Mesin EKG

Latar Belakang

Elektrokardiogram (EKG atau EKG) adalah perangkat yang secara grafis merekam aktivitas listrik otot-otot jantung. Ini digunakan untuk mengidentifikasi detak jantung normal dan abnormal. Pertama kali ditemukan pada awal 1900-an, EKG (berasal dari bahasa Jerman electrokardiogramma) telah menjadi perangkat diagnostik medis yang penting.

Fungsi mesin EKG tergantung pada kemampuan jantung untuk menghasilkan sinyal listrik. Jantung terdiri dari empat ruang yang membentuk dua pompa. Pompa kanan menerima darah yang kembali dari tubuh dan memompanya ke paru-paru. Pompa kiri mengambil darah dari paru-paru dan memompanya ke seluruh tubuh. Setiap pompa terdiri dari dua ruang, atrium dan ventrikel. Atrium mengumpulkan darah yang masuk, dan ketika berkontraksi, mengalirkan darah ke ventrikel. Ketika ventrikel berkontraksi, darah dipompa keluar dari jantung.

Tindakan pemompaan jantung diatur oleh daerah alat pacu jantung, atau nodus sinoatrial, yang terletak di atrium kanan. Impuls listrik dibuat di wilayah ini oleh difusi ion kalsium, ion natrium, dan ion kalium melintasi membran sel. Impuls yang diciptakan oleh gerakan ion-ion ini pertama kali ditransfer ke atrium, menyebabkan mereka berkontraksi dan mendorong darah ke dalam ventrikel. Setelah sekitar 150 milidetik, impuls bergerak ke ventrikel, menyebabkan mereka berkontraksi dan memompa darah menjauh dari jantung. Saat impuls menjauh dari bilik jantung, bagian ini rileks.

Menggunakan EKG memungkinkan dokter untuk mengukur tegangan relatif impuls ini di berbagai posisi di jantung. Elektrokardiogram dimungkinkan karena tubuh merupakan penghantar listrik yang baik. Ketika potensi listrik dihasilkan di bagian jantung, arus listrik dilakukan ke permukaan tubuh di area tertentu. Elektroda yang menempel pada tubuh di area ini memungkinkan pengukuran arus ini.

Sinyal listrik yang diukur oleh EKG telah dicirikan dan mewakili berbagai fase detak jantung. Setiap kali jantung berdetak, ia menghasilkan tiga gelombang EKG yang berbeda. Pulsa pertama yang terlihat disebut gelombang P. Ini mengukur sinyal listrik yang dihasilkan oleh alat pacu jantung. Pulsa berikutnya adalah sinyal terbesar dan disebut kompleks QRS. Segmen grafik ini mewakili sinyal listrik yang diciptakan oleh relaksasi atrium dan kontraksi ventrikel. Menyelesaikan siklus adalah gelombang T, yang menandakan relaksasi, atau repolarisasi, dari ventrikel. Suara karakteristik detak jantung sesuai dengan kompleks QRS dan gelombang T.

EKG memberikan data yang berguna dan dapat membantu mendeteksi berbagai masalah yang berkaitan dengan fungsi jantung. Salah satu penentuan dasar yang dapat dilakukan dengan EKG adalah detak jantung, yang dapat ditentukan dengan mengukur jarak antara puncak. Diagnosis masalah medis tertentu juga dimungkinkan. Misalnya, pada pasien dengan tekanan darah tinggi, amplitudo kompleks QRS meningkat secara signifikan. Keseimbangan bahan kimia tertentu dalam tubuh juga dapat dideteksi oleh EKG, karena amplitudo sinyal terkait dengan kadar bahan kimia dalam tubuh. Kerusakan pada jantung juga dapat diamati dengan deformasi pada gelombang Q. Karakteristik EKG yang paling berguna adalah kemampuannya untuk mendeteksi dan menggambarkan aritmia, atau detak jantung yang tidak normal. Mesin EKG yang dikenal sebagai monitor Holter adalah untuk pendeteksian ini. Akhirnya, EKG dapat digunakan untuk mengamati obstruksi pada arteri. Ini biasanya dilakukan dengan mencari segmen yang tertekan antara gelombang S dan T.

