BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Persendian merupakan hubungan antara dua buah tulang atau lebih yang membentuk sistem gerak pada manusia. Berdasarkan kepada sifat pergerakannya, sendi dibedakan ke dalam tiga macam, yaitu sendi mati, sendi kaku dan sendi gerak. Sendi gerak adalah sendi yang dapat digerakkan secara bebas. Sendi gerak dibedakan menjadi sendi peluru, sendi engsel, sendi putar, sendi geser dan sendi pelana. Sendi engsel memungkinkan gerakan satu bidang seperti pada engsel pintu atau jendela, misalnya sendi pada siku dan lutut. Sendi lutut merupakan persendian yang paling besar dan paling rumit dalam bagian tubuh manusia. Fungsi dari sendi lutut adalah untuk mengatur pergerakan dari kaki (Lumongga, 2004). Sendi lutut menopang hampir seluruh massa tubuh manusia sehingga sendi lutut sangat rawan mengalami cidera, kerusakan hingga penyakit. Salah satu jenis penyakit yang paling umum terjadi adalah Osteoarthritis. Osteoarthritis adalah penyakit persendian yang memengaruhi tulang rawan dimana tulang rawan yang sehat akan mampu mendukung kelancaran pergerakan sendi dan membantu menyerap beban kejut. Osteoarthritis pada sendi lutut adalah kondisi rusak atau menipisnya tulang rawan antara tulang paha dan tulang kering pada kaki sehingga pada saat bergerak menyebabkan nyeri akibat gesekan antar tulang kaki. Osteoarthritis yang disebabkan oleh faktor usia, berat tubuh atau cidera akan memengaruhi tingkat keausan tulang rawan. Ilustrasi ostheoasthritis dapat dilihat pada Gambar 1.1. 1
2 Gambar 1.1. Ilustrasi sendi lutut yang sehat (kiri) dan sendi lutut yang mengalami ostheoarthritis (kanan). Sendi lutut yang mengalami kerusakan akan membatasi manusia dalam melakukan aktivitas sehari hari, atau bahkan tidak dapat melakukan aktivitas sama sekali. Dalam hal ini, operasi pergantian sendi lutut atau knee joint replacement dapat dilakukan dengan tujuan untuk menggantikan bagian lutut yang rusak dengan implan sehinga dapat berfungsi seperti semula. Operasi dilakukan dengan mengganti bagian femural dengan material logam dan kemudian bagian tibial dengan material polimer. Bagian bagian lutut buatan dapat dilihat pada Gambar 1.2. Gambar 1.2. Sendi lutut buatan (Kurtz, 2009).
3 Implan sendi lutut atau knee joint prosthetic yang digunakan saat ini dibuat dengan rancangan yang dimensinya sesuai dengan bentuk dan dimensi tulang kaki pasien. Implan dibuat dengan morfologi yang sesuai dan tepat. Proses manufaktur juga harus diperhatikan demi keberhasilan pembuatan implan yang diharapkan. Selain bentuk dan proses manufaktur, jenis material juga mempengaruhi perancangan karena berkaitan sifat mekanis yang dimiliki implan seperti: kekuatan, ketangguhan, dan ketahanan lelah. Umumnya ukuran implan sendi lutut dirancang untuk orang barat. Secara morfometri, ukuran sendi lutut manusia sangan variatif. Sehingga ukuran sendi lutut orang asia berbeda dengan orang barat. Perbedaan itu menimbulkan banyak permasalahan dalam penggunaan knee joint prosthetic, salah satunya adalah terjadinya infeksi yang disebabkan oleh ketidaksesuaian dimensi akibat tidak sesuainya rancangan (Shah, 2014). Indonesia memiliki jumlah kasus operasi bedah tulang yang cukup signifikan, kisaran 300-400 kasus operasi bedah tulang perbulan. Kebutuhan endoprostetik sendi lutut secara statistik lebih banyak, dibandingkan kebutuhan endoprostetik bagian tubuh lain (Giat, 2012). Oleh karena itu Indonesia dewasa ini sedang giat melakukan penelitian untuk memaksimalkan pembuatan implan sendi lutut yang diperuntukkan bagi orang Indonesia. Pada penelitian dengan judul Aplikasi Parametric Modelling dan Analisis Finite Element pada Perancangan Ulang Artificial Knee Joint Berdasarkan Ukuran Sendi Lutut Populasi Indonesia (Miftakhudin, 2015), telah dilakukan perancangan ulang artificial knee joint menurut ukuran sendi lutut populasi Indonesia dimana dari hasil penelitian tersebut belum dilakukan pengujian untuk mengetahui respon dari implan sendi lutut yang meneriman pembebanan, secara eksperimen ataupun dengan analisis finite element, sehingga implan sendi lutut yang dihasilkan dapat diaplikasikan. Dari permasalahan tersebut, penulis melakukan penelitian ini untuk mencari tahu nilai kekuatan dan respon dari sendi lutut pada saat menerima pembebanan. Untuk mencari tahu nilai kekuatan dan respon implan sendi lutut penulis melakukan
4 eksperimen pengujian tekan dan analisis finite element dengan menggunakan software CAE. 1.2. Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang tersebut, rumusan masalah dalam penelitian ini adalah: 1. Mencari tahu nilai mekanis dari tibial insert dengan melakukan pengujian tekan statis. 2. Membuat alat bantu untuk melakukan pengujian tekan statis dari tibial insert pada knee joint prosthetic. 3. Mencari tahu nilai mekanis dari tibial insert dengan melakukan simulasi finite element tekan statis. 1.3. Batasan Masalah Adapun batasan masalah yang digunakan dalam penelitian ini adalah: 1. Pengujian yang dilaksanakan adalah pengujian tekan statis pada implan sendi lutut. 2. Material atau bahan yang digunakan pada femoral head dan tibial tray adalah titanium grade 2. 3. Material yang digunakan pada tibial insert adalah Ultra High Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE). 4. Tibial insert terdiri dari dua ukuran berdasarkan ketebalan, yaitu 15 mm dan 21,2 mm. 5. Simulasi finite element dilakukan dengan menggunakan software Abaqus 6.11. 6. Pengujian dan simulasi dilakukan pada kondisi tegak (berdiri dengan menggunakan kedua kaki).
5 1.4. Tujuan Penelitian Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah: 1. Untuk membuat alat bantu pengujian tekan statis (gripper) pada knee joint prosthetic. 2. Untuk mendapatkan displacement tibial insert dari pengujian tekan statis pada knee joint phrostetic. 3. Untuk mendapatkan displacement dan vin mises tibial insert dari simulasi finite element tekan statis pada knee joint phrostetic. 1.5. Manfaat Penelitian Manfaat penelitian ini adalah: 1. Diharapkan penelitian ini dapat menjadi acuan untuk mendapatkan perancangan knee joint prosthetic yang lebih maksimal. 2. Diharapkan penelitian ini dapat menjadi acuan untuk melakukan pengujian terhadap knee joint prosthetic yang akan dilakukan. 3. Diharapkan penelitian ini dapat dijadikan batu loncatan untuk melakukan pengujian lain untuk mendapatkan perancangan knee joint prosthetic yang lebih maksimal. 4. Diharapkan penelitian ini dapat berkontribusi dalam meningkatkan kualitas dan produksi knee joint prosthetic di Indonesia. 1.6. Sistematika Penulisan Sistematika penulisan penelitian ini adalah sebagai berikut: BAB I. PENDAHULUAN Pada bagian pendahuluan terdapat latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian dan manfaat penelitian. Latar belakang berisi hal-hal yang menjadi alasan penulis melakukan penelitian. Rumusan masalah merupakan penarikan kesimpulan dari bagian latar belakang dari bagian latar belakang, sehingga didapatkan suatu hal yang akan diteliti. Batasan masalah yang diambil akan membuat fokus pada kegiatan
6 Penelitian. Tujuan penelitian berisi secara spesifik goal atau target utama dari penelitian ini. BAB II. TINJAUAN PUSTAKA Tinjuan pustaka memuat uraian sistematis dari hasil penelitian yang dilakukan. Tinjauan pustaka digunakan sebagai referensi yang dapat memaksimalkan hasil penelitian. BAB III. LANDASAN TEORI Landasan teori berisi materi tentang alat dan bahan yang digunakan yaitu UHMWPE, pengujian tekan, simulasi pengujian tekan dengan menggunakan software Abaqus 6.11. BAB IV. METODE PERANCANGAN Metode penelitian berisi tahap-tahap yang digunakan selama proses penelitian mencakup desain alat, bahan yang digunakan dan proses pengujian. BAB V. HASIL DAN PEMBAHASAN Memuat hasil penelitian yang disajikan dalam bentuk foto atau bentuk lain. Pembahasan berisi tentang hasil yang diperoleh berupa penjelasan secara teoritis. BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN Merupakan bagian akhir dari penulisan yang berisi kesimpulan dan saran untuk perbaikan untuk penelitian yang lebih baik selanjutnya. Kesimpulan merupakan pernyataan singkat dari hasil penelitian. Saran dibuat sebagai pertimbangan penulis yang ditujukan kepada para peneliti lain yang ingin melanjutkan atau menyempurnakan penelitian yang sudah diselesaikan.