Dr. Yandri Naldi, M.H.Bagian Fisiologi

Fakultas Kedokteran Universitas Swadaya Gunung JatiCirebon 2013

Tujuan Instruksional Khusus 1. Setelah mengikuti mata kuliah ini, 80 %

mahasiswa dapat menyebutkan konsep dasar Bio Listrik

2. Setelah mengikuti mata kuliah ini, 80 % mahasiswa dapat menguraikan elektroda dan macam-macam gelombang potensial aksi

3. Setelah mengikuti mata kuliah ini, 80 % mahasiswa dapat menjelaskan kelistrikan dan aktifitas otot jantung

Relevansi singkatSistem tubuh manusia, terutama organ

jantung dan syaraf memiliki gelombang elektromagnetik untuk membantu pergerakan organ tersebut

Deskripsi singkat Mata kuliah ini akan membahas tentang sistem kelistrikan pada otot jantung

Sejarah : Caldani, 1856 : menemukan kelistrikkan pada otot katak

yang telah mati Luigi Galvani, 1780 : Mulai mempelajari listrik pada

tubuh hewan Luigi Galvani, 1786 : melaporkan hasil eksperimennya

bahwa kedua kaki katak terangkat ketika diberikan aliran listrik lewat suatu konduktor

Arons, 1892 : merasakan adanya aliran frekuensi tinggi melalui dirinya sendiri dan asistennya

Van Seynek, 1899 : Melakukan pengamatan tentang terjadinya panas pada jaringan yang disebabkan oleh aliran frekuensi tinggi

Schliephake, 1928 : melaporkan tentang pengobatan penderita dengan mempergunakan “short wave”

Biolistrik merupakan fenomena kelistrikan dalam jaringan sel,

Sel menghasilkan potensial listrik yang berupa lapisan tipis (thin film), bagian luar bermuatan positif, bagian dalam negatif.

Dapat diamati dan diukur dalam sistem syaraf dan otot (dlm keadaan rehat mempunyai beda potensial – 85 mV relatif thd bagian luar)

Hukum Ohm : Perbedaan potensial antara ujung konduktor berbanding langsung dengan arus yang melewati, berbanding terbalik dengan tahanan dari konduktor

R = V I

R : tahanan, ohm (Ω)I : kuat arus, ampere (A)V : Tegangan, (volt)

Hukum Joule : Arus listrik yang melewati konduktor dengan perbedaan tegangan (V) dalam waktu tertentu akan menimbulkan panas

H1(kalori) = VIT J

T : waktu, detikJ : Joule = 0,239 kal

Arus Listrik : Banyaknya muatan listrik yang mengalir dalam sebuah penghantar

Potensial : Perbedaan jumlah muatan listrik antara dua buah penghantar (V = V2 – V1)Daya Listrik : Ukuran cepat rambat energi listrik untuk diubah menjadi eneri lain (disebut juga power)

dt

dQi

1. Arus bolak balik / sinusoidal

2. Arus setengah gelombang3. Arus searah penuh tapi

masih mengandung desir4. Arus searah murni5. Faradik6. Surged faradic / sentakan

faradik7. Surged sinosoidal /

sentakan sinusoidal8. Galvanik yang interuptus9. Arus gigi gergaji

Kecepatan impuls serat syaraf : serat syarat berdiameter besar kemampuan menghantarkan impuls lebih cepat dari yang berdiameter kecil

Serat syarat ada 2 type :Bermyelin :

banyak terdpt pd manusia. suatu insulator yang baik kemampuan mengaliri listrik sangat rendah. Aliran sinyal dapat meloncat dari satu simpul ke simpul yang lain.

Tanpa myelin :Akson tanpa myelin diameter 1 mm kecepatan 20 -50

m/s.Akson bermyelin diameter 1 μm kecepatan 100 m/s.

