TONOMETRY

Tonometer adalah alat untuk mengukur tekanan bola mata  atau sering disebut juga tekanan intra okuler ( TIO ). Kegunaan tonometer adalah alat untuk membantu  mendiagnosa apakah seseorang terkena penyakit glukoma atau tidak.

Prinsip kerja tonometri adalah ketika pembuluh yang bertekanan mengempis sebagian oleh benda luar, tekanan melingkar di dinding pembuluh dipindahkan sehingga tekanan di dalam dan di luar menjadi sama. Pendekatan ini cukup berhasil digunakan untuk mengukur tekanan intra okular dan telah digunakan menentukan tekanan arteri intraluminal.

Teknik keseimbangan gaya dapat digunakan untuk mengukur tekanan intra okular. Berdasarkan hukum Imbert Fick, teknik ini memungkinkan klinisi menemukan teknan intraokular dengan membagi gaya applanasi dengan area applanasi.Goldmann (1957) mengembangkan tonometer applanasi, yang merupakan standar klinis yang saat ini diterima. Dengan teknik ini, penyidik ​​mengukur gaya yang dibutuhkan daerah spesifik yang ditentukan secara optik. Mackay dan Marg (1960) mengembangkan sebuah probe sensor yang diterapkan pada permukaan kornea; kornea diratakan saat probe dijalankan. Tekanan intra okular dideteksi oleh sensor gaya di tengah cincin annular, yang membongkar gaya lentur kornea dari sensor.

Forbes dan lainnya (1974) mengembangkan tonometer applanasi yang mengukur tekanan intra okular tanpa menyentuh mata. Denyut nadi dari deformasi gaya yang meningkatkan gaya secara linier dan meratakan daerah pusat kornea, dan hal itu terjadi dalam beberapa milidetik. Instrumen ini terdiri dari tiga komponen utama. Yang pertama adalah sistem pneumatik yang menghasilkan pulsa udara yang gayanya meningkat secara linier seiring waktu. Saat denyut nadi udara meluruh, hal itu menyebabkan pengurangan konveksitas kornea secara progresif dan, akhirnya, kembali ke detak bentuk semula.

Komponen kedua, sistem yang memantau applanasi, menentukan terjadinya applanasi dengan resolusi mikrodetik dengan terus memantau status kelengkungan kornea. Gambar 7.24 (a) dan (b) menunjukkan sistem transmisi dan deteksi optik, dan sinar cahaya yang dipantulkan dari kornea yang tidak terganggu dan kornea applanasi.

Dua tabung berorientasi miring digunakan untuk mendeteksi applanasi. Tabung pemancar T mengarahkan seberkas cahaya yang tertumbuk pada simpul kornea; penerima telecentric R mengamati area yang sama. Cahaya yang tercermin dari kornea melewati aperture A dan dirasakan oleh detektor D. Pada kasus kornea yang tidak terganggu, detektor menerima sedikit atau tanpa cahaya. Sebagai kornea konveksitas semakin berkurang ke kondisi rata, sejumlah cahaya yang terdeteksi meningkat. Bila kornea di aplikasikan, ia bertindak seperti cermin plano dengan sinyal terdeteksi maksimal yang dihasilkan. Ketika kornea menjadi cekung, penurunan tajam dalam deteksi cahaya terjadi. Sumber arus untuk solenoidis pneumatik segera dihentikan saat applanasi terdeteksi untuk meminimalkan kekuatan pulsa udara lebih jauh yang menimpa kornea. Hubungan linier lurus telah ditemukan antara tekanan intra okular dan pengukuran waktu untuk pemasangan.

Gambar 1. Sistem monitoring untuk non-contact applanation tonometer

Prinsip operasi tonometri arteri sangat mirip dengan tonometri okular, yang dibahas di atas. Tonometer arteri mengukur tekanan darah arterial yang dinamis, yaitu, memberikan pengukuran tekanan arterial yang terus menerus sepanjang siklus total jantung (Eckerle, 2006), Sensor instrumen ditempatkan di atas arteri superfisial yang didukung dari bawah oleh tulang. Arteri radial pada pergelangan tangan adalah tempat yang nyaman untuk pengukuran tonometer arterial. Tonometer arterial memerlukan biaya yang relatif tinggi bila dibandingkan dengan sphygmonianometer konvensional. Salah satu keuntungan signifikan dari tonometer arterial adalah kemampuannya untuk membuat non-invasive, tidak menyakitkan dan bisa mengukur terus menerus untuk jangka waktu yang lama.

Gambar 2. Model ideal untuk arterial tonometri. (a) Bagian membran arteri yang pipih. P adalah tekanan darah di arteri superfisial, dan F adalah gaya yang diukur oleh transducer tonometri. (b) Diagram tubuh bebas untuk model ideal (a) di mana T adalah gaya tarik membran tegak lurus terhadap kedua F an P.

