pendahuluan

Co

urs

e O

utli

ne

B1.1 This document can be used only for educational purposes Corresponding author : [email protected] Phone : (022) 6624781 or 081321266714

Dr. Horasdia SARAGIH Physics in Biology and Medicine

A P P L I E D P H Y S I C S S C I E N C E

BAB 1

Pendahuluan Fisika Kesehatan 1.1. Fisika Kesehatan

Ilmu fisika kesehatan atau disebut dengan medical physics adalah ilmu yang menggabungkan dua bidang

kajian yang sangat luas, yaitu : ilmu fisika dan ilmu kesehatan serta keterkaitannya. Fisika kesehatan mengacu pada dua bidang kajian utama, yaitu: pertama, penerapan fungsi ilmu fisika pada tubuh manusia dan penerapannya untuk mengatasi penyakit yang dialami oleh tubuh, dan yang kedua, penerapan ilmu fisika pada kegiatan teknik pemeriksaan medis. Bagian yang pertama sering disebut physics of physiology; sementara bagian yang kedua melibatkan seluruh pemahaman tentang konsep dasar dan cara kerja instrumen-instrumen (peralatan) kedokteran yang digunakan untuk mendiagnosa para pasien. Kedua bidang kajian tersebut menjadi sangat penting untuk menjaga (bagian yang pertama) kesehatan dan (bagian yang kedua) untuk mengatasi atau menyembuhkan tubuh bila telah terserang penyakit.

Bidang ilmu fisika kesehatan terdiri dari beberapa sub-divisi. Di Amerika Serikat fisika kesehatan lebih

difokuskan pada bidang kajian radiologi. Ilmu fisika digunakan menganalisis secara sempurna tentang proses fisis peristiwa radiasi dan memberikan solusi lengkap tentang cara mengatasi permasalahan-permasalahan yang mungkin terjadi pada tubuh manusia akibat pemberian perlakuan radiasi tersebut. Proses penyembuhan tubuh manusia dari berbagai penyakit dengan cara radiasi dengan demikian dapat dilakukan dengan baik dan sempurna. 1.2. Matematika Sebagai Alat Bantu

Sekalipun para fisikawan dapat dengan mudah menyelesaiakan berbagai persoalan fisis yang ada, namun

di sisi lain banyak permasalahan fisis yang lain, termasuk pada bidang kesehatan, harus diselesaikan dengan melibatkan sedikit perumusan matematika. Dengan bantuan teknik matematis yang lihai, banyak permasalahan medis terselesaikan. Dalam dunia fisika sendiri matematika menjadi alat bantu untuk menyelesaikan berbagai persoalan. Menyelesaikan berbagai persamaan gerak tubuh, aliran darah, proses detak jantung, proses interaksi antar sel-sel tubuh, dilakukan dengan menggunakan alat bantu teknis perumusan matematis yang relevan. Jadi dengan demikian, memiliki pemahaman matematika yang baik sangat membantu untuk menyelesaikan berbagai permasalahan kesehatan dengan sempurna. 1.3. Pengukuran Besaran

Di dalam kehidupan sehari-hari, kita sering melakukan pengukuran. Pada dunia kesehatan pengukuran

menjadi tugas rutin yang dilakukan. Mengukur temperatur tubuh, mengukur tinggi badan, mengukur detak jantung, mengukur denyut aliran darah adalah contoh yang banyak kita temukan. Proses pengukuran ini akan melibatkan angka-angka pada berbagai digit.

