(ILMIAH) ELEKTRISITAS JANTUNG

Jantung adalah sebuah organ berotot
yang bertugas memompa darah ke seluruh organ tubuh dengan melakukan kontraksi
berirama secara repetitif. Untuk memompa darah, jantung biasanya berdetak 60
hingga 100 kali per menit, atau lebih cepat bila dibutuhkan. Detakan ditentukan
oleh pesan yang dikirimkan oleh tubuh ke jantung. Pesan itulah yang menentukan
kapan jantung memompa lebih banyak atau lebih sedikit darah, tergantung
kebutuhan individu. Ketika tidur, jantung akan memompa secukupnya karena
organ-organ tubuh hanya membutuhkan sedikit oksigen saat beristirahat.
Sebaliknya, saat tubuh merasa ketakutan atau berolahraga, organ tubuh
membutuhkan lebih banyak oksigen sehingga jantung pun akan memompa lebih banyak
darah.
Darah yang dipompa keluar jantung akan
dialirkan melalui dua sirkulasi. Sirkulasi pertama, yakni sirkulasi pulmoner,
adalah sirkulasi darah yang bermula saat darah keluar dari rongga bilik kanan
ke paru-paru lalu kembali ke rongga serambi kiri jantung, setelah meninggalkan
bilik kanan, darah mengalir melalui pembuluh kapiler yang mengelilingi
kantong-kantong udara di paru-paru. Darah menyerap oksigen (yang kita hirup)
dan melepaskan karbondioksida (yang kita keluarkan melalui hembusan napas).
Darah di serambi kiri akan dialirkan ke bilik kiri. Sirkulasi sistemik pun
dimulai saat darah yang kaya akan oksigen itu dialirkan ke luar dari bilik kiri
melalui aorta ke seluruh tubuh, kecuali paru-paru. Darah kemudian kembali ke
jantung melalui serambi kanan.
Kesehatan tubuh merupakan
elemen vital dalam kehidupan manusia. Manusia dapat mengetahui kesehatan tubuh
dengan melakukan tes kesehatan secara bertahap, pada kenyataannya manusia
terlalu sibuk dengan aktivitas mereka. Manusia yang terjangkit berbagai macam
penyakit semakin tahun semakin meningkat bahkan sampai menimbulkan kematian
bagi penderita karena keterlambatan mereka mengetahui penyakit yang diderita.
Oleh karena itu diperlukan suatu sistem yang dapat memeriksa kondisi tubuh
manusia. Sistem yang mampu memberikan informasi kondisi kesehatan kepada
pengguna, dalam hal ini adalah kondisi detak jantung dan suhu tubuh. Cara kerja
sistem ini adalah dengan mengambil data hasil pendeteksi sensor detak jantung
yaitu menggunakan alat elektrokardiogram.
Denyut jantung manusia dapat diukur
dengan menggunakan alat yang disebut elektrokardiogram (ECG) dalam bentuk
signal elektrik. Arteri elektrikal yang ditimbulkan oleh jantung sangat kuat,
sehingga dapat dideteksi oleh elektroda yang ada pada permukaan tubuh. Hal
inilah yang mendasari prinsip kerja ECG. Setiap kali jantung berdetak, sebuah
gelombang radiasi yang terpolarisasikan melalui atrium mencapai AV node, lalu
turun menuju interventriculum sehingga mencapai miocardium ventriculer
dibawahnya.
Signal
elektrik yang berkaitan dengan denyut jantung yang teratur dapat dicatat dalam
alat pengukur denyut jantung yang disebut elektrokardiogram (ECG). Alat ini
berfungsi untuk memberikan petunjuk apakah jantung berfungsi secara normal atau
tidak. Selain itu alat ini juga dapat digunakan untuk mendiagnosa penyakit
jantung dan gangguan fungsinya. ECG akan merekonstruksi kembali potensi
epikardial, elektogram dan isokron dari permukaan tubuh yang potensial
menggunakan algoritma rekonstruksi matematika.
Elektrokardiogram
(ECG) adalah rekaman fluktuasi potensial aksi serabut miokardium selama siklus
jantung, ECG menggunakan suatu elektroda aktif atau eksplorasi yang dihubungkan
dengan elektroda berbeda pada potensial nol atau diantara dua elektroda aktif.