Gambar 7.25 menunjukan tonometer arteri yang menggambarkan system operasi di mana tekanan darah arteri, p, dari superficial arteri dan gaya, F, diukur oleh sensor tonometer. Dinding arteri merupakan membran ideal yang rata. Membrane ideal hanya mentransmisikan gaya tarik, T. Keseimbangan gaya vertical menunjukan vector tarik, T, tegak lurus terhadap vetor tekanan. Gaya, F, pada pada luasan tersebut tidak bergantung nilai T, hanya bergantung pada tekanan darah dan area frictionless piston. Pengukuran F memungkinkan pengukuran langsung tekanan intra-arteri.

Eckerle (2006) menunjukkan bahwa beberapa kondisi harus dipenuhi oleh sensor tonometer dan arteri superfisial yang tepat untuk operasi sistem yang tepat:

1. Tulang mendukung untuk arteri, berlawanan dengan gaya yang diterapkan
2. Gaya penahan menekan dinding arteri tanpa menutup arteri
3. Dibandingkan dengan diameter arteri, ketebalan kulit pada arteri tidak berubah signifikan
4. Dinding arteri memiliki sifat membrane ideal
5. Arterial rider, berada di atas area rata pada arteri, lebih kecil daripada arteri
6. konstanta pegas transduser gaya KT lebih besar daripada konstanta pegas efektif pada arteri.

Apabila semua kondisi ini terus berlanjut, hal ini telah ditujukan pada dasar teori bahwa sinyal keluaran listrik pada sensor gaya langsung menuju tekanan darah intra-arteri (Pressman and Newgard,1963). Namun, masalah utama pada pendekatan di atas, menggunakan tonometer arteri tunggal, adalah arterial rider harus tepat di atas arteri superficial. Solusi dari permasalahan tersebut adalah menggunakan tonometer dengan sensor yang banyak. Gambar 7.26 menunjukan susunan linier sensor gaya dan arterial rider diposisikan sedemikian rupa sehingga setidaknya satu elemen dari susunan tersebut berpusat di atas arteri. Algoritma komputer digunakan secara otomatis untuk memilih sensor, sensor yang posisinya berada di atas arteri. Salah satu pendekatannya adalah menggunakan dua karakteristik distribusi tekanan di sekitar arteri yang algoritma pemilihan elemen mencari nilai minimum dalam tekanan diastolik di dekat amplitudo maksimum (Eckerle, 2006). Sensor dengan karakteristik seperti ini diasumsikan berpusat di atas arteri, dan tekanan darah dari sensor ini diukur dengan elemen tersebut.

Selain memposisikan sensor di atas arteri, tingkat perataan arteri merupakan faktor penting lain untuk pengukuran tekanan tonometrik yang akurat. Gaya penahan F₁, (gambar 7.26), yang menyebabkan bentuk arteri menjadi flat, adalah fungsi dari interaksi factor anatomi. Gaya penahan untuk beberapa subyek harus ditentukan sebelum pembacaan tonometrik diambil.  Gaya penahan secara bertahap meningkat (atau menurun) saat merekam output sensor tonometer

Gambar 3. Multiple-element tonometer sensors. Susunan linear beberapa elemen dari sensor gaya dan pengendali arterial digunakan untuk memposisikan sistem sedemikian rupa sehingga beberapa elemen dari susunan berpusat di atas arteri.

Multiple-element tonometer sensors diproduksi dari substrat silikion monolitik menggunakan pengukiran anisotropik untuk menetapkan diafragma sensor tekanan (tebal silicon 10 µm). Piezoresistive strain gages pada diafragma dibuat dengan menggunakan teknik pengolahan Integrated-Circuit (IC). Resistansi strain gage digunakan untuk menentukan tekanan yang diberikan pada setiap elemen sensornya.

Perhatikan bahwa bukan hanya arteri radial saja yang menjadi tempat pengukuran ketika tonometer digunakan. Kemungkinan lain untuk tempat pengukuran tonometrik termasuk arteri brachial pada siku bagian dalam (antecubital fossa), arteri temporal di depan telinga, dan arteri dorsalis pedis pada kaki bagian atas (Eckerle, 2006). Arterial tonometers belum sukses secara komersial karena ketidaktepatan yang disebabkan oleh pergerakan pergelangan tangan, tendon terletak di atas arteri, dll.

Gizdulich dan wesseling (1990) mengukur tekanan arteri pada jari secara terus-menerus dan secara tidak langsung menggunakan metode penas. Mereka menerapkan counter-pressure hanya cukup untuk menahan arteri di bawah tekanan manset saat diameter tanpa tekanan pada tekanan transmisi nol yang dipantau oleh plethysmograph inframerah. Karena metode tersebut menyumbat vena, maka saat penggunaannya melebihi waktu 20 menit dapat menyebabkan tidak nyaman dan pembengkakan. Dengan demikian, tekanan harus dilepaskan secara berkala.

Sumber: Webster, John G. 1977. Medical Instrumentation: Applications and Design. John Wiley & Sons, Inc