7
BAB 2
LANDASAN TEORI
Di dalam landasan teori ini, akan dibahas tentang teori – teori dan konsep dasar yang mendukung pembahasan dari aplikasi yang akan dibuat.
2.1 Auskultasi Jantung
Suara jantung adalah suara yang dikeluarkan oleh jantung akibat aliran darah melalui jantung. Dokter biasanya menggunakan stetoskop ketika memeriksa pasien untuk mendengarkan suara jantung, yang memberikan informasi penting tentang kondisi jantung. Stetoskop berasal dari bahasa Yunani yang artinya stethos yaitu dada dan skopein yaitu memeriksa. Jadi stetoskop adalah sebuah alat medis yang digunakan untuk memeriksa suara dalam tubuh (Amrullah, 2012). Stetoskop banyak digunakan untuk mendengar suara jantung dan pernafasan. Stetoskop menggunakan teknik auskultasi, yaitu teknik yang digunakan untuk mendiagnosa penyakit jantung melalui suara jantung (Mohammad Saptaaji , 2006). Pemeriksaan dilakukan dengan cara mendengar bunyi akibat vibrasi (getaran suara) yang ditimbulkan karena kejadian dan kegiatan jantung dan kejadian hemodemanik darah dalam jantung. Adapun jumlah dan kualitas bunyi jantung bergantung pada desain stetoskop dan tekanannya pada dinding dada, lokasinya, orientasi tubuh, serta fase bernapas. Akan tetapi auskultasi bersifat subyektif, karena informasi yang diperoleh dengan mendengarkan suara jantung sangat tergantung pada kecakapan dan pengalaman dokter.
Universitas Sumatera Utara
8
Suara yang sama dapat diinterpretasikan berbeda oleh dokter yang berbeda (Lisa Anggraeni, et al, 2007 ). Auskultasi jantung berguna untuk menemukan suara-suara yang diakibatkan oleh adanya kelainan pada struktur jantung dengan perubahanperubahan aliran darah yang ditimbulkan selama siklus jantung.
Gambar 2.1 Daerah Auskultasi Jantung (Amrullah, 2012)
Beberapa aspek bunyi yang perlu diperhatikan :
a. Nada berhubungan dengan frekuensi tinggi rendahnya getaran. b. Kerasnya (intensitas), berhubungan dengan ampitudo gelombang suara. c. Kualitas bunyi dihubungkan dengan timbre yaitu jumlah nada dasar dengan bermacam-macam jenis vibrasi bunyi yang menjadi komponen-komponen bunyi yang terdengar. Bunyi jantung pada auskultasi dapat juga terdengar bunyi akibat kejadian hemodemanik darah yang dikenal sebagai desiran atau bising jantung (cardiac murmur). d. Bising jantung digambarkan menurut waktu relatifnya terhadap siklus jantung, intensitasnya, dan lokasi atau daerah tempat bunyi itu terdengar paling keras
Universitas Sumatera Utara
9
2.2 Karakteristik Suara Jantung
Suara jantung dihasilkan oleh gerakan-gerakan mekanis yang terjadi selama jantung berdetak. Suara ini terjadi karena gerakan dinding jantung, menutupnya dinding dari aliran darah. Jantung terdiri atas empat ruang, yaitu serambi kiri, serambi kanan, bilik kiri, dan bilik kanan, dapat dilihat pada gambar 2.1. Sebagai alat pemompa darah, jantung mempunyai otot-otot yang kuat. Dinding jantung bagian bilik mempunyai otot yang lebih tebal dari pada dinding jantung bagian serambi. Otot dinding jantung bagian bilik lebih tebal karena kerja bilik lebih berat, yaitu memompa darah ke seluruh tubuh.
Gambar 2.2 Bagian Jantung (Amrullah, 2012)
Diantara serambi dan bilik terdapat semacam pintu turun yang disebut katup jantung. Katup jantung yang sehat dapat menutup rapat sekali sehingga darah dari bilik tidak bercampur dengan darah dari serambi. Katup-katup itu membuka dan menutup seirama dengan denyutan jantung.
