Penerapan teori gelombang arus listrik dalam pelayanan kesehatan

A.    Gelombang arus listrik.
-    Dua aspek kelistrikan dan magnetis dalam bidang kedokteran, yaitu listrik dan magnet yang timbul dalam tubuh manusia, serta penggunaan listrik dan magnet pada permukaan tubuh manusia.
-    Gelombang arus listrik berkaitan erat dengan pemakaian listrik untuk merangsang syaraf motoris dan syaraf sensoris.
-    Gelombang arus listrik, antara lain :
1.    Arus bolak balik/sinusoidal
2.    Arus setengah gelombang (sudah disearahkan)
3.    Arus searah penuh tapi masih mengandung riple/desir
4.    Arus searah murni
5.    Faradik
6.    Surged faradic/sentakan faradik
7.    Surged sinusoidal/sentakan sinusoidal
8.    Galvanik yang interuptus
9.    Arus gigi gergaji

B.    Gelombang Potensial Aksi
-    Potensial aksi merupakan fenomena keseluruhan atau tidak sama sekali (all or none) yang berarti bahwa begitu nilai ambang tercapai, peningkatan waktu dan amplitudo dari potensial aksi akan selalu sama, dengan segala macam intensitas dari rangsangan.
-    Potensial aksi terjadi bila suatu daerah membran saraf atau otot mendapat rangsangan mencapai nilai ambang
-    Potensial aksi memiliki kemampuan untuk merangsang daerah sekitar sel membran untuk mencapai nilai ambang.
-    Perambatan potensial aksi (gelombang depolarisasi) terjadi apabila terdapat perambatan potensial aksi ke segala jurusan sel membran.
-    Baik sinapsis (hubungan antara dua buah saraf) maupun neuromyal junction (hubungan saraf dengan otot) memiliki kemampuan meneruskan gelombang depolarisasi dengan cara lompat dari satu sel ke sel berikutnya.
-    Gelombang potensial aksi terdiri : Gelombang potensial aksi dari akson, Gelombang potensial aksi dari sel otot bergaris, gelombang potensial aksi dari sel otot jantung.
C.    Isyarat listrik tubuh
-    Isyarat listrik tubuh merupakan hasil perlakuan kimia dari tipe-tipe sel tertentu.
-    Yang termasuk dalam isyarat listrik tubuh : EMG (Elektro Miogram), ENG (Elektro Neurogram), ERG (Elektro Retinogram), EOG (Elektro Okulogram), EGG (Elektro Gastrogram), EEG (Elektro Ensefalogram), EKG (Elektro Kardiogram).
1.    EMG (Elektromiogram)

-    Merupakan metode pencatatan potensial otot biolistrik selama pergerakan otot. Digunakan untuk memperoleh informasi tentang aktivitas kelistrikan otot.
-    Gerakan otot berkaitan dengan satu potensial aksi yang merambat sepanjang akson dan diteruskan ke serat otot melalui motor end plate.
-    EMG bisa digunakan untuk mengukur sel otot tunggal maupun pada beberapa serat otot.  Elektrode permukaan diletakkan pada permukaan kulit untuk mengukur isyarat listrik dari sejumlah unit motoris. Electrode jarum konsentris dimasukkan ke dalam kulit untuk mengukur aktivitas unit motoris tunggal.
2.    ENG (Elektroneurogram)
-    Pembuatan ENG untuk mengetahui keadaan lengkungan reflex, mengetahui kecepatan konduksi saraf motoris dan sensoris,  untuk menentukan penderita miastenia gravis.
-    Kecepatan normal  konduksi saraf motoris berkisar 40-60 m/detik. Apabila kecepatan < 10 m/detik merupakan pertanda kelainan saraf.
3.    ERG (Elektroretinogram)

-    Merupakan pencatatan bentuk kompleks potensial biolistrik yang ada pada retina mata yang dikerjakan melalui rangsangan cahaya pada retina.
-    Isyarat ERG sangat kompleks, karena merupakan sumasi efek yang terjadi di dalam mata.
-    Bila gelombang B tidak tampak pada ERG, berarti retina penderita mengalami retinitis pigmentosa.
4.    EOG (Elektrookulogram)
-    Pengukuran berbagai potensial pada kornea-retina sebagai akibat perubahan posisi dan gerakan mata.
5.    EGG ( Elektrogastrogram)
-    Merupakan EMG yang berkaitan dengan gerakan peristaltik traktus gastrointestinalis.
6.    EEG ( Elektroensefalogram)
-    Pencatatan potensial aksi listrik otak merupakan sumasi dari potensial aksi sel saraf di dalam otak.
-    Amplitudo dari isyarat EEG merupakan gelombang denyut demi denyut (peak to peak) dengan jarak antara 10 mV-100mV pada frekuensi di bawah 1 Hz sampai lebih 100 Hz
-    Pemeriksaan EEG bertujuan untuk : menggantikan fungsi EKG sebagai alat monitor saat operasi, mendiagnosis epilepsy dan klasifikasi epilepsy, menunjukkan tumor otak (aktivitas listrik pada daerah tumor otak akan menurun).
-    Frekuensi EEG berkisar 8-13 Hz,  pada penderita berjaga memiliki frekuensi di atas 13 Hz.
-    Ada 4 grup frekuensi normal isyarat listrik EEG, Delta (lambat ; 0,5-3,5 Hz), Teta (menengah ; 4-7 Hz), Alfa ( normal ; 8-13 Hz), Beta (cepat ; > 13 Hz).
7.    EKG (Elektrokardiogram)
-    Merupakan pencatatan isyarat biolistrik jantung, dilakukan pada permukaan kulit.
-    Irama jantung diatur oleh isyarat listrik yang dihasilkan oleh rangsangan spontan pada SA Node (Simpul sinoatrial ; sel-sel khusus yang terdapat pada atrium kanan, dekat muara vena cava superior & inferior).
-    Pencatatan potensial listrik hasil aktivitas jantung dikerjakan 12 lead. Antara lain :
a.    Lead Dasar (Lead Bipolar/lead standar) ; mengukur perbedaan potensial bidang frontal tubuh, terdiri dari ; Lead I, Lead II, Lead III
b.    Lead augmented (Lead unipolar ) ekstremitas ; mengukur perbedaan potensial bidang transversal, terdiri dari ; aVR, aVL, aVF
c.    Lead Prekordial (sandapan unipolar prekordial) ; melihat jantung dalam bidang transversal ; terdiri dari V1, V2, V3, V4, V5, V6
D.    Jenis-jenis alat kedokteran yang berhubungan dengan teori gelombang listrik
1.    EEG (Elektroensefalograf)