Sejarah

Perkembangan EKG dimulai dengan ditemukannya potensi elektronik jaringan hidup. Efek gerak listrik ini pertama kali diselidiki oleh Aloysio Luigi pada tahun 1787. Melalui eksperimennya, ia menunjukkan bahwa jaringan hidup, terutama otot, mampu menghasilkan listrik. Setelah itu, ilmuwan lain mempelajari efek ini dalam potensi elektronik. Variasi potensial elektronik dari detak jantung telah diamati sejak tahun 1856, tetapi baru setelah Willem Einthoven menemukan galvanometer string, mesin EKG yang berfungsi dan praktis dapat dibuat.

Galvanometer string adalah perangkat yang terdiri dari string kasar yang ditangguhkan dalam medan magnet. Ketika kekuatan arus jantung diterapkan ke perangkat ini, string bergerak, dan defleksi ini kemudian direkam pada kertas foto. Mesin EKG pertama diperkenalkan oleh Einthoven pada tahun 1903. Ini terbukti menjadi perangkat yang populer, dan manufaktur skala besar segera dimulai di berbagai negara Eropa. Pabrikan awal termasuk Edelmann and Sons of Munich dan Cambridge Scientific Instrument Company. EKG dibawa ke Amerika Serikat pada tahun 1909 dan diproduksi oleh Perusahaan Instrumen Hindle.

Perbaikan pada desain mesin EKG asli dimulai segera setelah diperkenalkan. Salah satu inovasi penting adalah mengurangi ukuran elektromagnet. Ini memungkinkan mesin menjadi portabel. Perbaikan lainnya adalah pengembangan elektroda yang dapat ditempelkan langsung ke kulit. Elektroda asli mengharuskan pasien untuk menenggelamkan lengan dan kaki ke dalam stoples elektroda kaca yang berisi larutan natrium klorida dalam jumlah besar. Perbaikan tambahan termasuk penggabungan amplifier, yang meningkatkan sinyal elektronik, dan alat tulis langsung, yang membuat data EKG segera tersedia. Mesin EKG modern mirip dengan model awal ini, tetapi mikroelektronika dan antarmuka komputer telah digabungkan, menjadikannya lebih berguna dan bertenaga. Meskipun mesin yang lebih baru ini lebih nyaman digunakan, mesin tersebut tidak lebih akurat daripada EKG asli yang dibuat oleh Einthoven.

Bahan Baku

Mesin EKG terdiri dari elektroda, kabel penghubung, amplifier, dan perangkat penyimpanan dan transmisi. Elektroda, atau sadapan, yang digunakan dalam mesin EKG dapat dibagi menjadi dua jenis, bipolar dan unipolar. Sadapan ekstremitas bipolar digunakan untuk merekam perbedaan tegangan antara pergelangan tangan dan kaki. Elektroda ini ditempatkan di kaki kiri, pergelangan tangan kanan, dan pergelangan tangan kiri, membentuk gerakan segitiga impuls listrik di jantung yang kemudian dapat direkam. Tidak seperti sadapan bipolar, sadapan unipolar merekam perbedaan tegangan antara elektroda referensi dan permukaan tubuh tempat mereka dipasang. Elektroda ini ditempelkan pada lengan kanan dan kiri serta kaki kanan dan kiri. Selain itu, mereka ditempatkan di area tertentu di dada dan digunakan untuk melihat pola perubahan aktivitas listrik jantung.