Universitas Sumatera Utara
10
Pembuluh darah adalah saluran yang berfungsi sebagai tempat mengalirnya darah dari seluruh tubuh menuju ke jantung atau sebaliknya. Berdasarkan arah aliran darah pembuluh darah dibedakan menjadi dua macam, yaitu pembuluh nadi (arteri) dan pembuluh balik (vena). Berdasarkan dari bagian-bagian jantung terdapat beberapa jenis suara jantung normal dan tidak normal, diantaranya :
a. Normal Heart Sound
Menghasilkan dua suara yang dapat didengarkan pada stetoskop. Sering dinyatakan dengan lub-dub atau disebut suara jantung pertama (S1) dan suara jantung kedua (S2). Suara lub (S1) muncul akibat dua penyebab yaitu : penutupan katub atrioventrikular (katub mitral dan trikuspidalis) dan kontraksi otot-otot jantung. Sedangkan suara dub (S2) disebabkan dari penutupan katub semilunaris (katub aorta dan pulmonal).
b. Aortic Stenosis
Penyempitan pada lubang katup aorta yang menyebabkan meningkatnya tahanan terhadap aliran darah dari ventrikel kiri ke aorta. Faktor yang menyebabkan menyempitnya katup aorta pada seseorang seperti; jantung reumatik, kelainan katup bawaan, termasuk di dalamnya ketidakteraturan metabolisme, hiperkolesterolemia, dan penumpukan kalsium pada katup.
c. Aortic Regurgitation
Suatu kerusakan katup jantung yang ditandai dengan penutupan yang salah dari katup aorta sehingga menyebabkan terjadinya aliran balik darah dari aorta (pembuluh arteri terbesar yang menerima darah dari ventrikel kiri dan mengalirkannya keseluruh tubuh) masuk ke ruang jantung kiri bawah (ventrikel kiri).
Universitas Sumatera Utara
11
d. Mitral Stenosis
Suatu kerusakan katup jantung yang ditandai dengan penyempitan katup mitral. Katup mitral adalah adalah katup yang terdiri dari dua kelopak yang terletak diantara ruang jantung kiri atas (atrium kiri) dan ruang jantung kiri bawah (ventrikel kiri). Katup ini membantu untuk meregulasi aliran darah dari atrium ke ventrikel dengan cara membuka ketika atrium berkontraksi dan menutup ketika ventrikel berkontraksi untuk mencegah darah mengalir kembali kedalam atrium.
e. Mitral Regurgitation
Suatu kerusakan katup jantung yang ditandai dengan adanya aliran balik darah dari ruang jantung kiri bawah (ventrikel kiri) ke ruang jantung kiri atas (atrium kiri) dikarenakan penutupan katup mitral yang salah. Ada dua jenis regurgitasi katup mitral tergantung lamanya kondisi ini berlangsung: Regurgitasi Katup Mitral Akut dan Regurgitasi Katup Mitral Kronis. f. Midsystolic Click
Midsystolic Click adalah suara frekuensi yang tinggi pada pertengahan systole yang dihasilkan dari penghentian mendadak katup prolaps mitral 'ke atrium oleh korda.
g. Ventricular Septal Defect
Merupakan suatu keadaan adanya lubang disekat jantung yang memisahkan ruang ventrikel (bilik) kiri dan kanan. Ventricular Septal Defect terjadi bila sekat (septum) ventrikel tidak terbentuk sempurna, akibatnya darah dari bilik kiri mengalir ke bilik kanan pada systole.
Universitas Sumatera Utara
12
h. Atrial Septal Defect
Merupakan salah satu kelainan jantung bawaan. Atrial septal defect ditandai dengan kecacatan pada interatial septung yang memungkinkan pulmonary venous kembali dari atrium kiri untuk secara langsung menuju katup kanan.
