(EKG) (Skripsi) - DIGITAL LIBRARY Unila

PEMANFAATAN SOUND CARD KOMPUTER UNTUK SIMULATOR
ELEKTROKARDIOGRAFI (EKG)
(Skripsi)
Oleh
Alvionita Rosyandi
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2016
ABSTRAK
PEMANFAATAN SOUND CARD KOMPUTER UNTUK SIMULATOR
ELEKTROKARDIOGRAFI (EKG)
Oleh
Alvionita Rosyandi
Telah dilakukan penelitian untuk mendesain dan membuat simulator
elektrokardiografi (EKG) dengan memanfaatkan sound card komputer. Simulator
dibangun dari hasil konversi sinyal digital kelistrikan jantung menjadi sinyal analog.
Sampel sinyal jantung diambil dari database PhysioNet berupa data matriks (.txt).
Database sinyal jantung meliputi MIT-BIH Arrythmia Database (mitdb), MIT-BIH
Normal Sinus Rhytm Database (nsrdb), MIT-BIH ST Change Database (stdb), MITBIH Supraventricular Database (svdb), dan MIT-BIH Long Term Database (ltdb).
Data format txt dikonversi menjadi audio wav dengan frekuensi sampling 1000 Hz
dan 8000 Hz. File digital audio format (.wav) dikonversi menjadi sinyal analog.
Tegangan yang dihasilkan masing-masing sampel analog sebesar 5 mV. Hasil
penelitian dianalisis secara kualitatif dan kuantitatif dengan membandingkan grid
interval sampel analog terhadap sampel digital. Sinyal analog jantung ditampilkan
pada osiloskop dengan menggunakan kabel audio mono dan potensiometer untuk
memperkecil tegangan.
Kata kunci. Elektrokardiografi, simulator EKG, sound card,.
i
ABSTRACT
COMPUTER SOUND CARD USED FOR ELECTROCARDIOGRAM
(ECG) SIMULATOR
By
Alvionita Rosyandi
This conducted the research to design and create an electrocardiography
simulator (ECG) by using the computer sound card. Simulator has been built from
the conversion of the heart's electrical digital signals into analog signals. The
samples taken from the cardiac signals PhysioNet database in data matrix (.txt)
form. The heart signal database includes the MIT-BIH arrythmia Database
(mitdb), MIT-BIH Normal Sinus Rhythm Database (nsrdb), MIT-BIH ST Change
Database (stdb), MIT-BIH Supraventricular Database (svdb), and the MIT-BIH
Long Term Database (ltdb). The txt format data converted to wav audio with a
sampling frequency of 1000 Hz and 8000 Hz. Digital format audio (.wav) files
was converting into an analog signal. The voltage generated of each analog
samples at 5 mV. The results were analyzed qualitatively and quantitatively by
comparing the grid interval sampled analog to digital samples. Cardiac analog
signal displayed on the oscilloscope with mono audio cable and potentiometer to
minimize output voltage.
Keywords. ECG simulator, electrocardiography, sound card.
ii
PEMANFAATAN SOUND CARD KOMPUTER UNTUK SIMULATOR
ELEKTROKARDIOGRAFI (EKG)
Oleh
ALVIONITA ROSYANDI
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar
SARJANA SAINS
Pada
Jurusan Fisika
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2016
iii
iii
iv
v
RIWAYAT HIDUP
Penulis yang bernama lengkap Alvionita Rosyandi dilahirkan
di kota Bengkulu pada tanggal 20 Agustus 1992 anak dari
Bapak (Alm) Andi Murni dan Ibu Rosmiyati. Penulis
menyelesaikan pendidikan Sekolah Dasar (SD) di SD Negeri
08 Pagi Pancoran Jakarta Selatan pada tahun 2004, Sekolah
Menengah Pertama (SMP) di SMP Al-Azhar 3 Wayhalim
Bandar Lampung pada tahun 2007 dan Sekolah Menengah Atas (SMA) di SMA
Al-Azhar 3 Wayhalim Bandar Lampung pada tahun 2010.
Penulis terdaftar sebagai mahasiswa di Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam (MIPA) Universitas Lampung melalui jalur SNMPTN
pada tahun 2010. Selama menempuh pendidikan, penulis pernah menjadi Asisten
Praktikum Fisika Dasar I dan II, Asisten Praktikum Sains Dasar, Asisten
Praktikum Elektronika Dasar, Asisten Praktikum Asembler, Asisten Praktikum
Pemrograman Komputer, Asisten Praktikum Sistem Digital. Penulis pernah aktif
di kegiatan organisasi kemahasiswaan HIMAFI pada tahun 2011-2012.
Kerja Praktik (KP) penulis dilakukan di PT. Pertamina (Persero) TBBM Panjang
tahun 2013 dengan judul “Analisis Kerja Alat Uji Titik Nyala (Flash Point)
Cawan Terbuka dan Cawan Tertutup PT.Pertamina (Persero) TBBM Panjang”
Telah melakukan penelitian skripsi pada tahun 2016 dengan judul “Pemanfaatan
Sound Card Komputer untuk Simulator Elektrokardiografi (EKG)”.
vii
- MOTTO “Apa yang ada di sisimu akan lenyap, dan apa yang ada di sisi Allah
adalah kekal. Dan sesungguhnya Kami akan memberi balasan
kepada orang-orang yang sabar dengan pahala yang lebih baik dari apa
yang telah mereka kerjakan.”
(QS: An-Nahl ayat 96)
“Semua impian kita dapat menjadi nyata, jika kita
memiliki keberanian untuk mengejarnya.”
-Walt Disney-
“Seseorang yang memiliki impian itu luar biasa. Namun,
seseorang yang hidup bersama impiannya itu mengagumkan.”
-Alvionita Rosyandi-
viii
Bismillahirrohmanirrohim
Kuniatkan karya berharga ini karena
Allah SWT
dan
Aku Persembahkan Karya Ini Untuk:
Mama tersayang yang menjadi penyemangat hidupku dan yang selalu
menyisipkan do’a untukku di setiap sujudnya
Kedua Uni terkasih, Terese Rosyandi dan Feriska Rosyandi yang selalu
mendukungku
Sahabat seperjuangan, Fisika Angkatan 2010
Almamater Tercinta.
ix
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah SWT berkat rahmat dan hidayah Nya, penulis dapat
menyelesaikan kuliah serta skripsi dengan baik. Judul skripsi ini “Pemanfaatan
Sound Card Komputer untuk Simulator Elektrokardiografi (EKG)”. Shalawat
dan salam kepada Nabi Muhammad SAW, keluarga dan pengikutnya.
Skripsi ini dilaksanakan dari bulan Maret 2016 sampai Juni 2016 bertempat di
Laboratorium Elektronika Dasar Jurusan Fisika, Fakultas MIPA Universitas
Lampung.
Penekanan skripsi ini adalah merancang dan merealisasikan simulator
elektrokardiografi (EKG) dengan memanfaatkan sound card komputer untuk
penggunaan yang lebih mudah, praktis dan ekonomis.
Penulis menyadari dalam penyajian laporan ini masih banyak kekurangan dalam
penulisan maupun referensi data. Semoga laporan ini dapat menjadi rujukan untuk
penelitian berikutnya agar lebih sempurna dan dapat memperkaya khasanah ilmu
pengetahuan.
Bandar Lampung, Agustus 2016
Penulis.
x
SANWACANA
Puji dan syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat serta hidayah-Nya,
karena atas kuasa-Nya penulis masih diberikan kesempatan untuk mengucapkan terima
kasih kepada pihak yang telah banyak membantu dalam penyelesaian penelitian dan
skripsi ini, terutama kepada :
1. Bapak Arif Surtono, S.Si, M.Si, M.Eng, sebagai pembimbing I yang telah
memberikan waktu untuk diskusi berkepanjangan. Senantiasa memberi nasehat,
saran, serta solusi bagi penelitian ini, serta mendengarkan keluh kesah penulis
selama menyelesaikan tugas akhir.
2. Bapak Gurum Ahmad Pauzi, S.Si, M.T, sebagai pembimbing II yang senantiasa
memberikan nasehat dan saran dalam proses penyelesaian tugas akhir.
3. Bapak Drs. Amir Supriyanto, M.Si, sebagai penguji yang telah mengoreksi
kekurangan, memberi kritik dan saran selama penulisan skripsi.
4. Bapak Drs. Pulung Karo Karo, M.Si, selaku pembimbing akademik (PA) yang
telah senantiasa membimbing dan memberi nasihat dalam menyelesaikan studi.
5. Kepada orang tua yang selalu sabar menanti hingga penelitian ini selesai, serta
doa yang tiada putus-putusnya.
6. Uni Ishe, Uni Icka, Kak Widi, A’ Dani, terima kasih atas semua dukungannya
selama ini.
xi
7. Kak Catur, Kak Mardi, Mujiono, Kak Imam Nasiqin, terima kasih atas bantuan
dan semangat yang diberikan.
8. Sahabatku Mufli Fita Firna Sari, Siti Kholifah, Rita Budiati, Afrida Hafizhathul
Ulum, Siti Fadilah, Andry Nofrizal, Dede Iswadi, Ayu Sevtia Anggraini, terima
kasih untuk waktu-waktu curhat yang berharga serta perhatian kalian.
9. Teman-teman masa seperjuangan penelitian Helrita Maulina, Anisa Nurdina,
Devi Yulianti, Trunggana, Rini.
Semoga Allah SWT senantiasa memberikan rahmat dan hidayah-Nya, serta
memberkahi hidup kita. Amin.
Bandar Lampung, Agustus 2016
Alvonita Rosyandi
xii
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK .........................................................................................................
i
ABSTRACT.......................................................................................................
ii
HALAMAN JUDUL ......................................................................................... iii
HALAMAN PERSETUJUAN ......................................................................... iv
HALAMAN PENGESAHAN...........................................................................
v
SURAT PERNYATAAN .................................................................................. vi
RIWAYAT HIDUP ........................................................................................... vii
MOTTO ……….. .............................................................................................. viii
PERSEMBAHAN ............................................................................................ ix
KATA PENGANTAR.......................................................................................
x
SANWACANA .................................................................................................. xi
DAFTAR ISI...................................................................................................... xiii
DAFTAR GAMBAR
.................................................................................... xv
DAFTAR TABEL ............................................................................................. xix
I. PENDAHULUAN
A.
B.
C.
D.
E.
Latar Belakang ..........................................................................................
Rumusan Masalah ....................................................................................
Tujuan Penelitian.......................................................................................
Manfaat Penelitian.....................................................................................
Batasan Masalah ........................................................................................
xiii
1
4
4
4
4
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Penelitian Terkait....................................................................................... 6
B. Biolistrik .................................................................................................... 8
1. Kelistrikan sel ...................................................................................... 9
2. Potensial Listrik pada Permukaan Tubuh ............................................11
3. Hubungan Potensial Elektris Permukaan dengan Vektor Lead dan
Dipole ..................................................................................................13
4. Aktifitas Kelistrikan Jantung ...............................................................18
5. Sinus Node...........................................................................................19
6. Potensial Aksi Jantung ........................................................................20
C. Elektrokardiografi......................................................................................21
1. Prinsip dasar pengukuran Elektrokardiografi ......................................23
2. Sensor EKG .........................................................................................26
3. Karakteristik EKG ...............................................................................27
4. Gelombang EKG .................................................................................28
D. Kartu Suara (Sound Card) .........................................................................33
E. Potensiometer ............................................................................................38
F. MATLAB (Matrik Laboratory).................................................................39
III. METODE PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat Penelitian ....................................................................42
B. Alat dan Bahan .......................................................................................... 42
C. Prosedur Penelitian .....................................................................................42
1. Diagram Alir ........................................................................................42
2. Prosedur Penelitian ...............................................................................44
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A.
B.
C.
D.
E.
F.
G.
Sampel Sinyal Elektrokardiografi (EKG) ...............................................48
Kalibrasi Sinyal Sinus.............................................................................58
Konversi Data .txt ke .wav......................................................................60
Pengujian Sampel Data Digital .wav menjadi Analog Suara .................63
Data Uji Penurunan Tegangan Keluaran ................................................66
Hasil Pengujian dan Analisis Kualitatif .................................................69
Hasil Perbandingan Data Digital dan Analog .........................................72
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan .............................................................................................79
B. Saran........................................................................................................80
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Halaman
2.1. Potensial membran negatif (polarisasi) .................................................. 9
2.2. Depolarisasi dan Potensial aksi membran ............................................10
2.3. Repolarisasi sel .....................................................................................11
2.4. Perambatan potensial aksi jantung........................................................12
2.5. Distribusi ekipotensial dada ketika ventrikel terdepolarisasi separoh ..13
2.6. Pengembangan konsep vektor lead a) sifat linieritas, potensial di
titik Pberbanding lurus dengan dipole tiap sumbu, b) prinsip
superposisi, potensial di titik P merupakan penjumlahan dipole
tiap sumbu, c) aljabar vektor lead, potensial di titik P merupakan
perkalian skalar sumber dipole dan vektor lead ...................................14
2.7. Menentukan tegangan antara dua titik di dalam atau di permukaan
konduktorvolume bipolar lead, a) tegangan bipolar lead Vij b)
superposisi dipole satuan c) vektor aljabar bipolar lead.......................16
2.8. Sinus node, dan sistem Purkinje jantung ..............................................18
2.9. Debit ritmis dari sinus nodal serat ........................................................19
2.10. Durasi periode refrakter......................................................................21
2.11. Paramaeter isyarat pada EKG .............................................................22
2.12. Lead standar bipolar ...........................................................................24
2.13. Lead ekstremitas unipolar ditingkatkan..............................................25
xv
2.14. Lead unipolar dada .............................................................................26
2.15. (a) bagian-bagian Elektroda. (b) Elektroda ........................................27
2.16. Gelombang Q......................................................................................30
2.17. Gelombang R ......................................................................................30
2.18. Gelombang S ......................................................................................31
2.19. Morfologi gelombang kompleks QRS................................................31
2.20.Gelombang T .......................................................................................32
2.21. Sound card ..........................................................................................33
2.22. Bagian-bagian Sound Card.................................................................36
2.23. Sirkuit mixer chip ...............................................................................37
2.24. (a) Rangkaian potensiometer (b) simbol rangkaian potensiometer ....39
2.25. Proses pengambilan data menggunakan sound card ..........................41
3.1. Diagram alir penelitian .........................................................................43
3.2. Tampilan beranda Physionet.org ..........................................................44
3.3. Langkah ke Physiobank ATM ..............................................................44
3.4. Tampilan Physiobank ATM .................................................................45
3.5. Perancangan Simulator EKG................................................................46
3.6. Rancangan rangkaian Simulator EKG..................................................47
4.1. Perancangan Simulator menggunakan Sound Card .............................48
4.2. Tampilan awal PhysioNet.....................................................................49
4.3. Tampilan menuju PhysioBank..............................................................49
4.4. Tampilan PhysioBankATM..................................................................50
4.5. Arsip Database......................................................................................51
4.6. MIT-BIH Arrhythmia ...........................................................................52
xvi
4.7.MIT-BIH Normal Sinus Rhytm.............................................................52
4.8.MIT-BH ST Change ..............................................................................52
4.9.MIT-BH Supraventrikular .....................................................................53
4.10.MIT-BIH Long Term...........................................................................53
4.11. Macam-macam rekaman (records) .....................................................54
4.12. Pilihan lead sinyal EKG .....................................................................54
4.13. Bagian-bagian pada Toolbox..............................................................55
4.14. Describe Record..................................................................................56
4.15. Sample as text .....................................................................................56
4.16. Simpan data sampel sinyal EKG ........................................................57
4.17. Plot waveform sampel mitdb record:100 ECG-1 ...............................57
4.18. Sinyal Sinus pada Matlab ...................................................................58
4.19. Keluaran sinyal sinus pada osiloskop .................................................59
4.20. Pengkonversian sukses .......................................................................62
4.21. Data hasil konversi .............................................................................63
4.22. Line ou/in Sound Card .......................................................................65
4.23. Kabel Audio Mono .............................................................................66
4.24. Potensiometer .....................................................................................67
4.25. Sambungan keseluruhan rangkaian ....................................................67
4.26. Rancangan rangkaian Simulator EKG (1) Jack audio, (2) sound
card, (3) potensiometer, (4) osiloskop..............................................68
4.27. Sampel Supraventrikular dengan tegangan 5 mV ..............................69
4.28. Sampel nsrdb fs 8000 Hz (a) sampel analog, (b) sampel digital ........74
4.29. Sampel nsrdb fs 1000 Hz (a) sampel analog, (b) sampel digital ........74
xvii
4.30. Sampel ltdb fs 8000 Hz (a) sampel analog, (b) sampel digital ...........75
4.31. Sampel ltdb fs 1000 Hz (a) sampel analog, (b) sampel digital ...........75
4.32. Sampel mitdb fs 8000 Hz (a) sampel analog, (b) sampel digital........76
4.33. Sampel svdb fs 8000 Hz (a) sampel analog, (b) sampel digital..........77
4.34. Sampel stdb fs 8000 Hz (a) sampel analog, (b) sampel digital ..........77
xviii
DAFTAR TABEL
Tabel
Halaman
1. Data penurunan tegangan sampel analog ..................................................68
2. Hasil Penelitian dan analisis kualitatif.......................................................70
xix
1
I.
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Jantung adalah organ penting dalam tubuh manusia yang difungsikan untuk
memompa darah ke seluruh tubuh. Pada proses pemompaan darah, otot jantung
akan berkontraksi akibat mendapatkan rangsangan elektris atau impuls. Impuls
ini berawal dari potensial aksi yang terjadi pada sel-sel otot jantung. Impuls akan
menyebar pada jantung hingga jaringan di sekeliling jantung. Sebagian kecil dari
impuls ini akan menyebar ke seluruh permukaan tubuh. Bila titik-titik tertentu
pada kulit ditempatkan elektroda, maka potensial listrik yang disebabkan oleh
adanya arus dari impuls tersebut akan dapat direkam. Rekaman ini dikenal dengan
istilah Elektrokardiogram.
Elektrokardiografi (EKG) merupakan sebuah instrumen medis yang digunakan
sebagai alat untuk memperoleh informasi seputar kerja jantung manusia.
Mekanisme kerja dari alat ini adalah mengukur potensial listrik sebagai fungsi
waktu yang dihasilkan oleh jantung. Perbedaan potensial tersebut kemudian
divisualisasikan sebagai sinyal pada layar monitor atau pada kertas perekam
(Busono dkk, 2004).
Sinyal elektrik jantung yang dihasilkan pada EKG umumnya merupakan sinyal
domain waktu dalam kertas rekaman yang disebut elektrokardiogram.
2
Kegunaan EKG ini sangat bermanfaat untuk mengetahui kondisi jantung pasien,
sehingga menjadikan alat ini sebagai peralatan standar bagi semua rumah sakit
(Busono dkk, 2004). Alat ini telah diaplikasikan untuk berbagai keperluan yakni
klinik, monitoring, dan pendeteksi gelombang QRS (Tompkins, 1993).
Kondisi jantung manusia tidak semuanya sehat. Ada beberapa jantung yang
mengalami kondisi berbeda misalnya infark miokard dan iskemi miokard (jantung
koronel), gangguan irama jantung atau arrhythmias, gangguan jantung karena
penyakit sistemik dan gangguan karena pengaruh obat-obatan yang berpengaruh
terhadap fungsi jantung. Sesuai fungsinya, monitor EKG dapat memperlihatkan
adanya kelainan-kelainan tersebut (Dubowik, 1999).
Namun dalam pengoperasiannya tentu akan ada faktor-faktor yang mempengaruhi
hasil kerja monitor EKG ini. Faktor-faktor yang mempengaruhi tersebut
diantaranya seperti akurasi alat. Jika akurasi alat diragukan maka hasil rekam
EKG yang keluar juga akan diragukan sehingga interpretasi terhadap EKG
tersebut menjadi kurang akurat. Akurasi hasil pengukuran yang diragukan
tentunya akan menimbulkan masalah dikemudian hari.
Pada era sekarang ini terdapat sebuah cara yang mampu menguji akurasi monitor
EKG sebelum difungsikan dalam bidang medis. Alat uji ini disebut dengan
simulator EKG. Simulator EKG merupakan rancangan simulasi yang bisa
digunakan untuk keperluan kalibrasi serta uji standar monitor EKG.
Dalam penelitian Michalek (2006) mengatakan simulator EKG bisa didesain
untuk memproduksi sinyal gelombang EKG yang tepat dan sama seperti
3
gelombang sinyal yang dimiliki impuls jantung manusia. Keluaran dari simulator
akan tampak pada LCD dengan akurasi yang hampir sama seperti pengujian alat
dengan menggunakan objek manusia secara langsung.
