NATIONAL ESAI COMPETITION
SMARTWEEK 6.0
(INVLATION): INOVASI CERDAS UNTUK DIAGNOSA PENYAKIT ST-SEGMENT ELEVATION MYOCARDIAL INFRACTION BERBASIS YOU ONLY LOOK ONCE (YOLO) GUNA MENYONGSONG ERA SOCIETY 6.0
Disusun Oleh:
Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya
Richo (0919040040)
TEKNIK OTOMASI
POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA 2022
(INVLATION): INOVASI CERDAS UNTUK DIAGNOSA PENYAKIT ST-SEGMENT ELEVATION MYOCARDIAL INFRACTION BERBASIS YOU ONLY LOOK ONCE (YOLO) GUNA MENYONGSONG ERA SOCIETY 6.0
Oleh: Richo
“Karena sejatinya teknologi merupakan icon penting dalam mengembangkan potensi nyata untuk negeri” -Mark Zuckerberg
1. PENDAHULUAN
Berakhirnya Millenium Development Goals (MDSs) pada tahun 2015 masih menyisakan sejumlah problematika, hal tersebut dikarenakan terdapat beberapa target yang belum tercapai salah satunya adalah kesejahteraan masyarakat. Sehingga beberapa target yang belum tercapai tersebut harus diselesaikan pada periode Tujuan Pembangunan Berkelanjutan (SDGs). Sustainable Development Goals (SDGs) mempunyai 17 poin yang harus dicapai, namun bukanlah hal yang mudah bagi bangsa Indonesia untuk mencapai semua poin tersebut, salah satunya pada poin ketiga yaitu kesehatan yang baik dan kesejahteraan.
Pidato Visi Indonesia yang disampaikan oleh Bapak Presiden Joko Widodo, salah satu lima tahapan besar yang dapat meningkatkan produktivitas, daya saing, dan fleksibilitas dalam menghadapi perubahan dunia adalah pengembangan Sumber Daya Manusia (SDM). Namun, calon penerus bangsa masih belum bisa dalam menggapai harapan bangsa. Banyak masyarakat yang tidak bisa merasakan kemerdekaannya hanya karena masalah kesehatan, salah satunya permasalahan penyakit jantung (Khadafi, 2021). Penyakit jantung merupakan ancaman besar bagi bangsa Indonesia untuk menyongsong SDGs 2030 mendatang.
Pesatnya perkembangan dunia dan kemajuan teknologi membuat dampak yang cukup besar dalam berbagai aspek kehidupan manusia. Salah satu teknologi yang membawa perubahan besar dalam memperbaiki kualitas hidup manusia adalah teknologi otomatisasi dan robotika yang diaplikasikan pada bidang kesehatan dalam menangani permasalahan kesehatan. Perjalanan menyambut era society 6.0 mulai terlihat di ujung mata. Saat ini, bangsa Indonesia mulai terpacu untuk mensukseskan rencana tersebut menuju Era Society 6.0, yakni sebuah era yang mana semua teknologi dapat meminimalisir adanya kesenjangan antara manusia dengan segala aspek kehidupan di masa depan dengan menitikberatkan penyelesaian masalah yang lebih efisien (Handayani & Muliastrini, 2020). Sayangnya, teknologi yang bersifat preventif masih belum mendapatkan perhatian khusus. Hal ini dibuktikan dengan meningkatnya kasus kematian di dunia akibat serangan jantung. Berdasarkan data dari World Health Organization (WHO) pada
tahun 2019, penyakit jantung merupakan penyebab kematian nomor satu di dunia dengan total kematian yang mencapai 17,9 juta orang meninggal, atau sekitar 31% dari seluruh kematian di dunia (World Health Organization, 2022). Sedangkan di Indonesia, berdasarkan hasil Riset Kesehatan Dasar tahun 2018 menunjukkan bahwa sebesar 1,5% atau 15 dari 1.000 penduduk Indonesia terindikasi serangan jantung dengan total kematian mencapai 1.017.290 jiwa (Kemenkes, 2019). Salah satu jenis penyakit jantung yang paling mematikan adalah ST-Segment Elevation Myocardial Infarction (Hinestroza, 2018).
