DAFTAR ISI Halaman BAB I Pendahuluan 1.1 Definisi 1.2 Sejarah BAB II Terapi Sinar 2.1 Karakteristik Dari Sinar 2.2 Gelombang Elektromagnetik 2.3 Sifat Fisik Dari Sinar BAB III LASER 3.1 Prinsip Kerja Laser 3.2 Karakteristik Dasar Laser 3.3 Komponen Dasar Laser 3.4 Klasifikasi Laser 3.5 Efek Biologis Laser BAB IV ILIB 4.1 Prinsip Kerja ILIB 4.2 Efek Biologis ILIB 1
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
DAFTAR ISI
Halaman
BAB I Pendahuluan
1.1 Definisi1.2 Sejarah
BAB II Terapi Sinar
2.1 Karakteristik Dari Sinar
2.2 Gelombang Elektromagnetik
2.3 Sifat Fisik Dari Sinar
BAB III LASER
3.1 Prinsip Kerja Laser
3.2 Karakteristik Dasar Laser
3.3 Komponen Dasar Laser
3.4 Klasifikasi Laser
3.5 Efek Biologis Laser
BAB IV ILIB
4.1 Prinsip Kerja ILIB
4.2 Efek Biologis ILIB
4.3 Dosis
4.4 Indikasi
4.5 Kontraindikasi
BAB VI PENUTUP
1
BAB I
PENDAHULUAN
Kemajuan pesat dibidang ilmu dan teknologi saat ini sangat berpengaruh
terhadap kemajuan dibidang ilmu kedokteran. Kemajuan dibidang ilmu
kedokteran dan medis akan memberikan banyak kemudahan, baik bagi praktisi
medis maupun masyarakat luas. Salah satu bentuk kemajuan dibidang medis
antara lain penggunaan berbagai macam modalitas sebagai sebagai salah satu
bagian dari terapi dibidang kedokteran terutama dibagian ilmu kedokteran fisik
dan rehabilitasi medik. Salah satu modalitas yang berkembang pesat baik
penggunaan dan teknologi alatnya yaitu modalitas LASER (Light Amplification
by Stimulated Emission or Radiation) terutama LASER darah (Intravasculer
LASER Irradiation of Blood).1
Pada awal perkembangannya, orang tidak menyebut dengan nama
LASER. Para ahli masa itu menyebutnya sebagai MASER (Microwave
Amplification by Stimulated Emission of Radiation) dan orang yang pertama kali
mengungkapkan keberadaan MASER adalah Albert Einstein antara tahun 1916 -
1917. Ilmuwan yang terkenal eksentrik ini juga yang pertama kali berpendapat
bahwa cahaya atau sinar bukan hanya terdiri dari gelombang elektromagnetik,
tetapi juga bermuatan partikel dan energi sehingga disebut sebagai radiasi
meskipun MASER dari Einstein ini baru sebatas teori karena teknologi pada
dekade kedua abad 20 belum mampu mewujudkannya. Disamping itu, banyak
ilmuwan yang menganggap teori dari Einstein itu sebagai teori yang
kontroversial.
Pada tahun 1958, Gordon Gould telah berhasil membuat MASER optik
bahkan dia adalah orang yang pertama kali menggunakan istilah LASER, tetapi
Gordon gagal mendaftarkan paten LASER-nya pada tahun 1959 dan baru pada
tahun 1977 Gordon memenangkan paten tersebut.
2
Perkembangan yang cukup penting terjadi pada tahun 1962 ketika
seorang ilmuwan yang bekerja pada perusahaan General Electric, Robert Hall,
menemukan LASER semikonduktor berukuran mini dengan biaya murah.
Penggunaan metode LASER dalam darah diperkenalkan sebagai terapi
pada tahun 1981 oleh ilmuwan berkebangsaan Soviet yaitu EN Meschalkin dan
VS Sergiewski. Metode ini dikembangkan pertama kali untuk pengobatan pada
penyakit kardiovaskular dan hasilnya adalah perbaikan mikrosirkulasi dan
berkurangnya area infark yang diikuti penurunan disaritmia dan angka kematian
mendadak pada penderita penyakit kardiovaskular.
