Pengantar Fisika Kedokteran

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, yaitu:

1. pertama, penerapan fungsi ilmu fisika pada tubuh manusia dan penerapannya untuk mengatasi penyakit yang dialami oleh tubuh.
2. kedua, penerapan ilmu fisika pada kegiatan teknik pemeriksaan medis.

Bagian yang pertama sering disebut physics of physiology; sementara bagian yang kedua melibatkan seluruh pemahaman tentang konsep dasar dan cara kerja instrumen-instrumen (peralatan) kedokteran yang digunakan untuk mendiagnosa para pasien. Kedua bidang kajian tersebut menjadi sangat penting untuk menjaga (bagian yang pertama) kesehatan dan (bagian yang kedua) untuk mengatasi atau menyembuhkan tubuh bila telah terserang penyakit.

Bidang ilmu fisika kesehatan terdiri dari beberapa sub-divisi. Di Amerika Serikat fisika kesehatan lebih difokuskan pada bidang kajian radiologi. Ilmu fisika digunakan menganalisis secara sempurna tentang proses fisis peristiwa radiasi dan memberikan solusi lengkap tentang cara mengatasi permasalahan-permasalahan yang mungkin terjadi pada tubuh manusia akibat pemberian perlakuan radiasi tersebut. Proses penyembuhan tubuh manusia dari berbagai penyakit dengan cara radiasi dengan demikian dapat dilakukan dengan baik dan sempurna.

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. Dengan bantuan teknik matematis yang lihai, banyak permasalahan medis terselesaikan. Dalam dunia fisika sendiri matematika menjadi alat bantu untuk menyelesaikan berbagai persoalan. 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. Jadi dengan demikian, memiliki pemahaman matematika yang baik sangat membantu untuk menyelesaikan berbagai permasalahan kesehatan dengan sempurna.

Pengukuran Besaran

Di dalam kehidupan sehari-hari, kita sering melakukan pengukuran. 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 angka-angka pada berbagai digit.

          Semua alat ukur yang digunakan pada proses pengukuran tentu memiliki skala pengukuran yang terkecil, yaitu skala terkecil yang ditunjukkan pada alat ukur. Kita menyadari bahwa sebagai manusia kita memiliki banyak keterbatasan. Dalam proses pengukuran yang kita lakukan, oleh karena keterbatasan itu, akan menghasilkan sedikit kesalahan dalam batas toleransi, yang oleh fisikawan dan matematikawan dikategorikan sebagai ketidakpastian.

hasil pengukuran. Itulah sebabnya sering dianjurkan agar mengukur sesuatu besaran harus dilakukan berulang kali dan mengambil rata-ratanya sebagai hasil akhir yang dilaporkan. Semua itu dilakukan agar didapatkan hasil yang lebih akurat sehingga hasil pengukuran tersebut betul-betul menyatakan keadaan yang sebenarnya. Kesalahan terkecil yang mungkin dilakukan pada setiap pengukuran adalah setengah kali dari besar skala terkecil alat ukur yang digunakan.

          Umumnya pada kehidupan kita sehari-hari besaran-besaran hasil pengukuran yang kita dapatkan adalah hanya melibatkan besarnya saja atau nilai angkanya saja. Besaran ini disebut sebagai besaran scalar. Kita jarang berfikir tentang apa saja yang melekat pada besaran itu. Jika suatu proses pengukuran hanya menghasilkan besarnya saja, maka pengukuran tersebut hanya menghasilkan nilai skalar pengukuran. Tapi dalam kehidupan nyata dan dunia kesehatan, banyak besaran yang harus diukur tidak hanya memiliki besar akan tetapi juga memiliki arah. Suatu besaran yang memiliki besar dan arah disebut sebagai besaran vector. Misalnya, katakanlah anda mendorong seorang teman dengan kuat sehingga teman tersebut terjatuh dan terhempas ke lantai sehingga terluka. Anda dalam proses itu tentu “memberikan” gaya sebesar tertentu untuk mendorong teman itu. Tapi di samping nilai gaya yang anda “berikan” tersebut tentu ada arah kemana anda mendorongnya. Jadi gaya yang anda “berikan” itu memiliki besar dan arah, sehingga gaya itu disebut sebagai besaran vector. Banyak besaran vector yang akan kita gunakan dalam menyelesaikan berbagai permasalahan kesehatan tubuh.

Satuan Besaran Fisika

Gaya yang anda gunakan untuk mendorong teman tersebut memiliki besar dan arah. Di samping itu gaya juga memiliki satuan sebagaimana besaran-besaran yang lainnya. Gaya memiliki satuan Newton yang sama dengan kg.m/dt². Pada kesempatan lain mungkin saja anda menemukan satuan gaya menjadi gr.cm/dt². Sekilas terlihat ada perbedaan dari kedua satuan itu walaupun sama-sama satuan dari besaran gaya. Mengapa besaran yang sama memiliki satuan yang berbeda ? Kajian fisika sebenarnya mengizinkan adanya perbedaan penulisan itu. Perbedaan yang terjadi pada penulisan satuan gaya di atas hanya pada sistim satuan yang digunakan. Kg.m/dt² adalah sistim satuan internasional (SI) atau sering disebut sistim MKS yang berasal dari kata Meter Kilogram Second, sementara gr.cm/dt² adalah sistim CGS yang berasal dari kata Centimeter Gram Second. Beberapa negara di Eropa menggunakan sistim satuan CGS, sementara Amerika Serikat lebih menyukai sistim satuan MKS. Di dalam buku ini kita akan lebih sering menggunakan sistim satuan MKS. Satuan dari besaran-besaran yang lain dapat dilihat pada berbagai buku ajar yang ada. 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), dll.

Besaran Pokok dan Besaran Turunan
Besaran yang digunakan dalam suatu perhitungan sering melibatkan besaran pokok dan besaran turunan. Besaran pokok adalah besaran dasar yang tak teruraikan lagi. Besaran turunan adalah besaran dimana tersusun dari lebih dari satu besaran pokok.
Besaran Pokok

1. Panjang (jarak) meter (m)
2. Massa kilogram (kg)
3. Waktu second (sec) atau detik
4. Temperatur Kelvin (K) atau Celcius (C)
5. Arus listrik Ampere (A)
6. Intensitas cahaya Candela (Cd)
7. Jumlah zat mole (mol)

Besaran Turunan

1. Kecepatan m/det
2. Luas m²
3. Volume m³
4. Gaya kg.m/dt²
5. dll.

Sumber : Physics in Biology and Medicine