TUGAS BESAR ELEKTRONIKA KEDOKTERAN

“ALAT PACU JANTUNG (PACEMAKER)”

Oleh :

DONY HENDRA LESMANA (0910630049)

M. ALFIAN SYAFI’I (0910630015)

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

MALANG

2012

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Alhamdulillah puji syukur penulis panjatkan kehadirat ALLAH SWT yang telah

melimpahkan rahmat serta hidayah-Nya kepada penulis, sehingga penulis dapat menyusun

tugas makalah Elektronika Kedokteran dengan judul “Pacemaker” ini dengan baik.

Terima kasih penulis ucapkan kepada semua pihak yang telah membantu dalam

penyusunan makalah ini, diantaranya Bapak Dosen Pengajar Mata Kuliah Elektronika

Kedokteran, orang tua, dan teman-teman kelompok.

Penulis yakin bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna, sehingga penulis

berharap pembaca dapat memberikan saran dan kritik yang membangun demi sempurnanya

makalah ini.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Malang, 1 April 2011

Penulis

BAB I

Pendahuluan

1.1 Latar BelakangPembuatan makalah ini didasari dengan tujuan kami, yaitu untuk berbagi bahkan

menyampaikan beberapa bahasan seputar alat pemacu jantung, selain itu harapan kami dalam

pembuatan makalah ini adalah informasi yang kami sampaikan dalam makalah ini semoga

bermanfaat bagi anda yang membacanya.

Dalam makalah ini, kami menyampaikan beberapa informasi perihal alat pemacu

jantung yang kami ulas secara terperinci, Baik dari cara kerja hingga implantasinya secara

ringkas yang kami dapat dari berbagai literature.

Mohon maaf apabila masih ada salah kurang maupun lebih dari makalah yang kami buat ini.

Terimakasih dan selamat membaca.

1.2 Rumusan Masalah Prinsip kerja pacemaker

Masa umur baterai pacemaker

Rangkaian elektrik pacemaker

1.3 Batasan MasalahPembahasan mengenai pacemaker dalam makalah ini hanya meliputi prinsip kerja,

masa umur baterai dan rangkaian elektrik pacemaker.

1.4 TujuanMakalah ini kami buat untuk memenuhi tugas mata kuliah Elektronika Kedokteran

sekaligus berbagi ilmu pengetahuan tentang alat pacu jantung.

1.5 ManfaatAlat pemacu jantung sangat bermanfaat untuk orang yang mengalami masalah dengan

detak jantung sehingga detak jantung menjadi lebih stabil.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Prinsip Kerja JantungJantung merupakan organ yang terdiri dari otot-otot dengan fungsi memompa darah

ke seluruh bagian tubuh untuk agar selalu mendapat nutrisi dan oksigen. Jantung memompa

darah sekitar 5 liter dalam waktu 1 menit, yang setara dengan kurang lebih 285 galon liter (75

galon) tiap hari. Jantung bekerja berdasarkan siklus kontraksi dan relaksasi, yang dimana tiap

siklus tersebut terjadi, kita menyebutnya dengan detak jantung atau "heart beat". Dan

banyaknya detak jantung yang terjadi tiap menit, biasa disebut degan "heart rate" (secara

sederhana dapat kita artikan rataan detakan). Secara umum, manusia yang sedang beristirahat

mempunyai nilai "heart rate" sebesar 70 detakan tiap detik.

Jantung terdiri dari

empat bagian, yang disebut

dengan bilik. Dua bilik atas

dinamakan atrium kiri dan

atrium kanan, sedangkan dua

bilik bawah dinamakan

ventrium kanan dan ventrium

kiri. Untuk berdetak, maka

tugas atrium adalah

berkontraksi untuk memompa

darah ke ventrium, lalu

dilanjutkan dengan tugas

ventrium untuk memompa

darah ke seluruh tubuh, yang juga dilakukan dengan berkontraksi.

Kontraksi yang dilakukan oleh bilik jantung, tentunya membutuhkan energi. Energi

tersebut dipicu oleh darah yang mengalir ke jantung melalui pembuluh nadi. Sedangkan

penyebab utama berdetaknya jantung adalah adanya sinyal elektrik pada otot jantung (setiap

detakan membutuhkan sebuah impuls elektrik). Artinya, kekurangan atau bahkan lambatnya

suplai impuls tersebut akan mengakibatkan otot jantung tidak bergerak, terlihat seperti

menunggu adanya perintah.

Gambar 2.1: Bagian-bagian jantung

Dengan tujuan untuk memberikan sinyal impuls yang normal sehingga jantung dapat

berdertak normal, setiap jantung mempunyai apa yang disebut dengan "natural pacemaker",

yang memproduksi sinyal elektrik tersebut. “Natural pacemaker" merupakan kumpualan sel

dalam jumlah kecil dan bersifat khusus yang bertempat di atas atrium kanan. Kumpulan sel

tersebut dinamakan Sinoatrial (SA) node. Sinyal yang berasal dari node ini bergerak melalui

atrium dan menyebabkan mereka berkontraksi, memompa darah ke ventrium. Sinyal elektrik

itu kemudian bergerak melewati atrium menuju Atrioventricular (AV) node, dinamakan

seperti itu karena letaknya yang berada di tengah jantung yaitu antara atrium dan ventrium.

Node atau titik ini menjadi pusat persambungan elektrik antara atrium dengan ventrium. AV

Node ini akan menghalangi sinyal elektrik yang datang dari SA Node, dengan tujuan untuk

memberikan kesempatan agar darah yang dipompa oleh atrium ke ventrium dapat berpindah

semuanya. Kemudian, AV Node melewatkan sinyal elektrik yang tadi ditahan, menuju bagian

ventrium melalui syaraf seperti benang, yang dinamakan Bundle Branches. Sehingga

menyebabkan kontraksi terjadi pada ventrium dan darahpun terpompa dari jantung ke seluruh

bagian tubuh.