ST-Segment Elevation Myocardial Infarction (STEMI) merupakan jenis penyakit serangan jantung yang terjadi akibat adanya sumbatan plak aterisklerosis secara mendadak pada satu ataupun lebih arteri coroner yang dapat menghambat aliran darah menuju otot jantung. Salah satu gejala yang paling sering dialami adalah jantung berdebar (palpitasi) dimana sedikitnya 30% pasien yang mengeluh berdebar terbukti mengalami STEMI (Novrianti et al., 2021). Gejala ini sering diabaikan karena pemahaman masyarakat yang masih rendah, dokter ahli STEMI yang masih terbatas, dan kurangnya teknologi yang efisien dalam menangani gejala STEMI (Adlina, 2020). Sistematika irama jantung sejatinya dapat dipantau dengan mengetahui pola jaringan rekonstruksi syaraf (Neural Reconstruction) melalui kepekaan jaringan oleh You Only Look One (YOLO) yang dapat mendeteksi gelombang irama jantung. Metode YOLO menerapkan koneksi dari syaraf tiruan oleh sistem pada sebuah citra yang kemudian akan memilah citra berdasarkan domain range pada masing-masing objek (Karlina & Indarti, 2019). Sayangnya, teknologi yang ada tidak portable karena bentuk fisiologi yang cenderung besar, kurang ergonomis ketika dibawa oleh pasien karena konstruksi alat yang terlalu berat, dan umumnya hanya terdapat pada rumah sakit dengan skala besar. Tentunya hal tersebut yang menjadi faktor penghambat bagi masyarakat untuk memeriksa kesehatan jantungnya jika tak mengalami gejala yang signifikan.
Tak bisa dipungkiri, apabila penyakit STEMI dibiarkan terus menerus dan tidak segera dilakukan tindakan lanjut, maka kasus kematian akibat serangan jantung di Indonesia akan terus melonjak dan menjadi permasalahan besar menuju Indonesia SDGs 2030 dan era society 6.0 mendatang. Menanggapi permasalahan tersebut, maka kami menggagas sebuah inovasi INVLATION yakni alat pacu jantung berbasis You Only Look One (YOLO) dilengkapi dengan sensor dan aktuator yang keandalan sistem kerjanya telah penulis uji (Lampiran 1), diciptakan inovasi ini ditujukan sebagai bentuk penanganan dini penyakit jantung akibat STEMI. Lalu bagaimana dengan sistem pengawasan pasien penderita STEMI? Smartphone yang Anda pegang merupakan solusi dari itu semua, Penulis telah memprogram sistem alat yang telah terintegrasi antara software Arduino IDE dengan software python application dan akan mentransfer data read pada
application system sebagai langkah pemantauan dan pertolongan pertama pada pasien ketika mengalami sesak mendadak yang dapat dipantau secara real time.
2. ISI
2.1 Urgensi INVLATION Sekarang dan Masa Mendatang Sudah tak asing lagi, kesehatan saat ini telah menjadi aset utama sebagai pusat perhatian terhadap indikasi kesuksesan suatu negara menuju masa gemilangnya, Dengan hal tersebut, sudah seharusnya teknologi selaras seperti INVLATION mulai dikembangkan dalam mengatasi penyakit kesehatan jantung seperti STEMI (ST-Segment Elevation Myocardial Infarction). Tak hanya itu, Indonesia saat ini telah memasuki masa transisi pasca pandemi dengan optimalisasi bidang kesehatan, pariwisata, pendidikan dan lainnya yang sepenuhnya telah dilaksanakan secara offline. Lantas apabila seseorang tak mendapatkan pengawasan terkait indikasi kesehatannya, maka dapat memicu buruknya kinerja seseorang.