Penggunaan laser dalam darah telah banyak dikembangkan aplikasi
klinisnya terutama dinegara-negara berkembang seperti Jerman, Amerika,
Perancis, Kanada, Australia, Singapura dan Cina. Teknik dan penggunaan laser
dalam darah ini belum banyak ditemukan dan belum cukup popular di Indonesia
karena masih sedikitnya ahli yang mendalami laser darah dan
3
BAB II
TERAPI SINAR
Terapi sinar atau light therapy adalah terapi menggunakan sinar yang
difilter untuk menghasilkan panjang gelombang tertentu dan menghasilkan warna-
warna spesifik. Sinar merupakan salah satu bentuk dari energi elektromagnetik
yang mempunyai karakteristik yang berbeda dari bentuk energi lainnya. Jenis
sinar ditentukan sesuai dengan amplitudo, panjang gelombang dan frekuensinya
sehingga sinar dapat dibedakan jenisnya contohnya sinar gamma, sinar X rays,
sinar ultraviolet, sinar inframerah.2,3,4
2.1 Karakteristik dari sinar
a. Panjang Gelombang
Panjang gelombang suatu sinar merupakan jarak dari awal sampai akhir
pada satu siklus gelombang. Biasanya memiliki denotasi huruf Yunani lambda
(λ). Sinar tampak adalah suatu sinar yang dapat terlihat oleh mata kita. Spektrum
dari suatu sinar tampak berada dalam panjang gelombang yang berbeda beda yang
diperlihatkan oleh warna warni yang spesifik. Spektrum kasat mata adalah bagian
dari spektrum elekromagnetik yang tampak oleh mata manusia. Radiasi
elektromagnetik dalam rentang panjang gelombang ini disebut sebagai cahaya
tampak atau cahaya saja. Tidak ada batasan yang tepat dari spektrum optik.
Mata normal manusia akan dapat menerima panjang gelombang dari 400
sampai 800 nm, meskipun beberapa orang dapat menerima panjang gelombang
dari 380 sampai 780 nm (atau dalam frekuensi 790-400 terahertz). Mata yang
telah beradaptasi dengan cahaya biasanya memiliki sensitivitas maksimum di
sekitar 555 nm, di wilayah hijau dari spektrum optik. Warna pencampuran seperti
pink atau ungu, tidak terdapat dalam spektrum ini karena warna-warna tersebut
hanya akan didapatkan dengan mencampurkan beberapa panjang gelombang.
Suatu panjang gelombang diukur dalam nanometer, dimana panjang gelombang
4
sinar tampak diantara 400nm sampai 800nm. Panjang gelombang diatas sinar
tampak adalah sinar tampak adalah sinar infra merah dan microwave, sedangkan
panjang gelombang dibawah sinar tampak adalah ultraviolet, x-ray, sinar gamma
dan sinar kosmik. Sinar LASER berada diantara sinar tampak dan mendekati area
sinar infra merah.3,5
Gambar no. 1 Spektrum elekromagnetik
b. Amplitudo
Amplitudo adalah pengukuran skala dari besar osilasi suatu gelombang.
Bisa dihitung dari jarak puncak dan lembah gelombang sinusoide. Amplitudo juga
dapat didefinisikan sebagai jarak terjauh dari garis kesetimbangan dalam
gelombang sinusoide yang kita pelajari pada mata pelajaran fisika dan matematika
geometrika.3,5
5
Gambar 2. Amplitudo
c. Frekuensi
Frekuensi adalah ukuran jumlah putaran ulang per peristiwa dalam selang
waktu yang diberikan. Untuk memperhitungkan frekuensi, seseorang menetapkan
jarak waktu, menghitung jumlah kejadian peristiwa, dan membagi hitungan ini
dengan panjang jarak waktu. Hasil perhitungan ini dinyatakan dalam satuan hertz
(Hz) yaitu nama pakar fisika Jerman Heinrich Rudolf Hertz yang menemukan
fenomena ini pertama kali. Frekuensi sebesar 1 Hz menyatakan peristiwa yang
terjadi satu kali per detik.
Frekuensi dari warna suatu sinar berlawanan dengan panjang
gelombangnya. Semakin tinggi frekuensi maka semakin pendek suatu panjang
gelombang. Frekuensi dan panjang gelombang mempengaruhi penyerapan dari
suatu sinar. Suatu sinar dengan frekuensi yang tinggi dan panjang gelombang
yang pendek dapat diserap pada tingkat lebih superficial daripada sinar dengan
frekuensi yang rendah dan panjang gelombang yang panjang.3,4,5
6
Gambar 3. Hubungan frekuensi dengan panjang gelombang
2.2 Gelombang Elektromagnetik
Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat
walau tidak ada medium. Energi elektromagnetik merambat dalam gelombang
dengan beberapa karakter yang bisa diukur, yaitu: panjang
gelombang/wavelength, frekuensi, amplitude, kecepatan. Amplitudo adalah tinggi
gelombang, sedangkan panjang gelombang adalah jarak antara dua puncak.
