MAKALAH FISIKA KESEHATAN Tentang EVAPORASI, RADIASI DAN TERMOGRAFI

MAKALAH FISIKA KESEHATAN

Tentang

EVAPORASI, RADIASI DAN TERMOGRAFI

DISUSUN OLEH :

SITI KHOLIJAH

NURHIDA

SOPRIANTI

MARDIANA

SISKA WIOCE

METI FARIANTY

Hj. HARTATI ANANG

NELI ERAWATI

TRI RENI KUSUMASTUTI

NUR AFNI

 

JURUSAN D3 KEBIDANAN

SEKOLAH TINGGI ILMU KESEHATAN (STIKES)

TRI MANDIRI SAKTI

BENGKULU

2009/2010

 

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, atas rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah yang berjudul “evaporasi, radiasi,dan termografi” tepat pada waktunya.

Dalam menyelesaikan makalah ini, penulis banyak menerima bantuan, dukungan dan kerja sama yang baik dari berbagai pihak yang terkait sehingga pada kesempatan ini penulis mengucapakan banyak terima kasih kepada pihak-pihak yang telah membantu dalam penyelesaian tugas makalah ini.

Penulis menyadari makalah ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan masukan-masukan dari pembaca dalam penyempurnaan ataupun perbaikan sehingga makalah ini dapat menjadi lebih baik,akhirnya penulis berharap walaupun masih ada kekurangan kiranya dapat memberikan manfaat kepada pembaca atauipun pihak yang memerlukan.

Bengkulu, Mei 2010

Penulis

 

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL.................................................................................................... i

KATA PENGANTAR................................................................................................. ii

DAFTAR ISI............................................................................................................... iii

BAB I PENDAHULUAN.................................................................................... 1

1.1. Latar Belakang.................................................................................... 1

1.2. Pokok Permasalahan........................................................................... 6

1.3. Tujuan Penulisan................................................................................. 6

BAB II PEMBAHASAN....................................................................................... 7

2.1.Radiasi................................................................................................. 7

2.2.Evaporasi........................................................................................... 15

2.3.Termografi......................................................................................... 17

BAB III KESIMPULAN....................................................................................... 22

DAFTAR PUSTAKA................................................................................................ 24

 

 

 

 

BAB I

PENDAHULUAN

 

1.1. Latar Belakang

Manusia juga menghasilkan kalor atau panas, sama halnya dengan peralatan mekanis seperti mesin atau peralatan eletronika. Panas yang dihasilkan adalah berdasarkan jenis aktivitas yang dilakukannya. Jika panas yang dihasilkan berlebih karena proses aktivitas yang terus menerus maka harus segera didinginkan. Bila ini terjadi pada peralatan mekanis maka pendinginan dapat dilakukan dengan cara pemberian fan atau kipas untuk mengeluarkan panas dengan segera jika tidak maka akan rusaklah peralatan mekanik tersebut.

Jika panas yang berlebih terjadi pada tubuh manusia maka hal ini akan mengganggu kenyamanan kita dalam beraktivitas, keseimbangan suhu pada manusia harus dipertahankan atau dikendalikan agar kenyamanan suhu dapat tercapai.

Tubuh manusia mempunyai mekanisme alam untuk mempertahankan keseimbangan suhu tersebut, mekanisme itu adalah Berkeringat atau menggigil. Bila laju perpindahan panas tubuh terlalu lambat maka tubuh akan memberi peringatan kepada kita melalui keringat yang berlebih sedangkan bila perpindahan panas terlalu cepat maka yang terjadi adalah menggigil.

Perpindahan Panas,

Beberapa cara yang digunakan oleh tubuh untuk memindahkan panas tubuh ke udara sekitarnya adalah :

1. Konduksi (Conduction), Perpindahan panas melalui kontak langsung antara permukaan

Contoh, Ketika tangan kita kedinginan kita akan merasa nyaman memegang gelas panas atau pada saat panas kita berbaring diatas lantai yang sejuk.

2. Konveksi (Convection), Perpindahan panas berdasarkan gerakan fluida dalam hal ini adalah udara, artinya panas tubuh dapat dihilangkan bergantung pada aliran udara yang melintasi tubuh manusia.

Contoh, Kita akan merasa nyaman bila terkena hembusan angina pada saat kita berkeringat.

