STUDI INTERFERENSI SUARA BERBASIS FENOMENA SINKRONISASI KARDIORESPIRASI UNTUK DIAGNOSIS AUSKULTASI JANTUNG
Searching for wisdom from the wildest view with largest open mind
STUDI INTERFERENSI SUARA
BERBASIS FENOMENA SINKRONISASI KARDIORESPIRASI
UNTUK DIAGNOSIS AUSKULTASI JANTUNG
UJIAN PROPOSAL
Nurida Finahari
PDIK - 0730703012
KAJIAN FISIOANATOMI JANTUNG - PARU
- Berbagi ruang di rongga dada
- Bentuk paru kiri – ujung (apex) jantung
Gerak pernafasan
Tekanan rongga dada
Tekanan dinding jantung
Kontraksi-relaksasi jantung
Aliran darah, paru-paru
Dead space - shunt
KAJIAN PATOFISIOLOGIS
Kerusakan fungsi paru-paru berpengaruh
terhadap peningkatan resiko terjadinya
penyakit jantung koroner, khususnya jika
dikaitkan dengan kebiasaan merokok
(Latief, 2003)
Wanita di daerah polusi udara yang
memiliki nilai FEV1 < 80%, diprediksi
meninggal akibat penyakit kardiovaskular
dengan rasio resiko RR = 3,79 (95% CI:
1,64 – 8,74) untuk masa pantauan 5 tahun
(Shcikowski, et.al., 2007)
Interaksi antara aktivitas jantung dan
paru-paru untuk memahami mekanisme
interaksi patofisiologis [Mrowka, et.al,
2003] didasari fakta adanya interaksi
fisiologis
Sinkronisasi kardiorespirasi
merupakan fenomena nyata
[Toledo E, et.al, 2002]
Simulasi matematis - tekanan
alveolar - volume paru - perubahan
tekanan intratorak - perfusi paru,
aliran vena dan keluaran jantung
[Darowski, 2000]
Sinkronisasi kardiorespirasi subyek paced breathing pernafasan sesuai sinyal eksternal
[Pomortsev et al, 1998]
Efek sinkronisasi - kuat pada
subyek sehat - pernafasan
terkendali – not in subyek bernafas
spontan [Prokhorov, 2003]
Interaksi negatif sistem
kardiorespirasi – respirator - beban
tambahan pada jantung
[Etemadinejad, 2005]
Auskultasi didefinisikan sebagai aksi
mendengarkan suara dari dalam tubuh,
utamanya untuk memastikan kondisi paruparu, jantung, pleura, abdomen dan organ
tubuh lainnya (Doorland’s, 1981).
Teknik auskultasi (menggunakan stetoskop) masih dipercaya
sebagai salah satu teknik pendeteksian kelainan fungsi sistem
pernafasan (Loudon, Murphy, 1984)
Pemanfaatan teknik auskultasi pada diagnosa penyakit jantung menunjukkan
tingkat efektifitas kegunaan yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan
pemanfaatan pada sistem pernafasan (Murphy, 1981)
Crackles (rales, gemeretak) adalah
satu jenis suara paru yang dijadikan
indikator untuk mengidentifikasi
penyakit-penyakit kardiorespirasi
(Piirila, Sovijarvi, 1995)
Terjadi kesalahan-kesalahan umum
pada identifikasi crackles yang dilakukan
oleh para ahli auskultasi (Kiyokawa
et.al., 2001)
Masih diperlukan validasi terhadap
teknik-teknik auskultasi otomatis jika
dimaksudkan sebagai referensi klinis
Suara adalah gelombang yang terjadi akibat getaran mekanis dalam
gas, cairan atau benda padat yang merambat menjauhi sumber
dengan kecepatan tertentu (Cameron, Skofronick, Grant, 1999)
Dua atau lebih gelombang suara, baik yang berasal dari satu sumber atau
lebih, jika berinteraksi secara koheren dapat menghasilkan interferensi
(Zurek, 2003)
Posisi jantung dan paru-paru yang berdekatan memungkinkan munculnya
gelombang interferensi dari suara yang dihasilkan keduanya.
Interferensi mungkin terjadi pada rentang frekuensi rendah (100-300 Hz)
karena suara pernafasan pada frekuensi tersebut tumpang tindih dengan
suara jantung (Charbonneau et.al., 1982)
Satu bentuk sinkronisasi kardiorespirasi yang dapat dimanfaatkan untuk
mengoptimalkan akurasi diagnosis teknik auskultasi yang telah ada
53,5 per 100.000 penduduk
[PPNI; 2006]
Bagaimana proses diagnosis auskultasi jantung dapat ditingkatkan
akurasinya dengan memanfaatkan konsepsi interferensi suara
berbasis sinkronisasi kardiorespirasi ?
1. Apakah terjadi interferensi antara suara jantung dan suara
paru pada rentang frekuensi rendah tersebut ?
2. Apakah karakteristik suara interferensi tersebut berhubungan
dengan kondisi fisiologis jantung ?
3. Apakah fenomena interferensi suara tersebut dapat
mengoptimalkan akurasi diagnosis auskultasi jantung ?
Meningkatkan akurasi hasil diagnosis auskultasi jantung dengan menggunakan
konsepsi interferensi suara berbasis sinkronisasi kardiorespirasi.
Tujuan khusus yang ingin dicapai adalah:
1. Mendapatkan gambaran karakteristik suara interferensi berfrekuensi rendah
melalui pemodelan matematis.
2. Mendapatkan hubungan antara karakteristik suara interferensi dengan kondisi
spesifik fisiologis jantung.
3. Membuktikan bahwa interferensi suara kardiorespirasi dapat digunakan untuk
mengoptimalkan akurasi diagnosis auskultasi jantung.
Aspek Teoritis
- upaya pengembangan ilmu multi
disipliner
- dapat memperluas wawasan
- membangun pola pikir integratif
- memperluas kerjasama di antara
akademisi - praktisi.
Aspek aplikasi - praktis
Model matematis dan alat ukur baru
yang didesain sebagai sarana validasi
dapat dikembangkan sebagai sarana
untuk memprediksi ‘masa hidup’
kondisi jantung dan/atau paru. Hal ini
merupakan dasar dari sistem
biopreventive maintenance.
Pemantauan suara jantung masih menjadi standar penting dan
terintegrasi dalam diagnosa klinis penyakit jantung (Tavel, 1996)
Secara umum suara jantung dideteksi dengan menggunakan
stetoskop akustik atau stetoskop elektronik
Peralatan ini tidak dapat menyimpan dan memutar ulang suara, tidak dapat
menghasilkan tampilan visual dan tidak bisa diproses secara digital karena
berbentuk sinyal akustik (Tavel, 2006)
Stetostop elektronik yang lebih baik bahkan menghasilkan noise
yang cukup mengganggu disamping juga masih sulit dihubungkan
dengan komputer untuk memudahkan penganalisisan
S1 terdengar pada saat katup mitral
dan tricuspid (atrioventricular
valves) menutup di awal kontraksi
ventrikel
S2 terjadi pada saat katup aorta
dan pulmonaris tertutup di akhir
kontraksi ventrikel
S3 normal terdengar pada awal
diastol, yaitu pada periode awal
pengisian ventrikel secara pasif
S4 normal terdengar pada akhir
diastol, yaitu pada periode
pengisian ventrikel secara aktif
akibat kontraksi atrium
Terdapat beberapa variasi suara jantung yang
menggambarkan kondisi normal maupun
patologis (Bates, 2005)
- Suara murmur diakibatkan oleh turbulensi aliran darah
- Clicks adalah suara pendek dengan pitch tinggi yang
terdengar jika terjadi stenosis atau prolapse pada katup
mitral, stenosis pada saluran aorta dan pulmonar
- Rubs adalah suara gesekan, gemeretak dengan pitch
tinggi yang dikaitkan dengan adanya kelainan atau
inflamasi lapisan perikardium (perikarditis)
Suara jantung juga dipengaruhi oleh aktivitas pernafasan. Tekanan inhalasi dapat
menyebabkan peningkatan aliran darah dari vena pulmonar menuju ruang sisi kanan
jantung. Dalam hal ini murmur sisi kanan jantung meningkat intensitasnya
1.
2.
3.
4.
Kualitas suara
Visualisasi data (grafik – spektral)
Rekaman dan playback
Database
Suara pernafasan normal didefinisikan sebagai suara gemuruh ringan (slight
murmur) yang mengikuti masuk dan keluarnya udara pernafasan dari sel paru
(Laennec, 1935)
Secara umum suara pernafasan normal dibedakan atas suara trakeal dan
bronkial. Suara di sekitar alveoli masih menjadi perdebatan.
Suara pernafasan terjadi karena gerak udara membentuk aliran turbulen saat
mengalami perubahan lebar ruang aliran dari sempit menjadi lebih luas
Secara klinis intensitas suara paru umumnya dihubungkan dengan volume
paru dimana peningkatan intensitas suara paru merupakan indikasi terjadinya
ekspansi paru
Diketahui bahwa aliran udara yang memasuki paru kiri mengalami perlambatan
akibat adanya aliran dari arah berlawanan yang terjadi karena dorongan denyut
jantung
Karakteristik suara pernafasan trakeal dipengaruhi
oleh tinggi badan (Sanchez, Pasterkamp, 1993), laju
aliran udara (Soufflet et.al., 1990), usia dan jenis
kelamin (Gross et.al., 2000)
Frekuensi suara pernafasan dibedakan menjadi 3 rentang spektrum
(Pasterkamp et.al., 1997), yaitu rentang frekuensi rendah (100-300
Hz), menengah (300-600 Hz) dan tinggi (600-1200 Hz).
Pada rentang frekuensi rendah, terjadi tumpang tindih
antara suara jantung dan pergerakan otot
Visualisasi playback diperlambat
Penempatan sensor
Hasil visualisasi
Konsepsi-konsepsi dasar konvensional auskultasi
pernafasan (Pasterkamp et.al., 1997a) :
1) asimetri pada amplitudo suara pernafasan
mengindikasikan adanya penyakit
2) suara yang didengar pada permukaan dada adalah versi
saringan suara trakeal dan suara leher
3) kecepatan aliran udara tidak banyak berpengaruh pada
diagnosa klinis selama kecepatan normalnya terpenuhi
Konsepsi konvensional kurang akurat karena tidak
mempertimbangkan karakteristik laju aliran udara,
sehingga perlu dilakukan koreksi
Secara global rambatan gelombang pada rongga torak dibedakan
berdasarkan 3 area yang dilaluinya (Pasterkamp et.al., 1997a), yaitu
saluran respirasi atas, jaringan parenkim dan dinding dada
Saluran respirasi atas:
- terdiri atas jalur vocal, jalan nafas subglottal dan
percabangan nafas besar
- dimodelkan sebagai tube tunggal panjang yang tidak kaku,
ujungnya terbuka ke arah rongga udara yang relatif besar
- sifat jaringan mudah menyerap energi suara
- resonansi suara berkisar pada frekuensi dasar 650 Hz pada
sistem subglottal atau lebih rendah jika keseluruhan jalur
bersih dari lendir atau debu-debu (Mansfield, Wodicka, 1995)
Jaringan parenkim:
- terdiri atas percabangan saluran nafas kecil, rongga alveoli, saluran
kapiler dan jaringan pendukung
- < 10 kHz (> diameter alveoli) dimodelkan sebagai busa berisi campuran
homogen antara udara dan jaringan fluida seperti air (Rice, 1983)
- suara merambat dengan kecepatan sekitar 50 m/s
- model lain berupa kumpulan gelembung udara dalam air
(D’yachenko, Lyubimov, 1988)
- kerugian energi terjadi jika panjang gelombang suara mendekati
diameter alveoli
- proses rambatan suara sangat dipengaruhi level frekuensi suaranya
Dinding dada:
- lebih tipis tetapi lebih padat dan kaku
- analisis rambatan lebih kompleks karena adanya otot, tulang, kulit dan
jaringan lainnya
- terdapat dugaan bahwa perbedaan impedansi antara jaringan parenkim
dan dinding dada menyebabkan terjadinya penurunan amplitudo yang
sangat besar, perubahan waktu rambatan dan bentuk gelombang suara
(Vovk et.al., 1995).
Ketiga area rambatan gelombang suara tersebut dimodelkan sebagai
tabung silinder besar dengan rongga tube ditengahnya dan terbuka di
ujungnya (Vovk et.al., 1994)
Model memberikan gambaran rambatan gelombang suara pernafasan pada
manusia sehat (Wodicka, Shannon, 1990) tetapi tidak dapat menjelaskan
terbentuknya suara pernafasan di jalur-jalur percabangan
JENIS DAN KARAKTERISTIK SENSOR AUSKULTASI
Sinkronisasi kardiorespirasi didefinisikan sebagai koordinasi selaras
antara urutan siklus detak jantung dan siklus respirasi yang
bersesuaian (Cysarz et.al., 2004)
Analisis sinkronisasi dilakukan dengan cara menghitung jarak waktu
antara onset inspirasi dan gelombang R yang mendahuluinya
Penelitian tentang sinkronisasi kardiorespirasi awalnya ditujukan
untuk mendapatkan informasi kontinyu berbasis waktu (time
series information) sebagai data analisis patologi dan pelevelan
derajat resiko (Makikallio et.al., 2001)
Metode Synchronization merupakan
metode matematis yang digunakan untuk
menganalisis 2 kopel osilator dengan
fase 1 dan 2 (Rosenblum et.al., 2001)
Jika terjadi sinkronisasi maka 1 - 2
menghasilkan nilai yang konstan
Jika terjadi sinkronisasi maka nilai
= 1 sedangkan de-sinkronisasi
bernilai = 0
Metode Phase Recurrence
kuantifikasinya didasarkan pada
pengecekan beda interval antara 2
gelombang R yang berurutan
Jika beda interval tersebut tidak
melebihi nilai toleransi dan terulang
setidaknya k kali perhitungan yang
berurutan maka sinkronisasi terjadi
Untuk menjaga akurasi dianjurkan
nilai k ≥ m untuk sinkronisasi m:n,
dimana jumlah gelombang R
setidaknya sama dengan 2m
KERANGKA KONSEPTUAL
Aktifitas Pernafasan
Denyut Jantung
Karakteristik aliran
udara
Karakteristik aliran
darah
Sinkronisasi
Dinamika Perubahan
Volume Paru
Dinamika Perubahan
Tekanan Ventrikel
Suara pernafasan
Suara Jantung
Interferensi suara
Transmisibilitas
gelombang
Osilasi regangan
dinding dada
Hipotesa penelitian:
1. Interferensi antara suara jantung dan
suara paru terjadi pada frekuensi
rendah, sebagai salah satu bentuk
sinkronisasi kardiorespirasi.
2. Suara interferensi merupakan
indikator kondisi fisiologis untuk
jantung dan paru.
3. Suara interferensi dapat digunakan
untuk mengoptimalkan diagnosis
auskultasi jantung.
Parameter2 :
- denyut jantung
- siklus pernafasan
Parameter2 :
- akurasi
Analisis fase
sinkronisasi
Sinkronisasi
Kardiorespirasi
Pr
os
es
pe
su mb
ar en
a
tu
ka
n
Interferensi Suara
Diagnosis
Auskultasi
si
tl a r
u u
sk t uk
u
a a
i k i al
n
k as
Te alid
V
Parameter2 :
- rentang frekuensi
- intensitas suara
Skema hubungan sebab akibat dalam kerangka konseptual
MULAI
PERSIAPAN:
- Ijin Komisi Etik
- Survei alat dan bahan
- Pembagian tugas
2 tahap penelitian:
1. Pengembangan Model Matematis
2. Validasi Model Matematis
PENYUSUNAN MODEL MATEMATIS:
- Model pembangkitan suara
- Model rambatan
- Model interferensi
- Model osilasi regangan
DESAIN DAN PEMBUATAN VIBRATOMETER:
- Desain rangkaian sensor
- Desain rangkaian ADC
- Desain program interface dan visualisasi data
- Desain visualisasi analisis data
UJI DAN ANALISIS MODEL:
- Penyelesaian persamaan matematis
- Visualisasi hasil pemodelan
- Uji analitis
KALIBRASI VIBRATOMETER:
- Kalibrasi besaran
- Kalibrasi stabilitas
- Uji dan analisis performansi
Validasi model matematis:
• Grafik kompilasi suara jantung dan
paru menggunakan fonokardiograf
atau stetoskop digital
• Grafik sinkronisasi kardiorespirasi
berbasis fase hasil pencatatan ECG
dan spyrometri.
• Grafik hasil pengukuran
vibratometer
PENGAMBILAN DATA ACUAN:
- Data sinkronisasi (ECG - Spyrometri)
- Data suara (Stetoskop digital)
ANALISIS & UJI PERBANDINGAN:
- Analisis karakteristik data acuan
- Perbandingan Model vs Data Acuan
- Perbandingan Model vs Vibratometer
- Perbandingan Data Acuan vs Vibratometer
PEMBAHASAN DAN
PENGAMBILAN KESIMPULAN
SELESAI
DIAGRAM ALIR PENELITIAN
Aliran pernafasan dan jantung didasarkan
pada persamaan kontinyuitas dan Navier
Stokes
Kecepatan aliran
darah di paru
Kecepatan aliran
darah dalam jantung
Karakteristik aliran udara
pada saluran pernafasan
Frekuensi suara
jantung
Frekuensi suara
paru
Superposisi
gelombang suara
Transmisibilitas
gelombang suara
melalui rongga dada
iMac
Transducer
Gelombang tekanan
di permukaan
ADC
Komputer
RENCANA DESAIN VIBRATOMETER
ALGORITMA MODEL MATEMATIS
Interferensi dan rambatan
Pembangkitan tekanan akustik didasarkan
pada tensor Lighhill (Boersma, 2005)
Pembangkitan suara
Tekanan udara
respirasi
There’s always another ways to reach your destiny
Be patient and flows along your ‘own river’
STUDI INTERFERENSI SUARA
BERBASIS FENOMENA SINKRONISASI KARDIORESPIRASI
UNTUK DIAGNOSIS AUSKULTASI JANTUNG
UJIAN PROPOSAL
Nurida Finahari
PDIK - 0730703012
KAJIAN FISIOANATOMI JANTUNG - PARU
- Berbagi ruang di rongga dada
- Bentuk paru kiri – ujung (apex) jantung
Gerak pernafasan
Tekanan rongga dada
Tekanan dinding jantung
Kontraksi-relaksasi jantung
Aliran darah, paru-paru
Dead space - shunt
KAJIAN PATOFISIOLOGIS
Kerusakan fungsi paru-paru berpengaruh
terhadap peningkatan resiko terjadinya
penyakit jantung koroner, khususnya jika
dikaitkan dengan kebiasaan merokok
(Latief, 2003)
Wanita di daerah polusi udara yang
memiliki nilai FEV1 < 80%, diprediksi
meninggal akibat penyakit kardiovaskular
dengan rasio resiko RR = 3,79 (95% CI:
1,64 – 8,74) untuk masa pantauan 5 tahun
(Shcikowski, et.al., 2007)
Interaksi antara aktivitas jantung dan
paru-paru untuk memahami mekanisme
interaksi patofisiologis [Mrowka, et.al,
2003] didasari fakta adanya interaksi
fisiologis
Sinkronisasi kardiorespirasi
merupakan fenomena nyata
[Toledo E, et.al, 2002]
Simulasi matematis - tekanan
alveolar - volume paru - perubahan
tekanan intratorak - perfusi paru,
aliran vena dan keluaran jantung
[Darowski, 2000]
Sinkronisasi kardiorespirasi subyek paced breathing pernafasan sesuai sinyal eksternal
[Pomortsev et al, 1998]
Efek sinkronisasi - kuat pada
subyek sehat - pernafasan
terkendali – not in subyek bernafas
spontan [Prokhorov, 2003]
Interaksi negatif sistem
kardiorespirasi – respirator - beban
tambahan pada jantung
[Etemadinejad, 2005]
Auskultasi didefinisikan sebagai aksi
mendengarkan suara dari dalam tubuh,
utamanya untuk memastikan kondisi paruparu, jantung, pleura, abdomen dan organ
tubuh lainnya (Doorland’s, 1981).
Teknik auskultasi (menggunakan stetoskop) masih dipercaya
sebagai salah satu teknik pendeteksian kelainan fungsi sistem
pernafasan (Loudon, Murphy, 1984)
Pemanfaatan teknik auskultasi pada diagnosa penyakit jantung menunjukkan
tingkat efektifitas kegunaan yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan
pemanfaatan pada sistem pernafasan (Murphy, 1981)
Crackles (rales, gemeretak) adalah
satu jenis suara paru yang dijadikan
indikator untuk mengidentifikasi
penyakit-penyakit kardiorespirasi
(Piirila, Sovijarvi, 1995)
Terjadi kesalahan-kesalahan umum
pada identifikasi crackles yang dilakukan
oleh para ahli auskultasi (Kiyokawa
et.al., 2001)
Masih diperlukan validasi terhadap
teknik-teknik auskultasi otomatis jika
dimaksudkan sebagai referensi klinis
Suara adalah gelombang yang terjadi akibat getaran mekanis dalam
gas, cairan atau benda padat yang merambat menjauhi sumber
dengan kecepatan tertentu (Cameron, Skofronick, Grant, 1999)
Dua atau lebih gelombang suara, baik yang berasal dari satu sumber atau
lebih, jika berinteraksi secara koheren dapat menghasilkan interferensi
(Zurek, 2003)
Posisi jantung dan paru-paru yang berdekatan memungkinkan munculnya
gelombang interferensi dari suara yang dihasilkan keduanya.
Interferensi mungkin terjadi pada rentang frekuensi rendah (100-300 Hz)
karena suara pernafasan pada frekuensi tersebut tumpang tindih dengan
suara jantung (Charbonneau et.al., 1982)
Satu bentuk sinkronisasi kardiorespirasi yang dapat dimanfaatkan untuk
mengoptimalkan akurasi diagnosis teknik auskultasi yang telah ada
53,5 per 100.000 penduduk
[PPNI; 2006]
Bagaimana proses diagnosis auskultasi jantung dapat ditingkatkan
akurasinya dengan memanfaatkan konsepsi interferensi suara
berbasis sinkronisasi kardiorespirasi ?
1. Apakah terjadi interferensi antara suara jantung dan suara
paru pada rentang frekuensi rendah tersebut ?
2. Apakah karakteristik suara interferensi tersebut berhubungan
dengan kondisi fisiologis jantung ?
3. Apakah fenomena interferensi suara tersebut dapat
mengoptimalkan akurasi diagnosis auskultasi jantung ?
Meningkatkan akurasi hasil diagnosis auskultasi jantung dengan menggunakan
konsepsi interferensi suara berbasis sinkronisasi kardiorespirasi.
Tujuan khusus yang ingin dicapai adalah:
1. Mendapatkan gambaran karakteristik suara interferensi berfrekuensi rendah
melalui pemodelan matematis.
2. Mendapatkan hubungan antara karakteristik suara interferensi dengan kondisi
spesifik fisiologis jantung.
3. Membuktikan bahwa interferensi suara kardiorespirasi dapat digunakan untuk
mengoptimalkan akurasi diagnosis auskultasi jantung.
Aspek Teoritis
- upaya pengembangan ilmu multi
disipliner
- dapat memperluas wawasan
- membangun pola pikir integratif
- memperluas kerjasama di antara
akademisi - praktisi.
Aspek aplikasi - praktis
Model matematis dan alat ukur baru
yang didesain sebagai sarana validasi
dapat dikembangkan sebagai sarana
untuk memprediksi ‘masa hidup’
kondisi jantung dan/atau paru. Hal ini
merupakan dasar dari sistem
biopreventive maintenance.
Pemantauan suara jantung masih menjadi standar penting dan
terintegrasi dalam diagnosa klinis penyakit jantung (Tavel, 1996)
Secara umum suara jantung dideteksi dengan menggunakan
stetoskop akustik atau stetoskop elektronik
Peralatan ini tidak dapat menyimpan dan memutar ulang suara, tidak dapat
menghasilkan tampilan visual dan tidak bisa diproses secara digital karena
berbentuk sinyal akustik (Tavel, 2006)
Stetostop elektronik yang lebih baik bahkan menghasilkan noise
yang cukup mengganggu disamping juga masih sulit dihubungkan
dengan komputer untuk memudahkan penganalisisan
S1 terdengar pada saat katup mitral
dan tricuspid (atrioventricular
valves) menutup di awal kontraksi
ventrikel
S2 terjadi pada saat katup aorta
dan pulmonaris tertutup di akhir
kontraksi ventrikel
S3 normal terdengar pada awal
diastol, yaitu pada periode awal
pengisian ventrikel secara pasif
S4 normal terdengar pada akhir
diastol, yaitu pada periode
pengisian ventrikel secara aktif
akibat kontraksi atrium
Terdapat beberapa variasi suara jantung yang
menggambarkan kondisi normal maupun
patologis (Bates, 2005)
- Suara murmur diakibatkan oleh turbulensi aliran darah
- Clicks adalah suara pendek dengan pitch tinggi yang
terdengar jika terjadi stenosis atau prolapse pada katup
mitral, stenosis pada saluran aorta dan pulmonar
- Rubs adalah suara gesekan, gemeretak dengan pitch
tinggi yang dikaitkan dengan adanya kelainan atau
inflamasi lapisan perikardium (perikarditis)
Suara jantung juga dipengaruhi oleh aktivitas pernafasan. Tekanan inhalasi dapat
menyebabkan peningkatan aliran darah dari vena pulmonar menuju ruang sisi kanan
jantung. Dalam hal ini murmur sisi kanan jantung meningkat intensitasnya
1.
2.
3.
4.
Kualitas suara
Visualisasi data (grafik – spektral)
Rekaman dan playback
Database
Suara pernafasan normal didefinisikan sebagai suara gemuruh ringan (slight
murmur) yang mengikuti masuk dan keluarnya udara pernafasan dari sel paru
(Laennec, 1935)
Secara umum suara pernafasan normal dibedakan atas suara trakeal dan
bronkial. Suara di sekitar alveoli masih menjadi perdebatan.
Suara pernafasan terjadi karena gerak udara membentuk aliran turbulen saat
mengalami perubahan lebar ruang aliran dari sempit menjadi lebih luas
Secara klinis intensitas suara paru umumnya dihubungkan dengan volume
paru dimana peningkatan intensitas suara paru merupakan indikasi terjadinya
ekspansi paru
Diketahui bahwa aliran udara yang memasuki paru kiri mengalami perlambatan
akibat adanya aliran dari arah berlawanan yang terjadi karena dorongan denyut
jantung
Karakteristik suara pernafasan trakeal dipengaruhi
oleh tinggi badan (Sanchez, Pasterkamp, 1993), laju
aliran udara (Soufflet et.al., 1990), usia dan jenis
kelamin (Gross et.al., 2000)
Frekuensi suara pernafasan dibedakan menjadi 3 rentang spektrum
(Pasterkamp et.al., 1997), yaitu rentang frekuensi rendah (100-300
Hz), menengah (300-600 Hz) dan tinggi (600-1200 Hz).
Pada rentang frekuensi rendah, terjadi tumpang tindih
antara suara jantung dan pergerakan otot
Visualisasi playback diperlambat
Penempatan sensor
Hasil visualisasi
Konsepsi-konsepsi dasar konvensional auskultasi
pernafasan (Pasterkamp et.al., 1997a) :
1) asimetri pada amplitudo suara pernafasan
mengindikasikan adanya penyakit
2) suara yang didengar pada permukaan dada adalah versi
saringan suara trakeal dan suara leher
3) kecepatan aliran udara tidak banyak berpengaruh pada
diagnosa klinis selama kecepatan normalnya terpenuhi
Konsepsi konvensional kurang akurat karena tidak
mempertimbangkan karakteristik laju aliran udara,
sehingga perlu dilakukan koreksi
Secara global rambatan gelombang pada rongga torak dibedakan
berdasarkan 3 area yang dilaluinya (Pasterkamp et.al., 1997a), yaitu
saluran respirasi atas, jaringan parenkim dan dinding dada
Saluran respirasi atas:
- terdiri atas jalur vocal, jalan nafas subglottal dan
percabangan nafas besar
- dimodelkan sebagai tube tunggal panjang yang tidak kaku,
ujungnya terbuka ke arah rongga udara yang relatif besar
- sifat jaringan mudah menyerap energi suara
- resonansi suara berkisar pada frekuensi dasar 650 Hz pada
sistem subglottal atau lebih rendah jika keseluruhan jalur
bersih dari lendir atau debu-debu (Mansfield, Wodicka, 1995)
Jaringan parenkim:
- terdiri atas percabangan saluran nafas kecil, rongga alveoli, saluran
kapiler dan jaringan pendukung
- < 10 kHz (> diameter alveoli) dimodelkan sebagai busa berisi campuran
homogen antara udara dan jaringan fluida seperti air (Rice, 1983)
- suara merambat dengan kecepatan sekitar 50 m/s
- model lain berupa kumpulan gelembung udara dalam air
(D’yachenko, Lyubimov, 1988)
- kerugian energi terjadi jika panjang gelombang suara mendekati
diameter alveoli
- proses rambatan suara sangat dipengaruhi level frekuensi suaranya
Dinding dada:
- lebih tipis tetapi lebih padat dan kaku
- analisis rambatan lebih kompleks karena adanya otot, tulang, kulit dan
jaringan lainnya
- terdapat dugaan bahwa perbedaan impedansi antara jaringan parenkim
dan dinding dada menyebabkan terjadinya penurunan amplitudo yang
sangat besar, perubahan waktu rambatan dan bentuk gelombang suara
(Vovk et.al., 1995).
Ketiga area rambatan gelombang suara tersebut dimodelkan sebagai
tabung silinder besar dengan rongga tube ditengahnya dan terbuka di
ujungnya (Vovk et.al., 1994)
Model memberikan gambaran rambatan gelombang suara pernafasan pada
manusia sehat (Wodicka, Shannon, 1990) tetapi tidak dapat menjelaskan
terbentuknya suara pernafasan di jalur-jalur percabangan
JENIS DAN KARAKTERISTIK SENSOR AUSKULTASI
Sinkronisasi kardiorespirasi didefinisikan sebagai koordinasi selaras
antara urutan siklus detak jantung dan siklus respirasi yang
bersesuaian (Cysarz et.al., 2004)
Analisis sinkronisasi dilakukan dengan cara menghitung jarak waktu
antara onset inspirasi dan gelombang R yang mendahuluinya
Penelitian tentang sinkronisasi kardiorespirasi awalnya ditujukan
untuk mendapatkan informasi kontinyu berbasis waktu (time
series information) sebagai data analisis patologi dan pelevelan
derajat resiko (Makikallio et.al., 2001)
Metode Synchronization merupakan
metode matematis yang digunakan untuk
menganalisis 2 kopel osilator dengan
fase 1 dan 2 (Rosenblum et.al., 2001)
Jika terjadi sinkronisasi maka 1 - 2
menghasilkan nilai yang konstan
Jika terjadi sinkronisasi maka nilai
= 1 sedangkan de-sinkronisasi
bernilai = 0
Metode Phase Recurrence
kuantifikasinya didasarkan pada
pengecekan beda interval antara 2
gelombang R yang berurutan
Jika beda interval tersebut tidak
melebihi nilai toleransi dan terulang
setidaknya k kali perhitungan yang
berurutan maka sinkronisasi terjadi
Untuk menjaga akurasi dianjurkan
nilai k ≥ m untuk sinkronisasi m:n,
dimana jumlah gelombang R
setidaknya sama dengan 2m
KERANGKA KONSEPTUAL
Aktifitas Pernafasan
Denyut Jantung
Karakteristik aliran
udara
Karakteristik aliran
darah
Sinkronisasi
Dinamika Perubahan
Volume Paru
Dinamika Perubahan
Tekanan Ventrikel
Suara pernafasan
Suara Jantung
Interferensi suara
Transmisibilitas
gelombang
Osilasi regangan
dinding dada
Hipotesa penelitian:
1. Interferensi antara suara jantung dan
suara paru terjadi pada frekuensi
rendah, sebagai salah satu bentuk
sinkronisasi kardiorespirasi.
2. Suara interferensi merupakan
indikator kondisi fisiologis untuk
jantung dan paru.
3. Suara interferensi dapat digunakan
untuk mengoptimalkan diagnosis
auskultasi jantung.
Parameter2 :
- denyut jantung
- siklus pernafasan
Parameter2 :
- akurasi
Analisis fase
sinkronisasi
Sinkronisasi
Kardiorespirasi
Pr
os
es
pe
su mb
ar en
a
tu
ka
n
Interferensi Suara
Diagnosis
Auskultasi
si
tl a r
u u
sk t uk
u
a a
i k i al
n
k as
Te alid
V
Parameter2 :
- rentang frekuensi
- intensitas suara
Skema hubungan sebab akibat dalam kerangka konseptual
MULAI
PERSIAPAN:
- Ijin Komisi Etik
- Survei alat dan bahan
- Pembagian tugas
2 tahap penelitian:
1. Pengembangan Model Matematis
2. Validasi Model Matematis
PENYUSUNAN MODEL MATEMATIS:
- Model pembangkitan suara
- Model rambatan
- Model interferensi
- Model osilasi regangan
DESAIN DAN PEMBUATAN VIBRATOMETER:
- Desain rangkaian sensor
- Desain rangkaian ADC
- Desain program interface dan visualisasi data
- Desain visualisasi analisis data
UJI DAN ANALISIS MODEL:
- Penyelesaian persamaan matematis
- Visualisasi hasil pemodelan
- Uji analitis
KALIBRASI VIBRATOMETER:
- Kalibrasi besaran
- Kalibrasi stabilitas
- Uji dan analisis performansi
Validasi model matematis:
• Grafik kompilasi suara jantung dan
paru menggunakan fonokardiograf
atau stetoskop digital
• Grafik sinkronisasi kardiorespirasi
berbasis fase hasil pencatatan ECG
dan spyrometri.
• Grafik hasil pengukuran
vibratometer
PENGAMBILAN DATA ACUAN:
- Data sinkronisasi (ECG - Spyrometri)
- Data suara (Stetoskop digital)
ANALISIS & UJI PERBANDINGAN:
- Analisis karakteristik data acuan
- Perbandingan Model vs Data Acuan
- Perbandingan Model vs Vibratometer
- Perbandingan Data Acuan vs Vibratometer
PEMBAHASAN DAN
PENGAMBILAN KESIMPULAN
SELESAI
DIAGRAM ALIR PENELITIAN
Aliran pernafasan dan jantung didasarkan
pada persamaan kontinyuitas dan Navier
Stokes
Kecepatan aliran
darah di paru
Kecepatan aliran
darah dalam jantung
Karakteristik aliran udara
pada saluran pernafasan
Frekuensi suara
jantung
Frekuensi suara
paru
Superposisi
gelombang suara
Transmisibilitas
gelombang suara
melalui rongga dada
iMac
Transducer
Gelombang tekanan
di permukaan
ADC
Komputer
RENCANA DESAIN VIBRATOMETER
ALGORITMA MODEL MATEMATIS
Interferensi dan rambatan
Pembangkitan tekanan akustik didasarkan
pada tensor Lighhill (Boersma, 2005)
Pembangkitan suara
Tekanan udara
respirasi
There’s always another ways to reach your destiny
Be patient and flows along your ‘own river’