Jurnal Sistem Komputer dan Kecerdasan Buatan Vol I No 2 Tahun 2018 Alat Ukur Kadar Gula Darah dan Informasi Dosis Insulin Berbasis Sinyal Photopletysmograph (PPG) Putri Madona1.
Erwin Saputra2.
Hendri Novia Syamsir3 Politeknik Caltex Riau, dhona@pcr.
id, erwinsyaputra8@gmail.
com, hendri@pcr.
Diterima: 29 Agustus 2017 Disetujui: 22 Desember 2017 Abstract Ai Glucose and corresponding required insulin dosage measurement based on Photoplethysmograph (PPG), is a non-invasive method.
The PPG equipment is able to calculate the insulin dosage based on BMI (Body Mass Inde.
The resulted PPG Signal will be transferred into microcontroller to be examined and converted into glucose index and insulin dosage displayed on the LCD screen.
Taken 15 respondent to be examined with 20 up to 50 range of ages.
The resulted measurements are compared with the one resulted by conventional measurement method.
Based on the analysis, the proposed method is able to examine the glucose and insulin dosage up to 80% of accuracy in average.
KeywordsAi Gula Darah.
PPG, insulin, non-invasive.
Index .
untuk dapat mengetahui kadar gula darah seseorang.
Sehingga bagi penderita diabetes hal ini tidak nyaman dan berpotensi infeksi mengingat mereka harus rutin memeriksa gula darahnya.
PENDAHULUAN
Alat ukur di bidang medis sangat dibutuhkan terutama untuk memberikan berdasarkan parameter kesehatan yang akan di Salah satunya adalah gula darah.
Gula darah merupakan parameter medis yang dapat menjadi acuan diagnosis penyakit diabetes.
WHO mencatat bahwa sekitar 1,5 juta orang telah meninggal disebabkan oleh penyakit diabetes dan diabetes dinyatakan sebagai penyakit ke-7 didunia yang paling banyak menyebabkan kematian di tahun 2030 (WHO,2.
Pada penelitian .
dinyatakan bahwa dengan melakukan analisa secara detail pada sinyal Photopletysmograph (PPG) dapat memberi informasi yang berkaitan dengan penyakit diabetes maupun radang sendi.
Oleh karena itu pada penelitian ini dirancang sebuah alat yang dapat mengukur gula darah seseorang dengan cara non-invasive.
Alat ini juga dapat memberi informasi dosis insulin yang dibutuhkan atau tidak oleh Alat ini diharapkan dapat membantu dan memberi kemudahan bagi penggunanya dalam mengukur kondisi gula darahnya untuk mengatur pola hidup yang baik agar terhindar dari bermacam penyakit Penelitian penyakit yang berkaitan dengan gula darah yang tinggi dalam tubuh dapat menyebabkan munculnya penyakit lain seperti hipertensi, kerusakan serius khususnya saraf dan pembuluh darah, kerusakan ginjal, kerusakan mata, penyakit jantung, dan stroke.
II.
Pemeriksaan dini terhadap kondisi gula darah dapat membantu seseorang terhindar dari kemungkinan terjadinya diabetes.
Bagi orang yang telah menderita diabetes maka pemeriksaan rutin sangat bermanfaat untuk menjalankan pola hidup yang lebih baik untuk mengontrol dan mencegah kemungkinan munculnya penyakit lain.
Namun metode yang umumnya ada saat ini harus menggunakan jarum dan sampel darah
LANDASAN TEORI
Review Penelitian Terkait Penelitian sebelumnya sudah melakukan akuisisi data sinyal PPG menggunakan Penelitian ini akan sinyal PPG tersebut menjadi nilai gula darah dan sekaligus menentukan kadar insulin yang dibutuhkan atau tidak dibutuhkan berdasarkan nilai gula darah sehingga memudahkan penggunanya untuk mengetahui kebutuhan Jurnal Sistem Komputer dan Kecerdasan Buatan Vol I No 2 Tahun 2018 insulin bagi tubuhnya.
Penentuan kadar insulin menggunakan tabel Subcutaneous Insulin Order Set oleh Banner Good Samaritan Medical Center (Banner, 2.
(Yahya, 2.
Hubungan antara BMI (Body Mass Inde.
terhadap kebutuhan insulin tubuh ditunjukkan pada tabel 1.
Tabel 1.
Subcutaneous Insulin Order Set oleh Banner Good Samaritan Medical Center Photoplethysmograph (PPG) Photoplethysmograph atau PPG merupakan suatu metode yang digunakan untuk mengukur perubahan volume darah pada suatu organ atau tubuh dengan menangkap sinyal yang terbentuk saat sumber cahaya diteruskan pada jaringan kulit menggunakan sensor optik.
PPG adalah representasi dari perubahan volume aliran darah akibat pemompaan darah oleh Gambar 1 adalah pola dari sinyal PPG.
