Membahas bio-akustik berarti berusaha mengurai keterkaitan antara
bunyi – gelombang bunyi, getaran dan sumber bunyi dengan kesehatan. Apa
sih yang dimaksud gelombang itu ? dan apa hubungannya dengan telinga?
Adakah manfaat gelombang bunyi dalam kesehatan?
Gelombang
Gelombang adalah fenomena perambatan gangguan, yaitu perambatan energi. Arah perambatan ini dapat merambat dalam satu dimensi (misalnya gelombang simpangan tali ), dua dimensi (misalnya gelombang permukaan air ), dan tiga dimensi (misalnya gelombang bunyi di udara ).
Berdasarkan arah rambat, gelombang dibedakan menjadi:
• Gelombang Longitudinal yaitu arah rambat gelombang sejajar dengan arah gerak partikel-partikel medium.
• Gelombang Transversal yaitu arah rambat gelombang tegak lurus dengan arah gerak partikel-partikel medium.
• Gelombang Longitudinal yaitu arah rambat gelombang sejajar dengan arah gerak partikel-partikel medium.
• Gelombang Transversal yaitu arah rambat gelombang tegak lurus dengan arah gerak partikel-partikel medium.
Berdasarkan mekanismenya, gelombang dibedakan:
• Gelombang mekanis yaitu gelombang yang cepat rambatnya tergantung pada besaran mekanik.
• Gelombang elastik yaitu gelombang yang cepat rambatnya tergantung pada besaran-besaran elastisitas.
• Gelombang permukaan dalam zat cait yaitu gelombang yang cepat rambatnya tergantung pada besaran permukaan cairan.
• Gelombang elektromagnetik yaitu gelombang yang cepat rambatnya tergantung pada besaran listrik dan magnetik.
Medium pada proses perambatan gelombang tidak selalu ikut berpindah
tempat bersama dengan rambatan gelombang. Misalnya bunyi yang merambat
melalui medium udara akan membuat partikel-partikel udara bergerak
osilasi (lokal) saja.
Bunyi & Gelombang Bunyi
Konsep bunyi dalam kehidupan sehari-hari dihubungkan dengan indera pendengaran (telinga). Frekuensi yang didengar manusia adalah f = 20 _ 20000 Hz (audible frequency). Jenis gelombang bunyi yang lain adalah Ultrasonic f > 20000 Hz dan infrasonic f < 20 Hz.
Konsep bunyi dalam kehidupan sehari-hari dihubungkan dengan indera pendengaran (telinga). Frekuensi yang didengar manusia adalah f = 20 _ 20000 Hz (audible frequency). Jenis gelombang bunyi yang lain adalah Ultrasonic f > 20000 Hz dan infrasonic f < 20 Hz.
Gelombang bunyi adalah gelombang mekanik longitudinal yang berada
dalam daerah pendengaran kita yaitu 20 Hz sampai dengan 20.000 Hz dan
dalam perambatannya membutuhkan medium, mediumnya dapat berupa zat
padat, cair dan gas.
Cepat gelombang bunyi di udara pada suhu 0oC atau 273K adalah sekitar 331,3 m/s.
Selain frekuensi, faktor lain yang mempengaruhi agar bunyi dapat didengar dengan baik adalah energi bunyi yang cukup. Energi gelombang bunyi sangat ditentukan frekuensi dan amplitudo gelombang serta medium rambatannya.
E = ½ m ω^2A = 2(rho)(Phi)f^2A
E = rapat energi gelombang (J)
rho = massa jenis medium (kg/m3)
ω = Frekuensi anguler
f = frekuensi
A = amplitudo
Cepat gelombang bunyi di udara pada suhu 0oC atau 273K adalah sekitar 331,3 m/s.
Selain frekuensi, faktor lain yang mempengaruhi agar bunyi dapat didengar dengan baik adalah energi bunyi yang cukup. Energi gelombang bunyi sangat ditentukan frekuensi dan amplitudo gelombang serta medium rambatannya.
E = ½ m ω^2A = 2(rho)(Phi)f^2A
E = rapat energi gelombang (J)
rho = massa jenis medium (kg/m3)
ω = Frekuensi anguler
f = frekuensi
A = amplitudo
Intensitas Gelombang (bunyi )
Intensitas bunyi adalah besarnya energi bunyi ( daya bunyi ) tiap sekon tiap satuan luas dalam arah tegak lurus.
