ECG MODUL, DESAIN DAN ANALISA

BAGIAN 1. 
FUNGSI FISIOLOGIS JANTUNG

1.1 Jantung berdetak

Adalah jumlah detak jantung per satuan waktu - biasanya dinyatakan sebagai denyut per menit (bpm) - yang dapat bervariasi sesuai dengan kebutuhan tubuh untuk menyerap oksigen dan mengeluarkan perubahan karbon dioksida, seperti selama latihan atau tidur, Pengukuran detak jantung digunakan oleh para profesional medis untuk membantu dalam diagnosis dan pelacakan kondisi medis. Hal ini juga digunakan oleh individu, seperti atlet, yang tertarik dalam memantau detak jantung mereka untuk mendapatkan efisiensi maksimum dari pelatihan mereka.

1.2 Jantung dan Fungsi:

Jantung adalah organ yang bertanggung jawab untuk memompa darah ke seluruh tubuh. Hal ini terletak di tengah-tengah dada, sedikit offset ke kiri dan dikelilingi oleh paru-paru. Jantung terdiri dari empat ruang; dua atrium dan ventrikel dua. Atrium kanan menerima darah kembali ke jantung dari seluruh tubuh. Darah yang melewati ventrikel kanan dan dipompa ke paru-paru di mana ia oksigen dan kembali ke jantung melalui atrium kiri, kemudian darah melewati ventrikel kiri dan dipompa lagi untuk didistribusikan ke seluruh tubuh melalui arteri .

Ini adalah daftar dari peristiwa yang terjadi di dalam hati pada setiap denyut jantung. Gambar1 menunjukkan perilaku jantung dan bagian dari sinyal yang dihasilkan.

Juga dikenal sebagai kompleks QRS:

1. Atrium mulai depolarisasi.

2. Atrium depolarizes.

3. Ventrikel mulai depolarisasi di puncak. Atrium ulang polarizes.

4. Ventrikel depolarisasi.

5. Ventrikel mulai kembali polarisasi di puncak.

6. Ventrikel kembali polarisasi.

Gambar 2 menunjukkan sinyal jantung yang khas. Dalam sinyal ini, otot-otot jantung menghasilkan tegangan yang berbeda. Gelombang P merupakan kontraksi atrium. Kompleks QRS dan gelombang T merupakan tindakan ventrikel. Setiap kali sinyal ini hadir, jantung berdetak dihasilkan.

BAGIAN 2. 

DESAIN RANGKAIAN ECG

2.1 Pendahuluan:

Tahap pertama dari rangkaian EKG termasuk instrumentasi amplifier itu adalah bagian paling penting dalam rangkaian harus memberikan keuntungan yang tinggi untuk memperkuat lemahnya sinyal EKG dan menjadi imunitas mampu kebisingan (sinyal modus umum) dan sinyal lain dalam spektrum elektromagnetik.

2.2 Kebisingan / Noise

Kebisingan dari lingkungan akan dengan mudah rawa sinyal pulsa kecil dari hati. Lead menghubungkan elektroda ke amplifier akan bertindak seperti antena yang secara tidak sengaja akan menerima sinyal yang dipancarkan tidak diinginkan. Sinyal tersebut misalnya 50Hz dari jaringan listrik dan emf dunia dari lampu neon akan menambahkan gelombang sinusoidal kecil yang umumnya cukup sulit untuk menyaring pergi, tapi dalam proyek kami, kami tidak akan menyangkut jenis suara (50Hz) sejak jangkauan kami sinyal adalah 0,5-5 Hz. Kebisingan dan gangguan sinyal yang diperoleh dalam jenis sistem disebabkan oleh instalasi listrik. Sinyal dari hati yang terlalu kecil dan perlu untuk memperkuat sinyal dan mengurangi umum-mode tegangan pada sistem. Aspek lain yang menghasilkan kebisingan kontraksi otot, pernapasan, dan emisi elektromagnetik dari komponen elektronik.

2.3 Perangkat:

Untuk mengatasi masalah di atas, ukuran berikut akan diambil:

Sebuah gain tinggi penguat instrumentasi dengan tinggi Common Mode Rejection Ratio (CMRR) akan digunakan untuk menerima sinyal yang diinginkan.

Sebuah band pass filter akan dilaksanakan untuk menghilangkan kebisingan. Karena sebagian besar jenis kebisingan yang dibahas adalah frekuensi tinggi sedangkan sinyal yang diinginkan relatif rendah.

Rangkaian deteksi puncak untuk mendeteksi kegagalan sehubungan elektroda.

Oscillator untuk menghasilkan sinyal dengan frekuensi sekitar 5okhz yang melewati penguat instrumentasi ketika koneksi kerugian terjadi.

Analog ke sirkuit digital untuk pemrosesan sinyal menggunakan teknik komputer.

2.4 penguat instrumentasi (INA 128):

Akuisisi sinyal adalah pertimbangan pertama ketika HRM diimplementasikan. Tapi sinyal terlalu kecil dan berisi banyak suara tambahan. Seperti yang kami katakan di atas sinyal diekstrak dari hati memiliki amplitudo sekitar 0.5mV.

Sejak itu, perlu untuk memperkuat sinyal dan menyaring kebisingan, dan kemudian ekstrak kompleks QRS.

Sebuah penguat instrumentasi biasanya tahap pertama dalam sistem instrumentasi. Hal ini karena tegangan yang sangat kecil biasanya diterima dari probe perlu diperkuat secara signifikan untuk melanjutkan tahapan.

Kita dapat meringkas alasan untuk menggunakan penguat instrumentasi:

1- Dapatkan sinyal diferensial.

2- impedansi masukan tinggi.

3- CMRR tinggi.

