maksimum 1,54%. Nilai kesalahan rata-rata kurang dari 1% ini menunjukkan proteksi terhadap muatan listrik berlebih memadai untuk diterapkan pada sistem terapeutik. Tetapi data kesalahan maksimum yang mencapai 1,54% pada ujicoba ini merupakan fakta yang patut menjadi perhatian untuk lebih meningkatkan kinerja algoritma perhitungan proteksi muatan listrik berlebih.
4.2.3
UJI PROTEKSI TERHADAP ARUS LISTRIK RATA – RATA BERLEBIH
Uji proteksi terhadap arus listrik rata-rata berlebih bertujuan untuk menguji ketepatan program µStimS dalam melakukan perhitungan proteksi terhadap arus listrik rata-rata. Data uji proteksi terhadap arus listrik rata-rata berlebih ditunjukkan pada tabel 4.6. Tabel 4. 6 Uji proteksi terhadap arus listrik rata-rata berlebih
No. 1 2 3 4 5 6 7 8
F.t
0,375 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
Frekuensi (Hz) 7,5 4 5 6 7 8 9 5
Lebar Pulsa (ms) 50 100 100 100 100 100 100 200
I (µA) 823 767 615 513 438 383 340 305
% Irata2 (µA) kesalahan 308,625 306,8 307,5 307,8 306,6 306,4 306 305
2,88% 2,27% 2,50% 2,60% 2,20% 2,13% 2,00% 1,67%
Dari data ujicoba ini, diperoleh hasil bahwa algoritma proteksi arus listrik ratarata berlebih mempunyai tingkat kesalahan rata-rata sebesar 2,28% dengan kesalahan maksimum 2,88%. Tingkat kesalahan ini menunjukkan bahwa sistem proteksi terhadap arus rata-rata berlebih belum cukup memadai untuk aplikasi pengobatan. Kesalahan ini disebabkan oleh adanya pembulatan pada perhitungan yang dilakukan oleh mikrokontroler. Karena itu perlu dilakukan penyempurnaan dengan menambahkan perhitungan koreksi. Dengan menambahkan koreksi
67
digital, maka hasil perbaikan algoritma sistem proteksi terhadap arus listrik ratarata berlebih menjadi seperti pada tabel 4.7. Penyempurnaan ini menunjukkan hasil yang memuaskan dengan tingkat kesalahan rata-rata 0,66% dan kesalahan maksimumnya menjadi 1,07%. Tabel 4. 7 Uji proteksi terhadap arus listrik rata-rata berlebih setelah koreksi digital
No. 1 2 3 4 5 6 7 8
F.t
0,375 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
Frekuensi (Hz) 7,5 4 5 6 7 8 9 5
Lebar Pulsa (ms) 50 100 100 100 100 100 100 200
I (µA) 799 746 597 495 425 371 334 297
% Irata2 (µA) kesalahan 299,625 298,4 298,5 297 297,5 296,8 300,6 297
0,13% 0,53% 0,50% 1,00% 0,83% 1,07% 0,20% 1,00%
4.3 UJICOBA PRE KLINIS SEBAGAI PENDUKUNG Ujicoba yang terakhir dari pengembangan perangkat stimulasi arus mikro OpenMCS dan µStimS ini adalah ujicoba pre klinis. Ujicoba pre klinis ini bersifat sebagai ujicoba pendukung karena tidak berhubungan langsung dengan spesifikasi alat dan dalam pelaksanaannya tidak dilakukan ujicoba dengan jumlah sampel yang cukup sebagai standar ujicoba pre klinis, yaitu 30 orang. Ujicoba dilakukan pada dua orang sebagai pasien uji. Ujicoba ini bertujuan untuk membuktikan salah satu pengaruh stimulasi dari penyetelan sinyal stimulasi arus mikro yang terdapat pada OpenMCS. Ujicoba pre klinis yang dipilih oleh peneliti adalah ujicoba pengaruh stimulasi arus mikro pada saraf kranial terhadap sinyal electroencephalogram (EEG). Ujicoba ini dipilih karena parameter yang diekstrak lebih mudah dianalisis. Dalam ujicoba stimulasi elektrik saraf kranial (cranial electrical stimulation / CES) ini, digunakan sinyal stimulasi dengan pengaturan sebagai berikut.
