Silvia Damayanti

Fisika dan Kesehatan?

Teknologi | 2024-05-29 15:41:12

Fisika dan Kesehatan? Fisika adalah cabang ilmu pengetahuan yang mempelajari tentang materi, energi, dan interaksi di antara keduanya. Berbagai kegiatan sehari-hari yang kita lakukan dapat dijelaskan melalui konsep-konsep fisika. Dengan memahami konsep-konsep fisika, kita dapat memahami dan menjelaskan berbagai fenomena alam serta aktivitas sehari-hari yang kita lakukan. Fisika menjadi dasar bagi banyak cabang ilmu pengetahuan lainnya, dan penerapannya dapat ditemukan di berbagai aspek kehidupan kita.

Pemahaman yang mendalam tentang fisika dapat membantu kita memahami dunia di sekitar kita dengan lebih baik. Memanfaatkan ilmu fisika salah satunya adalah pada bidang kesehatan. Banyak alat-alat kesehatan yang memiliki hubungan dengan penerapan ilmu fisika.USG (Ultrasonografi) Ultrasonografi, atau yang lebih dikenal dengan sebutan USG, adalah sebuah prosedur untuk menghasilkan gambar dari organ atau struktur lain di dalam tubuh manusia. Proses ini menggunakan gelombang suara berfrekuensi tinggi sebagai dasar kerjanya.

Alat USG menggunakan prinsip fisika gelombang suara. Alat tersebut dilengkapi dengan transduser kecil yang disebut probe. Probe ini berfungsi untuk mengirimkan gelombang suara ke dalam tubuh dan juga merekam gelombang suara yang dipantulkan kembali. Ketika gelombang suara merambat ke area yang sedang diperiksa, gelombang tersebut akan dipantulkan kembali. Kecepatan, arah, dan jarak perjalanan gelombang suara akan berbeda-beda tergantung pada bagian tubuh yang dilaluinya.

Komputer pada alat USG dapat menginterpretasikan informasi ini dan mengubahnya menjadi gambar dua dimensi yang dapat dilihat pada layar.Rotgen / Sinar-X Rontgen atau sinar-X memanfaatkan radiasi gelombang elektromagnetik untuk menghasilkan gambar dari bagian dalam tubuh. Prinsip fisika yang mendasari teknologi ini adalah interaksi antara radiasi sinar-X dengan materi penyusun tubuh. Sinar-X merupakan jenis radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang yang sangat pendek, berkisar antara 0,01 hingga 10 nanometer. Sinar-X diproduksi oleh tabung sinar-X, di mana elektron dipercepat dan menumbuk target logam.

Tumbukan ini menghasilkan sinar-X yang kemudian diarahkan ke bagian tubuh yang akan diperiksa. Saat sinar-X menembus tubuh, intensitas sinar-X yang diterima oleh detektor akan berbeda-beda tergantung pada kepadatan jaringan yang dilaluinya. Jaringan yang lebih padat, seperti tulang, akan menyerap lebih banyak sinar-X sehingga menghasilkan area yang lebih terang pada gambar rontgen. Sebaliknya, jaringan yang kurang padat, seperti otot, paru-paru, dan pembuluh darah, akan menyerap sinar-X lebih sedikit sehingga menghasilkan area yang lebih gelap. Perbedaan intensitas sinar-X yang diterima oleh detektor ini kemudian diproses oleh komputer dan ditampilkan sebagai gambar rontgen dalam nuansa hitam-putih. Gambar ini memberikan informasi visual tentang struktur internal tubuh, yang dapat digunakan untuk diagnosis dan perencanaan perawatan medis.CT scan (Computerized Tomography)

Sama halnya dengan X-Ray, CT scan juga memanfaatkan radiasi gelombang elektromagnetik, yaitu sinar-X, untuk menghasilkan gambar dari struktur internal tubuh. Namun, terdapat perbedaan mendasar dalam prinsip fisika yang digunakan antara CT scan dan X-Ray biasa. Pada X-Ray biasa, sinar-X hanya dipancarkan dari satu arah dan menembus tubuh, lalu ditangkap oleh detektor di sisi lain. Hal ini menghasilkan gambar dua dimensi yang menggambarkan struktur internal tubuh secara keseluruhan.

Sementara itu, pada CT scan, sinar-X dipancarkan dari berbagai sudut mengelilingi tubuh pasien. Tabung sinar-X dan detektor berputar mengelilingi tubuh, sehingga sinar-X dapat menembus tubuh dari berbagai arah. Informasi yang diterima oleh detektor dari berbagai sudut ini kemudian diproses oleh komputer untuk menghasilkan gambar tiga dimensi. Prinsip fisika yang mendasari hal ini adalah transformasi Fourier. Komputer akan mengolah data sinar-X yang diterima dari berbagai sudut dan menggunakan transformasi Fourier untuk merekonstruksi gambar tiga dimensi dari struktur internal tubuh.

Setiap potongan tipis (slice) dari tubuh akan dihasilkan sebagai gambar dua dimensi, yang kemudian disusun menjadi gambar tiga dimensi. Dengan menggunakan prinsip ini, CT scan dapat memberikan informasi yang jauh lebih rinci dan akurat tentang struktur internal tubuh dibandingkan dengan X-Ray biasa. Gambar tiga dimensi yang dihasilkan memungkinkan dokter untuk melihat organ, tulang, dan jaringan dari berbagai sudut pandang, sehingga membantu dalam diagnosis dan perencanaan perawatan yang lebih efektif.

MRI (Magnetic Resonance Imaging) MRI memanfaatkan interaksi antara medan magnet kuat dan gelombang radio untuk menghasilkan gambar tiga dimensi dari struktur internal tubuh, terutama jaringan lunak. Prinsip dasar MRI adalah fenomena resonansi magnetik nuklir (nuclear magnetic resonance). Ketika tubuh diletakkan dalam medan magnet kuat, inti atom hidrogen (proton) dalam tubuh akan menyejajarkan diri dengan arah medan magnet. Kemudian, gelombang radio pada frekuensi tertentu dikirimkan ke dalam tubuh, menyebabkan inti atom hidrogen tersebut bergetar atau berotasi.

Saat inti atom hidrogen kembali ke posisi semula setelah menyerap energi gelombang radio, mereka akan memancarkan kembali energi dalam bentuk sinyal elektromagnetik. Sinyal ini kemudian ditangkap oleh detektor pada alat MRI. ntensitas sinyal yang dipancarkan oleh inti atom hidrogen akan berbeda-beda tergantung pada jenis jaringan. Misalnya, jaringan lemak akan menghasilkan sinyal yang lebih kuat dibandingkan jaringan otot. Komputer akan mengolah sinyal-sinyal ini dan menghasilkan gambar tiga dimensi yang menggambarkan struktur internal tubuh. Keunggulan MRI dibandingkan CT scan adalah MRI tidak menggunakan radiasi sinar-X, sehingga relatif lebih aman bagi pasien. Selain itu, MRI dapat memberikan informasi yang lebih rinci tentang jaringan lunak, seperti otak, jantung, dan organ lainnya.

Elektrokardiogram (EKG/ECG) Prinsip dasar yang digunakan dalam EKG adalah konsep listrik dinamis, yaitu perubahan potensial listrik yang terjadi di dalam tubuh akibat aktivitas jantung. Ketika jantung memompa darah, terjadi perubahan potensial listrik di dalam tubuh. Hal ini disebabkan oleh pergerakan ion-ion natrium (Na+) dan kalium (K+) melewati membran sel-sel otot jantung saat terjadi depolarisasi dan repolarisasi. Perubahan potensial listrik ini dapat dideteksi oleh elektroda-elektroda yang ditempelkan pada permukaan tubuh. Elektroda-elektroda ini akan menangkap sinyal listrik yang dihasilkan oleh aktivitas jantung dan mengirimkannya ke alat EKG (elektrokardiograf).

Di dalam alat EKG, sinyal listrik yang diterima dari elektroda akan dikuatkan, difilter, dan didigitalisasi. Kemudian, sinyal digital ini akan diproses oleh komputer untuk menghasilkan grafik yang menggambarkan aktivitas listrik jantung, yang disebut elektrokardiogram. Grafik EKG menunjukkan pola gelombang yang terdiri dari gelombang P, kompleks QRS, dan gelombang T. Setiap bagian dari grafik ini mewakili tahapan dalam siklus kontraksi dan relaksasi jantung. Dengan menganalisis pola grafik EKG, dokter dapat mendeteksi berbagai kondisi kesehatan jantung, seperti aritmia, infark miokard, hipertrofi ventrikel, dan lain-lain.

Hal ini dimungkinkan karena setiap kondisi kesehatan jantung akan menghasilkan pola grafik EKG yang khas.Stetoskop Prinsip dasar yang digunakan dalam stetoskop adalah konsep getaran dan gelombang suara. Ketika tubuh pasien menghasilkan suara-suara internal, seperti detak jantung, pernapasan, atau suara usus, itu disebabkan oleh getaran yang terjadi di dalam organ-organ tersebut. Getaran ini akan menghasilkan gelombang suara yang merambat melalui jaringan tubuh.

Stetoskop berfungsi untuk menangkap dan memperkuat gelombang suara ini agar dapat didengar oleh dokter. Prinsipnya adalah sebagai berikut: Diafragma stetoskop: Diafragma stetoskop yang ditempatkan di atas tubuh pasien akan menangkap getaran dan gelombang suara yang berasal dari dalam tubuh.Transmisi suara: Gelombang suara yang tertangkap oleh diafragma akan merambat melalui tabung stetoskop. Tabung stetoskop berfungsi untuk meneruskan dan mengarahkan gelombang suara.Amplifikasi suara: Saat gelombang suara merambat melalui tabung stetoskop, terjadi amplifikasi atau penguatan suara.

Hal ini disebabkan oleh efek akustik dari bentuk dan material tabung stetoskop.Transmisi ke telinga: Gelombang suara yang telah diperkuat akan diteruskan ke telinga dokter melalui earpiece stetoskop. Earpiece berfungsi untuk mengarahkan suara ke telinga dokter.Dengan prinsip ini, dokter dapat mendengarkan dengan jelas suara-suara internal tubuh pasien dan menggunakannya untuk mendiagnosis kondisi kesehatan pasien.