Dewasa ini tersedia sinyal referensi EKG berupa sinyal digital dengan berbagai
macam format file. Untuk menguji sebuah EKG monitor diperlukan keluaran
sinyal berupa sinyal analog. Simulator EKG sebagai perantara perubahan sinyal
digital EKG tersebut menjadi sinyal analog EKG. Dalam perancangannya, sinyal
digital EKG akan dikonversi menjadi sinyal analog EKG dengan memanfaatkan
rangkaian D/A konverter (Lucena, 2006).
Penelitian ini bertujuan untuk merancang simulator EKG dengan memanfaatkan
perangkat komputer untuk mengirim sinyal digital EKG melalui pemanfaatan
sistem kartu suara atau sound card. Sound card dikenal fungsinya sebagai
perangkat keras di setiap perangkat komputer guna mengeluarkan suara atau
merekam suara. Pemanfaatan fungsi soundcard yang mampu mengkonversi sinyal
digital berupa data waveform (.wav) atau MPEG-1 Audio Layers 3 (mp3) ini
dimanfaatkan untuk mengeluarkan sinyal digital EKG berupa data .wav menjadi
sinyal analog. Hasil keluaran dari perangkat ini akan ditampilkan di osiloskop.
Manfaat simulator EKG hasil penelitian ini adalah dapat menyediakan alternatif
simulator EKG yang dijual di pasar peralatan medis karena dapat direalisasikan
hanya berbentuk laptop sehingga harganya lebih murah. Selain itu juga
bermanfaat untuk penelitian instrumentasi medis ketika akan menguji sebuah
rangkaian perekam sinyal EKG.
4
B. Rumusan Masalah
Rumusan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Bagaimana mengubah data sinyal EKG format .mat menjadi data format .wav
agar dapat dikeluarkan melalui sound card komputer.
2. Bagaimana membuat simulator EKG dengan memanfaatkan fungsi sound
card pada perangkat komputer.
C. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Mendesain dan membuat simulator EKG sederhana berbasis perangkat
komputer.
2. Memanfaatkan perangkat keras sound card yang disediakan setiap perangkat
komputer sebagai media konversi sinyal digital EKG menjadi sinyal analog
EKG.
D. Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah dihasilkannya suatu prototipe EKG simulator
yang
dapat
digunakan
(Electrocardiographs
untuk
Monitors).
mengkalibrasi
Simulator
alat
EKG
rekam
jantung
dirancang
dengan
memanfaatkan sound card yang tersedia di semua perangkat komputer untuk
penggunaan yang lebih praktis dan ekonomis.
E. Batasan Masalah
Untuk menghindari bahasan masalah menjadi lebih jauh, penelitian ini dibatasi
pada:
5
1. Perancangan alat ini hanya digunakan untuk menguji kebenaran sinyal analog
EKG terhadap sinyal digital EKG yang sudah melalui tahap pengkonversian
dengan memanfaatkan sound card pada perangkat komputer,
2. Simulasi yang dilakukan hanya mencakup lima sinyal EKG dengan diagnosa
yang berbeda-beda, yaitu MIT-BIH Arrhythmia, MIT-BIH Normal Sine
Rhytm, MIT-BIH Supraventrikular, MIT-BIH ST Change, MIT-BIH Long
Term.
6
II.
TINJAUAN PUSTAKA
A. Penelitian Terkait
Lucena (2006) merancang simulator EKG yang difungsikan untuk tes/uji,
demonstrasi dan perbaikan alat EKG monitor. Perancangan ini membangun
sembilan ritme penting EKG dan kalibrasi gelombang kotak.Teknik ini digunakan
untuk menghasilkan sinyal menggunakan mikrokontroler dengan nilai program
memori yang relatif kecil, hal ini menjadi kelebihan dari alat yang
dirancang.Kualitas sinyal simulator EKG yang tepat bisa digunakan untuk
pemeliharaan kualitas EKG.Kesederhanaan alat ini menjadisebuah keuntungan
dibandingkan dengan EKG simulator yang sudah ada sebelumnya.
Pada penelitian Husain (2002) berjudul An Electrocardiogram Simulator and
Amplifier, mengatakan EKG sangat penting sebagai alat diagnosa medis untuk
mengukur beda potensial pada permukaan tubuh secara akurat. Pada pengukuran
beda potensial tubuh ditemukan tegangan dan noisemeski nilainya sangat kecil.
Dengan menggunakan aktif ground, high pass filter, low pass filter, dan penguat
beda tegangan dua tingkat, sinyal tetap bisa dideteksi di tengah-tengah keadaan
noisetersebut. Elemen paling penting dari rangkaian untuk bisa mendapatkan
sinyal EKG yang baik adalah dengan aktif ground. Aktif groundmampu
menghilangkan pemindahan arus listrik pada tubuh. Sementara itu, high pass filter
7
digunakan untuk memfilter keadaan tegangan yang dibentuk oleh elektroda. Beda
amplifier dengan impedansi input besar dan common mode yang besar. Mode
rejecton ratio digunakan untuk menjelaskan perbedaan sinyal dari tegangan
common mode yang ada.
Penelitian berjudul Development of an Analog ECG Simulator Using Standalone
Embedded System oleh Das, dkk (2012) merupakan contoh lain dalam penelitian
terkait simulator EKG. Pada penelitian tersebut simulator memiliki sistem kerja
perangkat lunak yakni data ptb-db array dalam format .mat digunakan sebagai
input data untuk perangkat lunak program. Selanjutnya, data array diperkuat dan
kuantisasi beresolusi 8-bit. Setelah itu data array ditransmisikan pada tingkat baud
konstan dengan port serial dari komputer pribadi menggunakan RS-232 protokol.
Berikutnya perancangan perangkat keras dengan sistem tertanam mandiri yang
terdiri dari empat komponen yaitu, MAX232 converter, Atmel 89C2051 Unit
mikrokontroler (MCU), digital ke analog converter (DAC 0808) dan konverter
arus ke tegangan (menggunakan LM324). Sistem mandiri ini mengubah 8-bit data
serial menjadi data paralel 8-bit, maka menjadi sinyal analog dalam kisaran dari 05 volt. Dari penelitian tersebut dapat diambil kesimpulan salah satunya efek noise
yang tidak dihapus dari sinyal ECG simulasi menyebabkan perlunya dilakukan
denoising. Selain itu sistem ini juga mampu menghasilkan jenis lain dari sinyal
biomedis seperti EEG dan EMG dengan menggunakan faktor amplifikasi yang
tepat untuk database.
Penelitian Deshmukh (2014) berjudul Simulation of ECG Signals Using Advanced
Virtual Instrumentation system Based on LAB VIEW merupakan penelitian
8
simulator EKG dengan memanfaatkan kehadiran program LabVIEW. Penggunaan
sistem instrumentasi virtual berbasis LabView-11 jauh lebih bermanfaat untuk
akuisisi dan studi dari berbagai jenis elektrokardiogram virtual. Jadi software
membuat sistem yang efisien dan dapat dimanfaatkan sebagai media pembelajaran
sinyal ECG di tingkat laboratorium dengan lebih interaktif dan sederhana.
Instrumentasi virtual menyediakan fleksibilitas untuk peneliti biomedis. Dapat
membuat
aplikasi
menggunakan
bahasa
grafis
intuitif,
mudah
untuk
menyesuaikan instrumen dan menambahkan fungsi baru dengan memodifikasi
kode LabVIEW. Sistem eksperimental EKG menganalisis ini berdasarkan
instrumen virtual sangat membantu untuk meningkatkan inisiatif belajar dan
meningkatkan pemahaman teoritis pengetahuan.
B. Biolistrik
Biolistrik merupakan fenomena sel. Sel-sel jaringan tubuh manusia mampu
menghasilkan potensial listrik dengan muatan positif pada permukaan luar sel dan
muatan negatif pada permukaan dalam bidang sel (Carr, 2001).
Di seluruh permukaan atau membran neuron dalam sel terdapat beda potensial
(tegangan) yang disebabkan adanya ion negatif yang lebih di bagian dalam
membran daripada di luar. Pada kondisi ini, neuron dikatakan terpolarisasi.
Bagian dalam sel biasanya mempunyai tegangan 60-90 mV lebih negatif daripada
di bagian luar sel. Beda potensial ini disebut potensial istirahat neuron.
9
1.
Kelistrikan sel
Sel mempunyai lapisan yang disebut membran sel, di dalam sel ini terdapat ion
Na, K, Cl dan protein (A-). Sel mempunyai kemampuan memindahkan ion dari
satu sisi ke sisi yang lain. Kemampuan sel ini disebut akifitas listrikan sel.
Dalam keadaan biasa konsentrasi ion Na+ lebih besar di luar sel dari pada di
dalam sel. Potensial di dalam sel relatif bernilai negatif dibandingkan potensial di
luar sel, dalam keadaan ini disebut potensial membran negatif. Jika konsentrasi
ion Na+terdapat banyak di dalam sel daripada di luar sel, perbedaan potensial
listrik di dalam sel lebih positif daripada di luar sel, keadaan ini disebut potensial
membran positif.
Membran otot pada keadaan istirahat yakni tidak adanya proses konduksi impuls
listrik, konsentrasi Na+lebih banyak di luar sel dari pada di dalam sel. Apabila
perbedaan potensial diukur dengan galvanometer akan mencapai -90 mV,
membran sel ini disebut dalam keadaan polarisasi seperti terlihat pada gambar 2.1.
Gambar 2.1. Potensial membran negatif (polarisasi) (Gabriel, 1996).
10
Jika terjadi suatu rasangan terhadap membran, maka beberapa ion Na+ akan
masuk dari luar sel ke dalam sel. Di dalam sel akan menjadi kurang negatif dari
pada di luar sel dan potensial membran akan meningkat. Keadaan ini disebut
dengan depolarisasi.
Rangsangan yang cukup kuat mencapai titik tertentu sehingga dapat menimbulkan
depolarisasi membran pada titik tertentu dinamakan nilai ambang. Pada keadaan
ini potensial membran akan naik dengan cepat mencapai overshoot +40 mV.
Terjadinya depolarisai membran secara tiba-tiba disebut dengan potensial aksi,
yang berlangsung kurang dari 1 ms. Potensial aksi ditunjukkan pada gambar 2.2.
Potensial Aksi
Gambar 2.2. Depolarisasi dan Potensial aksi membran (Gabriel, 1996).
Potensial aksi yang berarti bahwa begitu nilai ambang tercapai, peningkatan
waktu dan amplitudo dari potensial aksi akan selalu sama. Setelah potensial aksi
mencapai puncak mekanisme pengaturan dalam sel membran dengan cepat
mengembalikan ion Na+ keluar sel sehingga mencapai potensial membran
istirahat (-90mV). Proses ini disebut repolarisasi seperti gambar 2.3.
11
Gambar 2.3. Repolarisasi sel (Gabriel, 1996).
2.
Potensial Listrik pada Permukaan Tubuh
Aktivitas
jantung
diketahui
dengan
mengukur
aktivitas
elektris
atau
teganganlistrik pada permukaan tubuh. Karena untuk melihat atau mendeteksi
mekanisme kontraksi jantung sebagai wujud kerja jantung secara langsung belum
ditemukan metodenya oleh para ahli. Secara fisika tegangan listrik (beda
potensial) terjadi disebabkan oleh adanya sumber pembangkit listrik. Oleh karena
itu jantung dapat dikatakan sebagai sumber pembangkit listrik yang tertutup di
dalam dada dan perut, sehingga kita sulit mengukur kelistrikan jantung secara
langsung. Informasi untuk diagnostik jantung dapat diperoleh dengan mengukur
potensial listrik yang dihasilkan jantung di berbagai tempat pada permukaan
tubuh.
Rekaman
potensial
listrik
jantung
pada
permukaan
disebut
elektrokardiogram (EKG) (Surtomo, 2012).
Hubungan antara aksi pompa jantung dan potensial listrik pada kulit dapat
dipahami dengan meninjau perambatan potensial aksi di dalam dinding jantung
seperti pada gambar 2.4.
12
Gambar 2.4. Perambatan potensial aksi jantung (Cameron, 1978).
Aliran arus listrik (ion) di dalam perut/dada menimbulkan potensial listrik pada
tubuh yang dianggap sebagai medium resistor, seperti pada gambar 2.4.
Distribusi potensial listrik seluruh jantung ketika ventrikel terdepolarisasi separuh
ditunjukkan dengan garis-garis ekipotensial (garis putus-putus) pada gambar 2.5.
Tegangan listrik diukur pada permukaan tubuh yang nilainya tergantung pada
letak elektrode. Elektroda pada titik A, B dan C menunjukkan potensial sesaat
(saat itu). Garis-garis potensial pada gambar 2.5 sama seperti garis potensial yang
diperoleh dari dipole listrik, dimana garis-garis potensial pada siklus jantung juga
dapat direpresentasikan dengan dipole-dipole listrik. Namun dipole listrik pada
saat yang berbeda selama siklus jantung akan berubah ukuran dan arahnya. Model
dipole listrik jantung ini pertama kali diusulkan oleh A.C Waller pada tahun 1889.
13
Gambar 2.5. Distribusi ekipotensial dada ketika ventrikel terdepolarisasi separoh
(Cameron, 1978).
Potensial listrik yang diukur pada permukaan kulit merupakan proyeksi sesaat
vector dipole listrik dalam arah tertentu. Begitu vektor dipole listrik tersebut
berubah terhadap waktu maka potensial proyeksi juga berubah (Surtono, 2012).
3.
Hubungan Potensial Elektris Permukaan dengan Vektor Lead dan
Dipole
Vektor lead menyatakan besar dan arah dipole listrik yang diperoleh dari
tegangan (potensial) aksi / aktivitas jantung.
14
Gambar 2.6. Pengembangan konsep vektor lead a) sifat linieritas, potensial di
titik P berbanding lurus dengan dipole tiap sumbu, b) prinsip
superposisi, potensial di titik P merupakan penjumlahan dipole tiap
sumbu, c)aljabar vektor lead, potensial di titik P merupakan
perkalian skalar sumber dipole dan vektor lead (Malmivou, 1995).
Untuk mengetahui hubungan potensial listrik pada permukaan tubuh dengan
vector lead dan dipole listrik, kita telaah potensial listrik pada titik P di
permukaan konduktor volume yang disebabkan oleh dipole satuan (unit dipole) I
(suatu vector satuan pada arah sumbu x) pada lokasi yang tetap Q, seperti pada
gambar 2.6. Diasumsikan pada titik P, potensial
p
yang disebabkan oleh dipole
satuan adalah cx. Dengan asumsi bersifat linier, maka potensial
p
oleh sumber
dipole pxi magnitude sembarang adalah
=
(2.1)
15
dimana :
p=
potensial listrik di titik P.
cx = potensial dipole listrik satuan pada sumbu x.
p x= sumber dipole listrik pada sumbu x.
Persamaan ini juga berlaku untuk dipole-dipole pada arah y dan z.
Asumsi sifat linier ini membuat berlakunya prinsip superposisi, yaitu sembarang
dipole ̅ dapat diurai ke dalam tiga komponen saling tegak lurus
̅,
,̅
sehingga potensial elektris pada titik P oleh dipole ̅ yang terletak di titik Q
adalah
=
+
+
(2.2)
Koefisien cx, cy, cz diperoleh dengan memasangkan dipole-dipole satuan terkait.
Pada titik Q sepanjang sumbu x, y dan z dan dengan mengukur potensial terkait.
Persamaan 2.1 dan 2.2 merupakan hubungan linier, yaitu jika sumber dikuatkan
sebesar c maka tegangan yang dihasilkan berlipat sebesar c. Persamaan 2.2 dapat
disederhanakan jika koefisien Cx, Cy, Cz diartikan sebagai komponen vektor ̅ .
Vektor ini disebut aljabar vektor lead, merupakan perkalian skalar sumber dipole
dan vektor lead sehingga persamaan 2.2 menjadi,
dimana :
c = vektor lead EKG.
p = dipole listrik sembarang.
= ̅ ∙
= | ̅| ∙ | ̅| cos
(2.3)
16
Vektor lead adalah koefisien transfer tiga dimensi yang melukiskan bagaimana
sumber dipoleelektris pada titik tetap Q di dalam konduktor volume
mempengaruhi potensial elektris pada titik di dalam atau di permukaan konduktor
volume relatif terhadap potensial pada titik acuan (reference). Jadi nilai vektor
lead bergantung pada letak Q dipole listrik ̅ , letak titik medan P, bentuk
konduktor volume, distribusi resistivitas konduktor volume.
Konsep vektor lead di atas merupakan tinjauan tegangan lead yang diukur relatif
terhadap acuan yang jauh (remote reference) dan cocok untuk kasus unipolar
lead. Untuk kasus bipolar lead yang dibentuk oleh pasangan lead/elektrode (tidak
ada ektrode yang jauh), hubungan vektor lead seperti gambar 2.7.
Gambar 2.7. Menentukan tegangan antara dua titik di dalam atau di permukaan
konduktor volume bipolar lead, a) tegangan bipolar lead Vij b)
superposisi dipole satuan c) vektor aljabar bipolar lead (Malmivou,
1995).
17
Untuk setiap lokasi Po .... Pn dari P, yang berada di dalam atau di permukaan
konduktor volume, dapat ditentukan vektor lead, ̅ . . . ̅ untuk dipole ̅ pada
lokasi yang tetap, sehingga sesuai dengan persamaan 2.3 diperoleh :
= ̅ ∙ ̅ = | | ∙ | ̅ | cos
(2.4)
keterangan :
= potensial listrik di titik i
̅ = vektor lead EKG ke-i
p = dipole listrik
Maka beda potensial antara sembarang dua titik Pi dan Pj pada permukaan
konduktor volume adalah
=
−
=
∙ ̅=
∙ | ̅ | ∙ cos
(2.5)
dimana :
= beda potensial listrik antara titik i dan titik j
= vektor lead EKG resultan dari vektor lead ci dan cj
P = dipole listrik
Jadi berdasarkan persamaan 2.5 dapat dikatakan bahwa tegangan elektris pada
permukaan tubuh merupakan:
1. Beda potensial istrik antara titik-titik dimana elektroda dipasang.
2. Proyeksi magnitude dipole listrik ̅ pada vektor lead
.
18
4.
Aktifitas Kelistrikan Otot Jantung
Jantung adalah organ penting dalam tubuh manusia yang difungsikan untuk
memompa darah keseluruh tubuh. Proses pemompaan darah terjadi karena otot
jantung berkontraksi akibat mendapat rangsangan elektris atau impuls.
Rangsangan elektris berawal dari potensial aksi yang terjadi pada sel-sel otot
jantung (Bronzino, 1995).
Sistem ritmis dan konduktif jantung rentan terhadap kerusakan akibat penyakit
jantung, terutama karena iskemia jaringan jantung akibat aliran darah koroner.
Hasilnya jantung memiliki ritme yang abnormal dan efektivitas pemompaan
jantung bermasalah.
Gambar 2.8. Sinus node, dan sistem Purkinje jantung (Guyton, 2006).
Gambar 2.8 menunjukkan sistem yang mengontrol kontraksi jantung. Terdapat
node sinus (SA node) yang menghasilkan impuls ritmis normal yang mengalir ke
atrioventrikular (A-V) node. A-V Simpul menunda impuls dari atrium sebelum
melewati ventrikel. A-V bundle yang akan melakukan impuls dari atrium ke
ventrikel, dari cabang bundle kiri ke kanan, hingga ke seluruh bagian ventrikel.
19
5.
Sinus Node
Sinus nodal (sinoatrial node) terhubung langsung dengan otot atrium, sehingga
setiap potensial aksi yang dimulai di sinus node akan menyebar ke dinding otot
atrium. Sinus node biasanya mengontrol laju detak seluruh jantung. Gambar 2.9
menunjukkan potensial aksi direkam dari dalam sinus nodal selama tiga detak
jantung dan dengan perbandingan otot ventrikel potensial aksi serat tunggal.
Gambar 2.9. Debit ritmis dari sinus nodal serat(Guyton, 2006).
Resting membrane potential dari sinus nodal memiliki nilai negatif sekitar -55
hingga -60 mV. Sementara serat otot ventrikel berada pada kisaran -85 sampai -90
mV. Penyebab nilai negatif yang rendah ini karena membran sel dari serat sinus
secara alami menuju natrium dan kasium ion.
Otot jantung memiliki tiga jenis saluran ion membran yang memiliki peran
penting dalam perubahan tegangan potensial aksi yakni,
(1) Fast sodium channel
(2) Slow sodium-calcium channel
20
(3) Pottasium channel.
Fast sodium channel selama beberapa detik bertanggung jawab atas lonjakan dari
potensial aksi pada otot ventrikel. Kemudian plateau dari potensial aksi ventrikel
terjadi akibat slow sodium-calcium channel, yang berlangsung selama 0,3 detik.
Akhirnya pottasium channel memungkinkan terjadinya difusi sejumlah ion.
Ketika potensial mencapai tegangan ambang sekitar 40 mV, soidum-calcium
channel akan aktif sehinggal menyebabkan potensial aksi (Guyton, 2006).
6.
