kali ini kita akan membahas tentang EEG dimana alat ini berfungsi sebagai pembaca aliran listrik pada syaraf otak, inie termasuk dalam tugas ke dua saya dalam menuntut ilmu elektronika biomedik 3 SKS. ya hitung-hitung bisa berbagi ilmu... hihihiiiii :) nah buat para pengunjung silahkan dah untuk membacanya terlebih dahulu dan Semoga bermanfaat..
A. SEJARAH EEG
Pada tahun 1929, seorang psikiater Jerman yang bernama Hans Berger, yang bekerja di kota Jena, mengumumkan bahwa, mungkin untuk merekam arus listrik yang lemah yang dihasilkan pada otak, tanpa membuka tengkorak, dan untuk melukiskannya ke suatu kertas. Berger menamakan format perekaman yang baru ini sebagai Electroencephalogram (EEG).
Terkesan dengan berbagai kemungkinan untuk membangun peta bidimensional menyangkut aktivitas EEG di atas permukaan otak, W. Gray Walter menemukan toposcope pada tahun 1957.
Toposcope ini adalah suatu alat yang kompleks. Toposcope itu mempunyai 22 tabung sinar katoda (yang serupa dengan tabung TV), masing-masing di antara tabung sinar katoda itu dihubungkan ke sepasang elektroda yang dipasang ke tengkorak.. Elektroda diatur di dalam suatu susunan geometri, sehingga masing- masing tabung bisa melukiskan intensitas dari beberapa irama yang menyusun EEG di dalam area otak tertentu. Susunan tabung CRT ini, sedemikian rupa sehingga display phosphorescent spiral menunjukkan secara serempak irama yang menunjukkan bagian tertentu dari otak.
1. Otak Menghasilkan Listrik
Penempatan elektroda di kulit kepala mengikuti sistem yang sudah ditentukan yaitu sistem 10-20, dengan melihat kode huruf yang menyatakan lokasi dan angka ganjil menunjukan sisi kiri serta angka genap menunjukan sisi kanan. Penempatan 1elektroda yang tepat dan baik merupakan syarat utama untuk mendapatkan hasil rekaman EEG yang baik dan dapat dipercaya. Disamping itu kebersihan kulit kepala, kondisi elektroda, mesin EEG dan kepatuhan anak saat perekaman juga sangat berpengaruh untuk mendapatkan hasil yang baik. Hans Berger menyatakan bahwa otak manusia mempunyai aktivitas listrik yang kontinyu dan hal ini bisa direkam.
Alat perekam EEG ini biasanya memerlukan elektroda (lempengan besi kecil) yang dilekatkan ke permukaan kulit kepala dengan menggunakan gel yang menghantarkan aliran listrik. Amplifier yang cukup kuat digunakan untuk meningkatkan amplitudo hingga beratus-ratus bahkan beribu-ribu kali dari sinyal yang lemah (sinyalnya beberapa mikrovolt). Suatu alat yang disebut Galvanometer yang mempunyai tinta pena yang ujungnya bertugas untuk menulis pada kertas khusus yang bergerak kontinyu dengan kecepatan tetap yang telah diatur sebelumnya, Hasilnya berupa gelombang. Satu pasang dari elektroda biasanya membentuk satu channel dimana alat perekam EEG sangat bergantung pada hal ini dan EEG dapat membentuk 8 – 40 channel yang terekam secara paralel. Ini disebut alat perekam EEG multichannel. Sejak dari penemuan alat ini, dapat diketahui bahwa karakteristik dari aktivitas EEG ini dapat berubah-ubah di berbagai situasi, utamanya pada saat sadar, istirahat, tidur, dan mimpi, dimana terjadi perubahan gelombang otak baik frekuensi maupun amplitudonya dan gelombang-gelombang itu diberi nama seperti alfa, beta, theta, dan delta. Utamanya sifat seseorang juga dapat mengubah pola gelombang di bagian-bagian yang berbeda dari otak. EEG juga digunakan di bidang neurologi dan psikiatri, utamanya untuk mendiagnosa penyakit otak, seperti epilepsi (gangguan serius yang disebabkan oleh adanya aktivitas yang terganggu di neuron), gangguan tidur, dan tumor otak.1. Sinyal Electroencephalogram (EEG)
Sinyal EEG dapat diketahui dengan menggunakan elektroda yang dilekatkan pada kepala. Tegangan sinyalnya berkisar 2 sampai 200 μV, tetapi umumnya 50 μV. Frekuensinya bervariasi tergantung pada tingkah laku. Daerah frekuensi EEG yang normal rata-rata dari 0,1 Hz hingga 100 Hz, tetapi biasanya antara 0,5 Hz hingga 70 Hz. Variasi dari sinyal EEG yang terkait dengan frekuensi dan amplitudo mempengaruhi diagnostik. Daerah frekuensi EEG dapat diklasifikasikan menjadi lima bagian untuk analisis EEG, yaitu :
A. PENGERTIAN EEG
Gambar 1. Pemeriksaan Elektroenchepalograph (EEG)
Transformasi sinyal EEG menjadi suatu model, merupakan suatu cara yang sangat efektif dalam membantu klasifikasi sinyal EEG, mengidentifikasi serta mengestimasi spektrum sinyal EEG. Sinyal EEG mengandung komponen-komponen tertentu, yang dikenal sebagai gelombang alfa (8-13 Hz), beta (14-30 Hz), teta (4-7 Hz), dan delta (0.5-3 Hz), sehingga transformasi sinyal EEG menjadi daerah-daerah frekuensi merupakan hal yang sangat berguna, terutama dalam identifikasi gelombang-gelombang di otak.
