Selasa, 06 September 2011

fisika kesehatan

FISIKA KESEHATAN
by
Abu ‘Auf Jundi (Ari)
Ilmu fisika kesehatan atau disebut dengan
medical physics adalah ilmu yang
menggabungkan dua bidang kajian yang
sangat luas, yaitu : ilmu fisika dan ilmu
kesehatan serta keterkaitannya.
Fisika Kesehatan
Mengacu pada dua bidang kajian utama :
1. Penerapan fungsi ilmu fisika pada tubuh manusia dan
penerapannya untuk mengatasi penyakit yang dialami
oleh tubuh �� physics of physiology
2. Penerapan ilmu fisika pada kegiatan teknik pemeriksaan
medis �� melibatkan seluruh pemahaman tentang konsep
dasar dan cara kerja instrumen-instrumen (peralatan)
kedokteran yang digunakan untuk mendiagnosa para
pasien.
Fisika Kesehatan
Kedua bidang kajian tersebut menjadi sangat
penting untuk menjaga kesehatan (bagian yang
pertama) dan untuk mengatasi atau
menyembuhkan tubuh bila telah terserang
penyakit (bagian yang kedua).
Matematika Sebagai Alat
Bantu
• Sekalipun para fisikawan dapat dengan mudah
menyelesaiakan berbagai persoalan fisis yang
ada, namun di sisi lain banyak permasalahan
fisis yang lain, termasuk pada bidang kesehatan,
harus diselesaikan dengan melibatkan sedikit
perumusan matematika.
Contoh :
Menyelesaikan berbagai persamaan gerak tubuh, aliran
darah, proses detak jantung, proses interaksi antar sel-sel
tubuh, dilakukan dengan menggunakan alat bantu teknis
perumusan matematis yang relevan.
Pengukuran Besaran
• Pada dunia kesehatan pengukuran menjadi
tugas rutin yang dilakukan.
• Mengukur temperatur tubuh, mengukur tinggi
badan, mengukur detak jantung, mengukur
denyut aliran darah adalah contoh yang banyak
kita temukan.
• Proses pengukuran ini akan melibatkan angkaangka
pada berbagai digit.
Satuan Besaran Fisika
• Sistim satuan internasional (SI) atau sering disebut
sistim MKS yang berasal dari kata Meter Kilogram
Second,
• sistim CGS yang berasal dari kata Centimeter Gram
Second.
Di dalam dunia kesehatan kita akan banyak
berhadapan dengan satuan seperti: kg
(berat badan), oC (temperatur tubuh), cm3
(volume cairan yang akan disuntikkan ke
dalam tubuh),
Besaran Pokok dan Turunan
• Panjang (jarak) meter (m)
• Massa kilogram (kg)
• Waktu second (sec) atau detik
• Temperatur Kelvin (K) atau Celcius (C)
• Arus listrik Ampere (A)
• Intensitas cahaya Candela (Cd)
• Jumlah zat mole (mol)
Besaran Pokok
Besaran Pokok dan Turunan
• Kecepatan m/det
• Luas m2
• Volume m3
• Gaya kg.m/dt2
Besaran Turunan
Besaran Vektor
Bila seorang perawat mendorong suatu strecher (suatu alat dimana si
pasien dapat ditidurkan di atasnya) untuk memindahkan pasien dari
kamar rawat yang satu ke kamar rawat yang lain, dibutuhkan gaya
yang relatif besar yang biasanya dilakukan oleh 2 orang perawat.
Agar kecepatan dorong menjadi besar maka kedua perawat tersebut
harus mendorong strecher ke arah yang sama. Jika kedua perawat
tersebut mendorong strecher masing-masing berlawanan arah, maka
strecher tersebut dapat saja tidak akan berpindah.
Besaran Vektor
Coba perhatikan kasus dimana gaya F1 membentuk sudut 600
terhadap gaya F2 seperti ditunjukkan pada gambar 3. Pada
kasus ini dibutuhkan teknik tertentu yang sesuai dengan aturan
penjumlahan vector untuk menyelesaikannya. Untuk
menjumlahkan kedua vector gaya tersebut secara aljabar pada
arah gaya F2 maka haruslah terlebih dahulu gaya F1
diproyeksikan searah dengan vector gaya F2.
