BAB 1 PENDAHULUAN

BAB 1 PENDAHULUAN Pada bab ini akan dijelaskan latar belakang, perumusan masalah, tujuan
penelitian, hipotesis, dan sistematika penelitian yang berjudul “Pengembangan
Alat Stimulasi dan Sinyal Terapi Elektrik Arus Mikro Sistem Terbuka Sebagai
Instrumen Penelitian Medis”.
1.1 LATAR BELAKANG MASALAH Terapi elektrik atau disebut juga dengan elektroterapi merupakan metode terapi
suatu penyakit atau gangguan kesehatan dengan menggunakan sinyal elektrik
sebagai sarana pengobatan. Saat ini elektroterapi sedang berkembang di dalam
dunia medis dengan berkembangnya metode Transcutaneous Electrical Nerve
Stimulation (TENS), Microcurrent Stimulation (MCS), Galvanic stimulation,
iontophoresis, electroacupuncture, dan sebagainya. Penggunaan terapi elektrik
dalam pengobatan alternatif sebenarnya sudah berlangsung lama tetapi tidak
berkembang akibat kurangnya penelitian ilmiah. Dalam dunia kedokteran,
mayoritas penggunaan elektroterapi baru sebagai metode terapi pendukung.
Keberadaan metode terapi elektrik saat ini berkembang dengan menggunakan
ilmu-ilmu medis modern yang telah membangun dasar bahwa terdapat medan
elektrik yang luas pada kerja tubuh. Sebagai contoh, sistem saraf sudah sejak lama
diketahui bekerja dengan elektrokimia dan sinyal elektrik murni. Ikatan listrik
pada tingkat atomik mengikat semua molekul bersama-sama. Pengetahuan ini
membuat ilmuwan medis seperti Dr. Robert Becker dan Dr. Bjorn Nordenstrom
mengajukan teori baru tentang fisiologi yang berbasis prinsip bioelektrik. Dr.
1 Nordenstrom berteori bahwa sistem sirkulasi darah tubuh bekerja erat dengan
suatu sistem “rangkaian elektrik tertutup biologis”. Buku tahun 1985 yang
berjudul “The Body Electric”, oleh dokter bedah ortopedik Robert O. Becker, MD
(dengan Gary Selden), menghidupkan kembali ketertarikan pada konsep
elektrisitas sebagai “animating force” dalam fisiologi. Becker memprediksi bahwa
elektrisitas dapat membawa pada pendekatan baru dalam penelitian kanker, terapi
patah tulang dan lebih jauh regenerasi jaringan saraf dan jantung.[1]
Stimulasi elektrik arus mikro menggunakan impuls elektrik untuk menghilangkan
rasa sakit, mengurangi kejang dan edema, mengeluarkan titik picu (trigger point)
otot, menguatkan otot yang lemah dan membantu proses penyembuhan melalui
regenerasi jaringan lunak. Arus bioelektrik di dalam tubuh biasanya ditemukan
dalam rentang mikroampere. Terapi elektrik arus mikro adalah stimulasi
mikroampere pulsa tegangan rendah. Ini didasarkan pada hipotesis bahwa arus
mikroampere lebih dekat kesamaannya dengan arus bioelektrik yang terjadi secara
alami di dalam tubuh, dan karena itu lebih efektif dalam meningkatkan perbaikan
dan penyembuhan jaringan tubuh. Studi juga menunjukkan bahwa jaringan
manusia sembuh lebih cepat dengan penerapan arus mikro. Hal ini karena sinyal
elektrik arus mikro membuat proses metabolisme dan transport membran sel
menjadi lebih efisien.[1]
Lebih jauh saat ini berbagai penelitian sedang mengarah pada pengembangan
metode stimulasi arus mikro untuk mengobati berbagai macam penyakit. Manfaat
yang tinggi dari metode stimulasi arus mikro untuk pengobatan berbagai penyakit
inilah yang mendorong penulis untuk melakukan penelitian tentang pembuatan
stimulator arus mikro secara terbuka yang dapat digunakan oleh para peneliti
medis untuk mengembangkan metode pengobatan berbasis stimulasi arus mikro
dengan berbagai macam sinyal yang dapat diprogram. 2 1.2 RUMUSAN MASALAH Untuk menunjang penelitian medis dalam bidang terapi elektrik, perlu
dikembangkan suatu alat stimulasi elektrik yang spesifik disamping alat-alat ukur
bioelektrik yang sudah lazim digunakan dalam bidang teknik biomedika.