-    Bila ditempatkan electrode pada kulit kepala dan mengukur kegiatan elektris , akan ditemukan sinyal elektris kompleks yang lemah.
-    Potensial listrik dihasilkan melalui proses sinkronisasi berselang-seling yang melibatkan syaraf pada permukaan otak (cortex), dengan kelompok-kelompok berbeda menjadi sinkron pada waktu singkat yang berbeda.
-    Rekaman sinyal inilah yang disebut elektroensefalogram. Alat yang digunakan untuk merekam sinyal ini disebut Elektroensefalograf.
-    Elektrode yang digunakan berupa disket kecil perak berklorida, terdiri dari dua macam ; electrode jarum (permukaan kulit) dan electrode reference yang dipasang pada kedua daun telinga.
-    Elektrode dipasang di 10-20 saluran (standard internasional), secara rutin hanya 8-16 saluran electrode yang dipakai & dicatat serentak, jarak tiap-tiap electrode dengan interval 10% dan 20%.
-    Frekuensi sinyal EEG tampak terikat pada aktivitas mental seseorang.  Amplitudo EEG  meningkat dan frekuensi menurun seiring seseorang tertidur lebih lelap.
-    EEG yang diambil selama tidur menunjukkan pola frekuensi tinggi = paradoxical sleep atau  Rapid Eye Movement (REM) karena mata bergerak selama periode ini. Hal ini timbul berkaitan dengan mimpi.
2.    EKG (Elektrokardiograf)
-    Depolarisasi dan repolarisasi otot-otot jantung menyebabkan arus mengalir ke dalam torso, menyebabkan potensial listrik pada kulit.
-    Rekaman potensi jantung pada permukaan kulit disebut elektrokardiogram (ECG). Alat yang digunakan untuk merekam potensial listrik jantung disebut Elektrokrdiograf.
-    Permukaan electrode untuk mendapatkan gambaran EKG (terdiri dari 12 lead), diletakkan di 
a.    lengan kiri (LA)
b.    lengan kanan (RA)
c.    kaki kiri (LL)
d.    V1 (Ruang iga IV pada garis sternal kanan)
e.    V2 (Ruang iga IV pada garis sternal kiri)
f.    V3 (Terletak di tengah antara V2 dan V4)
g.    V4 ( Ruang iga V garis tengah Klavikula Kiri)
h.    V5 ( Ruang iga V garis aksilla depan kiri)
i.    V6 (Ruang iga V garis aksilla tengah kiri)
-    Masing- masing pencatatan EKG, memetakan proyeksi vector kutub elektris atau aktifitas elektris jantung, melalui setiap bagian lingkarnya.
-    Kegiatan elektris utama untuk siklus jantung yang normal antara lain :
a.    Depolarisasi serambi jantung yang memproduksi gelombang P
b.    Polarisasi ulang serambi jantung yang jarang terlihat dan tidak berlabel
c.    Depolarisasi bilik jantung yang memproduksi kesatuan QRS
d.    Polarisasi ulang bilik jantung yang memproduksi gelombang T
-    PR segment menunjukkan berhentinya impuls pada AV Node (Tidak ada transmisi impuls di AV Node)
-    ST Segment menunjukkan tidak adanya transmisi impuls disebabkan adanya periode refrakter di sel miokardium
-    Bentuk gelombang EKG ada yang positif dan negative tergantung pada arah kutub vector elektris dan polaritas serta posisi elektroda dari alat pengukur.

E.    Penggunaan energi listrik pada permukaan tubuh
1.    Listrik frekuensi Rendah
-    Frekuensi 20- 500.000 Hz, bersifat merangsang  saraf dan otot sehingga terjadi kontraksi otot.
-    Untuk pemakaian dalam waktu singkat dan bersifat merangsang persarafan otot, dipakai arus faradic.
-    Untuk pemakaian jangka waktu lama dan bertujuan merangsang otot yang telah kehilangan persarafan dipakai arus listrik interuptus atau arus DC yang telah dimodifikasi.

