commit to user
KAJIAN FISIOLOGI PADA PENGGUNA
PROSTHETIC ENDOSKELETAL
SISTEM ENERGY STORING MEKANISME 2-BAR
Skripsi
Sebagai Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
REZKI KURNIA SANTI
I 0306055
JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
commit to user
ii
LEMBAR PENGESAHAN
Judul Skripsi:
KAJIAN FISIOLOGI PADA PENGGUNA
PROSTHETIC ENDOSKELETAL
SISTEM ENERGY STORING MEKANISME 2-BAR
Ditulis oleh:
Rezki Kurnia Santi I 0306055
Mengetahui,
Dosen Pembimbing I
Retno Wulan Damayanti, ST.,MT. NIP. 19800306 200501 2 002
Dosen Pembimbing II
Ir. Lobes Herdiman, MT. NIP. 19641007 199702 1 001
Pembantu Dekan I Fakultas Teknik UNS
Ir. Noegroho Djarwanti, MT NIP. 19561112 198403 2 007
Ketua Jurusan Teknik Industri Fakultas Teknik UNS
commit to user
iii
LEMBAR VALIDASI
Judul Skripsi:
KAJIAN FISIOLOGI PADA PENGGUNA
PROSTHETIC ENDOSKELETAL
SISTEM ENERGY STORING MEKANISME 2-BAR
Ditulis oleh:
Rezki Kurnia Santi I 0306055
Telah disidangkan pada hari Kamis tanggal 21 Oktober 2010
Di Jurusan Teknik Industri Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta, dengan
Dosen Penguji
1. Rahmaniyah Dwi Astuti, ST., MT. NIP. 19760122 199903 2 001
2. Ilham Priadythama, ST., MT. NIP. 19801124 200812 1 002
Dosen Pembimbing
1. Retno Wulan Damayanti, ST.,MT. NIP. 19800306 200501 2 002
commit to user
iv
SURAT PERNYATAAN
ORISINALITAS KARYA ILMIAH
Saya mahasiswa Jurusan Teknik Industri Fakultas Teknik UNS yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama : Rezki Kurnia Santi
NIM : I 0306055
Judul tugas akhir : Kajian Fisiologi Pada Pengguna Prosthetic Endoskeletal Sistem Energy Storing Mekanisme 2-Bar
Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir atau Skripsi yang saya susun tidak mencontoh atau melakukan plagiat dari karya tulis orang lain. Jika terbukti Tugas Akhir yang saya susun tersebut merupakan hasil plagiat dari karya orang lain maka Tugas Akhir yang saya susun tersebut dinyatakan batal dan gelar sarjana yang saya peroleh dengan sendirinya dibatalkan atau dicabut.
Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya dan apabila di kemudian hari terbukti melakukan kebohongan maka saya sanggup menanggung segala konsekuensinya.
Surakarta, 2 November 2010
Rezki Kurnia Santi
commit to user
v
SURAT PERNYATAAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH
Saya mahasiswa Jurusan Teknik Industri UNS yang bertanda tangan di bawah ini,
Nama : Rezki Kurnia Santi
Nim : I 0306055
Judul tugas akhir : Kajian Fisiologi Pada Pengguna Prosthetic Endoskeletal Sistem Energy Storing Mekanisme 2-Bar.
Menyatakan bahwa Tugas Akhir (TA) atau Skripsi yang saya susun sebagai syarat lulus Sarjana S1 disusun secara bersama-sama dengan Pembimbing I dan Pembimbing II. Bersamaan dengan syarat pernyataan ini bahwa hasil penelitian dari Tugas Akhir (TA) atau Skripsi yang saya susun bersedia digunakan untuk publikasi dari proceeding, jurnal, atau media penerbit lainnya baik di tingkat nasional maupun internasional sebagaimana mestinya yang merupakan bagian dari publikasi karya ilmiah
Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya.
Surakarta, 2 November 2010
Rezki Kurnia Santi
commit to user
vi
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, puji syukur penulis ucapkan ke hadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Shalawat serta salam kepada Rasulullah Muhammad SAW, Al Amin suri tauladan kita.
Pada kesempatan yang sangat baik ini, dengan segenap kerendahan hati dan rasa yang setulus-tulusnya, penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Alm. Papa dan mama yang telah memberikan kesabaran, pengertian, doa, kasih sayang dan dukungan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik.
2. Ibu Ir. Noegroho Djarwanti, M.T., selaku Pembantu Dekan I Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
3. Bapak Ir. Lobes Herdiman, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Industri Universitas Sebelas Maret Surakarta.
4. Ibu Retno Wulan Damayanti, S.T., M.T. dan Bapak Ir. Lobes Herdiman, MT selaku dosen pembimbing yang telah sabar dalam memberikan pengarahan dan bimbingan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan lancar.
5. Ibu Rahmaniyah DA, ST, MT selaku dosen penguji skripsi I dan Bapak Ilham Priadythama, ST, MT selaku dosen penguji skripsi II yang berkenan memberikan saran dan perbaikan terhadap skripsi ini.
6. Pak Lobes. Maaf Pak, saya menyebut nama Bapak hingga 3 kali. Terima kasih untuk semua nasihat, bimbingan, petuah, dan canda tawa yang tak pernah lekang oleh waktu.
7. Para staf dan karyawan Jurusan Teknik Industri ( Pak Agus, Mbak Yayuk, Mbak Rina, dan Mbak Tuti), atas segala kesabaran dan pengertiannya dalam memberikan bantuan dan fasilitas demi kelancaran penyelesaian skripsi ini.
commit to user
vii
(bau kecutmu mpe kampus tante lho kak,,hahaha, tapi ngangenin), Simbok, Yu Mun, makasih buat kesabarannya selama ini dan atas semua dukungannya, omelannya, dan senyum terbaik di saat mencari ketenangan di rumah (apa tau tenang? Kayaknya ribut terus, tapi menyenangkan, JJ).
9. Keluarga besar Laboratorium Perancangan Sistem Produksi, atas persahabatan, pembelajaran dan kerja sama yang luar biasa selama ini. 10.Sahabat-sahabat dan teman sejawat tersayang, anakku Jane, keponakanku
Azty_Ndud, Ice_ndud, Itol_Ndud, Brian, Paman Gembul, Kak Otoy, Mbod, Oi Samto, Indah, Heni, Acid, Mbem, Cebong, Bonek si Profesor kriting, Ginung, Pak Dokter, mas Bison, mas Edwin, mba Iffa, Zulphe, Echa, Herindra, Samuel, Aci, Phephe, Sofyan. Terimakasih untuk canda tawa, keidiotan, perhatian, kasih sayang, pengalaman berharga, dan dukungannya. Terimakasih buat persahabatannya.
11.Dia yang telah berhasil masuk dalam kehidupanku, atas doa, support, omelan, kesabaran, kepercayaan, dan kesediaannya untuk jadi tempat keluh kesah selama ini.
12.Teman-teman seperjuangan Teknik Industri angkatan ’06 yang telah bersama-sama berjuang dalam menyelesaikan studi Strata 1. Semoga persahabatan kita selalu terjaga dengan indah. Terimakasih untuk semua kenangan yang berharga.
13.Seluruh pihak-pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, atas segala bimbingan, bantuan, kritik, dan saran dalam penyusunan tugas akhir ini.
Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi rekan-rekan mahasiswa maupun siapa saja yang membutuhkannya. Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, dengan senang hati dan terbuka penulis menerima segala saran dan kritik yang membangun.
Surakarta, 2 November 2010
commit to user
viii
ABSTRAK
Rezki Kurnia Santi. NIM : I0306055. KAJIAN FISIOLOGI PADA PENGGUNA PROSTHETIC ENDOSKELETAL SISTEM ENERGY STORING MEKANISME 2-BAR. Skripsi. Surakarta : Jurusan Teknik Industri, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Oktober 2010.
