Penyakit jantung merupakan penyakit yang membahayakan. Penyakit jantung di Indonesia menempati urutan pertama sebagai penyebab kematian. Salah satu metode pendeteksian awal penyakit jantung yang berkaitan dengan ketidaknormalan katup-katup jantung dapat dilakukan dengan teknik auskultasi.

Klasifikasi suara jantung (Phonocardiography) merupakan hal penting dilakukan untuk mengetahui penyakit jantung yang di sebabkan membuka dan menutupnya katup-katup jantung secara tidak normal. Klasifikasi sinyal Phonocardiography (PCG) sangat penting, hal tersebut didukung oleh banyaknya penelitian yang sudah dilakukan, salah satunya klasifikasi dan analisis dengan metode CSCW (cardiac sound characteristic waveform) dengan bantuan grafik kurva sederhana terhadap sinyal PCG normal dan tidak normal.

Namun 20 hasil analisa sinyal PCG tidak normal dalam mengklasifikasikan jantung normal dan tidak normal masih terjadi satu kesalahan penggolongan. Hasilnya sinyal PCG tidak normal diakui sebagai insufisiensi aorta pada pemeriksaan klinis, tetapi pada penelitian tersebut dibedakan sebagai suara jantung normal. Penelitian berikutnya melalui diagnosa kelainan PCG melalui auskultasi menggunakan stetoskop, tetapi dalam mendapatkan diagnosa suara jantung normal dan tidak normal yang akurat merupakan suatu keterampilan yang sulit dan ketepatan hasil analisanya sangat bergantung pada kepekaan telinga dan tingkat pengalaman seorang ahli dalam membedakan satu kelainan dengan kelainan yang lain. Dibutuhkan waktu bertahun-tahun untuk memperoleh dan memfilter suara yang didengar melalui stetoskop. Ilmuwan Sidoarjo berhasil menganalisa "suara" jantung pada 2014 yang lalu, nah setelah sekian lama tim100 berkesempatan memberitakan hasil penelitian nya itu. Coba simak penjelasannya sebagai berikut.

Jantung merupakan organ vital tubuh yang terdiri dari empat compartment yaitu atrium kanan, atrium kiri, ventrikel kanan dan ventrikel kiri. Jantung mempunyai empat buah katup yang bekerja secara bergantian, diantaranya katup Tricuspid, katup Mitral, katup Pulmonary dan katup Aortic.

Gambar. 1. Posisi perekaman suara jantung.
 

Membuka dan menutupnya katup jantung terjadi akibat perbedaan tekanan di ruang-ruang jantung sewaktu kontraksi dan relaksasi atrium dan ventrikel. Peristiwa mekanik yang terjadi pada jantung antara lain Cardiac cycle yang terjadi selama 0,8 detik mengacu pada semua kejadian yang berhubungan dengan aliran darah melalui jantung, Systole (Kontraksi otot jantung), dan Diastole (relaksasi otot jantung). Suara jantung (Phonocardiography) adalah sinyal audio frekuensi rendah yang terjadi karena membuka dan menutupnya katup yang ada pada jantung, sehingga menimbulkan vibrasi yang bersamaan dengan vibrasi darah yang ada di sekitarnya. Phonocardiography (PCG) terbagi menjadi empat bagian yaitu suara jantung pertama (S1) merupakan bunyi yang menyertai penutupan katup atrioventrikular yaitu katup mitral dan katup trikuspidal, Suara jantung kedua (S2) terjadi karena penutupan katup semilunar (yaitu katup aorta dan katub pulmonal) secara tiba-tiba. Suara jantung ketiga (S3) merupakan bunyi ventrikel kiri dan terbaik didengar di apeks jantung dan suara jantung ke empat (S4) merupakan suatu bunyi dengan nada rendah, dengan frekuensi berkisar antara 50–70 Hz. Posisi perekaman suara jantung pada tubuh (seperti ditunjukkan pada Gambar di atas) dapat dilakukan di empat posisi yaitu Pulmonari Arteri (PA), Right Ventricle (RV), Left Ventricle (LV), dan Aortic (AO). 

Gambar 2. Diagram blok pembuatan istrumentasi PCG beserta analisa sinyal PCG dengan DFT
 

Gambar 2 merupakan diagram blok pembuatan istrumentasi PCG beserta analisa sinyal PCG dengan DFT. Sinyal PCG, direkam secara langsung pada pasien laki-laki usia 33 tahun dengan berat badan 63 kg dan tinggi badan 169 cm. Posisi perekaman sinyal PCG dilakukan pada daerah Pulmonari Arteri (PA), Right Ventricle (RV), Left Ventricle (LV), dan Aortic (AO). Perekaman sinyal PCG dilakukan secara langsung pada pasien menggunakan stetoskop Riester yang terhubung Pre-Amp Mic Condenser dan pengkondisian sinyal berupa Low Pass Filter Analog orde 4 dengan frekuensi cutoff 500 Hz dan High Pass filter analog orde 4 dengan frekuensi cutoff 20 Hz serta Notch Filter dengan frekuensi cutoff 50 Hz untuk menghilangkan noise jala-jala 50 Hz pada alat ukur maupun instrumentasi PCG. Kemudian sinyal dari pengkondisian sinyal akan diteruskan menuju Osiloskop Agilent tipe 54621A untuk ditampilkan pola sinyalnya yang kemudian direkam untuk mendapatkan data teks (txt). Data teks ini yang akan diolah, ditampilkan kembali pola sinyalnya dan dianalisis dengan DFT berbasis software Borland Delphi untuk mendapatkan kesimpulan sementara kondisi jantung pasien. Osiloskop Agilent tipe 54621A memiliki frekuensi maksimum 60 MHz dan kemampuan ADC maksimum 200 MSa/s. Data teks yang dihasilkan
kemudian diolah menggunakan Discrite Fourier Transform (DFT) melalui Program Delphi 7 untuk didapatkan informasi frekuensi.


Sinyal Phonocardiography atau sinyal suara jantung direkam dengan bantuan Instrumentasi Phonocardiography (PCG). Posisi perekaman suara jantung pada tubuh (Gambar.1) dapat dilakukan di empat posisi yaitu Pulmonari Arteri (PA), Right Ventricle (RV), Left Ventricl (LV), dan Aortic (AO). Pada penelitian ini diambil pasien jantung normal yang berjenis kelamin laki-laki, usia 33 tahun dengan berat badan 63 Kg dan tinggi badan 169 cm dengan banyaknya perekaman 4 kali.

Analisa Sinyal Phonocardiography (PCG) dengan DFT dan secara Anatomi Fisiologis.

Sinyal PCG hasil perekaman akan dianalisa dengan DFT untuk mendapatkan informasi frekuensi sinyal yang dihasilkan, kemudian besar frekuensi hasil analisa beserta pola sinyalnya akan dibandingkan dengan literatur. Kemudian analisis akan dilanjutkan dengan menjelaskan secara anatomi dan fisiologis terkait pola sinyal dan frekuensinya untuk mendapatkan makna dari hasil riset yang sudah dilakukan.
 

Gambar 3. Stetoskop Pre-Amp Mic Condenser

Hasil Posisi Perekaman Sinyal Phonocardiography (PCG).
Hasil perekaman sinyal sinyal PCG dengan bantuan instrumentasi PCG pada pasien jantung normal yang berjenis kelamin laki-laki, usia 33 tahun dengan berat badan 63 Kg dan tinggi badan 169 cm dengan banyaknya perekaman 4 kali, menghasilkan dua siklus sinyal PCG seperti Gambar 5.

Gambar 5. Sinyal PCG
 

Data teks yang diperoleh pada perekaman dengan Osiloskop diolah dengan DFT melalui program Delphi 7 hasilnya di tunjukkan pada Gambar 6.

Pada Gambar 5 dihasilkan sinyal PCG yang smooth, hasil sinyal ini didapatkan setelah melewati 1 buah Notch Filter saja, berbeda dengan sinyal ECG di penelitian sebelumnya yang harus melewati 2 buah Notch Filter pada Instrumentasi ECG untuk dihasilkan pola sinyal yang smooth. Ketika sinyal PCG melewati 1 Notch Filter saja sudah didapatkan pola sinyal PCG yang bagus karena pengaruh noise frekuensi 50 Hz tidak terlalu signifikan disebabkan kerja sinyal PCG berada pada rentang frekuensi 20 Hz sampai 400 Hz, ini dibuktikan dengan hasil DFT seperti Gambar 6. Dari hasil DFT pada sinyal PCG memberikan informasi bahwa sinyal PCG area frekuensinya di antara 20 Hz sampai 150 Hz.

KESIMPULAN
Untuk mendukung pentingnya klasifikasi sinyal suara jantung, maka hasil beberapa pekerjaan pendahuluan terkait pendeteksian sinyal suara jantung (Phonocardiography) menggunakan instrumentasi PCG dihasilkan informasi bahwa hasil Pre-Amp Mic Condenser yang terpasang pada stetoskop Riester sudah berfungsi dengan baik. Untuk Low Pass Filter Analog Orde 4 dengan frekuensi cutoff 500 Hz penguatan -3 dB terjadi di area frekuensi 400 Hz, yaitu (0.737 ± 0.032) kali. Untuk High Pass Filter Analog Orde 4 dengan frekuensi cutoff 20 Hz penguatan -3 dB
terjadi di area frekuensi 20 Hz, yaitu (0.660 ± 0.010) kali. Sedangkan hasil uji Notch Filter dihasilkan tegangan output (Vout) terkecil di frekuensi 50 Hz dengan besar Vout (0.14 ± 0.00) volt dengan Quality factor (Q) sebesar 6.28.

Analisa sinyal suara jantung (PCG) dengan menggunakan DFT memberikan informasi bahwa pada sinyal jantung, area frekuensinya di antara 20 Hz sampai 150 Hz yang ditunjukkan Gambar 6. Sehingga bunyi suara jantung pertama (S1) dan bunyi suara jantung kedua (S2) yang disebabkan membuka dan menutupnya katup-katup jantung tersebut bekerja di area frekuensi antara 20 Hz sampai 150 Hz. Penelitian ini selanjutnya akan dikembangkan pada Multimodal Cardiac Analysis dengan menampilkan sinyal ECG, sinyal Phonocardiography (PCG) dan sinyal Tekanan Darah (diwakili sinyal Carotid Pulse) secara simultan untuk mendapatkan informasi anatomi dan fisiologi jantung yang lebih kompleks.

Nah bagaimana sobat100 menarik bukan penelitian nya. Jika sobat100 tertarik untuk mendalaminya, sobat100 bisa melanjutkan penelitiannya dengan cara yang berbeda dan objek yang berbeda yang akhirnya bisa menghasilkan karya yang lebih baik lagi dan menyempurnakan penelitian - penelitian yang sudah ada.

OK, demikian ulasan tim100 hari ini semoga bermanfaat
Selamat belajar
Selamat berkarya
Salam100
laugh

CATATAN EDITOR :

Eko Agus Suprayitno, S. Si, M. T., adalah lulusan Program Studi S1 Fisika, Universitas Airlangga tahun 2009 dan S2 Teknik Elektro, Institut Teknologi Sepuluh November (ITS) tahun 2012. Eko adalah dosen pengajar dengan Bidang Keahlian Teknik Elektronika, Universitas Muhammadiyah Sidoarjo. Semasa kuliah Eko giat mendalami riset-riset yang berkaitan dengan instrumentasi, tak heran hasil karya nya berupa temuan alat-alat baru. Eko telah melakukan banyak bimbingan mahasiswa, dan ada di antaranya bahkan menjadi finalis di arena Pekan Ilmiah Mahasiswa (PIMNAS) tingkat nasional.