2.2 Mekanisme Kinerja INVLATION
Gambar 1. Sistem Anatomi Jantung Dalam (Adlina, 2020)
Sejatinya segala bentuk aktivitas yang dilakukan oleh manusia akan berpengaruh pada kondisi debaran jantung yang bekerja secara berkala. Range detak jantung maksimal dapat ditentukan berdasarkan rumus Kolmogorov-Smirnov yang didasarkan pada nilai D sebagai berikut:
Dmax = maksimum (F0(X) – Sn (X))
Dimana, nilai F0(X) merupakan konstansitas detak jantung sebesar 120, sedangkan Sn (X) merupakan konstruksi usia pasien yang akan diuji (Sukania, 2015). Pada tahapan parameter perhitungan, Penulis menggunakan parameter BPM (detak jantung) dan SpO2 (saturasi oksigen) untuk membandingkan nilai output antara pembacaan pengukuran sensor MAX30100 dengan sinyal NN (Neural Network). Berdasarkan ilmu Live science and Biology, kondisi detak jantung normal manusia berusia diatas 18 tahun umumnya antara 60 BPM (beats per minute) sampai 100 BPM sedangkan anak-anak berusia 6-15 tahun detak jantung normal rileks berkisar 70 BPM sampai 100 BPM. Namun, saat detak jantung
dibawah 60 BPM (beats per minute) berarti detak jantung tersebut dikatakan tidak stabil dan kemungkinan memiliki masalah kesehatan.
Saturasi oksigen atau kadar oksigen dalam darah dikatakan normal apabila berada pada rentan 90 % hingga 100 %, sedangkan saturasi oksigen pada rentang dibawah 90 % berarti kadar oksigen dalam darah tidak tersalurkan secara sempurna. Pada pengukurannya, sinyal PPG menggunakan dua panjang gelombang yang berbeda. Sinyal tersebut dapat terbentuk karena perubahan dari sinyal DC yang dihasilkan dari pendeteksi cahaya.
Lalu Bagaimana dengan mekanisme kerja INVLATION? Mekanisme kerja dari INVLATION yaitu rangkaian electrocardiogram akan menangkap pola sinyal sebagai data masukan ke sistem rangkaian otomatisasi, kemudian pola sinyal akan diteruskan melalui Low Pass Filter untuk menyamarkan serta menyaring pola sinyal detak jantung yang bersifat kasar dan akan diterjemahkan oleh sistem parching data untuk menentukan range pola terjal dari sinyal detak jantung. Setelah itu, sensor infrared dan photodiode akan mendeteksi pola dan perubahan cahaya yang diserap dalam darah sebagai penetuan nilai saturasi oksigen (SpO2) tanpa harus melukai jaringan kulit manusia. Parameter data tersebut akan diterjemahkan melalui sistem integrasi dengan respon berupa elektroda kejut sebesar 5VDC ketika dideteksi seseorang mengalami detak jantung berdebar tak beraturan ataupun saturasi oksigen yang tidak normal.
Sinyal convert yang dibaca oleh sistem akan diteruskan pada sistem aplikasi dengan integrasi graphical user interface (GUI). Yang selanjutnya sinyal keluaran akan dikirim ke sistem android melalui Bluetooth. Hal tersebut ditujukan untuk monitoring sebagai bentuk pertolongan pertama apabila pasien mengalami sesak napas mendadak serta rekonstruksi detak jantung yang tidak normal. Tak hanya itu, fitur desain aplikasi yang dibuat oleh Penulis telah dilengkapi dengan fitur Update kasus seputar kesehatan yang memudahkan seseorang untuk mengetahui informasi seputar kesehatan jantung, adanya fitur Artikel yang dirancang guna menghilangkan rasa jenuh pasien, serta dilengkapi dengan fitur pembelian obat secara online sebagai upaya pembatasan keluar rumah. Dengan adanya fitur canggih tersebut, diharapkan dapat meningkatkan kualitas seseorang dalam melakukan aktivitasnya.
