Oleh Arif Widodo NRP. 2205100108 Dosen

Oleh
Arif Widodo
NRP. 2205100108
Dosen Pembimbing
Dr. Tri Arief Sardjono, ST. MT.
Latar Belakang
BIOMEDIK
ISA Slot
Sistem Akuisisi ECG
USB
Tujuan
Merancang dan merealisasikan sebuah sistem
akuisisi ECG menggunakan USB untuk menunjang
penelitian deteksi aritmia secara otomatis.
Batasan Masalah
ECG dirancang sebagai standard clinical ECG dengan
menggunakan 12 lead.
Perancangan difokuskan pada perangkat keras akuisisi
data dan USB interface.
Input ECG yang digunakan diambil dari simulator
terutama untuk sinyal ECG yang memiliki kelainan
Aritmia
Deteksi aritmia hanya terbatas pada aritmia takikardia
dan bradikardia dengan menganalisa kecepatan
denyut jantung dari sinyal ECG.
Aritmia
Aritmia merupakan istilah medis yang diartikan sebagai setiap
gangguan pada frekuensi, keteraturan, tempat asal denyut atau
konduksi impuls listrik pada jantung. Sebuah denyut jantung normal
memiliki rate antara 60-100 Bpm[1].
Takikardia
Irama jantung berdenyut lebih cepat dari normal lebih dari 100 beat
per menit, dapat disebabkan oleh suhu tubuh, rangsangan jantung
oleh saraf simpatis, dan keadaan toksik pada jantung
Bradikardia
Irama jantung berdenyut lambat kurang dari 60 beat per menit. Dapat
disebabkan oleh sindrom sinus karotikus dan rangsangan saraf
parasimpatis.
[1] Thaler, Malcolm S, Satu – satunya buku EKG yang anda perlukan, Hipokrates, Jakarta, 2000
Diagram Blok Perangkat Keras
Diagram Blok Perangkat Lunak
Perancangan Perangkat Lunak
Terdiri dari 2 bagian yaitu perancangan perangkat lunak pada
mikrokontroler dan perancangan perangkat lunak pada komputer.
Diagram alir perangkat lunak pada mikrokontroler
Diagram alir perangkat lunak pada komputer
Start
Ada request
T
Y
Pilih mode dan
lead
Konversi = 1
Baca ADC
Y
T
Kirim Data
Stop
Deteksi QRS komplek dan Heart Rate
Deteksi QRS komplek ini didasarkan pada pendekatan
yang dilakukan oleh Pan dan Tompkins[2].
Secara umum tahapan yang dilakukan pada deteksi
QRS komplek dan Heart rate ini meliputi
- Bandpass integer filter
- Derivative
- Squaring function tidak digunakan Gain
- Moving Window Integral tidak digunakan
- Adaptive Thresholding disederhanakan
- Penentuan R-R interval dan Heart Rate
[2] Tompkins, Willis J., ”Biomedical Digital Signal Processing”, Prentice Hall PTR, New Jersey, 1993
Hasil Uji Penguat Instrumentasi
Rangkaian penguat instrumentasi memberikan
penguatan sebesar + 100x, dengan noise sebesar 5 mV
Vin
Vout
gain
Noise(p-p)
SNR(dB)
0.5 mV
51 mV
100
5 mV
20.172
1 mV
100 mV
100
5 mV
26.0206
1.5 mV
150 mV
100
5 mV
29.54243
2 mV
200 mV
100
5 mV
32.0412
Hasil Uji Sistem Akuisisi [1]
Sistem akusisi yang dirancang telah dapat menampilkan sinyal-sinyal
dari 11 jenis lead ECG yang diambil simulator
Lead I
V1
Lead II
V2
Lead III
V3
aVR
V4
aVL
V5
aVF
V6
Hasil Uji Sistem Akuisisi [2]
Sistem akusisi yang dirancang juga dapat menampilkan sinyal-sinyal
dari 3 jenis lead ECG yang diambil tubuh manusia
Lead I
Lead II
Lead III
Hasil Uji Algoritma Deteksi QRS
Simulator (Lead I)
Kecepatan Denyut
(BPM)
TP
FN
FP
Sensitifitas
Prediksi Positif
30
100
0
0
100.00%
100.00%
60
99
0
1
100.00%
99.00%
120
100
0
0
100.00%
100.00%
180
100
0
0
100.00%
100.00%
240
100
0
0
100.00%
100.00%
Pasien (Lead I)
Pasien
TP
FN
FP
Sensitifitas
Prediksi Positif
Arif W
100
0
0
100.00%
100.00%
Kunto Aji
97
3
0
97.00%
100.00%
Eka Adi P
99
1
0
99.00%
100.00%
Ansorul K
99
1
0
99.00%
100.00%
Harry A
100
0
0
100.00%
100.00%
Taufiqur R
99
1
0
99.00%
100.00%
Kesimpulan
Rangkaian penguat instrumentasi menggunakan AD620 dapat
memberikan penguatan yang tinggi mencapai 100 kali dengan
noise yang rendah sekitar 5 mV, serta lebih efisien dalam
penggunaannya pada ECG.
Sistem akuisisi ECG yang dirancang dapat digunakan untuk
semua komputer yang memiliki port USB.
Program deteksi QRS komplek dengan metode Pan dan
Tompkins yang dimodifikasi memiliki nilai sensitifitas yang
tinggi sekitar 99% dan prediksi positif 100%.
ECG yang dirancang telah dapat menampilkan sinyal-sinyal dari
11 jenis lead ECG yang diambil langsung dari pasien (Lead I,
Lead II, Lead III) dan simulator ECG (Lead I, Lead II, Lead III,
aVL, aVF dan Lead Precordial).
Program deteksi aritmia yang dirancang dapat mendeteksi dua
kelainan aritmia yaitu bradikardia dan takikardia.
Saran
Saran – saran yang dapat diberikan untuk pengembangan alat ini
sebagai berikut:
Untuk hasil akuisisi ECG 12 lead yang lebih baik dan dapat ditampilkan
secara bersamaan disarankan untuk menggunakan penguat amplifier
dan pengkondisi sinyal pada masing-masing lead.
Agar sinyal yang ditampilkan tidak terganggu noise jala-jala disarankan
untuk menambahkan program digital notch filter 50 Hz.
Kabel lead yang digunakan disarankan menggunakan kabel lead yang
standar agar hasil akusisi sinyal ECG lebih baik.
Penggunaan modul USB dengan kecepatan full speed dapat
meningkatkan hasil akuisisi ECG.
Perlu dikembangkan lebih lanjut algoritma untuk mendeteksi kelainan
aritmia lainnya.
TERIMA KASIH