BIOAKUSTIK

Pengertian Gelombang Definisi gelombang: Suatu penjalaran energi yang bergetar pada suatu medium yang tidak ikut bergerak atauGetaran yang merambat pada suatu medium.Jenis gelombang berdasarkan penjalarannya: Gelombang transversal, yaitu gelombang yang arah getarnya tegak lurus arah rambatannya. Misalnya: gelombang tali, gelombang cahaya.

Gelombang longitudinal, yaitu gelombang yang arah getarnya sejajar dengan arah rambatannya. Misalnya: gelombang gempa.

GELOMBANG BUNYI DAN KECEPATANGelombang bunyi timbul akibat adanya getaran pada bendaV=/fdimana V= cepat rambat bunyi (m/s)=panjang gelombang (m)f= frekuensi bunyi(Hz)

Sumber BunyiBunyi dihasilkan oleh benda yang bergetarGarpu tala

Pembagian Frekuens Bunyi0 16 Hz16 20.000 HzUp 20.000 HzINFRASONIKSONIKULTRASONIK

Getan tanah Bangunan, kendaraanSuara manusia, musik Petir dan ledakanINFRASONIKSONIKULTRASONIKSumber Suara

Gelombang bunyi dapat berupa gelombang transversal maupun longitudinal.Kegunaan bunyi:Binatang seperti lumba-lumba, kelelawar menggunakan suara untuk mengemudi dan menentukan lokasi makanan.Gema dipergunakan untuk menentukan kedalaman air.Bunyi dengan frekuensi tinggi (ultrasonik) dipergunakan untuk diagnosis dan pengobatan.Bunyi dengan frekuensi rendah (infrasonik) dipergunakan dalam penelitian geofisika.

Pembagian frekuensi bunyia. 0 Hz 20 Hz : daerah infrasonik, misalnya getaran tanah, gempa bumi.b. 20 Hz 20.000 Hz : daerah sonik (audible), misalnya suara-suara yang dapat didengar telinga. c. 20.000 Hz : daerah ultrasonik, misalnya gelombang suara yang dikeluarkan oleh kelelawar.

Arti dari pembagian frekuensi bunyiFrekuensi infrasonik ( 16 Hz) akan mengakibatkan perasaan yang kurang nyaman (discomfort), kelesuan (fatique) kadang-kadang menimbulkan perubahan pada penglihatan dan terasa sakit pada beberapa bagian tubuh.

Frekuensi sonik: frekuensi bunyi yang dapat didengar manusia, misalnya musik.

Frekuensi ultrasonik: mempunyai daya tembus terhadap jaringan. Dalam kedokteran dipergunakan untuk pengobatan, penghancuran dan diagnosis.

Intensitas bunyiDefinisi: energi bunyi yang melewati medium 1 m2/detik atau watt/m2. I = A2 (2f)2 = Z A2 2

Satuan I adalah desibell (dB) = massa jenis medium (Kg/m3) = kecepatan bunyi (m/def)Z = = impedasi akustikA = Amplitudo maksimum molekul/atomf = frekuensi = 2f = frekuensi sudut

dapat dinyatakan juga I =

Po = perubahan tekanan maksimum (N/m2)

Daftar Intensitas bunyi dan desiBell berbagai bunyiSuara brisikKantor sibukBicara jarak 1 meterKesibukan Lalu lintasMobilPesawat jetRoket tinggal landas10-1010-710-610-510-310-110-5

2050607090130170BunyiIntensitasW/m2dB

Tingkat intensitas bunyi:DB = 10 log ( )Io = 1 x 10-12 W/m2 (intensitas terendah yang dapat didengar)Po = 2 x 10-4 dyne/cm2Rumus lain:

Rumus ini menunjukkan nilai desibell (dB) yang dipergunakan untuk membandingkan dua tekanan bunyi dalam medium yang sama.

Contoh:Dua bunyi dengan perbandingan tekanan adalah dua, maka:

Sifat gelombang bunyi Apabila gelombang bunyi mengenai tubuh manusia maka sebagian gelombang akan dipantulkan dan sebagian diteruskan ke dalam tubuh.

Ao = Amplitudo mula-mulaR = Amplitudo yang dipantulkanT = Amplitudo yang diteruskan ke dalam jaringan

Nilai amplitudo bunyi yang menetap pada jaringan:A = Ao e-xA = amplitudo bunyi yang menetap pada jaringan setebal x cmAo = amplitudo bunyi mula-mula = koefisien absorpsi jaringan (cm-1)x = tebal jaringanIntensitas bunyi yang menetap pada jaringan I = Io e-2x

Io= intensitas mula-mula = koefisien absorpsi

Asas Doppler f = frekuensi yang terdengarfo = frekuensi mula-mulaV = kecepatan rambatan bunyiVo = kecepatan gerak pendengarVs = kecepatan sumber bunyiEfek Doppler digunakan untuk mengukur bergeraknya zat cair dalam tubuh, misalnya darah.VD = kecepatan darah

Gambar ultrasonic blood flowmeter

Efek Doppler merupakan dasar penggunaan ultrasonik yang mempunyai efek:a. MekanikMembentuk emulsi asap dan diintegrasi benda padat, dipakai untuk menentukan lokasi batu empedu.b. PanasTerjadi pembentukan rongga dengan intensitas yang tinggi.c. KimiaMenyebabkan proses oksidasi dan terjadi hidrolisis pada ikatan polyester.d. BiologisMenyebabkan peningkatan permeabilitas membran sel dan kapiler serta merangsang aktifitas sel. Dapat pula menyebabkan keletihan pada tubuh manusia apabila daya ultrasonik ditingkatkan.