Tubuh manusia dirancang untuk melakukan aktivitas pekerjaan sehari-hari. Salah satu aktivitas fisik yang dilakukan manusia adalah berjalan. Kehilangan salah satu atau keduanya dari bagian tubuh terutama pada anggota gerak pada manusia mengakibatkan keterbatasan dalam beraktivitas. Aktivitas berjalan pada
amputee dengan alat bantu gerak (prosthetic) berbeda dengan orang normal
sehingga nilai pengukuran fisiologi keduanya berbeda. Saat berjalan pada medan yang berbeda-beda, tubuh akan mengkonsumsi energi yang berbeda pula.
Penelitian ini dilakukan terhadap seorang amputee atas lutut yang bertujuan untuk mengetahui tingkat metabolisme melalui pengukuran aspek fisiologi pada pengguna prosthetic energy storing knee saat melakukan aktivitas berjalan pada bidang datar, menaiki dan menuruni bidang miring, menaiki dan menuruni tangga, tanah tidak rata, dan berbatu.. Hal yang dikaji berupa lima kriteria pengukuran fisiologi meliputi %CVL untuk mengetahui tingkat kelelahan yang terjadi, VO2maks untuk mengetahui konsumsi oksigen, energi ekspenditur untuk
mengetahui konsumsi energi, kebutuhan kalori untuk mengetahui kalori yang diperlukan saat berjalan, dan physiological cost index (PCI) of walking untuk mengetahui tingkat fisiologi pada amputee pengguna prosthetic
Hasil penelitian ini adalah nilai-nilai pengkuran fisiologi yang menunjukan bahwa amputee pengguna prosthetic endoskeletal sistem energy storing knee
dengan mekanisme 2 bar memiliki nilai yang mendekati kondisi responden normal dan memiliki kemiripan kondisi fisiologi. Prosthetic endoskeletal energy
storing mekanisme 2-bar secara umum cukup memberikan kenyamanan dan
mampu mengakomodasi aktivitas berjalan di bidang datar, berjalan menaiki dan menuruni bidang miring, berjalan menaiki dan menuruni tangga, berjalan di tanah tidak rata, dan berjalan di bidang berbatu yang ditunjukkan melalui kedekatan nilai physiological cost index of walking dan nilai aspek fisiologi antara amputee
pengguna prosthetic dan responden normal. Prosthetic endoskeletal energy
storing mekanisme 2-bar menunjukkan hasil terbaik pada kemiripan kondisi
fisiologi saat digunakan dibidang datar, sementara itu saat digunakan berjalan menaiki dan menuruni bidang tangga kurang menunjukkan kemiripan kondisi fisiologi.
Kata Kunsi: fisiologi, prosthetic, amputee
commit to user
ix
ABSTRACT
Rezki Kurnia Santi. NIM : I0306055. STUDY OF PHYSIOLOGICAL FROM THE USER OF ENDOSKELETAL PROSTHETIC WITH ENERGY STORING 2-BARS MECHANISM. Final Assignment. Surakarta : Departement of Industrial Engineering, Faculty of Engineering, Sebelas Maret University, October 2010.
Human body is used to daily activities. One of the activities of human being is walking. Losing of one or two of human body part, especially lower limb would cause awkwardness on the activities. Walk from amputee with the prosthetic differs from the normal person, so assessment of the physiological condition between them also different. When walking in different areas, human body will consume different energy.
The object of this study is a above knee amputee. This study is aim to assess the metabolism levels through physiological aspect measurement on energy storing knee prosthetic user when walking on flat area, up and down ramp, up and down stairs, uneven area, and rocky area. The study consist include five criteria of physiological measurement, they are % cardiovasculer which is usede to know the level of tiredness, VO2 maks which is used to know the oxygen consumption, calories need that used to know the calories needed in walking activities, and physiological cost index (PCI) of walking to know the physiological level on amputee.
The result of this study is the value of physiological assessment which is shown that amputee as a user 2 bars mechanism energy storing knee endoskeletal prosthetic having score that close to normal. Respondent condition and having a slight likeness to physiological condition. Two bars mechanism energy storing knee endoskeletal prosthetic generally adequate ingiving comfortness and able to accomodate walking activities in flat area, walking up and down ramp, walking up down stairs, walking on uneven area, and walking on rocky area, showed by closeness of physilogical cost index of walking value and physiological aspect value between prosthetic users amputee and normal respondent. Two bars mechanism energy storing knee endoskeletal prosthetic shows the best result on a slight likeness of physiological condition when it is used on flat area, while when it is used to walk up and down stairs does not show the slight likeness of physiological condition.
Keywords: physiology, prosthetic, amputee
commit to user
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL i
LEMBAR PENGESAHAN ii
LEMBAR VALIDASI iii
SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS KARYA ILMIAH iv
SURAT PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH v
KATA PENGANTAR vi
ABSTRAK viii
ABSTRACT ix
DAFTAR ISI x
DAFTAR TABEL xiii
DAFTAR GAMBAR xvi
DAFTAR LAMPIRAN xix
BAB I PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG ... I-1 1.2 PERUMUSAN MASALAH ... I-3 1.3 TUJUAN PENELITIAN ... I-3 1.4 MANFAAT PENELITIAN ... I-4 1.5 BATASAN MASALAH ... I-4 1.6 ASUMSI PENELITIAN ... I-4 1.7 SISTEMATIKA PENULISAN ... I-5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
commit to user
xi
2.3 ENERGI TUBUH AMPUTEE ... II - 11 2.4 PENGUKURAN FISILOGI TUBUH ... II - 12 2.4.1 Kelelahan (Fatigue) ... II - 12 2.4.2 Denyut Nadi ... II - 15 2.4.3 Energi Ekspenditur ... II -18 2.4.4 Kapasitas Aerobik ... II -22 2.4.5 Physiological Cost Index (PCI) of Walking ... II -23 2.5 PENELITIAN SEBELUMNYA ... II -23
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 PEMILIHAN RESPONDEN ... III-2 3.1.1 Anthropometri Responden ... III-2 3.1.2 Data Kondisi Responden ... III-2 3.2 PELAKSANAAN PENELITIAN ... III-3 3.2.1 Persiapan Penelitian ... III-3 3.2.2 Prosedur Penelitian ... III-7
BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA
4.1 PENGUMPULAN DATA ... IV-1 4.1.1 Prosthetic Endoskeletal Sistem Energy Storing ... IV-1 4.1.2 Pengguna Prosthetic Kaki Atas Lutut ... IV-4 4.1.3 Responden Normal ... IV-8 4.2 PENGOLAHAN DATA ... IV-13 4.2.1 Menentukan Nilai BMI ... IV-13 4.2.2 Nilai Pengukuran Fisiologi di Bidang Datar Jalan Normal IV-15 4.2.3 Nilai Pengukuran Fisiologi di Bidang Datar Jalan Cepat . IV-36 4.2.4 Nilai Pengukuran Fisiologi di Bidang Miring ... IV-58 4.2.5 Nilai Pengukuran Fisiologi di Bidang Tangga ... IV-79 4.2.6 Nilai Pengukuran Fisiologi di Tanah Tidak Rata ... IV-101 4.2.7 Nilai Pengukuran Fisiologi di Bidang Berbatu ... IV-124
BAB V ANALISA DAN INTERPRETASI HASIL
commit to user
xii
5.1.3 Analisis Energi Ekspenditur ... V-5 5.1.4 Analisis Kebutuhan Kalori ... V-7 5.1.5 Analisis Konsumsi Oksigen ... V-8 5.1.6 Analisis PCI of Walking ... V-9 5.1.7 Analisis Terhadap Faktor yang Tidak Diperhitungkan ... V-10 5.2 INTERPRETASI HASIL ... V-11