3. Radiasi (Radiation), perpindahan panas berdasrkan gelombang eletromagnetik, tubuh manusia mendapat panas dari pancaran panas yang lebih tinggi dan tubuh manusia dapat akan memancarkan panasnya secara radiasi ke setiap objek yang mempunyai suhu lebih dingin dari manusia,

Contoh, Kita akan merasa lebih panas berada di bawah atap seng saat matahari terik, hal ini disebabkan suhu seng jauh diatas suhu tubuh manusia sehingga akan memancarkan panasnya ke tubuh kita melalui rambatan panas.

4. Penguapan ( Evaporation), perpindahan panas karena perbedaan lapisan udara (steck effect) yaitu lapisan udara panas akan terdorong naik oleh lapisan udara dingin.

Setiap materi di alam tersusun oleh suatu sistem struktur molekul. Molekul ini memiliki energi yang dinamakan energi dalam, yaitu suatu energi yang dibutuhkan untuk aktivitas molekul. Akibat energi yang dimiliki oleh molekul ini akhirnya dapat diketahui panas dinginya sebuah bahan atau materi. Hukum fisika menyebutkan bahwa seluruh zat yang berada dalam temperatur di atas nol absolut ( 0°K ) akan memancarkan radiasi panas akibat temperaturnya. Dari radiasi temperatur ini diketahui bahwa energi tersebut merambat melalui medium hampa udara ke lingkungan dalam spektrum gelombang elektromagnetik inframerah. Spektrum tersebut terletak pada batas antara cahaya tampak dan gelombang mikro. Energi gelombang ini yang terdapat dalam bentuk photon, dapat dideteksi oleh sebuah sensor inframerah. Melalui sebuah sistem prosesing sinyal digital, radiasi panas ini dapat dtampilkan dalam bentuk visual (imaging) yang dinamakan Termografi.

1.2. Pokok Permasalahan

Bagaimanakah konsep fisika kesehatan tentang radiasi, evaporasi, dan termografi.

1.3. Tujuan Penulisan

Adapun tujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk memenuhi tugas mata kuliah Fisika Kesehatan di Sekolah Tinggi Ilmu Kesehatan (STIKES) Tri Mandiri Sakti Bengkulu.

BAB II

PEMBAHASAN

 

2.1. Radiasi

Radiasi adalah pancaran energi melalui suatu materi atau ruang dalam bentuk panas, partikel atau gelombang elektromagnetik/cahaya (foton) dari sumber radiasi. Ada beberapa sumber radiasi yang kita kenal di sekitar kehidupan kita, contohnya adalah televisi, lampu penerangan, alat pemanas makanan (microwave oven), komputer, dan lain-lain.

Selain benda-benda tersebut ada sumber-sumber radiasi yang bersifat unsur alamiah dan berada di udara, di dalam air atau berada di dalam lapisan bumi. Beberapa di antaranya adalah Uranium dan Thorium di dalam lapisan bumi; Karbon dan Radon di udara serta Tritium dan Deuterium yang ada di dalam air.

Tubuh terdiri dari berbagai macam organ seperti hati, ginjal, paru dan lainnya. Setiap organ tubuh tersusun atas jaringan yang merupakan kumpulan sel yang mempunyai fungsi dan struktur yang sama. Sel sebagai unit fungsional terkecil dari tubuh dapat menjalankan fungsi hidup secara lengkap dan sempurna seperti pembelahan, pernafasan, pertumbuhan dan lainnya.

Sel terdiri dari dua komponen utama, yaitu sitoplasma dan inti sel (nucleus). Sitoplasma mengandung sejumlah organel sel yang berfungsi mengatur berbagai fungsi metabolisme penting sel. Inti sel mengandung struktur biologic yang sangat kompleks yang disebut kromosom yang mempunyai peranan penting sebagai tempat penyimpanan semua informasi genetika yang berhubungan dengan keturunan atau karakteristik dasar manusia. Kromosom manusia yang berjumlah 23 pasang mengandung ribuan gen yang merupakan suatu rantai pendek dari DNA (Deooxyribonucleic acid) yang membawa suatu kode informasi tertentu dan spesifik.

Interaksi radiasi pengion dengan meteri biologic diawali dengan interaksi fisika yaitu, proses ionisasi. Elektron yang dihasilkan dari proses ionisasi akan berinteraksi secara langsung maupun tidak langsung. Secara langsung bila penyerapan energi langsung terjadi pada molekul organik dalam sel yang mempunyai arti penting, seperti DNA. Sedangkan interaksi secara tidak langsung bila terlebih dahulu terjadi interaksi radiasi dengan molekul air dalam sel yang efeknya kemudian akan mengenai molekul organik penting. Mengingat sekitar 80% dari tubuh manusia terdiri dari air, maka sebagian besar interaksi radiasi dalam tubuh terjadi secara tidak langsung.

A. Radiasi dengan Molekul Air (Radiolisis Air)

Penyerapan energi radiasi oleh molekul air dalam proses radiolisis air akan menghasilkan radikal bebas (H* dan OH*) yang tidak stabil serta sangat reaktif dan toksik terhadap molekul organik vital tubuh. Radikal bebas adalah suatu atom atau molekul dengan sebuah electron yang tidak berpasangan pada orbital terluarnya. Keadaan ini menyebabkan radikal bebas menjadi tidak stabil, sangat reaktif dan toksik terhadap molekul organik vital. Radikal bebas yang terbentuk dapat sering bereaksi menghasilkan suatu molekul biologic peroksida yang lebih stabil sehingga berumur lebih lama. Molekul ini dapat berdifusi lebih jauh dari tempat pembentukannya sehingga lebih besar peluangnya dibandingkan radikal bebas untuk menimbulkan kerusakan biokimiawi pada molekul biologi. Secara alamiah kerusakan yang timbul akan mengalami proses perbaikan secara enzimatis dalam kapasitas tertentu. Perubahan biokimia yang terjadi yang berupa kerusakan pada molekul-molekul biologi penting tersebut selanjutnya akan menimbulkan gangguan fungsi sel bila tidak mengalami proses perbaikan secara tepat atau menyebabkan kematian sel. Perubahan fungsi atau kematian dari sejumlah sel menghasilkan suatu efek biologik dari radiasi yang bergantung pada jenis radiasi, dosis, jenis sel lainnya.

B. Radiasi dengan DNA..

Interaksi radiasi dengan DNA dapat menyebabkan terjadinya perubahan struktur molekul gula atau basa, putusnya ikatan hydrogen antar basa, hilangnya basa dan lainnya. Kerusakan yang lebih parah adalah putusnya salah satu untai DNA yang disebut single strand break, atau putusnya kedua untai DNA yang disebut double strand breaks. Secara alamiah sel mempunyai kemampuan untuk melakukan proses perbaikan terhadap kerusakan yang timbul dengan menggunakan beberapa jenis enzim yang spesifik. Proses perbaikan dapat berlangsung terhadap kerusakan yang terjadi tanpa kesalahan sehingga struktur DNA kembali seperti semual dan tidak menimbulkan perubahan struktur pada sel. Tetapi dalam kondisi tertentu, proses perbaikan tidak berjalan sebagai mana mestinya sehingga walaupun kerusakan dapat diperbaiki, tetapi tidak sempurna sehingga menghasilkan DNA yang berbeda, yang dikenal dengan mutasi.

C. Radiasi dengan Kromosom.

Sebuah kromosom terdiri dari dua lengan yang dihubungkan satu sama lain dengan suatu penyempitan yang disebut sentromer. Radiasi dapat menyebabkan perubahan baik pada jumlah maupun struktur kromosom yang disebut aberasi kromosom. Perubahan jumlah kromosom, misalnya menjadi 47 buah pada sel somatic yang memungkinkan timbulnya kelainan genetic. Kerusakan struktur kromosom berupa patahnya lengan kromosom terjadi secara acak dengan peluang yang semakin besar dengan meningkatnya dosis radiasi. Aberasi kromosom yang mungkin timbul adalah (1) fragmen asentrik, yaitu patahnya lengan kromososm yang tidak mengandung sentromer, (2) kromosom cincin, (3) kromosom disentrik, yaitu kromosom yang memiliki dua sentromer dan (4) translokasi, yaitu terjadinya perpindahan atau pertukaran fragmen dari dua atau lebih kromosom. Kromosom disentri yang spesifik terjadi akibat paparan radiasi sehingga jenis aberasi ini biasa digunakan sebagai dosimeter biologic yang dapat diamati pada sel darah limfosit, yang merupakan salah satu jenis sel darah putih. Frekuensi terjadinya kelainan pada kromosom bergantung pada dosis, energi dan jenis radiasi, laju dosis, dan lainnya.

D. Radiasi dengan Sel.

Kerusakan yang terjadi pada DNA dan kromosom sel sangat bergantung pada proses perbaikan yang berlangsung. Bila proses perbaikan berlangsung dengan baik/sempurna, dan juga tingkat kerusakan sel tidak terlalu parah, maka sel bias kembali normal. Bila perbaikan sel tidak sempurna, sel tetap hidup tetapi mengalami perubahan. Bila tingkat kerusakan sel sangat parah atau perbaikan tidak berlangsung dengan baik, maka sel akan mati. Sel yang paling sensitive terhadap pengaruh radiasi adalah sel yang paling aktif melakukan pembelahan dan tingkat differensiasi (perkembangan/ kematangan sel) rendah. Sedangkan sel yang tidak mudah rusak akibat pengaruh radiasi adalah sel dengan tingkat differensiasi yang tinggi.

EFEK TERHADAP MANUSIA

Bagaimana pengaruh radiasi terhadap manusia?

Sel dalam tubuh manusia terdiri dari sel genetic dan sel somatic. Sel genetic adalah sel telur pada perempuan dan sel sperma pada laki-laki, sedangkan sel somatic adalah sel-sel lainnya yang ada dalam tubuh. Berdasarkan jenis sel, maka efek radiasi dapat dibedakan atas efek genetik dan efek somatik. Efek genetik atau efek pewarisan adalah efek yang dirasakan oleh keturunan dari individu yang terkena paparan radiasi. Sebaliknya efek somatik adalah efek radiasi yang dirasakan oleh individu yang terpapar radiasi.

Waktu yang dibutuhkan sampai terlihatnya gejala efek somatik sangat bervariasi sehingga dapat dibedakan atas efek segera dan efek tertunda. Efek segera adalah kerusakan yang secara klinik sudah dapat teramati pada individu dalam waktu singkat setelah individu tersebut terpapar radiasi, seperti epilasi (rontoknya rambut), eritema (memerahnya kulit), luka bakar dan penurunan jumlah sel darah. Kerusakan tersebut terlihat dalam waktu hari sampai mingguan pasca iradiasi. Sedangkan efek tertunda merupakan efek radiasi yang baru timbul setelah waktu yang lama (bulanan/tahunan) setelah terpapar radiasi, seperti katarak dan kanker.

Bila ditinjau dari dosis radiasi (untuk kepentingan proteksi radiasi), efek radiasi dibedakan atas efek deterministik dan efek stokastik. Efek deterministik adalah efek yang disebabkan karena kematian sel akibat paparan radiasi, sedangkan efek stokastik adalah efek yang terjadi sebagai akibat paparan radiasi dengan dosis yang menyebabkan terjadinya perubahan pada sel.

n Efek Deterministi (efek non stokastik) Efek ini terjadi karena adanya proses kematian sel akibat paparan radiasi yang mengubah fungsi jaringan yang terkena radiasi. Efek ini dapat terjadi sebagai akibat dari paparan radiasi pada seluruh tubuh maupun lokal. Efek deterministik timbul bila dosis yang diterima di atas dosis ambang (threshold dose) dan umumnya timbul beberapa saat setelah terpapar radiasi. Tingkat keparahan efek deterministik akan meningkat bila dosis yang diterima lebih besar dari dosis ambang yang bervariasi bergantung pada jenis efek. Pada dosis lebih rendah dan mendekati dosis ambang, kemungkinan terjadinya efek deterministik dengan demikian adalah nol. Sedangkan di atas dosis ambang, peluang terjadinya efek ini menjadi 100%.

Efek Stokastik Dosis radiasi serendah apapun selalu terdapat kemungkinan untuk menimbulkan perubahan pada sistem biologik, baik pada tingkat molekul maupun sel. Dengan demikian radiasi dapat pula tidak membunuh sel tetapi mengubah sel Sel yang mengalami modifikasi atau sel yang berubah ini mempunyai peluang untuk lolos dari sistem pertahanan tubuh yang berusaha untuk menghilangkan sel seperti ini. Semua akibat proses modifikasi atau transformasi sel ini disebut efek stokastik yang terjadi secara acak. Efek stokastik terjadi tanpa ada dosis ambang dan baru akan muncul setelah masa laten yang lama. Semakin besar dosis paparan, semakin besar peluang terjadinya efek stokastik, sedangkan tingkat keparahannya tidak ditentukan oleh jumlah dosis yang diterima. Bila sel yang mengalami perubahan adalah sel genetik, maka sifat-sifat sel yang baru tersebut akan diwariskan kepada turunannya sehingga timbul efek genetik atau pewarisan. Apabila sel ini adalah sel somatik maka sel-sel tersebut dalam jangka waktu yang relatif lama, ditambah dengan pengaruh dari bahan-bahan yang bersifat toksik lainnya, akan tumbuh dan berkembang menjadi jaringan ganas atau kanker. Paparan radiasi dosis rendah dapat menigkatkan resiko kanker dan efek pewarisan yang secara statistik dapat dideteksi pada suatu populasi, namun tidak secara serta merta terkait dengan paparan individu.

Apa yang dimaksud dengan radiasi interna dan eksterna?

Apabila kita terkena radiasi dari luar tubuh maka kita menyebutnya sebagai radiasi eksterna. Partikel alpha, beta, sinar gamma, sinar-X dan neutron adalah jenis radiasi pengion, tetapi tidak semua memiliki potensi bahaya radiasi eksterna. Partikel alpha memiliki daya ionisasi yang besar, sehingga jangkauannya di udara sangat pendek (beberapa cm) dan dianggap tidak memiliki potensi bahaya eksterna karena tidak dapat menembus lapisan kulit luar manusia. Partikel beta memiliki daya tembus yang jauh lebih tinggi dari partikel alpha. Daya tembus partikel beta dipengaruhi besar energi. Partikel beta berenergi tinggi mampu menjangkau beberapa meter di udara dan dapat menembus lapisan kulit luar beberapa mm. Oleh karena itu, partikel beta memiliki potensi bahaya radiasi eksterna kecil, kecuali untuk mata. Sinar-X dan sinar gamma adalah gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang pendek dan meiliki kemampuan menembus semua organ tubuh, sehingga mempunyai potensi bahaya radiasi eksterna yang signifikan. Neutron juga memiliki daya tembus yang sangat besar. Neutron melepaskan energi didalam tubuh karena neutron dihamburkan oleh jaringan tubuh, Neutron memiliki potensi bahaya radiasi eksterna yang tinggi sehingga memerlukan penanganan yang sangat hati-hati. Jika zat yang memancarkan radiasi berada di dalam tubuh, kita sebut dengan radiasi interna. Partikel alpha mempunyai potensi bahaya radiasi interna yang besar karena radiasi alpha mempunyai daya ionisasi yang besar sehingga dapat memindahkan sejumlah besar energi dalam volume yang sangat kecil dari jaringan tubuh dan mengakibatkan kerusakan jaringan disekitar sumber radioaktif. Partikel beta mempunyai potensi bahaya radiasi interna yang tingkatannya lebih rendah dari alpha. Karena jangkauan partikel beta didalam tubuh jauh lebih besar dari partikel alpha di dalam tubuh, maka energi beta akan dipindahkan dalam volume jaringan yang lebih besar. Kondisi ini mengurangi keseluruhan efek radiasi pada organ dan jaringan sekitarnya. Sinar gamma memiliki daya ionisasi yang jauh lebih rendah dibandingkan alpha dan beta, sehingga potensi radiasi internanya sangat rendah.

Pada tahun 1900 Plank telah menentukan radiasi panas. Secara empiris tefan telah mendapatkan total energi yang mengalir dari seluruh tubuh pada rtemperatur T, dan Boltzman (1884) telah meletakkan dasar perhitungan termodinamika sehingga sekarang dikenal dengan hukum tefan Boltzman :

(radiasi) = e T

= konstanta tefan – Boltzman, sebesar 5,67 x 10 erg/cm sec deg

e = emissivity dari permukaan.

Benda hitam merupakan penyerap radiasi yang baik sehingga disebut radiator. Di bidang ilmu faal dikatakan bahwa panas tubuh yang melakukan radiasi ke dalam udara dimana sebelumnya telah diperoleh panas dari lingkungan. Dengan demikian maka persamaan radiasi dituliskan :

J= e Ar (T - T)

e = emissivity dgari manusia

= konstanta tefan – Boltzman

A = luas permukaan tubuh (1,8 muntuk seorang laki-laki)

r = perbandingan permukaan radiasi efektif oleh Du Bois, 0,78 untuk seseorang yang berdiri tegak sedangkan pada orang bergerak 0,85.

T= temperatur dinding dalam derajat absolut.

T= temperatur kulit dalam derajat absolut.

Du Bois dalam eksperimennya didapat bahwa lingkungan mempunyai temperatur 23C, sebagian besar tubuh akan kehilangan panas secara radiasi. Sedangkan pada suhu 34C dimana praktis tubuh tidak melakukan radiasi.

 

2.2. Evaporasi

Evaporasi adalah peralihan panas dari bentuk cair menjadi uap.

Evaporasi ( penguapan air dari kulit ) dapat memfasilitasi perpindahan panas tubuh. Setiap satu gram air yang mengalami evaporasi akan menyebabkan kehilangan panas tubuh sebesar 0,58 kilokalori. Pada kondisi individu tidak berkeringat, mekanisme evaporasi berlangsung sekitar 450 – 600 ml/hari.

Kehilangan panas lewat evaporasi dapat terjadi apabila :

1. perbedaan tekanan uap air antara keringat pada kulit dan udara ambien.

2. temperatur, lingkungan endah dari normal serhingga evaporasi dari keringat dapat terjadi dan dapat menghilangkan panas dari tubuh, dan itu dapat terjadi apabila temperatur basah kering dibawah temperatur kulit.

3. adanya gerakan angin

4. adanya kelembaban.

Dengan demikian kehilangan panas melalui evaporasi melewati kulit dapat ditulis dengan rumus :

Jmaksimum – 13,7 – V(P - P)

J= dalam watt/m

V = kecepatan angin m/s

P = tekanan uap air pada kulit dalam millibar

P = tekanan uap air pada udara dalam millibar

Jika udara kering maka evaporasi perspirasi adalah sedang dan rata-rata seimbang yang besarnya :

J(evaporasi) = 580 Jcal/g

(= 245 x 10J/kg)

Jdalam gram HO/cm sec. Keringat.

Jika udara lembab evaporasi tidak terjadi dan rata-rata proporsinya berbeda dalam tekanan uap pada permukaan tubuh dan tekanan ambien udara. Du Bois dan Haris telah melakukan eksperimen di laboratorium pada temperatur 70-80F kehilangan panas akibat radiasi sebesar 60-65% dari total kehilangan panas dan evaporasi berkisar antara 20-30% dari total kehilangan panas.

Hal ini menyebabkan kehilangan panas terus menerus dengan kecepatan 12 – 16 kalori per jam. Evaporasi ini tidak dapat dikendalikan karena evaporasi terjadi akibat difusi molekul air secara terus menerus melalui kulit dan system pernafasan.

Gambar Keseimbangan antara produksi panas dan pengeluaran panas (Tamsuri Anas, 2007)

Selama suhu kulit lebih tinggi dari pada suhu lingkungan, panas hilang melalui radiasi dan konduksi. Namun ketika suuhu lingkungan lebih tinggi dari suhu tubuh, tubuh memperoleh suhu dari lingkungan melalui radiasi dan konduksi. Pada keadaan ini, satu-satunya cara tubuh melepaskan panas adalah melalui evaporasi.

Memperhatikan pengaruh lingkungan terhadap suhu tubuh, sebenarnya suhu tubuh actual (yang dapat diukur ) merupakan suhu yang dihasilkan dari keseimbangan antara produksi panas oleh tubuh dan proses kehilangan panas tubuh dari lingkungan.

 

2.3. Termografi

Setiap materi di alam tersusun oleh suatu sistem struktur molekul. Molekul ini memiliki energi yang dinamakan energi dalam, yaitu suatu energi yang dibutuhkan untuk aktivitas molekul. Akibat energi yang dimiliki oleh molekul ini akhirnya dapat diketahui panas dinginya sebuah bahan atau materi. Hukum fisika menyebutkan bahwa seluruh zat yang berada dalam temperatur di atas nol absolut ( 0°K ) akan memancarkan radiasi panas akibat temperaturnya. Dari radiasi temperatur ini diketahui bahwa energi tersebut merambat melalui medium hampa udara ke lingkungan dalam spektrum gelombang elektromagnetik inframerah. Spektrum tersebut terletak pada batas antara cahaya tampak dan gelombang mikro. Energi gelombang ini yang terdapat dalam bentuk photon, dapat dideteksi oleh sebuah sensor inframerah. Melalui sebuah sistem prosesing sinyal digital, radiasi panas ini dapat dtampilkan dalam bentuk visual (imaging) yang dinamakan Termografi.

Ada 2 jenis :

- Termografi dalam keseimbangan panas

- Termografi dengan fotokonduktivitas infra merah

Kulit ---> radiator infra merah yang efisien. Suhu di permukaan kulit dipengaruhi proses yang menimbulkan panas di jaringan bawah kulit : peradangan, gangguan sirkulasi darah, tumor aktif.

1. Termografi dengan prinsip keseimbangan panas

Ø Dibuat dari lempeng tipis nitrat sellulosa dan dilapisi dengan minyak tipis pengabsorbsi panas.

Ø Permukaan kulit yang telah mencapai keseimbangan panas --->warna pada suhu tertentu.

Ø Pada kulit normal --->hijau, bila suhu ¬ ---> terjadi perubahan warna film sellulosa dari coklat menjadi kemerah-merah.

2. Termografi dengan prinsip fotokonduktivitas

Ø Dengan menggunakan kamera infra merah, panas yang dipancarkan kulit berupa radiasi infra merah oleh susunan optis dijatuhkan ke detektor infra merah menjadi diskontinu.

Ø Oleh transduser infra merah diubah menjadi pulsa listrik kemudian diperkuat dengan amplifier kemudian ditampilkan gambar di layar Cathode Ray Tube (CRT).

Ø Untuk mendapatkan hanya berkas infra merah saja pada transduser dipakai filter transparan yang hanya melewatkan radiasi infra merah.

Ada beberapa hal yang harus diperhatikan sebelum melakukan termografi

1. Pakaian penderita harus dilepas sebelum termografi dilakukan

2. Penderita sebelumnya ditempatkan pada ruangan dengan suhu 21oC selama 15 menit. Tujuannya untuk adaptasi sebelum termografi dilakukan sehingga hasil termogram kontras

Gambaran termografi fotokonduktivitas infra merah

Ø Gambaran termogram permukaan tubuh dalam keadaan normal adalah simetris bagian kiri dan kanan.

Ø Gambaran termogram dapat berwarna hitam putih :

- daerah panas gambarnya putih - daerah dingin gambarnya hitam

Termogram berwarna disertai dengan batang penunjuk suhu (temperature reference bar) terdapat pada bagian bawah layar CRT.

Ø batang penunjuk warna dingin : ungu pucat, hijau, biru muda

Ø batang penunjuk warna panas : merah, coklat, kuning, putih

Warna biru pada 30^oC dianggap temperatur normal maksimum sebagai petunjuk kalibrasi pada suhu lingkungan 21^oC.

Hubungan gambaran rekaman dengan daerah pancaran panas dalam tubuh.

Gambaran termogram yang menunjukkan pancaran panas lebih tinggi dari sekitarnya (normal) membantu untuk diagnostik.

Contoh :

Ø Kanker payudara temperaturnya lebih tinggi dari jaringan sekitarnya 1^oC.

Ø Kulit sekitar sendi yang menderita peradangan temperaturnya naik sampai 5^oC.

Gambaran termogram dapat menunjukkan lokasi daerah tubuh yang masih mempunyai sirkulasi darah yang baik à penting untuk amputasi.

Dengan membuat termogram berurutan/berseri dapat dilihat kemajuan atau kemunduran pengobatan.

Penggunaan energi panas untuk pengobatan

Energi panas bila mengenai salah satu bagian tubuh akan menaikan temperatur daerah tersebut.

Efek panas tersebut dapat dilihat menurut :

a) Fisika ---> pemuaian ke segala arah

b) Kimia ---> kecepatan reaksi kimia akan meningkat karena reaksi oksidasi meningkat pada kenaikan temperatur. Permeabilitas membran sel akan meningkat sehingga terjadi peningkatan metabolisme jaringan ---> terjadi peningkatan pertukaran antara zat kimia tubuh dan cairan tubuh.

c) Biologis ---> merupakan gabungan efek panas fisika dan kimia. Adanya peningkatan sel darah putih, pelebaran pembuluh darah ---> sirkulasi darah meningkat

Metode yang dipakai untuk transfer energi panas untuk pengobatan :

a) Konduksi

b) Radiasi

c) Elektromagnetis

d) Gelombang ultrasonik

Max Planck (1901) telah meletakkan basis mengenai besarnya radiasi tubuh manusia pada T = 300 K (27C) akan memberi spektra radiasi L (T ) dan panjang gelombang infra red berkisar 0,8 um < < 1 mm.

Persamaan lengkap dari Planck :

L (T ) = [ exp - 1 ] SR m

L (T ) = spektra radiasi

c = kecepatan gelombang elektromagnetis yang besarnya 3.10 m/s.

h = konstanta Planck 6.63 x 10 J.S.

k = konstanta Boltzmann 1,38 x 10 J.K

Stefan – Boltzmann telah memberikan hubungan antara banyaknya pancaran dengan temperatur sebagai :

L = L(T) d = e T ( W)

Atau :

W = e T

W = tenaga radiasi total persatuan luas dinyatakan dalam Watt per m

e = daya pancar (emissivity) permukaan harganya terletak antara 0 – 1 ; untuk tubuh manusia e = 1.

= konstanta Stefan – Boltzmann 5,7 x 10 W/cm K.

Apabila temperatur suatu benda sangat tinggi akan tampak hot red, pancaran radiasinya akan tampak.

Penggunaan Termografi untuk Diagnosis

Berdasarkan setiap benda yang memancarkan radiasi (W = e T) maka pada tahun 1950 telah ada usaha untuk membuat termogram dari infrared radiasi permukaan tubuh manusia. Dan tehnik ini banyak dipergunakan dalam bidang klinik.

Hal-hal yang dapat didiagnosis dengan mempergunakan tehnik termografi antara lain :

§ Carcinoma mammae

§ Vascular desease (penyakit pembuluh darah)

§ Untuk follow up pada penderita post operatif oleh karena diabetes.

§ Untuk Cereberal Vascular Desease

§ Arthritis akut.

§ Patello (femoral pain (nyeri pada persendian lutut)

§ Primary erythemalgia.

 

BAB III

KESIMPULAN

 

1. Radiasi

Radiasi adalah mekanisme kehilangan panas tubuh dalam bentuk gelombang panas inframerah. Gelombang inframerah yang dipancarkan dari tubuh memiliki panjang gelombang 5 – 20 mikrometer. Tubuh manusia memancarkan gelombang panas ke segala penjuru tubuh. Radiasi merupakan mekanisme kehilangan panas paling besar pada kulit (60%) atau 15% seluruh mekanisme kehilangan panas.

2. Evaporasi

— Evaporasi ( penguapan air dari kulit ) dapat memfasilitasi perpindahan panas tubuh. Setiap satu gram air yang mengalami evaporasi akan menyebabkan kehilangan panas tubuh sebesar 0,58 kilokalori.

— Pada kondisi individu tidak berkeringat, mekanisme evaporasi berlangsung sekitar 450 – 600 ml/hari. Hal ini menyebabkan kehilangan panas terus menerus dengan kecepatan 12 – 16 kalori per jam.

— Evaporasi ini tidak dapat dikendalikan karena evaporasi terjadi akibat difusi molekul air secara terus menerus melalui kulit dan sistem pernafasan.

— Enegi panas mula-mula akan penetrasi kedalam jaringan kulit dalam bentuk berkas cahaya (dalam bentuk radiasi atau konduksi) kemudian akan menghilang didalam jaringan yang lebih dalam berupa panas, panas tersebut kemudian diangkut ke jaringan lain dengan cara konveksi yaitu diangkut ke jaringan seluruh tubuh melalui cairan tubuh, dan energi panas akan dikeluarkan melalui evaporasi (keringat)

3. Termografi adalah alat diagnostik yang menggunakan energi panas (mendeteksi temperatur permukaan kulit) serta memberikan gambaran termogram
• Ada 2 jenis :

- Termografi dalam keseimbangan panas

- Termografi dengan fotokonduktivitas infra merah

Hal-hal yang dapat didiagnosis dengan mempergunakan tehnik termografi antara lain :

1. carcinoma mammae
2. vascular desease (penyakit pembuluh darah)
3. untuk follow up pada penderita post operatif oleh karena diabetes.
4. untuk Cereberal Vascular Desease
5. arthritis akut.
6. Patello (femoral pain (nyeri pada persendian lutut)
7. Primary erythemalgia

 

DAFTAR PUSTAKA

Gabriel, J.F, Fisika Kedokteran, EGC, Jakarta, 1996.

Cameron, J.R, dkk, Fisika Tubuh Manusia, EGC, Jakarta, 2006.

Guyton & Hall, Buku Ajar Fisiologi Kedokteran edisi 9, EGC, Jakarta, 1997.

http://termografer.blogspot.com/2009/05/sejarah-termografi.html

http://www.gurumuda.com/fisika-sma/Perpindahan%20kalor.pdf

http://fisikabangunan.hostoi.com/Materi/Heat%20transfer.pdf

http://yandrinaldi.files.wordpress.com/2009/09/termoregulasi-baru.ppt