BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang
Dokumentasi percobaan pertama tentang EMG dimulai dengan karyakarya Francesco Redi pada tahun 1666. Redi menemukan otot yang sangat khusus dari ikan pari listrik (Electric Eel) yang menghasilkan listrik. Pada 1773, Walsh telah mampu menunjukkan bahwa jaringan otot ikan Eel itu bisa menghasilkan percikan listrik. Pada tahun 1792, publikasi berjudul De Viribus Electricitatis di Motu Musculari Commentarius muncul, ditulis oleh Luigi Galvani, di mana penulis menunjukkan bahwa listrik bisa memulai kontraksi otot. Enam dekade kemudian, pada tahun 1849, Dubois-Raymond menemukan bahwa hal itu juga memungkinkan untuk merekam aktivitas listrik selama kontraksi otot sukarela. Rekaman sebenarnya pertama kegiatan ini dibuat oleh Marey pada tahun 1890, yang juga memperkenalkan elektromiografi panjang. Pada tahun 1922, Gasser dan Erlanger digunakan osiloskop untuk menampilkan sinyal-sinyal listrik dari otot. Karena sifat stokastik dari sinyal myoelectric, hanya informasi yang kasar dapat diperoleh dari pengamatan tersebut. Kemampuan mendeteksi sinyal elektromiografi meningkat secara stabil dari tahun 1930 hingga tahun 1950-an, dan peneliti mulai menggunakan elektroda ditingkatkan lebih luas untuk studi otot. Penggunaan klinis permukaan EMG (sEMG) untuk pengobatan gangguan yang lebih spesifik dimulai pada 1960-an. Hardyck dan peneliti nya adalah (1966) yang pertama menggunakanEMG. Pada awal 1980-an, Cram dan Steger memperkenalkan metode klinis untuk memindai berbagai otot menggunakan perangkat pendeteksi EMG. Hal ini tidak sampai tengah 1980an yang integrasi teknik dalam elektroda telah cukup maju untuk memungkinkan batch produksi dari instrumentasi kecil dan ringan yang dibutuhkan dan amplifier. Saat ini, sejumlah amplifier yang cocok tersedia secara komersial. Pada awal 1980-an, kabel yang menghasilkan sinyal dalam
1
rentang mikrovolt diinginkan menjadi tersedia. Penelitian terbaru telah menghasilkan pemahaman yang lebih baik dari sifat-sifat permukaan rekaman EMG. Permukaan elektromiografi digunakan untuk merekam dari otot-otot yang dangkal di protokol klinis atau kinesiological, dimana elektroda intramuskular digunakan untuk menyelidiki otot dalam atau aktivitas otot local. I.2 Rumusan Masalah Rumusan dari makalah tentang Elektromiografi (EMG) yaitu : 1. Apa itu Elektromiografi (EMG) ? 2. Bagaimanakah Pembangkitan Sinyal Listrik Otot? 3. Bagaiman Prosedur kerja Elektromiografi (EMG) ? 4. Bagaimana cara pengambilan sinyal Elektromiografi (EMG) ? 5. Bagaimana hasil kerja Elektromiografi (EMG) ? 6. Bagaimana manfaat Elektromiografi (EMG) dalam dunia kesehatan? I.3 Tujuan Pembuatan makalah ini bertujuan untuk mengetahui tentang pengertian Elektromiografi (EMG), cara pembangkitan sinyal listrik otot, cara prosedur kerja Elektromiografi (EMG), cara pengambilan sinyal Elektromiografi (EMG), hasil kerja Elektromiografi (EMG), manfaat Elektromiografi (EMG) dalam dunia kesehatan dan untuk memenuhi nilai tugas mata kuliah teori Diagnostik Lanjut. I.4 Manfaat Manfaat dari penyusunan makalah ini adalah: 1. Untuk mengetahui Elektromiografi (EMG). 2. Untuk mengetahui Pembangkitan Sinyal Listrik Otot. 3. Untuk mengetahui Prosedur kerja Elektromiografi (EMG) . 4. Untuk mengetahui cara pengambilan sinyal Elektromiografi (EMG) . 5. Untuk mengetahui hasil kerja Elektromiografi (EMG). 2
6. Untuk
mengetahui
manfaat
Elektromiografi
(EMG)
dalam
dunia
kesehatan.