Berbagai model elektroda dibuat, antara lain plat, suction, fluid column, dan flexible. Elektroda pelat adalah cakram logam yang dibuat dari baja tahan karat, perak Jerman, atau nikel. Mereka dipegang pada kulit dengan pita perekat. Elektroda hisap menggunakan sistem vakum untuk tetap di tempatnya. Mereka dirancang dari nikel atau perak dan perak klorida dan melekat pada kompresor yang menciptakan ruang hampa. Jenis elektroda lainnya, elektroda kolom cairan, kurang sensitif terhadap gerakan pasien karena dirancang untuk menghindari kontak langsung dengan kulit. Elektroda fleksibel paling berguna untuk melakukan pembacaan EKG pada bayi. Ini adalah anyaman jaring dari baja tahan karat halus atau kawat perak dengan kawat timah fleksibel yang terpasang. Elektroda menempel pada kulit seperti perban kecil.

Amplifier EKG diperlukan untuk mengubah sinyal listrik yang lemah dari tubuh menjadi sinyal yang lebih mudah dibaca oleh perangkat output. Penguat diferensial berguna saat mengukur sinyal level yang relatif rendah. Selama EKG, sinyal listrik dari tubuh ditransfer dari elektroda ke bagian pertama penguat, penguat penyangga. Di sini sinyal distabilkan dan diperkuat dengan faktor lima hingga 10. Jaringan elektronik mengikuti, dan sinyal dari sadapan unipolar diterjemahkan. Pra-penguat diferensial kemudian menyaring dan menguatkan sinyal dengan faktor 10 hingga 100.

Bagian amplifier yang menerima sinyal langsung dari pasien dipisahkan dari sirkuit daya utama mesin EKG lainnya oleh isolator optik, mencegah kemungkinan sengatan listrik yang tidak disengaja. Penguat utama ditemukan di sirkuit daya utama. Dalam penguat bertenaga ini, sinyal diubah menjadi arus yang sesuai untuk keluaran ke perangkat yang sesuai.

Bentuk keluaran yang paling umum untuk mesin EKG adalah perekam strip kertas. Perangkat ini menyediakan hard copy sinyal EKG dari waktu ke waktu. Banyak jenis perangkat lain juga digunakan, termasuk komputer, osiloskop, dan unit pita magnetik. Karena data yang dikumpulkan dalam bentuk analog, maka harus diubah ke bentuk digital untuk digunakan oleh sebagian besar perangkat keluaran elektronik. Untuk alasan ini, sirkuit utama EKG biasanya memiliki bagian konverter analog ke digital terpasang.

Berbagai bagian lain diperlukan untuk melengkapi unit EKG. Karena sinyal ditransmisikan dengan lemah melalui kulit ke elektroda, pasta elektrolit biasanya digunakan. Pasta ini dioleskan langsung ke kulit. Ini terutama terdiri dari ion klorida yang membantu membentuk jembatan konduktif antara kulit dan elektroda, memungkinkan transmisi sinyal yang lebih baik. Komponen lainnya termasuk klip pemasangan, berbagai sensor, dan kertas termal.

Manufaktur
Proses

Komponen mesin EKG biasanya diproduksi secara terpisah dan kemudian dirakit sebelum dikemas. Komponen-komponen ini, termasuk elektroda, amplifier, dan perangkat output, dapat dipasok oleh produsen luar atau dibuat sendiri.

Elektroda

• 1 Elektroda yang paling umum digunakan untuk mesin EKG adalah elektroda perak dan perak klorida karena potensial elektroda dari elektroda ini stabil saat terkena jaringan biologis. Elektroda diterima dari pemasok luar dan diperiksa untuk melihat apakah sesuai dengan spesifikasi yang ditetapkan. Jenis elektroda yang digunakan tergantung pada model EKG. Seringkali beberapa jenis elektroda akan disuplai dengan satu mesin EKG. Setiap elektroda berisi kabel berpelindung yang dapat dipasang ke unit utama.