Pengembangan alat stimulasi elektrik yang spesifik ini dimaksudkan supaya
dalam aplikasinya, hasil penelitian yang dicapai dapat diukur secara jelas dan
ketika diulang oleh siapapun dapat menghasilkan nilai yang tepat. Permasalahan
yang harus diselesaikan adalah bagaimana membantu para ilmuwan medis
Indonesia untuk mampu turut serta dalam penelitian tentang terapi elektrik arus
mikro yang saat ini berkembang berdasarkan ilmu-ilmu bioelektrik kedokteran
modern. Penelitian “Pengembangan Alat Stimulasi dan Sinyal Terapi Elektrik
Arus Mikro Sistem Terbuka Sebagai Instrumen Penelitian Medis” ini merupakan
penelitian awal untuk menunjang serangkaian penelitian tentang elektroterapi
arus mikro. Permasalahan yang akan diselesaikan dalam penelitian ini
digambarkan pada gambar 1.1.
Gambar 1. 1 Stimulasi arus mikro dalam metode elektroterapi lainnya
Dalam penelitian ini, peneliti mengkhususkan pada pengembangan alat stimulasi
untuk terapi elektrik arus mikro dengan pertimbangan beberapa hal sebagai
berikut.
3 1. Terapi elektrik arus mikro merupakan metode terapi menggunakan arus
listrik yang lebih dekat dengan arus bioelektrik yang terjadi secara alami
di dalam tubuh, dan karena itu lebih efektif dalam meningkatkan
perbaikan dan penyembuhan jaringan tubuh[2]
2. Terapi elektrik arus mikro terbukti secara pre klinis dan klinis dapat
mengobati penyakit-penyakit dalam rentang cakupan yang luas[1,3,4,5]
3. Terapi elektrik arus mikro tidak (sejauh ini belum) menghasilkan efek
samping pada pasien yang telah menjalaninya[6,7]
4. Terapi elektrik arus mikro memiliki sedikit kontra indikasi, yaitu khusus
pada wanita hamil dan pengguna alat pacu jantung[4,6,7]
Kajian yang umum digunakan pada penelitian stimulasi arus mikro adalah dengan
membandingkannya terhadap TENS. Data perbandingan antara stimulasi arus
mikro (Microcurrent Stimulation / MCS) dan Transcutaneous Electrical Nerve
Stimulation (TENS) yang berasal dari berbagai sumber dirangkum dalam tabel
1.1.
Pada saat ini perangkat stimulasi elektrik arus mikro sulit didapatkan di Indonesia.
Alat-alat stimulasi arus mikro yang dijual di negara-negara maju pun mayoritas
berupa alat terapi klinis yang sistemnya tidak bersifat terbuka. Selain itu, barangbarang yang dipasarkan umumnya tidak memiliki sarana pelaporan parameter
sinyal yang diberikan kepada pasien atau pengguna secara lengkap. Padahal untuk
melakukan penelitian, para ahli medis harus difasilitasi dengan sarana yang
memadai untuk keperluan penelitian pre klinis maupun klinis. Karena itu, untuk
meningkatkan kemudahan dalam pengembangan metode terapi arus mikro, perlu
dilakukan perancangan dan realisasi alat stimulasi elektrik arus mikro yang dapat
diprogram dan dilengkapi dengan sarana pelaporan parameter sinyal terapi.
