## Monitoring Ekg (Elektrokardiograf)

## Berbasis Mikrokontroller Dan Pemrograman Delphi 7.0

## Alif Fitriani Putri
Program Studi Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surabaya, Indonesia Jalan Sutorejo No. 59 Surabaya alifputri64@gmail.com

## Anang Widiantoro
Program Studi Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surabaya, Indonesia Jalan Sutorejo No. 59 Surabaya
anang_widiantoro@yahoo.com
Abstrak- Jantung  merupakan  salah  satu  organ tubuh manusia yang memegang peranan yang sangat vital dalam  hidup  seorang  manusia.  Setiap  jantung  memiliki empat  ruang  yang  memiliki  fungsinya  masing-masing. Jantung akan bekerja melewati suatu mekanisme dengan berulang-ulang  secara  terus  menerus  yang  bisa  disebut dengan  siklus  jantung  atau  denyut  jantung.  Ketika berkontraksi,  jantung  akan  berdenyut  berirama.  Hal  ini terjadi  karena  jantung  mempunyai  sebuah  mekanisme aliran  listrik    yang  timbul  dengan  sendirinya.  Aktivitas listrik  jantung  dapat  direkam  dengan  elektrokardiogram (EKG)  menggunakan  alat  atau  mesin  pendeteksi  impuls listrik (elektrokardiograf).
Penelitian ini bertujuan untuk membuat alat yang digunakan  untuk  memonitoring  aktifitas  listrik  jantung. Dalam perancangannya, alat ini menggunakan ATMEGA8 sebagai  pengontrol  utama.  Modul  AD8232 untuk  mendapatkan  sinyal  jantung.  Hasil  monitoring  ini akan ditampilkan pada laptop. Alat ini juga menggunakan  modul  bluetooth  untuk  mengirimkan  data kedalam laptop.
Dari  hasil  pengukuran  dan  pengambilan  data pada alat monitoring EKG berbasis  mikrokontroller dan pemrograman  delphi  7.0  yang  dibandingkan  dengan  alat standar  dari  EKG  menunjukkan  hasil  kesalahan  atau error sebesar 0,83% pada pembacaan 60 BPM. Rata-rata kesalahan  atau  error  pada  alat  monitoring  EKG  adalah 0,2%..
Kata Kunci : Jantung, Modul AD8232, Elektrokardiograf, EKG, Bluetooth.

## I. PENDAHULUAN
Jantung merupakan salah satu  organ tubuh yang paling penting dan juga organ vital yang bekerja tanpa henti.  Oleh  karena  itu,  sudah  sepantasnya  kesehatan jantung dipelihara agar terhindar dari berbagai penyakit yang  dapat merusaknya.  Gejala  penyakit  jantung  tidak dapat  didiagnosis  secara  pasti  oleh  dokter.  Sehingga sering  disebut  “silent  killer”,  karena  tidak  tahu  kapan
terjadi,  bagaimana  gejalanya,  dan  bahkan  bisa  terjadi begitu saja hingga fatal akibatnya.
Penyakit  yang  menjadi  penyebab  kematian tertinggi  di  dunia  yaitu  penyakit  jantung  koroner.  Di Indonesia  setidaknya  ada  sekitar  0.5%  warga  yang terdiagnosa  mengalami  penyakit  jantung  coroner  ini dan  dengan  tingkat  kematian  yang  cukup  tinggi  di kisaran  45%.  Dengan  persentase  sekitar  0.5%  dari warga  Indonesia  atau  setara  dengan  1.25  juta  jiwa jika jumlah  penduduk  Indonesia  sekitar  250  juta  jiwa, dapat  dikatakan  bahwa  penyakit  jantung  koroner  ini termasuk  pembunuh nomor  satu manusia  di  Indonesia. Angka ini merupakan data yang tercatat di rekam medis atau  dapat  dikatakan  penderita  yang  mengalami penyakit  ini  atau  pasien  melakukan check  up kondisi kesehatannya  ke  rumah  sakit.  Selanjutnya  bagaimana dengan  sebagian  masyarakat  yang  kurang  peduli  atau tidak memiliki pengetahuan tentang kesehatannya [1].
Pemeriksaan  kondisi  jantung  dapat  dilakukan dengan
menggunakan Elektrokardiogram. Elektrokardiogram  (EKG)  atau Electrocardiogram (ECG) adalah  tes  medis  untuk  mendeteksi  kelainan jantung  dengan  mengukur  aktivitas  listrik  yang dihasilkan oleh jantung, saat jantung berkontraksi. EKG dapat  membantu  mendiagnosa  berbagai  kondisi kesehatan seperti aritmia jantung, pembesaran jantung, peradangan jantung (perikarditis atau miokarditis), dan penyakit jantung koroner [5].
Salah  satu  peralatan  medis  atau  peralatan kesehatan  yang  bisa  digunakan  untuk  mendiagnosa penyakit jantung yaitu Elektrokardiograf. Elektrokardiograf  akan  mencatat  aktivitas  listrik  pada otot jantung dan menampilkan data ini pada layar visual atau  pada  kertas  print.  Selanjutnya  data  dari  alat  ini didiagnosa  oleh  dokter  ahli.  Hasil  EKG  yang  normal dari  jantung  memiliki  ciri-ciri  yang  khas.  Kerusakan pada otot jantung atau irama jantung yang tidak teratur
bisa  berdampak  pada  aktivitas  listrik  jantung  sehingga mengubah hasil dari EKG [5].
Berdasarkan  latar  belakang  masalah  diatas, peneliti akan membuat suatu alat yang bertujuan untuk mendeteksi  gangguan  atau  kelainan  pada  jantung manusia  yang  mudah  digunakan.  Maka  peneliti mengambil  judul  tugas  akhir  yaitu  “Monitoring  EKG (Elektrokardiograf)  Berbasis  Mikrokontroller  dan Pemrograman Delphi 7.0”