2.3 Phonocardiogram
Phonocardiogram adalah teknik dalam penelusuran suara jantung dan pencatatan getaran akustik jantung melalui suatu transduser mikrofon yang akan direkam dan ditampilkan pada osiloskop. Suatu mikrofon yang dirancang khusus ditempatkan pada dinding dada sehingga getaran yang dihasilkan oleh jantung dapat diterima,diperkuat, serta direkam (Amrullah, 2012). Suara-suara ini mengindikasikan laju dan ritme jantung dalam memompa darah. Suara ini juga memberikan informasi tentang efektifitas pemompaan jantung dan aktifitas katup-katup jantung Suara jantung dapat digunakan lebih efisien dengan dokter ketika mereka ditampilkan secara visual (Debbal, 2009). Dengan adanya hasil PCG dari pasien, ahli medis dapat mendengar kembali, melihat perekaman secara visual, serta dapat menganilisis dan mengolah data tersebut sesuai dengan kebutuhan. Dalam keadaan normal suara jantung menghasilkan dua suara yang berbeda yang sering dinyatakan dengan lub-dub atau disebut suara jantung pertama (S1) dan suara jantung kedua (S2). Suara lub atau suara jantung pertama (S1) muncul akibat dua penyebab yaitu : penutupan katub atrioventrikular (katub mitral dan trikuspidalis) dan kontraksi otot-otot jantung. Sedangkan suara dub atau suara jantung kedua (S2) disebabkan dari penutupan katub semilunaris (katub aorta dan pulmonal). Suara jantung pertama memiliki waktu yang sedikit lebih lama dibandingkan dengan suara jantung kedua (Nurlaili, 2011). Diantara suara jantung pertama dan suara jantung kedua terdapat dua interval yaitu sistole dan diastole. Sistole adalah tekanan darah yang dialirkan dari jantung ke arteri dan nadi, sedangkan diastole merupakan tekanan darah balik dari arteri dan nadi ke jantung. Sistole ialah interval antara suara jantung S1 dan S2 ,
Universitas Sumatera Utara
13
sedangkan diastole interval antara suara jantung S2 dan S1. Secara jelas dapat dilihat pada gambar 2.3.
Gambar 2.3 Phonocardiogram Jantung (Debbal, 2009) Jantung juga menghasilkan suara ketiga (S3) dan keempat (S4) tetapi lebih rendah dalam intensitas dan normalnya tidak dapat didengar. Jantung yang tidak normal akan menimbulkan suara tambahan yang disebut dengan murmur (Anggraeni & Rizal, 2007). Suara ketiga (S3) bernada rendah dan dalam keadaan normal terdengar ± 0,015 sampai 0,017 detik setelah bunyi jantung II, terjadi akibat getaran cepat dari aliran darah saat pengisian cepat dari ventrikel. Dapat terdengar pada anak sampai dewasa muda. Sedangkan suara keempat (S4) disebabkan kontraksi atrium yang mengalirkan darah ke ventrikel yang kompliansnya menurun. Suara keempat (S4) kadang terdengar pada dewasa muda 0,08 detik sebelum bunyi jantung I dengan intensitas rendah.
2.4 Audio
Audio atau suara adalah sesuatu yang dihasilkan oleh benda yang mengalami getaran sehingga menghasilkan gelombang yang berada di udara (Oky D., 2010). Bentuk gelombang yang berulang-ulang pada waktu tertentu disebut suatu periode. Suatu bentuk gelombang yang tidak menghasilkan suara yang periodik sama seperti sebuah noise. Frekuensi adalah banyaknya periode gelombang dalam waktu satu detik (Hz). Amplitudo adalah keras lemahnya bunyi atau tinggi rendahnya gelombang dan dinyatakan dalam satuan decible (db) sedangkan velocity adalah kecepatan
Universitas Sumatera Utara
14
perambatan gelombang bunyi sampai ke telinga pendengar yang dinyatakan dalam satuan m/s.
