Biokimia Pernafasan

FISIKA KESEHATAN HERU SANTOSO WAHITO NUGROHO

ULTRASONIK(Bahan Kuliah Fisika Kesehatan Bagi Mahasiswa Diploma III Kebidanan)

Oleh: Heru Santoso Wahito Nugroho, S.Kep, Ns, M.M.Kes(site: www.medikes.webs.com email: heruswn@gmail.com phone: 081335251726)Referensi:

Anonymous, The Physics of Hearing, http://www.antonine-education.co.uk/Physics_A2/Options/ Module_6/Topic_3/Topic_3.htm, 2009, diakses: 08 anuari 2009.

Ingebretsen Richard J, The Physics of Human Body, Companion Manual, Physics 3110, www.physics3110.org, 2002, diakses: 08 Januari 2009.

Gabriel JF, Fisika Kedokteran, EGC, Jakarta, 1996.Young HD, Freedman RA, Sandin TR, Ford AL, Fisika Universitas Jilid I, Penerjemah: Juliastuti E, Edisi X, EGC, Jakarta, 2001.Pendahuluan

Untuk mempelajari ultrasonik, kita harus mengingat terlebih dahulu tentang penggolongan frekuensi bunyi. Ultrasonik adalah gelombang bunyi dengan frekuensi lebih dari 20.000 Hz.

Sumber ultrasonikUltrasonik dihasilkan oleh magnet listrik dan kristal piezoelektrik dengan frekuensi di atas 20.000 Hz.

Magnet listrik

Jika batang ferromagnetik diletakkan pada medan magnet listrik maka akan timbul gelombang ultrasonik pada ujung batang ferromagnetik tersebut. Demikian pula jika batang ferromagnetik tersebut dilingkari kawat, kemudian dialiri listrik.

Gambar 1 Magnet listrik

Kristal piezoelektrik

Kristal piezoelektrik ini ditemukan oleh Piere Curie dan Jacques pada tahun 1880, dengan tebal 2,85 mm. Bila kristal ini dialiri tegangan listrik, maka lempengan kristal akan mengalami vibrasi sehingga timbullah ultrasonic, demikian pula vibrasi akan menghasilkan listrik. Oleh karena itu maka kristal piezo elektrik digunakan sebagai transduser pada ultrasonografi.

Gambar 2 Kristal piezoelektrik

Prinsip penggunaan ultrasonikDasar penggunaan ultrasonik adalah efek Dopler, yaitu perubahan jarak sumber gelombang bunyi dengan penerima mengakibatkan perubahan frekuensi gelombang bunyi. Gelombang bunyi ultrasonik dikirim menuju obyek, selanjutnya obyek merefleksikan/memantulkan kembali gelombang tersebut ke sumber ultrasonik.

Daya ultrasonikFrekuensi dan daya ultrasonik yang dipakai dalam bidang kedokteran disesuaikan dengan kebutuhan. Untuk diagnostik digunakan frekuensi 15 MHz dengan daya 0,01 W/cm2. untuk terapi daya ditingkatkan menjadi 1 W/cm2, bahkan untuk menghancurkan kanker daya yang diperlukan sebesar 103 W/cm2.Efek gelombang ultrasonik

Gelombang ultrasonik dapat memberikan efek baik mekanik, panas, kimiawi maupun biologis.

Mekanik

Membentuk emulsi asap/awan dan disintegrasi beberapa benda padat. Ini bisa digunakan untuk mendeteksi lokasi batu empedu

Panas

Sebagian ultrasonik mengalami refleksi pada titik yang bersangkutan, dan sebagian lagi pada titik tersebut mengalami perubahan panas. Pada jaringan bisa terjadi pembentukan rongga dengan intensitas tinggi.

Kimia

Gelombang ultrasonik menyebabkan oksidasi dan hidrolisis ikatan polyester

Biologis

Efek ini sebenarnya merupakan gabungan antara efek-efek di atas, misalnya panas menimbulkan dilatasi pembuluh darah. Ultrasonik juga meningkatkan permeabilitas membran sel dan kapiler serta merangsang aktifitas sel. Otot mengalami paralisis dan sel-sel hancur, bakteri dan virus dapat pula hancur. Keletihan akan terjadi jika frekuensi ultrasonik ditingkatkan.

Penggunaan Ultrasonik dalam Bidang KedokteranSecara garis besar gelombang ultrasonik dapat digunakan untuk alat diagnostik maupun terapi.

Diagnostik

Transduser (kristal piezoelektrik) mengirim gelombang ultrasonik pada dinding berlawanan, kemudian gelombang dipantulkan dan terima lagi oleh transduser. Selanjutnya transduser akan meneruskannya ke amplifier berupa gelombang listrik, kemudian gelombang tersebut ditangkap oleh CRT (osiloskop). Gambaran yang diperoleh CRT tergantung teknik scanning yang digunakan. Ada 3 metode teknik scanning, yaitu A scanning, B scanning dan M scanning.

a. A scanning (Amplitudo scanning/mencari amplitude)

Ultrasonik dari transduser mencapai dinding b kemudian dipantulkan ke dinding a dan diterima transduser lagi. Scanning ini digunakan untuk diagnosis tumor otak (echo encephalography), penyakit mata misalnya bentuk kornea, lensa, tumor retina dll.

Gambar 3 Metode A Scanning dalam penggunaan gelombang ultrasonik

b. B scanning (Bright scanning)

Metode ini banyak digunakan di klinik karena bisa diperoleh gambaran dua dimensi dari bagian tubuh. Prinsipnya sama dengan A scanning, tetapi transduser digerakkan (moving).

Gerakan dari transduser mula-mula akan menghasilkan echo (terlihat adanya dot), dot ini disimpan dalam CRT. Setelah transduser digerakkan kea rah lain, dihasilkan echo pula sehingga tercipta gambar 2 dimensi.

Scanning ini digunakan untuk:

1. Memperoleh informasi tentang struktur dalam, misalnya hati, lambung, usus, mata mammae, jantung janin dll.

2. mmendeteksi kehamilan sekitar 6 minggu, kelainan uterus, kasus perdarahan abnormal, abortus dll.

3. memberikan informasi lebih banyak daripada sinar X, dengan resiko lebih kecil.

Gambar 4 Metode B Scanning dalam penggunaan gelombang ultrasonik

Gambar 5 Hasil B Scanning terhadap janin

c. M scanning (Modulation scanning)

Scanning ini merupakan dua metode yang digunakan untuk memperoleh informasi tentang gerakan alat. (gabungan antara A scanning dan B scanning). Scanning ini digunakan untuk:

1. mencari informasi tentang jantung, misalnya katup, efusi pericardial dll.

2. memantau kemajuan hasil terapi

Gambar 6 Metode M Scanning dalam penggunaan gelombang ultrasonik

Terapi

Penggunaan gelombang untrasonik untuk pengobatan antara lain:

d. Diatermi dengan intensitas 1 -10 W/cm2 dan frekuensi 1 MHz

e. Menghancurkan jaringan kanker. Sel kanker hancur pada beberapa bagian sedangkan daerah lain kadang menunjukkan rangsangan pertumbuhan (masih dalam penelitian lanjutan).

f. Pengobatan Parkinson. Pengobatan sangat efektif, tetapi sulit sekali memfokuskan ultrasonic ke otak.

g. Pengobatan manieres disease (kehilangan pendengaran dan keseimbangan) memiliki efektifitas 95%

Kulit

Tape/speaker

CRT/paper

Auditori

Visual

Output

Sumber

energi

Unit

Dopler

Kristal penerima

Kristal transmisi

Uterus

s

d

H2O

b

a

T

d

d

s

H2O

b

a

T

d

H2O

b

a

T

d

W

Kristal Quartz

Plat logam

VAC

Fe2O3

Bagian ke-2: UltrasonikPage 1