- Alfa 8 – 13 Hz Relaks, mata tertutup
- Beta > 14 Hz Aktifitas/ berfikir
- Teta 4 – 7 Hz Tidur ringan/ stres emosional
- Delta 0,5 – 3 Hz Tidur nyenyak
Berikut ini adalah penjelasan singkat mengenai karakteristik empat jenis gelombang otak yang umumnya muncul pada setiap orang :
Gelombang Beta: Waspada, Konsentrasi. Kondisi gelombang otak Beta (13-30 Hz) menjaga pikiran kita tetap tajam dan terfokus. Dalam kondisi Beta, otak Anda akan mudah melakukan analisis dan penyusunan informasi, membuat koneksi, dan menghasilkan solusi-solusi serta ide-ide baru. Beta sangat bermanfaat untuk produktivitas kerja, belajar untuk ujian, persiapan presentasi, atau aktivitas lain yang membutuhkan konsentrasi dan kewaspadaan tinggi.
Gelombang Alpha: Kreativitas, Relaksasi, Visualisasi Gelombang otak Alpha (8-13 Hz) sangat kontras dibandingkan dengan kondisi Beta. Kondisi relaks mendorong aliran energi kreativitas dan perasaan segar, sehat. Kondisi gelombang otak Alpha ideal untuk perenungan, memecahkan masalah, dan visualisasi, bertindak sebagai gerbang kreativitas kita.
Gelombang Theta: Relaksasi mendalam, Meditasi, Peningkatan Memori Lebih lambat dari Beta, kondisi gelombang otak Theta (4-8 Hz) muncul saat kita bermimpi pada tidur ringan. Atau juga sering dinamakan sebagai mengalami mimpi secara sadar. Frekuensi Theta ini dihubungkan dengan pelepasan stress dan pengingatan kembali memori yang telah lama. Kondisi “senjakala” (twilight) dapat digunakan untuk menuju meditasi yang lebih dalam, menghasilkan peningkatan kesehatan secara keseluruhan, kebutuhan kurang tidur, meningkatkan kreativitas dan pembelajaran.
Gelombang Delta: Penyembuhan, Tidur Sangat Nyenyak. Kondisi Delta (0.5-4 Hz), saat gelombang otak semakin melambat, sering dihubungkan dengan kondisi tidur yang sangat dalam. Beberapa frekuensi dalam jangkauan Delta ini diiringi dengan pelepasan hormon pertumbuhan manusia (Human Growth Hormone), yang bermanfaat dalam penyembuhan. Kondisi Delta, jika dihasilkan dalam kondisi terjaga, akan menyediakan peluang untuk mengakses aktivitas bawah sadar, mendorong alirannya ke pikiran sadar. Kondisi Delta juga sering dihubungkan dengan manusia-manusia yang memiliki perasaan kuat terhadap empati dan intuisi. Pandangan keliru yang selama ini ada dalam benak banyak orang adalah otak hanya menghasilkan satu jenis gelombang pada suatu saat. Saat kita aktif berpikir kita berada pada gelombang beta. Kalau kita rileks kita berada di alfa. Kalau sedang melamun, kita di theta. Dan, kalau tidur lelap kita berada di delta. Pandangan itu salah. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada suatu saat, pada umumnya, otak kita menghasilkan empat jenis gelombang secara bersamaan, namun dengan kadar yang berbeda. Misalnya dalam kondisi tidur, otak kita lebih banyak memproduksi gelombang delta, tapi tetap memproduksi theta, alpha dan beta walaupun kadarnya sedikit.