Gambar 2.4 Bentuk Gelombang (Oky, 2010) Dari gambar 1.3 maka dapat disimpulkan :
Panjang gelombang suara (wavelength) dirumuskan = c/f
Dimana c = kecepatan rambat bunyi
Dimana f = frekuensi Frekuensi suara manusia adalah 20 Hz – 20 KHz. Suara yang berada pada range
pendengaran manusia disebut dengan audio, dan gelombangnya sebagai accoustic signal. Suara yang berada diluar range pendengaran manusia dapat dikatakan sebagai noise, yaitu getaran yang tidak teratur dan tidak berurutan dalam berbagai frekuensi serta tidak dapat didengar manusia. Sistem multimedia menggunakan suara yang berada dalam range pendengaran manusia.
2.5 File WAVE
Format file WAVE merupakan bagian kecil dari spesifikasi RIFF (Resource Interchange File Format) Microsoft untuk penyimpanan file multimedia (Wilson, 2003). Suara yang berupa digital audio dalam file WAVE disimpan dalam bentuk gelombang, karena itulah file ini memiliki ekstensi .WAV (Gunawan & Gunadi, 2005). Struktur RIFF digunakan untuk mengatur data didalam file ke dalam bagianbagian yang tiap masingnya memiliki header dan ukurannya sendiri dan disebut dengan chunk.
Universitas Sumatera Utara
15
Pada dasarnya file WAVE merupakan format kasar dimana sinyal suara langsung direkam dan dikuantisasi menjadi data digital . Data digital audio dalam file WAVE bisa memiliki kualitas yang bermacam-macam. Kualitas dari suara yang dihasilkan ditentukan dari bitrate, samplerate, dan jumlah channel. Sinyal suara yang direpresentasikan file WAVE dalam bentuk discrete, berupa deret bilangan yang merepresentasikan amplitudo dalam domain waktu. File WAVE terdiri dari 3 bagian, yaitu main chunk, format chunk, dan data chunk seperti pada gambar 2.5
Gambar 2.5 Struktur file WAVE (Wilson, 2003) Adapun penjelasan mengenai gambar 2.5 dapat dilihat pada tabel 2.1 Tabel 2.1 Deskripsi format file WAVE Offset
Ukuran
Nama
Deskripsi
0
4
ChunkID
“RIFF”
dalam
bentuk
ASCII
(0x52494646 big endian form)
Universitas Sumatera Utara
16
Tabel 2.1 Deskripsi format file WAVE (lanjutan) Offset
Ukuran
Nama
Deskripsi
4
4
ChunkSize
(36 + Subchunk2Size) atau (4 + (8 + Subchunk1Size) + (8 + Subchunk2Size))
8
4
Format
“WAVE” (0x57415645 big endian form)
12
4
Subchunk1ID
“fmt” (0x666d7420 big endian form)
16
4
Subchunk1Size
16 untuk PCM
20
2
AudioFormat
PCM = 1 Nilai lebih dari 1 mengindikasi beberapa bentuk kompresi
22
2
NumChannels
Mono = 1, Stereo = 2, dll
24
4
SampleRate
8000, 44100, dll
28
4
ByteRate
SampleRate * NumChannels * BitsPerSample/8
32
2
BlockAlign
NumChannels * BitsPerSample/8
34
2
BitsPerSample
8 bits = 8, 16 bits = 16, dll
36
4
Subchunk2ID
“data” (0x64617461 big-endian form)
40
4
Subchunk2Size
NumSamples * NumChannels * BitsPerSample/8
44
*
Data
Data aktual suara
Sebagai contoh, di sini adalah representasi 72 byte awal dari file WAVE dengan byte ditampilkan sebagai angka heksadesimal: 52 49 46 46 24 08 00 00 57 41 56 45 66 6d 74 20 10 00 00 00 01 00 02 00 22 56 00 00 88 58 01 00 04 00 10 00 64 61 74 61 00 08 00 00 00 00 00 00 24 17 1e f3 3c 13 3c 14 16 f9 18 f9 34 e7 23 a6 3c f2 24 f2 11 ce 1a 0d
