Gelombang Kejut

GELOMBANG KEJUT
( SHOCK WAVE )

1. Pengertian Gelombang Kejut

Gelombang kejut adalah gelombang dari sebuah aliran yang sangat cepat dikarenakan kenaikan tekanan, temperature, dan densitas secara mendadak pada waktu bersamaan. Seperti gelombang pada umumnya shock wave juga membawa energi dan dapat menyebar melalui medium padat,cair ataupun gas.

Grafik hubungan antara tekanan gelombang kejut dengan waktu
Sumber : www.wikipedia.org

Dari grafik terlihat gelombang kejut terjadi secara mendadak dan cepat dalam waktu yang sangat singkat lalu diikuti dengan pengembangan (tekanan berkurang) gelombang seiring bertambahnya waktu. Gelombang kejut terjadi diakibatkan karena kecepatan sumber bunyi lebih cepat dari pada kecepatan bunyi itu sendiri. Suatu benda, misal pesawat terbang menembus udara dengan kecepatan beberapa ratus km/jam. Kecepatan cukup rendah ini memungkinkan molekul-molekul udara tetap stabil ketika harus menyibak memberi jalan pesawat tebang. Namun, ketika kecepatan pesawat menjadi sebanding dengan kecepatan molekul-molekul, molekul-molekul tersebut tidak sempat menghindar dan bertumpuk di tepi-tepi depan pesawat dan terdorong bersamanya.

Gambar gelombang subsonik (a) sumber bunyi diam (b) sumber bunyi bergerak ; (c) gelombang kejut dengan kecepatan supersonik

Penumpukan udara bertekanan secara cepat ini menghasilkan “kejutan udara” atau gelombang kejut, yang berwujud dentuman keras. Gelombang bunyi tersebut memancar ke segala arah dan dapat terdengar sebagai sebuah ledakan oleh orang-orang dibawah sana. Dentuman keras tersebut disebut dengan istilah ”Sonic Boom“. Sonic Boom ini memiliki energi yang cukup besar yang mampu memecahkan gelas kaca dan jendela.

Sonic boom adalah istilah bagi gelombang kejut di udara yang dapat ditangkap telinga manusia. Istilah ini umumnya digunakan untuk merujuk kepada kejutan yang disebabkan pesawat-pesawat supersonik.

Saat pesawat terbang melebihi kecepatan cahaya, muncullah gelombang kejut pada bagian tertentu pesawat. Gelombang kejut adalah daerah di udara dimana terjadi perubahan (tekanan udara, temperatur, densitas) secara dadakan. Gelombang kejut ini merambat dalam bentuk kerucut dan bisa sampai ke permukaan tanah, membuat pekak dan memecahkan kaca-kaca. Karena itu pesawat supersonik biasanya tidak terbang supersonik di atas daerah berpenduduk..( http://id.wikipedia.org/wiki/Sonic_boom)

Aplikasi gelombang kejut dapat dimanfaatkan untuk penyembuhan batu ginjal.

Munculnya berbagai penyakit yang diderita manusia dibarengi dengan penemuan berbagai alat medis dan iptek di bidang kesehatan. Manusia seakan-akan dimanjakan dengan penemuan iptek ini, asalkan memiliki duit banyak. Salah satunya penanganan batu ginjal tanpa lewat operasi.

*MENGHANCURKAN BATU GINJAL DARI LUAR TUBUH

Extracorporeal Shock Wave Lithotripsy (ESWL)

Sesuai dengan namanya, Extracorporeal berarti di luar tubuh, sedangkan Lithotripsy berarti penghancuran batu, secara harfiah ESWL memiliki arti penghancuran batu (ginjal) dengan menggunakan gelombang kejut (shock wave) yang ditransmisi dari luar tubuh. Dalam terapi ini, ribuan gelombang kejut ditembakkan ke arah batu ginjal sampai hancur dengan ukuran serpihannya cukup kecil sehingga dapat dikeluarkan secara alamiah dengan urinasi.

Penderita batu ginjal ditidurkan terlentang pada meja khusus dan pada pinggang ditempelkan alat yang menghantarkan gelombang kejut tersebut.

Dengan pertolongan sinar rontgent atau USG gelombat kejut tadi difokuskan dengan cermin cekung khusus dan fokusnya dipaskan ke batu ginjal, kemudian generator dihidupkan dan batu akan pecah menjadi seperti pasir yang akan keluar bersama air kencing pada hari hari berikutnya. Pengobatan dengan ESWL tidak perlu bius dan tidak perlu mondok, sehingga penderita bisa pulang dan bekerja normal. Dengan demikian pasien tidak akan merasakan gelombang kejut pada saat masuk ke dalam tubuhnya.Tidak ada embel-embel pembedahan pada operasi ini(“klo denger kata di bedah pasti sudah ngeri dulu deh”).Dalam operasi ini ribuan gelombang kejut ditembakkan kearah batu ginjal sampai hancur hingga ukuran serpihannya sangat kecil sehingga secara alamiah dapat dikeluarkan saat kita kencing.Tapi……,meski hampir semua jenis dan ukuran batu dapat dipecahkan oleh ESWL,tapi harus ditinjau dari segi efektif dan efisiensi dari ESWL

ESWL hanya cocok digunakan pada batu dengan ukuiran kurang dari 3 CM dan terletak di ginjal atau di saluran kemih antara ginjal dan kandung kemih(kecuali yang terhalang oleh tulang panggul).

Ilustrasi sederhana teknik ESWL dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1:penampang interior ginjal.

Ket: A) Sebelum penembakan

B) Gelombang kejut yang difokuskan pada batu ginjal

C) Tembakan dihentikan hingga serpihan batu cukup kecil untuk dapat dibuang secara natural bersama air seni.

Saat ini ada 3 jenis pembangkit shock wave yang digunakan dalam ESWL:

Electrohydraulic, piezoelectric, dan electromagnetic generator. Masing-masing memiliki cara kerja yang berbeda, namun ketiganya menggunakan air sebagai medium untuk merambatkan shock wave yang dihasilkan. Electrohydraulic generator menggunakan spark gap untuk membuat “ledakan” di dalam air.

(Air atau gelatin dalam Electrohydraulic generator digunakan  sebagai medium untuk merambatkan gelombang kejut yang dihasilkan.Air atau gelatin dipilih sebagai medium karena sifat akustiknya yang paling mendekati sifat akustik tubuh (darah dan jaringan sel tubuh)).

Ledakan ini kemudian menghasilkan shock wave. Sedangkan piezoelectric generator, memanfaatkan piezoelectric efek pada kristal. Sedangkan electromagnetic generator, menggunakan gaya elektromagnetik untuk mengakselerasi membran metal secara tiba-tiba dalam air untuk menghasilkan shock wave. Dari 3 jenis generator di atas, electrohydraulic lithotripter merupakan lithotripter yang paling banyak digunakan saat ini. Diagram skematik dari lithotripter ini dapat dilihat pada Gambar 2.

Dari hasil observasi pada proses ESWL, ditemukan bahwa pada awalnya batu ginjal yang ditembak dengan shock waves pecah menjadi dua atau beberapa fragment besar. Selanjutnya dengan bertambahnya jumlah tembakan, fragment tersebut pecah kembali dan hancur. Umumnya diperlukan sekitar 1000 sampai 5000 tembakan sampai serpihan -serpihan batu ginjal tersebut cukup kecil untuk dapat dikeluarkan dengan proses urinasi. Proses hancurnya batu ginjal diprediksi merupakan hasil kombinasi dari efek langsung maupun tidak langsung dari shock waves. Untuk dapat menjelaskan proses hancurnya batu ginjal, terlebih dahulu kita perlu mengetahui profil dari shock wave yang dihasilkan di titik fokus penembakan.Secara umum, shock wave ditandai dan diawali oleh high positive pressure (compressive wave) dengan durasi singkat sekitar satu mikrodetik, kemudian diikuti oleh negative pressure (tensile wave) dengan durasi sekitar tiga mikrodetik

Gambar 3. Shock wave profile, diukur pada titik fokus penembakan

High positive pressure di dalam batu ginjal akan mengalami refraksi dan refleksi, dan akhirnya membangkitkan tensile dan shear stress di dalam batu ginjal. Selanjutnya retak akan terjadi dan merambat hingga menyebabkan batu pecah menjadi dua atau beberapa fragment besar. Pada saat yang sama, tingginya compression stress dapat menyebabkan erosi pada permukaan batu ginjal. Proses di atas dikatakan sebagai efek langsung dari shock wave. Sedangkan negative pressure akan mengakibatkan munculnya cavitation bubbles pada fluida di sekitar batu ginjal dan ini dikatakan sebagai efek tidak langsung dari shock wave. Cavitation bubbles ini kemudian akan collapse menghujam permukaan batu ginjal dan menyebabkan erosi. Ilustrasi dari proses ini dapat dilihat pada Gambar 4.

Gambar 4. Ilustrasi efek langsung dan tidak langsung dari shock wave pada batu ginjal.

ESWL juga dipantang bagi mereka yang menderita darah tinggi, kencing manis, mengalami gangguan pembekuan darah dan fungsi ginjal, wanita hamil dan anak-anak, serta memiliki berat badan berlebih.