Gula
<70
mg/dl mg/dl mg/dl mg/dl mg/dl mg/dl mg/dl mg/dl >300 mg/dl Gambar 1 Pola Sinyal PPG Glukosa Darah i.
Glukosa darah atau gula darah mengacu pada gula yang diangkut melalui aliran darah untuk memasok energi bagi semua sel dalam Glukosa dalam darah berasal dari makanan yang kita makan.
Tubuh manusia dapat mengatur kadar glukosa darah agar tidak terlalu tinggi atau terlalu rendah untuk menjaga keseimbangan dalam darah.
BMI 25-30
Dosis Insulin .
Tidak BMI >30 Dosis Insulin .
Tidak PERANCANGAN SISTEM Untuk mendapatkan hubungan antara besarnya nilai kadar gula darah terhadap nilai ADC yang dihasilkan oleh alat ukur yang dibuat, maka dilakukan pengujian awal.
Pengujian awal dilakukan terhadap 15 subjek uji dengan rentang usia 20 Ae 55 tahun.
Tiga dari 15 subjek uji memiliki penyakit gula darah.
Dari hasil pengujian awal ini akan didapatkan persamaan korelasi antara nilai ADC dengan nilai kadar gula darah dalam tubuh.
Kadar glukosa dalam darah dapat berubahubah menjadi naik atau turun dari jam ke jam, dari hari ke hari, tergantung pada makanan yang dikonsumsi dan aktifitas fisik seseorang.
Adapun kadar gula darah yang normal adalah sebagai berikut .
BMI <25
Dosis Insulin .
Tidak Pada mikrokontroller, nilai ADC dari masing-masing pengambilan sampel sinyal PPG oleh sensor selama 12 detik akan di rata-ratakan.
Nilai rata-rata tersebut kemudian akan dikonversi ke dalam nlai kadar gula darah menggunakan persamaa yang didapat sebelumnya.
Gula darah puasa .
jam tidak maka.
= 70-110 mg/dl Gula darah 2 jam PP .
jam sesudah maka.
= 100-140 mg/dl Gula darah acak = 70-125 mg/dl Kemudian untuk memberikan informasi
kadar insulin yang dibutuhkan berdasarkan pada nilai gula darah subjek uji adalah dengan menggunakan ketentuan dari Subcutaneous Insulin Order Set oleh Banner Good Samaritan Medical Center pada tabel 1
Insulin
Insulin adalah hormon yang diproduksi oleh organ pankreas yang berfungsi dalam mengatur metabolisme karbohidrat dan tingkat gula darah dalam tubuh agar tetap normal
LED Infra merah
Photodioda
Signal Conditioning Mikrokontroler ATMega8535
LCD
Jurnal Sistem Komputer dan Kecerdasan Buatan Vol I No 2 Tahun 2018 Gambar 2.
Blok Diagram Sistem dihasilkan adalah 1023 bit dengan tegangan referensi 5 V.
Berikut tabel hasil konversi ADC:
Flowchart Flowchart pengolahan data sinyal PPG pada Mikrokontroller ditunjukkan pada gambar 3 di bawah ini:
Tabel 2.
Hasil konversi tegangan ke ADC Terhadap Gula Darah Gula Darah Vout Sensor Nilai .
g/d.
(V) ADC
1,203
246,13
1,22
249,61
1,249
255,54
1,288
263,52
1,323
270,68
1,356
277,43
1,364
279,07
1,403
287,05
1,413
289,09
1,44
294,62
1,454
297,48
1,471
300,96
1,494
305,67
Raw Data Sinyal PPG dan Konversi nilai 1,515 309,96 ADC Akuisisi sinyal PPG menggunakan sensor fotodioda telah dilakukan .
pada penelitian Sinyal yang dihasilkan oleh rangkaian pengolah sinyal merupakan sinyal analog, agar dapat diolah lebih lanjut maka sinyal ini perlu diubah menjadi sinyal digital dengan menggunakan ADC.
Pengubahan sinyal analog menjadi digital dilakukan oleh mikrokontroler Atmega 32 yang memiliki fungsi ADC.
Berikut sinyal yang didapat saat 1,524 311,81 1,568 320,81 1,592 325,72 1,616 330,63 1,634 334,31 1,645 336,56 Gambar 3.
Flowchart Pengolahan Sinyal pada Mikrokontroller IV.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kalibrasi dan Pengujian Awal Pengolahan mikrokontroler Atmega 32 untuk memperoleh nilai puncak dari sinyal PPG.
Pada saat pengukuran gula darah, mikrokontroler akan mengambil sinyal selama 1 menit kemudian akan dihitung nilai rata-ratanya.
Untuk pengukuran gula darah menggunakan alat rancangan dan dibandingkan dengan alat ukur gula darah konvensional invasive merk Accu Check pada saat bersamaan.
Dari hasil perbandingan tersebut akan didapatkan persamaan korelasi antara nilai ADC terhadap nilai gula darah.
