Jumat, 05 Oktober 2018

KELISTRIKAN DALAM TUBUH KITA




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.
Video action potensial

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
(Brown, 2001)

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

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

KELISTRIKAN DALAM TUBUH KITA

A.        Kelistrikan Sel Tahukah kita sebenarnya dalam tubuh kita terdapat aktifitas kelistrikan? Ya ternyata dalam tubuh kita ter...