A. Kelistrikan
Sel
Tahukah kita
sebenarnya dalam tubuh kita terdapat aktifitas kelistrikan? Ya ternyata dalam
tubuh kita terdapat aktivitas kelistrikan yang bersumber pada tiap sel dalam
tubuh. Aktivitas kelistrikan sel ini timbul karena di dalam sel tedapat ion-ion
elektrolite yang bermuatan listrik seperti: Na+ (Natrium/ Sodium), K+
(Kalium/Potasium), Ca+ (Kalsium), Cl-(Chlor) dll. Dan
bagaimana proses terjadinya kelistrikan sel ini? Untuk menjawab pertanyaan
tersebut sebaiknya kita bahas anatomi sel seperti pada gambar 1. Sel selain
memiliki inti sel atau nucleus juga terdapat ion-ion elektrolit baik di dalam
maupun diluar sel. Pada gambar terlihat ion-ion Na+ banyak terdapat di luar sel
dan ion K+ lebih banyak di dalam sel dibanding di luar sel dalam kondisi Polarisasi
atau resting. Pada kondisi ini terdapat beda potensial (tegangan) antara di
dalam (Inside) dan diluar (Outside) sel. Beberapa peneliti telah mengukur beda
potensialnya yaitu menurut Guyton (-85mV), Crouch and McClintic (-70mV) dan
Strong (-90mV).
Gambar 1. Anatomi sel saat
kondisi polarisasi
Aktifitas
kelistrikan dalam sel terjadi selain karena ada ion-ion elektrolite juga karena
sifat dari membrane sel, yaitu semipermiabel. Sifat membrane sel ini memungkinkan
dapat mengatur ion-ion yang akan keluar dan masuk ke dalam sel. Perubahan
konsentrasi ion-ion yang di dalam maupun diluar sel inilah mengakibatkan
terjadinya aktifitas kelistrikan sel, sehingga menyebabkan terjadinya beda
potensial antara di dalam dan diluar sel secara aktif. Aktifitas
kelistrikan sel terbagi dalam beberapa tahap, yaitu:
1.
Polarisasi
Pada tahap ini ion Na+ lebih
banyak di luar sel sehingga konsentrasi ion yang bermuatan positif (+) lebih
banyak di luar sel, Sehingga polaritas di luar sel lebih positif dibanding di
dalam sel, sehingga jika diukur beda potensialnya antara di dalam dan di luar
sel hasilnya bisa -90mV (menurut Strong). Kondisi ini tidak berlangsung lama
karena ada stimulan pada sel baik bersifat mekanik, kimia atau listrik sehingga
membrane sel akan membuka untuk mengalirkan ion-ion Na+ ke dalam dan ion K+ ke luar sel (proses difusi). Hal
ini menyebabkan secara perlahan terjadi perubahan beda potensial ke arah
positif hingga sampai batas ambang tegangan untuk proses selanjutnya.
2.
Depolarisasi
Pada proses ini di awali tercapai
tegangan antara di dalam dan di luar sel mencapai batas ambang. Proses ini
terjadi perubahan beda potensial yang sangat drastic (potensial aksi) hingga
beda potensialnya mencapai positif +40mV. Sehingga akhir pada proses ini beda
potensial antara di dalam dan di luar sel menjadi +40mV.
3.
Repolarisasi
Setelah kondisi depolarisasi mencapai
puncaknya kemudian kondisi sel dengan sendirinya berbalik beda potensialnya ke
keadaan semula yaitu menjadi seperti kondisi Polarisasi dengan beda potensial
menjadi -90mV. Setelah proses repolarisasi sel mengalami keadaan resting atau
istirahat tetapi tidak lama. Kemudian melakukan aktifias kelistrikan sel
kembali dari tahap polarisasi. Proses aktifitas kelistrikan sel dapat dilihat
pada gambar 2.
Gambar 2. Grafik proses aktifitas
kelistrikan sel.
Beda
potensial aktual antara di dalam dan di luar sel dapat dihitung dengan
persamaan Nernst atau persamaan 1, yaitu:
E(mv)= ±61 log (Co/Ci).................1
Dimana:
E = Resting potensial (mV)
Co
= Konsentrasi ion di dalam sel (moles/cm3)
Ci = Konsentrasi ion dl luar sel (moles/cm3)
Contoh
konsentrasi ion K+ di dalam sel rata-rata 150x10-6 moles/cm3.
Sedangkan konsentrasi ion K+ diluar sel rata-rata 6 x 10-6 moles/cm3.
Berapa rasio konsentrasi ion K+ dan berapa resting potensial ion K+?. Jawab:
* Rasio konsentrasi ion
K+ adalah = (6/150) moles/cm3 = (1/25) moles/cm3
* Resting potensial = E(mv) = ± 61 log (1/25) = -85,3 mV
A. Kelistrikan
Otot Jantung
Jantung
memiliki otot (miokardium) berbeda dengan saraf dan otot bergaris. Membran
terhadap ion Na+ mudah bocor sehingga setelah repolarisasi, ion Na+ akan masuk
kembali ke sel sehingga terjadi proses Repolarisasi
spontan dimana nilai ambang dan potensial aksi tanpa memerlukan rangsangan dari
luar. Sel otot jantung akan mencapai nilai ambang dan potensial aksi pada
kecepatan yang teratur sehingga terjadi Natural Rate/kecepatan dasar membran
sel.