ECG menggunakan kertas yang bergerak untuk merekam fluktuasi dari denyut
jantung, dimana kertas tersebut merupakan kotak-kotak kecil agar perhitungan
siklus denyutan dapat lebih mudah.
Elektrokardiogram
(ECG) memperlihatkan gelombang-gelombang P. Q, R, S, T. Gelombang-gelombang ini
merupakan tegangan listrik yang ditimbulkan oleh jantung dan direkam oleh
elektrokardiogram dari permukaan tubuh. Gelombang P disebabkan oleh penyebaran
depolarisasi melewati atrium, yang diikuti oleh kontraksi atrium yang
menyebabkan sedikit kenaikan kurva tekanan atrium segera setelah gelombang P.
Sekitar 0,16 detik setelah timbul gelombang P, muncul gelombang Q, R, S sebagai
akibat dari depolarisasi pada ventrikel mulai berelaksasi. Gelombang tanaman
terjadi sesaat sebelum akhir kontraksi ventrikel dan gelombang sering disebut
repolarisasi.
1.   Menghitung
denyut jantug per menit
a.  
Praktikan
pertama lari-lari kemudian disiapkan stopwatch atau pengatur waktu dan hand
counter.
b.  
Setelah
praktikan berlari, dicari urat nadi untuk dihitung detak jantungnya selama 1
menit.
c.  
Praktikan
kedua dan ketiga diam atau istirahat dan berjalan, dihitung detak jantungnya
selama 1 menit.
d.  
Praktikan
keempat dan kelima adalah perokok/pria dan wanita, kemudian dihitung detak
jantungnya selama 1 menit.
e.  
Praktikan
keenam dan ketujuh yaitu praktikan yang kurus dan obesitas, dihitung detak
jantungnya selama 1 menit.
Berdasarkan hasil percobaan yang telah
dilakukan diperoleh data  hasil
perhitungan denyut jantung per menit pada individu dengan kondisi fisiologis
dan aktivitas yang berbeda. Pada praktikan yang berjalan didapatkan hasil sebanyak
82 denyut jantung per menit, pada praktikan yang berlari sebanyak 105 denyut
jantung per menit, pada praktikan yang dalam kondisi istirahat sebanyak 71
denyut jantung per menit, pada praktikan yang merokok atau pria, sebanyak 66 denyut
jantung per menit, pada praktikan wanita sebanyak 90 denyut jantung per menit,
pada praktikan yang kurus sebanyak 125 denyut jantung per menit dan pada
praktikan yang obesitas sebanyak 58 denyut jantung per menit. Hasil praktikum
menunjukkan bahwa pada kondisi atau aktivitas yang berbeda dihasilkan jumlah
denyut jantung yang berbeda pula. Hal ini sesuai dengan pustaka. Orang dewasa
normal dan dalam keadaan istirahat mempunyai frekuensi denyut jantung
50-90/menit (Yuwono, 2001). Menurut  Adisuwiryo (2001), denyut jantung
perokok lebih besar hal ini mungkin dikarenakan bahan-bahan dari rokok (nikotin) yang dihisap
menghalangi pertukaran difusi antar oksigen dan karbondioksida di dalam
paru-paru sehingga kerja jantung lebih cepat untuk berkontraksi untuk memompa
darah yang kaya oksigen lebih keras untuk menggantikan darah yang kaya karbondioksida.
Hal ini dilakukan supaya kerja difusi kembali normal. Nikotin mengaktifkan trombosit dengan
akibat timbulnya adhesi trombosit (penggumpalan) ke dinding pembuluh darah.
Selain itu juga, nikotin mengganggu sistem saraf simpatis dengan akibat meningkatnya
kebutuhan oksigen miokardium. Selain menyebabkan ketagihan merokok, nikotin
juga merangsang pelepasan adrenalin, meningkatkan frekuensi denyut jantung,
tekanan darah, kebutuhan oksigen jantung, serta menyebabkan gangguan irama
jantung. Nikotin juga mengganggu kerja saraf otak dan banyak bagian tubuh
lainnya. Bila orang merokok, nikotin yang dikonsumsi akan terbawa dalam aliran
darah yang dapat mempengaruhi berbagai bagian tubuh. Nikotin mempercepat denyut
jantung (kadang-kadang 20 kali lebih cepat dalam satu menit daripada dalam
keadaan normal). Pembahasan data yang ada mencerminkan adanya
faktor-faktor yang mempengaruhi kerja jantung yaitu jenis kelamin, berat badan dan
aktivitas. Menurut Hill
(1989), jumlah denyut jantung normal pada manusia adalah 60-100 per menit.
Jumlah denyut jantung dipengaruhi oleh aktivitas seseorang. Hasil denyut
jantung > 100 /menit menandakan bahwa orang tersebut mengalami Tachycardia dan ditemukan pada keadaan
gagal jantung.
Hal ini
sesuai dengan pernyataan yang dikemukakan oleh Guyton (1982), bahwa penyebab
umum naiknya denyut jantung antara lain kenaikan suhu tubuh (akibat aktivitas),
rangsangan saraf simpatik dan keadaan toksik. Hal yang sama dinyatakan oleh
Adisuwiryo (2001), faktor-faktor yang mempengaruhi fisiologi denyut jantung
antara lain faktor kimiawi (ion Na,
Ca dan K dalam tubuh, dan cairan jaringan adrenalin dan CO2),
temperatur, umur, iklim, latihan, digesti, dan jenis kelamin.
ECG (elektrocardiogram) adalah  rekaman fluktuasi potensial aksi serabut
miokardium selama siklus jantung, ECG menggunakan suatu elektroda aktif atau
eksplorasi yang dihubungkan dengan elektroda berbeda pada potensial nol atau
diantara dua elektroda aktif. ECG menggunakan kertas yang bergerak untuk
merekam fluktuasi dari denyut jantung, dimana kertas tersebut merupakan
kotak-kotak kecil agar perhitungan siklus denyutan dapat lebih mudah (Ganong,
1995). Electrocardiograph (ECG) merupakan salah satu alat yang sering digunakan
dalam pemeriksaan jantung. Hasil pengamatan electrocardiograph berupa grafik.
Electrocardiograph yang memberikan informasi mengenai ukuran, bentuk, kapasitas
dan kelainan yang terjadi pada jantung. Informasi tersebut tidak dapat langsung
dibaca oleh orang awam. Electrocardiogram menghasilkan citra grafik dan
pernyataan normal atau abnormalnya kondisi jantung. Electrocardiogram (ECG)
merupakan grafik hasil yang dibuat oleh sebuah electrocardiograph, yang merekam
aktivitas kelistrikan jantung dalam waktu tertentu. ECG terdapat dua fase,
yaitu fase depolarisasi dan fase repolarisasi. Dasar atau prinsip kerja dari
alat ini adalah dengan memanfaatkan sifat konduktor listrik yang baik pada
tubuh manusia. Cairan dalam tubuh manusia mengandung ion-ion yang
berpindah-pindah. Perpindahan ini menghasilkan beda potensial. Beda potensial
inilah yang ditangkap sensor elektroda perekam yang ditempelkan pada permukaan
(Saparudin dan Edvin, 2010).
Sinyal elektrik yang berkaitan dengan
denyut jantung yang teratur dapat dicatat dalam alat pengukur jantung yang
disebut elektrokardiogram (ECG). Alat ini berfungsi untuk memberikan petunjuk
apakah jantung berfungsi secara normal atau tidak. Selain itu, alat ini juga dapat digunakan untuk
mendiagnosa penyakit jantung dan gangguan fungsinya. ECG akan merekonstruksi
kembali potensi epikardial, elektrogram dan isokron dari permukaan tubuh yang
potensial menggunakan algoritma rekonstruksi matematika (Ramanathan, 2006). Elektrokardiogram memperlihatkan
gelombang-galombang P, Q, R, S, T. Gelombang-gelombang ini merupakan tegangan
listrik yang ditimbulkan oleh jantung dan direkam oleh elektrokardiogram dari
permukaan tubuh. Gelombang P disebabkan oleh penyebaran depolarisasi melewati
atrium, yang diikuti oleh kontraksi atrium yang menyebabkan sedikit kenaikan kurva
tekanan atrium segera setelah gelombang P. Sekitar 0,16 detik setelah timbul
gelombang P, muncul gelombang Q, R, S sebagai akibat dari depolarisasi pada
ventrikel mulai berelaksasi. Gelombang tanaman terjadi sesaat sebelum akhir
kontraksi ventrikel dan gelombang sering disebut repolarisasi (Hill, 1989).
Menurut Evans (1998), kerja jantung
atau denyut jantung dapat diukur dengan menggunakan electrocardiogram.
Electrocardiogram (ECG) merupakan fluktuasi potensial waktu jantung yang
menggambarkan jumlah aljabar potensial aksi serabut-serabut miokardium pada
sepotong kertas yang dapat bergerak. Mc Sharry et al., (2003),
berpendapat bahwa electrocardiogram adalah sinyal yang dikeluarkan dalam suatu
waktu (time-varying) yang mencerminkan arus ion yang mengalir dan
disebabkan oleh kontraksi dan relaksasi serabut jantung. ECG diperoleh dengan
perekaman beda potensial antara dua elektroda yang ditempatkan diatas permukaan
kulit. Siklus normal tunggal ECG menunjukkan depolarisasi atau repolarisasi
atrium dan depolarisasi atau repolarisasi ventrikel yang terjadi dalam
tiap-tiap denyut jantung. Hal ini dapat dihubungkan dengan palung dan puncak
yang terdapat dalam gelombang ECG yang diberi label P, Q, R, S, dan T.
Ritme jantung reguler dapat diukur
menggunakan electrocardiogram (ECG). Dalam satu siklus pada ECG terdiri dari
gelombang P, kompleks QRS dan sebuah gelombang T. Gelombang tersebut merupakan
tegangan listrik yang ditimbulkan oleh jantung dan direkam oleh ECG dari
permukaan tubuh. Gelombang P disebabkan oleh penyebaran depolarisasi melewati
atrium.  sebelum atrium berkontraksi,
kira-kira 0,16 detik sesudah timbul gelombag P, muncullah gelombang QRS sebagai
akibat depolarisasi pada ventrikel yang melalui kontraksi ventrikel dan
menyebabkan tekanan ventrikel mulai berelaksasi. Baik gelombang P maupun
komponen QRS dapat disebut sebagai gelombang depolarisasi. Proses ini terjadi
di dalam otot ventrikel selama 0,25 sampai 0,35 detik sesudah proses
depolarisasi, dan gelombang ini dikenal sebagai gelombang repolarisasi. Pada
grafik ECG dengan perlakuan naik tangga diperoleh gelombang P, Q, R, S, T yang
pendek. Gelombang T dalam ECG merupakan gelombang yang memanjang, namun voltase
gelombang T sangat kecil dibanding dengan voltase kompleks QRS (Guyton, 1982).
Menurut Ganong (1995), rata-rata jantung normal adalah dimulai dari satu
gelombang P sampai gelombang P berikutnya, atau dari puncak QRS ke kompleks QRS
berikutnya.
Salah satu cara yang banyak dilakukan
adalah dengan menggunakan bantuan komputer
untuk mengetahui karakteristik dari sinyal pada ECG tersebut. Dengan cara ini, maka deteksi bentuk sinyal (P, Q,
R, S, T), interval yang memisahkan mereka, durasi, fluktuasi dapat dilakukan dengan lebih
teliti. Akuisisi rekaman ECG berkualitas tinggi sangat penting untuk mendeteksi munculnya gejala arrhythmias
(gangguan jantung) pada serangan
jantung mendadak. Kesulitan-kesulitan di atas dapat ditanggulangi dengan merancang sebuah perangkat lunak yang
dapat menganalisis secara online maupun offline gelombang
pada ECG dan kemudian mendiagnosisnya sehingga probabilitas penyakit yang diderita dapat diketahui
(Waslaluddin et al., 2008).
Denyut jantung terjadi karena
kontraksi dan menghasilkan pemompaan darah ke luar jantung. Volume darah yang
dipompa per unit waktu disebut luaran jantung (cardiac output). Luaran jantung pada manusia kira-kira lima liter
per menit (Gordon, 1986). Orang dewasa normal mempunyai frekuensi denyut
jantung 70/menit dalam keadaan istirahat. Semakin berat aktivitas yang
dilakukan seseorang maka semakin besar denyut jantungnya (Guyton, 1982). Orang
yang melakukan suatu latihan atau aktivitas, frekuensi denyut jantung normalnya
adalah 160-200/menit. Denyut jantung wanita lebih besar dari denyut jantung
laki-laki ketika mereka sedang melakukan aktivitas. Berdasarkan hasil
praktikum, denyut jantung yang diperoleh dari hasil pegukuran ECG adalah 153,06
denyut jantung/menit, hal ini tidak setara dengan denyut jantung orang normal
dengan aktivitas yang rendah.
Mekanisme yang mempengaruhi kontraksi
kerja jantung adalah saraf, hormon, kadar CO2 dalam darah atau
pasokan O2 dalam darah dan otak (Richard & Wyse, 1989). Implus
syaraf mempunyai pengaruh yang besar pada aktivitas jantung. Aktivasi neuron
akselerator yang bersifat simpatetik meningkatkan denyut jantung dan juga
kekuatan kontraksi. Aktivasi neuron deselator, yang merupakan serabut para
simpatetik dalam syaraf vagus menurunkan denyut jantung. Hormon yang
mempengaruhi kerja jantung adalah hormon adrenalin yang mempercepat kerja
jantung dan asetilkolin yang memperlambat denyut jantung. Denyut jantung dan
tekanan darah naik apabila kadar  O2
rendah dan kadar CO2 tinggi. Kerja jantung diatur juga oleh otak
yaitu bagian medula oblongata (Gordon, 1986). Menurut
Adisuwiryo (2001), systole adalah kontraksi salah satu ruangan jantung pada
proses pengosongan ruangan tersebut. Dyastole adalah relaksasi dari salah satu
ruang jantung sesaat sebelum dan selama pengisian ruangan.
Kontraksi
pada jantung mamalia dimulai dari nodus sinus. Kontraksi ini akan menyebar
cepat keseluruh otot pada kedua atrium, beberapa saat kemudian ke otot
ventrikel. Lembar jaringan yang disebut atrioventricular bundle mengkonduksi impuls ke ventrikel yang
kemudian setelah penundaan
sesaat yang dihasilkan dari konduksi berkontraksi secara simulatan terjadi
manakala gelombang kontraksi mencapai sekat antara atria dan ventrikel (Prosser
and Brown, 1965). Kontraksi jantung diregulasi oleh karbondioksida dalam darah
akan meningkatkan kecepatan kontraksi jantung (Ganong, 1995). Sinus node
sebagai asal kontraksi disebut sebagai pemacu jantung (pacemaker). Kerja pemacu
ini diregulasi oleh saraf dan hormon. Bagian otak yang berfungsi untuk mengontrol pemacu denyut
jantung adalah medula oblongata. Suatu cabang saraf vagus, bila dirangsang akan
memperlambat denyut jantung. Saraf tersebut merupakan saraf parasimpatik yang
akan bereaksi
dengan pelepasan asetilkolin. Saraf pemacu yang berasal dari saraf simpatis
jika dirangsang maka jantung akan mengalami peningkatan kecepatan kontraksi,
karena pelepasan nonadrenalin pada ujung saraf pada pemacu jantung. Nonadrenalin
juga diketahui sebagai hormon, jika hormon ini dilepas dari medulla adrenal ke
darah maka akan mempercepat kontraksi jantung. Kontraksi jantung juga
diregulasi oleh kontraksi karbondioksida didalam darah. Meningkatnya
konsentrasi karbondioksida dalam darah akan meningkatkan kecepatan kontraksi
jantung.
Kelainan-kelainan yang terjadi pada
denyut jantung yaitu tachycardia dan bradycardia. Tachycardia yaitu kerja
denyut jantung yang melebihi normal atau diatas normal. Sedangkan, bradycardia
yaitu kerja denyut jantung di bawah normal (Gordon, 1986). Nilai tekanan darah
seseorang ditentukan oleh tekanan sistolik dan diastolik. Tekanan sistolik
adalah tekanan yang dihasilkan saat jantung memompa darah melalui arteri ke
seluruh tubuh, sementara tekanan diastolik merupakan tekanan yang dialami oleh
arteri saat jantung beristirahat di setiap detak/pemompaan. Tekanan darah yang
normal adalah sekitar atau di bawah 120/80 mmHg, bila tekanan darah seseorang
sering berada di atas angka itu, maka dianggap mengalami hipertensi (tekanan
darah tinggi). Bila tekanan darahnya ada di 90/60 atau di bawahnya, maka
dianggap mengalami hipotensi (tekanan darah rendah). Kelainan jantung yang
paling sering dialami oleh orang dewasa. Penyakit ini disebabkan oleh
ateroskeloris, yaitu penumpulan plak lemak, kalsium, dan sel mati di bagian
dalam arteri koroner (pembuluh yang dilewati darah saat menuju ke jantung)
sehingga menghambat aliran darah. Akibatnya, otot-otot jantung akan rusak karena
kekurangan oksigen. Selain itu, penyakit jantung koroner juga dapat memicu
terjadinya serangan jantung (Gutyon.1995).
Menurut
Gordon (1986), denyut jantung dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain :
1.           
Temperatur,
denyut jantung meningkat pada suhu tinggi.
2.           
Aktivitas,
denyut jantung meningkat pada orang yang aktivitasnya lebih tinggi.
3.           
Jenis
kelamin, laki-laki denyut jantungnya lebih tinggi daripada wanita.
4.           
Konsentrasi
CO2, denyut jantung meningkat jika konsentrasi CO2 meningkat.
5.           
Kondisi
fisiologis, apabila kondisi fisiologis sedang terganggu (marah), maka frekuensi
denyut jantung semakin cepat.

DAFTAR REFERENSI
Adisuwirjo, D. 2001. Buku Ajar Fisiologi Ternak. Fakultas
peternakan Unsoed Purwokerto.
Evans,
D. H. 1998. The Physiology of Fishes Second Edition. IRC Press Bocca Katon,
Florida.
Ganong, W. F. 1995. Fisiologi Kedokteran ECG. Penerbit
Buku Kedokteran, Jakarta.
Gordon,
M. 1986. Animal Physiologi. Mac Millan Publisher. LTD, London.
Guyton,
A. C. 1995. Fisiolgi Manusia dan Mekanisme Penyakit Edisi 3. Penerbit
Buku Kedokteran ECG, Jakarta.
Hill,
R. W. 1989. Animal Physiologi Second Edition. Harper Collins Publisher, New
York.
McSharry,
P. E.,  G. D. Clifford, L. Tarassenko,
dan L. A. Smith. 2003. A Dynamical Model for Generating Synthetic
Electrocardiogram Signals. Transaction of Biomedical Enginering. 50 (3):
289-294.
Prosser,
C. L. and F. A. Brown. 1965. Comparative Animal Physiologi. W. B. Saunders
Company, London.
Ramanathan,
C., P. Jia, R. Ghanem, K. Ryu, dan Y. Rudy. 2006. Activation and repolarization
of the normal human heart under complete physiological conditions. PNAS. 103
(16) : 6309 – 6314.
Richard,
H. W. And G. A. Wyse. 1989. Animal Physiology. Harper Collins Publishers, New
York.
Saparudin,
Edvin Ramadhan. 2010. Identifikasi Kelainan Jantung Menggunakan Pola Citra
Digital Electroradigram. Jurnal Generic. Volume 5 ( 1 ).
Waslaluddin, Wawan
Setiawan, Asep Wahyudin. 2008. Klasifikasi
Pola Sinyal Elektrik Jantung Pada Elektrokardiograf (EKG) Menggunakan Jaringan
Saraf Tiruan Berbasis Metode Backpropagation.
Jurusan Pendidikan Fisika
Program Studi Ilmu Komputer Universitas Pendidikan Indonesia,
218/H.40.8/PL.00.14/2008 : 1-15.
Yuwono,
E. 2001. Fisiologi Hewan I. Fakultas
Biologi UNSOED, Purwokerto.

Berkomentarlah dengan bijak,,No Spam !