68
Beentuk pulsa: persegi 1[9,23] Am mplitudo: 1550 µA[9,23] Freekuensi: 0,55 Hz[9,23] Leebar pulsa: 300 3 ms Laama stimulaasi: 20 menitt[23] Leetak elektrodda stimulatoor: telinga kiri k dan kanaan bagian bbawah[23] Poosisi pasien uji: u duduk di d atas kursii Pengukuraan sinyal EEG E dilakuukan pada daerah P4 yaitu pusaat saraf sen nsorik seperti yaang tertera pada gambbar 4.13. Kriteria K paraameter ini didasarkan pada pengaturann umum untuk u terapii saraf kran nial. Penguukuran dilakkukan padaa saat pasien uji sebelum diiberi stimulaasi dan seteelah diberi stimulasi. s U Ujicoba pre klinis k ini membaandingkan sinyal s EEG pasien uji pada saat seebelum diberi stimulassi dan setelah diiberi stimuulasi. Data hasil peng gukuran EEG sebeluum dan sessudah stimulasi untuk u pasieen 1 ditunjuukkan pada gambar g 4.14 dan 4.15. Sedangkan n data hasil penggukuran EEG G sebelum dan sesudah stimulasi untuk pasieen 2 ditunju ukkan pada gam mbar 4.16 dan 4.17. Referensi tentang sinyal s EEG G secara umum u ditunjukkaan pada gam mbar 4.18.
Gambar 4. 13 Petaa titik-titik peemasangan elektroda e EE EG
69
Gambar 4. 14 Data sinyal EEG pasien 1 sebelum stimulasi
Gambar 4. 15 Data sinyal EEG pasien 1 setelah stimulasi
70
Gambar 4. 16 Data sinyal EEG pasien 2 sebelum stimulasi
Gambar 4. 17 Data sinyal EEG pasien 2 setelah stimulasi
71
Gambar 4. 18 Jenis-jenis J bentuk gelom mbang EEG
Gambar sinyal s EEG G di atas merupakan m gambar g sinyyal EEG yang di-sam mpling dengan freekuensi sam mpling 256 sampel per detik dan ditampilkan d n dengan Matlab. Data ujicoba pre kllinis dari kedua k pasiien uji di atas menuunjukkan ad danya perbedaann dari gellombang EEG, E tepattnya terjaddi peningkkatan ampllitudo gelombangg alfa (frekkuensi 8 – 13 Hz) antarra sinyal sebbelum stimuulasi dan seetelah stimulasi. Hal ini tampak t darri bertambaah tingginyya simpanggan garis-g garing EG setelah sstimulasi. Untuk U dengan keerapatan keedua paling rapat padaa grafik EE lebih tepaatnya, perlu dilakukan perhitungan n kuantitasi nilai masiing-masing jenis sinyal EEG G. Tetapi seebagai langgkah awal menuju m analiisis pengaruuh stimulasi arus mikro terhhadap EEG G, saat ini hanya dian nalisis secaara visual. Hasil ini sesuai s dengan laaporan dari berbagai liiteratur tenttang pengarruh stimulaasi elektrik saraf kranial pada p sinyaal EEG untuk u men ngurangi kegelisahan, k , meningk katkan [ keterjagaaan, dan meeningkatkann relaksasi.[23] Ini adaalah salah ssatu pembu uktian
bahwa stiimulasi aruus mikro daapat digunaakan untuk pengobataan penyakitt atau gangguan kesehatan.. Penelitiann ke arah pengobatan p n menggunaakan arus listrik l
72
mikro merupakan bagian tersendiri dari penelitian lanjutan yang dapat dilakukan menggunakan OpenMCS dan µStimS.
4.4 DISKUSI ANALISIS Metode stimulasi elektrik arus mikro merupakan metode pengobatan yang aman dan
tanpa
efek
samping.