Gambar 2.2: Siklus kerja jantung

2.2 Prinsip Kerja PacemakerPacu jantung (pacemaker) adalah sebuah alat pacu yang dipasang pada jantung

seseorang yang mengalami gangguan pada sinyal listrik jantungnya. Alat ini besarnya seperti

korek api yang tipis dan dihubungkan dengan serambi jantung dengan sebuah kawat kecil

yang umumnya disebut LEAD. Otak dari pacu jantung berupa rangkaian sirkuit yang begitu

canggih, mulai dari yang sederhana sampai yang dapat berkomunikasi dengan kita. Misalnya

sesudah alat pacu dipasang pada manusia, kita ingin tahu pacu jantung ini jenis apa,

bagaimana kekuatannya, nomornya berapa, dan sebagainya. Dengan suatu alat lain, dapat

juga dilakukan interograsi terhadap pacu jantung yang dipasang pada manusia tersebut.

Bahkan ada alat pacu jantung yang pintar, yakni ketika manusia tidur pacu jantung ini

berdenyutnya pelan sekali sesuai dengan keadaan fisiologi pada waktu tidur, dimana jantung

memang sedikit lebih pelan. Dengan demikian pacu jantung itu beterinya dapat lebih

diperhemat. Dan dengan sendirinya pula jenis yang dapat dibuat program ini serta

mempunyai banyak kemampuan, harganya menjadi jauh lebih mahal.

Di samping itu pacu jantung ini dapat berdenyut terus tanpa berhenti, sesungguhnya

ada jenis pacu jantung yang hanya berdenyut kalau jantung si penerima itu tidak berdenyut.

Bila jantung penerima pacu jantung memang berdenyut normal dan mengeluarkan denyutnya

sendiri, maka pacu jantung ini tidak mengeluarkan denyutnya. Ini disebut dengan Demand

Pace Maker. Pacemaker ada yang dipasang di serambi dan ada yang dipasang di bilik jantung

karena jantung yang normal mempunyai pusat denyut jantung yang normal mempunyai pusat

denyut jantung yang disebut Sino Atrial Node (SA Node) yang letaknya di serambi kanan

atas. Denyut jantung dari pusat jantung ini dialirkan ke pusat jantung di bawahnya, yang

terletak di antara serambi kanan dan serambi kiri. Pusat jantung kedua ini namanya AV Node.

AV Node mempunyai sifat sebagai filter. Artinya, kalau terlalu banyak denyut jantung dari

SA Node tadi yang dialirkan ke AV Node, maka denyut jantung tadi akan dikurangi sampai

normal, misalnya, 600 kali ada denyutan di daerah serambi maka yang akan diterima oleh AV

Node untuk diteruskan ke bilik hanya 100 kali. Jadi kira-kira seperenamnya. Makin banyak

yang disampaikan ke AV Node makin banyak pula yang akan disaring. Maksudnya

penyaringan denyut ini, agar bilik jantung yang berperan sebagai pompa jantung itu

mempunyai waktu untuk mengisi darah dari serambi ke dalam bilik sedemikian rupa,

sehingga fungsi pompa jantung dapat berjalan normal. Namun apabila pada bilik ini denyut

jantungnya terlalu cepat, maka bilik tidak dapat memompa jantung dengan baik. Dengan

semdirinya akan berakibat macam-macam. Pemasangan pacu jantung pada bilik, dapat

diindikasikan apabila pusat jantung yang kedua itu mengalami kerusakan. Tetapi apabila

pusat jantung yang kedua masih baik, maka sebaiknya pacu jantung itu dipasang pada

serambi kanan atas. Yaitu mendekati keadaan yang sebenarnya sesuai dengan letak pacu

jantung utama (pertama). Karena pusat jantung yang di serambi kanan atas itu adalah

normal, sehingga kalau ia saja yang rusak tanpa pusat jantung yang kedua rusak maka

pemasangan di serambi kanan atas seolah-olah sebagai pengganti pusat jantung pertama yang

rusak. Memang paling baik, apabila pusat jantung kedua yang terletak di antara serambi dan

bilik tadi rusak, pacu jantung buatan dipasang di dua tempat, yaitu kawatnya dipasang

diserambi, dan juga dipasang pada bilik. Pacu jantung model ini disebut AV Sequencial. Jadi,

apabila pada suatu saat, dibuat denyutan pada serambi kanan sepersekian detik, kemudian

dibuat denyutan pula pada bilik kanan oleh pacu jantung buatan, maka denyutan itu seperti

denyutan normal. Dengan sendirinya pusat jantung yang kedua ini seolah-olah di By-pass

oleh jenis pace maker yang terakhir ini. Dengan sendirinya pemasangan pace maker ini lebih

susah, dan harganya pun lebih mahal karena memerlukan sirkuit-sirkuit elektronik yang lebih

canggih.

Karena menggunakan baterai, tentunya

pacemaker mempunyai batas aktif. Biasanya,

baterai dapat bertahan tujuh sampai delapan

tahun sebelum akhirnya perlu diganti.

Sehingga, memang dibutuhkan pengecekan

secara berkala oleh dokter yang bersangkutan.

Sekalipun pacemaker memang dapat dimonitor

dengan menggunakan handphone (metode ini

dinamakan transtelephonic monitoring).

Gambar 2.3: Pacemaker

Gambar 2.4: Implantasi Pacemaker

Sistem pacemaker dibuat dari tiga bagian:

1. Generator, yaitu wadah berpermukaan halus dan berwarna cerah yang didalamnya

berisi sistem elektrik mini dan baterai, sebagai sumber dari sinyal elektrik yang

akan dihasilkan.

2. Connector atau header, yang merupakan bagian dari generator dimana di bagian

ini leads berada.

3. Leads, merupakan kabel-kabel yang dibungkus dengan plastik lunak dan fleksibel,

yang dimasukkan ke dalam jantung dengan tujuan membantu generator untuk

memantau jantung dan menjadi jalur sinyal elektrik yang diproduksi oleh

generator. Bagian ini umumnya adalah satu-satunya bagian yang tidak diganti saat

pacemaker baru dipasang menggantikan pacemaker lama.