BAB II PEMBAHASAN A. Pengertian Electromyography
(
EMG)
adalah
suatu
teknik
untuk
mengevaluasi dan merekam aktivitas listrik yang dihasilkan oleh otot rangka.
EMG
dilakukan
dengan
menggunakan
suatu
instrumen
electromyograph, untuk menghasilkan suatu rekaman yang disebut electromyogram. Suatu electromyograph mendeteksi potensi elektrik yang dihasilkan oleh sel otot ketika kontraksi, dan juga ketika sel pada posisi diam. EMG adalah instrumentasi pencatat bioelektrik yang berfungsi untuk mengetahui sinyal yang disebabkan oleh aktifitas otot gerak. Otot gerak merupakan organ tubuh manusia yang berfungsi menggerakan rangka. Otot gerak merupakan otot lurik, dimana memiliki sifat sadar, tidak sadar, tidak teratur karena aktifitasnya bergantung pada kehendak pelaku. Rangsangan berasal dari otak dan disalurkan melalui syaraf. Untuk megetahui sinyal EMG diletakkan elektroda sebagai media interaksinya dan keluaran dari EMG berupa sinyal. Sinyal EMG adalah sinyal acak atau stokastik yang amplitudonya berkisar dari 0 sampai 1,5 mV (rms = root mean square) atau 0 ke 10 mV (puncak-ke-puncak) dengan rentang frekuensi antara 0 – 500 Hz. Yang perlu diperhatikan dalam sinyal EMG adalah kehadiran noise yang berada pada rentang frekuensi 50 – 150 Hz (C. J. De Luca, 2002). Noise bisa muncul dari berbagai sumber seperti noise internal dari komponen listrik, pergerakan artefak, ketidakstabilan sinyal, dan noise lingkungan sekitar.
3
B. Pembangkitan Sinyal Listrik Otot. Mekanisme pembangkitan sinyal listrik di dalam otot sangat terkait dengan konsep motor unit atau unit motorik. Sistem saraf pusat tersusun dalam tingkatan-tingkatan. Bagian korteks mengirimkan sinyal ke spinal cord (medula spinalis). Spinal cord kemudian meneruskan sinyal tersebut ke motorneuron (sel saraf motorik) yang ada di otot. Perlu diketahui bahwa motorneuron bersama-sama dengan serat-serat otot membentuk MU. Oleh karena itu, ketika motorneuran diaktifkan oleh sinyal dari spinal cord, serat-serat otot akan diaktifkan pula untuk menghasilkan gerakan yang sesuai dengan perintah otak.
Jumlah MU dalam sebuah otot berbeda-beda berkisar dari 1001000 buah. Selain itu, gaya yang dihasilkan oleh setiap MU juga bervar iasi dan berbeda satu sama lain. Bahkan, perbedaannya bisa mencapai 100 kali lipat atau lebih (Moritani dkk., 2005). Sumber dari sinyal EMG adalah potensial aksi dari MU yang dikenal dengan motor unit action potential (MUAP), yang dibangkitkan selama kontraksi otot. Jumlah MUAP yang diaktifkan terjadi tidak serempak. MUAP inilah yang ditangkap oleh elektrode-elektrode
yang
diletakkan
pada
menangkap sinyal EMG (Criswell, 2010).
4
permukaan
kulit
untuk
Gambar Mekanisme pembangkitan gerakan otot (Moritani)
C. Prosedur kerja Elektromiografi (EMG) . Ada dua jenis EMG digunakan secara luas yaitu EMG permukaan dan EMG intramuskular (jarum dan fine-kawat). Untuk melakukan EMG intramuskular, jarum elektroda atau jarum mengandung dua elektrodakawat halus dimasukkan melalui kulit ke dalam jaringan otot. Seorang yang sudah terlatih atau profesional (seperti physiatrist, ahli saraf, atau terapis fisik) mengamati aktivitas listrik ketika memasukkan elektroda. Kegiatan insersional memberikan informasi berharga tentang keadaan otot dan saraf yang innervating. Otot normal saat kegiatan istirahat, sinyalsinyal listrik normal ketika jarum dimasukkan ke dalamnya. Kemudian aktivitas listrik dipelajari ketika otot yang diam. Aktivitas spontan abnormal mungkin menunjukkan beberapa saraf atau kerusakan otot. Kemudian pasien diminta untuk kontrak otot lancar. menententukan bentuk, ukuran, dan frekuensi potensi unit motor yang dihasilkan. Kemudian elektroda ditarik beberapa milimeter, dan sekali lagi kegiatan ini dianalisa sampai setidaknya 10-20 kali telah dikumpulkan. Setiap lagu
5
elektroda hanya memberikan gambaran yang sangat lokal dari aktivitas seluruh otot. Karena otot berbeda dalam struktur batin, elektroda harus ditempatkan pada berbagai lokasi untuk mendapatkan penelitian yang akurat. Intramuscular EMG dapat dianggap terlalu invasif atau tidak perlu dalam beberapa kasus. Sebaliknya, permukaan elektroda dapat digunakan untuk memantau gambaran umum aktivasi otot, sebagai lawan kegiatan hanya
beberapa
serat
seperti
yang
diamati
menggunakan
EMG
intramuskular. Teknik ini digunakan dalam beberapa jenis, misalnya, di klinik fisioterapi, aktivasi otot dipantau menggunakan EMG permukaan dan pasien memiliki stimulus auditori atau visual untuk membantu mereka tahu kapan mereka mengaktifkan otot (biofeedback). Sebuah unit motor didefinisikan sebagai satu neuron motor dan semua serat otot itu innervates. Ketika kebakaran unit motor, dorongan (disebut potensial aksi) dilakukan menuruni neuron motor ke otot. Daerah mana kontak saraf otot disebut sambungan neuromuskuler, atau akhir pelat motor.
Setelah
potensial
aksi
ditransmisikan
di
persimpangan
neuromuskuler, suatu potensial aksi adalah elicited di semua serat otot diinervasi dari unit motor tertentu. Jumlah dari semua aktivitas elektrik ini dikenal sebagai potensial aksi unit motor (MUAP). Komposisi unit motor, jumlah serat otot per unit motor, jenis metabolisme dari serat otot dan berbagai faktor lainnya mempengaruhi bentuk potensi motor unit di myogram tersebut. Uji konduksi saraf oleh EMG juga sering dilakukan pada waktu yang sama untuk mendiagnosa penyakit saraf. Beberapa pasien dapat menemukan prosedur agak menyakitkan, sedangkan yang lain hanya mengalami sedikit ketidaknyamanan ketika jarum dimasukkan. ketika otot sedang diuji mungkin sedikit sakit untuk satu atau dua hari setelah prosedur.