Metode
pengobatan
ini
memiliki
beberapa
kontraindikasi, yaitu khusus pada pengguna alat pacu jantung dan wanita hamil. Stimulasi arus listrik mikro tergolong aman karena arus listrik dalam orde mikroampere memiliki karakteristik yang mirip dengan bioelektrik tubuh manusia. Bahkan dalam kehidupan sehari-hari, manusia tidak pernah terlepas dari medan elektromagnetik yang berasal dari lingkungan sekitar yang dapat menyebabkan terjadinya arus listrik di dalam tubuh. Gejala ini mempengaruhi bioelektrik tubuh sehingga dalam durasi yang lama dapat bersifat merugikan. Hal ini terjadi karena tidak terkendalinya ukuran dan durasi dari pengaruh medan elektromagnetik yang dialami manusia yang dapat mempengaruhi kinerja bioelektrik tubuh. Stimulasi arus listrik mikro merupakan salah satu sebab yang dapat mempengaruhi bioelektrik tubuh, tetapi bersifat terkendali. Seperti telah dijelaskan sebelumnya, dari berbagai jenis stimulasi elektrik, stimulasi arus mikro mempunyai kemampuan dalam membantu kinerja bioelektrik tubuh hingga tingkat sel. Arus ini tentu terlalu kecil untuk mendenyutkan otot atau saraf besar secara langsung. Inilah yang membedakan antara stimulasi elektrik arus mikro dengan metode elektroterapi lainnya yang bekerja pada tingkat jaringan. Stimulasi arus mikro sering disebut sebagai metode pengobatan oleh diri sendiri (self healing) karena sifatnya yang tidak memaksa tubuh dalam merespon sinyal stimulasinya sehingga jika dipandang dari cara kerja elektroterapi seperti TENS, stimulasi arus mikro akan tampak sebagai metode terapi yang tidak mempunyai hubungan sebab akibat secara langsung dengan tubuh dan sinyalnya tampak sebagai sinyal stimulasi yang terlalu kecil dalam mempengaruhi sinyal saraf atau
73
sinyal otot. Ujicoba stimulasi arus mikro selama ini hanya dilakukan dengan mengamati perubahan yang terjadi pada fisiologi tubuh pada saat dan setelah beberapa saat dilakukan stimulasi. Namun demikian, hasil-hasil ujicoba respon fisiologi atau pre klinis yang dilaporkan dari metode stimulasi arus mikro mempunyai efikasi yang sangat baik, bahkan melebihi kemampuan metode stimulasi elektrik lainnya. Dengan pemahaman di atas, dapat ditarik kesimpulan bahwa sebenarnya metode stimulasi arus mikro bekerja pada daerah yang jauh di bawah ambang batas aman untuk arus listrik yang melewati tubuh. Peraturan – peraturan yang mengatur alatalat medis dalam memberikan stimulasi elektrik pun hingga saat ini tidak mengkhususkan kajiannya pada arus listrik dalam orde mikroampere.[24,25] Dari materi kajian yang dipaparkan pada standar-standar internasional tersebut, untuk suatu stimulasi pada permukaan kulit, masih berlaku batas maksimum 10 mA sebagai ambang batas aman secara umum. Nilai ini adalah 10 kali lebih kecil dibanding nilai maksimum sinyal stimulasi arus mikro. Dengan pertimbangan latar belakang aturan keamanan peralatan medis untuk produk masal, OpenMCS dan µStimS belum dapat dikategorikan sebagai piranti yang memadai. Tetapi dalam penggunaannya sebagai alat stimulasi elektrik arus mikro untuk kepentingan penelitian medis yang digunakan oleh para dokter, peneliti medis, dan elemen-elemen teknik biomedika, OpenMCS dan µStimS sudah memadai untuk digunakan. Dasar pertimbangan yang digunakan peneliti dalam menilai kemampuan OpenMCS dan µStimS ini adalah sebagai berikut. 1. Dengan menggunakan standar toleransi kesalahan 1%, tingkat kesalahan rata-rata yang dihasilkan dari parameter sinyal arus mikro dan sistem proteksinya tidak ada yang melebihi 1% 2. Kesalahan frekuensi yang mencapai 5% hanya terjadi di sekitar frekuensi 10 Hz yang disebabkan oleh kekurangsempurnaan algoritma dan keterbatasan mikrokontroler dalam melakukan perhitungan. Kesalahan ini
74
sama sekali tidak membahayakan pasien tetapi memberikan kontribusi kesalahan data jika digunakan untuk penelitian nantinya. Kekurangan ini harus disempurnakan lagi. Tetapi mengingat tingkat kesalahan yang kecil, dan pada daerah frekuensi selain 10 Hz kesalahan yang terjadi mayoritas kurang dari 1%, maka dibandingkan dengan manfaat yang perlu dikembangkan dari penelitian terapi elektrik arus mikro, kesalahan frekuensi ini dapat ditoleransi. Analisis
yang
kedua
adalah
membuktikan
hipotesis
penelitian.
Untuk
membuktikan keunggulan OpenMCS dan µStimS dari sisi fitur dan lebih ekonomis dibandingkan produk serupa yang ada di pasaran, digunakan analisis berdasarkan data perbandingan spesifikasi yang ada pada tabel 4.8. Pada tabel 4.8 diperbandingkan antara perangkat stimulasi arus mikro OpenMCS dan µStimS dengan perangkat stimulasi arus mikro dari produk yang paling umum digunakan sebagai perangkat untuk penelitian terapi arus mikro, yaitu Alpha-Stim 100. Pembanding kedua adalah produk Trio Stim yang memiliki tiga fungsi, yaitu mampu sebagai alat stimulasi arus mikro (MCS), TENS, dan alat stimulasi elektrik otot (EMS). Pada tabel 4.8, kolom yang berwarna hijau merupakan keunggulan produk. Apabila ketiga kolom berwarna hijau, berarti ketiga produk sama-sama unggul untuk parameter yang bersangkutan. Dengan pengamatan terhadap data pada tabel 4.8, dengan jelas dapat diambil kesimpulan akan keunggulan OpenMCS dan µStimS. Dengan demikian berarti hipotesis pada penelitian “Pengembangan Alat Stimulasi dan Sinyal Terapi Elektrik Arus Mikro Sistem Terbuka Sebagai Instrumen Penelitian Medis” dapat diterima, bahwa dengan realisasi OpenMCS dan µStimS, tercipta suatu perangkat stimulasi elektrik arus mikro yang lebih unggul secara fitur untuk digunakan dalam aplikasi penelitian medis dan bersifat lebih ekonomis daripada produk serupa yang ada di pasaran.