Frekuensi adalah jumlah gelombang yang melalui suatu titik dalam satu satuan
waktu.
Frekuensi tergantung dari kecepatan merambatnya gelombang. Karena
kecepatan energi elektromagnetik adalah konstan, panjang gelombang dan
frekuensi berbanding terbalik. Semakin panjang suatu gelombang, semakin rendah
frekuensinya dan semakin pendek suatu gelombang semakin tinggi frekuensuinya.
Energi elektromagnetik dipancarkan, atau dilepaskan, oleh semua masa di alam
semesta pada level yang berbeda-beda. Semakin tinggi level energy dalam suatu
energy, semakin rendah panjang gelombang dari energy yang dihasilkan, dan
semakin tinggi frekuensinya. Perbedaan karakteristik energy gelombang
digunakan untuk mengelompokan energi elektromagnetik.1,2,3
Dari uraian diatas dapat disimpulkan beberapa ciri gelombang
elektromagnetik adalah sebagai berikut :
1. Perubahan medan listrik dan medan magnetik terjadi pada saat yang
bersamaan
7
2. Arah medan listrik dan medan magnetik saling tegak lurus dan
keduanya tegak lurus terhadap arah rambat gelombang
3. Gelombang elektromagnetik merupakan gelombang universal.
4. Gelombang elektromagnetik mengalami peristiwa pemantulan,
pembiasan
Cepat rambat gelombang elektromagnetik hanya bergantung pada sifat-
sifat listrik dan magnetic medium yang ditempuhnya. Susunan semua bentuk
gelombang elektromagnetik berdasarkan panjang gelombang dan frekuensinya
disebut spectrum elektromagnetik. Gambar spektrum elektromagnetik disusun
berdasarkan panjang gelombang (diukur dalam satuan nm) mencakup kisaran
energy yang sangat rendsh, dengan panjang gelombang tinggi dan frekuensi
rendah, seperti gelombang radio sampai ke energy yangsangat tinggi, dengan
panjang gelombang rendah dan frekuensi tinggi seperti radiasi X-ray dan Gamma
Ray.
2.3 Sifat fisik dari sinar
Sinar seperti halnya suara berjalan pada pola gelombang dan mempunyai
sifat yang spesifik seperti refleksi, refraksi dan absorpsi.1,2,3,4,5
a. Refleksi
Refleksi merupakan pancaran sinar energy yang dipantulkan kembali dari
suatu permukaaan. Sinar mempunyai kemampuan untuk memantul kembali pada
permukaan yang berbeda-beda. Derajat suatu refleksi berkurang pada sudut yang
mendekati 90°.
b. Refraksi
Refraksi merupakan sinar dari suatu sumber energy yang dibelokan sesuai
dengan sudut datangnya sinar. Suatu sinar dapat diarahkan kembali dari
permukaan pada suatu sudut tertentu. Sebagai contoh, jika suatu sinar diarahkan
pada kaca maka akan direfleksikan kembali pada sinar yang diarahkan pada posisi
tegak lurus permukaan kaca. Jika sudut tidak tegak lurus, maka sinar akan
direfraksikan atau dibelokan ke arah yang lain.
8
c. Absorpsi
Kemampuan suatu substansi untuk menerima sinar atau pancaran energy.
Intensitaas suatu sinar akan berkurang saat melewati substansi tersebut. Absorpsi
berhubungan dengan penetrasi. Jika sumber energy banyak diabsorpsi pada saat
melewati suatu substansi maka penetrasinya pada substansi tersebut tidak dalam.
Tapi apabila sumber energy tersebut pada suatu substansi tidak banyak direfleksi,
direfraksi dan diabsorpsi maka penetrasinya akan lebih dalam pada substansi
tersebut.
Gambar no. 4 Sifat fisik sinar.
(Diambil dari kepustakaan no.1)
9
BAB III
LASER
LASER merupakan akronim dari light amplification by stimulated
emission of radiation. Radiasi adalah proses dimana energy dipancarkan melalui
ruang. Karakteristik umum untuk semua bentuk energy radiasi adalah : (1)
dihasilkan dengan pemberian tenaga listrik atau tenaga lainnya pada berbagai
bentuk zat, (2) dapat ditransmisikan tanpa bantuan medium yang dapat
dilihat/diraba, (3) kecepatan hantaran sama dalam medium vakum, tetapi bisa
berbeda dalam medium yang berbeda. Arah pancaran normalnya adalah garis
lurus, tetapi akan mengalami refleksi, defleksi dan absorbsi oleh media yang
dilaluinya.
Dibidang kedokteran dikenal 2 macam LASER, yaitu LASER berdaya
tinggi (high power LASER) dan LASER berdaya rendah (low power LASER).