Ultrasonik Dalam Bidang Kedokteran

Ultrasonik dihasilkan oleh magnet listrik dan kristal piezo elektrik dengan frekuensi 20.000 Hz. 1. Magnet Listrik Jika batang ferromagnetik diletakkan pada medan magnet maka akan timbul gelombang bunyi ultra pada ujung batang ferromagnet. Sama halnya jika batang besi dililiti dengan kawat email maka akan timbul medan magnet pada ujung-ujung besi tersebut.

2. Piezo Elektrik (PE)

Kristal PE ditemukan oleh Piere Curie dan Jaques pada tahun 1880 dengan tebal 2,85 mm. Apabila PE dialiri arus listrik maka akan timbul getaran pada lempeng PE yang berfrekuensi ultrasonik. Demikian juga getaran kristal akan menimbulkan listrik. Atas dasar sifat ini maka PE dipakai sebagai transduscer pada ultrasonik.

PENGHASIL ULTRASONIK DALAM BIDANG KEDOKTERANMagnet ListrikPiezo Elektrik

Daya Ultrasonik (US)Daya US Yang dipakai dalam dunia kedokteran sesuai dengan kebutuhan. US yang digunakan dalam bidang kedokteran berfrekuensi 1 MHz 5 MHz dengan daya 0,01 w/cm2. Bila US dinaikan sampai 1w/cm2 akan dipakai sebagai pengobatan

Informasi = 0,01 w/cm2 . Pengobatan = 1 w/cm2.Penghancuran = 103 w/cm2.

Prinsip Penggunaan Us Penggunaan Us didasarkan atas efek Doppler yaitu terjadinya perubahan frekuensi sebagai akibat adanya pergerakan pendengar dan getaran bunyi yang dikirim ke tempat tertentu akan direfleksikan oleh obyek itu sendiri.

Dengan:Fp = frekuensi yang didengar pendengar (Hz)

V = kecepatan bunyi di udara ( 340 m/dt)

Vp = kecepatan pendengar ( m/dt)

Vs = kecepatan sumber (m/dt)

Fs = frekuensi sumber (Hz)

Efek Gelombang Us1. Efek Mekanikyaitu membentuk emulsiasap/awan dan disintegrasi beberapa benda padat dipakai untuk menentukan lokasi batu empedu.

2. Efek PanasJika Ultrasonik (Us) mengenai dinding tubuh atau organ maka akan menimbulkan panas sebagai akibat terjadinya refleksi pada daerah tersebut.

3. Efek KimiaUs dapat menyebabkan terjadinya proses oksidasi dan terjadi hidroksi pada ikatan polgester.

4. Efek Biologis Efek panas menimbulkan pelebaran pembuluh darah: -menyebabkan peningkayan permebilitas (membran sel) dan kapiler serta merangsang aktivitas sel. -menyebabkan keletihan -menyebabkan hancurnya bakteri dan virus

Diagnosis dengan Us (USG)1.Scaning Aa. Mendiagnosis tumor otakb. Memberi informasi adanya penyakit pada suatu jaringan (penyakit mata,tumor dsb).

2. Scaning Ba. Untuk memperoleh informasi struktur dalam dari tubuh manusia. (hati, lambung, usus, mata, mammae, jantung).b. Mendeteksi kehamilan sekitar 6 minggu. Kelainan peranakan, pendarahan abnormal serta terjadinya abortus.c. Efeknya lebih kecil dibanding sinar x dan informasi yang didapat lebih banyak.

3.Scaning Ma. Memberi informasi tentang jantung. Valvua jantung, timbunan zat cair pada kantong jantung.b. Memberikan dua efek positif yaitu selain informasi juga sekaligus pengobatan.

A ScanningMencari nilai AmplitudoT

B Scanning(Bright Scanning)Mencari gambaran 2 dimensi bagian tubuh bekerja dengan mencari echo dari suara yang dihasilkanT

Doppler unitM ScanningUntuk mencari informasi gerakan organ tubuh (jantung, vulva, atau mengukur aliran darah.AudioVisualTransmiiterReceiverJantung Janin

Ultrasonic diagnosisA ScanningTumor otak Penyakit mata dan organ mata

B ScanningOrgan dalam manusiaDeteksi kehamilan]Tipe kista dan rahim

M ScanningJantung, vulva jantung, Pericardial effusionMemerikan petunjuk kemajuan pengobatan

Alat PendengaranTelinga merupakan alat penerima gelombang suara kemudian gelombang mekanik ini diubah menjadi pulsa listrik dan diteruskan kekorteks pendengar melalui saraf pendengaran

BisingBising merupakan bunyi yang tidak dikehendaki (untuk beberapa kasus bersifat relatif).Dinegara industri, peningkatan kebisingan setiap tahunnya diperkirakan 1 dB. Pembagian KebisinganAudible noise (bising pendengaran) (31,5-8.000 Hz) Occupational noise (bising berhubungan dengan pekerjaan)(mesin, mesin ketik dll)Impuls noise (diakibatkan bunyi yang menyentak)

Pengaruh kebisinganHilang pendengaran secara temporerKebal terhadap bisingTelinga mendengungKehilangan pendengaran secara permanen dan tidak pulih kembali. Hilang konsentrasi, salah penafsiranDenyut jantung melemah, fisik lesu, dan mudah terangsang.Pencegahan kebisinganMelumasi mesinMembuat tembok pemisah atau dinding kedap/peredam suaraMenjauhi tempat bising atau menggunakan pelindung telinga

Mendengar dengan seimbang