## II. BAHAN DAN METODE
A. Jantung
Jantung merupakan organ utama sistem kardiovaskuler,  berotot  dan  berongga,  terletak  di rongga  toraks  bagian  mediastinum,  diantara  dua  paru- paru.  Jantung  mempunyai  bentuk  seperti  kerucut tumpul,  pada  bagian  bawah  disebut  apeks,  letaknya lebih  ke  kiri  dari  garis  medial,  bagian  tepinya  pada ruang  interkosta  V  kiri  atau  kira-kira  9  cm  dari  kiri linea medioclavicularis, sedangkan pada bagian atasnya disebut basis terletak agak kekanan tepatnya pada kosta ke  III,  1  cm  dari  tepi  lateral  sternum.  Jantung mempunyai ukuran kurang lebih sekitar panjangnya 12 cm,  lebar 8-9  cm  dan  tebalnya  6  cm.  Dan mempunyai berat  sekitar  200  sampai  425  gram,  untuk  laki-laki sekitar  310  gram,  dan  untuk  perempuan  sekitar  225 gram.
Posisi  jantung  pada  tubuh  manusia  dapat  dilihat  pada gambar 1 dibawah ini :

## Gambar 1. Posisi Jantung [15]
Jantung  termasuk  otot  tubuh  yang  bersifat  unik karena  dapat  membentuk  impuls  secara  otomatis  dan berkontaksi ritmis. Kemampuan jantung menghantarkan impuls listrik disebut konduksi. Adanya impuls  listrik  memungkinkan  otot  jantung  mengalami depolarisasi  sehingga  jantung  dapat  berkontraksi, keadaan  ini  disebut  eksitabilitas.  Depolarisasi  terjadi akibat  adanya  perbedaan  konsentrasi  muatan  ion  pada intrasel  dan  ekstrasel  dalam  sel  otot  jantung  sehingga terjadi  pergerakan  ion  menyebrang  ke  membran semipermeable  membran  sel.  Adanya  sistem  konduksi ini  memungkinkan  jantung  dapat  berkontraksi  antara atrium dan ventrikel secara sinkron.
B. EKG (Elektrokardiograf) Aktivitas listrik jantung dapat direkam dengan alat elektrokardiograf  dan  hasil  rekaman  dari  alat  tersebut dinamakan  elektrokardiogram.  Sedangkan  ilmu  yang mempelajari  tentang  EKG  disebut  elektrokardiografi. Elektrokardiogram  pertama  kali  diperkenalkan  oleh seorang  ilmuwan  Belanda  yaitu  Einthoven  pada  tahun 1903 dengan menggunakan Galvanometer. Elektrokardiograf ini sangat berguna dalam
mendiagnosa kelainan jantung seperti aritmia, iskemia, infark  jantung,  fungsi  konduksi  jantung,  gangguan elektrolit.
Alat  EKG  (elektrokardiograf)  yang  sudah  banyak digunakan  dalam  pemeriksaan  kesehatan  yang  ada selama ini seperti pada gambar 2 dibawah ini :
Gambar 2. EKG (Elektrokardiograf)
(sumber : fukuda)
1. Elektroda Disposable Pada  umumnya  bentuk  elektroda  disposable yang  hanya  satu  kali  dipakai  dalam  proses pengukuran  sinyal  listrik  jantung,  seperti  pada gambar 3. dibawah ini :