Semua alat ukur yang digunakan pada proses pengukuran tentu memiliki skala pengukuran yang terkecil,

yaitu skala terkecil yang ditunjukkan pada alat ukur. Kita menyadari bahwa sebagai manusia kita memiliki banyak keterbatasan. Dalam proses pengukuran yang kita lakukan, oleh karena keterbatasan itu, akan menghasilkan sedikit kesalahan dalam batas toleransi, yang oleh fisikawan dan matematikawan dikategorikan sebagai ketidakpastian

Co

urs

e O

utli

ne




hasil pengukuran. Itulah sebabnya sering dianjurkan agar mengukur sesuatu besaran harus dilakukan berulang kali dan mengambil rata-ratanya sebagai hasil akhir yang dilaporkan. Semua itu dilakukan agar didapatkan hasil yang lebih akurat sehingga hasil pengukuran tersebut betul-betul menyatakan keadaan yang sebenarnya. Kesalahan terkecil yang mungkin dilakukan pada setiap pengukuran adalah setengah kali dari besar skala terkecil alat ukur yang digunakan.

Umumnya pada kehidupan kita sehari-hari besaran-besaran hasil pengukuran yang kita dapatkan adalah

hanya melibatkan besarnya saja atau nilai angkanya saja. Besaran ini disebut sebagai besaran scalar. Kita jarang berfikir tentang apa saja yang melekat pada besaran itu. Jika suatu proses pengukuran hanya menghasilkan besarnya saja, maka pengukuran tersebut hanya menghasilkan nilai skalar pengukuran. Tapi dalam kehidupan nyata dan dunia kesehatan, banyak besaran yang harus diukur tidak hanya memiliki besar akan tetapi juga memiliki arah. Suatu besaran yang memiliki besar dan arah disebut sebagai besaran vector. Misalnya, katakanlah anda mendorong seorang teman dengan kuat sehingga teman tersebut terjatuh dan terhempas ke lantai sehingga terluka. Anda dalam proses itu tentu “memberikan” gaya sebesar tertentu untuk mendorong teman itu. Tapi di samping nilai gaya yang anda “berikan” tersebut tentu ada arah kemana anda mendorongnya. Jadi gaya yang anda “berikan” itu memiliki besar dan arah, sehingga gaya itu disebut sebagai besaran vector. Banyak besaran vector yang akan kita gunakan dalam menyelesaikan berbagai permasalahan kesehatan tubuh. 1.4. Satuan Besaran Fisika

Gaya yang anda gunakan untuk mendorong teman tersebut memiliki besar dan arah. Di samping itu gaya

juga memiliki satuan sebagaimana besaran-besaran yang lainnya. Gaya memiliki satuan Newton yang sama dengan kg.m/dt2. Pada kesempatan lain mungkin saja anda menemukan satuan gaya menjadi gr.cm/dt2. Sekilas terlihat ada perbedaan dari kedua satuan itu walaupun sama-sama satuan dari besaran gaya. Mengapa besaran yang sama memiliki satuan yang berbeda ? Kajian fisika sebenarnya mengizinkan adanya perbedaan penulisan itu. Perbedaan yang terjadi pada penulisan satuan gaya di atas hanya pada sistim satuan yang digunakan. Kg.m/dt2 adalah sistim satuan internasional (SI) atau sering disebut sistim MKS yang berasal dari kata Meter Kilogram Second, sementara gr.cm/dt2 adalah sistim CGS yang berasal dari kata Centimeter Gram Second. Beberapa negara di Eropa menggunakan sistim satuan CGS, sementara Amerika Serikat lebih menyukai sistim satuan MKS. Di dalam buku ini kita akan lebih sering menggunakan sistim satuan MKS. Satuan dari besaran-besaran yang lain dapat dilihat pada berbagai buku ajar yang ada. Di dalam dunia kesehatan kita akan banyak berhadapan dengan satuan seperti: kg (berat badan), oC (temperatur tubuh), cm3 (volume cairan yang akan disuntikkan ke dalam tubuh), dll. 1.5. Besaran Pokok dan Turunan

Besaran yang digunakan dalam suatu perhitungan sering melibatkan besaran pokok dan besaran turunan.