Sebuah pacemaker bisa jadi memiliki satu atau dua lead. Untuk pacemaker dengan satu

lead, dinamakan single-chamber pacemaker. Lead ini diletakkan pada titik pusat masalah

pada jantung. Sedangkan untuk pacemaker dengan dua lead, dinamakan dual-chamber

pacemaker. Biasanya pada pacemaker jenis ini, satu lead diletakkan di atrium kanan, dan lead

yang satu lagi diletakkan di ventrium kanan. Berkaitan dengan pacemaker mana yang kita

butuhkan, bergantung pada jenis ganguan ritme dan fungsi keseluruhan dari bagian jantung

kita.

Pacemaker ada yang bersifat temporary (sementara) dan ada pula yang bersifat permanent

(tetap).

Sebuah pacemaker, akan melakukan hal-hal berikut (bergantung pada situasi):

1. Menjadi suplemen dari SA Node

2. Menjamin konduksi sinyal elektrik yang cukup dari bilik atas sampai bilik bawah

3. Membantu jantung berdetak efisien dengan mengkoordinasi sinyal pada kedua bilik

4. Menjamin jantung berdetak normal

5. beberapa pacemaker juga "rate-adaptive", yang artinya pacemaker dapat memantau secara

langsung tingkat aktivitas rataan detakan jantung.

Gambar 2.5: Gelombang pulsa pacemaker

2.3 Karakteristik PacemakerPacemaker menghasilkan sinyal elektrik berupa arus, arus ini mengalir melalui

jantung yang memiliki nilai tahanan RH berkisar antara 100 – 1400 ohm, sehingga akan

timbul teganagan stimulus VS, dan pulsa stimulus. Durasi waktu setiap stimulus yang terukur

dalam orde milisekon ini disebut dengan TD. Tegangan VS ini berubah-ubah sehingga

menghasilkan energi EP yang diperlukan jantung. Ketika pulsa pacemaker high tegangan

stimulus memberikan energi ke jantung, dan ketika pulsa low, jantung menyerap energi

sebesar VSIDT, dimana T adalah periode pulsa, dan ID adalah arus drain dari baterai. Oleh

karena itu energi total yang dihasilkan pacemaker adalah:

EP = (VS/RH) TD + VSIDT

2.3.1 Baterai PacemakerKelemahan dari penggunaan baterai sebagai catu daya untuk instrumentasi

elektronika adalah keterbatasan daya dan ukuran dari baterai tersebut, sedangkan pacemaker

tentunya harus bisa bertahan paling tidak 5 hingga 10 tahun. Awalnya baterai yang digunakan

untuk pacemaker adalah baterai sel mercury yang mampu bertahan hingga 2 tahun, tetapi

sekarang baterai yang digunakan adalah baterai sel lithium iodide yang mampu bertahan

hingga 15 tahun. Selain itu terdapat pula baterai yang mampu bertahan hingga 20 tahun, yaitu

baterai bertenaga nuklir, tetapi baterai jenis ini masih mempunyai risiko yang cukup tinggi

terhadap penggunanya, dan masih dalam tahap riset. Masa pakai baterai juga tergantung pada

rasio A-H (Ampere-Hour). Semakin besar rasio A-H baterai, maka masa pakainya juga

semakin lama, begitu juga sebaliknya. Penggunaan baterai “charge” masih jarang digunakan

terutama untuk peralatan medis seperti pacemaker karena akan lebih cepat habis.

Contoh perhitungan umur baterai:

Sebuah pacemaker dengan lebar pulsa 0,5 ms dan arus drain rangkaian sebesar 1uA

menggunakan baterai yang memiliki tegangan kutub sebesar 1,8V, dan energi yang

dihasilkan 1 A-H, digunakan untuk menyuplai jantung dengan RH = 200Ω, dan heart rate 70

bpm (beats per minute). Tentukan masa pakai dari baterai!

Heart rate 70 bpm = 70 = 70/60 bps

T = (1/heart rate) = 60/70 s = 0,857 s

Energi yang dibutuhkan untuk setiap pulsa:

Energi Baterai = (1 A-H) (1,8 V) (3600 s/h) = 6480 J

Masa pakai baterai = 0,857 s = 5,759 108 s

Konversi ke tahun:

5,759 108 s = 18,26 yr

EP = (VS2/RH) TD + VSIDT

(J/pulse)

= (1,82/200) 0,5 10-3 + 1,8 10-6 60/70

= 9,643 uJ/pulsa

2.4 Rangkaian Elektrik PacemakerPacemaker tidak sepenuhnya mengambil alih kerja dari SA node. Pacemaker secara

kontinyu menjaga sistem elektrik dalam tubuh dan menyediakan asupan sinyal elektrik jika

dibutuhkan. Artinya, ketika sinyal elektrik dalam tubuh berjalan normal, maka pacemaker

tidak akan melakukan apa-apa kecuali hanya memantau saja. Sensor yang terdapat pada

pacemaker akan memantau aktivitas pasien, suhu darah, pernafasan dan faktor lainnya yang

mengindikasikan keadaan psikologi pasien. Dari data-data tersebut, pacemaker akan

mengetahui kapan pulsa buatan ini dibutuhkan dan seberapa cepat. Jika detak jantung

melambat alat ini akan memberikan impulse sebagai pengganti SA node dengan

mentransmisikan sinyal elektrik ke otot jantung yang akan menyebabkan kontraksi.

Pacemaker bersifat “programmable” yang artinya konfigurasinya dapat diubah sewaktu-

waktu. Pemrograman pacemaker dapat dilakukan secara wireless yang akan mentransmisikan

konfigurasi baru ke generator.

2.4.1 Rangkaian Komparator

Rangkaian komparator dasar terdiri dari penguat diferensial dengan masukan di

terminal inverting dan tegangan referensi (ground) pada terminal non-inverting.

Gambar 2.6: Komparator dengan masukan gelombang sinusoida

Untuk meredam noise ketika tidak ada masukan, perlu ditambahkan umpan balik

positif diikuti dengan R1 dan R2. Jika penguat diferensial ini ideal, ketika VIN > VR, maka

VOUT = - |VSAT| dan jika VIN < VR, maka VOUT = |VSAT|, sehingga VR memiliki 2 nilai yang

berbeda:

dan

Gambar 2.7: Komparator histerisis

VIN akan memicu VOUT ketika VIN = VR- untuk VIN bernilai positif, dan terpicu ketika

VIN = VR+ untuk VIN bernilai negatif. Perbedaan tegangan kedua pemicuan ini disebut

tegangan histerisis.

VH = VR+ - VR-

subtitusi 2 persamaan di atasnya menjadi

Agar noise dapat memicu komparator, maka noise tersebut harus lebih besar dari

atau lebih besar dari selisih tegangan pemicuan masukan positif, VR1 dan tegangan pemicuan

masukan negatif, VR2. Dari persamaan jelas bahwa tegangan histerisis dapat diatur dengan

mengubah nilai R1, R2.

2.4.2 Analisis Detektor Treshold

Untuk mengatur nilai dimana level tegangan masukan dapat menyebabkan perubahan

dari - |VSAT| ke + |VSAT|, sebuah rangkaian bias potensiometer ditambahkan, dimana α

perbandingan nilai potensiometer, . Analisa KCL di node 2 adalah:

dan di node 1

Gambar 2.8: Threshold detector

Dua persamaan di atas memiliki 2 variabel yang tidak diketahui VR, V1. Penyelesaian untuk

VR:

Dari persamaan di atas, VR dapat diatur dengan mengubah-ubah nilai R1, R2, RP, dan

α. Jika VR1 dihitung dengan asumsi VOUT = |VSAT| dan VR2 dengan asumsi VOUT = - |VSAT|,

maka tegangan threshold, VTH detektor adalah rata-rata dari nilai VR

2.4.3 Pembangkit Sinyal Kotak

Untuk dapat menghasilkan sinyal clock untuk pacemaker, maka perlu adanya

generator yang menghasilkan pulsa seperti pada gambar. Dari gambar diketahui periode pulsa

adalah T, dan periode pulsa high dan pulsa low adalah sama yaitu TD. Agar rangkaian dapat

menghasilkan sinyal kotak/ pulsa digital, maka ditambahkan kapasitor C dan resistor R pada

detektor level tegangan seperti dalam gambar. Penambahan kapasaitor diletakkan di node 1

karena perbedaan gain pada penguat diferensial ideal sangatlah tinggi.

Gambar 2.9: Sinyal kotak

Gambar 2.10: Pembangkit sinyal kotak

Tegangan umpan balik dirumuskan:

VR = β VOUT

di mana

Tegangan kapasitor, υC, dihasilkan dari persamaan pengisian kapasitor untuk

rangkaian RC. Penggunaan simbol υ mengindikasikan fungsi kontinyu.

υC = [VF + (VI – VF) ]

dimana VI adalah tegangan awal kapasitor dan VF adalah tegangan akhir kapasitor. Dalam

kasus ini VF = VOUT. Untuk menggambarkan υC, anggaplah VOUT = - |VSAT|, sehingga VI = -α |

VSAT| ketika t = 0. Selama υC bertambah negatif daripada -α |VSAT|, maka VOUT = + |VSAT|,

sehingga kapasitor akan terisi, dan persamaan menjadi:

υC = |VSAT| + (-α |VSAT| – |VSAT|)

Gambar 2.11: Rangkaian pengisian kapasitor

Gambar 2.12: Tegangan keluaran kapasitor fungsi waktu

persamaan ini valid selama υC < α |VSAT| atau tegangan node 1 lebih positif dibandingkan

dengan node 2 pada gambar. Keadaan ini akan mengakibatkan keadaan VOUT akan berubah

menjadi - |VSAT|, seperti yang tampak pada gambar. Fase pengisian kapasitor terjadi ketika .

Kapasitor akan terisi dari -α |VSAT| menuju |VSAT|. Dan ketika υC = α |VSAT|, VOUT akan berubah

menjadi - |VSAT| dan kapasitor akan melepas muatannya. Persamaan untuk kapasitor ketika

melepas muatannya adalah:

υC = - |VSAT| + (α |VSAT| + |VSAT|)

dari gambar jika diperhatikan ketika t = , υC = α |VSAT|, sehingga

α |VSAT| = - |VSAT| + (α |VSAT| + |VSAT|)

eliminasi |VSAT|, menghasilkan

dengan penyelesaian logaritma,

Dari persamaan di atas, maka periode sinyal dapat diatur dengan mengubah nilai α atau RC.

2.4.4 Monostable Multivibrator

Pembangkit sinyal pulsa disebut juga dengan A-stable multivibrator. Artinya, pulsa

akan dihasilkan secara kontinyu atau terus-menerus. Sedangkan monostable multivibrator

merupakan pembangkit sinyal pulsa pada saat-saat tertentu, oleh karena itu rangkaian

monostable multivibrator ini membutuhkan pemicu (trigger) untuk menghasilkan pulsa.

Gambar 2.13: Monostable multivibrator

Monostable multivibrator dapat dibuat dengan menggantikan salah satu ground

dengan tegangan negatif yang nilainya mendekati - |VSAT|, seperti yang tampak pada gambar.

Dari gambar terlihat, setelah kapasitor melalui masa transien, maka (VOUT) = - |VSAT| dan

tegangan di node 1 dan 2 juga akan sama dengan - |VSAT|. Karena tidak terdapat beda

potensial pada titik keluaran, maka tidak ada arus yang mengalir, sehingga rangkaian dalam

kondisi stabil. Jika misalnya, saat t = 0, pemicu (trigger) pada node 2 diberi tegangan positif,

sedangkan kapasitor pada node 1 masih bernilai - |VSAT|, mengakibatkan VOUT penguat

diferensial berganti menjadi + |VSAT|, dan kapasitor akan berada dalam mode pengisian

muatan. Tegangan kapasitor υC diilustrasikan dalam gambar bersama dengan VOUT.

Gambar 2.14: Tegangan keluaran kapasitor fungsi waktu

Kapasitor akan terus mengisi muatannya hingga υC = VR dan ketika υC akan melebihi

VR, akan mengakibatkan VOUT = - |VSAT| dan rangkaian kembali dalam keadaan stabil. Tetapi

ketika VOUT = + |VSAT| akan memberikan:

Periode TD yang merupakan waktu bagi υC untuk setara dengan VR (υC = VR) dihitung dari

persamaan 9.14, dan t = TD menghasilkan:

Dengan meyelesaikan persamaan ini menghasilkan:

Dengan penyelesaian logaritma menghasilkan:

Sehingga periode pulsa dapat diatur dengan mengubah nilai RC atau R1, R2. Kesimpulannya,

setelah node 2 dipicu, keluaran penguat diferensial menghasilkan pulsa 2 |VSAT| peak-to-peak

dan dengan durasi TD.

