Perancangan Stetoskop Elektronik Berbasis

Perancangan Stetoskop Elektronik Berbasis Komputer
dengan Akuisisi Data Menggunakan NI-DAQ Card
Prihatin Oktivasari
Abstrak: Telah dilakukan perancangan stetoskop elektronik berbasis komputer
dengan akuisisi data menggunakan NI-DAQ card. Stetoskop adalah peralatan
medis yang cukup sederhana untuk menentukan kondisi pasien. Obyek
pengamatan menggunakan stetoskop biasanya suara jantung atau suara paru.
Teknik ini biasa disebut dengan auskultasi. Masalah yang timbul pada auskultasi
paru atau jantung menggunakan stetoskop adalah noise lingkungan, kepekaan
yang rendah, amplitudo dan frekuensi yang rendah, dan pola suara yang relatif
sama. Perancangan elektronik berbasis komputer ini dilakukan untuk
mengetahui dan menyimpan sinyal suara detak di leher dan di dada. Akuisisi
data dengan menggunakan NI-AQ card dan pengolahan menggunakan bahasa
pemograman LabVIEW 7.1 dapat dilakukan dengan baik dan berhasil
menampilkan grafik pulsa sinyal. Dari pengukuran yang dilakukan diperoleh hasil
sebuah prototipe stetoskop elektronik yang dapat bekerja dengan baik untuk
mendeteksi dan menentukan sinyal suara detak jantung.
Kata Kunci: stetoskop elektronik, NI-DAQ Card, LabVIEW 7.1
PENDAHULUAN
Stetoskop
Stetoskop
berasal
adalah
sebuah
dari
alat medis akustik untuk memeriksa
bahasa Yunani yaitu stethos yang
suara dalam tubuh. Alat ini banyak
berarti dada dan skopeein yang
digunakan untuk mendengar suara
berarti
jantung dan pernafasan serta untuk
memeriksa.
Stetoskop
ditemukan di Perancis pada 1816
mendengar
oleh
Hyacinthe
darah dalam arteri dan vena. Alat ini
Laennec. Pada awalnya stetoskop
juga digunakan oleh mekanik untuk
digunakan untuk auskultasi, yaitu
mengisolasi
pemeriksaan
mesin untuk diagnosa.
Rene
Theophile
secara
keseluruhan
suara dalam tubuh dalam bidang
medis.
Laennec
langsung
kupingnya
dada
akhirnya
berlanjut
besar
dari
dan stetoskop elektronik.
a. Stetoskop Akustik
menggunakan kertas yang digulung
mikrofon
tertentu
aliran
stetoskop, yaitu stetoskop akustik
pasiennya. Kemudian berkembang
menyerupai
suara
dan
Saat ini dikenal dua jenis
meletakkan
pada
intestine
Stetoskop ini paling banyak
dan
digunakan dimana alat ini beroperasi
menggunakan
dengan
tabung kayu kosong.
menyalurkan
suara
dari
bagian dada, melalui tabung kosong
berisi-udara, ke telinga pendengar.
Staf Pengajar Program Studi Fisika FMIPA, Universitas Lambung Mangkurat, Banjarbaru
177
178
Jurnal Fisika FLUX, Vol. 7 No.2, Agustus 2010 (177 – 184)
Bagian chestpiece biasanya terdiri
langsung memproduksi gelombang
dari dua sisi yang dapat diletakkan di
tekanan akustik yang berjalan ke
badan pasien untuk memperjelas
telinga pendengar. Bell menyalurkan
suara yaitu sebuah diafragma (disk
suara frekuensi rendah, sedangkan
plastik) atau bell (mangkok kosong).
diafragma
Bila
pada
suara yang lebih tinggi. Stetoskop
pasien, suara tubuh menggetarkan
dua sisi diciptakan oleh Rappaport
diafragma,
dan Sprague pada awal abad ke-20.
diafragma
diletakkan
menciptakan
tekanan
menyalurkan
gelombang akustik yang berjalan
Permasalahan
sampai
telinga
akustik adalah tingkatan suara sa-
pendengar. Bila bell diletakkan di
ngat rendah sehingga menyebabkan
tubuh pasien, getaran kulit secara
sulitnya membuat diagnosis.
ke
tube
ke
dengan
frekuensi
stetoskop
Gambar 1. Stetoskop Akustik
b. Stetoskop Elektronik
elektronik yang mengatasi tingkatan
Untuk mengatasi permasa-
suara yang rendah dengan cara
lahan dari stetoskop akustik tersebut
memperkuat suara tubuh
maka terciptalah suatu stetoskop
gunakan rangkaian penguat.
Gambar 2. Stetoskop Elektronik
meng-
Oktivasari, P., Perancangan Stetoskop Elektronik ..............