Besaran pokok adalah besaran dasar yang tak teruraikan lagi. Besaran turunan adalah besaran dimana tersusun dari lebih dari satu besaran pokok. Besaran Pokok

• Panjang (jarak) meter (m) • Massa kilogram (kg) • Waktu second (sec) atau detik • Temperatur Kelvin (K) atau Celcius (C) • Arus listrik Ampere (A) • Intensitas cahaya Candela (Cd) • Jumlah zat mole (mol)

Besaran Turunan

• Kecepatan m/det • Luas m2 • Volume m3 • Gaya kg.m/dt2 • dll.

Co

urs

e O

utli

ne

B1.3

1.6. Besaran Vektor Sebagaimana telah disinggung sebelumnya bahwa apabila suatu besaran tidak hanya memiliki besarnya

saja akan tetapi juga memiliki arah maka besaran tersebut disebut sebagai besaran vector. Penanganan terhadap besaran vector sangat berbeda dengan penanganan terhadap besaran scalar. Penjumlahan besaran scalar cukup dengan menjumlahkan angka-angka dari nilai besaran tersebut. Pengukuran volume darah merupakan besaran scalar. Bila di ruang penyimpanan darah Palang Merah Indonesia terdapat 3 bungkus labu darah dengan volume masing-masing 200 ml, maka jumlah volume total darah dapat dijumlahkan dengan cara yang sederhana, yaitu: 200 ml + 200 ml + 200 ml = 600 ml. Kita dengan mudah dapat menghitung jumlah total volume darah yang ada, yaitu: 600 ml.

Sangat berbeda halnya bila kita berhadapan dengan besaran vector seperti gaya. Bila seorang perawat

mendorong suatu strecher (suatu alat dimana si pasien dapat ditidurkan di atasnya) untuk memindahkan pasien dari kamar rawat yang satu ke kamar rawat yang lain, dibutuhkan gaya yang relatif besar yang biasanya dilakukan oleh 2 orang perawat. Agar kecepatan dorong menjadi besar maka kedua perawat tersebut harus mendorong strecher ke arah yang sama. Jika kedua perawat tersebut mendorong strecher masing-masing berlawanan arah, maka strecher tersebut dapat saja tidak akan berpindah. Katakanlah F1 adalah gaya yang dihasilkan oleh perawat yang pertama yaitu 4 N dan F2 adalah gaya yang dihasilkan oleh perawat yang kedua yaitu 5 N, maka proses penjumlahan vektornya untuk kasus yang searah adalah sebagai berikut :

hasil penjumlahan

kedua gaya

Total gaya : 4N + 5N = 9N

F1

F2

4N

5N F1 F2

4N 5N


Gambar 1.1. Kedua perawat mendorong strecher ke arah yang sama sehingga menghasilkan gaya dorong total sebesar 9 N.

hasil penjumlahan kedua gaya

F1

F2

4N

5N

F1 F25N 4N

Total gaya : - 4N + 5N = 1N

Gambar 1.2. Kedua perawat mendorong strecher ke arah yang berlawanan sehingga menghasilkan gaya dorong total sebesar 1

N.


This document can be used only for educational purposes Corresponding author : [email protected] Phone : (022) 6624781 or 081321266714

Co

urs

e O

utli

ne

B1.4

Bila kedua perawat mendorong strecher ke arah yang sama seperti ditunjukkan pada gambar 1, maka gaya dorong total yang dihasilkan adalah hasil penjumlahan aljabar langsung dari kedua gaya tersebut, yaitu : 4N + 5N. Dari hasil penjumlahan ini didapatkan gaya dorong total sebesar 9 N.

Bila kedua perawat mendorong strecher dengan arah yang berlawanan (lihat gambar 2), penjumlahan

aljabar langsung dapat dilakukan dengan memperhatikan arah kedua gaya. Bila kita menetapkan sebagai acuan arah vector gaya F2 adalah positif (ke arah kanan) maka vector gaya F1 yang arahnya berlawanan (ke arah kiri) harus bernilai negatif sehingga cara penjumlahannya adalah (-4N) + 5N yang menghasilkan gaya dorong total sebesar 1 N. Dari kedua kasus tersebut jelaslah terlihat bahwa penjumlahan kedua besaran vector gaya F1 dan F2 memiliki hasil yang sangat bergantung pada arah masing-masing gaya.