LASER berdaya tinggi banyak digunakan dalam bidang bedah, THT, bedah saraf,
kandungan dll karena memiliki kemampuan untuk memotong, mengiris dan
membakar jaringan. Sedangkan LASER berdaya rendah tidak mempunyai efek
panas pada jaringan, tetapi mempunyai efek biologis yang dimanfaatkan untuk
mempercepat penyembuhan jaringan dan penatalaksanaan nyeri.
3.1 Prinsip Fisis LASER
Jika foton atau partikel energi sinar diarahkan pada sebuah atom maka
kemungkinan akan diabsorbsi,
, direfleksikanm atau ditransmisikan. Jika partikel direfleksikan atau
ditransmisikan, tidak terjadi perubahan energi sinar, tetapi jika foton diabsorbsi,
terjadi peningkatan energy pada electron orbit. Satu atau lebih electron mengalami
perubahan posisi dari orbit yang lebih dalam ke orbit yang lebih perifer. Atom
yang telah menerima energy tersebut disebut excited.6,7
Excited atom tidak stabil dan akan berusaha kembali pada keadaan
semula (ground state) dengan cara yang berbeda-beda, dalam waktu singkat, tanpa
10
stimulasi external lebih jauh. Fenomena ini menghasilkan emisi sinar secara
spontan (spontaneous emission). Jika dibiarkan, proses ini akan menghambat level
transfer energy yang dibutuhkan untuk radiasi LASER. Tetapi jika sebuah foton
dengan energy yang tepat menumbuk sebuah atom yang sedang dalam excited
state, atom tersebut segera akan terstimulasi untuk mengemisikan kelebihan
energinya dan melakukan transisi ke ground state. Proses ini disebut stimulated
emission. Foton yang diemisi merupakan suatu amplifikasi radiasi yang
distimulasi (amplification of stimulating radiation). LASER bisa merupakan
bentuk energy elektromagnetik yang dapat dilihat atau tidak dapat dilihat
(inframerah) dalam spektrum elektromagnetik.6,7
Dalam sebuah LASER, ketika electron distimulasi oleh suatu sumber
tenaga eksternal dengan kecepatan tinggi, gabungan foton-foton disearahkan
dalam ruang pantul (reflecting chamber). Ketika menumbuk cermin pantul perak
yang semipermeabel, foton-foton dipantulkan balik ke cermin pantul (reflecting
mirror). Refleksi foton bolak-balik antara kedua cermin melalui medium LASER
selanjutnya akan mengaktivasi sinar. Proses ini belanjut terus dengan semakin
banyak foton yang terstimulasi, hingga ruang tidak dapat lagi menampung level
energy tersebut. Akhirnya, foton dipancarkan melalui cermin semipermeabel dan
keluar melalui kabel serat optik. Serat optik adalah filament serupa benang yang
terbuat dari kaca yang mengarahkan foton yang terstimulasi kea rah permukaan
yang diterapi. Ketika foton melalui jaringan silindris, beberapa excited atom
dalam reflecting chamber mulai kembali ke groung state. Proses emisi spontan ini,
seperti yang telah disebutkan diatas, menyebabkan intensitas foton yang
diemisikan ke jaringan berkurang. Tipe LASER lainnya memakai diode pada
ujung aplikator yang lebih baik daripada serat optik.
3.2 Komponen Dasar LASER
Ada 3 sifat dasar yang membedakan LASER dari sumber sinar pijar dan
fluoresen (neon), yaitu koheren, monokromatis dan pancaran yang terkolimasi.
Sifat koheren berarti semua foton yang diemisi dari tiap-tiap molekul
mempunyai fase panjang gelombang sama. Masing-masing gelombang sinar
11
“terkunci dalam langkah yang sama” dengan yang lain. Karena mempunyai fase
yang sama, gelombang-gelombang tersebut dikatakan temporally coherent.
Mereka juga berjalan dalam arah yang sama, sehingga disebut spatial coherent.
Sinar yang bersifat spatial coherent dapat difokuskan dengan lensa menjadi spot
yang sangat kecil.
Monokromatisitas didefinisikan sebagai spesifitas sinar dalam panjang
gelombang tertentu dan tunggal serta frekuensi yang sama, yang memberikan sifat
murni yang tidak ditemukan pada sumber sinar pada umumnya. Jika spesifitas ini
berada dalama spectrum yang dapat dilihat, maka akan berupa warna tunggal. Jika
sinar ini dilewatkan pada sebuah prisma, maka akan keluar sinar dengan warna
yang sama seperti sinar yang masuk. Sebagai contoh, He-Ne menghasilkan warna
merah
Pancaran LASER terkolimasi dengan baik, artinya divergensi atau
pemisahan foton minimal, sehingga sinar berjalan pararel.
3.3 Klasifikasi LASER
LASER dapat diklasifikasikan menurut medium LASER yang
digunakan, intensitas energi yang dikeluarkan dari suatu alat dan tingkat
keamanan.8,9
3.3.1 Medium LASER
Medium LASER yang digunakan untuk pembangkit LASER dapat
berupa Kristal, gas, semikonduktor, zat cair atau bahan kimia. LASER Kristal
meliputi LASER ruby (694,3 nm), LASER neodymium yttrium-alumunium-
garnet (Nd:YAG) (1060 nm). LASER gas meliputi helium-neon (He-Ne) (632,8
nm), argon (476,5-514,5 nm) dan karbondioksida (CO2) (10.600 nm). LASER
semikonduktor atau diode meliputi gallium-arsenide (Ga-as). LASER cair atau
dye LASER (panjang gelombang dapat diatur). LASER kimia biasanya digunakan
untuk keperluan militer.
12
Medium LASER yang digunakan pada ILIB (intravascular laser
irradiation of blood) umumnya menggunakan medium LASER gas He-Ne dengan
energi rendah, yang langsung disorotkan kedalam darah melalui jarum LASER
dengan panjang gelombang 632,8 nm.6,9
3.3.2 Intensitas
Seperti sinar difus, LASER yang menghasilkan foton merah atau
inframerah memanaskan jaringan, dan foton ultraviolet menghasilkan reaksi
fotokimia. Perbedaan utama dengan sinar difus adalah bahwa dengan LASER,
dimungkinkan untuk dihasilkan iradiasi dan intensitas daya yang sangat tinggi.
Reaksi non termal dapat dihasilkan bahkan dalam spectrum merah dan inframerah
Menurut intensitasnya, LASER diklasifikasikan menjadi ‘high power
LASER’ dan ‘low power LASER’. Perbedaan intensitas LASER tersebut
disebabkan oleh nperbedaan panjang gelombang. Secara umum, untuk tujuan
rehabilitasi medik, dipakai radiasi dengan panjang gelombang antara 600-1100
nm, karena diluar rentang tersebut absorbsi di kulit sangat besar sehingga
penetrasi kedalam menjadi sangat berkurang.7
Respon jaringan akibat LASER meliputi reaksi termal dan nontermal.
LASER berintensitas tinggi memungkinkan reaksi termal dengan tahap-tahap:
peningkatan temperature jaringan, dehidrasi jaringan, koagulasi protein, termolisis
dan evaporasi. Denaturasi protein terjadi mulai temperature jaringan sebesar 40ºC,
koagulasi mulai 68°C, evaporasi mulai 100ºC dan karbonisasi mulai 500°C
Jika kekuatan rata-rata LASER kurang dari kemampuan untuk
memanaskan jaringan, maka disebut LASER berdaya rendah (low power
LASER0 atau LASER dingin (cold LASER) atau LASER berenergi rendah low
energy LASER) atau LASER lunak (soft LASER). LASER berdaya rendah
mempunyai output power 1 sampai 75 mW, menyebabkan respon termal yang
minimal atau tidak ada (kurang dari 0,5-0,75ºC). Sistem LASER berenergi rendah
member reaksi bioaktivasi dan secara eksperimental maupun klinik terbukti
menstimulasi penyembuhan jaringan serta mempunyai efek analgesic.
13
3.3.3 Keamanan
LASER juga dibedakan berdasarkan tingkat keamanan atau efeknya pada
mata dan kulit. Menurut U.S FDA’s Center for Device and Radiological Health,
LASER dikelompokan dalam 4 kelas:1,2,6,7
Kelas 1 : LASER bebas, tidak berbahaya untuk tubuh dan tidak
mempunyai efek pada mata dan kulit. Sinar dari LASER
bebas tidak tampak dengan rata-rata keluaran daya 1 mW
atau kurang. Termasuk dalam kelompok ini adalah LASER
GaAs
Kelas 2 : LASER berkekuatan rendah. Aman pada kulit, tidak merusak
mata kecuali melihat langsung dalam waktu yang lama
(lebih dari 1000 detik). Termasuk LASER tampak yang
menghasilkan rata-rata keluaran daya 1 mW, seperti
LASER HeNe
Kelas 3 : LASER resiko sedang. LASER ini tidak menimbulkan bahaya
bila melihat sekejap tanpa pelindung mata tetapi dapat