Universitas Sumatera Utara
17
Gambar 2.6 Interpretasi file WAVE (Wilson, 2003)
2.6 Visualisasi
Visualisasi adalah suatu bentuk penyampaian informasi yang digunakan untuk menjelaskan
sesuatu
dengan
gambar,
animasi
atau
diagram
yang
bisa
dieksplor,dihitung dan dianalisis datanya. Visualisasi memberikan cara untuk melihat yang tidak terlihat (Guruh, 2011). Model dasar dalam melakukan proses visualisasi informasi yaitu, data mentah (dalam format tertentu) akan diolah sedemikian rupa sehingga bisa diekstrak dan disaring menjadi bentuk data yang dapat dianalisis seperti data dalam struktur pohon, vektor dan metadata. Data abstrak ini kemudian akan dipetakan (proses visualisasi data abstrak) dalam berbagai bentuk representasi seperti Grafik, Map dsb. Representasi ini kemudian akan dirender menjadi gambar. Didalam bentuk sebagai gambar, data memiliki parameter grafik yang bisa diatur seperti posisi, skala, perbesar/perkecil. Pada saat ini visualisasi telah berkembang dan banyak dipakai untuk keperluan ilmu pengetahuan, rekayasa, visualisasi disain produk, pendidikan, multimedia interaktif,
kedokteran,
dll.
Pemakaian
dari
grafika
komputer
merupakan
perkembangan penting dalam dunia visualisasi.
Universitas Sumatera Utara
18
Didalam android salah satu contoh perkembangan visualisasi adalah Aplikasi Ringroid. Pada aplikasi ini file suara yang diputar akan divisualisasi berdasarkan domain waktu. Ringroid juga dilengkapi dengan fitur pemotongan file suara sehingga memungkinkan user untuk mengedit suatu file. Aplikasi Ringroid merupakan salah satu rujukan yang digunakan penulis dalam menyelesaikan penelitian ini.
2.7 Penelitian Terdahulu
Di bagian ini akan dijabarkan beberapa penelitian terdahulu. Saat ini sudah banyak penelitian teknologi informasi yang bergerak dibidang kedokteran bagian kardiologi. Untuk lebih jelasnya, pada tabel 2.1 akan dijelaskan penelitian – penelitian yang telah dibuat sebelumnya. Tabel 2.2 Penelitian terdahulu No. 1
Judul Pengenalan Suara Jantung
Tahun 2007
Keterangan Pre-processing
menggunakan Metode
menggunakan Linear
Linear Predictive Coding
Predictive Coding
dan JST-BP
memberikan hasil yang menjanjikan untuk pengenalan suara jantung secara otomatis
2
Computerized Heart Sound Analysis
2009
Teknik Fast Fourier Transform pada PCG mampu memberikan informasi bagi para dokter untuk memperoleh nilai kualitatif dan
Universitas Sumatera Utara
19
Tabel 2.1 Penelitian terdahulu (lanjutan) No.
Judul
Tahun
Keterangan kuantitatif dalam mendiagnosis penyakit.
3
Analisa Sinyal
2012
Frekuensi dominan
Electrocardigraphy dan
banyak berada pada bunyi
Phonocardiography Secara
suara jantung pertama
Simultan Menggunakan
(S1)
Continuous Wavelet Transform 4
Segmentasi Suara Jantung
2012
Periode sistolik
S1 dan S2 Menggunakan
mempunyi durasi yang
Kurva Amplop
lebih pendek dan lebih konstan dibandingkan periode diastolik.
Universitas Sumatera Utara