Coba perhatikan kasus dimana gaya F1 membentuk sudut 600 terhadap gaya F2 seperti ditunjukkan pada

gambar 3. Pada kasus ini dibutuhkan teknik tertentu yang sesuai dengan aturan penjumlahan vector untuk menyelesaikannya. Untuk menjumlahkan kedua vector gaya tersebut secara aljabar pada arah gaya F2 maka haruslah terlebih dahulu gaya F1 diproyeksikan searah dengan vector gaya F2. Penjumlahan aljabar dua buah vector atau lebih dapat dilakukan apabila vector-vektor tersebut searah atau berlawanan arah. Dalam kasus yang ditunjukkan oleh gambar 3, vector gaya F1 dapat diproyeksikan searah dengan F2. Hasil proyeksi vector gaya F1 ke arah gaya F2 adalah F1 cos 600. Dengan demikian, kedua besaran vector tersebut dapat dijumlahkan secara aljabar (jumlah total besar vector yang searah dengan F2), yaitu: Total gaya = F1 cos 600 + F2 = (4 cos 600) N + 5 N = (4 x ½) N + 5 N = 7 N

hasil penjumlahan kedua gaya

Total gaya : = (4 cos 450) N + 5 N = (4 x 0,5) N + 5 N = 7 N.

F1

F2

4N

5N

600

F1

F24N

5N 600

4 cos 600

Gambar 1.3. Kedua perawat mendorong strecher ke arah yang berlainan (kedua arah membentuk sudut 600) sehingga menghasilkan gaya dorong total sebesar 7 N.




Co

urs

e O

utli

ne

B1.5

Tampak bahwa nilai total gaya pada kasus ketiga ini berbeda dengan nilai total dari dua kasus sebelumnya. Kasus pada gambar 1 menghasilkan total gaya sebesar 9 N, sementara kasus pada gambar 2 menghasilkan total gaya sebesar 1 N dan kasus pada gambar 3 menghasilkan total gaya sebesar 7 N. Artinya, jelaslah bahwa arah dari gaya-gaya yang akan dijumlahkan mempengaruhi nilai hasil penjumlahannya. Teknik cerdik untuk menentukan arah dan besarnya gaya-gaya sangat dibutuhkan pada teknologi pengobatan secara mekanik. Lazim di dalam dunia kesehatan bahwa untuk meluruskan suatu tulang yang bengkok dapat dilakukan dengan menggunakan gaya pemberat dari suatu beban yang digantungkan padanya. Arah gaya yang dihasilkan beban didisain sedemikian rupa sehingga dapat dimanfaatkan secara efesien dan efektif untuk menarik tulang yang akan diluruskan. 1.7. Lengan Gaya

Perhatikan sistim neraca lengan yang ditunjukkan pada gambar 4. Pada zaman dahulu alat timbang

(neraca) seperti ini digunakan untuk menimbang berbagai jenis bahan obat-obatan, namun oleh karena kemajuan teknologi digital, alat timbang yang digunakan saat ini adalah alat timbang digital yang murni berbasis elektronika. Mari kita pelajari cara kerja alat timbang yang ditunjukkan oleh gambar 4 untuk memahami apa yang dimaksud dengan lengan gaya.