## Gambar 3. Bentuk elektroda disposable [18]
Elektroda  berfungsi  untuk  mendeteksi  adanya sinyal  listrik  jantung  yang  dipasang  pada beberapa  titik  tertentu  di  permukaan  tubuh. Pemantauan  sinyal  EKG  ini  akan  dilakukan dengan menggunakan  elektroda  jenis disposable. Elektroda  jenis  ini  dapat  dipasang  pada  kulit dengan  mudah  dan  dapat  dilepas  juga  dengan mudah. (Rusyda, 2011)
2. Modul AD8232 Modul  AD8232  merupakan  rangkaian yang digunakan untuk mengukur aktivitas listrik jantung.  Aktivitas  listrik  jantung  ini  dapat dimonitor menggunakan
EKG
atau Elektrokardiogram.  Modul  ini  memberikan keluaran dalam bentuk data analog. Single Lead Heart  Rate  Monitor  pada  AD8232  berfungsi sebagai  op  amp  untuk  membantu  mendapatkan
sinyal  yang  jelas  dari  interval  PR  dan  QT dengan  mudah.  Modul  AD8232  yaitu  blok pengkondisian  sinyal  terintegrasi  untuk  EKG dan  aplikasi  pengukuran  biopotensial  lainnya. Modul  ini  dirancang  untuk  mengekstrak, memperkuat, dan menyaring sinyal biopotensial kecil  dengan  kondisi  noise  yang  minim.
(Digiware, 2015).
Model  dan  bentuk  dari  modul  rangkaian AD8232 seperti pada gambar 4 dibawah ini :
Gambar 4. Modul AD8232 [8]
3. Mikrokontroller Atmega8 AVR  ATmega8  adalah  mikrokontroler CMOS  8-bit  berarsitektur  AVR  RISC  yang memiliki  8K  byte  in-System  Programmable Flash.  Mikrokontroler  dengan  konsumsi  daya rendah  ini  mampu  mengeksekusi  instruksi dengan kecepatan maksimum 16 MIPS pada 36 frekuensi  16  MHz.  Jika  dibandingkan  dengan ATmega8L perbedaannya terletak pada besarnya tegangan  yang  diperlukan  untuk  bekerja.  Untuk ATmega8  tipe  L,  mikrokontroler  ini  dapat bekerja  dengan  tegangan  antara  2,7  -  5,5  V sedangkan untuk ATmega8 hanya dapat bekerja pada  tegangan  antara  4,5  –  5,5  V.  ATmega8 memiliki  28  Pin,  yang  masing-masing  pin  nya memiliki fungsi yang berbeda-beda baik sebagai port maupun fungsi yang lainnya.
4. Modul Bluetooth Bluetooth  merupakan  sebuah  system penghubung  nirkabel  atau  tanpa  kabel  yang dapat  menghubungkan  suatu  perangkat  dengan perangkat  lainnya  untuk  saling  menukar informasi  maupun  media.  Modul  Bluetooth  to Serial HC 05 adalah Modul Bluetoth yang dapat diset  sebagai  Master  ataupun  sebagai  Slave. Bluetooth  to  Serial  HC  05  adalah  versi pengembangan  dari Modul  Bluetooth to  Serial HC06  yang  dapat  diset  sebagai  Master  ataupun diset  sebagai  Slave,  berbeda  dengan  Modul HC06 yang hanya dapat di gunakan untuk Slave saja.
5. Laptop Laptop  berfungsi  untuk  mengolah  data yang  dikirim  oleh  modul  Bluetooth  HC  05. Pengolahan  data  yang  akan  ditampilkan  pada laptop  menggunakan  software  Delphi7.  Data
akan  ditampilkan  dalam  bentuk  grafik  sinyal EKG yang akan dapat terus dilihat oleh operator selama  proses  pemeriksaan  berlangsung.  Pada laptop  juga  dilengkapi  dengan  Bluetooth  yang difungsikan sebagai receiver atau penerima.
C. Metode Penelitian
1. Diagram Mekanik Modul a) b)