Potensial Aksi Jantung
Potensial aksi pada otot jantung disebabkan terbukanya dua channel yakni the
same fast channel dan slow calcium channel. Segera setelah timbulnya potensial
aksi, premeabilitas membran otot jantung untuk ion kalium menurun. Ketika
sodium-calcium channel terjadi ada akir 0,2 hingga 0,3 detik dan fluk ion berhenti,
premeabilitas membran untuk ion kalium uga menngkat pesat. Cepat hilangnya
kalium dari serat segera mengembalikan potensial membran ke tingkat restingnya, dengan begini potensial aksi berakhir.
Kecepatan dari sinyal konduksi pada jantung sekitar 0,3 sampai 0,5 m/sec.
Periode refrakter normal ventrikel adalah 0,25-0,30 detik. Periode refrakter otot
atrium jauh lebih pendek dari itu untuk ventrikel, sekitar 0,15 detik untuk atrium
dibandinan dengan 0,25-0,30 detik untuk ventrikel.
Kontraksi otot jantung terjadi beberapa milidetik setelah potensial aksi dimulai
dan terus berkontraksi sampai beberapa milidetik sampai potensial aksi berakhir.
Oleh karena itu, durasi kontraksi otot jantung terutama fungsi dari durasi ponsial
21
aksi, termasuk plateau sekitar 0,2 detik pada otot atrium dan 0,3 detik pada otot
ventrikel.
Durasi dari periode refrakter ditunjukkan pada gambar 2.10.
Gambar 2.10. Durasi periode refrakter (Guyton, 2006).
C. Elektrokardiografi
Untuk mengetahui aktivitaselektris otot jantung diperlukan pencatatan atau
perekaman pada permukaan tubuh. Elektrokardiogram adalah grafik atau
gambaran rekaman aktivitas elektris otot jantung. Rekaman ini dapat dilihat pada
alat yang disebut elektrokardiografi. Dengan meletakkan elektroda dipermukaan
tubuh, pada tempat yang sesuai, tegangan listrik yang dihasilkan dapat direkam.
Grafik rekaman tegangan listrik yang dihasikan otot-otot jantung selama siklus
jantung inilah yang disebut elektrokardiogram. Elektrokardiogram diperoleh
sesuai dengan depolarisasi dan repolarisasi serambi dan bilik (Feldman, 1999).
Untuk memperoleh elektrokardiogram beberapa elektroda dipasang pada
permukaan tubuh.
22
Gambar 2.11. Parameter pada isyarat EKG (Feldman, 1999).
Elektrode berfungsi sebagai sensor yang mengubah besaran kimia dari energi
ionis menjadi besaran elektris. Perekaman ini akan menampilkan keadaan
depolarisasi dan repolarisasi otot jantung, berupa gelombang P yang disebabkan
oleh depolarisasi serambi, gelombang QRS terjadi disebabkan karena repolarisasi
bilik dan gelombang T juga disebabkan oleh repolarisasi bilik, seperti
diperlihatkan pada gambar 2.11. Dari grafik ini dokter akan mendapatkan
informasi tentang aktivitas elektris otot jantung untuk membantu diagnosis
tentang keadaan jantung.
Standar klinis elektrokardiogram terdiri dari tiga yaitu menggunakan 12 lead,
vectorcardiogram dan monitoring EKG. Penggunaan 12 lead (sandapan) dapat
digunakan untuk menganalisa kesehatan jantung pasien. Vectorcardiogram
merupakan salah satu teknik pengambilan sinyal jantung menggunakan
konfigurasi segitiga Einthoven yang hanya menggunakan 3 lead. Monitoring EKG
digunakan untuk memantau kondisi kesehatan jantung pasien dalam jangka waktu
23
yang panjang, metoda ini hanya menggunakan 1 atau2 elektroda yang
ditempelkan pada titik tertentu.
1. Prinsip Dasar Pengukuran Elektrokardiografi
Untuk mendapatkan sinyal jantung manusia dilakukan dengan cara menempelkan
elektroda ditubuh manusia. Istilah “lead” didefinisikan sebagai susunan spasial
sepasang elektroda atau suatu pasangan elektroda yang merupakan kombinasi
beberapa elektroda melalui jaringan resistif (resistive network). Satu lead ditandai
“+” dan yang lain ditandai “-“. Penempatan elektroda menentukan arah rekaman
lead yang disebut sumbu lead atau sudut lead. Sumbu ditentukan oleh arah dari
elektroda negatif ke elektroda positif. Alat EKG menghitung besarnya beda
potensial listrik antara elektroda positif dan elektroda negatif (Bao, 2003). Dalam
lead 12 lead dikelompokkan menjadi 3, yaitu sebagai berikut :
a) Lead Standar Bipolar atau dikenal dengan lead Einthoven, yaitu lead I, lead II
, dan lead III.
b) Lead standar unipolar (Augmented Extremity Leads), yaitu lead aVR,aVL dan
aVF.
c) Lead Precordial(Lead Dada) atau lead Wilson, yaitu V1,V2,V3,V4,V5 dan
V6.
a. Lead Standar Bipolar
Lead standar bipolar merekam perbedaan potensial dari 2 elektrode. Lead ini
terlihat seperti gambar 2.12.
24
Gambar 2.12. Lead standar bipolar (Widodo,2000)

Lead I = merekam beda potensial antara tangan kanan (RA) dengan tangan
kiri (LA). Tangan kanan pada potensial (-) dan tangan kiri pada potensial (+).

Lead II : merekam beda potensial antara tangan kanan (RA) dengan kaki kiri
(LF). Tangan kanan pada potensial (-) dan kaki kiri pada potensial (+).

Lead III : merekam beda potensial antara tangan kiri (LA) dengan kaki kiri
(LF). Tangan kiri pada potensial (-) dan kaki kiri pada potensial (+).
b. Lead Standar Unipolar (Augmented Extremity Leads)
Lead ini mengukur tegangan suatu titik ukur terhadap tegangan rerata dua titik
lainnya, menggabungkan kombinasi dua polar sehingga menghasilkan aVR, aVL
dan aVF seperti gambar 2.13.
25
Gambar 2.13. Lead Ekstremitas unipolar ditingkatkan (Widodo,2000)
Lead aVL dihasilkan dari perbedaan antara muatan LA yang dibuat bermuatan
positif dengan RA dan LF yang dibuat indifferent sehingga listrik bergerak ke
arah -30 derajat (sudutnya ke arah lateral kiri). Dengan demikian, bagian lateral
jantung dapat dilihat juga oleh Lead aVL.
LeadaVF dihasilkan dari perbedaan antara muatan LF yang dibuat bermuatan
positif dengan RA dan LA dibuat indifferent sehingga listrik bergerak ke arah
positif 90 derajat (tepat ke arah inferior). Dengan demikian, bagian inferior
jantung selain lead II dan III dapat juga dilihat oleh Lead aVF.
Lead aVR dihasilkan dari perbedaan antara muatan RA yang dibuat bermuatan
positif dengan LA dan LF dibuat indifferent sehingga listrik bergerak ke arah
berlawanan dengan arah listrik jantung -150 derajat (ke arah ekstrem).
Lead - lead ini belum cukup sempurna untuk mengamati adanya kelainan di
seluruh permukaan jantung. Oleh karena itu, sudut pandang akan dilengkapi
dengan lead prekordial (lead dada).
26
c. Lead Precordial ( Lead Dada )
Lead prekordial V1, V2, V3, V4, V5, dan V6 ditempatkan secara langsung di
dada. Karena terletak dekat jantung, 6 lead itu tidak memerlukan augmentasi.
Terminal sentral Wilson digunakan untuk elektrode negatif, dan lead-lead tersebut
dianggap unipolar. Lead prekordial memandang aktivitas jantung di bidang
horizontal. Sumbu kelistrikan jantung di bidang horizontal disebut sebagai sumbu
Z. Penempatan prekordial lead ditunjukkan pada gambar 2.14.
Gambar 2.14. Lead unipolar dada
Lead V1, V2, dan V3 disebut sebagai lead prekordial kanan sedangkan V4, V5,
dan V6 disebut sebagai lead prekordial kiri.
2. Sensor EKG
Sensor yang digunakan untuk mendeteksi denyut jantung adalah sensor elektroda
seperti tampak pada gambar 2.15. Elektroda adalah sensor/tranduser yang
mengubah energi ionis dari sinyal jantung menjadi enegi elektris untuk akuisisi
dan pengolahan datanya (Aston, 1991). Elektroda ini ditempelkan pada
permukaan kulit pasien pada lokasi yang sudah ditentukan yang disebut sandapan
27
atau leads. Elektroda yang dipakai adalah jenis tempel dengan bahan dari perak
klorida (AgCl).
(a)
(b)
Gambar 2.15. (a) bagian-bagian Elektroda. (b) Elektroda (Komang, 2009).
3. Karakteristik EKG
Komite elektrokardiografi perkumpulan jantung Amerika (Committee on
Electrocardiography of American Heart Association, AHA) dan banyak
organisasi lainnya telah membuat rekomendasi untuk standarisasi EKG. Beberapa
rekomendasi untuk desain instrumentasi EKG antara lain adalah:
1) Instrumen mempunyai kemampuan mendeteksi sinyal lemah dalam
rentang 0,05 – 10 mV, sedangkan sinyal EKG normal adalah 2 mV.
2) Impedans masukan antara elektroda dan latar (ground) hendaknya kurang
dari 5 MΩ pada frekuensi 10 Hz, sementara sinyal EKG mempunyai
impedans sumber tinggi.
3) Respon frekuensi instrumen hendaknya dalam rentang 0,05 Hz – 150 Hz.
4) Instrumen tidak mengijinkan arus bocor lebih dari 10 μA mengalir
melewati pasien.
5) Dibuat isolasi agar pasien terpisah dari rangkaian AC.
6) Instrumen hendaknya memiliki CMRR tinggi pada bagian penguat
awal(Bao, 2003).
28
Untuk memenuhi rekomendasi tersebut maka desain sistem instrumen EKG
umumnya terdiri atas lima pokok tahapan/bagian, yaitu (Chen, et.all, 2008):
1) Tahap pertama adalah suatu elektrode (transduser), misalnya Ag-AgCl,
yang mengubah sinyal EKG ke dalam tegangan elektris (dalam orde mV).
2) Tahap kedua adalah suatu penguat yang berfungsi untuk memperkuat
sinyal yang lemah dari elektrode. Biasanya digunakan penguat
instrumentasi dan dalam instrumentasi medik disebut penguat bioelektrik
(biopotensial). Penguat bioelektrik dibutuhkan memiliki nilai CMRR yang
tinggi, minimal 90 dB, agar dapat memperkecil derau tegangan bersama
(common mode noise).