Mari kita mengambil beberapa review tentang instrumentasi amplifier:

Sirkuit ini dibangun dari tahap penguat diferensial buffered dengan tiga resistor baru yang menghubungkan kedua sirkuit penyangga bersama-sama. Pertimbangkan semua resistor menjadi nilai yang sama kecuali untuk Rgain. Umpan balik negatif dari op-amp atas-kiri menyebabkan tegangan pada titik 1 (atas Rgain) untuk menjadi sama dengan V1. Demikian juga, tegangan pada titik 2 (bawah Rgain) diadakan untuk nilai sama dengan V2. Ini menetapkan penurunan tegangan Rgain sama dengan tegangan perbedaan antara V1 dan V2. Itu drop tegangan menyebabkan arus melalui Rgain, dan karena loop umpan balik dari dua masukan op-amp tidak menarik saat ini, bahwa jumlah yang sama saat ini melalui Rgain harus melalui dua "R" resistor di atas dan di bawahnya. Ini menghasilkan drop tegangan antara titik 3 dan 4 sama dengan:

Diferensial amplifier biasa di sisi kanan sirkuit kemudian mengambil ini drop tegangan antara titik 3 dan 4, dan menguatkan dengan keuntungan dari 1 (dengan asumsi lagi bahwa semua "R" resistor nilai yang sama). Meskipun ini terlihat seperti cara praktis untuk membangun penguat diferensial, ia memiliki keuntungan yang berbeda dari yang memiliki impedansi masukan yang sangat tinggi pada input V1 dan V2 (karena mereka terhubung langsung ke input non pembalik dari masing-op-amp mereka), dan disesuaikan gain yang dapat diatur oleh resistor tunggal. Memanipulasi rumus di atas sedikit, kita memiliki ekspresi umum untuk keuntungan tegangan secara keseluruhan di penguat instrumentasi:

2,5 GAIN SELEKSI:

INA128 dan INA129 Memiliki  daya yang rendah, umumnya amplifier instrumentasi mempunyai akurasi yang sangat baik. Serbaguna 3-op amp desain dan ukuran kecil membuat mereka ideal untuk berbagai aplikasi. Sirkuit masukan saat-tanggapan menyediakan bandwidth yang lebar.

Bahkan pada gain tinggi (200 kHz di G = 100). Sebuah resistor eksternal tunggal menetapkan keuntungan apapun dari 1 to10, 000. INA128 memberikan keuntungan standar industri.

Persamaan; Persamaan gain INA129 adalah kompatibel dengan AD620 tersebut. INA128 / INA129 adalah laser yang dipangkas untuk sangat rendah tegangan offset (50mV), drift (0.5mV / ° C) dan modus common- tinggi penolakan (120dB di G ³ 100). Ini beroperasi dengan catu daya serendah ± 2.25V, dan diam.

Saat ini hanya 700mA-ideal untuk sistem baterai dioperasikan. Perlindungan masukan internal dapat menahan hingga ± 40V tanpa kerusakan. INA128 / INA129 tersedia dalam 8-pin DIP plastik, dan SO-8 permukaan-mount paket, yang ditentukan untuk -40 ° C hingga + 85 ° C suhu.  INA128 juga tersedia dalam konfigurasi dual,  INA2128.

Dari desain kami kami memilih RG = 1kΩ karena keuntungan yang kita dapatkan 51 v / v sebenarnya gain tidak terlalu besar untuk alasan bahwa meskipun penguat instrumentasi memiliki mode umum tinggi rasio penolakan tapi suara masih efek ke output dari rangkaian menurut ini persamaan:

sehingga sinyal ini yang tergantung pada frekuensi yang akan melewati instrumentasi op amp.

FEATURES:

LOW OFFSET VOLTAGE: 50mV max.

LOW DRIFT: 0.5mV/°C max.

LOW INPUT BIAS CURRENT: 5nA max.

HIGH CMR: 120dB min.

INPUTS PROTECTED TO ±40V.

WIDE SUPPLY RANGE: ±2.25 to ±18V.

LOW QUIESCENT CURRENT: 700mA.

8-PIN PLASTIC DIP, SO-8

2.6 filtering:

Lebar bandwidth yang diperlukan untuk sinyal EKG (0,5 hz- 30 Hz) untuk manusia jantung normal sehingga kami memilih bandwidth sirkuit dekat kisaran ini, jika kita memilih bandwidth (0.5-120Hz) bentukan filter yang dibutuhkan dalam desain untuk menghapus 5ohz kebisingan dari jalur jaringan listrik.

2.7 dc offset 

Sebenarnya kita menggunakan dc offset karena beberapa komponen (QRSTU) gelombang di bagian negatif sehingga jika kita ingin mengkonversi sinyal kami ke bentuk digital kita perlu membuat dc offset atau kita dapat menggunakan analog bipolar ke digital konverter.

BAGIAN 3

3.1  Rangkaian detektor Tegangan Puncak / Peak Detector Circuit 

Detektor puncak digunakan ketika Anda memiliki AC sinyal input berubah dengan cepat, dan Anda ingin mendapatkan tegangan puncak sinyal mencapai. Detektor puncak benar-benar sederhana untuk membuat - hanya dioda dan kapasitor dalam bentuk yang paling sederhana. Dalam desain kami di mana saya menggunakan detektor puncak untuk mempertahankan sinyal puncak yang dihasilkan dari osilator yang muncul ketika ada koneksi gagal pada masukan dari penguat instrumentasi pada tahap pertama, hanya rangkaian detektor puncak berisi kapasitor pada anoda dioda terminal untuk proses dan kedua kapasitor pengisian di terminal katoda untuk proses, pengisian pemakaian dan pemakaian proses tergantung pada τ = RC.

Komparator membandingkan antara tegangan pada kapasitor kedua dan tegangan ambang untuk mendeteksi puncak 50 sinyal kHz.

3,2 menguji sirkuit sehubungan kegagalan elektroda:

Menurut impotensi sirkuit dalam aplikasi medis kita perlu untuk mendeteksi kegagalan mungkin terjadi selama diagnostik, masalah yang paling penting bahwa dokter perlu tahu apakah ada kerugian sehubungan elektroda untuk menyelesaikannya dan mengambil pengukuran terbaik dari perangkat.