2.    Listrik frekuensi tinggi
-    Frekuensi > 500.000 Hz, bersifat memanaskan, terdiri dari dua :
a.    Short wave diathermy ( Diatermi gelombang pendek)
Efeknya :
•    Menghasilkan panas dan peningkatan efek fisiologis karena terjadi kenaikan temperature (metabolism meningkat, suplai darah meningkat, eksitasi saraf berkurang, kontraksi otot meningkat, relaksasi otot menurun, destruksi jaringan, penurunan tekanan darah, aktivitas kelenjar keringat meningkat)
•    Efek terapeutik/pengobatan ( pelebaran pembuluh darah, pasokan oksigen dan makanan sel meningkat, peningkatan sel darah putih dan antibody, saraf sensoris mengalami sedasi, peningkatan absorpsi dan aliran darah daerah fraktur)

b.    Micro Wave Diathermy (Diatermi gelombang mikro), efeknya :
•    Efek fisiologis ; menimbulkan panas pada jaringan yang kaya air, banyak mendeposit energy.
•    Efek pengobatan ; untuk pengobata pada trauma dan peradangan, nyeri dan spasme otot, bisul, bengkak, dan rematik.
•    Kontraindikasi ; tidak dapat dipakai untuk penderita gangguan sirkulasi, bisa timbul perdarahan, thrombosis dan flebitis. Penderita TBC dan tumor ganas juga tidak diperkenankan.

3.    Elektrokauter dan elektrosurgeri
-    Kauterisasi merupakan upaya untuk mengontrol perdarahan dengan pembakaran  pada ujung-ujung perdarahan memakai frekuensi listrik 2 MHz, tegangan kurang atau sama dengan 15 kV.
-    Elektrosurgeri digunakan untuk memotong jaringan dengan gerakan cepat (5-10 cm/detik) agar mengurangi destruksi jaringan sekitarnya. Biasa digunakan pada operasi otak, limpa, vesica felea, prostat, dan serviks.

4.    Defibrilator
-    Fibrilasi merupakan keadaan dimana jantung kehilangan sinkronisasi dalam aktivitas potensial listriknya.
-    Defibrilasi usaha pengobatan fibrilasi melalui syok listrik pada daerah jantung. Dilakukan eksitasi listrik frekuensi 60 Hz, AC 6 A dalam waktu 0,25-1 detik untuk mensinkronisasikan ritme jantung atau disebut dengan Countershock. Hal ini dilakukan berulang-ulang hingga terjadi defibrilasi.

Sumber :

• Cameron JR, et al. 2006. Fisika Tubuh Manusia . Jakarta : Sagung Seto, hal :19-41
• Gabriel, J.F, 1996. Fisika Kedokteran, Jakarta : EGC, hal : 99-139

JONADOCTOR COPYRIGHT R 2010

Penerapan hukum termodinamika dalam pelayanan kesehatan

 

2.1 Energi Panas Dalam Bidang Kedokteran
-    Apabila energi panas mengenai salah satu bagian tubuh, akan menaikkan temperature daerah tersebut.
-    Efek panas :
a.    Fisik : menyebabkan semua zat mengalami pemuaian segala arah.
b.    Kimia : Kecepatan reaksi kimia akan meningkat dengan peningkatan temperatur. Misalnya : Reaksi oksidasi, Permeabilitas membrane sel, Metabolisme jaringan.
c.    Biologis : Merupakan pengggabungan dari efek panas terhadap fisik dan kimia. Misal : Peningkatan sel darah putih, Fenomena reaksi peradangan, dilatasi pembuluh darah, peningkatan tekanan kapiler, tekanan O2 dan CO¬2, penurunan pH.

i.    Penerapan energi panas dalam pengobatan
a.    Metode Konduksi
-    “Apabila ada perbedaan temperatur  antara kedua benda maka panas akan ditransfer secara konduksi yaitu dari benda yang lebih panas ke benda yang lebih dingin”.
-    Pemindahan energi panas total tergantung pada luas daerah kontak, perbedaan temperatur, lama melakukan kontak, material konduksi panas.
-    Contoh:
•    Kantong air panas/botol berisi air panas ; efisien untuk pengobatan    nyeri abdomen (perut)
•    Handuk panas ; efektif untuk spasme otot, fase akut poliomyelitis.
•    Turkish batsh (mandi uap) ; sebagai penyegar atau relaksan otot.
•    Mud packs (lumpur panas) ; mengonduksi panas ke dalam jaringan, mencegah kehilangan panas.
•    Wax bath (parafin bath) ; efisien untuk mentransfer panas pada tungkai bawah terutama orang tua. Cara Wax Bath : wax diletakkan di dalam bak dan dipanaskan sampai temperature 1150- 1200F . Kaki direndam selama 30 menit-1 jam.
•    Electric Pads. Caranya : melingkari kawat elemen panas yang dibungkus asbes atau plastic. Dilengkapi dengan termostat.
-    Metode konduksi bermanfaat untuk pengobatan terhadap penyakit neuritis, Sprains, Strain, Contusio, Sinusitis, Low Back Pain

b.    Metode Radiasi
-    Untuk pemanasan permukaan tubuh serupa dengan pemanasan dengan sinar matahari atau nyala api.
-    Sumber radiasi :
a.    Electric fire
•    Old type fire ; Memiliki daya 750 W, range radiasi antara merah - mendekati infra red, panjang gelombang < 15.0000 A0, untuk home treatment.
•    Pensil Bar tipe ; Menggunakan reflector rectangular dan shape like acoustic type.
b.    Infra Merah ;
- Memakai lampu pijar berkisar antara 250 – 2000 W, diberi filter merah.
- Gelombang infra red yang dipakai antara 800 – 40.000 nm.
- Penetrasi energi / gelombang pada kulit ± 3 mm dan meningkat di permukaan kulit.
- Lebih efektif bila dibandingkan dengan metode konduksi panas, karena penetrasi energi panas ke jaringan lebih dalam.