Fenomena Tekanan di dalam Tubuh
• Tekanan (P) didefenisikan sebagai gaya per
satuan luas.
• Tekanan atmosfer lingkungan kita adalah 760
mmHg = 1 atm
Contoh
Ada sejumlah tempat di dalam tubuh yang tekanannya relatif lebih kecil
dari tekanan atmosfer (atau bernilai negatif)
�� Ketika kita bernafas (menarik nafas), tekanan di dalam paru-paru
kita harus lebih kecil dari tekanan udara luar (atmosfer) agar supaya
udara di lingkungan kita dapat mengalir ke dalam paru-paru
�� Ketika seseorang minum air dari sebuah gelas dengan
menggunakan sedotan, tekanan di dalam mulutnya harus jauh lebih
kecil dari tekanan atmosfer di sekitar gelas agar air di dalam gelas
tersebut dapat mengalir ke dalam mulut.
BIOMEKANIKA
by
Abu ‘Auf Jundi (Ari)
PENDAHULUAN
PENDAHULUAN
• Mekanika & Biomekanika
• Konsep dasar:
- gaya (force) → Hukum Newton
- kelembaman (inertia)
- massa dan berat
- gravitasi dan pusat gravitasi manusia
• Aplikasi biomekanika dlm kesehatan
(kedokteran, keperawatan, dan kebidanan)
PENDAHULUAN
• Sifat-sifat mekanik benda
• Sifat benda padat adalah topik penting
dalam ilmu kesehatan, terutama dalam
ilmu kedokteran spesialis seperti
ortopedi dan ilmu kebidanan adalah
masa jenis, berat jenis, tekanan,
regangan dan elastisitas.
PENDAHULUAN
Penggunaan Fisika di Kesehatan :
1. Faal Fisika : untuk menentukan fungsi tubuh
meliputi kesehatan dan penyakit.
2. Pengetahuan tentang benda yang digunakan dlm
kesehatan seperti ultrasonik, laser, radiasi, ll.
PENGUKURAN.
Membandingkan kuantitas.
Besaran pokok dan turunan dan SATUAN
Proses pengukuran.
1. Pengukuran berulang : nilai pernafasan rata-rata
2. Pengukuran sekali : Potensial aksi pd sel saraf
Faal positif dan negatif
�� Faal Positif
Error yang terjadi dimana penderita dinyatakan
menderita suatu penyakit padahal tidak
�� Faal negatif
Error yang terjadi dimana penderita dinyatakan
tidak sakit padahal menderita suatu penyakit
Untuk menghindari :
1. Dalam pengambilan pengukuran
2. Pengulangan pengukuran
3. Penggunaan alat yang dapat dipercaya
4. Kalibrasi terhadap alat.
Skema dasar Pengukuran :
Proses Pengukuran Ketelitian dan kebenaran
Faal positif atau negatif
Data-data lain
PRINSIP
&
KONSEP DASAR
PRINSIP & KONSEP DASAR
• Mekanika
“studi ttg bagaimana sesuatu bergerak dan
apa yang menyebabkan bergerak”
(Hickman, 1995)
• Biomekanika
“studi ttg gerakan yang dihasilkan oleh
tubuh, gaya-gaya penyebabnya dan sifatsifat
gerak itu”
→ Hukum Newton (oleh Isaac Newton,
1643-1727)
PRINSIP & KONSEP DASAR
Mengapa Perlu Mempelajari
Biomekanika ??
Dalam melaksanakan aktifitas seharihari,
kita banyak melakukan gerakan
yang oleh karena itu perlu difahami
dengan baik agar dapat menjaga tubuh
menjadi tetap sehat-segar.
PRINSIP & KONSEP DASAR
Bagaimana suatu benda dapat
bergerak?
•Aristoteles
“kekuatan konstan diperlukan untuk menjaga
sesuatu tetap bergerak”
PRINSIP & KONSEP DASAR
• Hukum NEWTON I (Inertia = kelembaman)
“Any body will remain at rest or in motion in a straight line with
a constant velocity unless acted by an outside force.”