Setiap orang punya pola gelombang otak yang unik dan selalu konsisten. Keunikan itu tampak pada komposisi jenis gelombang pada saat tertentu. Komposisi gelombang otak itu menentukan tingkat kesadaran seseorang. Meditasi adalah salah satu cara paling kuno untuk mengatur pola gelombang otak. Sedangkan bagi masyarakat modern yang sibuk, teknologi Brainwave Entrainment menjadi salah satu cara favorit untuk mengatur pola gelombang otak agar sesuai dengan kebutuhan.
Sebenarnya, selain 4 jenis gelombang yang kami sebutkan diatas (Delta, Theta, Alpha dan Beta) masih ada gelombang otak yang lebih tinggi yaitu Gamma dengan frekuensi 40-99 Hz, HyperGamma dengan frekuensi tepat 100 Hz dan gelombang Lambda dengan frekuensi tepat 200 Hz. Menurut Dr. Jeffrey. D. Thompson, dari Center for Acoustic Research, gelombang HyperGamma dan Lambda berhubungan dengan kemampuan supranatural, metafisika atau paranormal.
Sedangkan Gelombang Gamma terjadi ketika seseorang mengalami aktifitas mental yang sangat tinggi, misalnya sedang berada di arena pertandingan, perebutan kejuaraan, tampil dimuka umum, sangat panik, ketakutan, terburu-buru karena dikejar deadline pekerjaan atau keadaan lain yang sangat menegangkan bagi orang tersebut.
A. PROSEDUR KERJA EEG
Gambar 2. Peletakan Elektroda Pencatat
- Sebelum melakukan prosedur perekaman EEG sebaiknya diketahui Standard Minimal.
- Perekaman EEG menurut The American EEG Society Guidelines in EEG, yaitu memakai minimal 16 channel yang bekerja secara simultan. Setiap area di otak bisa memberikan pola yang sama atau berbeda pada waktu yang bersamaan, dan menurut pengalaman diperlukan perekaman pada minimal 8 area di otak secara simultan untuk mendapatkan distribusi pola EEG. Perekaman dengan 8 channel secara simultan diperkirakan cukup mencakup permukaan otak untuk menghindari misinterpretasi.
Memakai minimal 17 elektrode pencatat. Semua elektroda ini harus mencakup area frontal, central, parietal, oksipital, temporal, auricular atau mastoid, vorteks dan elektroda ground.
- Kedua system monopolar (referensial) dan bipolar (diferensial) harus digunakan secara rutin. Setiap system montage mempunyai keunggulan dan kekurangan, sehingga penggunaan kedua system sekaligus adalah esensial untuk mendapatkan informasi yang akurat.
- Harus ada prosedur buka tutup mata. Aktifitas alfa dapat memberi informasi tentang fungsi abnormal otak. Aktifitas paroksismal dapat pula dicetuskan oleh prosedur ini.
- Mesin EEG harus dikalibrasi di awal dan di akhir rekaman. Perubahan setting alat selama perekaman harus dicatat.
- Lama perekaman minimal 15-20 menit pada penderita sadar. Bila ada prosedur stimulasi fotik, hiperventilasi dan tidur maka lama perekaman harus ditambah. EEG adalah sample waktu dari kehidupan seseorang, dan waktu 20 menit adalah waktu yang sangat singkat untuk menarik suatu kesimpulan dari suatu kerja atau suatu fungsi otak seseorang. Oleh karena itu semakin lama perekaman maka semakin besar kemungkinan kita untuk menemukan abnormalitasnya.
A. Prinsip Kerja dari EEG
Elektroda EEG ukurannya lebih kecil daripada elektroda ECG. Elektroda EEG dapat diletakkan secara terpisah pada kulit kepala atau dapat dipasang pada penutup khusus yang dapat diletakkan pada kepala pasien.