Dalam keadaan biasa konsentrasi ion Na+ lebih besar diluar sel daripada di dalam sel - 90 mV (dalam keadaan istirahat) Polarisasi

Bila ada rangsangan pada membran sel, butir2 membran akan berubah dan beberapa ion Na+ akan masuk ke dalam sel di dalam sel akan berkurang negatif depolarisasi

Suatu rangsangan yang cukup kuat mencapai titik tertentu sehingga dapat menimbulkan depolarisasi membran (titik tsb dinamakan nilai ambang), proses depolarisasi akan berlanjut potensial membran akan naik dengan cepat secara tiba-tiba disebut potensial aksi (< 1 m detik)

Segera setelah potensial aksi mencapai puncak mekanisme pengangkutan di dalam sel membran dgn cepat mengembalikan ion Na+ ke luar sel sehingga mencapai potensial membran istirahat (- 90 mV) Repolarisasi

Otot Jantung (miokardium) berbeda dengan syaraf dan otot bergaris.Ion Na+ mudah bocor sehingga setelah repolarisasi,ion Na+ akan masuk kembali ke sel Depolarisasi spontan.(nilai ambang dan potensial aksi tanpa memerlukan rangsangan dari luar). Sel otot jantung akan mencapai nilai ambang dan potensial aksi pada kecepatan yang teratur Natural Rate / kecepatan dasar membran sel.

Untuk menentukan natural rate dihitung dari mulai depolarisasi spontan sampai nilai ambang setelah repolarisasi. Yang mempengaruhinya :1. Potensial membran istirahat.2. Tingkat dari nilai ambang.3. Slope dari depolarisasi spontan terhadap nilai ambang.

Ada sekumpulan sel utama yang secara spontan menghasilkan potensial aksi yang akan dengan cepat mendepolarisasi sel otot miokardium yang sedang mengalami istirahat Pace Maker / perintis jantung.

+40

-90

0

Nilai ambang

Untuk mengukur potensial aksi secara baik dipergunakan elektroda

Bahan yang dipakai sbg elektroda adalah perak dan tembaga

Apabila sebuah elektroda tembaga dan sebuah elektroda perak dicelupkan ke dalam larutan misalnya larutan elektrolit seimbang cairan tubuh maka akan terjadi perbedaan potensial antara kedua elektroda itu.

Perbedaan potensial ini kira-kira sama dengan perbedaan antara potensial kontak kedua logam disebut potensial offset elektroda

Apabila sebuah elektroda tembaga dan elektroda perak ditempatkan dalam bak berisi elektrolit akan terdapat perbedaan potensial sebesar 0,80 – 0,30 = 0,46 V

Perbedaan potensial sebesar 0,46 V dapat dijumpai bila kedua tangan penderita disambung melalui elektroda tembaga dan elektroda perak pada jalan masuk instrumen yang dipakai untuk pengukuran

Dalam praktek perbedaan potensial offset elektroda harus dibuat sekecil mungkin/mendekati nol, akan tetapi selalu tidak mungkin dan akan terjadi drift (penurunan tegangan secara perlahan-lahan)

Untuk mendapatkan potensial offset elektroda sekecil mungkin, elektroda tidak disambung pada amplifier tegangan searah melainkan dilapisi pasta/jelly

Pemilihan bahan sebagai elektroda sangat penting terutama bahan elektroda dapat disterilkan dan tidak mengandung racun pilihan utama adalah perak dan ditutupi lapisan tipis perak chlorida (AgCl)

1. Elektroda jarum (mikro elektroda) berbentuk konsentrik (concentric elektroda) untuk mengukur aktivitas motor unit tunggal Elektroda terbuat dari baja anti karat

2. Elektroda mikropipet terbuat dari gelas pipa gela dipanaskan lalu ditarik cepat-cepat kemudian ujung gelas tersebut dipotong, diameternya tidak lebih dari 0,5 Um, dalam pipa diisi elektrolit sehingga diperoleh kontak penyaluran yang baik dengan kawat perak sehingga dapat dipergunakan untuk menyalurkan potensial kedalam sebuah sel untuk mengukur potensial biolistrik dekat atau didalam sel