I = P/A
I = Intensitas bunyi (watt/m2)
P = daya bunyi ( watt )
A = luas bidang ( m2 )
Intensitas bunyi terkecil yang masih didengar manusia disebut ambang pemndegaran :
Io = 10^-12 watt/m2 pada frekuensi 1.000 Hz
Intensitas terbesar yang masih didengar manusia tanpa terasa sakit disebut : “ambang pendengaran”.
Is = 10^o = 1 watt/m2
Intensitas bunyi berbanding terbalik dengan kuadrat jarak pendengar ke sumber.
I1 : I2 = (1/R1^2) : (1/R2^2)
Intensitas bunyi adalah besarnya energi bunyi ( daya bunyi ) tiap sekon tiap satuan luas dalam arah tegak lurus.
I = P/A
I = Intensitas bunyi (watt/m2)
P = daya bunyi ( watt )
A = luas bidang ( m2 )
Intensitas bunyi terkecil yang masih didengar manusia disebut ambang pemndegaran :
Io = 10^-12 watt/m2 pada frekuensi 1.000 Hz
Intensitas terbesar yang masih didengar manusia tanpa terasa sakit disebut : “ambang pendengaran”.
Is = 10^o = 1 watt/m2
Intensitas bunyi berbanding terbalik dengan kuadrat jarak pendengar ke sumber.
I1 : I2 = (1/R1^2) : (1/R2^2)
Taraf Intensitas Bunyi
Taraf intensitas bunyi adalah logaritma perbandingan intensitas bunyi terhadap intensitas ambang pendengaran.
TI = 10 log satuan deciBell (dB)
Taraf intensitas bunyi adalah logaritma perbandingan intensitas bunyi terhadap intensitas ambang pendengaran.
TI = 10 log satuan deciBell (dB)
Dalam materi ini akan dibahas telinga sebagai organ pendengaran, gelombang ultrasonik dan manfaatnya serta kebisingan… pada tulisan berikutnya mencakup hilang pendengaran (tuli), test pendengaran dan materi pelengkap
Telinga sebagai alat pendengaran
telinga merupakan organ untuk pendengaran dan keseimbangan, yang terdiri dari telinga luar, telinga tengah dan telinga dalam.
telinga luar menangkap gelombang suara yang dirubah menjadi energi mekanis oleh telinga tengah. telinga tengah merubah energi mekanis menjadi gelombang saraf, yang kemudian dihantarkan ke otak. telinga dalam juga membantu menjaga keseimbangan tubuh.
telinga luar
telinga luar terdiri dari daun telinga (pinna atau aurikel) dan saluran telinga (meatus auditorius eksternus). telinga luar merupakan tulang rawan (kartilago) yang dilapisi oleh kulit, daun telinga kaku tetapi juga lentur. suara yang ditangkap oleh daun telinga mengalir melalui saluran telinga ke gendang telinga. gendang telinga adalah selaput tipis yang dilapisi oleh kulit, yang memisahkan telinga tengah dengan telinga luar.
telinga merupakan organ untuk pendengaran dan keseimbangan, yang terdiri dari telinga luar, telinga tengah dan telinga dalam.
telinga luar menangkap gelombang suara yang dirubah menjadi energi mekanis oleh telinga tengah. telinga tengah merubah energi mekanis menjadi gelombang saraf, yang kemudian dihantarkan ke otak. telinga dalam juga membantu menjaga keseimbangan tubuh.
telinga luar
telinga luar terdiri dari daun telinga (pinna atau aurikel) dan saluran telinga (meatus auditorius eksternus). telinga luar merupakan tulang rawan (kartilago) yang dilapisi oleh kulit, daun telinga kaku tetapi juga lentur. suara yang ditangkap oleh daun telinga mengalir melalui saluran telinga ke gendang telinga. gendang telinga adalah selaput tipis yang dilapisi oleh kulit, yang memisahkan telinga tengah dengan telinga luar.
telinga tengah
teling tengah terdiri dari gendang telinga (membran timpani) dan sebuah ruang kecil berisi udara yang memiliki 3 tulang kecil yang menghubungkan gendang telinga dengan telinga dalam. ketiga tulang tersebut adalah:
•maleus (bentuknya seperti palu, melekat pada gendang telinga)
•inkus (menghugungkan maleus dan stapes)
•stapes (melekat pda jendela oval di pintu masuk ke telinga dalam).
getaran dari gendang telinga diperkuat secara mekanik oleh tulang-tulang tersebut dan dihantarkan ke jendela oval. telinga tengah juga memiliki 2 otot yang kecil-kecil:
otot tensor timpani (melekat pada maleus dan menjaga agar gendang telinga tetap menempel) otot stapedius (melekat pada stapes dan menstabilkan hubungan antara stapedius dengan jendela oval.