Untuk lengan kanan :

Untuk kaki kanan :

3.3 osilator sirkuit:

Rangkaian osilator diperlukan untuk menghasilkan sinyal untuk rangkaian saat ini untuk mendeteksi kegagalan sehubungan elektroda amplitudo sinyal yang dihasilkan tergantung pada pasokan listrik dari sirkuit, frekuensi sirkuit yang dihasilkan dapat menghitung sesuai dengan nilai-nilai resistor dan kapasitor di sirkuit.

Catatan: Kami mengubah rangkaian osilator di simulasi dengan sirkuit ini pada Gambar 13 ketika kita terhubung sirkuit kami bahwa kami dirancang pada papan percobaan.

BAGIAN 4

4.1 EKG sinyal simulator:

Simulasi SPICE, bahasa yang digunakan Multisim mengemulasi perilaku desain sirkuit, tidak berjalan secara real-time. Ini berarti bahwa jika sinyal dunia nyata diperoleh oleh instrumen VIEW Lab itu tidak bisa langsung disuntikkan ke dalam simulasi, karena pengukuran akan berjalan pada tingkat yang berbeda (real time vs simulasi waktu).

Dalam perkembagan rekayasa teknik Biomedis, kebutuhan untuk dapat dengan cepat merancang sirkuit yang interface untuk sinyal manusia adalah masalah desain umum. Sebuah penguat misalnya dapat dirancang dalam paket simulasi sirkuit, namun sinyal yang akan antarmuka untuk sirkuit tertentu akan rangsangan simulasi sederhana (seperti gelombang sinus, gelombang persegi dll ...). Untuk benar-benar menguji penguat biomedis, Anda harus mampu antarmuka desain untuk sinyal nyata.

Menggunakan instrumen Lab VIEW ini unik Anda dapat menentukan elektrokardiogram manusia (EKG) sinyal, dan telah diperkuat melalui sirkuit dibuat dalam Multisim.

4.2 langkah simulasi:

Instrumen VIEW Lab ini, kustom dibangun untuk NI Multisim menghasilkan gelombang elektroda EKG baku. Karena alat ini dibangun di VIEW Lab kami memiliki sejumlah analisis, dan fungsi sinyal mengubah tersedia bagi kita. Dalam hal ini kita dapat menambahkan tegangan mode umum, serta komponen suara untuk mengubah sinyal untuk meningkatkan tes dan validasi sirkuit kami.

Download file diarsipkan ke desktop dari sini. (Here http://www.ni.com/example/30925/en/ )

References :

http://engineerslabs.com/2012/01/ecg-circuit-analysis-and-design-simulation-by-multisim/

1. (http://zone.ni.com/devzone/cda/epd/p/id/5925)
2. Wikipedia (ecg circuit )
3. All datasheet site download (www. Alldatasheet.com)
4. JOGN G.WEBSTER ,”Medical Instrumentation, Application And Design”.
5. http://www.analog.com/library/analogDialogue/archives/37-11/ecg.html.
6. Jessica ambourn, “Portable ECG Logger”, October 2003.
7. Leece Sofoklis Nikiforos,” Heart Rate Monitor and Data Acquisition System”
8. http://www.google.jo/search?sourceid=chrome&ie=UTF-8&q=ECG+ Instrumentation .
9. http://www.google.jo/search?sourceid=chrome&ie=UTF-8&q=Heart-Rate+and+EKG+Monitor+Using+the+MSP430FG439
10. http://www.google.jo/search?sourceid=chrome&ie=UTF-8&q=Heart+Rate
11. http://www.news-medical.net/health/What-is-Heart-Rate.aspx.
12. http://www.topendsports.com/testing/heart-rate.htm.
13. http://en.wikipedia.org/wiki/Heart_rate.

ELECTROCARDIOGRAPHY (ECG)

Elektrokardiografi adalah pemeriksaan penunjang jantung tertua, sejak permulaan abad 20. Walaupun sudah tua EKG masih merupakan pemeriksaan yang penting, dan tak tergantikan dengan pemeriksaan-pemeriksaan lain yang lebih baru.

Jika Anda pernah berurusan dengan tenaga kesehatan, hampir pasti Anda pernah mendengar, bahkan melihat EKG. Saat ini pemeriksaan EKG sudah merupakan bagian pemeriksaan rutin untuk setiap pemeriksaan kesehatan dasar. Termasuk juga sebagai persyaratan pemeriksaan kesehatan dasar untuk karyawan baru, melanjutkan sekolah, atau masuk asuransi.

Dasar pemeriksaan EKG

Pengertian Elektrokardiografi sesuai namanya adalah pemeriksaan atau pencatatan (= grafi) aktivitas listrik (= elektro) jantung (= kardio). Pemeriksaan aktivitas listrik jantung.

Kerja jantung yang utama adalah memompa darah. Bahasa medisnya kontraksi. Kontraksi dapat terjadi karena adanya aktivitas listrik jantung. Aktivitas listrik inilah yang direkam oleh EKG. Jantung yang normal akan memberikan gambaran rekaman dengan pola tertentu. Pola rekaman yang tidak normal memberi petunjuk adanya kelainan jantung.

Tujuan pemeriksaan EKG

Rekaman listrik jantung yang dihasilkan EKG dapat memberi petunjuk adanya beberapa kelainan jantung seperti:

Gangguan irama jantung

Penyakit jantung koroner

Serangan jantung

Penebalan otot jantung dan pembesaran rongga jantung

Apa yang tidak dapat dinilai dengan EKG 

Rekaman EKG sangat bermanfaat memeberikan informasi tentang berbagai kelainan jantung. Meskipun demikian, tidak semua kondisi jantung bisa dinilai dengan EKG.

Misalnya, EKG tidak dapat menilai kemampuan kontraksi atau pompa jantung. Artinya dokter jantung tidak dapat menentukan apakah pompa jantung masih baik atau tidak dengan melihat EKG.

EKG tidak dapat menentukan ada tidaknya kebocoran katup atau sekat jantung. EKG juga tidak dapat menentukan ada tidaknya penyempitan katup jantung. Apalagi menentukan berat ringannya kebocoran atau penyempitan katup jantung. Pemeriksaan ekokardiografi adalah pemeriksaan standar untuk menilai kelainan katup seperti ini.

Persiapan untuk pemeriksaan EKG

Pemeriksaan EKG tidak memerlukan persiapan khusus. Tetapi paling tidak Anda harus dalam keadaan rileks dan nyaman saat diperiksa. Posisi yang senyaman mungkin akan memberikan gambaran rekaman yang paling baik. Tentu saja pada pasien dengan kondisi yang berat, seperti sesak atau nyeri dada hebat, hal ini tidak selalu mungkin dilakukan.

Anda disarankan untuk tidak dalam kondisi sehabis aktivitas berat, atau baru minum kopi, karena akan mempengaruhi laju jantung Anda. Sebaiknya juga jangan minum minuman dingin sesaat sebelum pemeriksaan, karena bisa merubah gambaran pola rekaman salah satu gelombang EKG.

Anda akan diminta untuk melepas semua benda dari logam, supaya perekaman memberikan hasil gambar yang optimal. Anda akan diminta berbaring, dan dipasang elektroda di kedua kaki dan lengan Anda, dan di dada. Pemeriksaan EKG sama sekali tidak menyakitkan, dan hanya membutuhkan waktu 5-10 menit.

Kegunaan/ keuntungan menggunakan EKG antara lain :

>Merupakan standar emas untuk       diagnosis aritmia jantung

>EKG memandu tingkatan terapi dan risiko untuk pasien yang dicurigai ada infark otot jantung akut

>EKG digunakan sebagai alat tapis penyakit jantung iskemik selama uji stres jantung

>EKG kadang-kadang berguna untuk mendeteksi penyakit bukan jantung (mis. emboli paru atau hipotermia)

>EKG membantu menemukan gangguan elektrolit (mis. hiperkalemia dan hipokalemia)

>EKG memungkinkan penemuan abnormalitas konduksi (mis. blok cabang berkas kanan dan kiri.

Bagian dari alat EKG :

Satu. 

4 (empat) buah sadapan ekstremitas,          

Tangan kiri (LA)

Tangan kanan (RA)

Kaki kiri (LL)

Kaki kanan (RL)

Dua

6 (enam)  buah sadapan dada yaitu V1, V2, V3, V4, V5, V6

Tiga

Kabel sadapan yang terdiri dari 10 elektroda (4 buah unruk elektroda ekstremitas, dan 6 buahuntuk elektroda dada)

Empat

Kertas grafik EKG

Sebuah elektrokardiograf khusus berjalan di atas kertas dengan kecepatan 25 mm/s, meskipun kecepatan yang di atas daripada itu sering digunakan. Setiap kotak kecil kertas EKG berukuran 1 mm². Dengan kecepatan 25 mm/s, 1 kotak kecil kertas EKG sama dengan 0,04 s (40 ms). 5 kotak kecil menyusun 1 kotak besar, yang sama dengan 0,20 s (200 ms). Karena itu, ada 5 kotak besar per detik. 12 sadapan EKG berkualitas diagnostik dikalibrasikan sebesar 10 mm/mV, jadi 1 mm sama dengan 0,1 mV. Sinyal “kalibrasi” harus dimasukkan dalam tiap rekaman. Sinyal standar 1 mV harus menggerakkan jarum 1 cm secara vertikal, yakni 2 kotak besar di kertas EKG. 

Lihat gambar 2

Monitor EKG (Bedside  Monitor) modern memiliki banyak penyaring untuk pemrosesan sinyal. Yang paling umum adalah mode monitor dan mode diagnostik.

Dalam mode monitor, penyaring berfrekuensi rendah (juga disebut penyaring bernilai tinggi karena sinyal di atas ambang batas bisa lewat) diatur baik pada 0,5 Hz maupun 1 Hz dan penyaring berfrekuensi tinggi (juga disebut penyaring bernilai rendah karena sinyal di bawah ambang batas bisa lewat) diatur pada 40 Hz. Hal ini membatasi EKG untuk pemonitoran irama jantung rutin. Penyaring bernilai tinggi membantu mengurangi garis dasar yang menyimpang dan penyaring bernilai rendah membantu mengurangi bising saluran listrik 50 atau 60 Hz (frekuensi jaringan saluran listrik berbeda antara 50 dan 60 Hz di sejumlah negara). Dalam mode diagnostik, penyaring bernilai tinggi dipasang pada 0,05 Hz, yang memungkinkan segmen ST yang akurat direkam. Penyaring bernilai rendah diatur pada 40, 100, atau 150 Hz. Sebagai akibatnya, tampilan EKG mode monitor banyak tersaring daripada mode diagnostik, karena bandpassnya lebih sempit.

Sadapan pada EKG

Kata sadapan memiliki 2 arti pada elektrokardiografi yaitu bisa merujuk ke kabel yang menghubungkan sebuah elektrode ke elektrokardiograf, atau ke gabungan elektrode yang membentuk garis khayalan pada badan di mana sinyal listrik diukur. Lalu, istilah benda sadap longgar menggunakan arti lama, sedangkan istilah 12 sadapan EKG menggunakan arti yang baru. Nyatanya, sebuah elektrokardiograf 12 sadapan biasanya hanya menggunakan 10 kabel/elektroda. Definisi terakhir sadapan inilah yang digunakan di sini.

