Biomedika Fisik
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya
ITS Bab 1. Intro
1
Mg.#
Tujuan Instruksional Khusus (TIK)
1
Mengenalkan pada mahasiswa pengertian tentang materi Biomedical Physics
Ruang lingkup Biomedical Physics
1, 2, 4
LCD/PC
2
Mengerti struktur dan anatomi manusia
Anatomy dan fisiologi tubuh manusia
1, 2, 4
LCD/PC
3
Mengerti asal dari biosignal
Origin dari biosignal
1, 2, 3
LCD/PC
4
Memahami asal ECG signal
Origin dari ECG signal
1, 2, 3
LCD/PC
5
Mengerti parameter ECG signal
ECG signal parameter
1, 2, 3
LCD/PC
6
Memahami asal EEG signal
Origin dari EEG signal
1, 2, 3
LCD/PC
7
Mengerti parameter EEG signal
EEG signal parameter
1, 2, 3
LCD/PC
8
Mengerti Origin dari EMG signal & parameternya
Origin dari EMG signal
1, 2, 3
LCD/PC
9
Mengerti system pernafasan
Sistem pernafasan
1, 2, 3
LCD/PC
10
Mengerti sistem sirkulasi darah
Sistem sirkulasi darah
1, 2, 3
LCD/PC
11
Mengerti sistem tekanan dan aliran darah
1, 2, 3
LCD/PC
12
Mengerti Origin dari EOG signal & parameternya
1, 2, 3
LCD/PC
1, 2, 3,4
LCD/PC
Topik
Tekanan dan aliran darah Parameter dan origin EOG signal
Review biosignal
13
Referensi
Media PT/OHP/LCD/PC
14
Biomedical Sensor
Jenis, karakteristik dan prinsip Kerja sensor untuk Medical
2, 3, 4
LCD/PC
15
Biomedical Sensor
Sama dengan atas
2, 3, 4
LCD/PC
16
Medical electrode
Medical electrode
2, 3, 4
LCD/PC
Bab 1. Intro
2
Medical Engineering Medical Engineering
Medicine Medical Welfare Health
Engineering Biological Engineering
• Medical and Biological Engineering (MBE) atau Biomedical Engineering (BME) adalah daerah penghubung antara Medical dan Engineering Bab 1. Intro
3
• Medical Engineering mempunyai sasaran untuk menawarkan teknologi yang mendukung bidang ilmu medika – Medical diagnostic, medical treatment, pathology dll
• Biological Engineering mengaplikasikan pengetahuan atau ilmu medika atau biologi ke dunia teknik.
Bab 1. Intro
4
Sejarah • pengukuran bioelectric Fenomena : – Electromyogram, electrocardiogram, electroenchepalogram, medical diagnostic yang lain. Mechanical Engineering Information engineering Chemical engineering Material Engineering Dll. Bab 1. Intro
Kebanyakan diperlukan pengetahuan elektronik
Medical Electronic
• Ruang lingkup lebih luas dan dalam – – – –
Measuring instrument Imaging instrument Medical Information System Biological stimulation and treatment. – dll
Medical and Biological Engineering atau Biomedical Engineering 5
Medical Medical Instrumentation Instrumentation
System SystemAnalysis Analysis And And Modelling Modellingofof Physiological Physiological Systems Systems
Clinical Clinical Engineering Engineering
Biotechnology Biotechnology Bab 1. Intro
Signal Signal processing processing
Biomedical Biomedical Engineering Engineering
Medical Medical Imaging Imaging
Biomedical Biomedical computer computer
Rehabilitation Rehabilitation Engineering Engineering
Prosthetic Prosthetic devices devices 6
Ruang lingkup Biomedika • Aplikasi analisa sistem (modelling, simulasi). • Deteksi : pengukuran dan monitoring sinyal fisik; a.l. biosensor, instrumentasi biomedika. • Memberikan diagnosa dengan teknik pemrosesan sinyal dari data bioelektrik. • Membuat alat untuk menggantikan atau memperbaiki fungsi tubuh (augmentasi). • Menyediakan prosedur dan peralatan untuk terapi atau rehabilitasi • Analisa komputer ttg data yang berhubungan dengan pasien • Medical imaging • Inovasi produk biologi yang baru (biotechnology dan tissue engineering) Bab 1. Intro