c.    Metode Elektromagnetis
Ada dua jenis :
a.    Short wave diathermy (diatermi gelombang pendek)
-    Digunakan pada kram otot (muscle sprain), nyeri pada intervertebrale disk, penyakit degeneratif pada persendianm radang bursa (bursitis)
-    Dua macam metode elektromagnetis :
•    Teknik Kondensor (Conductor technique) ; Bagian tubuh sebelah menyebelah diletakkan dua metal plate like electrode. Pada permukaan electrode diberikan larutan elektrolit. Dengan adanya aliran AC (bolak-balik), molekul tubuh menjadi agitasi karena kenaikan temperature.
•    Diatermi Metode Induksi (Inductothermy) ; Bagian tubuh yang akan dipanasi, dililitkan dengan kabel, lalu dialiri listrik. Jaringan tubuh tidak berada dalam sirkuit, tetapi terletak dalam median magnet dari suatu koil. Frekuensi yang dipakai 1 MHz.

b.    Micro Wave Diathermy (Diatermi gelombang mikro)
-    Digunakan untuk patah tulang (Fraktur), Sprains dan Strains, Bursitis, Radang tendon, Artritis.
-    Menggunakan magnetron untuk menghasilkan gelombang radio dengan osilasi pada frekuensi 900 MHz.
-    Besar energinya terletak antara short wave diathermy dan infra merah.

d.    Gelombang ultrasonik
-    Diperoleh dari gelombang bunyi (Audible Sound) dengan frekuensi hampir 1 MHz.
-    Jaringan yang akan diobati ditempeli permukaannya oleh  piezo electric transduser dengan intensitas 5 W/cm2.
-    Lebih efektif pada tulang dibandingkan pada soft tissue oleh karena tulang lebih banyak menyerap panas
-    Bisa digunakan untuk terapi (pengobatan) dan diagnostik.

2.2    Energi Dingin Dalam Bidang Kedokteran
-    Terjadi efek patologis pada jaringan bila terkena temperature di bawah titik beku. Efek tersebut antara lain :
a.    Krioadhesia (menghasilkan adhesi)
b.    Krionekrosis ( merusakkan jaringan), melalui ; pecahnya membran sel, dehidrasi intraseluler, denaturasi protein, hipometabolisme seluler, iskemik local, respon imunologik.
c.    Efek hemostasis
d.    Efek anastesia

i. Penerapan energi dingin dalam pengobatan
-    Penyimpanan darah (Bank Darah). Agar darah bertahan lama dilakukan dengan dua teknik :
•    Thin Walled container / wadah berdinding tipis ; Wadah dibuat dari metal tipis, terdiri dari dua dinding. Volume darah berada di antara dua dinding. Juga dimasukkan Liquid Nitrogen, terbentuk darah Frozen, disimpan pada Nitrogen cair (-1960C).
•    Blood Sand Method ; Darah disemprot pada permukaan cairan Nitrogen, terbentuk butir-butir, lalu dikumpulkan dan disimpan di wadah khusus.
-    Penyimpanan Sperma (Bank Sperma)
-    Penyimpanan Bone Marrow (Sumsum tulang)
-    Penyimpanan jaringan tubuh  lainnya.
-    Penyimpanan obat-obat an
-    Pengobatan edema akibat trauma akut dan sakit kepala ; memakai ice bag/kantong es.
-    Pengobatan nyeri dan bengkak lokal ; dipakai kompres dingin
-    Operasi Jaringan Kanker ; memakai cairan nitrogen untuk merusak jaringan kanker yang luas. Untuk beberapa jenis sel, dibantu dengan gliserol atau dimethil sulfonat sebagai proteksi agent.

2.3    Efek dari Busana – Clo
-    Suhu kulit optimal untuk kenyamanan adalah 340C. Suhu ini dapat dipertahankan dengan menambah baju yang sesuai dengan aktifitas.
-    Clo adalah satuan yang menunjukkan nilai seperangkat pakaian yang dibutuhkan untuk mempertahankan seseorang dalam keadaan istirahat dalam sebuah ruangan bersuhu 210C (700F) dengan pergerakan udara sebesar 0,1 m/detik dan kelembaban udara < 50%.
-    1 Clo = sebuah pakaian kerja yang ringan.
-    2 Clo = membuat seseorang dapat bertahan dalam suhu yang dingin dibanding pengunaan 1 Clo.
-    4 Clo pakaian dibutuhkan oleh orang yang hidup di Arctic
-    6 Clo memiliki nilai isolasi setara dengan bulu serigala.
-    Seseorang membutuhkan jumlah Clo yang lebih besar untuk merasa nyaman ketika sedang istirahat disbanding ketika sedang aktifitas.