2.4.5 Multivibrator Pemicuan Tepi Naik

Multivibrator dengan pemicuan tepi naik tampak pada gambar.

Gambar 2.15: Multivibrator pemicuan tepi naik

Logika high dari keluaran pembangkit pulsa digital sekaligus masukan bagi pemicu

akan melalui kapasitor dan dioda, sehingga akan menaikkan tegangan di node 2 penguat

diferensial, dan monostable multivibrator akan terpicu. Secara keseluruhan, ilustrasi dari

rangkaian pacemaker ditunjukkan pada gambar di bawah.

Gambar 2.16: Ilustrasi rangkaian pacemaker

2.5 Diagram Blok dan Rangkaian Internal

Gambar 2.17: Blok diagram pacemaker

Gambar 2.18: Rangkaian internal EnRythm P1501 DR Pacemaker

2.6 Programmable PacemakerImplantable pacemaker yang telah disebutkan di atas merupakan asinkron pacemaker yang

menghasilkan sinyal secara konstan. Selain itu terdapat juga pacemaker sinkron yang

menghasilkan detak jantung sesuai dengan kebutuhan atau dengan kata lain berubah-ubah

mengikuti kondisi fisik si pemakai pacemaker. Pacemaker sinkron ini dibagi menjadi 3 jenis,

yaitu R-wave synchronous, R-wave inhibited, dan P-wave synchronous pacemaker.

a) P-Wave Synchronous Pacemaker

Depolarisasi SA Node akan direspon oleh tubuh melalui saraf dan hormon yang berdifusi di

dalam darah. Dalam P-wave synchronous pacemaker, SA Node akan memicu pacemaker

yang akan mengatur pergerakan ventrikel. Jenis ini digunakan jika sinyal elektrik yang

menuju AV Node terblokir dikarenakan oleh penyakit. Pacemaker ini membutuhkan 2 lead.

Atrial lead akan mengirim sinyal atrial kembali ke sensor untuk dikuatkan dan driver yang

dihubungkan ke ventrikel, akan memberikan pulsa pemicu.

b) R-Wave Inhibited Pacemaker

Prinsip dari mode ini sama dengan asinkron pacemaker, hanya saja pacemaker jenis ini akan

mulai menyuplai sinyal ke jantung jika hanya dibutuhkan saja. Jika gelombang sinyal R

jantung menghilang untuk beberapa selang waktu, maka pacemaker ini akan bekerja atau jika

heart rate menurun di bawah rata-rata, pacemaker ini juga akan aktif. Oleh karena itu

pacemaker jenis ini disebut demand pacemaker.

Jenis lain dari demand pacemaker yaitu menggunakan piezoelektrik sensor yang

ditanamkan di dalam pacemaker. Pacemaker akan memicu jantung semakin cepat atau

semakin lambat berdasarkan keadaan sensor yang membaca kondisi fisik pemakai. Seperti

yang diutarakan Medtronic, Inc., mereka memiliki beberapa model untuk pacemaker ini.

Dalam produk mereka, pacemaker tersebut dapat menyuplai detak jantung antara 60 hingga

150 bpm.

Programmable pacemaker merupakan pacemaker yang dapat diubah modenya sesuai

dengan jenis-jenis pacemaker yang tersebut di atas. Pacemaker ini dapat digambarkan dalam

empat diagram blok yang berbeda. Untuk mengubah jenis operasi pacemaker, sebuah magnet

akan diletakkan di dekat pacemaker, di atas kulit pasien untuk mengaktifkan “reed switch”

yang akan mengubah pacemaker ke jenis yang diinginkan.

Gambar 2.19: Blok diagram programmable pacemaker

2.7 Perangkat Elektronik yang Mempengaruhi Kinerja PacemakerAmerican Heart Association (AHA) menganjurkan bagi pengguna pacemaker untuk

berhati-hati terhadap peralatan elektronik di sekitar pengguna karena medan

elektromagnetinya kemungkinan dapat mengganggu kinerja pacemaker. Daftar peralatan

elektronik yang tidak mempengaruhi kineja pacemaker diantaranya:

Radio

Bor listrik

Alat cukur listrik

Detektor logam

Microwave oven

Detektor keamanan bandara

Sedangkan perlatan elektronik yang dapat mempengaruhi kinerja pacemaker adalah:

Peralatan pembangkit listrik

Peralatan pengelasan

Mesin MRI

Alat berat yang memiliki magnet kuat

Untuk telepon selular, jarak minimum yang diperbolehkan adalah 6 inch dari letak

pacemaker. Jika sedang melakukan panggilan, maka lakukan dengan bagian kanan tubuh.

Dan jangan sekali-kali meletakkan telepon seluler di saku dada.

2.8 Mengapa Pacemaker Dibutuhkan?Normalnya, SA Node secara otomatis mengkondisikan agar jantung berdetak sesuai

dengan kebutuhan, sebagai contoh menurunkan detak jantung pada waktu tidur dan

meningkatkan detak jantung pada saat berlatih atau beraktivitas, karena tubuh memerlukan

asupan oksigen. Terkadang, sinyal yang datang dari SA Node terlalu lambat (kondisi ini

dinamakan sinus bradycardia), atau bisa jadi suatu saat terlalu lambat dan suatu saat terlalu

cepat (dinamakan sick sinus syndrome), atau bahkan dapat juga tidak ada sinyal yang

diproduksi oleh SA Node (dinamakan sinus pause atau sinus arrest). Dan terkadang, dapat

pula terjadi kondisi dimana sinyal dari NA node sudah berjalan normal namun ternyata sinyal

tersebut gagal bergerak dari atrium ke ventrium. Kondisi ini dinamakan Heart Blok (kata

"block" dalam hal ini menggantikan maksud dari terhalangnya secara total pergerakan sinyal

elektrik. Jadi bukan merepresentasikan maksud dari penyumbatan pada pembuluh nadi).