3. PENUTUP
ST-Segment Elevation Myocardial Infarction (STEMI) merupakan jenis penyakit serangan jantung yang terjadi akibat adanya sumbatan plak aterisklerosis secara mendadak pada satu atau lebih arteri coroner serta dapat menghambat aliran darah menuju otot jantung. Oleh karena itu, Penulis menggagas sebuah teknologi cerdas bernama INVLATION dengan rekonstruksi sistem alat yang dapat bekerja secara real time sebagai bentuk penanganan normalisasi detak jantung penderita
STEMI di Indonesia. Prototype yang dikembangkan penulis hanya dapat mengukur nilai SpO2 (saturasi oksigen) dan BPM (detak jantung) dengan metode You Look Only Once (YOLO) yang diintegrasikan pada graphical user interface (GUI). Bayangkan apabila parameter diperlengkap, sistem yang dapat mendeteksi kelelahan akibat aktivitas yang berlebih, sistem yang terintegrasi dengan pengawasan dokter secara real time melalui rekam jejak kesehatan pasien, hingga sistem alat yang dapat menyediakan oksigen sebagai pertolongan pertama saat seseorang mengalami sesak napas mendadak. Dengan adanya penyempurnaan tersebut, akan membuat sistem semakin sempurna bukan?.
Sebagai generasi millennial, penulis membantu upaya Pemerintah dalam meningkatkan kualitas pelayanan kesehatan dan mengoptimalkan perkembangan teknologi menuju era Society 6.0 guna menyongsong masa emas Indonesia mendatang. Dengan begitu mimpi Pemerintah dan masyarakat dalam memutus rantai kematian akibat penyakit jantung di Indonesia akan semakin nyata, terciptanya teknologi digital melalui metode You Look Only Once (YOLO), meningkatkan kualitas kinerja seseorang dalam melakukan aktivitasnya, serta mewujudkan Indonesia yang maju dan sehat. Sebagai penutup, penulis menyampaikan pesan dari Christian Evan bahwa “Kesehatan bukanlah pilihan, melainkan keharusan untuk diperjuangkan”. Menjaga kepedulian diri, INVLATION hadir sebagai optimalisasi teknologi terkini serta bentuk dedikasi untuk negeri.
DAFTAR PUSTAKA
Adlina, A. (2020). LITERATUR MENGENAI PENGGUNAAN TROMBOLITIK PADA ST – ELEVATION MYOCARDIAL INFARCTION (STEMI). Journal of Chemical Information and Modeling, 21(1), 1–9.
Handayani, N. N. L., & Muliastrini, N. K. E. (2020). Pembelajaran Era Disruptif Menuju Era Society 5.0 (Telaah Perspektif Pendidikan Dasar) Ni. International Seminar Proceeding, 3(2252), 58–66.
Hinestroza, D. (2018). KARAKTERISTIK PASIEN ST-ELEVATION MYOCARDIAL INFARCTION (STEMI) DI CVCU RSUP DR. WAHIDIN SUDIROHUSODO PERIODE JANUARI SAMPAI JUNI 2017. 7, 1–25.
Karlina, O. E., & Indarti, D. (2019). Pengenalan Objek Makanan Cepat Saji Pada Video Dan Real Time Webcam Menggunakan Metode You Look Only Once (Yolo). Jurnal Ilmiah Informatika Komputer, 24(3), 199–208. https://doi.org/10.35760/ik.2019.v24i3.2362
Kemenkes. (2019). Kementerian Kesehatan Republik Indonesia. Kementerian Kesehatan RI, 1(1), 1. https://www.kemkes.go.id/article/view/19093000001/penyakit-jantung penyebab-kematian-terbanyak-ke-2-di-indonesia.html
Khadafi. (2021). SWITCHEART (SMARTWATCH INTEGRATED DEFIBRILLATOR ELECTROCARDIOGRAM): INOVASI ALAT PACU JANTUNG BERBASIS JAM PORTABEL TERINTEGRASI ANDROID. 9.