Sumber :

• Cameron JR, et al. 2006. Fisika Tubuh Manusia . Jakarta : Sagung Seto, hal :19-41
• Gabriel, J.F, 1996. Fisika Kedokteran, Jakarta : EGC, hal : 99-139

JONADOCTOR COPYRIGHT R 2010

Artikel Kesehatan Menarik tentang Pengaturan Suhu Tubuh dan Termografi

“Pengaturan temperatur merupakan pengaturan secara kompleks dari suatu proses
fisiologis di mana terjadi kesetimbangan antara produksi panas dan kehilangan
panas sehingga suhu tubuh dapat dipertahankan secara konstan”
- Temperatur liang dubur (rektal) 0,3 sampai dengan  0,5 0 C lebih tinggi daripada
temperatur aksila. 
- Daerah tubuh dan kepala mempunyai temperatur kulit lebih tingi dari anggota
badan. 
- Temperatur tubuh rata,rata = (0,69 X temperatur rektal) + (0,33 X temperatur kulit
rata,rata)
- Ketika tubuh berada pada suhu konstan, tubuh memiliki cadangan energi panas
yang tetap selama hidup. Ketika terjadi kematian, aktifitas metabolis berakhir,
cadangan panas lepas pada tingkatan tertentu, maka  suhu tubuh akan setara
dengan suhu lingkungan.
- Pengaturan temperatur tubuh manusia memakai umpan balik, dimana panas dapat
hilang dan masuk ke dalam lingkungan secara konveksi, radiasi dan evaporasi
(konduksi tidak pernah terjadi). - Susunan saraf pusat mengontrol peristiwa konveksi, radiasi, evaporasi  untuk
mencapai keseimbangan termal. 
- Di kulit terdapat “Krause end bulb” dan “Meismer’s corpuscle” yang mengatur
temperatur panas dan dingin. 
- Produksi panas dan pelepasan panas diatur oleh syaraf motor somatis dan syaraf
viscero motoris via hipofise anterior dan kelenjar endokrin,
- Kulit memiliki “counter current” , dimana terjadi pembesaran pembuluh darah pada
satu bagian sedangkan bagian lain terjadi konstruksi penguncupan.  

   Mekanisme umpan balik pengaturan suhu tubuh manusia :
1. Bila suhu udara dingin , 
a. Tubuh akan meningkatkan produksi panas , melalui :
,Menggigil
, Kelaparan
, Peningkatan aktifitas otot bergaris
, Peningkatan sekresi norepinefrin dan epinefrin
, Penyempitan pembuluh b. Tubuh akan menurunkan kehilangan panas, dengan :
, Penyempitan pembuluh darah kutaneus
, Kulit mengkerut
2. Bila suhu udara panas,
a.  Tubuh akan meningkatkan kehilangan panas , dengan :
, Pelebaran pembuluh darah kulit
, Berkeringat
, Peningkatan pernafasan
b. Tubuh akan menurunkan produksi panas, dengan :
, Nafsu makan berkurang
, Lesu dan  lembam 

   Laju produksi panas tubuh untuk diet 2400 Kkal/hari (missal tidak ada perubahan
pada berat tubuh) adalah 1,7 KKal/menit atau 120 J/detik (120 W).
, Jumlah pasti dari pengeluaran panas oleh radiasi, konveksi, evaporasi keringat
dan pernafasan tergantung dari beberapa faktor lingkungan ; kelembaban suhu,
pergerakan udara, aktifitas tubuh, jumlah panas tubuh yang diekspos dan jumlah
isolasi dalma tubuh (pakaian dan lemak).  

3.2. Konduksi
, Konduksi adalah pemaparan panas dari suatu obyek yang suhunya  lebih tinggi ke
obyek lain dengan jalan kontak langsung.
, Kehilangan panas pada tubuh manusia secara konduksi jarang terjadi.  3.3 Konveksi
- Kehilangan panas melalui konveksi apabila temperatur sekeliling obyek lebih
rendah daripada suhu tubuh.
- Rumus : Hc = Kc Ac (Ts,Ta) Kc =10,45 –v + 10  v  Kkal/m2
/jam0C
Dimana : Hc = Pelepasan panas oleh konveksi
 Kc = tetapan yang bergantung pergerakan udara
 Ac = Luas daerah permukaan yang efektif
 Ts= Suhu Kulit
 Ta= suhu udara
- Panas yang hilang secara konveksi, lebih besar ketika udara bergerak daripada
ketika diam 
- Ketika temperatur udara 250
C, temperature kulit 340
C dan luas permukaan efektif
1,2 m2
, tubuh tidak berbusana kehilangan ± 25 kkal/jam secara konveksi, sejumlah
25% panas tubuh hilang.

3.4 Radiasi
- Kehilangan Panas melalui radiasi dapat terjadi bila temperatur udara berhubungan
langsung dengan tubuh dan temperatur sekelilingnya sangat rendah.
- Rumus : Hr= Kr Ar Є (Ts,Tw)
Dimana : 
 Hr= tingkat kehilangan energi (pencapaian energi)  yang diakibatkan oleh
radiasi .
 Ar = Luas daerah efektif permukaan tubuh yang melepaskan radiasi.
 Є = emisivitas permukaan.
 Ts = temperature kulit (0C)
 Tw = Suhu dinding lingkungan (0C).
 Kr = tetapan yang bergantung pada beragam parameter fisik
, Pada Kondisi normal, sekitar 54% energy kita hilang karena radiasi, bahkan bila
suhu lingkungan tidak lebih rendah dari suhu tubuh.
3.5 Evaporasi
- Evaporasi terjadi bila temperatur lingkungan lebih rendah dari normal sehigga
evaporasi dari keringat dapat terjadi dan dapat menghilangkan panas dari tubuh.
- Kehilangan panas melalui evaporasi juga bisa terjadi bila ada perbedaan tekanan
uap air antara keringat pada kulit dan udara ambien,  ada gerakan angin , atau ada
kelembaban - Pada kondisi panas yang ekstrem dan latihan, setiap orang berkeringat lebih dari 1
liter cairan per jam. Dimana tiap gram air yang ber evaporasi membawa 580 kalori,
maka evaporasi  1 L air mengeluarkan 580 Kkal. 
- Jumlah evaporasi yang terjadi tergantung dari pergerakan udara dan kelembaban
relative.
- Ketika kita bernafas, paru paru turut menyerap air. Air tambahan ini dalam
pengeluarannya membawa jumlah panas yang sama bila di evaporasi dari ulit.
- Ketika kita bernafas pada udara dingin, kita menghangatkannya ke suhu tubuh dan
melepaskan panas di bawah kondisi tipikal.
- Sekitar 14% dari total hilangnya panas tubuh dihasilkan  oleh pernafasan.