2. Elektroda permukaan kulit, terbuat dari metal/logam yang tahan karat, misalnya perak, nikel atau alloy

a. Bentuk plat untuk mengukur listrik permukaan tubuh EKG, EEG dan EMG, di daerah yang akan diletakkan elektroda digosok dengan saline solution, atau diganti dengan jelly atau pasta

b. Bentuk suction cup

a. Bentuk floating (elektroda ngambang) prinsipnya mencegah kontak langsung antara logam dan kulit

b. Bentuk ear clip dipergunakan sebagai reference pada pengukuran EEG atau EKG

c. Bentuk batang sebagai reference pada waktu perekaman EKG, EEG atau EEG

Isyarat listrik tubuh merupakan hasil perlakuan kimia dari tipe-tipe sel tertentu. Dengan mengukur isyarat listrik tubuh secara selektif sangat berguna untuk memperoleh informasi klinik tentang fungsi tubuh

Yang termasuk dalam isyarat tubuh adalah :1.EMG (elektromiogram)2.ENG (elektroneogram)3.ERG (elektroretinogram)4.EOG (elektrookulogram)5.EGG (elektrogastrogram)6.EEG (elektroensefalogram)7.EKG (elektrokardiogram)

Depolarisasi sel membran otot jantung (miokardium) oleh perambatan potensial aksi dengan menghasilkan kontraksi otot

Sel otot jantung mempunyai :a. High speed conductive pathway (konduksi berjalan

dengan kecepatan tinggi)b. Long refractory period (periode refraker yang

panjang) lamanya repolarisasi dan periode refrakter pada otot jantung (miokardium) 100 kali lebih lama daripada otot bergaris

c. Automatisasi sel jantung tidak menghendaki rangsangan dari luar untuk mencapai nilai ambang melainkan mempunyai kemampuan sendiri yaitu depolarisasi spontan tanpa rangsangan dari luar

Sel membran otot jantung (miokardium) berbeda dengan saraf dan otot bergaris.

Saraf dan otot bergaris memerlukan rangsangan supaya ion Na+ masuk ke dalam sel depolarisasi

Sel otot jantung, ion Na+ mudah bocor (tidak memerlukan rangsangan dari luar), setelah repolarisasi komplit, ion Na+ akan masuk lagi ke dalam sel depolarisasi spontan

Menghasilkan gelombang depolarisasi untuk seluruh otot miokardium

Depolarisasi sel membran otot jantung oleh perambatan potensial aksi menghasilkan kontraksi otot denyut jantung

SA node mengalami gelombang depolarisasi ke atrium kiri dari atrium kanan dalam 70 sekon terjadi kontraksi atrium

Gelombang depolarisasi berlanjut ke AV node AV node mengalami depolarisasi

Gelombang dari AV node melalui bundle of his (BH)dan diteruskan ke bundle branch (BB) BB mengalami depolarisasi

Diteruskan ke jaringan purkinye endokardium berakhir di epikardium terjadi kontraksi otot jantung

Setelah repolarisasi, miokardium relaksasi

Repolarisasi: epi endoDepolarisasi: endo epi

P : gelombang yang timbul karena depolarisasi atrium. Q : defleksi negatif pertama sesudah gelombang P dan

yang mendahului defleksi R, dibangkitkan oleh depolarisasi permulaan ventrikel.

R : defleksi positif pertama sesudah gelombang P dan yang ditimbulkan oleh depolarisasi utama ventrikel.

S : defleksi negatif sesudah defleksi R. T : gelombang yang timbul oleh repolarisasi ventrikel.

1. Gabriel, J.F, Fisika Kedokteran, EGC, Jakarta, 1996.

2. Cameron, J.R, dkk, Fisika Tubuh Manusia, EGC, Jakarta, 2006.

3. Guyton & Hall, Buku Ajar Fisiologi Kedokteran edisi 9, EGC, Jakarta, 1997.

TERIMA KASIH