75
Tabel 4. 8 Perbandingan keunggulan OpenMCS dan µStimS dengan Alpha-Stim 100 dan Trio Stim[6,7,8,9,10] No.
Fitur
OpenMCS & µStimS
Alpha‐Stim 100
Trio Stim (MCS)
1
Arus listrik Pengaturan arus listrik Bentuk gelombang
0 ‐ 1000 µA
10 ‐ 600 µA
11 ‐ 750 µA
Setiap saat 5 jenis (lihat rincian)
Setiap saat Persegi asimetrik bipolar
setiap saat Persegi konstan bipolar
0,25 ‐ 1000 Hz (tergantung jenis gelombang)
0,5; 1,5; 100 Hz
0,3 ‐ 400 Hz
Setiap saat
Setiap saat
setiap saat
1 ‐ 1000 ms
50% duty cycle
1 ‐ 250 ms
setiap saat
setiap saat
kontinyu
tidak ada 10, 20, 60 menit dan kontinyu
ada
tidak disebutkan
ada
ada
tidak ada
ada
2 3
4 5 6
Frekuensi Pengaturan frekuensi
10
Lebar pulsa Pengaturan lebar pulsa Pengaturan waktu terapi Pengaman arus listrik berlebih Pengaman muatan listrik berlebih
11
Pengaman arus listrik rata‐rata berlebih
ada
tidak ada
ada
12
Tampilan LCD
ada
ada
ada
Petunjuk, arus listrik, frekuensi, lebar pulsa, peringatan keamanan pasien Baterai kering 12V rechargeable
Petunjuk, timer, simbol kapasitas baterai Baterai 9V disposable
Petunjuk, arus listrik, frekuensi, lebar pulsa, timer Baterai 9V disposable
tertutup
tertutup
$ 895,‐
$ 439,‐
7 8 9
13
Parameter tampilan
14
Catu daya
15
Sistem
16
Harga
terbuka Rp 800.000,‐ (biaya pembuatan)
30 menit
4.5 POTENSI PENGEMBANGAN LEBIH LANJUT Penelitian “Pengembangan Alat Stimulasi dan Sinyal Terapi Elektrik Arus Mikro Sistem Terbuka Sebagai Instrumen Penelitian Medis” merupakan tahap awal dari serangkaian perkembangan metode stimulasi arus mikro yang dapat terus dikembangkan aplikasinya. Metode stimulasi arus mikro telah membuka
76
pemahaman baru akan sistem kerja tubuh manusia dan berbagai fenomena yang berhubungan dengan peningkatan kualitas hidupnya. Pengembangan lebih lanjut dari hasil penelitian alat stimulasi arus mikro dan sinyalnya akan mengarah pada tindak lanjut akan riset aplikasi arus listrik mikro, kebijakan penggunaan metode stimulasi arus listrik mikro, dan pengembangan produk-produk aplikasi stimulasi arus listrik mikro untuk berbagai tujuan. Dari bidang riset lanjutan, terdapat bermacam-macam area mulai dari manfaat arus listrik mikro bagi kesehatan, sinyal arus mikro untuk pengobatan penyakit degeneratif, sinyal arus mikro untuk menunjang kesehatan tubuh, dan lebih jauh dapat diarahkan ke bidang olahraga untuk menunjang kompetensi atlit. Pemanfaat arus mikro juga tidak hanya untuk pengobatan manusia, tetapi arus mikro dapat pula digunakan dalam pengobatan binatang. Untuk mengarah pada hal-hal tersebut diperlukan langkah-langkah pengembangan lebih lanjut dalam riset stimulasi arus listrik mikro. Gambaran dari pengembangan lebih lanjut yang dapat diperoleh dengan adanya riset alat stimulasi arus mikro OpenMCS dan program µStimS ditunjukkan oleh gambar 4.19.
Gambar 4. 19 Gambaran potensi pengembangan lebih lanjut metode stimulasi arus mikro
77