Sebuah elektrokardiogram diperoleh dengan menggunakan potensial listrik antara sejumlah titik tubuh menggunakan 

penguat instrumentasi biomedis. Sebuah sadapan mencatat sinyal listrik jantung dari gabungan khusus elektrode rekam yang itempatkan di titik-titik tertentu tubuh pasien.

Saat bergerak ke arah elektrode positif, muka gelombang depolarisasi (atau rerata vektor listrik) menciptakan defleksi positif di EKG di sadapan yang berhubungan.

Saat bergerak dari elektrode positif, muka gelombang depolarisasi menciptakan defleksi negatif pada EKG di sadapan yang berhubungan.

Saat bergerak tegak lurus ke elektrode positif, muka gelombang depolarisasi (atau rerata vektor listrik) menciptakan kompleks equifasik (atau isoelektrik) di EKG, yang akan bernilai positif saat muka gelombang depolarisasi (atau rerata vektor listrik) mendekati (A), dan kemudian menjadi negatif saat melintas dekat (B).

Jenis jenis Sadapan

Ada 2 jenis sadapan, yaitu unipolar dan bipolar. EKG lama memiliki elektrode tak berbeda di tengah segitiga Einthoven (yang bisa diserupakan dengan ‘netral’ stop kontak dinding) di potensial nol. Arah sadapan-sadapan ini berasal dari “tengah” jantung yang mengarah ke luar secara radial dan termasuk sadapan (dada) prekordial dan sadapan ekstremitas (VL, VR, dan VF). Sebaliknya, EKG baru memiliki kedua elektrode itu di beberapa potensial dan arah elektrode yang berhubungan berasal dari elektrode di potensial yang lebih rendah ke tinggi, mis., di sadapan ekstremitas I, arahnya dari kiri ke kanan, yang termasuk sadapan ekstremitas adalah I, II, dan III.

Sadapan Ekstremitas

Sadapan bipolar standar (I, II, dan III) merupakan sadapan asli yang dipilih oleh Einthoven untuk merekam potensial listrik pada bidang frontal. Elektroda-elektroda diletakkan pada lengan kiri ( LA = Left Arm), lengan kanan (RA = Right Arm), dan tungkai kiri (LL = Left Leg). Sifat kontak dengan kulit harus dibuat dengan melumuri kulit dengan gel elektroda. Sadapan LA, RS, dan LL kemudian dilekatkan pada elektroda masing-masing. Dengan memutar tombol pilihan pada alat perekam pada 1, 2, dan 3, akan terekam sadapan standar ( I, II, dan III).

Alat elektrokardiografi juga mempunyai elektroda, tungkai kanan (RL = Right Leg), dan sadapan yang bertindak sebagai “arde” (ground) dan tidak mempunyai peranan dalam pembentukan EKG.

Sadapan bipolar menyatakan selisih potensial listrik antara 2 tempat tertentu.

Hantaran I  = Selisih potensial antara lengan kiri dan lengan kanan (LA-RA)

Hantaran II = Selisih potensial antara tungkai kiri dan lengan kanan (LL-RA)

Hantaran III = Selisih potensial antara tungkai kiri dan lengan kiri (LL-LA)

Sadapan Dasar

Sebuah elektrode tambahan (biasanya hijau) terdapat di EKG 4 dan 12 sadapan modern, yang disebut sebagai sadapan dasar yang menurut kesepakatan ditempatkan di kaki kiri, meski secara teoritis dapat ditempatkan di manapun pada tubuh.

Sadapan Prekordial

Penempatan sadapan prekordial yang benar.

Sadapan prekordial V1 (merah), V2 (kuning), V3 (hijau), V4 (coklat), V5 (hitam), dan V6 (ungu) ditempatkan secara langsung di dada. Karena terletak dekat jantung, 6 sadapan itu tak memerlukan augmentasi. Terminal sentral Wilson digunakan untuk elektrode negatif, dan sadapan-sadapan tersebut dianggap unipolar. Sadapan prekordial memandang aktivitas jantung di bidang horizontal. Sumbu kelistrikan jantung di bidang horizontal disebut sebagai sumbu Z.

Sadapan V1, V2, dan V3 disebut sebagai sadapan prekordial kanan sedangkan V4, V5, dan V6 disebut sebagai sadapan prekordial kiri.

Kompleks QRS negatif di sadapan V1 dan positif di sadapan V6. Kompleks QRS harus menunjukkan peralihan bertahap dari negatif ke positif antara sadapan V2 dan V4. Sadapan ekuifasik itu disebut sebagai sadapan transisi. Saat terjadi lebih awal daripada sadapan V3, peralihan ini disebut sebagai peralihan awal. Saat terjadi setelah sadapan V3, peralihan ini disebut sebagai peralihan akhir. Harus ada pertambahan bertahap pada amplitudo gelombang R antara sadapan V1 dan V4. Ini dikenal sebagai progresi gelombang R. Progresi gelombang R yang kecil bukanlah penemuan yang spesifik, karena dapat disebabkan oleh sejumlah abnormalitas konduksi, infark otot jantung, kardiomiopati, dan keadaan patologis lainnya.

Sadapan V1 ditempatkan di ruang intercostal IV di kanan sternum.

Sadapan V2 ditempatkan di ruang intercostal IV di kiri sternum.

Sadapan V3 ditempatkan di antara sadapan V2 dan V4.

Sadapan V4 ditempatkan di ruang intercostal V di linea (sekalipun detak apeks berpindah).

Sadapan V5 ditempatkan secara mendatar dengan V4 di linea axillaris anterior.

Sadapan V6 ditempatkan secara mendatar dengan V4 dan V5 di linea midaxillaris.

Yang harus diperhatikan dalam melaksanakan perekaman EKG antara lain :

EKG sebaiknya direkam pada pasien yang berbaring di tempat tidur yang nyaman atau pada meja yang cukup lebar untuk menyokong seluruh tubuh. Pasien harus istirahat total untuk memastikan memperoleh gambar yang memuaskan. Hal ini paling baik dengan menjelaskan tindakan terlebih dahulu kepada pasien yang takut untuk menghilangkan ansietas. Gerakan atau kedutan otot oleh pasien dapat merubah rekaman.

