Electronic Stethoscope Dor Heart and Sound Analysis to Support Telemedicine System, Bandung, Master Theses - ITB. Rizal, A, Soegijoko S, 006, Stetoskop Elektronik Sederhana Berbasis PC dengan Fasilitas Pengolahan Sinyal Digital untuk Auskultasi Jantung dan Paru, Bandung, Seminar Instrumentasi Berbasis Fisika 006. Setiaji F Dalu, Santoso Daniel, Susilo Deddy, 0. Rekayasa Stetoskop Elektronik Dengan Kemampuan Analisis Bunyi Jantung, Prodi Teknik Elektro, UKSW. Wah W Mynt, Bill Dillard, 00, An Electronic Stethoscope with Diagnosis Capability, Ohio, The rd, Southeastern Symposium on System Theory. Widodo, 004, Analisis Spektral Isyarat Suara Jantung, Seminar On Electrical Engineering (SEE004). hal 09-4, Universitas Achmad Dahlan, Yogyakarta, Indonesia http:// doktermu.com/ Ujian- medis/monitordenyut jantung. html, Diunduh pada tanggal 5 september 06 pukul 0.5 BIODATA PENULIS Nama : Faizah Firdausi MS TTL : Bangkalan, 07 februari 995 Alamat: Jl KH Moh Kholil No 0 Gang 0 Rizal, A., Vera Suryani, 006, Pengenalan Suara Jantung Menggunakan Dekomposisi Paket Wavelet dan Jaringan Syaraf Tiruan ART (Adaptive Resonance Theory), Proceeding EECCIS006, Universitas Brawijaya, Malang. Ronny, dr., M.Kes., AIFO, 00, Fisiologi Kardiovaskular : Berbasis Masalah Keperawatan, hal 9, Jakarta.