Semua kondisi di atas, menjadi penyebab sangat lambatnya jantung dalam mempompa darah.

Dan ketika hal tersebut (dalam hal ini disebut dengan arytmia) terjadi, dapat menyebabkan

pusing atau pingsan. Sehingga pacemaker biasanya direkomendasikan untuk digunakan pada

kondisi tersebut. Perlu menjadi catatan, bahwa pacemaker hanya digunakan untuk

memecahkan masalah detak jantung yang lemah. Pacemaker sangat tidak efisien untuk

menangani masalah detak jantung yang cepat.

Seperti perangkat elektronik pada umumnya, pacemaker akan tidak berfungsi ketika

terkena medan magnet yang tinggi, seperti medan magnet yang dihasilkan oleh MRI. Oleh

karena itu, para Radiografer harus mencegah orang-orang yang memakai pacemaker untuk

jauh-jauh dari ruang MRI, sekalipun orang tersebut adalah pasien. Contoh lain yang dapat

kita jumpai dalam keseharian kita, yaitu uji metal detektor yang ada pada bandara atau

tempat-tempat lainnya. Peralatan tersebut juga dapat merusak pacemaker, sehingga orang-

orang yang tertanam pacemaker dalam tubuhnya akan mendapat kartu identitas alat pemacu

jantung. Terkait dengan hal-hal atau batasan-batasan ini, hendaknya pengguna pacemaker

langsung berkonsultasi kepada dokter yang berhubungan dengannya.

Cardiac Resynchronization Therapy

(CRT) Pacemaker merupakan salah satu jenis

unit pacemaker spesial yang bertujuan untuk

sinkronisasi jantung, memperbaiki sinyal

keluaran yang masuk ke jantung, mengurangi

kongesti dan low cardiac output. Secara

sederhana, CRT dapat mengatasi LV dis-

synchrony dan AV dis-synchrony.

Secara umum dari sebuah pacemaker

bekerja dengan cara melebarkan pembuluh

nadi, yang dalam hal ini menjadi jalur bagi

darah untuk mengalir sehingga memicu

timbulnya sinyal elektrik. Dalam hal ini, ada pacemaker yang kerjanya hanya merangsang

salah satu bilik jantung dengan memberikan impuls elektrik, dan ada pula pacemaker yang

kerjanya hanya mensinkronkan detak jantung yang melambat.

Tahun demi tahun, pacemaker telah mengalami perkembangan, yang salah satu

buktinya yaitu ditemukannya alat yang dinamakan Breathing Pacemaker. Secara singkat, alat

ini bekerja dengan merangsang diafragma untuk berkontraksi dan berelaksasi, sehingga orang

yang mempunyai masalah dengan pernafasan dapat menggunakan alat ini.

2.9 Implantasi Pacemaker1. Implantasi lead: Pasien akan dibius dan memasukkan lead melalui sayatan kecil,

biasanya di dekat tulang selangka. Lead dimasukkan secara perlahan melalui

pembuluh darah dan akhirnya masuk ke jantung. Posisi lead tampak dari monitor

berkat bantuan sinar X. Penggunaan satu atau dua lead tergantung pada kondisi

jantung. Sebuah pacemaker yang menggunakan satu lead disebut pacemaker single-

chamber, dan yang menggunakan dua lead disebut pacemaker dual-chamber, dimana

satu lead masuk ke atrium dan lead lainnya masuk ke ventrium

2. Pengujian dan implantasi: Lead lead yang telah diimplant akan dihubungkan ke

perangkat dan menguji sistem, sehingga bisa dipastikan bahwa lead dan perangkat

dapat bekerja dengan benar. Selama pengujian, jantung akan berdetak lebih cepat.

3. Implantasi perangkat: Pacemaker akan diletakkan tepat di bawah kulit dada bagian

atas biasanya dekat tulang selangka.

Gambar 2.19: Pacemaker CRT

BAB III

PENUTUP

3.1 KesimpulanAlat pacu jantung (pacemaker) adalah sebuah alat pacu yang dipasang pada jantung

seseorang yang mengalami gangguan pada sinyal listrik jantungnya.

Pacemaker secara kontinyu menjaga sistem elektrik dalam tubuh dengan memantau

aktivitas pasien, suhu darah, pernafasan dan faktor lainnya yang mengindikasikan keadaan

psikologi pasien, sehingga pacemaker akan mengetahui kapan sinyal elektrik buatan ini

dibutuhkan dan seberapa cepat.

3.2 Saran Makalah ini dapat digunakan lebih lanjut untuk kepentingan penelitian dan

pengembangan instrumen elektronika untuk hasil yang lebih akurat.

DAFTAR PUSTAKA

Aston, R., 1990. Principles of Biomedical Instrumentation and Measurement, Merrill

Publishing Company, Columbus.

http://www.cardioassoc.com/patient_pgs/procedures/pacemaker.asp

http://www.texasheart.org/hic/topics/proced/pacemake.cfm

http://www.uptodate.com/contents/patient-information-pacemakers-beyond-the-basics

Pertanyaan dan Jawaban tentang Pacemaker

Kelompok 1:

1. Apa saja kelemahan pacemaker?

Interferensi medan listrik yang kuat dapat mengganggu kinerja pacemaker, sehingga

dapat membahayakan pengguna.

Untuk pacemaker asinkron, pengguna tidak boleh melakukan aktivitas fisik yang

berlebihan, karena pacemaker hanya memacu detak jantung normal secara kontinyu.

2. Jika pacemaker bisa diperbarui terus menerus apakah jantung manusia tidak akan

kehilangan detaknya?

Secara medis memang pengguna tidak akan mengalami gangguan pada detak

jantungnya, tetapi meskipun dengan detak jantung normal jika organ lain rusak (hati,

ginjal, dsb) juga dapat menyebabkan kematian.

3. Bagaimana pengaruh medan listrik dan gelombang sinyal luar terhadap kerja

pacemaker?

Untuk medan listrik yang tidak terlalu kuat tidak mempengaruhi kinerja pacemaker,

sedangkan medan listrik yang cukup kuat dapat mengganggu kinerja pacemaker.