Gambar 3. Elektroda EEG
Untuk meningkatkan kontak listrik antara elektroda dan kulit kepala digunakan elektroda jelly atau pasta. Bahan elektroda yang umumnya digunakan adalah perak klorida. EEG direkam dengan cara membandingkan tegangan antara elektroda aktif pada kulit kepala dengan elektroda referensi pada daun telinga atau bagian lain dari tubuh. Tipe merekam ini disebut monopolar. Tetapi tipe merekam bipolar lebih populer dimana tegangan dibandingkan antara dua elektroda pada kulit kepala. Berikut ini diperlihatkan blok diagram dari peralatan EEG.
Gambar 4. Blok Diagram Peralatan EEG
a. Amplifier
Amplifier digunakan karena EEG harus memiliki penguatan yang tinggi dan karakteristik noise yang rendah sebab amplitudo tegangan EEG sangat rendah. Amplifier yang digunakan harus bebas dari interferensi sinyal dari kabel listrik atau dari peralatan elektronik yang lain. Noise sangat berbahaya di dalam kerja EEG karena gelombang elektroda yang dilekatkan pada kulit kepala hanya beberapa mikrovolt ke amplifier. Amplifier digunakan untuk meningkatkan amplitudo hingga beratus-ratus bahkan beribu-ribu kali dari sinyal yang lemah yang hanya beberapa mikrovolt. Rangkaian dalam sederhana dari amplifier EEG diperlihatkan pada Gambar 3.
b. Kontrol Sensitivitas
Keseluruhan sensitivitas dari sebuah alat EEG adalah penguatan dari amplifier dikalikan dengan sensitivitas dari alat penulisan. Jika sensitivitas alat penulisan adalah 1 cm/V, amplifier harus mempunyai keseluruhan penguatan 20.000 untuk 50 μV sinyal untuk memantulkan untuk menghasilkan nilai penguatan diatas.
Langkah-langkahnya adalah kapasitor digabungkan. Sebuah alat EEG mempunyai dua tipe dari kontrol penguatan. Pertama adalah variabel kontinu dan digunakan untuk menyamakan sensitivitas semua channel. Kedua adalah kontrol beroperasi sejalan dan dimaksudkan untuk meningkatkan atau mengurangi sensitivitas dari suatu channel oleh sesuatu yang dikenal. Kontrol ini biasanya dikalibrasi dalam desibel. Penguatan amplifier normalnya diset sehingga sinyalnya sekitar 200 μV dipantulkan pena diatas daerah linearnya.
c. Filter
Ketika direkam oleh elektroda, EEG mungkin berisi kerusakan otot dalam kaitannya dengan kontraksi dari kulit kepala dan otot leher. kerusakannya besar dan tajam sehingga menyebabkan kesulitan besar dalam klinik dan interpretasi otomatis EEG. Cara paling efektif untuk mengurangi kerusakan otot adalah dengan menyarankan pasien untuk rileks, tapi ini tidak selalu berhasil. Kerusakan ini umumnya dihilangkan menggunakan low pass filter. Filter pada alat EEG mempunyai beberapa pilihan posisi yang biasanya ditandai dengan tetapan waktu. Suatu nilai satuan tetapan waktu yang diset untuk kontrol frekuensi rendah adalah 0,03; 0,1; 0,3; dan 1,0 detik. Tetapan waktu ini sesuai dengan 3 dB menunjuk pada frekuensi 5,3; 1,6; 0,53; dan 0,16 Hz. Di atas frekuensi cut-off dan dikontrol dengan filter high- frekuensi. Beberapa nilai dapat dipilih, diantaranya adalah 15, 30, 70, dan 300 Hz.
d. Sistem Penulisan
Sistem penulisan pada EEG umumnya menggunakan sistem ink writing tipe direct-writing ac recorder yang menyediakan respon frekuensi hingga 60 Hz pada 40 mm puncak ke puncak. Tipe umum dari direct-recorder adalah tipe stylus yang langsung menulis pada kertas yang digerakkan di bawahnya. Pada umumnya di dalamsistem direct-writing recorder, digunakan galvanometer yang mengaktifkan lengan penulis yang disebut pen atau stylus.