“Setiap benda akan tetap berada dalam keadaan
diam atau bergerak lurus beraturan kecuali jika ia
dipaksa untuk mengubah keadaan itu oleh gayagaya
yang berpengaruh padanya.”
- benda bersifat mempertahankan keadaan
- semua benda/ obyek akan bergerak bila ada
gaya (force) yang mengakibatkan pergerakan
- dipakai untuk mengukur suatu pengamatan
PRINSIP & KONSEP DASAR
• Hukum NEWTON I
Contoh :
Pengukuran massa anak dengan suatu
timbangan pegas
PRINSIP & KONSEP DASAR
• Hukum NEWTON II
F = m . a
“The acceleration produced by forces acting on a body is directly
proportional to and in the same direction as the net external force and
inversely proportional to the mass of the body.”
“Percepatan suatu benda dihasilkan dan berbanding lurus
dengan besar resultan gaya yang bekerja padanya dan
berbanding terbalik dengan massa benda tersebut”
“Apabila ada gaya yang bekerja pada suatu benda maka
benda akan mengalami suatu percepatan yang arahnya
sama dengan arah gaya”
PRINSIP & KONSEP DASAR
• Hukum NEWTON II
Contoh
Seorang perawat mendorong pasien yang ditidurkan di atas
sebuah strecher
PRINSIP & KONSEP DASAR
• Hukum NEWTON III
“Untuk setiap aksi, selalu ada reaksi yang
arahnya berlawanan”
PRINSIP & KONSEP DASAR
• Massa
“jumlah unsur suatu obyek”
satuan: kg → besaran skalar
• Berat
“jumlah unsur suatu obyek yang dipengaruhi
gaya tarik bumi/gravitasi”
satuan: kg m/s(Newton) → besaran vektor
PRINSIP & KONSEP DASAR
• Gaya gravitasi
“gaya tarik bumi terhadap suatu benda”
• Pengaruh gaya gravitasi thd tubuh manusia
- berat badan,
- varises,
- edema tungkai, dll.
• Gaya yang mempengaruhi tubuh manusia
- gaya pada tubuh manusia → spt saat tubuh menabrak
suatu benda ��Dapat diketahui
- gaya di dalam tubuh manusia → gaya otot
mempengaruhi sirkulasi darah dan pernapasan �� Tidak
dapat diketahui
Gaya pada tubuh dan didalam
PRINSIP & KONSEP DASAR
Gaya pada tubuh dan didalam
Dasar asal mula gaya adalah gaya gravitasi
�� tarik-menarik antara 2 benda, misalkan
berat badan (merupakan gaya tarik bumi
terhadap tubuh, atau terjadinya varises
(merupakan gaya tarik bumi terhadap aliran
darah).
BIOMEKANIKA pada
MANUSIA
BIOMEKANIKA pada
MANUSIA
• Gaya yang bekerja pada
manusia
- dalam keadaan statis
- dalam keadaan dinamis
BIOMEKANIKA pada
MANUSIA
• Gaya pada tubuh manusia dalam
keadaan statis
→ dalam keadaan setimbang �� jumlah
gaya dlm segala arah (F=0)
→ sistem otot dan tulang bekerja sbg
pengumpil/pengungkit
BIOMEKANIKA pada
MANUSIA
• Sistem Pengungkit Tipe I
Titik tumpuan terletak di antara gaya berat (W) dan
gaya otot (M)
W
M
Contoh: Posisi diam/ tegak
M
W
BIOMEKANIKA pada
MANUSIA
• Sistem Pengungkit Tipe II
Gaya berat (W) di antara titik tumpuan dan gaya otot
(M)
Contoh: posisi jinjit
M W
W
M
BIOMEKANIKA pada
MANUSIA
• Sistem Pengungkit Tipe III
Gaya otot (M) di antara titik tumpuan dan gaya berat
(W)
Contoh: Posisi tangan mengangkat beban
W
M
W
M
BIOMEKANIKA pada
MANUSIA
• Keuntungan Mekanik (KM)
�� “Perbandingan antara gaya otot (M) dan gaya
berat (W)”
Gaya berat (W) Gaya otot (M)
IW IM