4. Bagaimana konfigurasi sensor pada pacemaker?

Untuk pacemaker asinkron tidak memerlukan sensor, tetapi untuk pacemaker sinkron

terdapat beberapa sensor untuk mengetahui kondisi fisik pemakai, beberapa sensor

tersebut adalah:

Accelerometer: Membandingkan aktifitas fisik tubuh dengan rataan detak jantung

Ventilation: Merespon terhadap rataan nafas

Blended: gabungan dari Accelerometer dan Ventilation.

5. Apakah pulsa yg dihasilkan pacemaker mempunyai perbedaan dengan pulsa SA

node? Jika iya, apa pengaruhnya terhadap siklus kerja tubuh?

Karena pacemaker didesain untuk menggantikan kerja dari SA Node, jadi pulsa yang

dihasilkan pacemaker sama dengan pulsa yang dihasilkan oleh SA Node.

Kelompok 2:

6. Bagaimana jika pemakai pacemaker melakukan aktivtas yang dapat mempercepat

detak jantung?

Jika pengguna menggunakan pacemaker sinkron tentu tidak masalah, karena pulsa

yang dihasilkan pacemaker akan mengikuti kondisi tubuh pengguna, tetapi jika

menggunakan pacemaker asinkron, pengguna akan merasakan gangguan metabolisme

seperti pusing dsb, karena pacemaker asinkron hanya menyuplai detak jantung secara

konstan.

7. Apa efek yang terjadi pada pacemaker jika pemakai pacemaker melakukan aktivtas

yang dapat mempercepat detak jantung?

Untuk pacemaker sinkron jika pemakai melakukan aktivitas yang dapat mempercepat

detak jantung, maka pulsa yang dihasilkan pacemaker juga semakin cepat, sedangkan

untuk pacemaker asinkron pulsa yang dihasilkan tetap/ konstan.

8. Jika masa pakai pacemaker sudah lama, sumber tegangannya akan menurun (ataupun

arusnya). Apakah ini mempengaruhi kerja pacemaker? Bagaimana megatasinya?

Tentu jika pacemaker digunakan secara terus-menerus, maka sumber tegangan

(baterai) pasti akan mengalami penurunan tegangan, namun selama tegangan ini

masih cukup untuk menyuplai rangkaian pacemaker, maka tidak akan terjadi masalah,

tetapi jika tegangan baterai sudah tidak mencukupi, maka pacemaker juga tidak bisa

bekerja. Oleh karena itu sebaiknya melakukan check-up dengan dokter setiap 6 bulan

sekali untuk memastikan keadaan pacemaker. Jika baterai pacemaker telah habis masa

pakainya, maka solusinya adalah dengan menggantinya dengan baterai baru.

9. Bagaimana cara sinyal keluaran pacemaker dapat memicu detak jantung? Apakah ada

sensor tertentu yang mempengaruhi sinyal keluaran tersebut?

Sinyal yang dihasilkan pacemaker akan disalurkan ke jantung melalui konduktor

(lead). Untuk pacemaker asinkron tidak terdapat sensor, sedangkan untuk pacemaker

sinkron terdapat beberapa sensor untuk mengetahui kondisi fisik pemakai, beberapa

sensor tersebut adalah:

Accelerometer: Membandingkan aktifitas fisik tubuh dengan rataan detak jantung

Ventilation: Merespon terhadap rataan nafas

Blended: gabungan dari Accelerometer dan Ventilation.

10. Jika secara tidak sengaja pacemaker mengalami kerusakan karena gelombang

elektromagnet, bagaimana cara mengatasinya?

Jika secara tidak sengaja pacemaker mengalami kerusakan karena gelombang

elektromagnet, maka harus segera dibawa ke rumah sakit untuk penanganan langsung

oleh dokter.

Kelompok 4:

11. Jelaskan perbedaan pacemaker temporary dan permanent!

Pacemaker temporary digunakan untuk pasien pasca operasi, sedangkan pacemaker

permanen digunakan untuk penderita lemah jantung

12. Bagaimana elektromagnet dapat mempengaruhi kinerja pacemaker?

Gelombang elektromagnet dapat mempengaruhi pacemaker karena arus medan yang

dihasilkan dapat mengganggu kerja pacemaker

13. Apa itu kongesti?

Kongesti merupakan keadaan dimana terdapat darah secara berlebihan (peningkatan

jumlah darah) di dalam pembuluh darah pada daerah tertentu

14. Apakah berbahaya implantasi pacemaker pada pasien cangkok jantung dan penderita

jantung? Jelaskan alasannya!

Tidak, karena pacemaker hanya menggantikan kerja dari SA Node, jadi meskipun

digunakan pada pasien cangkok jantung tidak menimbulkan efek negatif.

15. Apa kelebihan dan kekurangan pacemaker 1 lead dan 2 lead?

Pacemaker 1 lead dan 2 lead digunakan tergantung dari keadaan jantung, 1 lead

digunakan jika yang bermasalah adalah bilik atau serambi, sedangkan yang 2 lead

digunakan jika yang bermasalah adalah bilik dan serambi.

Kelompok 5:

16. Apakah tegangan line jala-jala dapat mempengaruhi kinerja pacemaker?

Tidak, karena medan listrik yang dihasilkan cukup kecil, sehingga tidak akan

mengganggu kinerja pacemaker.

17. Mana yang lebih efektif, pacemaker yang bekerja dengan melebarkan pembuluh nadi

atau pacemaker yang bekerja dengan memberikan rangsangan impuls elektrik?

Secara umum dari sebuah pacemaker bekerja dengan cara melebarkan pembuluh nadi,

yang dalam hal ini menjadi jalur bagi darah untuk mengalir sehingga memicu

timbulnya sinyal elektrik.

18. Hal apa saja yang dapat mempengaruhi kinerja SA node?

Disfungsi SA Node merupakan detak jantung yang tidak teratur disebabkan oleh

sinyal listrik jantung yang rusak. Ketika SA Node jantung rusak, irama jantung

menjadi abnormal, menjadi terlalu cepat, terlalu lambat, atau kombinasi keduanya.