jika telinga menerima suara yang keras, maka otot stapedius akan berkontraksi sehingga rangkaian tulang-tulang semakin kaku dan hanya sedikit suara yang dihantarkan.
respon ini disebut refleks akustik, yang membantu melindungi telinga dalam yang rapuh dari kerusakan karena suara.
tuba eustakius adalah saluran kecil yang menghubungkan teling tengah dengan hidung bagian belakang, yang memungkinkan masuknya udara luar ke dalam telinga tengah.
tuba eustakius membuka ketika kita menelan, sehingga membantu menjaga tekanan udara yang sama pada kedua sisi gendang telinga, yang penting untuk fungsi pendengaran yang normal dan kenyamanan.
teling tengah terdiri dari gendang telinga (membran timpani) dan sebuah ruang kecil berisi udara yang memiliki 3 tulang kecil yang menghubungkan gendang telinga dengan telinga dalam. ketiga tulang tersebut adalah:
•maleus (bentuknya seperti palu, melekat pada gendang telinga)
•inkus (menghugungkan maleus dan stapes)
•stapes (melekat pda jendela oval di pintu masuk ke telinga dalam).
getaran dari gendang telinga diperkuat secara mekanik oleh tulang-tulang tersebut dan dihantarkan ke jendela oval. telinga tengah juga memiliki 2 otot yang kecil-kecil:
otot tensor timpani (melekat pada maleus dan menjaga agar gendang telinga tetap menempel) otot stapedius (melekat pada stapes dan menstabilkan hubungan antara stapedius dengan jendela oval.
jika telinga menerima suara yang keras, maka otot stapedius akan berkontraksi sehingga rangkaian tulang-tulang semakin kaku dan hanya sedikit suara yang dihantarkan.
respon ini disebut refleks akustik, yang membantu melindungi telinga dalam yang rapuh dari kerusakan karena suara.
tuba eustakius adalah saluran kecil yang menghubungkan teling tengah dengan hidung bagian belakang, yang memungkinkan masuknya udara luar ke dalam telinga tengah.
tuba eustakius membuka ketika kita menelan, sehingga membantu menjaga tekanan udara yang sama pada kedua sisi gendang telinga, yang penting untuk fungsi pendengaran yang normal dan kenyamanan.
telinga dalam
telinga dalam (labirin) adalah suatu struktur yang kompleks, yang terjdiri dari 2 bagian utama:
• koklea (organ pendengaran)
• kanalis semisirkuler (organ keseimbangan).
koklea merupakan saluran berrongga yang berbentuk seperti rumah siput, terdiri dari cairan kental dan organ corti, yang mengandung ribuan sel-sel kecil (sel rambut) yang memiliki rambut yang mengarah ke dalam cairan tersebut. getaran suara yang dihantarkan dari tulang pendengaran di telinga tengah ke jendela oval di telinga dalam menyebabkan bergetarnya cairan dan sel rambut. sel rambut yang berbeda memberikan respon terhadap frekuensi suara yang berbeda dan merubahnya menjadi gelombang saraf.
gelombang saraf ini lalu berjalan di sepanjang serat-serat saraf pendengaran yang akan membawanya ke otak. walaupun ada perlindungan dari refleks akustik, tetapi suara yang gaduh bisa menyebabkan kerusakan pada sel rambut. jika sel rambut rusak, dia tidak akan tumbuh kembali. jika telinga terus menerus menerima suara keras maka bisa terjadi kerusakan sel rambut yang progresif dan berkurangnya pendengaran. kanalis semisirkuler merupakan 3 saluran yang berisi cairan, yang berfungsi membantu menjaga keseimbangan. setiap gerakan kepala menyebabkan ciaran di dalam saluran bergerak. gerakan cairan di salah satu saluran bisa lebih besar dari gerakan cairan di saluran lainnya; hal ini tergantung kepada arah pergerakan kepala. saluran ini juga mengandung sel rambut yang memberikan respon terhadap gerakan cairan. sel rambut ini memprakarsai gelombang saraf yang menyampaikan pesan ke otak, ke arah mana kepala bergerak, sehingga keseimbangan bisa dipertahankan.
jika terjadi infeksi pada kanalis semisirkuler, (seperti yang terjadi pada infeksi telinga tengah atau flu) maka bisa timbul vertigo (perasaan berputar).
telinga dalam (labirin) adalah suatu struktur yang kompleks, yang terjdiri dari 2 bagian utama:
• koklea (organ pendengaran)
• kanalis semisirkuler (organ keseimbangan).
koklea merupakan saluran berrongga yang berbentuk seperti rumah siput, terdiri dari cairan kental dan organ corti, yang mengandung ribuan sel-sel kecil (sel rambut) yang memiliki rambut yang mengarah ke dalam cairan tersebut. getaran suara yang dihantarkan dari tulang pendengaran di telinga tengah ke jendela oval di telinga dalam menyebabkan bergetarnya cairan dan sel rambut. sel rambut yang berbeda memberikan respon terhadap frekuensi suara yang berbeda dan merubahnya menjadi gelombang saraf.
gelombang saraf ini lalu berjalan di sepanjang serat-serat saraf pendengaran yang akan membawanya ke otak. walaupun ada perlindungan dari refleks akustik, tetapi suara yang gaduh bisa menyebabkan kerusakan pada sel rambut. jika sel rambut rusak, dia tidak akan tumbuh kembali. jika telinga terus menerus menerima suara keras maka bisa terjadi kerusakan sel rambut yang progresif dan berkurangnya pendengaran. kanalis semisirkuler merupakan 3 saluran yang berisi cairan, yang berfungsi membantu menjaga keseimbangan. setiap gerakan kepala menyebabkan ciaran di dalam saluran bergerak. gerakan cairan di salah satu saluran bisa lebih besar dari gerakan cairan di saluran lainnya; hal ini tergantung kepada arah pergerakan kepala. saluran ini juga mengandung sel rambut yang memberikan respon terhadap gerakan cairan. sel rambut ini memprakarsai gelombang saraf yang menyampaikan pesan ke otak, ke arah mana kepala bergerak, sehingga keseimbangan bisa dipertahankan.
jika terjadi infeksi pada kanalis semisirkuler, (seperti yang terjadi pada infeksi telinga tengah atau flu) maka bisa timbul vertigo (perasaan berputar).
ULTRASONIK
Untuk mempelajari ultrasonik, kita harus mengingat terlebih dahulu tentang penggolongan frekuensi bunyi. Ultrasonik adalah gelombang bunyi dengan frekuensi lebih dari 20.000 Hz.
Ultrasonik dapat diproduksi dengan piranti magnet listrik dan kristal piezoelektrik dengan frekuensi di atas 20.000 Hz.
Magnet listrik
Jika batang ferromagnetik diletakkan pada medan magnet listrik maka akan timbul gelombang ultrasonik pada ujung batang ferromagnetik tersebut. Demikian pula jika batang ferromagnetik tersebut dilingkari kawat, kemudian dialiri listrik.
Alat diagnostik USG menggunakan gelombang ultrasonik yang mempunyai frekuensi 1-10 MHz. Kecepatan gelombang suara didalam suatu medium akan berbeda dari medium lainnya. Sifat akustik medium menentukan perbedaan ini. Frekuensi dan daya ultrasonik yang dipakai dalam bidang kedokteran disesuaikan dengan kebutuhan. Untuk diagnostik digunakan frekuensi 1 – 5 MHz dengan daya 0,01 W/cm2. untuk terapi daya ditingkatkan menjadi 1 W/cm2, bahkan untuk menghancurkan kanker daya yang diperlukan sebesar 103 W/cm2.
Pengurangan intensitas merupakan atenuasi, yang dapat disebabkan oleh mekanisme, refleksi, refraksi, absorpsi dan scattening.
Pengaruh atenuasi dalam pemeriksaan USG :
1. Atenuasi akan membatasi kemampuan alat USG dalam memeriksa truktur jaringan tubuh hanya sampai batas ke dalaman tertentu.
2. Adanya atenuasi yang berbeda pada jaringan tubuh akan memberikan gambaran USG yang berbeda pula.
3. Alat USG sulit digunakan untuk memeriksa struktur jaringan tulang organ yang berisi gas.
Magnet listrik
Jika batang ferromagnetik diletakkan pada medan magnet listrik maka akan timbul gelombang ultrasonik pada ujung batang ferromagnetik tersebut. Demikian pula jika batang ferromagnetik tersebut dilingkari kawat, kemudian dialiri listrik.
Alat diagnostik USG menggunakan gelombang ultrasonik yang mempunyai frekuensi 1-10 MHz. Kecepatan gelombang suara didalam suatu medium akan berbeda dari medium lainnya. Sifat akustik medium menentukan perbedaan ini. Frekuensi dan daya ultrasonik yang dipakai dalam bidang kedokteran disesuaikan dengan kebutuhan. Untuk diagnostik digunakan frekuensi 1 – 5 MHz dengan daya 0,01 W/cm2. untuk terapi daya ditingkatkan menjadi 1 W/cm2, bahkan untuk menghancurkan kanker daya yang diperlukan sebesar 103 W/cm2.
Pengurangan intensitas merupakan atenuasi, yang dapat disebabkan oleh mekanisme, refleksi, refraksi, absorpsi dan scattening.
Pengaruh atenuasi dalam pemeriksaan USG :
1. Atenuasi akan membatasi kemampuan alat USG dalam memeriksa truktur jaringan tubuh hanya sampai batas ke dalaman tertentu.
2. Adanya atenuasi yang berbeda pada jaringan tubuh akan memberikan gambaran USG yang berbeda pula.
3. Alat USG sulit digunakan untuk memeriksa struktur jaringan tulang organ yang berisi gas.
Dasar penggunaan ultrasonik adalah efek Dopler, yaitu terjadi
perubahan frekuensi akibat adanya pergerakan pendengar atau sebaliknya
dan getaran yang dikirim ke obyek akan direfleksikan oleh obyek itu
sendiri.
Efek Gelombang Ultrasonik
Gelombang ultrasonik dapat memberikan efek baik mekanik, panas, kimiawi maupun biologis. Atau perubahan – perubahan siklik yang terjadi pada perambatan gel ultrasonik : getaran partikel, perubahan tekanan, peruabahan densitas, dan perubahan suhu.
Semua perubahan diatas bersifat sementara dan penagruhnya sangat kecil, banyaknya panas yang timbul didalam jaringan tubuh ditentukan oleh : intensitas, lamanya pemaparan, dan koefisien absorpsi jaringan. Pemakaian gel ultrasonik dan intensitas tinggi dapat menimbulkan fenomena kavitasi pada medium yang berupa cairan. Faktor yang menambah keamanan penggunaan USG yang banyak dipakai saat ini mempunyai intensits <10 MW/Cm2.
Mekanik
Membentuk emulsi asap/awan dan disintegrasi beberapa benda padat. Ini bisa digunakan untuk mendeteksi lokasi batu empedu
Panas
Sebagian ultrasonik mengalami refleksi pada titik yang bersangkutan, dan sebagian lagi pada titik tersebut mengalami perubahan panas. Pada jaringan bisa terjadi pembentukan rongga dengan intensitas tinggi.
Kimia
Gelombang ultrasonik menyebabkan oksidasi dan hidrolisis ikatan polyester
Biologis
Efek ini sebenarnya merupakan gabungan antara efek-efek di atas, misalnya panas menimbulkan dilatasi pembuluh darah. Ultrasonik juga meningkatkan permeabilitas membran sel dan kapiler serta merangsang aktifitas sel. Otot mengalami paralisis dan sel-sel hancur, bakteri dan virus dapat pula hancur. Keletihan akan terjadi jika frekuensi ultrasonik ditingkatkan.
Gelombang ultrasonik dapat memberikan efek baik mekanik, panas, kimiawi maupun biologis. Atau perubahan – perubahan siklik yang terjadi pada perambatan gel ultrasonik : getaran partikel, perubahan tekanan, peruabahan densitas, dan perubahan suhu.
Semua perubahan diatas bersifat sementara dan penagruhnya sangat kecil, banyaknya panas yang timbul didalam jaringan tubuh ditentukan oleh : intensitas, lamanya pemaparan, dan koefisien absorpsi jaringan. Pemakaian gel ultrasonik dan intensitas tinggi dapat menimbulkan fenomena kavitasi pada medium yang berupa cairan. Faktor yang menambah keamanan penggunaan USG yang banyak dipakai saat ini mempunyai intensits <10 MW/Cm2.
Mekanik
Membentuk emulsi asap/awan dan disintegrasi beberapa benda padat. Ini bisa digunakan untuk mendeteksi lokasi batu empedu
Panas
Sebagian ultrasonik mengalami refleksi pada titik yang bersangkutan, dan sebagian lagi pada titik tersebut mengalami perubahan panas. Pada jaringan bisa terjadi pembentukan rongga dengan intensitas tinggi.
Kimia
Gelombang ultrasonik menyebabkan oksidasi dan hidrolisis ikatan polyester
Biologis
Efek ini sebenarnya merupakan gabungan antara efek-efek di atas, misalnya panas menimbulkan dilatasi pembuluh darah. Ultrasonik juga meningkatkan permeabilitas membran sel dan kapiler serta merangsang aktifitas sel. Otot mengalami paralisis dan sel-sel hancur, bakteri dan virus dapat pula hancur. Keletihan akan terjadi jika frekuensi ultrasonik ditingkatkan.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar