UNIVERSITAS BINA NUSANTARA Program Ganda Teknik Informatika Matematika Skripsi Sarjana Program Ganda Semester Ganjil 2005/2006 PERANCANGAN PROGRAM APLIKASI PERAMBATAN PANAS PADA KULIT DENGAN MENGGUNAKAN LASER UNTUK APLIKASI TERAPI KANKER Arthur Pandu Muliarto NIM : 0500584091 abstrak Masalah perambatan panas pada kulit memerlukan analisis yang menyeluruh untuk menentukan batas batas aman kulit. Melalui persamaan hantaran panas yang disesuaikan dengan kondisi kulit, dirancang program untuk mempelajari bagian perambatan panas tersebut dalam kulit dengan memasukkan parameter parameter sifat thermal kulit. Persamaan perambatan panas pada kulit tersebut menggunakan persamaan Pennes, untuk metoda numerik yang digunakan adalah dengan pendekatan finite difference Crank Nicholson, sedangkan piranti lunak yang digunakan adalah program Delphi 6.0. Dalam kajian ini, sebagai sumber radiasi panas digunakan laser dengan pengandaian distribusi intensitas pada berkas adalah konstan. Hasil simulasi menunjukkan bahwa dengan menggunakan persamaan Pennes tersebut batas batas aman pada kulit ketika dipanaskan oleh laser dapat dipenuhi sehingga tidak membahayakan jaringan kulit yang lainnya. Kata Kunci : Heat transfer in perfused tissue, Pennes Equation, bioheat equation, finite difference Crank - Nicholson. v
KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur kami panjatkan kehadiran Tuhan Yang Maha Esa atas segala Rahmat dan Karunia-Nya yang telah membimbing dan telah memberikan berkat, kekuatan, dan lindungan-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul Perancangan Program Aplikasi Perambatan Panas Pada Kulit Dengan Menggunakan Laser Untuk Aplikasi Terapi Kanker. Tujuan penulisan skripsi ini bukan saja sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan Program studi Strata Satu di Universitas Bina Nusantara, tetapi juga sebagai bahan pengetahuan dan pengalaman yang berguna bagi penulis untuk bekal bila kelak terjun ke masyarakat. Dalam penyusunan skripsi ini, penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan mengingat keterbatasan kemampuan, pengetahuan dan waktu. Walaupun demikian penulis telah berusaha semaksimal mungkin untuk mendapatkan hasil yang sebaik-baiknya. Dengan demikian, penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membimbing dan mendorong ke arah perkembangan. Pada kesempatan ini, kami menyampaikan rasa terima kasih yang sebesarbesarnya kepada : 1. Bapak Prof. Dr. Gerardus Polla, M.App.Sc selaku Rektor Universitas Bina Nusantara. 2. Bapak Wikaria Gazali, SSi., MT., selaku Dekan Fakultas MIPA yang selalu memberikan semangat dalam penyusunan skripsi ini. 3. Bapak Ngarap I. Manik, Drs., MKom., selaku Ketua Jurusan Matematika dan Statistika yang selalu memberikan dukungan moral dalam penyusunan skripsi ini. 4. Bapak Mangasi Alion Marpaung, Drs., Msi, Dr., selaku dosen pembimbing skripsi yang telah banyak membantu memberikan pengarahan dalam penulisan skripsi ini. 5. Bapak Tri Djoko Wahjono, Ir., MSc., selaku dosen pembimbing skripsi yang telah banyak membantu memberikan pengarahan dalam penulisan skripsi ini. vi
6. Orang tua beserta saudara-saudara yang telah memberikan dukungan penuh berupa moral, material, maupun spiritual sehingga memberikan motivasi terselesaikannya skripsi ini. 7. Seluruh dosen Universitas Bina Nusantara yang telah memberikan bimbingan maupun spiritual sehingga mendorong terselesaikannya skripsi ini. 8. Teman-teman, khususnya Ronald S.Kom., yang telah memberikan saran dan kritik yang membangun selama masa-masa kuliah dan motivasi, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini tepat waktu juga atas masa-masa kuliah yang sangat berkesan dan tidak terlupakan. 9. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu demi satu yang telah membantu dan memberikan dukungan selama penyusunan skripsi ini. Akhir kata, diharapkan skripsi ini dapat memberikan manfaat yang berguna bagi pembaca sekalian, terutama dapat menjadi bahan yang dapat menambah wawasan pengetahuan bagi Almamater Universitas Bina Nusantara. Jakarta, Januari 2006 Penulis. Arthur Pandu Muliarto 0500584091 vii
DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL LUAR... i HALAMAN JUDUL DALAM... ii LEMBAR PENGESAHAN... iii LEMBAR PERSETUJUAN DEWAN PENGUJI... iv ABSTRAK... v PRAKATA... vi DAFTAR ISI... viii DAFTAR TABEL... xi DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR LAMPIRAN... xiii BAB 1 PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang. 1 1.2 Ruang Lingkup... 2 1.3 Perumusan Rancangan... 2 1.4 Spesifikasi dan Komponen Perancangan..... 3 1.5 Tujuan dan Manfaat Rancangan. 3 1.6 Metodologi.. 4 1.7 Sistematika Penulisan.. 4 BAB 2 LANDASAN TEORI.. 6 2.1 Dasar Dari Tansfer Panas.... 7 2.1.1 Mekanisme Transfer Panas... 7 2.1.2 Konduksi.. 7 2.1.2.1 Difusi Panas. 8 2.1.3 Konveksi.. 9 2.1.4 Radiasi... 10 2.2 Persamaan Konduksi Panas..... 13 2.2.1 Persamaan Konduksi Panas Umum... 13 viii
2.2.1.1 Koordinat Kartesian.. 13 2.2.1.2 Koordinat Silinder.. 15 2.2.1.3 Koordinat Bola 16 2.2.2 Masalah Syarat Awal dan Syarat Batas... 17 2.2.2.1 Masalah Syarat Batas Panas Yang Ditentukan... 18 2.2.2.2 Masalah Syarat Batas Flux Panas Yang Ditentukan... 18 2.2.2.3 Masalah Syarat Batas Konveksi. 19 2.2.2.4 Masalah Syarat Batas Radiasi 20 2.2.2.5 Masalah Syarat Batas Penghubung 20 BAB 3 PENGEMBANGAN TEOREMA DAN PERANCANGAN PROGRAM... 22 3.1 Persamaan Pennes...... 22 3.2 Perancangan Layar... 27 3.2.1 Rancangan Layar Awal / Input... 27 3.2.2 Rancangan Layar Hasil / Output...... 28 3.2.3 Rancangan Layar Keterangan... 29 3.2.4 Rancangan Layar Grafik... 30 3.3 State Transition Diagram ( STD )... 31 3.4 Pseudocode Program Aplikasi.. 31 3.4.1 MODUL cek_input...... 31 3.4.2 MODUL menghitung_rumus... 33 3.4.3 MODUL proses_perhitungan... 33 3.4.4 MODUL menampilkan_suhu... 34 3.4.5 MODUL menampilkan_grafik... 34 3.4.6 MODUL kembali_output... 34 3.4.7 MODUL menampilkan_keterangan... 34 3.4.8 MODUL kembali_input... 35 3.4.9 MODUL keluar_program... 35 ix
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN... 36 4.1 Spesifikasi Komputer... 36 4.1.1 Spesifikasi Hardware... 36 4.1.2 Spesifikasi Software... 37 4.2 Simulasi Program Aplikasi... 37 4.3 Analisis Program Aplikasi...... 43 4.4 Evaluasi Program Aplikasi... 45 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN... 46 5.1 Kesimpulan... 46 5.2 Saran... 46 DAFTAR PUSTAKA... xiv RIWAYAT HIDUP... xvi LAMPIRAN... L.1 x
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 4.1. Parameter parameter kulit untuk perambatan panas..... 43 Tabel 4.2. Parameter parameter yang harus diketahui untuk perhitungan 43 xi
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1. Konduksi panas melalui tembok besar 7 Gambar 2.2. Konduksi panas 3 D melalui elemen volume kartesian... 13 Gambar 2.3. Turunan elemen volume dalam koordinat silinder 15 Gambar 2.4. Turunan elemen volume dalam koordinat bola..... 16 Gambar 3.1. Konfigurasi dari struktur kulit yang diradiasikan oleh laser... 23 Gambar 3.2. Rancangan Layar Awal / Input...... 27 Gambar 3.3. Rancangan Layar Hasil / Output...... 28 Gambar 3.4. Rancangan Layar Tentang.... 29 Gambar 3.5. Rancangan Layar Grafik... 30 Gambar 3.6. State Transition Diagram Untuk Program Aplikasi.... 31 Gambar 4.1. Tampilan Layar Awal / Input.... 38 Gambar 4.2. Tampilan Layar Tentang 40 Gambar 4.3. Tampilan Layar Hasil / Output.. 41 Gambar 4.4. Tampilan Layar Grafik.. 42 xii
DAFTAR LAMPIRAN Halaman LAMPIRAN LISTING PROGRAM L.1 xiii