Sekarang
ada
jantung. Penyebabnya, katup tak
beberapa perusahaan menawarkan
menutup sempurna atau jantung
stetoskop elektronik, dan mungkin
mengalami kelainan.
dalam
ini,
beberapa
telah
179
tahun
lagi,
Oleh karena itu suara jantung
stetoskop elektronik akan menjadi
yang didengar oleh dokter dengan
lebih umum dari stetoskop akustik.
menggunakan stetoskop sebenar-
Oleh karena itu, dalam proyek ini
nya terjadi pada saat penutupan
akan
katup jantung. Kejadian ini dapat
dilakukan
stetoskop
komputer
perancangan
elektronik
dengan
berbasis
akuisisi
data
menggunakan NI-DAQ card.
menimbulkan anggapan yang keliru
bahwa
suara
jantung
tersebut
disebabkan oleh penutupan daun
Jantung berfungsi memompa
katup tersebut, tetapi sebenarnya
darah, terletak di dada sebelah kiri,
disebabkan oleh efek arus pusar
di antara tulang rusuk keempat dan
(eddy)
enam.
normal
penutupan katup tersebut. Detak
mengeluarkan irama musik ritmis,
jantung menghasilkan dua suara
bunyinya
itu
yang berbeda yang dapat didengar-
merupakan tanda jantung tengah
kan pada stetoskop, yang sering
berkonstraksi. Bunyi
dinyatakan dengan lub-dub. Suara
Jantung
terdengar
yang
lub-dub.
saat
Suara
gaduh juga
katup
jantung
lub
di
dalam
disebabkan
darah
oleh
akibat
penutupan
melakuan gerak menutup. Kadang
katup triscupid dan mitral (atrio-
kala,
ventrikular)
terdengar
setelah
suara
bunyi
’’whoosh’’
’’lub-dub’’.
yang
memungkinkan
Gejala
aliran darah dari atria (serambi
tersebut disebut ’’murmur’’. Diakibat-
jantung) ke ventricle (bilik jantung)
kan suara aliran darah masuk ke
dan mencegah aliran balik.
Gambar 3. Jantung manusia
180
Jurnal Fisika FLUX, Vol. 7 No.2, Agustus 2010 (177 – 184)
METODE PENELITIAN
Gambar 4. Perancangan alat
Sinyal input digunakan detak
dan untuk mendapatkan masukan
jantung pada bagian dada sebelah
sinyal yang lebih baik. Kemudian
kiri dan leher bagian kanan. Sinyal
setelah sinyal ditangkap oleh sensor
masukan
sensor
maka sinyal ini akan diperkuat dan
mikrofon electret kondenser yang
difilter untuk selanjutnya diakuisisi
diletakkan dalam suatu cross-section
menggunakan NI-DAQ card dan
view
pemrosesan keluaran menggunakan
ditangkap
yang
oleh
dimaksudkan
untuk
mengurangi noise secara mekanik
program LabVIEW 7.1.
Gambar 5. Blok Diagram Stetoskop Elektroni
Oktivasari, P., Perancangan Stetoskop Elektronik ..............
Setelah sinyal ditangkap oleh
mikrofon,
maka
sinyal
ini
akan
pemfilteran tersebut menyebabkan
hanya sinyal AC yang diloloskan dan
diperkuat dengan rangkaian penguat
penguatan
opamp
sekitar 34,2 kali.
TL072 Low Noise
Operational
penguat
Amplifier.
pertama
Dual
Topologi
adalah
tipe
181
total
yang
dilakukan
Power amplifier yang digunakan adalah LM386 yang menerima
inverting yang beroperasi sebagai
bias
low noise microphone pre amp yang
Penguatan daya dapat dikendalikan
menghasilkan tegangan masukan
dengan
sebesar 2,36 kali dengan frekuensi
meter Bagian rangkaian ini yang
cutoff-nya sebesar 15,4 Hz.
selanjutnya akan digunakan sebagai
Topologi yang kedua yaitu
tegangan
output
dari
mikrofon.
menggunakan
yaitu
potensio-
headphone
jack.
tipe non-inverting yang beroperasi
Rangkaian yang opsional adalah
sebagai Sallen-Key second order
rangkaian
dengan
low pass filter. Filter ini melakukan
Rangkaian
ini
dibuat
sebagai
penguatan sebesar 1,6 kali terhadap
indikator
yang
terlihat
dengan
sinyal
dikuatkan
menyala atau tidaknya LED warna
sebelumnya dan frekuensi cut off
ganda. Penguatan yang dihasilkan
menjadi
dari rangkaian sekitar 71 kali.
yang
sudah
sekitar
103
Hz.
Hasil
Gambar 6. Blok Diagram Program LabVIEW 7.1
op-amp741.
182
Jurnal Fisika FLUX, Vol. 7 No.2, Agustus 2010 (177 – 184)
Akuisisi
setelah
data
dikuatkan
keluaran
Sedangkan perangkat lunak untuk
difilter,
mengakuisisi dan mengolah data
dan
dilakukan dengan mengumpankan
sinyal
dengan
ke komputer melalui NI-DAQ card.
program LabVIEW 7.1.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar 7. Sinyal Stetoskop pada Leher Kanan
Gambar 8. Sinyal Stetoskop pada Dada Kiri
menggunakan
Oktivasari, P., Perancangan Stetoskop Elektronik ..............
Hasil dari pendeteksian pada
pada
dada,
sehingga
183
sinyal
lokasi yang berbeda, yaitu pada
keluarannya tidak optimum. Namun
leher
secara
kanan
dan
dada
kiri,
keseluruhan
hasil
yang
didapatkan hasil yang tidak jauh
diperoleh sudah cukup baik jika
berbeda
dibandingkan dengan sinyal detak
karena
lokasinya
yang
berdekatan. Pada pengukuran di
jantung berdasarkan literatur.
leher kanan diperoleh amplitudo
maksimum sebesar 0,67 V dan pada
dada
kiri
diperoleh
amplitudo
KESIMPULAN
Kesimpulan yang diperoleh
maksimum sebesar 0,84 V dengan
dari hasil penelitian ini antara lain:
jumlah sinyal yang sedikit berbeda.
1. Telah berhasil dirancang sebuah
Pada
leher
terlihat
paket-paket
prototipe
stetoskop
elektronik
sinyal yang muncul sebanyak 7 kali
yang dapat bekerja dengan baik
sedangkan pada dada kiri terlihat
mendeteksi
lebih sedikit dan kurang terpola
sinyal suara detak jantung.
secara
teratur.
Namun
secara
2. Akuisisi
dan
menentukan
data
dengan
umum, apabila dilihat dari grafik,
menggunakan DAQ card dan
tampak bahwa frekuensi sinyal pada
pengolahan
leher kanan lebih banyak daripada
bahasa pemograman LabVIEW
sinyal pada dada kiri. Percobaan ini
7.1 dapat dilakukan dengan baik
dilakukan
dan berhasil menampilkan grafik
pada
seorang
wanita
berusia 24 tahun dengan berat
badan 64 kg pada kondisi relaksasi.
Hasil
pengukuran
yang
menggunakan
pulsa sinyal.
3. Untuk perkembangan yang lebih
baik,
perlu
dipertimbangkan
berbeda dari penempatan sensor
konstruksi
pada lokasi yang berbeda mungkin
lokasi
dipengaruhi
oleh
hal
variasi keadaan tubuh manusia,
antara
pada
leher
maupun perancangan prototipe
terdapat
lain
saraf
dimungkinkan
menyebabkan
beberapa
bagian
motorik
sehingga
pergerakan
aktivitas
otot
sensor,
pemilihan
penempatan
dengan
sensor,
menggunakan
komponen
yang
variasi
dapat
detak
menghasilkan sinyal yang lebih
jantung pada bagian tersebut lebih
baik. Dengan demikian akan
besar, kemungkinan lainnya adalah
tercipta
kurang tepatnya penempatan sensor
yang
stetoskop
lebih
maju
elektronik
dan
dapat
184
Jurnal Fisika FLUX, Vol. 7 No.2, Agustus 2010 (177 – 184)
diaplikasikan
secara
praktis
dalam kehidupan sehari hari.
DAFTAR PUSTAKA
http://sprojects.mmi.mcgill.ca/mvs/m
vsteth.htm
Kaelin,
Mark,
“Auscultation:
Listening
to
Determine
Dysfunction “. Professionalization of Exercise Physiology
online,
An
international
electronic journal for exercise
physiologists.
ISSN
10995862, Vol 4 No 8 August, 2001
Ludeman, L C, “Fundamental of
Digital Signal Processing”,
John Wiley and Sons, 1987
Pourazd, M T, Z.K Mousavi,
Thomas,
“Heart
Sound
Cancellation from Lung Sound
Recording Using Adaptive
Threshold and 2D Interpolation
in Time-Frequency Domain”,
Proc. IEEE Eng. Med. Biol
Soci. (EMBS), pp 86-89, Sept.
2003
Salivahanan,S.,
Vallavaraj,
A.,
Gnanapriya, C.,“Digital Signal
Processing,
McGraw-Hill”,
Singapore 2001
Widodo, “Analisis Spektral Isyarat
Suara Jantung”. Seminar on
Electrical
Engineering
(SEE2004). hal 109-114 ,
Agustus 2004, Universitas
Achmad Dahlan, Yogyakarta,
Indonesia