Kontak yang baik harus terjadi antara kulit dan elektroda. Kontak yang jelek dapat mengakibatkan rekaman suboptimal.

Alat elektrokardiografi harus distandarisasi dengan cermat sehingga 1 milivolt (mV) akan menimbulkan defleksi 1 cm. Standarisasi yang salah akan menimbulkan kompleks voltase yang tidak akurat, yang dapat menimbulkan kesalahan penilaian.

Pasien dan alat harus di arde dengan baik untuk menghindari gangguan arus bolak-balik.

Setiap peralatan elektronik yang kontak dengan pasien, misalnya pompa infus intravena yang diatur secara elektrik dapat menimbulkan artefak pada EKG.

Irama Normal Pada EKG

Rekaman EKG biasanya dibuat pada kertas yang berjalan dengan kecepatan standard 25mm/ detik dan defleksi 10mm sesua dengan potensial 1mV

Gambaran EKG normal menunjukkan bentuk dasar sebagai berikut :

Gelombang P : 

Gelombang ini pada umumnya berukuran kecil dan merupakan hasil depolarisasi atrium kanan dan kiri.

Segmen PR : 

Segmen ini merupakan garis iso-elektrik yang menghubungkan antara gelombang P dengan Kompleks QRS

Kompleks QRS : 

Kompleks QRS merupakan suatu kelompok gelombang yang merupakan hasil depolarisasi ventrikel kanan dan kiri.Kompleks QRS pada umumnya terdiri dari gelombagn Q yang merupakan gelombang defleksi negatif pertama, gelombang R yang merupakan gelombang defleksi positif  pertama, dan gelombang S yang merupakan gelombang defleksi negatif pertama setelah gelombang R.

Segmen ST : 

Segmen ini merupakan garis iso-elektrik yang menghubungkan kompleks QRS dengan gelombang T

Gelombang T : 

Gelombang T merupakan pontesial repolarisasi dari ventrikel kiri dan kanan

Gelombang U : 

Gelombang in berukuran kecil dan sering tidak ada. Asal gelombang ini masih belum jelas

Lihat gambar 1

Dalam melaporkan hasil EKG sebaiknya mencakup hal-hal beikut :

Frekuensi (heart rate)

Irama jantung (Rhyme)

Sumbu jantung (Axis)

Ada /tidaknya tanda tanda hipertrofi (atrium/ventrikel)

Ada/tidaknya tanda tanda kelainan mikard (iskhemi/ injuri/infark)

Ada/tidaknya tanda tanda akibat gangguan lain (efek obat obatan, gangguan keseimbangan elektrolit, gangguan fungsi pacu jantung )

Contoh gambaran pulse EKG yang tidak normal :

Blok Diagram Instrumentasi Elektrokardiogram (EKG)

Elektrokardiogram merupakan suatu instrumen yang prinsip kerjanya dapat dijelaskan melalui suatu blok diagram. Dimana diagram blok elektrokardiogram tersebut terdiri atas :

1. Rangkaian Proteksi
2. Lead Selector (Multiplexer)
3. Sinyal Kalibrasi
4. Preamplifier
5. Rangkaian isolasi
6. Rangkaian Driven Right Leg
7. Driver Amplifier
8. Sistem Memory
9. Mikrokomputer
10. Recorder Printer

Rangkaian proteksi berfungsi untuk mencegah tegangan tinggi yang muncul pada input EKG pada kondisi tertentu agar tidak merusak alat. Lead selector berfungsi untuk memilih elektroda yang akan diambil datanya. Sinyal kalibrasi 1 mV berfungsi pada saat tertentu pada setiap kanal yang direkam. Preamplifiermerupakan penguat awal sinyal EKG dimana impedansi input dan CMRR tinggi.Rangkaian Isolasi merupakan rangkaian pencegah arus dari power line (50 Hz atau 60 Hz). Rangkaian driven right leg ialah rangkaian titik referensi pada pasien (normal sebagai ground) yang dihubungkan dengan elektroda pada kaki kanan pasien. Driver amplifier ialah rangkaian dengan penguatan yang mendekati sinyal perekaman. Inputnya merupakan kopling ac sehingga tegangan offset yang dikuatkan preamplifier dapat dihilangkan. Status memory berfungsi untuk menyimpan hasil perekaman sinyal ECG. Mikrokomputer digunakan untuk mengontrol semua operasi alat. Recorder printer merupakan alat pencetak (hardcopy) hasil perekaman sinyal ECG termasuk identitas pasien dan informasi klinis yang dimasukkan oleh operator.

Insya Allah pada artikel yang lain akan dibahas tentang alat EKG dengan penjelasan teknis berdasarkan blok diagram.

semoga yang sedikit ini dapat bermanfaat.

PERKEMBANGAN TEKNOLOGI ELEKTRONIKA

Perkembangan teknologi elektronika dari teknologi mikro hingga teknologi nano. Perkembangan teknologi elektronika dilihat dari sudut pandang ukuran komponen yang digunakan dari orde mikro meter hingga nano meter. Perkembangan teknologi elektronika ini dilihat dari perkembangan komponen semikonduktor yang dihasilkan oleh produsen komponen yang semakin kecil ukurannya hingga orde nano meter.

Orde mikro (m) dalam satuan menunjukkan nilai sepersejuta (10-6). Satu mikrometer (1mm) misalnya, nilainya sama dengan sepersejuta meter (10-6 m). Sedang nano (n) menunjukkan nilai seper satu milyar (10-9). Satu nano gram (1 ng) nilainya sama dengan seper satu milyar gram (10-9 g). Orde mikro adalah 1000 kali lebih besar dibandingkan orde nano, atau sebaliknya orde nano adalah seperseribu dari orde mikro.