3) Tahap ketiga adalah isolasi, yang berfungsi mengamankan pasien dari
bahaya kejutan listrik.
4) Tahap keempat adalah penapis (tapis), berfungsi untuk menapis berbagai
derau yang mengganggu sinyal EKG murni. Penapis yang digunakan
adalah tapis pelewat bidang agar melewatkan sinyal pada jangkauan
frekuensi sinyal EKG, 0,05 Hz – 150 Hz.
5) Tahap kelima adalah penampil sinyal EKG, dapat berupa osiloskop atau
display monitor lainnya.
4. Gelombang EKG
Elektrokardiogram atau sinyal EKG merupakan sinyal AC dengan bandwith
antara 0.05 Hz sampai 100 Hz (Najeb, 2005). Parameter isyarat EKG seperti
tampak pada gambar 2.11 di bagian sebelumnya, terdiri atas sebuah gelombang P,
gelombang QRS dan gelombang T.
29
a.
Gelombang P
Gelombang P terjadi selama depolarisasi atrium normal ketika vektor listrik utama
diarahkan dari nodus SA (sinoatrial) ke nodus AV (atrioventrikular), dan
menyebar dari atrium kanan ke atrium kiri. Vektor akan membentuk gelombang P
di EKG, yang tegak pada sadapan II, III, dan aVF karena aktivitas kelistrikan
umum sedang menuju elektrode positif di sadapan-sadapan itu, dan membalik di
sadapan aVR karena vektor ini sedang berlalu dari elektrode positif untuk sadapan
itu. Hubungan antara gelombang P dan kompleks QRS membantu membedakan
sejumlah aritmia jantung. Bentuk dan durasi gelombang P dapat menandakan
pembesaran atrium (Nazmah,2011).
b. Interval PR
Interval PR diukur dari awal gelombang P ke awal kompleks QRS. Interval PR
merupakan gambaran dari gelombang EKG yang menyatakan lamanya waktu
perjalanan
yang diperlukan sebelum mendepolarisasi otot vertikal. Pada
pencatatan EKG, ini berhubungan dengan 3-5 kotak kecil atau 3 mm-5 mm atau
0,12 detik-0,20 detik. Jika interval PR kurang dari 3mm (<3mm) menandakan
adanya peningkatan perjalanan atau bypass untuk mendepolarisasi ventrikal. Dan
jika Interval PR lebih dari 5mm (>5mm) menandakan adanya AV blok atau Heart
blok ( Nazmah,2011).
c.
Segmen PR
Segmen PR mulai dari akhir gelombang P sampai awal komplek QRS atau awal
gelombang Q. Segmen PR adalah bagian dari Interval PR yang menyatakan
30
berapa lama waktu yang diperlukan AV Node untuk menunda implus yang
diterimanya sebelum mendepolirisasi otot vertikal ( Nazmah,2011).
d. Gelombang Q
Gelombang Q adalah gelombang pada EKG yang menggambarkan adanya
aktivitas listrik jantung yang sedang terjadi di septal ventrikel, dengan
depolarisasi otot ventrikel. Gelombang Q merupakan gelombang yang terdefleksi
negatif pertama setelah gelombang P. Pada keadaan normal gelombang Q tidak
boleh melebihi 1/3 atau 25 % dari gelombang R. Jika gelombang Q melebihinya,
maka dinamakan dengan gelombang Q patologis ( Nazmah,2011).
Gambar 2.16. Gelombang Q
e. Gelombang R
Gelombang R adalah gelombang positif pertama setelah gelombang Q.
Gelombang R merupakan bagian gambaran gelombang EKG yang terjadi pada
saat otot ventrikel mengalami depolarisasi. Pada keadaan normal gelombang EKG
memiliki gelombang R kecil di V1 sampai V6( Nazmah,2011).
Gambar 2.17. Gelombang R
31
f. Gelombang S
Gelombang S adalah gelombang negatif kedua setelah gelombang R. Gelombang
S merupakan bagian dari gambaran gelombang EKG yang terjadi pada saat otot
ventrikel mengalami depolarisasi ( Nazmah,2011).
Gambar 2.18. Gelombang S
g. Kompleks QRS
Kompleks QRS adalah gambaran EKG yang menyatakan adanya proses
depolarisasi di kedua ventrikal sehingga kedua ventrikal bisa berkontraksi.
Kompleks QRS diukur mulai dari awal kompleks QRS atau awal gelombang Q
sampai dengan akhir kompleks QRS atau gelombang S. Pada prakteknya akan
ditemukan morfologi kompleks QRS yang bermacam-macam. Hal yang perlu
diperhatikan bahwa semua gelombang menyatakan gambaran depolarisasi dari
kedua otot ventrikal yang menyebabkan otot kedua ventrikal berkontraksi
(Nazmah,2011).
Gambar 2.19. Morfologi gelombang kompleks QRS.
32
h. Segmant ST
Segmen ST menghubungkan kompleks QRS dan gelombang T. Memiliki durasi
0,08-0,12 s (80-120 ms). Segmen ini bermula di titik persimpangan antara
kompleks QRS dan segmen ST dan berakhir di awal gelombang T. Namun,
karena biasanya sulit menentukan dengan pasti di mana segmen ST berakhir dan
gelombang T berawal, hubungan antara segmen ST dan gelombang T harus
ditentukan bersama ( Nazmah,2011).
i. Gelombang T
Gelombang T menggambarkan repolarisasi atau kembalinya ventrikel. Interval
dari awal kompleks QRS ke puncak gelombang T disebut sebagai periode refraksi
absolut. Separuh terakhir gelombang T disebut sebagai periode refraksi relatif.
Pada sebagian besar sadapan, gelombang T bernilai positif. Namun, gelombang T
negatif biasanya berada di sadapan aVR. Sadapan V1 bisa memiliki gelombang T
yang positif, negatif, atau bifase.
Gambar 2.20. Gelombang T
j. Interval QT
Interval QT merupakan gambaran EKG yang menyatakan waktu yang diperlukan
untuk mendepolarisasi otot vertrikel sampai otot ventrikal mengalami repolarisasi.
33
Interval QT diukur dari awal kompleks QRS ke akhir gelombang T. Interval QT
yang normal biasanya sekitar 0,40 s (Nazmah,2011).
Besar amplitudo sinyal EKGtergantung pada pemasangan elektroda dan pada
kondisi fisik pasien. Variabel-variabel klinis yang penting dari sinyal EKG antara
lain magnitudo, polaritas dan durasi waktu. Variasi dari tanda-tanda tersebut dapat
mengindikasikan sebuah penyakit (Aston, 1990).
D. Kartu Suara (SoundCard)
Kartu suara (sound card) adalah perangkat yang terhubung pada papan induk
(motherboard) sebagai alat untuk mengolah dan mengontrol suara, baik suara
yang masuk (merekam) dan suara yang keluar melalui speaker (Darma, dkk,
2009).
Gambar 2.21. Sound card (Darma, dkk, 2009).
Sound card atau sering disebut audio card, juga merupakan periferal yang
terhubung ke slot ISA atau PCI pada motherboard yang memungkinkan komputer
untuk memasukkan input, memproses dan menghantarkan data berupa suara.
Sound Card memiliki empat fungsi utama, yaitu sebagai synthesizer, sebagai
MIDI interface, pengonversi data analog ke digital (misalnya merekam suara dari
34
mikrofon) dan pengkonversi data digital ke bentuk analog (misalnya saat
memproduksi suara dari spiker). Berikut rincian fungsi utama dari kartu suara
yaitu:
a. Synthesizer/Sintesis (generasi suara dari sinyal digital), melalui teknologi
frequency modulation (FM) atau Sintesa lewat FM adalah cara yang paling
efektif untuk menghasilkan suara yang jernih. Suara disimulasikan dengan
menggunakan bilangan algoritma untuk menghasilkan sine wave atau
gelombang yang lentur sehingga menghasilkan suara yang mirip suara
sumber aslinya.
b. MIDI (Musical Instrument Digital Interface: standar protokol yang
memungkinkan perangkat elektronik berkomunikasi, kontrol dan sinkronisasi
satu sama lainnya. Dengan kata lain, MIDI memungkinkan pertukaran data
sistem).
c. Analog-ke-digital konverter (misalnya mengubah masukan sinyal analog
suara dari mikrofon ke mode digital).
d. Digital-ke-analog konverter (misalnya reconverts digital ke sinyal output
sinyal analog) (Pratama, 2012).
Perangkat ini telah banyak disertakan pada motherboard-motherboard sekarang,
atau dikenal dengan istilah onboard. Namun, jika motherboard tidak menyertakan
fasilitas ini, maka diperlukan sound card eksternal atau memasang perangkat
sound card sendiri agar dapat menikmati file sound yang dimiliki (Kurniawan,
2014).
35
Cara kerja sound card sebagai pemutar suara atau play sound yaitu data digital
suara berupa waveform .wav atau mp3 dikirim ke sound card. Data digital ini
diproses oleh DSP (Digital Signal Processing) yang bekerja dengan DAC (Digital
Analog Converter). Mengubah sinyal digital menjadi sinyal analog, yang
kemudian sinyal analog diperkuat dan dikeluarkan melalui speaker.
Sebaliknya terjadi pada saat merekam suara melalui microphone. Input suara
berupa analog diolah oleh DSP (Digital Signal Processing), dalam mode ADC
(Analog Digital Converter). Sinyal digital ini simpan dalam format waveformtable
atau biasa ditulis .wav dalam disk atau dikompresi menjadi bentuk lain seperti
mp3 (Lahawa, 2015).
Proses konversi audio ke dalam format digital dipecahkan menjadi serangkaian
snapshot, masng-masing adalah potongan informasi yang berlainan dari audio
terseut. Snapshot ini, atau disebut juga sample, bisa diputar dan dikonversi
kembali dari format digital ke analog sehingga menghasilkan suara. Kecepatan
saat sampel diambil disebut dengan sample rate. Semakin tinggi sample rate,
semakin tinggi pula kualitas suara yang dihasilkan, namun ukuran file juga
semakin besar(Tim Penerbit Andi, 2004).
Sound card termasuk aplikasi yang dirancang untuk berjalan di bawah sistem
operasi MS-DOS. Kekeliruan bisa terjadi pada sound card numbers. Pengertian
yang sering disalah artikan tentang “32 bit sound card” atau “64 bit sound card”.
32 berarti merupakan AWE32, Terratec Maestro 32, dan suara MIDI dapat
dimainkan pada satu titik. 64 berarti bahwa suara MIDI dapat dimainkan pada
36
satu titik di Terratec EWS64 (AWE64 bisa bermain 64 suara ketika jumlah daya
prosesor PC cukup untuk memainkan setengah dari suara-suara tersebut).