19. Sensor apa yang digunakan pacemaker untuk memantau aktivitas pasien?

Beberapa sensor yang digunakan pada pacemaker sinkron:

Accelerometer: Membandingkan aktifitas fisik tubuh dengan rataan detak jantung

Ventilation: Merespon terhadap rataan nafas

Blended: Accelerometer + Ventilation

20. Pada saat kondisi jantung seperti apa kita harus menggunakan pacemaker 1 lead atau

2 lead?

1 lead digunakan jika yang bermasalah adalah bilik atau serambi, sedangkan yang 2

lead digunakan jika yang bermasalah adalah bilik dan serambi.

Kelompok 6:

21. Bagaimana terjadinya sinyal elektrik pada otot jantung?

Berdasarkan hukum Nerst, karena adanya perbedaan konsentrasi ion yang bergerak di

dalam jaringan sel.

22. Jelaskan metode transtelephonic!

Transtelephonic monitor merupakan metode pemantauan transmisi gambar aktivitas

jantung pasien melalui telepon. Frekuensi pemantauan berubah seiring digunakannya

pacemaker, pemantauan ini akan lebih sering ketika pacemaker mendekati masa

pergantian.

23. Darimana timbul tegangan stimulus Vs dan pengaruh tahanan jantung terhadap energi

yg diperlukan oleh jantung?

Pacemaker menghasilkan sinyal elektrik berupa arus, arus ini mengalir melalui

jantung yang memiliki nilai tahanan RH berkisar antara 100 – 1400 ohm, sehingga

akan timbul teganagan stimulus VS, dan pulsa stimulus. Durasi waktu setiap stimulus

yang terukur dalam orde milisekon ini disebut dengan TD. Tegangan VS ini berubah-

ubah sehingga menghasilkan energi EP yang diperlukan jantung. Ketika pulsa

pacemaker high tegangan stimulus memberikan energi ke jantung, dan ketika pulsa

low, jantung menyerap energi sebesar VSIDT, dimana T adalah periode pulsa, dan ID

adalah arus drain dari baterai.

24. Sebesar apakah lead pacemaker? Jika lead tidak diganti apakah aman2 saja?

Ukuran dari lead pacemaker relative kecil, seukuran dengan otot manusia. Karena

lead ini diimplan pada manusia, maka penggunaan bahan haruslah tidak

membahayakan tubuh. Jadi meskipun tidak diganti akan aman-aman saja karena

sudah ada standar keamanannya.

25. Dimana peletakan pulsa generator dan bagaimana rangkaian elektriknya?

Peletakkan pacemaker diimplan di dada atas dekat selangka, rangkaian elektriknya

terdiri dari komparator, pembangkit pulsa astable dan monostable.

Kelompok 7

26. Berapa tegangan yang dihasilkan oleh pacemaker untuk memicu detak jantung?

Tegangan yang dihasilkan pacemaker sekitar 6 Volt, dan digunakan untuk semua usia.

27. Apa yang dimaksud programmable pacemaker?

Programmable pacemaker merupakan pacemaker yang dapat diubah modenya sesuai

dengan jenis pacemaker yang diinginkan yaitu P-Wave Synchronous Pacemaker atau

R-Wave Inhibited Pacemaker.

Untuk mengubah jenis operasi pacemaker, sebuah magnet akan diletakkan di dekat

pacemaker, di atas kulit pasien untuk mengaktifkan “reed switch” yang akan

mengubah pacemaker ke jenis yang diinginkan.

28. Dimanakah peletakkan lead pacemaker?

Lead diletakkan pada pembuluh darah jantung yang terhubung dengan SA Node,

sehingga sinyal dari pacemaker dapat digunakan untuk memicu jantung.

29. Pada rangkaian elektrik pacemaker, mengapa masukannya pada kutub inverting? Jika

umpan balik positif diganti umpan balik negatif apakah bisa?

Karena pada rangkaian komparator masukan harus terletak pada kutub inverting dan

menggunakan umpan balik positif, jika umpan balik positif diganti menjadi umpan

balik negatif, maka rangkaian tersebut akan berubah menjadi rangkaian penguat.

30. Mengapa telepon genggam bisa membahayakan pemakai pacemaker, sedangkan

microwave tidak membahayakan pemakai pacemaker?

Karena penggunaan telepon genggam yang cenderung dekat dengan pacemaker, oleh

karena itu sebaiknya tidak meletakkan telepon genggam di saku dekat dada atau

ketika menelpon sebaiknya gunakan bagian tubuh sebelah kanan.

Kelompok 8:

31. Berapa detak jantung minimal yang diperlukan oleh tubuh?

Detak jantung normal berkisar antara 70-80 bpm, tetapi jika dalam keadaan istirahat

(tidur) detak jantung berkisar kurang lebih 40 bpm.

32. Apakah peletakkan pacemaker harus selalu di dada atas dekat selangka?

Sejauh ini, implantasi yang dilakukan oleh dokter selalu di bagian dada kiri atas dekat

tulang selangka karena untuk memudahkan dalam pengkabelan pacemaker ke jantung.

33. Mengapa telepon genggam bisa membahayakan pemakai pacemaker, sedangkan

microwave tidak membahayakan pemakai pacemaker?

Karena penggunaan telepon genggam yang cenderung dekat dengan pacemaker, oleh

karena itu sebaiknya tidak meletakkan telepon genggam di saku dekat dada atau

ketika menelpon sebaiknya gunakan bagian tubuh sebelah kanan.

34. Apakah pengguna pacemaker diharuskan konsultasi dengan dokter untuk selang

waktu tertentu?

Ya, pengguna pacemaker meskipun gangguan pada jantungnya dapat teratasi namun

harus tetap melakukan check-up ke rumah sakit setiap 6 bulan sekali untuk

memastikan keadaan pacemaker.

35. Apakah baterai sel nuklir pernah diimplementasikan sebagai catu daya pacemaker?

Baterai sel nuklir masih dalam tahap pengembangan, karena risiko yang terlalu besar

maka baterai sel nuklir jarang atau bahkan tidak pernah diujicobakan ke perangkat-

perangkat elektronik berskala kecil.