•  Aliran darah vena membantu mengendalikan temperature kulit.
- Pada musim dingin, darah kembali ke jantung melalui pembuluh vena internal yang
berhubungan dengan arteri yang mengedarkan darah ke seluruh tubuh. Pengukur
panas tersebut mengubah suhu yang lebih rendah pada persebaran dan
mengurangi pelepasan panas ke lingkungan.
- Pada musim panas atau lingkungan yang hangat, aliran darah yang kembali melalui
vena di bawah kulit menaikkan suhu kulit, sehingga menaikkan tingkat pelepasan
panas dari tubuh.

4. 1.  Dasar Termografi
- Thermografi adalah metode diagnosa yang didasarkan pada perbedaan temperatur
antar jaringan dari tubuh manusia.
- Distribusi temperatur yang bervariasi ini bisa disebabkan karena faktor fisik
eksternal dan juga faktor internal seperti metabolisme dan aktivitas jaringan yang
dekat dengan kulit

- Termografi terdiri dua jenis :
a. Termografi dengan prinsip keseimbangan panas
- Dibuat dari lempeng tipis nitrat selulosa dan dilapisi dengan minyak tipis
pengabsorbsi panas.
- Permukaan kulit yang telah mencapai keseimbangan panas warna pada suhu
tertentu.
- Pada kulit normal  hijau, bila suhu meningkat, terjadi perubahan warna film
selulose dari coklat menjadi kemerah, merah an. b. Termografi dengan prinsip fotokonduktivitas
- Dengan memakai kamera inframerah, panas yang dipancarkan kulit berupa radiasi
inframerah oleh susunan optis dijatuhkan ke detector inframerah menjadi
diskontinu.
- Oleh transduser inframerah diubah menjadi pulsa listrik kemudian diperkuat dengan
amplifier kemudian ditampilkan gambar di layar Cathode Ray Tube (CRT)
- Untuk mendapatkan hanya berkas infra merah saja pada transduser dipakai filter
transparan yang hanya melewatkan radiasi infra merah
- Gambaran termografi fotokonduktivitas infra merah : 

Keterangan :
- Gambaran termogram permukaan tubuh dalam keadaan normal adalah simetris
bagian kiri dan kanan.
- Gambaran termogram dapat berwarna hitam putih : daerah panas gambarnya
putih, daerah dingin gambarnya hitam.
- Termogram berwarna disertai dengan batang penunjuk suhu (temperature
reference bar) terdapat pada bagian bawah layar CRT.
- Batang penunjuk warna dingin : ungu pucat, hijau, biru muda
- Batang penunjuk warna panas : merah, coklat, kuning, putih
- Warna biru pada 30o
C dianggap temperatur normal maksimum sebagai petunjuk
kalibrasi pada suhu lingkungan 21oC.

- Syarat yang harus dipenuhi sebelum melakukan termografi :
a. Pakaian harus dilepas sebelum melakukan termografi
b. Penderita ditempatkan pada ruangan dengan suhu 210
C selama 15 menit agar
terjadi adaptasi sebelum termografi dilakukan sehingga hasil termogram
kontras. 
4.2 Penggunaan termografi
- Tehnik termografi bisa digunakan untuk mendiagnosis :
•  Carcinoma mammae (kanker payudara)
•  Vascular desease (penyakit pembuluh darah)
•  Untuk follow up pada penderita post operatif oleh karena diabetes.
•  Untuk Cereberal Vascular Desease
•  Arthritis akut.
•  Patello (femoral pain (nyeri pada persendian lutut)
•  Primary erythemalgia.


Sumber : 

• Cameron JR, et al. 2006. Fisika Tubuh Manusia . Jakarta : Sagung Seto, hal :19,41
• Gabriel, J.F, 1996. Fisika Kedokteran, Jakarta : EGC, hal : 99,139
• Guyton & Hall, 1997. Buku Ajar Fisiologi Kedokteran edisi 9, Jakarta : EGC.
• Kholijah, S, dkk. 2009.  Evaporasi, Radiasi, Termografi. ‘Makalah’. STIKES TRI
MANDIRI SAKTI BENGKULU.
(http://bahankuliahkesehatan.blogspot.com/2011/04/makalah,fisika,kesehatan,
tentang.html) 
• Oktomia,A. 2011.  Termografi. ‘Makalah’. 
(http://anitadandunia.wordpress.com/2011/06/18/termografi/)

JONADOCTOR COPYRIGHT R 2010

Informasi gratis mengenai Termodinamika dan Kesehatan

TERMODINAMIKA

a. Pengertian
- Termodinamika berasal dari dua kata  : Thermal (yang berkenaan dengan panas),
dinamika (yang berkenaan dengan pergerakan)
- Termodinamika : ilmu mengenai fenomena-fenomena tentang energi yang berubah-
ubah karena pengaliran panas dan usaha yang dilakukan
- Termodinamika mempelajari fenomena suhu, tuntunan logika, sifat gas, larutan zat
padat, reaksi kimia


b. Hukum Termodinamika (oleh R.H. Fowler)
“Kerja/usaha dapat ditransformasikan secara komplit ke energi dalam”, tetapi
“energi dalam tidak dapat ditransformasikan secara komplit ke dalam usaha”.