Gambar 2.22. Bagian-bagian Sound Card (Engdahl, 2016).
Dari gambar 2.17 tunjukkan bagian-bagian yang terdapat di dalam sound card
dengan keterangan sebagai berikut :
1) ROM termasuk sampel synthesizer wavetable ditetapkan.
2) RAM adalah instrumen wavetable down load synthesizer.
3) Wavetable membuat suara out dari sampel di ROM dan RAM.
4) CODEC melakukan A/D dan D/A konversi sinyal audio.
5) Fmsyntetizer memainkan suara FM (untuk orignal kompatibilitas Sound
Blaster/Adlib).
6) MIXER adalah mixer analog IC yang mencampur bersama-sama suara
dari berbagai masukan untuk (mikrofon, auxinput, syntetizerwavetable,
FMsyntetizer, CD-ROM audio,) untuk hasil akhir yang kemudian dikirim
ke line leveld an speaker output.
Soundcard saat ini memiliki banyak bagian untuk menghasilkan suara seperti,
D/A converter untuk pemutaran sampel, syntetizer, dll. Suara dari semua sumber
tersebut akan dicampur pada mixer chip seperti pada gambar 2.23.
37
Gambar 2.23. Sirkuit mixer chip (Engdahl, 2016).
Mixer chip memilikipengaturan gain untuk semua masukan dan volume output.
Jika masukan dari mixer chip terlalu tinggi, mixer tidak bisa menangani sinyal
tersebutr dan ini menyebabkan terjadi distorsi dalam mixer. Jika volume diputar
dan output terlalu tinggi juga menyebabkan output amplifer mampu mengalami
distorsi. Untuk beberapa alas an tertentu jalur SB32 dari Creative Labs mengatur
posisi gain input dan output amplifier sebanyak x2, yang menyebabkan sering
terjadi kebisingan dan distorsi. Gain tersebut dapat diatur menggunakan alat pada
card untuk x1 dandistorsi akan berhenti.
Saat menghubungkan sound card untuk amplifier eksternal (speaker amplifier)
selalu gunakan output line level bukan output spaker sebab speakeramplifer
menambah kebisingan dan distorsi suara (Engdahl, 2016).
Selain itu beberapa masalah lain yang juga sering muncul dalam penggunaan
sound card adalah sebagai berikut ini,
38
1) Kualitas untuk merekam suara kurang bagus, banyaknya noise yang
mengalahkan suara yang ingin direkam. Biasanya soundcard on board
hanya bisa merekam maksimal 16bit. Soundcard on board mempunyai
sample rate yang kecil, 44,1Khz.
2) Latency, atau beberapa orang menyebutnya delay.
3) Koneksi masih menggunakan jack 3,5 mm, sedangkan instrumen musik
menggunakan jack 1/4 atau kabel XLR atau kabel TRS.
4) Kualitas AD/DA konverter yang tidak diperuntukan untuk rekaman
professional. AD konverter adalah bagian dari soundcard yang mengubah
data analog menjadi data digital (Input). Sedangkan DA konverter
mengubah data digital menjadi data analog (output) (Pratama, 2012).
E. Potensiometer
Potensiometer adalah sebuah instrument yang dapat digunakan untuk mengukur
tge sebuah sumber tanpa menarik arus dari sumber itu. Potensiometer juga mampu
menyeimbangkan selisih potensial yang tidak diketahui terhadap sebuah selisih
potensial yang dapat diukur dan diatur.
Prinsip potensiometer secara skematik terlihat seperti gambar 2.22. sebuah kawat
hambatan ab yang memiliki hambatan total Rab disambungkan secara permanen
ke terminal-terminal sebuah sumber tge-nya ε1 diketahui. Sebuah kontak peluncur
c disambungkan melalui galvanometer G ke sumber kedua tge-nya ε2 yang akan
diukur. Sewaktu kontak c digerakkan sepanjang kawat hambatan, hambatan Rcb di
antara titik c dan titik b berubah. Jika kawat hambatan itu homogen, Rcb sebanding
dengan panjang kawat di antara c dan b. untuk menentukan nilai ε2 kontak c
39
digerakkan sampai didapatkan sebuah posisi dimana galvanometer itu tidak
memperlihatkan simpangan, ini bersesuaian dengan arus nol yang lewat melalui
ε2. Dengan I2 = 0, kaidah Kirchoff memberikan
ε2 = IRcb
(2.6)
dengan I2 = 0, arus I yang dihasilkan oleh tge ε1 mempunyai nilai yang sama
berapapun nilai tge ε2. Untuk mengkalibrasi alat itu dengan mengganti ε2 dengan
sebuah sumber yang tge-nya diketahui, maka setiap tge ε2 yang tidak diketahui
dapat dicari dengan mengukur panjang kawat eb.
Istilah potensial juga digunakan untuk setiap resistor yang dapat diubah, biasanya
yang mempunyai elemen hambatan berbentuk lingkaran. Simbol untuk rangkaian
potensiometer diperlihatkan gambar 2.24 (b) (Young dan Freedman, 2003).
Gambar 2.24. (a) Rangkaian potensiometer, (b) simbol rangkaian potensiometer
(Young dan Freedman, 2003).
F. MATLAB (Matrik Laboratory)
MATLAB (Matrix Laboratory) merupakan bahasa pemrograman dengan
kemampuan tinggi untuk komputasi teknis, yang mengintegrasikan komputasi,
visualisasi dan pemrograman di dalam lingkungan yang mudah penggunaannya
40
dalam memecahkan persoalan dengan solusinya yang dinyatakan dengan notasi
matematik (Wijaya, 2007).
Dikatakan bahwa MATLAB adalah bahasa pemrograman tingkat tinggi karena
struktur bahasa pemrograman MATLAB sangat ringkas dan lebih mudah untuk
dipahami dibandingkan dengan bahasa mesin seperti bahasa Asembler, dan
bahasa tingkat menengah seperti C, C++, Java, Fortran.
Penggunaan MATLAB sangat luas, dapat digunakan untuk signal and image
processing, teknik komunikasi, control design, uji coba dan pengukuran,
financialmodeling and analysis, dan masih banyak lagi. Selain itu, MATLAB juga
bisa diintegrasikan dengan bahasa pemrograman lain seperti C, C++, Java,
FORTRAN, COM, Microsoft Excel (Stefandi, 2010).
Kegunaan lainnya dari MATLAB yakni sebagai matematika dan komputasi,
pengembangan algoritma, pemodelan, simulasi dan pembuatan ‘prototipe’,
analisis data, eksplorasi dan visualisasi, grafik untuk sains dan teknik dan
pengembangan aplikasi termasuk pembuatan antar muka grafis untuk penggunaan
GUI (Grafik User Interface) (Wijaya, 2007).
Dalam bahasa Matlab dikenal istilah data acquisition toolbox yang menyediakan
satu set lengkap alat untuk input analog, analog output, dan digital I/O dari
berbagai hardware akuisisi data PC yang kompatibel. Toolboxmemungkinkan
konfigurasi perangkat hardware eksternal,membaca data ke dalam MATLAB dan
simulink untuk analisislangsung, dan mengirimkan data.Data Acquisition Toolbox
41
juga mendukungsimulink dengan blok yang memungkinkan untuk memasukkan
data atau konfigurasi hardwarelangsung.
Salah satu fungsi lain dari data acquisition toolbox yaitu untuk pengaksesan
soundcard yang dapat dilakukan menggunakan fungsi-fungsi data acquisition
toolbox. Dalam lingkungan simulink, pengaksesan soundcard dapat dilakukan
menggunakan blok yang ada pada DSP Blockset. Blockset ini menyediakan solusi
yang kuat untuk pemodelan dan simulasi sistem elektronik di Simulink. Hal ini
cocok untuk pengembangan sistem multi-tingkat yang kompleks, seperti yang
ditemukan di otomotif, konsumen dan medis elektronik(The Mathworks, 2002).
Kegunaan lainnya yang berkaitan dengan pengolahan audio menggunakan Matlab
yakni dapat memperoleh data daribeberapa saluran input audio. Menghasilkan
data audio untuk beberapa saluran output audio. Mengkonfigurasi tingkat suara
kartu sampling dan pengaturan lainnya. Menganalisis data kartu suara seperti
yang diakuisisi. Selain dapat menerima atau mengambil data, juga dapat
dilakukan proses pengiriman data dengan mengakses audio file yang akan
digunakan. Gambar 2.25 menunjukkan diagram proses mendapatkan data dengan
sound card (The Mathworks, 2002).
Gambar 2.25. Pengambilan data menggunakan sound card (The Mathworks,
2002).
42
III. METODE PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini telah dilaksanakan pada bulan Maret 2016 sampai dengan Mei 2016.
Perancangan alat penelitian dilakukan di Laboratorium Elektronika Dasar Jurusan
Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Lampung.
B. Alat dan Bahan
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah :
1. Perangkat
komputer,
sebagai
pengolah
sinyal
digital
sumber
elektrokardiografi.
2. kabel audio, sebagai media pengirim sinyal EKG ke osiloskop.
3. osiloskop, sebagai penampil keluaran sinyal EKG dari sound card
komputer.
4. Potensiometer, sebagai penurun tegangan.
C. ProsedurPenelitian
1. Diagram Alir Penelitian
Penelitian ini didasari oleh pengolahan sinyal digital yang bersumber dari
rekaman denyut jantung manusia. Prosedur yang dilaksanakan menyangkut proses
43
pengkonversian sinyal EKG digital tersebut menjadi sinyal analog. Adapun
diagram alir dari perancangan dan realisasi simulator EKG seperti pada gambar
3.1.
Mulai
Mulai
Sampel sinyal EKG
Konversi .mat ke .wav
Play sound .wav
Sound card
Kabel audio
Potensiometer
Osiloskop
Selesai
Gambar 3.1. Diagram alir penelitian.
44
2. Prosedur Penelitian
Prosedur yang akan dilakukan pada penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Penelitian ini diawali dengan mengunduh data rekam jantung yang
tersimpan di dalam arsip website www.physionet.org. Pertama-tama
website diakses dan akan tampil beranda seperti tampak pada gambar 3.2.
Gambar 3.2. Tampilan beranda Physionet.org
2. Setelah
tampilan pada gambar 3.2 muncul pilih PhysioNet dan akan
tampil berbagai pilihan, dari semua itu pilih PhysioBank, lalu PhysioBank
ATM. Seperti pada gambar 3.3.
Gambar 3.3. Langkah ke Physiobank ATM.
45
3. Setelah pilih menu Physiobank ATM akan tampil seperti gambar 3.4. Pada
penelitian ini dipilih masing-masing satu dari lima arsip yakni MIT-BIH
Arrythmia Database (mitdb), MIT-BIH Normal Sinus Rhytm Database
(nsrdb), MIT-BIH ST Change Database (stdb), MIT-BIH Supraventricular
Database (svdb), dan MIT-BIH Long Term Database (ltdb).
Gambar 3.4. TampilanPhysiobank ATM
Sinyal rekam yang dipilih merupakan format txt yang dapat diakses
menggunakan matlab atau program konverter yang lain.
4. Kemudian lakukan pengkonversian sinyal .txtmenjadi format .wav. Proses
konversi yang dilakukan pada Matlab dimulai dengan membuat program
konversi .txt to .wav.
5. Buka M-file pada Matlab sebagai ruang kerja. Tentukan frekuensi sample
rate yang akan digunakan.
6. Input file .txt ke dalam format program wavwrite dalam M-file. Setelah
running tidak terdapat eror, maka file audio telah tersimpan di dalam
folder Matlab pada komputer dalam format .wav..
46
7. Jika pengkonversian telah berhasil berikutnya dilakukan pengujian dengan
memutar hasil rekam .wav. Komputer terlebih dulu disambungkan kabel
audio mono dengan masing-masing sisi positif dan negatif kabel
terhubung dengan potensiometer. Hal ini berguna untuk memperkecil
tegangan keluar.
8. Terakhir, kabel audio mono dan potensiometer disambungkan ke probe
dan kutub negatif osiloskop.
Adapun perancangan keseluruhan simulator yang diinginkan pada penelitian ini
adalah seperti gambar 3.5.
5
1
2
3
4
Gambar 3.5.Perancangan Alat Simulator EKG
47
Keterangan:
1. Personal Komputer
2. Kabel Audio
3. Probe
4. Potensiometer
5. Osiloskop
Perancangan rangkaian dari penelitian ini seperti tampak pada gambar 3.6.
+
Perangkat
Komputer/
Laptop
3
2
Osiloskop
+
4
1
-
Gambar 3.6. Rancangan rangkaian Simulator EKG
Keterangan :
1. Jack audio
2. Kabel Sound Card
3. Potensiometer
4. Kabel Osiloskop
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Berdasarkan analisis data dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh
kesimpulan sebagai berikut:
1. Desain dan pembuatan simulator EKG sederhana berbasis perangkat
komputer
dinyatakan
berhasil
setelah
keluaran
pada
osiloskop
memperlihatkan kesamaan dengan sampel sinyal digital, dengan
keterangan sebagai berikut:
a. Penelitian cukup berhasil dengan tegangan akhir sebesar 5 mV sesuai
dengan referensi tegangan sinyal EKG.
b. Frekuensi sampling menentukan kerapatan gelombang sehingga
semakin kecil frekuensi sampling maka gelombang semakin
merenggang dan nilai time/div semakin besar.
c. Frekuensi sampling 1000 Hz tepat untuk menyempurnakan penelitian
ini, menghasilkan nilai time/div sebesar 0,2 dan jumlah div masingmasing gelombang sampel analog mendekati jumlah grid interval
gelombang sampel digital.
d. Analisis secara kualitatif menunjukkan sinyal analog EKG memiliki
kemiripan yang hampir sama persis dengan sinyal digtal EKG.
80
2. Perancangan simulator ektrokardiografi (EKG) dengan memanfaatkan
sound card komputer telah direalisasikan dengan berbagai aspek
kesimpulan yakni:
a. Sinyal digital EKG tidak mampu ditampilkan dalam rentang frekuensi
sampling di bawah 1000 Hz.
b. Frekuensi sampling sebesar 8000 Hz menghasilkan keluaran
gelombang yang baik tetapi berada dalam rentang waktu yang jauh
dari referensi.
c. Hasil pengujian fungsi sound card komputer yang digunakan dengan
memanfaatkan sinyal sinus dinyatakan berhasil dengan frekuesi sinyal
sebesal 100 Hz dan frekuensi sampling 8000 Hz.
d. Sampel sinyal format .txt yang berisi matriks data rekam jantung
berhasil dikonversi menjadi format audio wav dalam rentang waktu 1
menit.
B. Saran
Adapun saran-saran untuk penelitain mendatang terkait dengan perancangan
rangkaian elektrokardiografi meliputi :
1. Memperhatikan kualitas osiloskop yang digunakan karena osiloskop yang
bagus akan menghasilkan keluaran yang lebih jernih.
2. Penggunaan osiloskop digital akan memberikan analisis secara kuantitatif
yang lebih mudah dan tidak hanya mengandalkan analisis kualitatif
dengan menyamakan visual sampel saja.
81
3. Penggunaan filter bisa jadi menekan gangguan-gangguan kecil pada
keluaran analog.
4. Pengembangan dan pengujian lebih lanjut terhadap lebih banyak sampel
yang disediakan PhysioNet.
DAFTAR PUSTAKA
Aston, Richard;. 1990. “Principles of Biomedical Instrument.” Merril: Toronto.
Bronzino, J.D. (995. “The Biomedical Engineering Handbook.” Florida: CRC Press
& IEEE Press.
Bao, Z. 2003. “Investigation of New ECG Amplifier Circuits and Heart Rate
Detector”. Master Thesis, Medical Electronics and Physics, Dept. of
Engineering, University of London
Busono, Pratindo., Susanto, Eddy., Wiewie., Sadeli Yuliana. 2004. “Algoritma untuk
Deteksi QRS Sinyal ECG”. Prosiding Semiloka Teknologi Simulasi dan
Komputasi serta Aplikasi 2004.+
Cameron, J.R &Skofronick, 1978, Medical Physics, John Wiley & Sons, Inc.,
Toronto, Canada Carr, J.J, and John, M Brown , 2001, Introduction to
Biomedical Equipment Technology, Prentice Hall, New Jersey, USA.
Chen, et al. 2008. “ECG Measurement System.” http://www.cisl.columbia.edu.
(diakses pada tanggal 25 September 2014. Pukul 13.30 WIB).
Darma et al. 2009. “Buku Pintar Menguasai Multimedia.” Jakarta: Mediakita.
Das, Sangita., Rajanshi Gupta,., Mitra, Madhuchhanda. 2012. “Development of an
Analog ECG Simulator using Standalone Embedded System”. International
Journal of Electrical, Electronics, and Computer Engineering.
Deshmukh, Anjali, dan Yogendra, Gandole. 2014. “Simulation of ECG Signal Using
Advanced Virtual Instrumentation system Based on LabVIEW”. International
Journal of Scienc and Research. Volume.3, No. 9.
Dubowik, K. 1999. Automated Arrhythmia Analysis –An Expert System for an
Intensive Care Unit. New Jersey: Prentice-Hall.
Engdahl,
Tomi.
“Sound
Card
Tips
and
http://www.epanorama.net/documents/pc/soundcard_tips.html
tanggal 2 Maret 2016, pukul 11:30).
Facts.”
(diakses
Feldman, Henry. 1999. “A Guide to Reading and Understanding the EKG.” New
York: NYU School of Medcine.
Gabriel, J. F. 1996. “Fisika Kedokteran”. Jakarta: Penerbit Buku Kedoktran.
Gayakwad, R. A. 1993. “Op-Amp and Linear Integrated Circuit.” New Jersey:
Prentice –Hall.
Hussain, Daniar. 2002. “An Electrocardiogram Simulator and Amplifier.” HST-6.121
Laboratory report Jakarta.
Kurniawan, Bobi. 2014. “PerangkatKeras Komputer.” Jakarta: PT.Elex Media
Komputindo.
Lahawa, Wahyudin. “Sound Card Komputer.” http://wahyudinlahawa.smkn1galang.sch.id/sound-card-komputer/ (Diakses pada tanggal 2 Maret 2016,
pukul 11.10).
Lucena, Samuel E. 2006. “Ecg Simulator For Testing And Servicing Cardiac
Monitors And Electrocardiographs.” São Paulo State University of Brazil.
Malmivou, Jaakko and Plonsey,P. 1995. Bioelectromagnetism : Principles and
Aplications of Bioelectric and Biomagnetic Fields. Oxford University Press.
New York.
Michaelek, Paul J. 2006. “An Authentic ECG Simulator”. University of Central
Florida.
Najeb, J.M. 2005. “12-Channel USB Data Acquisition System For QT Dispersion
Analysis, Proceedings of the International Conference on Robotics, Vision.
Information and Signal Processing ROVISP.”
Nazmah, A. 2011. “Cara Praktis dan Sistematis Belajar Membaca Elektrokardiograf
(EKG).” Jakarta: Gramedia.
Pratama,
Ilham
A
P.
“Sound
Card.”
http://ilhamadjiputrap.blogspot.co.id/2012/09/makalah-sound-card_608.html
(diakses tanggal 1 Maret 2016, pukul 10.20).
Simakov, Sergey. 2005. “Introducion to MATLAB Graphical User Interfaces”.
Edinburgh: Maritime Operation Division.
Splinter, Robert. 2010. “Handbook of Physics in Medicine and Biology”. Boca
Raton: CRC Press.
Stefandi, Andrias. 2010. “Kumpulan Proyek Fisika dengan Menggunakan
MATLAB.” Jakarta: Fiveritas.
Surtono, Arif. 2012. “Analisis Klasifikasi Sinyal EKG Berbasis Wavelet dan Jaringan
Syaraf Tiruan”. Tesis. Teknik, Teknik Elektro dan Teknologi Informasi,
Universitas Gadjah Mada Yogyakarta.
The Mathworks, Inc. 2002. Data Acquisition ToolboxUser’s Guide, Ver.2, Online
Reference, The Mathworks, Inc, 2002, DSP Blockset User’s Guide, Ver.5,
Sixth printing, The Mathworks, Inc.
Tim Penerbit ANDI. 2004. “Mudah dan Cepat Mengolah AudioMenggunakan Cool
Edit 2000.” Yogyakarta: Penerbit ANDI.
Tompkins, W J, and John G. Webster. 1998. “Interfacing Sensor to The IBM PC.”
New Jersey: Prentice- Hill.Inc.
Widodo, T.S. 2000. Instrumentation Ilmu Hayati. JurusanTeknikElektro. Univrsitas
Gajah Mada.
Wijaya, M., Agus, Prijono. 2007. “Pengolahan Citra Digital menggunakan
MATLAB.” Bandung: Informatika.
Williams, Arthur B, and Fred, J Taylor. 1988. “Electronic Filter Design Handbook.”
Singapore: McGraw-Hill.