Novrianti, I., . H., & F, M. (2021). Terapi Fibrinolitik Pada Pasien St-Segment Elevation Myocardial Infarction (Stemi) : Review Artikel. Jurnal Farmasi Udayana, 10(1), 55. https://doi.org/10.24843/jfu.2021.v10.i01.p07
Sukania, W. (2015). ANALISIS BEBAN KERJA TENAGA BANGUNAN DALAM PEMBANGUNANRUMAH TIPE “X” DI PERUMAHAN ALAM SUTRA TANGERANG. Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV), Snttm Xiv, TI-8.
World Health Organization. (2022). Monitoring health for the SDGs. https://www.who.int/data/gho/data/themes/world-health-statistics
Lampiran 1. Dokumentasi Pendukung
A. Pengujian Detak Jantung (BPM)
Pada tahap ini penulis mengambil sample BPM menggunakan perbandingan antara sensor MAX30100 dengan output pembacaan sinyal YOLO untuk mengetahui persentase error. Persentase error dapat dicari sebagai berikut; Persentase Error % = |Hasil sebenarnya−Hasil Sensor
Hasil Sebenarnya | x 100%
Berdasarkan data yang telah diperoleh, nilai rata-rata pengukuran denyut jantung (BPM) menggunakan sensor MAX30100 dengan dan sinyal YOLO sebesar 1,15%.
Gambar Pengujian dengan Sensor MAX30100 (Penulis, 2022)
Gambar Tampilan Output (Penulis, 2022)
B. Pengujian Saturasi Oksigen (SpO2)
Pada tahap ini penulis mengambil sample SpO2 menggunakan perbandingan antara sensor MAX30100 dengan output pembacaan sinyal YOLO untuk mengetahui persentase error. Persentase error dapat dicari sebagai berikut; Persentase Error % = |Hasil sebenarnya−Hasil Sensor
Hasil Sebenarnya | x 100%
Berdasarkan data yang telah diperoleh, nilai rata-rata pengukuran saturasi oksigen menggunakan sensor MAX30100 dengan sinyal YOLO sebesar 0,63%.
Gambar Pengujian dengan Sensor MAX30100 (Penulis, 2022)
Gambar Tampilan Output (Penulis, 2022)
C. Pembacaan Nilai oleh Sinyal sistem YOLO
Gambar Tampilan Sinyal YOLO saat Pengukuran (Penulis, 2022)
Gambar Tampilan Sinyal YOLO saat Pengukuran (Penulis, 2022)
D. Pengujian Elektroda Kejut System
Pada tahapan pengujian elektroda kejut dioptimalkan pada rentan 4,5 hingga 5VDC untuk kestabilan sistem
Gambar Uji Elektroda Kejut (Penulis, 2022)
E. Rata-rata akurasi Sensor
Rata-rata akurasi sensor dapat ditentukan sebagai berikut;
Akurasi = 100% - Persentase Error Sensor%
Perhitungan Akurasi pengujian sensor dapat ditentukan sebagai berikut; 1. Sensor MAX30100 pada pengujian detak jantung
Akurasi = 100% - Persentase Error Sensor%
= 100% - 1,15% = 98,85 %
2. Sensor MAX30100 pada pengujian saturasi oksigen
Akurasi = 100% - Persentase Error Sensor%
= 100% - 0,63% = 99,37 %
F. Perencanaan Aplikasi Sistem
Gambar Desain Aplikasi INVLATION (Penulis, 2022)
Gambar Desain Aplikasi INVLATION (Penulis, 2022)
G.Pemrograman Otomatisasi Sample Saturasi Oksigen dan BPM
Gambar Program System (Penulis, 2022)
H.Tampilan Teknologi yang Dikembangkan
Gambar Ketika Diimplementasikan (Penulis, 2022)