Gambar 4.
Sinyal PPG dari pengukuran sensor Persamaan tersebut kemudian digunakan didalam program yang akan di-upload kedalam mikrokontroler sehingga alat rancangan dapat menampilkan informasi yang berupa nilai kadar gula darah pada LCD.
Sinyal digital yang akan di hasilkan akan berupa biner, dimana nilai terbesar yang dapat Jurnal Sistem Komputer dan Kecerdasan Buatan Vol I No 2 Tahun 2018 Pengukuran kadar gula darah dilakukan terhadap 10 subjek uji.
Pengukuran ini bertujuan untuk melihat hubungan antara nilai ADC dengan nilai kadar gula darah yang Hasil pengukuran disajikan pada grafik berikut ini.
Dari tabel 3 di atas dapat dilihat, untuk subyek uji 1 nilai rata-rata gula darah dari alat yang dibuat adalah 115.
Jika dihitung nilai Deviasi dan Standart Deviasi (SD) di dapatkan nilai Deviasi sebesar 7.
3 dan SD sebesar 7.
dengan nilai Akurasi 97.
Sementara pada subyek uji 2 nilai rata-rata gula darah yang ditunjukkan oleh alat rancangan adalah sebesar Dimana hasil perhitungan Deviasinya 23 dan SD sebesar 17.
21 dengan nilai Akurasi 90,7%.
Dari hasi tersebut dapat dilihat bahwa nilai akurasi pada pengujian 2 subyek uji ini cukup Namun tingkat kepresisian alat rancangan masih sedikit rendah.
Hal ini dapat dilihat dari variasi hasil pengukuran yang ditunjukkan pada pengujian subjek yang sama dalam beberapa kali pengujian.
Nilai rata-rata Deviasi adalah 77 dan SD 12.
Gambar 5.
Hubungan anatara nilai ADC dengan Kadar gula darah Untuk perhitungan saran insulin yang dibutuhkan, dari tabel 1 yang digunakan sebagai acuan bagi penentuan kebutuhan insulin, untuk subyek 1 dengan BMI 16 dan nilai kadar gula darah 115 mg/dl, maka dosis insulin yang dibutuhkan adalah 0.
4 unit.
Dari tabel pengujian, saran insulin Berdasarkan grafik diatas, hubungan antara nilai ADC dengan gula darah didapat melalui persamaan 1 sebagai berikut:
y = 0,0023x2 - 0,305x 10,215 .
x = nilai ADC .
y = kadar gula darah .
g/d.
Pada subyek uji 2, dengan BMI 22 dan nilai kadar gula darah 97.
3 mg/dl, maka dosis insulin yang dibutuhkan adalah 0.
4 unit.
Dari tabel pengujian, saran insulin yang ditampilkan oleh alat rancangan juga 0.
4 unit.
Dari hasil tersebut, alat rancangan sudah mampu menghasilkan nilai dosis insulin yang dibutuhkan sesuai referensi pada tabel 1.
Pengujian Sistem Pengukuran pada alat rancangan dilakukan sebanyak 3 kali pada masing-masing subjek uji.
Hal ini dilakukan untuk dapat mengetahui kepresisian dari alat rancangan.
Nilai akurasi diperoleh dengan membandingkan nilai gula darah alat rancangan terhadap nilai Accu Check pada setiap pengukurannya.
Berikut adalah tabel hasil pengukuran 2 subjek uji dari alat rancangan dan Accu Check.
Dari hasil pengujian pada 2 subyek uji dengan pengulangan pengambilan data sebanyak 3 kali pada waktu yang hampir bersamaan, didapatkan rata-rata persentasi kesalahan sebesar 5,92% dengan Deviasi 77 dan SD 12.
Kepresisian dari alat rancangan masih harus ditingkatkan, agar dapat meningkatkan nilai akurasi dari alat Variasi nilai pengukuran gula darah dapat disebabkan oleh sensor photo dioda yang dibuat yang masih sangat rentan terhadap Sehingga perlu sensor yang lebih tahan terhadap pergerakan maupun noise.
Tabel 3.
Hasil pengujian alat rancangan Suby Uji Nilai Gula Darah .
g/d.
Mean
Peng
Penguku ran Alat
n Alat
Accu
Chec
Saran Insulin
Error
Nilai Gula
Darah
(%)
BMI
Refere Alat
SIMPULAN
Jurnal Sistem Komputer dan Kecerdasan Buatan Vol I No 2 Tahun 2018 .
Tandra.
Hans.
Segala Sesuatu Yang Harus Anda Ketahui Tentang Diabetes.
Jakarta: PT.
Gramedia Pustaka Utama, 2007.
Annisa.
Chitra.
Madona.
Akuisisi data
Sinyal
Photopletysmograph
(PPG)
Menggunakan Sensor Photodioda.
Jurnal Politeknik Caltex Riau.
November 2016
DAFTAR PUSTAKA