Kalau dalam dunia elektronika kita mengenal komponen yang disebut mikrochip, berarti di dalam chip elektronik itu terdapat ribuan bahkan jutaan komponen renik berorde mikro. Jika teknologi elektronika kini mulai bergeser dari mikroelektronika ke nanoelektronika, hal ini berarti bahwa komponenkomponen elektronik yang digunakan berode nano atau setingkat molekuler, bagian terkecil dari suatu materi. Berarti pula seribu kali lebih kecil dibandingkan ukuran komponen yang ada dalam mikrochip saat ini. Sekitar tahun 1920-an, lahir konsep baru di beberapa pusat penelitian fisika di Heidelberg, Gottingen, dan Kopenhagen. Konsep baru tersebut adalah kuantum mekanika atau kuantum fisika yang semula dipelopori oleh Max Planck dan Albert Einstein, kemudian dilanjutkan oleh ilmuwan seperti Niels Bohr, Schrodinger, Max Born, Samuel A. Goudsmith, Heisenberg dan lain-lain. Konsep ini secara fundamental mengubah prinsip kontinuitas energi menjadi konsep diskrit yang benar-benar mengubah fikiran yang sudah berjalan lebih dari satu abad. Sisi lain yang tak kalah mengejutkan sebagai akibat lahirnya konsep kuantum in adalah lahirnya fisika zat padat oleh F. Seitz dan fisika semikonduktor oleh J. Bardeen di Amerika Serikat, W.B. Sockley di Inggris dan Love di Rusia pada tahun 1940. Kemajuan riset dalam bidang fisika telah mengantarkan para fisikawan dapat meneliti dan mempelajari berbagai sifat kelistrikan zat padat. 

Dari penelitian ini telah ditemukan bahan semikonduktor yang mempunyai sifat listrik antara konduktor dan isolator. Penemuan bahan semikonduktor kemudian disusul dengan penemuan komponen elektronik yang disebut transistor. Dalam perjalanan berikutnya, transistor tidak hanya mengubah secara mencolok berbagai aspek kehidupan moderen, tetapi transistor tergolong salah satu dari beberapa penemuan moderen yang memajukan teknologi dengan biaya rendah. 

Transistor dapat dihubungkan pada rangkaian elektronik sebagai komponen terpisah atau dalam bentuk terpadu pada suatu chip. Pada tahun 1958, insinyur di dua perusahaan elektronik, Kilby (Texas Instrument) dan Robert Noyce (Fairchild) telah memperkenalkan ide rangkaian terpadu monolitik yang dikenal dengan nama IC (integrated circuit). 

Kemajuan dalam bidang mikroelektronika ini tidak terlepas dari penemuan bahan semikonduktor maupun transistor. Komputer digital berkecepatan tinggi bisa terwujud berkat penggunaan transistor dalam IC yang merupakan kumpulan jutaan transistor renik yang menempati ruangan sangat kecik, yang semula hanya bisa ditempati oleh sebuah transistor saja. Ukuran Komponen Serba Kecil Berbagai produk monumental dari perkembangan teknologi elektronika hadir di sekeliling kita. Namun teknologi mikroelektronika bukan sekedar menghadirkan produk, tetapi juga menampilkan produk itu dalam bentuk dan ukuran yang makin lama makin kecil dengan kemampuan kerja yang lebih tinggi. Dapat kita sebut disini sebagai contoh adalah munculnya komputer dan telepon seluler (ponsel). 

Bentuk dini komputer moderen telah menggunakan elektronika pada rangkaian-rangkaian logika, memori dan sistim angka biner. Komputer yang dibuat oleh J. Presper Eckert dan John W. Mauchly itu diberi nama ABC (Atonosoff-Berry Computer) yang diperkenalkan pada tahun 1942. Komputer ini berukuran sangat besar, sebesar salah satu kamar di rumah kita, karena di dalamnya menggunakan 18 ribu tabung hampa. Komputer elektronik generasi pertama yang diberi nama ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) dikembangkan pada zaman Perang Dunia Kedua dan dipakai untuk menghitung tabel lintasan peluru dalam kegiatan militer. 

Pergeseran penting dalam elektronika telah terjadi pada akhir tahun 1940-an. Fungsi tabung-tabung elektronik saat itu mulai digantikan oleh transistor yang dibuat dari bahan semikonduktor. Penggunaan transistor yang mulai mencuat ke permukaan pada tahun ’70-an ternyata memiliki beberapa kelebihan dibandingkan tabung hampa elektronik, antara lain : 

Transistor lebih sederhana sehingga dapat diproduksi dengan biaya lebih rendah. 

Transistor mengkonsumsi daya yang lebih rendah dibandingkan tabung hampa. 

Transistor dapat dioperasikan dalam keadaan dingin sehingga tidak perlu waktu untuk pemanasan. 

Ukuran transistor jauh lebih kecil dibandingkan tabung hampa. 

Daya tahan transistor lebih lama dan dapat mencapai beberapa dasawarsa. 

Transistor mempunyai daya tahan yang tinggi tehadap goncangan dan getaran. 

Komputer generasi kedua yang telah menggunakan transistor adalah IBM 1401 yang diluncurkan oleh IBM pada tahun 1959. Sebelumnya juga telah diluncurkan IBM 701 pada tahun 1953 dan IBM 650 pada tahun 1954. Munculnya rangkaian terpadu atau integrated circuit (IC) ternyata telah menggusur dan mengakhiri riwayat keberadaan transistor. Komputer generasi ketiga adalah sistim 360 yang juga diluncurkan oleh IBM. Dalam komputer ini telah menggunakan IC, yang kemudian disusul dengan penggunaan large scale integration (LSI), dan selanjutnya very large scale integration (VLSI). Pada tahun 1971, MITS Inc. meluncurkan ALTAIR, komputer mikro pertama yang menggunakan mikroprosesor Intel 8080. 

Komputer elektronik generasi berikutnya dikembangkan dengan menggunakan mikroprosesor yang makin renik sehingga secara fisik tampil dengan ukuran yang lebih kecil, namun dengan kecepatan kerja yang jauh lebih tinggi. Pengaruh kemajuan dalam teknologi elektronika ini demikian pesatnya mengubah wajah teknologi dalam bidang telekomunikasi dan automatisasi. Kemajuan dalam kedua bidang tersebut menyebabkan kontribusi sain ke dalam teknologi yang sangat besar, hampir mencapai 50 % dalam proses, sehingga teknologi semacam ini disebut High-Technology. Selain pada komputer, kita juga bisa menyaksikan produk elektronik berupa ponsel yang proses miniaturisasinya seakan tak pernah berhenti, baik dalam aspek disain produknya maupun dalam aspek teknologi mikroelektronikanya. Sebagai anak kandung jagad mikroelektronika, kehadiran ponsel selalu mengikuti perkembangan teknologi mikroelektronika sehingga dapat tampil semakin mungil dan lebih multi fungsi dibandingkan generasi sebelumnya. Mengecilnya ponsel juga didukung oleh kemampuan para ahli dalam mengintegrasikan berbagai komponen baru yang ukurannya lebih kecil seperti mikrochip, yang kemampuannya selalu meningkat seiring dengan perjalanan waktu, dan semakin banyak fungsi yang dapat dijalankannya. Kini ponsel dengan berbagai fasilitas di dalamnya bisa masuk ke dalam genggaman tangan. 

Beralih ke Nanoteknologi 

Perkembangan teknologi telah mengantarkan elektronika beralih dari orde mikro ke nano, yang berarti komponen elektronika kelak dapat dibuat dalam ukuran seribu kali lebih kecil dibandingkan generasi mikroelektronika sebelumnya. Pada awal tahun ’90-an, Dr. Rohrer, penemu tunneling electron microscope dan pemenang hadiah Nobel bidang fisika tahun 1986, meramalkan bahwa mikroelektronika akan segera digantikan oleh nanoelektronika atau quantum dot. Sedang prof. Petel (president UCLA) meramalkan bahwa teknologi photonik akan menggantikan mikroelektronika di awal abad 21 ini. Feyman pada akhir tahun 1959 juga telah meramalkan akan hadirnya teknologi ini pada abad 21. 

Para perintis nanoteknologi, suatu bidang baru teknologi miniatur, telah melihat kemungkinan penggunaan materi seukuran molekul untuk membuat komponen elektronika di masa depan. Dalam teknologi ini, ukuran sirkuit-sirkuit elektronika bisa jadi akan lebih kecil dibandingkan garis tengah potongan rambut atau bahkan seukuran dengan diameter sel darah manusia. Ukuran transistor di masa mendatang akan menjadi sangat kecil berskala atom yang disebut quantum dot. Suatu ketika di bulam Mei 1988, dalam acara konferensi pengembangan antariksa di Pittsburg, K. Eric Drexler, pakar komputer dari Universitas Stanford, Amerika Serikat, mengemukakan tentang peluang pengembangan nanoteknologi di masa mendatang. 

Teknologi ini didasarkan pada kemampuan membuat perangkat elektronika dengan ketelitian setingkat ukuran atom. Drexler melihat bahwa makhluk hidup merupakan bukti adanya nanoteknologi. Dexler menguraikan kemungkinan pembuatan alat seukuran molekul yang proses kerjanya menyerupai molekul dari protein yang menjalankan fungsinya di dalam tubuh manusia. Drexler juga meramalkan bahwa zaman nanoteknologi akan dimulai memasuki awal milenium tiga ini. Dengan beralih ke nanoteknologi ini, tentu saja bidang yang paling banyak dipengaruhi adalah dalam disain komputer. 

Molekul-molekul akan dihimpun sehingga membentuk komponen elektronika yang mampu menjalankan tugas tertentu. Suatu terobosan besar akan terjadi bila para pakar dapat mewujudkan hal tersebut untuk membuat nanokomputer. 

Dengan komponen seukuran molekul, nanokomputer dapat masuk ke dalam kotak seukuran satu mikrometer. Komputer ini mampu bekerja ratusan ribu kali lebih cepat dibandingkan mikrokomputer elektronik yang ada saat ini. Penelitian yang kini sedang dilakukan oleh para pakar adalah mengembangkan metode penggantian dengan materi protein terhadap molekul, alat memori dan struktur lain yang kini ada di dalam komputer. Jacob Hanker, profesor rekayasa biomedik dari Universitas North Caroline, AS, telah berhasil melakukan percobaan membuat komponen semikonduktor dengan bahan-bahan biologis. 

Mesin-mesin elektronik yang dinamai juga kuantum elektronik akan memiliki kemampuan mengolah pulsa yang jauh lebih besar. Kuantum teknologi ini akan mampu menerobos keterbatasan dan kejenuhan mikroelektronika yang ada saat ini. Perusahaan komputer IBM saat ini sedang merancang komputer dengan teknologi kuantum yang disebut kuantum komputer. Jika komputer tersebut telah memasuki pasar, maka komputer generasi pendahulu yang masih menggunakan teknologi mikroelektronika bakal tersingkir. Teknologi baru ini bakal segera mengubah sistim jaringan telekomunikasi di awal milenium tiga ini. Teknologi ini juga akan membawa dunia kepada ciri-ciri baru dalam perangkat teknologinya, yaitu : berukuran sangat kecil, berkerapatan tinggi, kecepatan kerjanya tinggi, bermulti fungsi, memiliki kontrol yang serba automatik, hemat dalam konsumsi energi dan ramah lingkungan.

sumber tulisan :

http://elektronika-dasar.web.id/artikel-elektronika/perkembangan-teknologi-elektronika/