-  Hukum ke nol Termodinamika
“Dalam keadaan adiabatik, suatu gas ideal dalam ruangan tertutup pemuaian
sangat lambat , tidak ada panas yang dimasukkan maupun dilepaskan”.
“ Apabila ada dua sistem A dan B dalam keadaan setimbang termal maka sistem
ketiga (C), juga dalam keadaan setimbang termal”.
 -  Hukum Pertama Termodinamika
“Suatu  proses penambahan panas dan Kerja yang dilakukan sedangkan
perubahan energi suatu zat tak tergantung kepada lintasan”
“bila suatu zat dirubah dari keadaan 1 ke keadan 2 menurut lintasan tertentu maka
panas Q yang diberikan akan diserap dan menyebabkan usaha sebesar W “. (E
=Q-W)

-  Hukum kedua termodinamika
“ pada proses adiabatik, gas itu tidak menerima atau memberi kalor”
“Jika selama proses isotermal pada T1, gas itu akan menerima kalor sebesar Q1
dan selama proses isotermal pada T2 gas itu akan menerima kalor sebesar Q1 dan
selama proses isotermal T2 gas itu akan menerima kalor sebesar Q2, usaha yang
dilakukan gas itu W=Q2-Q1”

-  Hukum ketiga termodinamika
“jika suhu diturunkan lebih lanjut, segala sistem masuk ke dalam status orde besar.
Vibrasi suatu kristal secara graduil akan mati (berhenti) seraya atom-atom berada
pada temperatur absolut nol. Demikian pula kemungkinan vibrasi suatu zat padat
akan berhenti”


c. Contoh termodinamika

1. Metabolisme Tubuh Manusia Sebagai Konversi Energi
- “Perubahan cadangan energi dalam tubuh antara lain energi makanan, lemak tubuh
dan panas tubuh adalah sama dengan panas yang hilang dari tubuh ditambah kerja
yang dilakukan”
- Sesuai hukum ke 1 termodinamika , dimana tak ada makanan atu minuman yang
dipergunakan dan tak ada feses atau urine yang dikeluarkan selama interval waktu
yang ditentukan.
- Dapat dituliskan dalam suatu persamaan
Food intake = Heat loss + work output + energy storage
- Produk yang tak terbakar dikeluarkan dalam  feses , urine, flatus. Yang tertinggal
adalah energi yang dapat dimetabolisasi. - Ketika tubuh berada pada suhu yang tetap , energi  yang diserap dari makanan
ditambah lemak tubuh menghasilkan cadangan energi.
- Ketika berada dalam istirahat total, tubuh akan mengonsumsi energi pada tingkatan
92 Kkal/jam atau 107 W. Tingkat terendah dari konsumsi energi ini disebut Laju
Metabolis Basal (BMR/Basal Metabolisme Rate)
- Bila suhu tubuh berubah 10
C, terdapat perubahan sebesar 10% dari tingkat
metabolisme.

2. Pengaturan temperatur
- “Pengaturan temperatur merupakan pengaturan secara kompleks dari suatu proses
fisiologis di mana terjadi kesetimbangan antara produksi panas dan kehilangan
panas sehingga suhu tubuh dapat dipertahankan secara konstan”
- Temperatur liang dubur (rektal) 0,3 sampai dengan  0,50
C lebih tinggi daripada
temperatur aksila.
- Daerah tubuh dan kepala mempunyai temperatur kulit lebih tingi dari anggota
badan.
- Temperatur tubuh rata-rata = (0,69 X temperatur rektal) + (0,33 X temperatur kulit
rata-rata)
- Ketika tubuh berada pada suhu konstan, tubuh memiliki cadangan energi panas
yang tetap selama hidup. Ketika terjadi kematian, aktifitas metabolis berakhir,
cadangan panas lepas pada tingkatan tertentu, maka  suhu tubuh akan setara
dengan suhu lingkungan.
- Pengaturan temperatur tubuh manusia memakai umpan balik, dimana panas dapat
hilang dan masuk ke dalam lingkungan secara konveksi, radiasi dan evaporasi
(konduksi tidak pernah terjadi).
- Kehilangan Panas melalui radiasi dapat terjadi bila temperatur udara berhubungan
langsung dengan tubuh dan temperatur sekelilingnya sangat rendah.
- Kehilangan panas melalui konveksi apabila temperatur sekeliling obyek lebih
rendah daripada suhu tubuh.
- Evaporasi terjadi bila temperatur lingkungan lebih rendah dari normal sehigga
evaporasi dari keringat dapat terjadi dan dapat menghilangkan panas dari tubuh.
- Susunan saraf pusat mengontrol peristiwa konveksi, radiasi, evaporasi  untuk
mencapai keseimbangan termal.
- Di kulit terdapat “Krause end bulb” dan “Meismer’s corpuscle” yang mengatur
temperatur panas dan dingin.  - Produksi panas dan pelepasan panas diatur oleh syaraf motor somatis dan syaraf
viscero motoris via hipofise anterior dan kelenjar endokrin,
- Kulit memiliki “counter current” , dimana terjadi pembesaran pembuluh darah pada
satu bagian sedangkan bagian lain terjadi konstruksi penguncupan.