## c)
Gambar 5. Diagram mekanis rancangan alat terlihat dari a) Tampak kanan, b) Tampak kiri, c) Tampak atas
2. Diagram Blok Pasien AD8232 Mikrokontroller Bluetooth HC-05 Laptop INPUT PEMROSES OUTPUT ECG Elektroda
Gambar 6. Diagram blok rancangan alat monitoring EKG (Elektrokardiograf) berbasis mikrokontroller dan pemrograman delphi7.0
Penjelasan Blok Diagram:
Input  berasal  dari  elektroda  disposable yang  dipasang  pada  tubuh  pasien  untuk menyadap  sinyal  listrik  jantung  dari  pasien. Sinyal tersebut akan diolah pada blok pemroses. Blok  pemroses  berisi  dari  modul  AD8232, mikrokontroller  atmega8,  Bluetooth.  Sinyal EKG  akan  diproses  oleh  modul  rangkaian AD8232.  Output  dari  AD8232  akan  langsung dimasukkan  ke  pin  ADC  atmega8.  Atmega8 akan mengubah sinyal ADC menjadi bentuk bit. Data yang sudah dirubah dalam bentuk bit akan dikirimkan  ke  laptop  oleh  Bluetooth  yang disambungkan  ke  Port  TX-RX  atmega8.  Data akan  diterima  oleh  Bluetooth  yang  ada  dalam Laptop,  kemudian  akan  diproses  menggunakan software  Delphi7.  Pemrosesan  data  yang diterima oleh delphi7 digunakan untuk
menampilkan  grafik  sinyal  EKG.  Grafik  sinyal EKG akan ditampilkan pada monitor laptop.

## 3. Diagram Alir
Start Inisialisasi Penyadapan sinyal oleh AD8232 Mikrokontroller mengolah data Pengiriman lewat Bluetooth Tampilan Delphi pada Laptop Selesai Tidak Ya Gambar 7. Diagram Alir
Sebelum  alat  dinyalakan,  terlebih  dahulu elektroda  harus  terpasang  pada  tubuh  pasien. Elektroda  berfungsi  menyadap  sinyal  listrik jantung  yang  ada  ditubuh  pasien.  Kemudian menyalakan  alat,  setelah  elektroda  terpasang semua. Sinyal listrik jantung akan diproses oleh rangkaian  AD8232.  Kemudian  data  diolah  oleh mikrokontroller. Setelah pengolahan data selesai,  data  akan  dikirim  melalui  Bluetooth  ke laptop  menggunakan program  Delphi  7.0.  Hasil tampilan  dapat  dilihat  pada  laptop.  Tampilan monitoring  yang  ada  dilaptop  berupa  grafik sinyal EKG dan BPM.
a)
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
1. Rangkaian Alat Rangkaian  yang  digunakan  dalam  pembuatan alat ini ditunjukkan pada gambar 8 dibawah ini :

## Gambar 8. Rangkaian alat
Penjelasan : a) Power  supply  :  rangkaian  pada  alat  ini disupply  menggunakan  power  bank  atau baterai
b) Modul  EKG  :  pada  alat  ini  menggunakan modul  AD8232  untuk  mendeteksi  sinyal listrik  jantung  manusia  yang  akan  diolah
oleh mikrokontroller
c) Rangkaian  mikrokontroller  ATmega8  : rangkaian  ini  digunakan  untuk  mengolah data  dari  modul  EKG.  Data  yang  diolah berupa  data  ADC.  Inputan  sinyal  EKG menggunakan PortC.0 (ADC0).
d) Modul  Bluetooth  :  modul  ini  digunakan untuk mengirimkan data yang sudah diolah oleh  mikrokontroller  ke  laptop  yang  akan menampilkan  grafik  sinyal  EKG.  Modul bluetooth  yang  akan  digunakan  yaitu Bluetooth HC-05. Modul ini membutuhkan tegangan +5VDC dan GND, menggunakan baudrate  115200.  Tx  dihubungkan  ke PortD.0  (RxD).  Rx  dihubungkan  ke PortD.1 (TxD).
2. Hasil Pengambilan Data Hasil gambar dari alat monitoring EKG berbasis mikrokontroller  dan  pemrograman  delphi  yang dibuat  oleh  peneliti  ditunjukkan  pada  gambar  9 dibawah ini :
Tabel  1  menunjukkan  hasil  perbandingan pengukuran  alat  monitoring  EKG  peneliti  (x) dengan  alat  EKG  merk  Fukuda  Denshi  (y), seperti ditunjukkan pada tabel dibawah ini :