6
Gb.Intramuscular - Needle Electrodes
Gb.Extramuscular - Surface Electrodes
D. Cara pangambilan sinyal Elektromiografi (EMG) . Sinyal EMG bisa diperoleh dengan dua cara, melalui penanaman elektrode dan tanpa penanaman elektrode di dalam tubuh pasien. Elektrode yang ditanam memberikan sinyal yang lebih baik dan langsung dari sumber otot yang diinginkan. Namun, proses pemasangannya harus melalui operasi bedah sehingga kurang disukai dan dihindari. Elektrode yang tidak ditanam atau diletakkan di permukaan lebih banyak digunakan. Hanya saja, sinyal yang diperoleh tidak sebagus yang ditanam serta sering kali dipengaruhi oleh sinyal dari otot-otot yang di sekitarnya atau dikenal dengan crosstalk. Untuk diskusi selanjutnya, kita hanya memfokuskan pada sinyal EMG yang diperoleh dari permukaan kulit atau dikenal dengan surface EMG. Untuk mendapatkan sinyal EMG, perlu dilakukan desain sistem yang tepat yang mempertimbangkan noise yang mungkin terjadi. Noise bisa terjadi pada semua tahapan dari proses akuisisi. Padahal, proses akuisisi data diupayakan semaksimal mungkin untuk mendapatkan sinyal EMG yang mengandung sebanyak mungkin informasi dengan seminimal mungkin noise. Satu hal yang bisa dilakukan untuk mengatasi noise, khususnya dari radiasi listrik pada frekuensi 50 atau 60 Hz, adalah menggunakan penguat beda (differential amplifier). Hal ini dilakukan dengan menggunakan dua elektrode dari dua lokasi yang berbeda (C. J. De Luca, 2002). Ide dari penguat beda ini adalah membuang sinyal yang sama dari dua elektrode dan menguatkan beda sinyal dari
7
keduanya. Sinyal yang sama mewakili sinyal yang berasal dari lokasi yang jauh dari pendeteksian sinyal, sedangkan beda sinyal mewakili area langsung dari permukaan yang dideteksi. Jadi, sinyal EMG lokal akan dikuatkan dan noise karena daya listrik yang jauh akan dibuang.
Selain noise akibat daya listrik, noise yang disebabkan oleh pergerakan
peralatan/artefak
juga
sangat
mungkin
terjadi
selama
pengambilan data. Ada dua sumber utama noise ini, yaitu dari pergerakan kabel yang menghubungkan elektrode dan penguat, dan elektrode dengan permukaan. Noise ini biasanya berada pada rentang frekuensi 0-20 Hz. Noise jenis ini dapat dikurangi dengan perancangan peralatan elektronika yang baik. Selain itu, sebuah band-pass filter dapat ditambahkan di akhir sistem akuisisi data untuk mendapatkan sinyal EMG yang berada pada kisaran frekuensi 20 – 500 Hz.
8
EMG Permukaan
EMG Intramuskular
Sinyal EMG yaitu :
Gb. Sinyal otot Analog yang normal
Gb. sinyal EMG juga dikumpulkan selama periode waktu tertentu
Blok diagram pengambilan sinyal EMG yaitu :
9
E. hasil kerja Elektromiografi (EMG). 1. Hasil normal Jaringan otot saat istirahat biasanya elektrik aktif. Setelah aktivitas listrik yang disebabkan oleh iritasi subsidi penyisipan jarum, Electromyograph harus mendeteksi ada aktivitas spontan abnormal yaitu otot pada istirahat harus elektrik diam dengan pengecualian daerah sambungan neuromuskuler yang dalam keadaan normal sangat spontan aktif. Ketika otot secara sukarela dikontrak, potensial aksi mulai muncul. Sebagai kekuatan kontraksi otot meningkat, serat otot lebih banyak dan lebih menghasilkan potensial aksi. Ketika otot sepenuhnya dikontrak, akan muncul sebuah kelompok teratur potensi tindakan tarif yang bervariasi dan amplitudo (a perekrutan lengkap dan pola interferensi) 2. Hasil abnormal EMG digunakan untuk mendiagnosa penyakit yang umumnya dapat diklasifikasikan ke dalam salah satu kategori berikut: neuropati, penyakit sambungan neuromuskuler dan myopathies.