4 Tabel 1. 1 Perbandingan antara MCS dan TENS[4,6,7,8]
No. 1 Tinjauan Intensitas arus listrik < 1000 µA > 1 mA 2 3 4 Polaritas bentuk gelombang Lebar pulsa Frekuensi Bipolar hingga 2 detik 0,3 ‐ 3 Hz Bipolar < 500 mikrodetik 50 ‐ 200 Hz 5 Tegangan yang digunakan < 70 Vpp > 100 Vpp 6 Letak Elektroda Antara TENS dan MCS berbeda teknik Antara TENS dan MCS berbeda teknik 7 Waktu terapi Bervariasi tergantung penyakit Bervariasi tergantung penyakit 8 Periode terapi Tingkat respon tubuh Berulang dan kontinyu Berulang selular jaringan (otot, syaraf) Tidak terasa, sedikit efek kesemutan denyutan, efek kesemutan mudah mudah Tidak ada sedikit 9 10 Sensasi pasien Kemudahan 11 penggunaan Efek samping 12 langsung 13 Kontraindikasi 14 Area terapi MCS TENS Wanita hamil, pengguna alat pacu jantung Banyak luas spesifik – sedang Karakteristik umum lainnya seperti memenuhi syarat keamanan, mudah dalam
penggunaan, bersifat portabel, dan sinyal keluaran berupa sumber arus listrik juga
menjadi kriteria penelitian perangkat stimulasi arus mikro ini. Pertimbangan
lainnya yaitu penggunaan bahan baku yang ekonomis dan tersedia di Indonesia
menjadi keunggulan non teknis dari perangkat stimulasi arus mikro yang
dikembangkan. Dengan kemampuan alat stimulasi yang dapat diprogram,
penelitian lanjutan dapat difokuskan pada pemrograman sinyal-sinyal terapi arus
mikro untuk berbagai keperluan pengobatan penyakit dan penelitian medis.
Gambaran kedudukan penelitian ini dalam menunjang perkembangan terapi arus
listrik mikro di Indonesia ditunjukkan pada gambar 1.2. Sedangkan gambaran
5 umum metode pengobatan menggunakan alat stimulasi arus mikro ditunjukkan
pada gambar 1.3.
Gambar 1. 2 Kedudukan penelitian tesis dalam penelitian pengembangan terapi elektrik
arus mikro di Indonesia
Gambar 1. 3 Gambaran umum metode pengobatan dengan stimulasi arus mikro
Berdasarkan permasalahan di atas, penelitian ini bermaksud untuk mengupayakan
solusi dengan mengembangkan alat stimulasi elektrik arus mikro yang bersifat
open system untuk membantu memfasilitasi pihak-pihak yang berkepentingan
dalam mengembangkan pengobatan atau terapi berbasis stimulasi arus mikro.
Untuk memudahkan dalam penamaan, alat stimulasi arus mikro yang
dikembangkan, selanjutnya disebut sebagai OpenMCS yang direalisasikan
berbasis mikrokontroler PIC 16F877A, sedangkan program sinyal terapinya
disebut sebagai µStimS (baca: mikrostims), yang diprogram menggunakan
6 software MicroCode Studio – PICBASIC PRO versi 2.46 yang bersifat bebas
untuk tujuan nonkomersial.
1.3 TUJUAN PENELITIAN Penelitian “Pengembangan Alat Stimulasi dan Sinyal Terapi Elektrik Arus Mikro
Sistem Terbuka Sebagai Instrumen Penelitian Medis” bertujuan untuk
mengembangkan suatu perangkat stimulasi elektrik arus mikro yang memadai
untuk digunakan dalam penelitian medis bagi para dokter dan peneliti medis di
Indonesia.
1.4 HIPOTESIS 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. 1.5 SISTEMATIKA PENELITIAN Penelitian “Pengembangan Alat Stimulasi dan Sinyal Terapi Elektrik Arus Mikro
Sistem Terbuka Sebagai Instrumen Penelitian Medis” dilakukan dengan
sistematika sebagai berikut.
1. Studi pustaka dan perencanaan penelitian
2. Perancangan dan implementasi fungsi sinyal OpenMCS dan µStimS
3. Ujicoba dan analisis parameter sinyal OpenMCS dan µStimS
4. Perancangan dan implementasi sistem proteksi OpenMCS dan µStimS
5. Ujicoba dan analisis sistem proteksi OpenMCS dan µStimS
6. Penyempurnaan OpenMCS dan µStimS
7 7. Ujicoba dan analisis OpenMCS dan µStimS
8. Pembuatan laporan penelitian
Perancangan dan implementasi fungsi sinyal bertujuan untuk menguji ketepatan
parameter sinyal yang dihasilkan. Perancangan dan implementasi sistem proteksi
bertujuan untuk melengkapi sekaligus menguji sistem proteksi OpenMCS dan
µStimS. Sedangkan tahap penyempurnaan bertujuan untuk menyempurnakan
setiap kekurangan yang didapatkan dari ujicoba parameter sinyal dan sistem
proteksi.
8