Elektronik internal

• 2 Komponen elektronik alat EKG cukup canggih dan menggunakan teknologi pemrosesan elektronik terkini. Amplifier dan perangkat output dirakit seperti peralatan elektronik lainnya. Ini dimulai dengan papan yang memiliki konfigurasi elektronik yang dipetakan. Papan ini kemudian melewati serangkaian mesin yang menempatkan chip yang sesuai, dioda, kapasitor, dan bagian elektronik lainnya di tempat yang sesuai. Setelah selesai dikirim ke langkah berikutnya untuk menyolder.
• 3 Komponen elektronik ditempelkan ke papan dengan mesin solder gelombang. Papan yang masuk ke mesin ini dicuci terlebih dahulu untuk menghilangkan kontaminan. Papan tersebut kemudian dipanaskan menggunakan panas inframerah. Bagian bawah papan dilewatkan di atas gelombang solder cair yang mengisi tempat yang sesuai melalui aksi kapiler. Saat papan dibiarkan dingin, solder mengeras, menahan potongan di tempatnya.

Perangkat tampilan

• 4 Tergantung pada jenis perangkat tampilan, metode pembuatannya berbeda. Perangkat tertentu seperti perekam pita magnetik dan printer kertas dapat dipasok oleh produsen luar. Komponen lain seperti mikroprosesor komputer dapat dirancang dan dibuat dengan benar bersama dengan elektronik internal utama.

Perakitan akhir

• 5 Komponen mesin EKG dirakit dan ditempatkan ke dalam kerangka logam yang sesuai. Perangkat yang sudah jadi kemudian dimasukkan ke dalam kemasan akhir bersama dengan aksesori seperti elektroda cadangan, kertas cetakan, dan manual. Mereka kemudian dikirim ke distributor dan akhirnya ke pelanggan.

Kontrol Kualitas

Untuk memastikan kualitas setiap perangkat EKG yang diproduksi, inspeksi visual dan listrik dilakukan di seluruh proses produksi, dan sebagian besar cacat terdeteksi. Performa fungsional dari setiap perangkat EKG yang telah selesai diuji untuk memastikannya berfungsi. Tes ini dilakukan di bawah kondisi lingkungan yang berbeda seperti panas dan kelembaban yang berlebihan.

Sebagian besar produsen menetapkan spesifikasi kualitas mereka sendiri untuk mesin EKG yang mereka produksi. Namun, standar dan rekomendasi kinerja telah diusulkan oleh berbagai organisasi medis dan lembaga pemerintah. Beberapa faktor yang dianggap penting adalah standar rentang sinyal input, respon frekuensi, akurasi sinyal kalibrasi, dan durasi perekaman.

Masa Depan

Di masa depan, mesin EKG yang lebih kuat dan lebih baik akan dikembangkan. Mesin ini akan memanfaatkan teknologi komputer terbaru, membuat diagnosis lebih cepat dan akurat. Mereka akan lebih kuat dan mampu mengukur potensi elektronik kecil seperti detak jantung janin. Mereka juga akan memungkinkan untuk membangun model tiga dimensi dari jantung yang berdetak, memberikan lebih banyak data diagnostik kepada dokter. Aplikasi baru untuk mesin EKG juga dapat ditemukan, seperti aplikasi terbaru dari mesin EKG untuk menentukan kemanjuran obat.

Sebuah inovasi baru-baru ini dapat menandai arah baru dalam pengembangan EKG. Satu perusahaan telah mengembangkan monitor EKG portabel yang mengumpulkan data yang dapat dikirim langsung melalui telepon. Para pasien meletakkan elektroda di bawah setiap lengan dan menempelkan pemancar ke corong telepon. Sinyal dikirim ke pusat pemantauan, di mana komputer mengubahnya menjadi pembacaan EKG. Informasi ini kemudian dapat ditransfer ke dokter, sehingga memungkinkan untuk mendeteksi masalah jantung pada beberapa pasien lebih awal.