10
Penyakit neuropatik memiliki karakteristik berikut mendefinisikan EMG: a. untuk Sebuah amplitudo potensial aksi yang dua kali normal karena peningkatan jumlah serat per unit motor karena reinervasi dari serat denervasi b. untuk Peningkatan durasi aksi potensi c. untuk Penurunan jumlah unit motor di otot (seperti yang ditemukan menggunakan teknik nomor motor unit estimasi d. Penyakit miopati memiliki karakteristik EMG menentukan: e. untuk Penurunan durasi tindakan potensial f. untuk Penurunan di daerah tersebut untuk rasio amplitudo potensial aksi g. untuk Penurunan jumlah unit motor di otot (dalam kasus yang sangat parah saja) Karena individualitas masing-masing pasien dan penyakit, beberapa karakteristik ini mungkin tidak muncul dalam setiap kasus. Hasil abnormal dapat disebabkan oleh kondisi medis berikut (harap dicatat ini adalah tempat di dekat sebuah daftar lengkap dari kondisi yang dapat mengakibatkan EMG abnormal): a. Beralkohol neuropati b. Amyotrophic lateral sclerosis c. Sindrom kompartemen anterior d. Aksiler saraf disfungsi e. Distrofi otot Becker
11
f.
Brakialis plexopathy
g. Carpal tunnel syndrome h. Centronuclear miopati i.
Serviks spondylosis
j.
Charcot-Marie-Tooth penyakit
k. Kronis kekebalan demielinasi Poli [radiculo] neuropati (CIDP) l.
Disfungsi saraf Common peroneal
m. Denervasi (stimulasi saraf berkurang) n. Dermatomiositis o. Distal disfungsi saraf median p. Duchenne distrofi otot q. acioscapulohumeral distrofi otot (Landouzy-Dejerine) r.
Paralisis periodik Keluarga
s. Disfungsi saraf femoralis t.
Kolom kondisi
u. Friedreich ataxia v. Guillain-Barre w. Lambert-Eaton Sindrom x. Mononeuritis multiplex y. Mononeuropathy z. Penyakit Motor neuron aa. Beberapa sistem atrofi bb. Myasthenia gravis cc. Miopati (otot degenerasi, yang dapat disebabkan oleh sejumlah gangguan, termasuk distrofi otot) dd. Myotubular miopati ee. Neuromyotonia ff. Peripheral neuropati
12
gg. Poliomyelitis hh. Polymyositis ii. Radial disfungsi saraf jj. Disfungsi siatik saraf kk. Polineuropati sensorimotor ll. Tidur bruxism mm. Spinal stenosis nn. Thyrotoxic paralisis periodik oo. Disfungsi tibial saraf pp. Ulnaris saraf disfungsi
F. Manfaat Elektromiografi (EMG) dalam dunia kesehatan. Ada banyak aplikasi untuk penggunaan EMG. EMG digunakan secara klinis untuk diagnosis masalah neurologis dan neuromuskular. Hal ini digunakan diagnosa oleh laboratorium kiprah dan oleh dokter terlatih dalam penggunaan biofeedback atau penilaian ergonomis. EMG juga digunakan dalam berbagai jenis laboratorium penelitian, termasuk mereka yang terlibat dalam biomekanik, kontrol motor, fisiologi neuromuskuler, gangguan gerak, kontrol postural, dan terapi fisik Sinyal EMG digunakan dalam aplikasi klinis dan biomedis. EMG digunakan sebagai alat diagnostik untuk mengidentifikasi penyakit neuromuskuler, menilai nyeri punggung bawah, kinesiologi, dan gangguan kontrol motor. sinyal EMG juga digunakan sebagai sinyal kontrol untuk perangkat palsu seperti buatan tangan, lengan, dan tungkai bawah.
13
BAB III PENUTUP
Kesimpulan
EMG adalah instrumentasi pencatat bioelektrik yang berfungsi untuk mengetahui sinyal yang disebabkan oleh aktifitas otot gerak.Sinyal EMG merupakan sinyal acak atau stokastik yang amplitudonya berkisar dari 0 sampai 1,5 mV (rms = root mean square) atau 0 ke 10 mV (puncakke-puncak) dengan rentang frekuensi antara 0 – 500 Hz.Ada dua jenis EMG digunakan secara luas yaitu EMG permukaan dan EMG intramuskular (jarum dan fine-kawat).
14
15