7
Lingkungan kerja • Teknisi kesehatan di RS atau klinik (clinical engineering) • Biomedical design engineer di industri • Peneliti/ilmuwan
Asosiasi BME • American Institute for Medical and Biological Engineering (AIMBE) • Institute of Electrical & Electronic Engineer (IEEE) in Medicine and Biology society • International Federation for Medical and Biological Engineering (IFMBE) Bab 1. Intro
8
Dasar Sistem Instrumentasi
EEG ECG EMG
Feedback control Calibration
Analog Processing & Digital conversion
Biosignal processing
Data Storage
Output display
Data Transmission
Instrument control
Jalur signal Instrument control Bab 1. Intro
operator
Remote site 9
Keterangan : •
• • • • • • •
Data pengukuran (measurand) : kuantitas, properti/luasan, kondisi yang diukur oleh sistem instrumentasi, mis : bioelectric signal yang dihasilkan otot atau otak, atau biochemical dan biomechanical yang dikonversi ke signal electric. Sensor : untuk mengkonversi besaran fisik ke output electric. Output biosensor : analog signal, continuous signal; dikirim ke blok analog processing dan digital conversion. Analog processing & digital conversion : signal dikuatkan, difilter dan dikondisikan serta dikonversi ke bentuk digital. Biosignal processing (signal conditioning) : utk kompensasi karakteristik sensor yang tidak diinginkan. Data storage : penyimpanan data digital, utk pengolahan atau pengkondisian sinyal nantinya. Output display : numeric, graphic, discrete atau continuous, permanen atau temporer. Remote site : teknologi telepon dan internet memungkinkan untk monitor dan diagnosa jarak jauh. Bab 1. Intro 10
Measurement
Range
Frequency, Hz
Method
Blood flow
1 to 300 mL/s
0 to 20
Electromagnetic or ultrasonic
Blood pressure
0 to 400 mmHg
0 to 50
Cuff or strain gage
Cardiac output
4 to 25 L/min
0 to 20
Fick, dye dilution
Electrocardiography
0.5 to 4 mV
0.05 to 150
Skin electrodes
Electroencephalography 5 to 300 μ V
0.5 to 150
Scalp electrodes
Electromyography
0.1 to 5 mV
0 to 10000
Needle electrodes
Electroretinography
0 to 900 μ V
0 to 50
Contact lens electrodes
pH
3 to 13 pH units
0 to 1
pH electrode
pCO2
40 to 100 mmHg
0 to 2
pCO2 electrode
pO2
30 to 100 mmHg
0 to 2
pO2 electrode
Pneumotachography
0 to 600 L/min
0 to 40
Pneumotachometer
Respiratory rate
2 to 50 breaths/min
0.1 to 10
Impedance
Temperature
32 to 40 C
0 to 0.1
Thermistor
Bab 1. Intro
Data pengukuran medika
11
2 komponen penting dalam sistem Instrumentasi •
Kalibrasi : memberikan signal kalibrasi ; signal dgn frekwensi dan amplitudo yang sudah diketahui, utk pengaturan / setting komponen dari sistem; shg. Output dan inputnya mempunyai hubungan/fungsi yang terukur.
•
Divais Feedback : mengumpulkan data dan memberikan respon jika dibutuhkan, atau utk keperluan kontrol dengan tujuan mengubah / memperbaiki respon tubuh. Mis : feedback elemen : pacemakers, ventilators (alat stimulasi jantung dan paru-paru)
Bab 1. Intro
12
Proses Desain Instrumentasi medika
Pilihan dan disain instrumentasi dipengaruhi oleh faktor sinyal, lingkungan, medika dan faktor ekonomi. (dikutip dari buku :Transducers for Biomedical Measurements: Application and Design, by R. S. C. Cobbold. Copyright © 1974, John Wiley and Sons, Inc.)
Bab 1. Intro
13