Keuntungan Mekanik =
M
W
I
I
W
M =
BIOMEKANIKA pada
MANUSIA
• Gaya yang bekerja pada
benda/tubuh :
- Gaya Vertikal
- Gaya Horisontal
- Gaya yang membentuk sudut dengan
bidang horisontal atau vertikal
BIOMEKANIKA pada
MANUSIA
• GAYA VERTIKAL
(Hukum Newton III)
Apabila seseorang
berdiri di atas benda ��
benda memberikan gaya
reaksi yang besarnya
sama dengan gaya yang
diberikan orang itu
(Gaya reaksi = Gaya
Berat
BIOMEKANIKA pada
MANUSIA
GAYA HORISONTAL
• Apabila ada dua gaya yang bekerja pada sebuah
benda dengan arah yang sama �� total gaya :
S = F1 + F2
F1 F2 F1 + F2
• Apabila ada dua gaya yang bekerja pada sebuah
benda dengan arah yang berlawanan �� total
gaya sebesar selisih gaya I dan II :
S = F1 - F2
F1 F2 F1 – F2
Penggunaan Klinik
• Traksi leher
w
Arah tarik
katrol
Arah tarik
otot
Traksi tulang
w
Berat pemberat 1/7 kali BB
w
Berat pemberat 1/10 kali BB hanya untuk anak-anak dibawah 12 tahun
Traksi kulit
GRAVITASI &
KESEIMBANGAN
W1 W2
GRAVITASI
• Mekanika tubuh (body mechanic)
“Suatu usaha yang terkoordinasi untuk
mempertahankan keseimbangan, postur, dan
kesegarisan tubuh selama mengangkat,
membungkuk, bergerak, dan melakukan
aktivitas sehari-hari”
• Kesegarisan tubuh (body alignment)
“posisi sendi, tendon, ligamen, dan otot ketika
posisi berdiri, duduk, dan berbaring”
GRAVITASI
• Berat badan
“gaya pada tubuh yang dipengaruhi oleh
gravitasi”
• Pusat gravitasi pada manusia
→ 55-57% tinggi badan
• Keseimbangan tubuh
- keseimbangan labil
- keseimbangan stabil
Pusat Gravitasi tubuh
�� Penentuan pusat gravitasi suatu benda
1. Menggantungkan obyek pd titik berbeda
2. Berdiri diatas papan yg kedua ujungnya timbangan.
W1 W2
x
L
W W
X W
1 2
2
+
=
L
Keseimbangan labil
Terjadi apabila garis pusat gravitasi jatuh di luas
dasar penyokong dan luas dasar penyokong terlalu
kecil
KESEIMBANGAN
Ciri2 :
1. Pusat gravitasinya turun jika diberi gaya.
2. Posisi benda akan mengalami perubahan.
3. Tenaga potensial berkurang
Keseimbangan stabil
apabila:
1. Kontak dengan dasar/permukaan pijakan luas
2. Pusat gravitasi terletak rendah dan garis pusat
gravitasi terletak di dalam benda
KESEIMBANGAN
Ciri2 :
1. Pusat gravitasinya naik jika diberi gaya.
2. Muncul gaya pemulih yang menyebabkan kembali kekeadaan
semula.
3. Tenaga potensial bertambah
KESETIMBANGAN
• Keseimbangan tubuh
- Tercapai dan meningkat bila:
1. Letak pusat gravitasi direndahkan, spt posisi duduk
atau berbaring.
2. Peningkatan luas permukaan penyangga, spt posisi
tidur, posisi duduk, berjalan dengan telapak kaki
- Berkurang bila:
1. Menaikkan pusat gravitasi, dgn cara angkat tangan
ke atas, menjunjung barang di atas kepala
2. Mengurangi dasar permukaan penyangga, spt
berjalan menjinjit atau berjalan dengan satu kaki
APLIKASI BIOMEKANIKA
dalam KESEHATAN
• Mekanika tubuh (body mechanic)
• Kesegarisan tubuh (body
alignment)
• Pengaturan posisi
• Traksi
Tugas Kelompok
Setelah Anda mengikuti kuliah
Biomekanika, diskusikan dan analisa
aplikasi biomekanika dalam praktek
keperawatan!

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar