PENGUJIAN INSTRUMEN BERBASIS MIKROKONTROLER UNTUK MENDETEKSI KELAINAN RITME JANTUNG MENGGUNAKAN DATA FISIOLOGI MIT-BIH

M.S. HENDRIYAWAN A., Dr. Indah Soesanti, S.T.,M.T.,

2013 | Tesis | S2 Teknik Elektro

Sinyal listrik jantung atau dikenal sebagai elektrokardiografi (EKG) dapat digunakan untuk menunjukkan kelainan. Dengan mengamati karakteristik sinyal, kelainan jantung dapat diidentifikasi. Sebuah mikrokontroler digunakan sebagai perangkat untuk memantau kegagalan jantung pada pasien yang mudah dibawa dan memiliki kemampuan secara cepat dan akurat mengidentifikasi kelainan jantung. Satu set model pengujian diperlukan untuk mengevaluasi sistem identifikasi kelainan jantung berbasis mikrokontroler dengan sumber sinyal otentik. Sebuah model pengujian terdiri dari database sinyal ECG, generator sinyal analog, dan sistem berbasis mikrokontroler yang mengandung algoritma untuk mendeteksi kelainan jantung. Database MIT-BIH menyediakan data sinyal EKG otentik yang bisa digunakan sebagai sumber untuk menguji sebuah sistem dengan variasi jenis kelainan maupun durasi pengujian. Sinyal EKG MIT-BIH dikonversi menjadi sinyal analog menggunakan DAC 11-bit dengan frekuensi 360 Hz. Mikrokontroler mengubah sinyal analog dari keluaran generator menggunakan ADC 10-bit internal dengan frekuensi pencuplikan 200 Hz. Kemudian dilakukan analisis kelainan jantung berdasarkan data hasil pencuplikan. Ritme jantung yang tidak normal diidentifikasi menggunakan parameter puncak R. Dengan mengukur interval antar puncak R, jumlah detak jantung per menit (bpm) maupun variasi interval antar puncak-puncak R dapat diukur untuk menentukan kelainan ritme jantung. Hasil penelitian menunjukkan bahwa keluaran DAC memberikan kesalahan dengan rentang 6,72 milivolt hingga 14,58 milivolt, sedangkan keluaran ADC memberikan kesalahan dengan rentang 1 bit hingga 2 bit. Secara statistik, hasil pengujian menunjukkan nilai signifikansi terhadap nilai ideal adalah lebih besar dari α = 0,05 yang berarti bahwa tidak ada perbedaan yang cukup signifikan antara interval R-R hasil pengukuran dengan interval R-R sinyal asli berdasarkan level kepercayaan diri 95%. Metode pengujian berhasil mendeteksi beberapa jenis ritme jantung dengan kategori: normal, bradycardia, tachycardia, dan irregular.

Cardiac electrical signal or known as electrocardiography (ECG) can be used to indicate the abnormality. By observing the characteristics of the signal, cardiac abnormalities can be identified. A microcontroller used as a device to monitor heart failure in patients is easy to carry and has an ability to quickly and accurately identify cardiac abnormalities. A set of testing model is needed to evaluate cardiac abnormalities identification system based microcontroller with an authentic signal source. A testing model is consisting of ECG signal database, analog signal generator, and microcontroller based system which is containing algorithms to detect cardiac abnormalities. MIT-BIH database provides authentic ECG signal data that can be used as a source to test the system with varied type of disorders and duration of observation. MIT-BIH ECG signals are converted to analog signals using 11-bit DAC with 360 Hz frequency conversion. Microcontroller converts the analog signals from the output of the generator using an internal 10-bit ADC with a sampling frequency of 200 Hz. Cardiac abnormalities are then analysed based on data sampling. Abnormal heart rhythms are identified using R peak parameter. By measuring the interval between R peaks, the number of beats per minute (bpm) and the interval variation between R peaks can measured to determine abnormal heart rhythms. Results show that DAC output obtains error range from 6.72 milivolt to 14.58 milivolt, whereas ADC output obtains error range from 1 bit to 2 bit. Statistically, test results show significance values from ideal values are greater than α = 0,05 meaning that there is no significant difference between measured R- R intervals with the original R-R intervals by 95% confidence level. The test method successfully detects multiple type of heart rhythms with category: normal, bradycardia, tachycardia, and irregular.

Kata Kunci : Aritmia; Uji Statistik; Mikrokontroler; MIT-BIH; Interval R-R