## Tabel 1 Hasil Pengambilan Data
Pengukuran ke- I II III IV V
1 EKG Peneliti (x) 81 81 81 81 81 EKG Fukuda (y) 79 79 79 79 79 2 EKG Peneliti (x) 79 79 79 79 79 EKG Fukuda (y) 79 79 79 79 79 3 EKG Peneliti (x) 81 81 81 81 81 EKG Fukuda (y) 80 80 80 80 80
Tabel  2  menunjukkan  hasil  pengambilan  data dari  pengukuran  alat  monitoring  EKG  yang dibuat  peneliti  dengan  alat  standar  (ECG Simulator atau Phantom EKG), seperti ditunjukkan pada tabel dibawah ini :
Tabel 2 Hasil pengambilan data dengan alat standar Setting Media Pembacaan Alat Rata- rata SD (%) Tole ransi Ua (BPM) 1 2 3 4 5 6 Error 60 60 60 60 60 59 59 59,67 0,5 0,83
±5% 0,22 80 80 80 80 80 80 80 80 0 0
0
100 100 100 100 100 100 100 100 0 0
0
120 120 120 120 120 120 120 120 0 0
0

## IV. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil pengujian pada alat monitoring  EKG  (Elektrokardiograf)  berbasis mikrokontroller  dan  pemrograman  Delphi  7.0, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Alat  monitoring  EKG(Elektrokardiograf) berbasis mikrokontroller dan pemrograman delphi  7.0  dibuat  menggunakan  modul AD8232  yang  berfungsi  untuk  mendeteksi aktifitas listrik pada otot jantung.
2. Alat  monitoring  EKG(Elektrokardiograf) berbasis mikrokontroller dan pemrograman delphi  7.0  ini  menggunakan  ATmega8 sebagai  pengolah  data  dan  Delphi  7.0 untuk menampilan grafik sinyal ECG.
3. Pengiriman  data  antara  modul  dengan Laptop menggunakan Bluetooth HC-05
4. Berdasarkan  pengambilan  data  dan  hasil perhitungan antara alat yang dibuat dengan phantom EKG (EKG simulator) didapatkan error  sebesar  0,83%  pada  BPM  =  60  dan error sebesar 0% pada BPM = 80, 100 dan 120.  Rata-rata  kesalahan  atau  error  pada alat sebesar 0,2%.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Achmad  Haerul  Yusro,    “Penyakit  Jantung Koroner di indonesia Penyebab Kematian Nomor 1 Manusia”. 2017.
[2] Ardi Winoto,
“Mikrokontroller AVR ATmega8/16/32/8535 dan Pemrogramannya dengan  Bahasa  C  pada  WinAVR”,  Bandung  : Informatika, 2008.
[3] Bahrudin,  Galih,  Siti,  Tanty,  “Terapi  Modalitas Keperawatan  Kardiovaskuler  dan  Aplikasinya”, Jakarta : Trans Info Media, 2012.
[4] Barret, Kim E; Boitano, Scott; Barman, Susan M; Brooks,  Hedden  L;  Ganong‟s,  “Review  of Medical  Physiology”;  Chap.  33  :  555-557, Twenty-Third  Edition,  Mc  Graw  Hill  Medical Co.
[5] Carr,  Brown,  “Introduction  to  Biomedical Equipment Technology”, Englewood Cliffs, NJ : Prentice Hall
[6] Digiware  “Single  Lead  Heart  Rate  Monitor  - AD8232”. 2015.
[7] Guyton  &  Hall,  „Text  Book  of  Medical Physiology,  Unit  XI”  :  Chap.  60,  748-760,
Elevent Edition, Elsevier Saunders Inc., Philadelphia, 2006.
[8] Guyton  and  Hall,  “Fisiologi  Kedokteran”,  ed.
11.Jakarta:EGC, 2007.
[9] Masud, Ibnu, Dasar-Dasar Fisiologi Kardiovaskuler, 35-38, Penerbit Buku Kedokteran EGC, Jakarta, 1989. [10] Price,  A.  Sylvia,  “Patofisiologi,  Konsep  Klinis Proses-Proses Penyakit”, ed.6.Jakarta:EGC,
2005.
[11] Sherwood, Lauralee, “Fisiologi Manusia. Penerbit Buku Kedokteran EGC”, Jakarta, 2002.
[12] Sherwood, Lauralee, ”Fisiologi Manusia, dari Sel ke Sistem”, Jakarta:EGC, 2011.
[13] Sundana  Krisna,  “Interpretasi  EKG  :  Pedoman Untuk Perawat”, Jakarta : EGC, 2008.
[14] Tarwoto, Aryani Ratna, Wartonah, “Anatomi dan Fisiologi  Untuk  Mahasiswa        Keperawatan”, Jakarta : Trans Info Media, 2009.