-  Mekanisme umpan balik pengaturan suhu tubuh manusia :
1. Bila suhu udara dingin ,
a. Tubuh akan meningkatkan produksi panas , melalui :
-Menggigil
- Kelaparan
- Peningkatan aktifitas otot bergaris
- Peningkatan sekresi norepinefrin dan epinefrin
- Penyempitan pembuluh
b. Tubuh akan menurunkan kehilangan panas, dengan :
- Penyempitan pembuluh darah kutaneus
- Kulit mengkerut
2. Bila suhu udara panas,
a.  Tubuh akan meningkatkan kehilangan panas , dengan :
- Pelebaran pembuluh darah kulit
- Berkeringat
- Peningkatan pernafasan
b. Tubuh akan menurunkan produksi panas, dengan :
- Nafsu makan berkurang
- Lesu dan  lembam


d. Penerapan energi panas dalam pengobatan
1. Metode Konduksi
- “Apabila ada perbedaan temperatur  antara kedua benda maka panas akan
ditransfer secara konduksi yaitu dari benda yang lebih panas ke benda yang lebih
dingin”.
- Pemindahan energi panas total tergantung pada luas daerah kontak, perbedaan
temperatur, lama melakukan kontak, material konduksi panas.
- Contoh: • Kantong air panas/botol berisi air panas ; efisien untuk pengobatan nyeri
abdomen (perut)
• Handuk panas ; efektif untuk spasme otot, fase akut poliomyelitis.
• Turkish batsh (mandi uap) ; sebagai penyegar atau relaksan otot.
• Mud packs (lumpur panas) ; mengonduksi panas ke dalam jaringan, mencegah
kehilangan panas.
• Wax bath (parafin bath) ; efisien untuk mentransfer panas pada tungkai bawah
terutama orang tua
• Electric Pads
- Metode konduksi bermanfaat untuk pengobatan terhadap penyakit neuritis, Sprains,
Strain, Contusio, Sinusitis, Low Back Pain

2. Metode Radiasi
- Untuk pemanasan permukaan tubuh serupa dengan pemanasan dengan sinar
matahari atau nyala api.
- Sumber radiasi :
a. Electric fire
• Old type fire
• Pensil Bar tipe
b. Infra Merah ; lebih efektif bila dibandingkan dengan metode konduksi panas,
karena penetrasi energi panas ke jaringan lebih dalam.

3. Metode Elektromagnetis
Ada dua jenis :
a. Short wave diathermy (diatermi gelombang pendek)
- Digunakan pada kram otot (muscle sprain), nyeri pada intervertebrale disk, penyakit
degeneratif pada persendianm radang bursa (bursitis)
- Dua macam metode elektromagnetis :
• Teknik Kondensor (Conductor technique)
• Diatermi Metode Induksi (Inductothermy)
b. Micro Wave Diathermy (Diatermi gelombang mikro)
- Digunakan untuk patah tulang (Fraktur), Sprains dan Strains, Bursitis, Radang
tendon, Artritis.

4. Gelombang ultrasonik - Lebih efektif pada tulang dibandingkan pada soft tissue oleh karena tulang lebih
banyak menyerap panas
- Bisa digunakan untuk terapi (pengobatan) dan diagnostik.

e. Penerapan energi dingin dalam pengobatan
- Penyimpanan darah (Bank Darah). Agar darah bertahan lama dilakukan dengan
dua teknik :
• Thin Walled container / wadah berdinding tipis
• Blood Sand Method
- Penyimpanan Sperma (Bank Sperma)
- Penyimpanan Bone Marrow (Sumsum tulang)
- Penyimpanan jaringan tubuh  lainnya.
- Penyimpanan obat-obat an
- Pengobatan edema akibat trauma akut dan sakit kepala ; memakai ice bag/kantong
es.
- Pengobatan nyeri dan bengkak lokal ; dipakai kompres dingin
- Operasi Jaringan Kanker ; memakai cairan nitrogen untuk merusak jaringan kanker
yang luas.

f. Termografi untuk diagnosis
- Thermografi adalah metode diagnosa yang didasarkan pada perbedaan temperatur
antar jaringan dari tubuh manusia.
- Distribusi temperatur yang bervariasi ini bisa disebabkan karena faktor fisik
eksternal dan juga faktor internal seperti metabolisme dan aktivitas jaringan yang
dekat dengan kulit
- Termografi terdiri dua jenis :
• Termografi dengan prinsip keseimbangan panas
• Termografi dengan prinsip fotokonduktivitas
- Syarat yang harus dipenuhi sebelum melakukan termografi :
• Pakaian harus dilepas sebelum melakukan termografi
• Penderita ditempatkan pada ruangan dengan suhu 21 derajat C selama 15 menit agar
terjadi adaptasi sebelum termografi dilakukan sehingga hasil termogram
kontras.
- Tehnik termografi bisa digunakan untuk mendiagnosis :
•  Carcinoma mammae (kanker payudara) •  Vascular desease (penyakit pembuluh darah)
•  Untuk follow up pada penderita post operatif oleh karena diabetes.
•  Untuk Cereberal Vascular Desease
•  Arthritis akut.
•  Patello (femoral pain (nyeri pada persendian lutut)
•  Primary erythemalgia.


Sumber :

Cameron JR, et al. 2006. Fisika Tubuh Manusia . Jakarta : Sagung Seto, hal :19-41
Gabriel, J.F, 1996. Fisika Kedokteran, Jakarta : EGC, hal : 99-139
Guyton & Hall, 1997. Buku Ajar Fisiologi Kedokteran edisi 9, Jakarta : EGC

JONADOCTOR COPYRIGHT R 2010