Mekanismenya dimodifikasi dari pergerakan D’Arsonval meter. Sebuah kumparan dari kawat tipis berputar pada suatu bingkai aluminium segi-empat dengan ruang udara antara kutub suatu magnet permanen. Poros baja yang dikeraskan dikaitkan dengan bingkai kumparan sedemikian sehingga kumparan berputar dengan friksi minimum. Paling sering, jewel dan poros digantikan oleh taut- band sistem. Suatu pen ringan terikat dengan kumparan. Spring berkait dengan bingkai mengembalikan pen dan kumparan selalu ke suatu titik acuan. Ketika listrik mengalir sepanjang kumparan, suatu medan magnet timbul yang saling berhubungan dengan medan magnet dari magnet permanen. Hal itu menyebabkan kumparan mengubah sudut posisinya seperti pada suatu motor listrik. Arah perputaran tergantung dari arah aliran arus di dalam kumparan. Besar defleksi dari pen adalah sebanding dengan arus yang mengalir melalui kumparan.
Penulisan stylus dapat mempunyai tinta di ujungnya atau dapat mempunyai suatu ujung yang menjadi kontak dengan suatu sensitif elektro, tekanan yang sensitif atau panas kertas sensitif. Jika suatu penulisan lengan dari panjang yang ditetapkan digunakan, sumbu koordinat akan menjadi kurva. Dalam rangka mengkonversi kurva linier dari ujung penulisan ke dalam kurva gerak lurus, berbagai mekanisme telah dipikirkan untuk mengubah panjang efektif dari lengan penulisan sehingga bergerak ke tabel perekaman. Instrumen taut-band lebih disukai dibandingkan dengan instrumen poros dan jewel karena lebih menguntungkan untuk meningkatkan sensitivitas listrik, mengeliminasi friksi, lebih baik pengulangannya dan meningkatkan daya tahannya.
e. Noise
Amplifier EEG dipilih untuk level minimum derau yang dinyatakan dalam kaitan dengan ekuivalen tegangan masuk. Dua mikrovolt sering dinyatakan dapat diterima oleh perekam EEG. Noise berisi komponen dari semua frekuensi dan perekaman noise dapat meningkatkan bandwith dari sistem. Oleh karena itu, penting untuk membatasi bandwith yang dibutuhkan untuk menghasilkan sinyal.
f. Penggerak Kertas
Hal ini disediakan oleh suatu motor sinkron. Sebuah mekanisme penggerak kertas yang stabil dan akurat perlu dan normal untuk mempunyai beberapa kecepatan kertas yang tersedia untuk dipilih. Kecepatan pada 15, 30, dan 60 mm/s penting. Beberapa mesin juga menyediakan kecepatan di luar daerah ini.
g. Saluran
EEG direkam secara serempak dari sebuah susunan yang terdiri atas banyak elektroda. Elektroda dihubungkan untuk memisahkan amplifier dan sistem penulisan. Mesin EEG komersial dapat memiliki sampai 32 saluran, walaupun 8 atau 16 saluran lebih umum.
A. MEMBENTUK PETA DARI PIKIRAN
Gambar 5. EEG Multichannel
Setiap kertas horizontal ditempatkan sesuai dengan pasangan elektroda pada kulit kepala pasien, membentuk kisi-kisi yang tetap seperti pola. Dengan memberi tanda di channel mana gelombang abnormal terjadi (biasanya ditandai dengan tanda merah), seorang ahli neurologi dapat menduga pada bagian mana dari otak keabnormalan itu berada. Hal ini sangat sulit dilakukan jika jumlah dari channel yang abnormal itu besar atau kemungkinan perubahan itu kompleks. Lokasi bidimensional yang tepat dari fokus epileptic atau tumor sangat tidak mungkin untuk diketahui. Jadi, untuk mengatasi hal tersebut digunakan komputer untuk menganalisa sinyal-sinyal EEG
A. PEMBACAAN HASIL
Mendapatkan rekaman EEG yang baik dan benar adalah salah satu dari tujuan utama dari pemeriksaan EEG selain interpretasi yang benar. EEG adalah alat untuk menunjang tegaknya diagnosa, selama kita dapat memperoleh rekaman yang baik dan benar. Rekaman yang tidak baik justru akan menyesatkan tegaknya diagnosa. Ada pepatah yang mengatakan “Bad EEG is worse than no EEG at all”.
Gambar 6. Hasil Pemeriksaan EEG
DAFTAR PUSTAKA
2. Khandpur,R.S.1986.Handbook of BiomedicalInstrumentation.New York:McGraw-Hill.
Terima kasih,.. Penjelasan yang menarik dan sangat bermanfaat,..
BalasHapusTerimakasih. Buat saya mengerti.
BalasHapus