m1 m2

W1 W2

L1 L2 O A B

Gambar 1.4. Sistim keseimbangan Neraca lengan Yang dimaksud dengan lengan gaya adalah jarak antara titik A ke O atau jarak antara B ke O. Titik O

adalah titik tumpuan, sementara titik A atau titik B adalah titik pertemuan ujung lengan dengan gaya penariknya. Gaya penarik lengan L1 (lengan A ke O) adalah W1 dan gaya penarik lengan L2 (lengan B ke O) adalah W2. Yang menyebabkan adanya gaya W1 adalah massa beban m1 dan yang menyebabkan adanya gaya W2 adalah massa beban m2. Gaya W1 memaksa sistim neraca berotasi (berputar) berlawanan arah dengan putaran jarum jam dan gaya W2 memaksa sistim neraca berotasi searah putaran jarum jam. “Sesuatu” yang dapat menimbulkan suatu sistim berotasi disebut sebagai “gaya torsi” atau singkatnya disebut torsi (disimbolkan dengan τ ; dibaca “tau”). Torsi didefenisikan sebagai perkalian antara gaya dengan lengan.

Pada sistim neraca lengan (gambar 4) gaya-gaya yang ada adalah W1 dan W2, sedangkan lengan gaya

adalah L1 dan L2. Oleh karena itu, torsi yang searah perputaran jarum jam adalah τ2 = W2xL2 dan torsi yang berlawanan dengan arah perputaran jarum jam adalah τ1 = W1xL1. Bila sistim neraca dalam keadaan setimbang

Co

urs

e O

utli

ne

B1.6

diam maka torsi ke kanan (searah perputaran jarum jam) sama dengan torsi ke kiri (berlawanan arah dengan perputaran jarum jam) dan dituliskan sebagai: τ2 = τ1.

Bila diketahui massa m1 = 2 kg dan panjang lengan neraca masing-masing adalah 0,25 m, maka berapa

besarnya m2 agar sistim neraca berada dalam keadaan setimbang diam? Sebagaimana telah diuraikan sebelumnya, syarat keadaan setimbang diam pada neraca lengan adalah besar torsi ke arah kanan harus sama dengan besar torsi ke arah kiri, yaitu : (ambil grafitasi bumi = g)

τ2 = τ1W2 x L2 = W1 x L1 m2 x g x L2 = m1 x g x L1 m2 = ( m1x g x L1)/(g x L2) karena L1 = L2, maka : m2 = m1 = 2 kg.

Contoh Soal : 1. Gambar di bawah ini menunjukkan sistim keseimbangan 3 buah benda. Sudut yang diapit oleh tali TA dan tali

TB adalah 600. Bila diketahui berat beban A = 4 N dan berat beban B = 5 N. Maka berapakah berat beban C ? 2. Gambar di bawah ini menunjukkan sistim keseimbangan 2 benda. Berat beban A = 5 N, panjang lengan LA =

0,5 m. Berapa panjang lengan LB jika berat beban B = 6 N ? B

3. Gambar di bawah ini menunjukkan sistim kesetimbangan sebuah benda tergantung. Sudut yang diapit oleh tali

TA dengan langit-langit adalah 300 dan yang diapit oleh tali TB dengan langit-langit adalah 450. Bila diketahui berat beban C = 100 N. Berapa tegangan yang terjadi pada tali TA dan tali TB ?




Co

urs

e O

utli

ne




Note : Dengan memahami dan menyelesaikan ketiga persoalan di atas dan mengembangkannya dengan membuat inovasi-inovasi tambahan, maka anda akan mampu mendesain sistim peralatan pembebanan dalam proses traksi tulang dan traksi kulit dalam dunia medis. 1.8. Fenomena Tekanan di dalam Tubuh

Tekanan (disimbolkan dengan huruf P) didefenisikan sebagai gaya per satuan luas. Satuannya adalah

N/m2, yang di dalam sistim satuan SI dinyatakan dengan Pascal atau Pa. Di dalam dunia medis satuan tekanan dinyatakan dalam millimeter mercuri atau disingkat dengan mmHg. Tekanan atmosfer lingkungan kita adalah 760 mmHg. Atmosfer memiliki tekanan sebesar 1 atm (atm adalah singkatan dari atmosfer). Jadi 1 atm = 760 mmHg. Karena kita hidup di lingkungan atmosfer, maka pengukuran tekanan apapun dihitung relatif terhadap tekanan atmosfer.

Ada sejumlah tempat di dalam tubuh yang tekanannya relatif lebih kecil dari tekanan atmosfer (atau

bernilai negatif). Sebagai contoh, ketika kita bernafas (menarik nafas), tekanan di dalam paru-paru kita harus lebih kecil dari tekanan udara luar (atmosfer) agar supaya udara di lingkungan kita dapat mengalir ke dalam paru-paru. Ketika seseorang minum air dari sebuah gelas dengan menggunakan sedotan, tekanan di dalam mulutnya harus jauh lebih kecil dari tekanan atmosfer di sekitar gelas agar air di dalam gelas tersebut dapat mengalir ke dalam mulut.

Di dalam tubuh kita, jantung berperan sebagai sebuah pompa yang dapat menghasilkan tekanan yang

betul-betul tinggi (~100 sampai 140 mmHg) untuk menghasilkan gaya dorong yang besar agar darah dapat didorong mengalir dari paru-paru ke seluruh tubuh melalui arteri. Darah yang telah dialirkan ke seluruh tubuh akan dialirkan kembali ke paru-paru melalui venous (pembuluh darah), oleh karena itu tekanan pada venous harus betul-betul cukup kecil agar darah (khususnya pada bagian tubuh yang paling bawah seperti kaki) dapat disedot kembali ke dalam jantung. Kegagalan dalam menyedot kembali darah yang telah dialirkan ke wilayah kaki ini sering menghasilkan pembengkakan pada pembuluh darah (veins). Tekanan di dalam Tengkorak (Skull)

Ruang di sekitar otak di dalam tengkorak memiliki sekitar 150 cm3 cairan otak (cerebrospinal fluid

disingkat dengan CSF). Cairan otak ini dapat mengalir keluar dari wilayah otak melalui saluran ventrikel (venticle). Ventricles adalah rongga-rongga berukuran sangat kecil yang menghubungkan ruang otak dengan rongga tulang belakang (spinal column). Aliran secara sirkulatif (bersirkulasi) cairan CSF melalui ventricles dari ruang otak ke rongga tulang belakang dan sebaliknya terjadi secara terus menerus. Jika ventricles mengalami penyumbatan, cairan CSF akan terjebak di dalam ruang otak (tengkorak) sehingga akan meningkatkan tekanan internal tengkorak. Peningkatan tekanan internal tengkorak, pada taraf yang berlebihan akan menyebabkan terjadinya pembesaran tengkorak (kepala membesar secara tidak normal). Pembesaran kepala yang tidak normal ini disebut sebagai hydrocephalus. Kondisi ini sering terjadi pada bayi, dan menjadi permasalahan yang sangat serius. Namun jika gejala ini secara dini dapat diketahui, penanggulangannya dapat dilakukan melalui pembedahan dengan mem-by-pass sistim aliran CSF yang tersumbat dengan teknologi yang ada.

Co

urs

e O

utli

ne

B1.8

Gambar 1.5. Penampang lintang tengkorak. Cairan cerebrospinal (CSF) ditunjukkan oleh daerah yang diarsir. Cairan CSF melindungi otak dari berbagai jenis benturan.

Pengukuran penambahan tekanan CSF tidak dapat dilakukan secara langsung. Metode pengukuran yang

lazim dilakukan adalah dengan mengukur panjang lingkaran keliling kepala (tengkorak) yang terletak tepat sedikit di atas kuping. Nilai normal panjang keliling kepala untuk bayi adalah 32 sampai 37 cm. Apabila ukuran ini dilebihi, maka bayi tersebut memiliki kecenderungan terserang hydrocephalus. Tekanan Pada Mata

Cairan bening di dalam bola mata yang terdapat antara permukaan mata dan retina memiliki tekanan

tertentu sehingga dapat menjaga bola mata pada bentuk dan ukuran yang tetap. Dimensi atau bentuk mata sangatlah kritis. Bila dimensinya tidak tepat, mata menjadi tidak dapat melihat. Perubahan 0,1 mm pada diameternya menghasilkan efek (pengaruh) terhadap kejelasan penglihatan. Jangan sekali-kali menekan bola mata terlalu keras karena dapat berakibat fatal dimana tekanan internal mata tidak dapat mengembalikan bola mata ke dalam bentuk semula dan oleh karena itu dapat menyebabkan kebutaan. Tekanan normal cairan bening mata (tekanan mata) berada pada interval 12 sampai 23 mmHg.

Cairan di bagian depan mata tersusun sebagaian besar dari air. Mata secara kontinu menghasilkan

cairan, dan oleh sistim pengaliran yang dimilikinya membuat cairan yang berlebihan dapat dibuang dengan baik. Apabila sistim pengaliran ini mengalami penyumbatan sehingga sirkulasi tidak berjalan dengan sewajarnya, maka akan mengakibatkan tekanan di dalam mata menjadi meningkat (bertambah). Peningkatan tekanan ini dapat membatasi suplai darah ke retina mata sehingga mempengaruhi kejelasan penglihatan. Kondisi seperti ini disebut dengan glaucoma. Bila kondisi seperti ini sudah pada taraf yang sangat parah dapat menyebabkan kebutaan. Tekanan yang dihasilkan cairan mata ini (tekanan mata) dapat diukur dengan alat yang diberi nama tonometer. Tekanan Pada Sistim Pencernaan

Sistim pencernaan memiliki pintu masukan, yaitu melalui mulut dan menuju ke persambungan antara

kerongkongan dan lambung (stomach-esophagus junction), dan pintu pengeluaran melalui anus (anal sphincter). Panjang sistim pencernaan manusia dari mulut sampai anus lebih kurang 6 m. Sistim pencernaan dilengkapi dengan katub-katub (valves) yang berperan sebagai pembuka dan penutup sehingga sistim pencernaan berproses dengan sempurna. Katub di dalam usus berperan untuk meratakan penyaluran (pengaliran) makanan di dalamnya. Katub-katub terdapat pada antara lambung dan usus kecil (pylorus; yang berperan untuk menghidari aliran makanan dari usus kecil kembali ke lambung) dan antara usus kecil dan usus besar (valve between small and large intestine). Pada beberapa kejadian aliran penyaluran terbalik dapat saja terjadi, seperti pada saat muntah, aliran makanan berbalik dari yang normalnya.




Co

urs

e O

utli

ne

B1.9

Gambar 1.6. Distribusi katub pada sistim pencernaan.

Tekanan di dalam lambung dan usus (bagian-bagian dari sistim pencernaan) lebih besar dari pada

tekanan atmosfer. Makanan yang dimakan (setelah kenyang) meningkatkan tekanan pada sistim pencernaan. Pertambahan tekanan ini ditandai dengan semakin tegangnya kulit perut. Di samping itu, pada saat makan biasanya udara yang sempat dihirup melalui pernafasan tertahan dan terjebak di dalam tubuh. Udara yang terjebak ini menambah tekanan secara signifikan pada sistim pencernaan. Tekanan di dalam sistim pencernaan dapat juga dibangkitkan oleh gas-gas yang dihasilkan oleh bakteri-bakteri yang terdapat di dalam usus. Gas-gas ini umumnya dikeluarkan dalam bentuk kentut (flatus).

