BAB 4 METODE PENELITIAN
4.3 Populasi dan Sampel Penelitian
4.3.2 Sampel Penelitian
Model gigi insisivus pertama maksila 3D yang dikonstrusi pada komputer (software AutoCAD 2016)
4.3.3 Besar Sampel
Pada penelitian ini digunakan lima model gigi insisivus pertama maksila 3D yang dikontruksi pada komputer (software AutoCAD 2016) untuk dilakukan simulasi.
Pada model gigi dikontruksi ketinggian ferrule yang berbeda sebagai berikut : 0mm ferrule, 0,5mm, 1mm, 1,5mm dan 2mm, untuk membandingkan ketahanan fraktur dan distribusi tegangan pada berbagai ketinggian ferrule.
Model 1 : sampel gigi yang dikontruksi menjadi model gigi pasca perawatan endodonti dan dilakukan pemasangan pasak fiber glass prefabricated, inti dan mahkota penuh dengan preparasi ferrule 0 mm di atas CEJ
Model 2 : sampel gigi yang dikontruksi menjadi model gigi pasca perawatan endodonti dan dilakukan pemasangan pasak fiber glass prefabricated, inti dan mahkota penuh dengan preparasi ferrule 0,5 mm di atas CEJ
Model 3 : sampel gigi yang dikontruksi menjadi model gigi pasca perawatan endodonti dan dilakukan pemasangan pasak fiber glass prefabricated, inti dan mahkota penuh dengan preparasi ferrule 1,0 mm di atas CEJ
Model 4 : sampel gigi yang dikontruksi menjadi model gigi pasca perawatan endodonti dan dilakukan pemasangan pasak fiber glass prefabricated, inti dan mahkota penuh dengan preparasi ferrule 1,5 mm di atas CEJ
Model 5 : sampel gigi yang dikontruksi menjadi model gigi pasca perawatan endodonti dan dilakukan pemasangan pasak fiber glass prefabricated, inti dan mahkota penuh dengan preparasi ferrule 2,0 mm di atas CEJ
4.4 Variabel dan Defenisi Operasional
4.4.1 Variabel Penelitian
4.4.1.1 Variabel Bebas
a. Preparasi ferrule 0 mm di atas CEJ diberikan beban 25N dan 170N b. Preparasi ferrule 0,5 mm diatas CEJ diberikan beban 25N dan 170N c. Preparasi ferrule 1,0 mm diatas CEJ diberikan beban 25N dan 170N d. Preparasi ferrule 1,5 mm diatas CEJ diberikan beban 25N dan 170N e. Preparasi ferrule 2,0 mm diatas CEJ diberikan beban 25N dan 170N
4.4.1.2 Variabel Terikat
Ketahanan Fraktur dan distribusi tegangan dalam bentuk Total deformation, Von mises equivalent stress, Von mises equivalent elastic strain pada dentin akar gigi pasca perawatan endodonti dan restorasi pasak inti dan mahkota.
4.4.1.3 Variabel Terkendali
Variabel terkendali pada uji simulasi FEA : a. Anatomi gigi insisivus pertama maksila
b. Ukuran dimensi gigi c. Panjang gigi
d. Ketebalan dinding dentin saluran akar e. Material pasak
Variabel tidak terkendali pada uji eksperimen : a. Irigasi saluran akar
b. Teknik preparasi saluran akar
4.4.2 Identifikasi Variabel Penelitian CEJ diberikan tekanan 25N dan 170N
Ketahanan Fraktur dan distribusi tegangan dalam bentuk Total deformation, Von mises equivalent stress, Von mises equivalent elastic strain pada dentin akar gigi pasca perawatan endodonti dan restorasi pasak inti dan mahkota
Variabel Tidak Terkendali a. Irigasi saluran akar
b. Teknik preparasi saluran akar
4.4.3 Definisi Operasional
Tabel 4.1 Defenisi Operasional Variabel Bebas
No Variabel Bebas Definisi Operasional
di konstruksi
Tabel 4.2 Defenisi Operasional Variabel Terikat
No Variabel Terikat Definisi Operasional
4.5 Alat dan Bahan Penelitian
4.5.1 Alat Penelitian
1. Komputer (PIV 2.4 GHz; 2GB RAM, Windows XP, Microsoft Corporation, Redmond, WA, USA)
2. Software Model 3D (software AUTOCAD 2016)
3. Software FEA (ANSYS v 17.0; ANSYS Inc, Canonsburg, PA, USA)
4.5.2 Bahan penelitian
Tidak ada digunakan bahan pada penilitian simulasi ini dengan finite element analysis
4.6 Prosedur Penelitian
Proses simulasi FEA, dilakukan di laboratorium Pengaturan dan Pengukuran Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU, dengan menggunakan program software (ANSYS v 17.0; ANSYS Inc, Canonsburg, PA, USA). Dalam hal untuk mendapatkan hasil FEA yang relevan secara klinis, perhatian khusus harus diberikan untuk mendapatkan konstruksi komputer yang akurat. Karena tujuan utama adalah untuk menilai pengaruh tinggi ferrule, sebagai variable geometri.