Untuk
menentukan natural rate dihitung dari mulai depolarisasi spontan sampai nilai
ambang setelah repolarisasi. Yang mempengaruhi :
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 merepolarisasi sel otot miokardium yang sedang mengalami istirahat
atau Pace Maker / perintis jantung. Proses terjadinya aktifitas kelistrikan sel
otot jantung dapat dilihat pada gambar 3. (Burhan, 2010)
Gambar
3. Proses aktifitas kelistrikan sel otot jantung
Aktifitas jantung timbul karena
adanya aktifitas kelistrikan sel pada otot jantung. Sementara sistem keseluruhan kelistrikan jantung yang menyebabkan
jantung dapat berkontraksi biasa disebut sistem konduksi jantung. Pada sistem
konduksi jantung terdiri atas: Sinoatrial
(SA) Node, Atrioventricular (AV) Node, Bundle of His, Bundle of Brunces dan Purkinje fibers (lihat gambar 4) (Brown, 2001)
Gambar
4. (a) Sistem konduksi jantung. (b) Sinyal kelistrikan otot-otot jantung yang
dapat direkam ECG (Instrumentasi.lecture, 2012)
A. Kelistrikan
Saraf
Sistem
kelistrikan saraf ditunjukan dengan adanya kecepatan impuls serat saraf yang
berupa kemampuan menghantarkan impuls listrik. Serat syarat berdiameter besar,
kemampuan menghantarkan impuls lebih cepat dari yang berdiameter kecil. Serat saraf
ada 2 macam yaitu:
1.
Bermyelin :
Banyak
terdapat pada manusia. Suatu insulator yang baik, kemampuan mengaliri listrik
sangat rendah. Aliran sinyal dapat meloncat dari satu simpul ke simpul yang
lain.
2.
Tanpa Myelin :
·
Akson
tanpa myelin diameter 1 mm kecepetan 20 -50 m/s.
·
Akson
bermyelin diameter 1 μm kecepatan 100 m/s.
Gambar 5. Anatomi sel saraf
http://4.bp.blogspot.com/
Sistem saraf
terdiri dari sistem saraf pusat dan sistem saraf otonom. Sistem saraf pusat
terdiri dari otak, medulla spinalis dan saraf perifer. Saraf perifer adalah
serat saraf yang mengirim informasi sensoris ke otak atau ke medulla spinalis
yang disebut saraf afferent atau
disebut saraf sensorik. Sedangkan saraf yang mengirim infomasi dari otak atau
medulla spinalis ke otot adalah saraf efferent
atau disebut saraf motorik. Oleh karena
itu kelistrikan sel saraf berperan dalam koordinasi otak dengan aktifitas organ
tubuh kita. Fenomena kelistrikan dalam sel tubuh kita disebut bioeletical cell. (Burhan, 2010)
A. Peralatan
Kedokteran yang dapat merekam kelistrikan pada tubuh
Adanya aktifitas kelistrikan sel
ini dapat dideteksi dengan beberapa peralatan kesehatan, salah satunya adalah
alat Electro Cardiograph (ECG) yang dapat mengambil sinyal kelistrikan
aktifitas jantung. Pada ECG menggunakan elektroda untuk mengambil sinyal listrik
dari tubuh pasien. Ada beberapa macam elektroda yaitu: (lihat gambar 5)
1.
Elektoda
suction
Dipasang
pada dada pasien berjumlah 6 dan digunakan pada ECG Recorder.
2.
Klam
Elektrode
Dipasang
pada pergelangan kaki dan tangan pasien
3.
Disposibel
electrode
Dipasang
pada dada pasien berjumlah 3 atau 5 buah. Dan biasanya digunakan pada alat
pasien monitor untuk parameter ECG.
Gambar 6. (a) Suction electrode. (b) Klam electrode. (c) disposible electrode (d) Alat
ECG
Aktifitas kelistrikan
pada tubuh kita juga dapat dideteksi dengan peralatan kedokteran yang lain yaitu:
1.
Electro
Enchepalograph (EEG) yaitu alat yang dapat merekam aktifitas kelistrikan pada
otak,
2.
Electro
Myograph (EMG) yaitu alat yang dapat merekam aktifitas kelistrikan pada otot.
3.
Electro
Oculograph (EOG) yaitu alat yang dapat merekam berbagai potensial pada
kornea retina sebagai akibat perubahan posisi dan gerakan mata.
4.
Electro
Neurogram (ENG) yaitu alat yang berfungsi untuk mengukur kelistrikan saraf yang
dapat menghasilkan data kelistrikan.
5.
Electro
Retinogram (ERG) yaitu alat yang dapat mengevaluasi fungsi retina dll.
Daftar Pustaka
Brown, J. J. (2001). Introduction to Biomedical Equipment Technology.
New Jersey: Prentice Hall.
Burhan. (2010, Juni 3). Home. Retrieved Juni 23, 2015,
from http://burhan-fisika.blogspot.com.
Instrumentasi.lecture. (2012, Februari 1). Home.
Retrieved Juni 23, 2015, from http://instrumentasi.lecture.ub.ac.id.
Ramliyana. (2013, Mei 25). Home. Retrieved Juni 23,
2015, from http://ramliyana-fisika.blogspot.com.
Mohamad Sofie, ST, MT.
Dosen Akademi Teknik Elektromedik Semarang
Organisasi:
DPD Ikatemi Jawa Tengah
Gakeslab Jawa Tengah
Alfakes Pusat
Mohamad Sofie, ST, MT.
Dosen Akademi Teknik Elektromedik Semarang
Organisasi:
DPD Ikatemi Jawa Tengah
Gakeslab Jawa Tengah
Alfakes Pusat
Tidak ada komentar:
Posting Komentar