Kadang-kadang suatu bentuk penyumbatan terjadi pada katub antara usus besar dan usus kecil dan

membangkitkan tekanan yang berlebihan sehingga menghalangi organ pembuluh darah yang ada di perut untuk mengalirkan darah ke organ-organ penting di dalamnya. Jika tekanan yang terjadi ini menjadi cukup besar akan menghentikan mekanisme sistim aliran darah di dalam perut yang dapat berakibat pada kematian. Suatu teknik intubation (memasukkan pipa kecil melalui hidung, lambung dan usus) biasanya dilakukan untuk mengurangi tekanan tersebut. Jika usaha ini gagal, selanjutnya diatasi dengan melakukan pembedahan. Penambahan tekanan yang besar di dalam usus akan menyebabkan resiko infeksi pada dinding usus, karena tekanan yang besar akan menyebabkan dinding usus cenderung robek atau retak-retak seperti teriris terluka kecil, dan gas-gas yang terjebak di dalam usus akan dengan cepat menyebar dan memasuki luka-luka tersebut. Resiko ini dapat direduksi dengan melakukan pembedahan di ruangan bertekanan tinggi, dimana tekanan ruangan lebih tinggi dari tekanan usus penderita. Tekanan di dalam Kandung Kemih

Satu dari tekanan internal tubuh yang juga sangat penting adalah tekanan yang terjadi pada kandung

kemih (bladder). Peningkatan tekanan yang terjadi pada kandung kemih adalah akibat adanya akumulasi (pertambahan terus menerus) volume air kencing (urine). Untuk orang dewasa volume maksimum kandung kemih adalah 500 ml dengan tekanan rata-rata 30 cmH2O. Jika kontraksi dinding kandung kemih terjadi, tekanan ini dapat ditingkatkan sampai mencapai 150 cmH2O. Anak-anak lelaki kadang-kadang sering menggunakan cara klasik untuk mengukur seberapa besar tekanan kandung kemihnya dengan melakukan kencing secara vertikal mengarah ke suatu tembok dan mengukur tinggi maksimum semburan yang dicapai. Untuk orang penderita prostatic (saluran kandung kemihnya tersumbat), tekanan kandung kemihnya dapat mencapai lebih 100 cmH2O. Dr. Horasdia SARAGIH

Physics in Biology and Medicine A P P L I E D

P H Y S I C S S C I E N C E


Co

urs

e O

utli

ne

B1.10

Gambar 1.7. Sistim pengukuran langsung tekanan cairan di dalam kandung kemih.

Tekanan di dalam kandung kemih dapat diukur dengan memasukkan suatu catheter yang dilengkapi

dengan sensor tekanan ke dalam kandung kemih melalui urethra (saluran keluar urine). Tekanan pada kandung kemih dapat bertambah pada saat batuk, saat duduk dan pada saat dalam keadaan tegang. Khusus untuk wanita hamil, tekanan pada kandung kemihnya akan bertambah dengan bertambah beratnya janin yang dikandung dan biasanya oleh karena itu ia sering buang air kecil. Pada situasi yang stress pun juga dapat meningkatkan tekanan pada kandung kemih, belajar saat mau ujian membuat anda sering buang air kecil ke toilet. Hal ini disebabkan karena “nerves”. DAFTAR PUSTAKA 1. Hill, C.R. (Physics Department, Institute of Cancer Research, UK), Physical Principles of Medical

Ultrasonics, 2nd Edition, John Wiley & Sons Ltd., UK, 2004. 2. Davidovits, P. (Boston College Massachusetts, USA), Physics in Biology and Medicine, Second Edition,

Elsevier Science, Academic Press, USA, 2001. 3. Aston, R. (Pennsylvania State University, USA), Principles of Biomedical Instrumentation and

Measurement, Macmillan Publ. Company, USA, 1990. 4. Urone, P.P. (California State University, USA), Physics With Health Science Applications, John Wiley &

Sons, Inc. USA, 1986. 5. Cameron ,J.R. (University of Wisconsin, USA), Medical Physics, John Wiley & Sons, Inc. USA, 1976.




Documents

pendahuluan