4.6.1 Model tiga dimensi
Sebuah gigi insisivus sentralis kanan atas dikonstrusi pada komputer dengan menggunakan software AUTOCAD 2016. Dengan menggunakan pedoman klinis
(Rosenstiel et al. 2001), model digital kemudian dikontruksi untuk mengakomodasi guttapercha, restorasi pasak, inti dan mahkota penuh. Diameter pasak pada bagian servikal dan apikal adalah sepertiga dari diameter akar dan pasak meluas ke apikal sampai dua pertiga panjang akar. Pengisian Gutta-percha dibiarkan 4 mm apikal dan tinggi inti adalah 6.5mm. Mahkota memiliki ketebalan yang seragam yaitu 1 mm, kecuali pada daerah tepi insisal dimana ketebalan pada daerah tersebut adalah 1,5 mm dan margin shoulder pada batas sementum enamel (Gambar 4.1). Mahkota dan pasak dipertahankan dengan semen resin luting dengan ketebalan 0,1 mm. Ligamen periodontal (PDL) dimodelkan sebagai lapisan tebal 250-µm yang seragam mengelilingi akar dan berhenti pada 1,5 mm apikal dari batas sementum enamel.
Gambar 4.1. Gambar sampel model 3D
Kemudian kelima model dikontruksi dengan ferrule 0 mm, 0.5 mm, 1 mm, 1.5 mm, dan 2 mm secara berurutan dengan ketebalan dentin konstan 1 mm (Gambar
Gambar 4.2. Lima model menunjukkan tinggi ferrule yang berbeda
Gambar 4.3. Input engineering data
4.6.2 Langkah Pra-Pemrosesan
Struktur gigi biasanya memperoleh beban dalam batas elastik mereka dan tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisis konsekuensi dari perubahan desain pada preparasi ferrule, karena itu analisis linear statis dilakukan untuk tiap kasus. Dalam penelitian linear statis, semua beban diaplikasikan secara perlahan dan bertahap sampai mencapai nilai maksimal mereka, setelah itu beban tetap konsisten (tidak dipengaruhi oleh waktu) dan perhitungan FE dibuat sampai konvergen (tidak ada variasi). Pada tahapan ini langkah-langkah yang dilakukan adalah engineering data (Gambar 4.3) yaitu menginput mechanical properties dari setiap material komponen model (Tabel 4.3). Lalu kemudian model geometry di pasangkan pada software Ansys, setelah model dipasang kemudian pada model dilakukan meshing.
(Gambar 4.4).
Gambar 4.5. Model menunjukkan daerah beban pada permukaan palatal dan tahanan pada permukaan eksternal akar.
Untuk mensimulasikan efek dinding soket bagian dalam, model dipasang pada permukaan luar dari PDL tanpa rotasi ataupun translasi. Batas antara PDL dan permukaan eksternal akar dianggap terikat, sedangkan kontak antara semua bagian lain adalah dari tipe celah kontak. Kondisi celah kontak memungkinkan permukaan-permukaan saling bergerak menjauhi, sambil menjaga sifat fisik untuk tidak saling berpenetrasi satu sama lain. Selain itu juga untuk dapat sepenuhnya menganalisis efek dari desain ferrule, koefisien friksi antara berbagai komponen yang diatur ke nol, sehingga tiap perpindahan yang terjadi antar komponen tidak terbatas oleh friksi
Tabel 4.3. Sifat bahan-bahan yang digunakan dalam model FEA.
Bahan Modulus elastisitas (MPa) Rasio Poisson
Cortical bone 13.700 0.30
Trabecular bone 13.700 0.30
Enamel 41.000 0.30
Dentin 18.600 0.31
Periodontal ligament 6.89 0.45
Gutta-percha 0.69 0.45
Glass fiber post 45.000 0.33
Resin luting cement 9.100 0.30
Resin composite core 16.600 0.30
Lithium dicilicat 95.000 0.23
*( Seo et al 2009).
4.6.4 Langkah Penyelesaian
Mahkota dimuat dengan mensimulasikan beban 25 N dan 170 N yang diarahkan pada sudut 135o terhadap aksis longitudinal dari gigi pada daerah dengan luas 5mm2 dari permukaan palatal insisal ke singulum (Milot & Stein 1992). Beban ini sesuai dengan rentang batas beban oklusal selama berfungsi pada gigi insisivus yang telah diukur di daerah insisal (Moeen, 2014). Kemudian dilakukan input parameter hasil yang diinginkan (Gambar 4.7). Analisis hasil berupa Von Mises
(kontur warna) menunjukkan nilai maksimum dan minimum dari total deformation, equivalent elastic strain dan equivalent stress.
Gambar 4.6 Sudut 135 ° ke sumbu panjang gigi mensimulasikan oklusi Kelas I (Dikbas I., et al).
Gambar 4.7. parameter hasil
4.6.5 Langkah Setelah Pemrosesan
Hasil simulasi ini merupakan Output grafis dalam bentuk von-mises yaitu warna pelangi yang disediakan oleh plot kontur memungkinkan para peneliti untuk mengidentifikasi regangan, distribusi beban, daerah stress yang tinggi, deformasi yang berlebihan dan hampir apap pun yang ingin diketahui tentang struktur suatu material. Warna merah merupakan titik maksimum sedangkan warna biru merupakan titik minimum (Mohammed dan Desai., 2014)
4.7 Analisa Data
Penelitian ini menggunakan program ANSYS 17.0 sedangkan desain model gigi meggunakan program AutoCAD2016 untuk melakukan uji analisa FEA. Analisis hasil berupa Von Mises (kontur warna) menunjukkan nilai maksimum dan minimum dari total deformation, equivalent elastic strain dan equivalent stress. Warna merah merupakan titik maksimal sedangkan warna biru merupakan titik terendah tegangan.
Kemudian dilakukan pengamatan dengan melihat daerah dengan titik maksimal dan membandingkan nilai maksimal dari kelima model 3D untuk melihat pengaruh desain ketinggian ferrule yang berbeda.
HASIL PENELITIAN
Penelitian dilakukan setelah mendapatkan etical clearance dengan nomor : 318/TGL/KEPK FK USU-RSUP HAM/2019 dari komisi etik fakultas kedokteran USU. Penelitian ini menggunakan sampel lima model gigi insisivus pertama maksila 3D digital yang dikontruksi pada komputer dengan software AutoCAD 2016. Pada tiap model gigi dikontruksi ketinggian ferrule yang berbeda sebagai berikut : 0 mm, 0,5mm, 1mm, 1,5mm dan 2mm, untuk melihat efek berbagai ketinggian ferrule terhadap ketahanan fraktur dan distribusi tegangan. Model digital kemudian diubah untuk mengakomodasi ligamen periodontal, guttapercha, restorasi pasak, inti dan mahkota buatan.
Pada tahap preliminary decision, memasukkan data modulus elastisitas, poison ration, density dari setiap material uji yang akan dimasukkan ke tabel enginering data. Kemudian dilakukan processing yaitu memasang model geometri, mendefenisikan sifat material pada bagian objek, membuat meshing, memuat load dan support. Setelah itu dilakukan solve the model sehingga akan menghasilkan post processing yang berisikan review hasil dan pemeriksaan validitas hasil dari solusi.
Distribusi tegangan pada analisis FEA dapat dilihat lebih jelas daripada uji fraktur eksperimen dengan melihat pola warna (merah, jingga, kuning, hijau dan biru).
Warna merah merupakan titik maksimal tegangan sedangkan warna biru merupakan titik terendah tegangan.
5.1 Total Deformation simulasi pemberian beban 25 N dan 170 N terhadap lima model gigi 3D dengan desain ketinggian ferrule yang berbeda
Simulasi ketahanan fraktur dan distribusi tegangan dilakukan dengan menggunakan software Ansys 17.0 di laboratorium Pengaturan dan Pengukuran Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU. Hasil simulasi ini didapat dengan melihat nilai dari plot kontur warna von mises untuk mendapatkan total deformation, von mises equivalent strain, von mises equivalent stress yang menunjukkan ketahanan fraktur dan distribusi tegangan. Nilai total deformation, von mises equivalent strain, von mises equivalent stress dari simulasi ini disajikan dalam gambar dan tabel berikut
Gambar 5.1 Plot kontur warna total deformation
0 mm 0,5 mm 1 mm 1,5 mm 2 mm
Ferrul e
Tabel 5.1 Nilai total deformation simulasi pemberian beban 25 N dan 170 N
Tinggi Ferrule (mm)
Total Deformation (mm)
25 N 170 N
0 0,00929 0,06319
0.5 0.00920 0,06256
1 0,00914 0,06217
1.5 0,00910 0,06192
2 0,00908 0,06177
Berdasarkan tabel 5.1 menunjukkan nilai total deformation hasil simulasi pemberian beban 25 Newton dan 170 Newton. Nilai total deformation maksimal pemberian beban 25 Newton terjadi pada daerah incisal pada seluruh model 3D.
Secara berurutan nilai total deformation dari tertinggi ke rendah yaitu: model 3D ferrule 0 mm 0,00929 mm, model 3D ferrule 0,5 mm 0.00920 mm, model 3D ferrule 1 mm 0,00914 mm, model 3D ferrule 1,5 mm 0,00910 mm, model 3D ferrule 2 mm 0,00908 mm. Nilai total deformation maksimal hasil simulasi pemberian beban 170 Newton terjadi pada daerah incisal pada setiap model 3D secara berurutan dari tertinggi ke rendah yaitu: model 3D ferrule 0 mm 0,06319 mm, model 3D ferrule 0,5 mm 0,06256 mm, model 3D ferrule 1 mm 0,06217 mm, model 3D ferrule 1,5 mm 0,06192 mm, model 3D ferrule 2 mm 0,06177 mm.
Gambar 5.2 Grafik total deformation simulasi pemberian beban 25 Newton dan 170 Newton
Pada gambar 5.2, diketahui bahwa nilai total deformation menurun sesuai bertambahnya tinggi ferrule dimana nilai tertinggi tampak pada model 3D dengan ferrule 0 mm didaerah pembacaan dengan nilai 0,00929 mm. Nilai total deformation terendah tampak pada model 3D dengan ferrule 2 mm didaerah pembacaan dengan nilai 0,00908 mm untuk simulasi beban 25 Newton. Pada simulasi beban 170 Newton nilai tertinggi tampak pada model 3D dengan ferrule 0 mm didaerah pembacaan dengan nilai 0,06319 mm. Nilai equivalent stress tertinggi tampak pada model 3D dengan ferrule 2 mm didaerah pembacaan dengan nilai 0,06177 mm.
0
5.2 Equivalent elastic strain simulasi pemberian beban 25 N dan 170 N terhadap lima model gigi 3D dengan desain ketinggian ferrule yang berbeda
Suatu benda yang diberikan beban akan mengalami tegangan dan regangan.
Pada FEM nilai regangan didapat dari equivalen elastict strain, ini merupakan nilai yang di dapat dari plot kontur warna von-misses. Pada gambar 5.3 menunjukkan gambar penyebaran plot kontur warna von-mises pada simulasi ini, terlihat pada kelima model 3D regangan maksimal terjadi pada daerah servikal palatal dari model.
Gambar 5.3 Plot kontur warna Eequivalent elastic strain
Tabel 5.2 Nilai equivalent elastic strain simulasi pemberian beban 25N dan 170N
Tinggi Ferrule (mm)
Equivalent Strain (mm)
25 N 170 N
0 0,03245 0,22066
0.5 0,03340 0,22718
1 0,03481 0,23673
1.5 0,03363 0,22873
2 0,03469 0,23595
0 mm 0,5 mm 1 mm 1,5 mm 2 mm
Ferrule
Berdasarkan tabel 5.2 menunjukkan nilai maksimal equivalent elastic strain hasil simulasi pemberian beban 25 Newton. Nilai equivalent elastic strain pada daerah palatal servikal pada setiap model 3D secara berurutan dari tertinggi ke rendah yaitu: model 3D ferrule 1 mm 0,03481 mm, model 3D ferrule 2 mm 0,03469 mm, model 3D ferrule 1,5 mm 0,03363 mm, model 3D ferrule 0,5 mm 0,03340 mm, model 3D ferrule 0 mm 0,03245 mm. Nilai equivalent elastic strain hasil simulasi pemberian beban 170 Newton pada setiap model 3D secara berurutan dari tertinggi ke rendah yaitu: model 3D ferrule 1 mm 0,23673 mm, model 3D ferrule 2 mm 0,23595 mm, model 3D ferrule 1,5 mm 0,22873 mm, model 3D ferrule 0,5 mm 0,22718 mm, model 3D ferrule 0 mm 0,22066 mm.
Gambar 5.4 Grafik equivalent elastic strain simulasi pemberian beban 25 Newton dan 170 Newton
Pada gambar 5.2, diketahui bahwa nilai maksimum equivalent elastic strain menurun pada model 3D dengan 0 mm ferrule dibandingkan dengan model 3D dengan ferrule, dimana nilai tertinggi tampak pada model 3D dengan ferrule 1 mm dengan nilai 0,034814 mm. Nilai equivalent elastic strain terendah tampak pada model 3D dengan ferrule 0 mm dengan nilai 0,03245 mm. Namun nilai equivalent elastic strain antara kelima model 3D tidak terlalu berbeda. Pada simulasi pemberian beban 170 Newton diketahui bahwa nilai equivalent elastic strain menurun pada model 3D dengan 0 mm ferrule. Nilai tertinggi pada model 3D dengan ferrule 1 mm dengan nilai 0,23673 mm. Nilai equivalent strain terendah tampak pada model 3D dengan ferrule 0 mm dengan nilai 0,22066 mm
5.3 Equivalent stress simulasi pemberian beban 25 N dan 170 N terhadap lima model gigi 3D dengan desain ketinggian ferrule yang berbeda
Hasil simulasi finite element analysis berikutnya adalah equivalent stress.
Equivalent stress merupakan plot kontur warna von-mises menunjukkan distribusi stress. Plot kontur warna von-mises di tunjukkan pada gambar 5.5, terlihat bahwa tegangan tertinggi terjadi pada daerah pertemuan mahkota dan servikal labial model . Pada kelima model 3D terlihat bahwa distribusi tegangan terjadi pada bagian mahkota dan menyebar hingga 3/5 apikal. Sepanjang pasak terlihat bahwa distribusi tegangan merata tanpa adanya daerah konsentrasi tegangan pada daerah tertentu.
Gambar 5.5 Plot kontur warna equivalent stress simulasi beban 25 N
0 mm 0,5 mm 1 mm 1,5 mm 2 mm
0 mm 0,5 mm 1 mm 1,5 mm 2 mm
Ferrule Ferrule
Tabel 5.3 Nilai equivalent stress simulasi pemberian beban 25 N dan 170 N
Tinggi Ferrule (mm)
Equivalent Stress (Mpa)
25 N 170 N
0 13,008 88,452
0.5 11,729 79,757
1 11,567 78,655
1.5 11,687 79,470
2 12,971 88,202
Berdasarkan tabel 5.3 menunjukkan nilai maksimal equivalent stress hasil simulasi pemberian beban 25 Newton. Nilai maksimal equivalent stress pada daerah servikal pada setiap model 3D secara berurutan dari tertinggi ke rendah yaitu: model 3D ferrule 0 mm 13,008 Mpa, model 3D ferrule 2 mm 12,971 Mpa, model 3D ferrule 0,5 mm 11,729 Mpa, model 3D ferrule 1,5 mm 11,687 Mpa, model 3D ferrule 1 mm 11,567 Mpa. Nilai maksimal equivalent stress hasil simulasi pemberian beban 170 Newton pada daerah servikal pada setiap model 3D secara berurutan dari tertinggi ke rendah yaitu: model 3D ferrule 0 mm 88,452 Mpa, model 3D ferrule 2 mm 88,202 Mpa, model 3D ferrule 0,5 mm 79,757 Mpa, model 3D ferrule 1,5 mm 79,470 Mpa, model 3D ferrule 1 mm 78,655 Mpa.
Gambar 5.7 Grafik equivalent stress simulasi pemberian beban 25 Newton dan 170 Newton
Pada gambar 5.3 diketahui bahwa pada simulasi 25 Newton nilai maksimal equivalent stress menurun sesuai bertambahnya tinggi ferrule dimana nilai tertinggi tampak pada model 3D dengan ferrule 0 mm didaerah servikal dengan nilai 13,008 Mpa. Nilai equivalent stress terendah tampak pada model 3D dengan ferrule 1 mm didaerah servikal dengan nilai 11,567 Mpa. Pada simulasi 170 Newton nilai equivalent stress menurun pada model dengan ferrule dibandingkan model tanpa ferrule. Nilai tertinggi tampak pada model 3D dengan ferrule 0 mm didaerah servikal dengan nilai 88,452 Mpa. Nilai equivalent stress terendah tampak pada model 3D dengan ferrule 1 mm dengan nilai 78,655 Mpa.
0
PEMBAHASAN
Gigi pasca perawatan endodonti perlu direstorasi kembali ke bentuk, fungsi dan estetika yang semula. Kualitas restorasi koronal secara langsung akan berdampak pada kelangsungan dan keberhasilan perawatan endodonti. Pemberian restorasi dengan seal koronal yang baik diperlukankan untuk mengurangi risiko kebocoran mikro bakteri ke dalam sistem saluran akar yang telah dirawat endodonti (Mannocci dan Cowie, 2014). Restorasi gigi pasca perawatan endodonti sering menimbulkan tantangan bagi klinisi. Selain dari kehilangan jaringan substansial yang bisa dianggap sebagai salah satu kendala utama, gigi pasca perawatan endodonti diasumsikan lebih rentan fraktur karena kekeringan atau hilangnya kelembaban yang diberikan pulpa vital (Dikbas et al., 2007).
Dalam kasus kehilangan jaringan keras yang parah, pasak sering digunakan sebagai elemen penguat dalam restorasi gigi yang dirawat endodonti (Dikbas et al., 2007). Penggunaan pasak dengan modulus elastisitas yang rendah seperti pasak fiber dapat menurunkan tegangan sehingga sifat gigi yang direstorasi dengan pasak fiber mirip dengan gigi alami karena menghasilkan distribusi tegangan homogen (Roscoe et al., 2013). Terobosan dalam teknologi dentin adhesif telah meningkatkan ikatan sealer dan sistem pasak dengan saluran akar. Dengan demikian muncul konsep
monoblock, dimana bahan inti, pasak, bahan adhesif dan dentin saluran akar membentuk unit kohesif tunggal. Kontak yang lebih rapat antara semen resin dan dinding dentin, didukung adaptasi yang lebih baik dari pasak, secara bersamaan meningkatkan area kontak, yang akibatnya meningkatkan retensi gesekan. Secara klinis dapat meningkatkan seal dan ketahanan fraktur dari akar (Sophia et al., 2014;
Lara., 2016).
Dalam beberapa tahun terakhir, ferrule digambarkan sebagai elemen kunci preparasi gigi saat menggunakan pasak dan inti. Preparasi ferrule diterima secara umum sebagai strategi restoratif dalam desain preparasi gigi pasca perawatan endodonti dengan pasak dan inti kemudian direstorasi dengan mahkota (Dikbas dkk, 2007). Menempatkan ferrule disekitar preparasi menciptakan 'efek ferrule' pelindung, yang diklaim untuk mencegah hancurnya akar gigi penyangga dan membantu dalam memberikan perlawanan terhadap gaya pelepasan dan mencegah fraktur. Tinggi ferrule minimal 1-2 mm yang diperlukan untuk mencapai efek perlindungan (Izadi et al., 2010). Ferrule juga dinyatakan dapat meningkatkan resistensi pada beban pengunyahan dinamis, menjaga integritas kerapatan semen untuk retensi mahkota penuh, dan mengurangi potensi konsentrasi tegangan di pertemuan pasak dan inti (Sherfudhin et al., 2011).
Simulasi ini dilakukan untuk melihat pengaruh desain ferrule yang berbeda terhadap ketahanan fraktur dan distribusi tegangan pada akar gigi pasca perawatan endodonti yang dikonstruksi dengan Finite Element Analysis (FEA).
6.1 Total Deformation simulasi pemberian beban 25 N dan 170 N terhadap lima model gigi 3D dengan desain ketinggian ferrule yang berbeda
Hasil analisa FEA pada penelitian ini menghasilkan gambaran: total deformation, equivalent stress, equivalent elastic strain pada setiap kelompok perlakuan dengan kontur pewarnaan sehingga dapat menggambarkan ketahanan fraktur dan distribusi tegangan. Warna pelangi yang disediakan oleh plot kontur memungkinkan para peneliti untuk mengidentifikasi distribusi tegangan, daerah tegangan yang tinggi, deformasi yang berlebihan dan semua yang ingin diketahui tentang struktur suatu material. Dalam analisis FEA, warna merah merupakan titik maksimum sedangkan warna biru merupakan titik minimum.
Pada simulasi ini desain model dibuat sesuai dengan anatomi dan ukuran dari gigi insisivus pertama maksila. Desain model yang tepat dibutuhkan agar mampu mensimulasi distribusi tegangan dan memprediksi daerah konsentrasi tegangan, yang merupakan titik pemicu terjadinya kegagalan (fraktur) dalam sebuah struktur atau materi. Analisa FEM juga mampu memberikan informasi yang tidak dapat diperoleh dengan penelitian eksperimental. (Soares et al., 2012).
Insisivus pertama maksila digunakan pada penelitian ini karena tingginya kerentanan gigi ini terhadap trauma yang pada akhirnya mungkin memerlukan penempatan restorasi pasak, inti dan mahkota penuh. Berbagai tipe kerusakan jaringan keras dapat terjadi pada struktur gigi sehingga memerlukan variasi desain ferrule yang sesuai untuk tiap tipe fraktur (Naumann 2006).
Fraktur dilihat secara perspektif biomekanik adalah suatu proses yang sangat kompleks yang melibatkan pembentukan dan pertumbuhan retak mikro dan retak makro. Celah-celah mikroskopik dapat bertambah dari waktu ke waktu yang akhirnya mengakibatkan fraktur pada struktur gigi. Faktor yang mempengaruhi fraktur yang terjadi di dalam material adalah (1) konsentrasi tegangan, atau kedudukan geometris (2) tegangan tarikan (tensil stress): tegangan tarik harus cukup tinggi untuk menghasilkan deformasi mikroskopis plastis di ujung konsentrasi tegangan (Kishen, 2006).
Pada simulasi ini lima model 3D dengan desain ketinggian ferrule yang berbeda diberikan beban 25 N dan 170 N sebagai simulasi kekuatan gigitan pada gigi anterior yang telah diukur di daerah insisal (Moeen, 2014). Dari hasil simulasi pada lima model 3D tidak terjadi fraktur, hal ini mungkin disebabkan tegangan dan regangan yang terjadi masih dalam batas elatis hal ini sejalan dengan pendapat Kishen (2006) yang menyatakan ketika sebuah material diberikan suatu tegangan (stress) akan mengalami regangan (strain) tetapi bila tegangan dihilangkan material tersebut kembali ke bentuk semula maka dalam hal ini dapat dikatakan bahwa elastisitas ini berada di daerah elastis, sebelum titik luluh (yield point). Selama material masih berada di daerah elastis, jika beban dihilangkan maka material akan kembali ke bentuk semula (Kishen, 2006).
Hasil simulasi ini menunjukkan adanya perbedaaan total deformation pada simulasi beban 25N dan 170N pada tiap model gigi 3D dangan desain ketinggian
ferrule yang berbeda. Nilai total deformation yang ditunjukkan pada tabel 5.1 menurun sesuai dengan meningkatnya tinggi ferrule pada keempat model 3D dengan ferrule jika dibandingkan dengan model 3D tanpa ferrule. Nilai total deformation tertinggi ditemukan pada model 3D dengan ketinggian 0 mm ferrule dan teredah model 3D dengan ketinggian 2 mm ferrule. Namun nilai total deformation tidak terlalu berbeda antara kelima model 3D (gambar 5.2).
Selama proses deformasi berlangsung, material menyerap energi sebagai akibat adanya gaya yang bekerja. Sebesar apapun gaya yang bekerja pada material, material akan mengalami perubahan bentuk dan dimensi. Perubahan bentuk secara
Selama proses deformasi berlangsung, material menyerap energi sebagai akibat adanya gaya yang bekerja. Sebesar apapun gaya yang bekerja pada material, material akan mengalami perubahan bentuk dan dimensi. Perubahan bentuk secara