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 Kesimpulan ... VI-1 6.2 Saran ... VI-2
DAFTAR PUSTAKA
commit to user
xiii
DAFTAR TABEL
commit to user
xiv
commit to user
xv
commit to user
xvi
DAFTAR GAMBAR
commit to user
xvii
commit to user
xviii
commit to user
xix
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1Grafik Denyut Jantung Amputee Berjalan Normal
di Bidang Datar ... L-1 Lampiran 2Grafik Denyut Jantung Amputee Berjalan Cepat di Bidang Datar ... L-1 Lampiran 3Grafik Denyut Jantung Amputee Berjalan di Bidang Miring ... L-2 Lampiran 4Grafik Denyut Jantung Amputee Berjalan di Bidang Tangga ... L-3 Lampiran 5Grafik Denyut Jantung Amputee Berjalan di Tanah Tidak Rata ... L-3 Lampiran 6Grafik Denyut Jantung Amputee Berjalan di Bidang Berbatu ... L-4 Lampiran 7Grafik Denyut Jantung Normal 1 Berjalan Normal di Bidang
Datar... L-5 Lampiran 8Grafik Denyut Jantung Normal 1 Berjalan Cepat di Bidang
Datar... L-5 Lampiran 9Grafik Denyut Jantung Normal 1 Berjalan Normal di Bidang
Miring ... L-6 Lampiran 10Grafik Denyut Jantung Normal 1 Berjalan Normal di Bidang
Tangga ... L-7 Lampiran 11Grafik Denyut Jantung Normal 1 Berjalan Normal di Bidang
Tanah Tidak Rata ... L-7 Lampiran 12Grafik Denyut Jantung Normal 1 Berjalan Normal di Bidang
Berbatu ... L-8 Lampiran 13Grafik Denyut Jantung Normal 2 Berjalan Normal di Bidang
Datar... L-9 Lampiran 14Grafik Denyut Jantung Normal 2 Berjalan Cepat di Bidang
Datar... L-9 Lampiran 15Grafik Denyut Jantung Normal 2 Berjalan Normal di Bidang
Miring ... L-10 Lampiran 16Grafik Denyut Jantung Normal 2 Berjalan Normal di Bidang
Tangga ... L-11 Lampiran 17Grafik Denyut Jantung Normal 2 Berjalan Normal di Bidang
commit to user
xx
Lampiran 18Grafik Denyut Jantung Normal 2 Berjalan Normal di Bidang
Berbatu ... L-12 Lampiran 19Grafik Denyut Jantung Normal 3 Berjalan Normal di Bidang
Datar... L-13 Lampiran 20Grafik Denyut Jantung Normal 3 Berjalan Cepat di Bidang
Datar... L-13 Lampiran 21Grafik Denyut Jantung Normal 3 Berjalan Normal di Bidang
Miring ... L-14 Lampiran 22Grafik Denyut Jantung Normal 3 Berjalan Normal di Bidang
Tangga ... L-15 Lampiran 23Grafik Denyut Jantung Normal 3 Berjalan Normal di Bidang
Tanah Tidak Rata ... L-15 Lampiran 24Grafik Denyut Jantung Normal 3 Berjalan Normal di Bidang
Berbatu ... L-16 Lampiran 25Grafik Denyut Jantung Normal 4 Berjalan Normal di Bidang
Datar... L-17 Lampiran 26Grafik Denyut Jantung Normal 4 Berjalan Cepat di Bidang
Datar... L-17 Lampiran 27Grafik Denyut Jantung Normal 4 Berjalan Normal di Bidang
Miring ... L-18 Lampiran 28Grafik Denyut Jantung Normal 4 Berjalan Normal di Bidang
Tangga ... L-19 Lampiran 29Grafik Denyut Jantung Normal 4 Berjalan Normal di Bidang
Tanah Tidak Rata ... L-19 Lampiran 30Grafik Denyut Jantung Normal 4 Berjalan Normal di Bidang
Berbatu ... L-20 Lampiran 31Grafik Denyut Jantung Normal 5 Berjalan Normal di Bidang
Datar... L-21 Lampiran 32Grafik Denyut Jantung Normal 5 Berjalan Cepat di Bidang
Datar... L-21 Lampiran 33Grafik Denyut Jantung Normal 5 Berjalan Normal di Bidang
commit to user
xxi
Lampiran 34Grafik Denyut Jantung Normal 5 Berjalan Normal di Bidang
Tangga ... L-23 Lampiran 35Grafik Denyut Jantung Normal 5 Berjalan Normal di Bidang
Tanah Tidak Rata ... L-23 Lampiran 36Grafik Denyut Jantung Normal 3 Berjalan Normal di Bidang
commit to user
ABSTRAK
Rezki Kurnia Santi. NIM : I0306055. KAJIAN FISIOLOGI PADA PENGGUNA PROSTHETIC ENDOSKELETAL SISTEM ENERGY STORING MEKANISME 2-BAR. Skripsi. Surakarta : Jurusan Teknik Industri, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Oktober 2010.
Tubuh manusia dirancang untuk melakukan aktivitas pekerjaan sehari-hari. Salah satu aktivitas fisik yang dilakukan manusia adalah berjalan. Kehilangan salah satu atau keduanya dari bagian tubuh terutama pada anggota gerak pada manusia mengakibatkan keterbatasan dalam beraktivitas. Aktivitas berjalan pada
amputee dengan alat bantu gerak (prosthetic) berbeda dengan orang normal
sehingga nilai pengukuran fisiologi keduanya berbeda. Saat berjalan pada medan yang berbeda-beda, tubuh akan mengkonsumsi energi yang berbeda pula.
Penelitian ini dilakukan terhadap seorang amputee atas lutut yang bertujuan untuk mengetahui tingkat metabolisme melalui pengukuran aspek fisiologi pada pengguna prosthetic energy storing knee saat melakukan aktivitas berjalan pada bidang datar, menaiki dan menuruni bidang miring, menaiki dan menuruni tangga, tanah tidak rata, dan berbatu.. Hal yang dikaji berupa lima kriteria pengukuran fisiologi meliputi %CVL untuk mengetahui tingkat kelelahan yang terjadi, VO2maks untuk mengetahui konsumsi oksigen, energi ekspenditur untuk
mengetahui konsumsi energi, kebutuhan kalori untuk mengetahui kalori yang diperlukan saat berjalan, dan physiological cost index (PCI) of walking untuk mengetahui tingkat fisiologi pada amputee pengguna prosthetic
Hasil penelitian ini adalah nilai-nilai pengkuran fisiologi yang menunjukan bahwa amputee pengguna prosthetic endoskeletal sistem energy storing knee
dengan mekanisme 2 bar memiliki nilai yang mendekati kondisi responden normal dan memiliki kemiripan kondisi fisiologi. Prosthetic endoskeletal energy
storing mekanisme 2-bar secara umum cukup memberikan kenyamanan dan
mampu mengakomodasi aktivitas berjalan di bidang datar, berjalan menaiki dan menuruni bidang miring, berjalan menaiki dan menuruni tangga, berjalan di tanah tidak rata, dan berjalan di bidang berbatu yang ditunjukkan melalui kedekatan nilai physiological cost index of walking dan nilai aspek fisiologi antara amputee
pengguna prosthetic dan responden normal. Prosthetic endoskeletal energy
storing mekanisme 2-bar menunjukkan hasil terbaik pada kemiripan kondisi
fisiologi saat digunakan dibidang datar, sementara itu saat digunakan berjalan menaiki dan menuruni bidang tangga kurang menunjukkan kemiripan kondisi fisiologi.
Kata kunci: alat pencetak lilin, REBA, parallel casting, produktivitas xix + 200 halaman; 79 gambar; 31 tabel; 4 lampiran
commit to user
ii
ABSTRAK
Rezki Kurnia Santi. NIM : I0306055. STUDY OF PHYSIOLOGICAL FROM THE USER OF ENDOSKELETAL PROSTHETIC WITH ENERGY STORING 2-BARS MECHANISM. Final Assignment. Surakarta : Departement of Industrial Engineering, Faculty of Engineering, Sebelas Maret University, October 2010.
Human body is designed to do daily activities. One of the activities of human being is to walk. Losing of one or two of human body part, especially lower lib will cause awkwardness on the activities. The activities of walk on amputee with the prosthetic differs from normal human being, so that physiological measurement value between them also different. When walking in different areas, human body will consume different energy.
This study is done on an above knee amputee and intended to know the metabolism levels through physiological aspect measurement on prosthetic energy storing knee users when doing walking activities on flat area, up and down hill area, up and down stairs, unheavy area, and rocky area. The thing that be discussed consist of five criteria of physiological measurement, they are %cardiovasculer to know the level of tiredness, VO2maks to know the oxygen consumption, calories need to know the calories needed in walking activities, and physiological cost index (PCI) of walking to know the physiological level on amputee.
The result of this study is that the value of physiological measurement shows that endoskeletal prosthetic with energy storiing knee with 2-bars mechanism users amputee having score that close to normal. Respondent condition and having a slight likeness to physiological condition. Endoskeletal prosthetic with energy storing 2-bars mechanism generally adequate ingiving comfortness and able to accomodate walking activities in flat area, walking up don hill, walking up down stairs, walking in unheavy area, and walking in rocky area, showed by closeness of physilogical cost index of walking value and physiological aspect value between prosthetic users amputee and normal respondent. Endoskeletal prosthetic with energy storing 2-bars mechanism shows the best result on a slight likeness of physiological condition when it is used on flat area, while when it is used to walk up and down stairs does not show the slight likeness of physiological condition.
Keywords: physiology, prosthetic, amputee
commit to user
I-1
BAB I
PENDAHULUAN
Pada bab ini diuraikan beberapa hal pokok mengenai penelitian ini meliputi latar belakang penelitian, perumusan masalah, tujuan dan manfaat penelitian, batasan masalah dan asumsi, serta sistematika pembahasan.
1.1LATAR BELAKANG
Tubuh manusia dirancang untuk melakukan aktivitas pekerjaan sehari-hari. Pekerjaan mempunyai arti penting bagi kemajuan dalam mencapai kehidupan yang produktif. Saat beraktivitas, tubuh akan menerima beban dari luar tubuh. Salah satu aktivitas fisik yang dilakukan manusia adalah berjalan. Menurut Astrand and Radahl (1977), saat berjalan normal manusia mengkonsumsi energi sebesar 7,6 kJ/min. Aktivitas manusia tidak hanya berjalan normal pada bidang datar tapi juga walking up-down hill (naik turun bidang miring), climbing stairs
(menaiki tangga), tanah tidak rata (uneven ground), dan tanah berbatu (rocky
ground). Saat berjalan pada medan yang berbeda-beda, tubuh akan mengkonsumsi
energi yang berbeda pula. Pada saat berjalan menaiki dan menuruni bidang miring, tubuh mengkonsumsi energi sebesar 20,6 kJ/min dan 8,1 kJ/min. Saat berjalan menaiki tangga, tubuh mengkonsumsi energi sebesar 33,6 kJ/min. Adapun pada saat berjalan di tanah yang tidak rata, tubuh mengkonsumsi energi sebesar 28,4 kJ/min.
Menurut Murray (2003), cara yang diambil untuk mengukur pengeluaran energi adalah mengukur konsumsi oksigen, dimana 1 liter O2 yang dikonsumsi
setara dengan pengeluaran energi sebesar kurang lebih 4,83 kkal (20kJ). Menurut Tarwaka (2004) cara mengukur pengeluaran energi saat ini digunakan dengan 2 cara yaitu langsung melalui asupan oksigen selama bekerja dan cara tidak langsung dengan menghitung denyut nadi selama bekerja.
commit to user
I-2
(1968) mengungkapkan bahwa ketiadaan gerakan tubuh karena hilangnya suatu anggota tubuh menyebabkan pemakaian energi meningkat sebesar 10-15%. Aktivitas yang dilakukan oleh seorang amputee memerlukan energi dan oksigen yang lebih besar dibandingkan dengan orang normal. Selain itu, tingkat kelelahan pun lebih besar. Energi yang dikeluarkan amputee pengguna prosthetic yang lebih baik akan lebih kecil. Hal ini diperkuat dengan adanya penelitian oleh Herdiman,
dkk (2009) mengenai kajian fisiologi pada karakteristik prosthetic kaki endoskeletal jenis Above-Knee Prosthetic (AKP). Hasil penelitian ini adalah
prosthetic endoskeletal menunjukkan hasil yang lebih baik dibandingkan
prosthetic eksoskeletal. Hal ini mempengaruhi tingkat fisiologi tubuh pengguna
(amputee).
Kini telah dikembangkan prosthetic above knee endoskeletaldengan energy
storing knee mekanisme 2-bar dengan menggunakan gas spring. Yang dimaksud
dengan 2-bar adalah adanya 2 buah link yang dihubungkan dengan 1 joint. Pada desain ini link aktif terdapat pada adapter atas sedangkan link pasif terdapat pada bagian chasis. Fungsi gas spring adalah memberikan respon meluruskan kaki saat dilipat pada sudut tertentu dan apabila dilipat melebihi sudut tersebut maka kaki tidak akan kembali lurus. Penggunaan gas spring diharapkan dapat memberikan kemudahan kaki dalam melangkah saat menggunakan prosthetic above knee
endoskeletal dengan energy storing knee, tidak hanya mudah untuk berjalan di bidang yang datar dan rata, tapi juga untuk berjalan di bidang yang lain seperti bidang miring, tangga, tidak rata, dan bidang berbatu. Performa prosthetic ini dapat diuji melalui pengujian biomekanik dan fisiologi. Pengujian fisiologi dapat mengetahui metabolisme tubuh pada saat menggunakan prosthetic termasuk mengetahui konsumsi energi amputee pengguna prosthetic. Semakin baik suatu desain prosthetic, energi yang dikonsumsi penggunanya juga akan semakin lebih kecil tidak hanya dilihat dari energi mekaniknya, melainkan energi secara keseluruhan yang dapat diukur dari tingkat fisiologinya. Oleh karena itu, penelitian mengenai pengukuran tingkat fisiologi amputee saat menggunakan
prosthetic endoskeletal energy storing mekanisme 2-bar perlu dilakukan.
commit to user
I-3
melakukan aktivitas berjalan pada bidang datar, menaiki dan menuruni bidang miring, menaiki dan menuruni tangga, tanah tidak rata, dan berbatu.. Hal yang dikaji berupa lima kriteria pengukuran fisiologi meliputi %CVL untuk mengetahui tingkat kelelahan yang terjadi, VO2maks untuk mengetahui konsumsi
oksigen, energi ekspenditur untuk mengetahui konsumsi energi, kebutuhan kalori untuk mengetahui kalori yang diperlukan saat berjalan, dan physiological cost
index (PCI) of walking untuk mengetahui tingkat fisiologi pada amputee
pengguna prosthetic. Kajian fisiologi ini diharapkan mampu memberikan informasi mengenai kesesuaiannya dengan kondisi fisiologi orang normal meliputi tingkat kelelahan, energi yang dikeluarkan amputee pada saat menggunakan prosthetic endoskeletal sistem energy storing knee dengan
mekanisme 2-bar, kebutuhan kalori, konsumsi oksigen, dan PCI of walking dalam mengakomodasi akivitas berjalan.
1.2PERUMUSAN MASALAH
Berdasarkan latar belakang di atas maka perumusan masalah yang dapat diangkat adalah bagaimana hasil pengukuran fisiologi pengguna pada penyandang cacat kaki atas lutut yang menggunakan prosthetic endoskeletal sistem energy
storing knee mekanisme 2-bar untuk bidang datar, bidang naik turun tangga,
bidang miring, bidang tanah tidak rata, dan bidang berbatu.
1.3TUJUAN PENELITIAN
Tujuan yang dicapai dalam penelitian ini yaitu menentukan konsumsi metabolisme tubuh dari hasil fisiologi pada penyandang cacat kaki atas lutut. Sedangkan tujuan yang dalam penelitian ini, yaitu:
1. Mengukur aspek fisiologi yang meliputi tingkat kelelahan (%CVL), energi ekspenditur, kebutuhan kalori, konsumsi oksigen, dan physiological cost index
(PCI) of walking pengguna prosthetic endoskeletal sistem energy storing knee
dengan mekanisme 2-bar.
2. Menentukan selisih nilai aspek fisiologi antara amputee pengguna prosthetic
commit to user
I-4
1.4MANFAAT PENELITIAN
Adapun manfaat yang dicapai dalam penelitian ini, yaitu:
1. Memberikan rekomendasi prosthetic endoskeletal sistem energy storing knee
dengan mekanisme 2-bar yang memiliki respon fisiologi mendekati kondisi orang normal dalam mengakomodasi aktivitas berjalan di lingkungan sekitar. 2. Memperoleh hasil pengukuran aspek fisiologi yang meliputi tingkat kelelahan
(%CVL), energi ekspenditur, kebutuhan kalori, konsumsi oksigen, dan
physiological cost index (PCI) of walking yang dikeluarkan oleh pengguna
prosthetic endoskeletal sistem energy storing knee dengan mekanisme 2-bar
1.5BATASAN MASALAH
Batasan masalah dari penelitian pengukuran fisiologi prosthetic kaki bagian atas lutut, sebagai berikut:
1. Penelitian dilakukan kepada 1 responden laki-laki yang kehilangan satu anggota gerak atas lutut dan 5 orang responden laki-laki normal.
2. Kondisi aktivitas yang diamati adalah pada saat berjalan.
3. Waktu istirahat untuk melaksanakan percobaan berikutnya sebesar 15 menit. 4. Pengamatan amputee berjalan dilakukan di bidang datar, hill, stair, uneven
plant, dan rocky plant.
5. Stairs atau tangga yang digunakan memiliki dimensi panjang 2 m, tinggi 75
cm, tinggi anak tangga 15 cm, lebar anak tangga 1 m, dan sudut elevasi 300. 6. Hill atau bidang miring memiliki panjang 175 cm, tinggi 75 cm, dan sudut
elevasi 150.
7. Stairs dan hill memiliki kondisi tekstur permukaan rata dan tidak licin.
8. Kriteria fisiologi yang digunakan adalah %CVL, energi ekspenditur, kebutuhan kalori, konsumsi oksigen, dan physiological cost indexof walking. 9. Pengukuran denyut nadi dilakukan di ujung jari telunjuk tangan kiri.
1.6ASUMSI PENELITIAN
Asumsi-asumsi yang digunakan pada penelitian pengukuran fisiologi
prosthetic kaki atas lutut, sebagai berikut:
commit to user
I-5
3. Aspek psikologi tidak mempengaruhi hasil penelitian.
4. Responden normal maupun amputee memiliki kecepatan berjalan normal yang berbeda dan pada penelitian ini kecepatan tersebut diasumsikan telah tercapai. 5. Konsumsi energi setiap waktu konstan saat melakukan aktivitas berjalan. 6. Faktor eksternal meliputi temperatur, kelembaban udara, dan sirkulasi udara
tidak mempengaruhi kondisi fisiologi responden.
1.7SISTEMATIKA PENULISAN
Sistematika penulisan dibuat agar dapat memudahkan pembahasan penyelesaian masalah dalam penelitian ini. Penjelasan mengenai sistematika penulisan dibawah ini.
BAB I : PENDAHULUAN
Bab ini menguraikan berbagai hal mengenai latar belakang penelitian, perumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah, asumsi-asumsi dan sistematika penulisan.
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini menguraikan teori-teori yang akan dipakai untuk mendukung penelitian, sehingga perhitungan dan analisis dilakukan secara teoritis. Tinjauan pustaka diambil dari berbagai sumber yang berkaitan langsung dengan permasalahan yang dibahas dalam penelitian.
BAB III : METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini berisi tahapan yang dilalui dalam penyelesaian masalah secara umum yang berupa gambaran terstruktur dalam bentuk flowchart sesuai dengan permasalahan yang ada mulai dari pemilihan responden, pengumpulan data denyut nadi sampai dengan pengolahan data dan analisis.
BAB IV : PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA
commit to user
I-6
BAB V : ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL
Bab ini berisi interpretasi hasil pengolahan data dan melakukan analisa terhadap tujuan penelitian yang ditetapkan.
BAB VI : KESIMPULAN DAN SARAN
commit to user
II - 1
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 ENERGI TUBUH
Menurut Sastrowinoto (1985), konsumsi energi didefinisikan sebagai suatu energi yang dikeluarkan atau dibutuhkan oleh tubuh untuk melakukan aktivitas tertentu. Konsumsi energi pada manusia diukur dengan KiloKalori (KKal). Kebutuhan energi seseorang menurut FAO/WHO (1985) adalah konsumsi energi berasal dari makanan yang diperlukan untuk menutupi pengeluaran energi seseorang bila ia mempunyai ukuran dan komposisi tubuh dengan tingkat aktivitas yang sesuai dengan kesehatan jangka panjang dan yang memungkinkan pemeliharaan aktivitas fisik yang diperlukan secara sosial dan ekonomi (Suwita, 2003).
commit to user
II - 2
konsumsi energi yang nampak dalam kerja fisik itu dinyatakan dalam Kalori Kerja.
Fisiologi kerja adalah studi tentang fungsi digunakan untuk melakukan aktivitas. Kemampuan manusia untuk melaksanakan kegiatannya tergantung pada struktur fisik dari tubuhnya. Semua kegiatan tubuh manusia memerlukan tenaga yang diperoleh dari proses metabolisme dalam otot (Primawati, 2009).
2.1.1 Metabolisme
Menurut Tanzil (2007), metabolisme adalah kumpulan proses-proses kimia yang mengubah bahan makanan menjadi bentuk kerja mekanis dan panas atau sering diartikan sebagai semua perubahan kimia dan energi yang terjadi di dalam tubuh. Metabolisme ditinjau dari 2 segi, yaitu:
1. Metabolisme materi / intermedier.
Metabolisme materi merupakan perubahan berbagai bahan dalam tubuh. 2. Metabolisme energi.
Metabolisme energi merupakan perubahan energi kimia bahan makanan dan dikeluarkan dalam bentuk energi panas dan panas kerja.
Pengukuran metabolisme energi dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu dengan kalorimeter langsung dan tidak langsung. Tujuan dari pengukuran laju metabolisme adalah untuk keperluan kalori, diet, dan diagnosis. Faktor-faktor yang mempengaruhi laju metabolisme adalah kerja otot, pemasukan makanan terakhir, suhu lingkungan, tinggi badan, berat badan, jenis kelamin, umur, keadaan emosi, iklim, suhu tubuh, kehamilan, laktasi, haid, kadar hormon tiroid dalam darah, dan kadar epinefrin/norepinefrin dalam darah.
2.1.2 Body Mass Index (BMI)
Body mass index (BMI) adalah bilangan yang digunakan untuk mengetahui
commit to user
II - 3
manusia. Keterbatasan BMI adalah tidak dapat digunakan bagi anak-anak dalam masa pertumbuhan, wanita hamil dan orang yang sangat berotot (atlet). BMI ditentukan dengan rumus dibawah ini.
BMI = 2
H W
...persamaan 2.1
dengan; W adalah berat badan dalam kg H adalah tinggi badan dalam m
Klasifikasi nilai BMI menurut WHO dalam website Forum Obesitas (2008) disajikan pada tabel 2.1.
Tabel 2.1 Klasifikasi body mass index (BMI) menurut WHO
Kategori BMI (kg/m2) Resiko terkena penyakit
Langsing < 18.5 Rendah
Proporsional 18.5-24.9 Rata-rata
Gemuk ≥ 25
a.Pra obesitas 25-29.9 Meningkat
b.Obesitas I 30-34.9 Sedang
c.Obesitas II 35-39.9 Berbahaya
d.Obesitas III ≥ 40 Sangat berbahaya
Sumber: WHO dalam Forum Obesitas, 2008
WHO melakukan penelitian mengenai BMI di Singapura pada tahun 2000. Hasil penelitian menunjukkan orang Singapura dengan BMI 27-28 kg/m2 mempunyai lemak tubuh sama dengan orang kulit putih dengan BMI 30 kg/m2. Hasil ini membuat WHO mengeluarkan standar BMI yang secara khusus berlaku bagi orang-orang Asia dewasa. Klasifikasi BMI untuk orang Asia dewasa ditampilkan pada tabel 2.2.
Tabel 2.2 Klasifikasi body mass index (BMI) orang Asia dewasa
Kategori BMI (kg/m2) Resiko terkena penyakit
Langsing < 18.5 Rendah
Proporsional 18.5-22.9 Rata-rata
Gemuk ≥ 23
a. Pra obesitas 23-24.9 Meningkat
b.Obesitas I 25-29.9 Sedang
c. Obesitas II ≥30 Berbahaya
commit to user
II - 4
Tabel 2.2 dapat dilihat bahwa ukuran BMI untuk orang Asia berbeda dengan BMI orang Eropa. BMI untuk orang Asia tidak ada klasifikasi untuk obesitas III seperti pada BMI orang Eropa.
2.2 AKTIVITAS KESEHARIAN TERHADAP ENERGI TUBUH
Kegiatan-kegiatan kerja manusia dapat digolongkan menjadi kerja fisik (otot) dan kerja mental (otak) dengan intensitas yang berbeda. Tingkat intensitas yang terlampau tinggi memungkinkan pemakaian energi yang berlebihan, sebaliknya intensitas yang terlalu rendah menimbulkan rasa bosan dan jenuh. Karena itu perlu diupayakan tingkat intensitas yang optimum yang ada diantara kedua batas ekstrim tadi dan tentunya untuk tiap individu berbeda.
Pemisahan antara kerja fisik dan mental tidak dapat dilakukan secara sempurna, karena saling berhubungan erat. Dilihat dari energi yang dikeluarkan, kerja mental murni relatif lebih sedikit mengeluarkan energi dibandingkan dengan kerja fisik. Kerja fisik mengakibatkan pengeluaran energi yang berhubungan erat dengan konsumsi energi.
Wignjosoebroto (1991) menyatakan aktivitas fisik merupakan suatu kegiatan yang memerlukan usaha fisik manusia yang kuat selama periode kerja berlangsung. Menurut Sulistyadi dan Susanti (2003), aktivitas fisik manusia menghasilkan perubahan pada fungsi beberapa alat tubuh yang dapat dideteksi melalui konsumsi oksigen, denyut nadi per detik, peredaran udara dalam paru-paru, temperatur tubuh, konsentrasi asam laktat dalam darah, komposisi kimia dalam darah dan air seni, tingkat penguapan dan beberapa faktor lainnya. Pengukuran tersebut dapat digunakan untuk mengukur konsumsi energi. Kerja fisik dikelompokkan oleh Davis dan Miller, yaitu:
a. Kerja total seluruh tubuh, yang mempergunakan sebagian besar otot biasanya melibatkan duapertiga atau tiga perempat otot tubuh.
b. Kerja sebagian otot, yang membutuhkan lebih sedikit energi ekspenditur karena otot yang digunakan lebih sedikit.
c. Kerja otot statis, otot digunakan untuk menghasilkan gaya tetapi tanpa kerja mekanik. Membutuhkan kontraksi sebagian otot.
commit to user
II - 5
1. Konsep horse-power (foot-pounds of work per minute) oleh Taylor, tetapi tidak memuaskan.
2. Tingkat konsumsi energi untuk mengukur pengeluaran energi.
3. Perubahan tingkat kerja jantung dan konsumsi oksigen (metode terbaru).
Tiffin mengemukakan kriteria-kriteria yang dapat digunakan untuk mengetahui pengaruh pekerjaan terhadap manusia dalam suatu sistem kerja, yaitu: a. Kriteria faali meliputi kecepatan denyut nadi, konsumsi oksigen, tekanan darah, tingkat penguapan, temperatur tubuh, komposisi kimia dalam darah dan air seni. Kriteria ini digunakan untuk mengetahui perubahan fungsi alat-alat tubuh selama bekerja.
b. Kriteria kejiwaaan meliputi pengukuran hasil kerja yang diperoleh dari pekerja. Kriteria ini digunakan untuk mengetahui pengaruh seluruh kondisi kerja dengan meihat hasil kerja yang diperoleh dari pekerja.
Aktivitas fisik yang dilakukan secara terus menerus sering disebut dengan aktivitas cardiovasculer. Aktivitas cardiovasculer merupakan kegiatan yang dilakukan oleh seseorang saat beraktivitas dengan pola yang ritmis dan terus menerus pada suatu periode waktu tertentu. Selama aktivitas cardiovasculer
dilakukan, jantung memompa darah ke seluruh otot dalam tubuh manusia.
Aktivitas fisik menyebabkan pengeluaran energi yang berhubungan erat dengan konsumsi energi. Dalam hal penentuan konsumsi energi, biasanya digunakan parameter indeks kenaikan bilangan kecepatan jantung. Indeks ini merupakan perbedaan antara kecepatan denyut nadi pada saat istirahat dengan kecepatan denyut nadi pada waktu bekerja (Sulistyadi dan Susanti, 2003). Konsumsi energi pada tubuh diukur dengan satuan kilo kalori (Kkal) sehingga dari pernyataan di atas dapat disimpulkan bahwa konsumsi energi menjadi tolak ukur yang dapat dipakai sebagai penentu berat atau ringannya suatu kerja fisik.
commit to user
II - 6
Menurut Kroemer (2010), pemakaian energi yang dibutuhkan berbeda oleh pria dan wanita berbeda maupun untuk melakukan beberapa macam pekerjaan ditampilkan pada tabel 2.3.
Tabel 2.3 Kebutuhan energi pria dan wanita
Sumber: Kroemer adapted from Astrand and Radahl, 1977
Tabel 2.3 dapat dilihat bahwa tingkat konsumsi energi yang dibutuhkan oleh pria lebih besar daripada wanita. Berbagai macam aktivitas yang dilakukan oleh tubuh juga menunjukkan tingkat konsumsi energi yang berbeda. Hal ini ditampilkan pada tabel 2.4.
Tabel 2.4 Kebutuhan energi untuk aktivitas fisik manusia
commit to user
II - 7
Tabel 2.4 Kebutuhan energi untuk aktivitas fisik manusia (lanjutan)
Sumber: Kroemer adapted from Astrand and Rodahl 1977, Rohmert and Rutenfranz 1983, and Stegemann 1984
commit to user
II - 8
training, bahwa dalam beraktivitas, manusia akan melewati beberapa bidang.
Bidang-bidang tersebut, sebagai berikut: 1. Bidang datar dan rata.
Manusia dikehidupan sehari-hari selalu melakukan aktivitas, salah satunya adalah berjalan. Dalam berjalan manusia akan melewati beberapa bidang dan yang sering dihadapi adalah bidang yang datar, seperti pada gambar 2.1.
Gambar 2.1 Bidang datar dan rata
Sumber: www.ICRC.org, 2008
Bidang datar adalah bidang yang paling mudah untuk dilalui. Saat berjalan di bidang ini, amputee mengalami kesulitan yang tidak berarti bila dibandingkan dengan bidang yang lain. Pola berjalan amputee di bidang datar masih dalam tingkatan yang stabil. Karena di bidang ini tidak terdapat halangan yang mengganggu amputee untuk melangkah.
2. Bidang tangga.
Selain di bidang datar, dikehidupan sehari-hari manusia akan melewati beberapa bidang lain dan salah satunya adalah bidang tangga. Bidang tangga telah digambarkan pada gambar 2.2.
commit to user
II - 9
(1b)
Gambar 2.2 Bidang tangga, (1a) naik tangga, (1b) turun tangga
Sumber: www.ICRC.org, 2008
Bidang tangga adalah bidang yang cukup sulit untuk dilalui. Bidang ini memiliki ketinggian, sudut elevasi/kemiringan, lebar, dan panjang tertentu. Saat berjalan normal di bidang tangga, amputee akan menaiki dan menuruni tangga. Umumnya, orang normal dalam berjalan di tangga akan lebih berhati-hati di setiap langkahnya. Hal ini, juga dialami amputee bahwa berjalan di tangga tidak semudah berjalan di bidang yang datar dan perlu untuk lebih berhati-hati. Diperlukan cara melangkah yang tepat untuk menaiki dan menuruni tangga, karena bidang tangga pada umumnya memiliki dimensi yang tidak seluas bidang datar. Saat menaiki tangga, kaki yang tidak teramputasi melangkah terlebih dahulu dan diikuti dengan kaki yang teramputasi. Sedangkan untuk menuruni tangga, kaki yang teramputasi melangkah terlebih diikuti dengan kaki yang normal.
3. Bidang miring.
Tidak hanya bidang datar dan bidang tangga. Manusia juga berjalan di bidang miring dengan ketinggian dan sudut tertentu. Bidang miring telah digambarkan pada gambar 2.3.
Gambar 2.3 Bidang miring
commit to user
II - 10
Bidang miring adalah bidang selain tangga yang cukup sulit untuk dilalui pula. Bidang ini memiliki ketinggian dan sudut elevasi/kemiringan. Di bidang miring, amputee akan menaiki dan menuruni bidang tersebut. Diperlukan cara melangkah yang tepat untuk menaiki dan menuruni bidang miring, karena bidang miring memiliki dimensi tertentu. Saat berjalan di bidang miring, dibutuhkan keseimbangan yang baik. Tubuh akan cenderung condong ke depan dengan kaki yang sedikit melipat. Kekuatan dan keseimbangan kaki dalam melangkah diperlukan untuk menjaga agar saat berjalan di bidang miring tidak jatuh. Saat berjalan di bidang miring, berat tubuh dibebankan pada kaki yang menggunakan prosthetic.
4. Bidang tidak rata.
Selain bidang datar, miring, dan tangga, juga terdapat bidang yang tidak rata. Bidang tidak rata dapat disebabkan karena adanya batu/kerikil, tanah yang bergelombang, dan tanah yang ditumbuhi rerumputan. Bidang tidak rata telah digambarkan pada gambar 2.4.
Gambar 2.4 Bidang tidak rata
Sumber: www.ICRC.org, 2008
commit to user
II - 11
2.3 ENERGI TUBUH AMPUTEE
Amputee adalah kondisi dimana manusia kehilangan salah satu atau
keduanya dari bagian tubuh. Kehilangan suatu bagian tubuh terutama anggota gerak pada amputee mengakibatkan keterbatasan dalam beraktivitas. Salah satu aktivitas yang dilakukan manusia adalah berjalan. Manusia tidak hanya akan berjalan di tempat yang datar tapi juga di berbagai bidang, seperti misalnya bidang tidak rata, bidang miring, bidang tangga, bidang tidak rata, dan bidang berbatu. Kondisi ini akan sering dihadapi manusia saat beraktivitas (Kroemer). Oleh karena itu dengan tidak adanya kaki akan mengganggu aktivitas manusia. Seiringnya perkembangan jaman memberikan kemudahan bagi manusia yang tidak memiliki atau kehilangan kaki (amputee) berupa sebuah alat bantu kaki yang disebut prosthetic. Aktivitas berjalan pada amputee dengan alat bantu gerak
(prosthetic) tentu berbeda dengan orang normal.
Dalam menjaga stabilitas tanpa active ankle atau kontrol knee joint,
amputee membuat perubahan dari pola jalan kinematik normal seperti yang
diobservasi oleh Czerniecki. Selama berdiri, tidak terdapat knee flexion sekitar 30-40% pada awal fase berdiri, untuk menghindari terjadinya tekukkan pada lutut. Memasuki fase berayun, amputee harus menyeimbangkan antara lack of
gastrocnemius dan tenaga otot telapak kaki di daerah pergelangan kaki dengan
cara meningkatkan tenaga hip flexor, meskipun terjadi perubahan yang relative menurunnya masa dari prosthetic limb kaki yang normal. Berdasarkan hasil analisanya, Czerniecki menulis bahwa salah satu pendorong berkembangnya
prosthetic yang baru dan designs socket adalah mengurangi cost of metabolic dari
ambulation. Meskipun dalam biomekanik menunjukkan bukti adanya bantuan
energi absorbsi dan pemulihan energy–storing feet (Peasgood, 2004).
Dengan pola berjalan pada amputee yang tidak normal layaknya pola berjalan berjalan orang normal, menimbulkan pemakaian energi yang berbeda dan lebih besar. Pemakaian energi tetap lebih besar dari orang normal seperti yang
diungkapkan oleh Verne (1968) bahwa ketiadaan suatu gerakan tubuh karena
commit to user
II - 12
2.4 PENGUKURAN FISILOGI TUBUH
Aspek psikologi dalam suatu pekerjaan dapat berubah setiap saat. Banyak faktor-faktor yang mempengaruhi perubahan psikologi tersebut. Faktor-faktor tersebut dapat berasal dari dalam diri pekerja (internal) atau dari luar diri pekerja/lingkungan (eksternal). Dalam suatu kerja fisik, manusia akan menghasilkan perubahan dalam konsumsi oksigen, heart rate, temperatur tubuh dan perubahan senyawa kimia dalam tubuh. Oleh karena itu dilakukan beberapa pengukuran energi tubuh seperti yang dijelaskan dibawah ini.
2.4.1 Kelelahan (Fatigue)
Sutalaksana Iftikar (2006) menyatakan bahwa kelelahan adalah suatu pola yang timbul pada suatu keadaan yang secara umum terjadi pada setiap individu yang sudah tidak sanggup lagi melakukan aktivitasnya. Pada dasarnya pola ini ditimbulkan oleh dua hal yaitu fisiologi (objektif) dan psikologi (subjektif). Faktor fisiologi terjadi karena adanya perubahan-perubahan faali dalam tubuh manusia. Faktor psikologi terjadi karena adanya perasaan tidak senang terhadap suatu aktivitas.
Kata kelelahan menunjukkan keadaan yang berbeda-beda, tetapi semuanya berakibat pada pengurangan kapasitas kerja dan ketahanan tubuh. Kelelahan terjadi pada syaraf dan otot-otot manusia sehingga otot tersebut tidak dapat berfungsi dengan baik. Makin berat beban yang dikerjakan dan gerakan semakin tidak teratur, maka kemungkinan timbulnya kelelahan sangat cepat. Hal ini perlu dipelajari agar tingkat kekuatan otot manusia dapat ditentukan dan beban kerja yang diberikan dapat disesuaikan dengan kemampuan otot manusia. Barnes menggolongkan kelelahan dalam 3 bagian, yaitu:
1. Perasaan lelah
2. Kelelahan karena perubahan fisiologi dalam tubuh 3. Menurunnya kemampuan kerja.
commit to user
II - 13
1. Besarnya tenaga yang dikeluarkan, 4. Kebiasaan olahraga dan latihan, 2. Frekuensi dan lama bekerja, 5. Jenis kelamin,
3. Cara dan sikap dalam beraktivitas, 6. umur.
Menurut Grandjean (1993), kelelahan dibagi menjadi dua bagian, yaitu: 1.Kelelahan otot (muscular fatigue),
Kelelahan otot adalah gejala kesakitan yang dirasakan otot akibat otot terlalu tegang. Ketika otot diberi rangsang, ia berkontraksi dan terjadi ketegangan. Jika rangsang diberikan secara terus-menerus, maka performansi otot semakin menurun yang dapat dilihat pada kekuatan otot dan gerakan otot yang semakin lambat. Sutalaksana (2006) menyatakan bahwa pada kondisi tubuh terdapat cukup oksigen, kontraksi otot berlangsung secara aerobik. Sedangkan pada kondisi tubuh tidak terdapat cukup oksigen, kontraksi otot berlangsung secara anaerobik dan menghasilkan asam laktat. Kandungan asam laktat yang tinggi inilah yang menimbulkan rasa lelah.
2.Kelelahan umum (general fatigue),
Salah satu gejala kelelahan umum adalah munculnya perasaan letih. Berdasarkan penyebabnya, gejala kelelahan umum dapat dibedakan menjadi enam, yaitu:
a. Visual fatigue, akibat ketegangan yang berlebihan pada mata,
b. General bodily fatigue, akibat beban fisik yang berlebihan pada seluruh
organ tubuh,
c. Mental fatigue, akibat kerja mental atau otak yang berlebihan,
d. Nervous fatigue, akibat tekanan yang berlebihan pada suatu bagian sistem
psikomotor pada pekerjaan yang membutuhkan ketrampilan,
e. Kelelahan akibat kemonotonan pekerjaan dan kondisi kerja yang menjemukan,
f. Kelelahan kronis akibat akumulasi sejumlah faktor yang terus menerus menyebabkan kelelahan,
g. Circadian fatigue, bagian dari ritme siklus siang-malam dan awal periode
tidur.
commit to user
II - 14
1. Perasaan berat di kepala 16. Cenderung untuk lupa 2. Seluruh tubuh nenjadi lelah 17. Kurang percaya diri
3. Kaki terasa berat 18. Cemas terhadap sesuatu
4. Menguap 19. Tidak dapat mengontrol sikap
5. Merasa kacau pikiran 20. Tidak dapat tekun dalam pekerjaan
6. Mengantuk 21. Sakit kepala
7. Merasakan beban pada mata 22. Kekakuan di bahu
8. Kaku dan canggung dalam gerakan 23. Merasa nyeri di punggung 9. Tidak seimbang dalam berdiri 24. Pernafasan tertekan 10. Keinginan untuk berbaring 25. Haus
11. Merasa susah untuk berpikir 26. Suara serak
12. Lelah bicara 27. Pening
13. Menjadi gugup 28. Spasme dari kelopak mata
14. Tidak dapat berkonsentrasi 29. Tremor pada anggota badan 15. Tidak dapat fokus terhadap sesuatu 30. Merasa kurang sehat
Gejala pertama sampai dengan gejala ke sepuluh menunjukkan pelemahan kegiatan, gejala ke sebelas sampai dengan ke dua puluh menunjukkan pelemahan motivasi dan gejala ke dua puluh satu sampai dengan gejala ke tiga puluh menunjukkan kelelahan fisik akibat keadaan umum (Suma'mur, 1984). Apabila kelelahan tidak dapat disembuhkan, suatu saat terjadi kelelahan kronis yang dapat meningkatnya ketidakstabilan psikis, depresi, tidak semangat dan kecenderungan sakit. Kelelahan pada manusia dapat diukur berdasarkan tiga macam, yaitu:
1. Mengukur kecepatan denyut nadi dan pernafasan
2. Mengukur tekanan darah, peredaran udara dalam paru-paru, jumlah oksigen yang digunakan, jumlah karbondioksida yang dihasilkan, temperatur badan, komposisi kimia dalam urin dan darah.
3. Mengukur variasi perubahan air liur (saliva) karena lelah dengan alat penguji kelelahan Riken Fatigue Indicator dengan ketentuan pengukuran elektroda logam.
Metode yang digunakan dalam pengukuran tingkat kelelahan dibagi menjadi enam macam (Grandjean, 1993), yaitu:
commit to user
II - 15
2. Pengukuran secara subyektif terhadap tingkat kelelahan dengan menggunakan kuesioner,
3. Pengukuran dengan electroencephalography (EEG), 4. Pengujian frekuensi dari Flicker-fusion mata,
5. Pengukuran psikomotorik,
6. Pengukuran kejiwaan atau mental.
Kelelahan dapat dikurangi dengan berbagai cara (Sutalaksana, 2006), yaitu: 1. Menyediakan kalori secukupnya sebagai asupan tubuh,
2. Bekerja dengan menggunakan metode kerja yang baik,
3. Memperhatikan kemampuan tubuh, artinya pengeluaran tenaga tidak melebihi pemasukannya dengan memperhatikan batasan-batasannya,
4. Memperhatikan waktu kerja yang teratur, artinya harus dilakukan pengaturan terhadap jam kerja, waktu istirahat dan sarana-sarananya, masa libur dan rekreasi,
5. Mengatur lingkungan fisik sebaik-baiknya seperti suhu, kelembapan, sirkulasi udara, pencahayaan, kebisingan, getaran, dan bau atau wangi-wangian,
6. Berusaha untuk mengurangi monotoni dan ketegangan akibat kerja, misalnya menyediakan musik dan menggunakan dekorasi ruangan kerja.
2.4.2 Denyut Nadi
Jantung merupakan organ tubuh yang berfungsi memompa darah ke seluruh tubuh. Darah yang dipompa membawa makanan yang diperlukan otot. Selain itu adanya sirkulasi darah, zat-zat sampah yang berbahaya bagi tubuh dapat dikeluarkan. Jantung bekerja diluar kemauan dan memiliki kemampuan khusus. Proses keluar masuknya darah ke jantung menghasilkan denyut nadi.
commit to user
II - 16
Denyut nadi manusia dipengaruhi lingkungan fisik tempat beraktivitas. Hubungan tingkat lingkungan fisik, denyut nadi dan konsumsi energi dapat dilihat pada gambar 2.5.
Gambar 2.5 Hubungan denyut nadi dengan kondisi kerja dan konsumsi energi
Sumber: Grandjean, 1993
Sedangkan pembagian denyut nadi pada saat beraktivitas dapat dilihat pada gambar 2.6.
Gambar 2.6 Pembagian denyut nadi pada saat beraktivitas
Sumber: Grandjean, 1993
Pada gambar 2.6 dapat dilihat adanya beberapa tingkat antara denyut nadi sebelum dan sesudah bekerja. Menurut Grandjean (1993), tingkat denyut nadi dibagi menjadi lima definisi, yaitu:
1. Resting pulse adalah jumlah rata-rata denyut nadi sebelum memulai suatu
commit to user
II - 17
2. Working pulse adalah jumlah rata-rata denyut nadi selama melakukan suatu
pekerjaan,
3. Work pulse adalah selisih antara jumlah denyut nadi selama bekerja dan
sebelum bekerja,
4. Total recovery pulse (recovery cost) adalah jumlah denyut nadi mulai dari
berhenti bekerja sampai denyut nadi kembali normal. Menurut Muller dalam Grandjean (1993), total recovery pulse adalah salah satu cara untuk mengukur kelelahan (fatigue) dan pemulihan (recovery),
5. Total work pulse (cardiac cost) adalah jumlah denyut nadi mulai dari
memulai pekerjaan sampai dengan tingkat istirahat.
Setelah didapat nilai dari denyut nadi masing-masing aktivitas, tingkat peningkatan denyut nadi akibat aktivitas cardiovasculer (Tarwaka, 2004).
% 100 ) (
) ker
(
% x
istirahat denyut
maksimal denyut
istirahat denyut
ja denyut CVL
-= ...persamaan 2.2
Grandjean (1993) mendefinisikan beberapa hal, sebagai berikut:
a. Jumlah denyut nadi istirahat merupakan rata-rata denyut nadi sebelum
pekerjaan dimulai.
b. Jumlah denyut nadi bekerja merupakan rata-rata denyut nadi selama bekerja. c. Denyut nadi maksimal ditentukan dengan rumus berikut:
Denyut nadi maksimal = 220 – usia (untuk pria) Denyut nadi maksimal = 200 – usia (untuk wanita)
commit to user
II - 18
Tabel 2.5 Klasifikasi kerja berdasarkan % CVL
% CVL Keterangan
< 30 % Tidak terjadi kelelahan 30% - 60% Diperlukan perbaikan 30% - 80% Kerja dalam waktu singkat 80% - 100% Diperlukan tindakan segera
> 100% Tidak diperbolehkan melakukan aktivitas Sumber: Tarwaka dkk, 2004
Tabel 2.5 di atas, dapat dilihat bahwa beban kerja yang mempunyai nilai % CVL kurang dari 30 % masih dikategorikan sebagai aktivitas ringan dan belum
menunjukkan terjadinya kelelahan. Kelelahan akut terjadi jika nilai % CVL melebihi 100 % dan tidak diperbolehkan untuk melakukan aktivitas.
Perhitungan tingkat kelelahan (% CVL) per fase gerak berjalan dilakukan dengan menghitung terlebih dulu jumlah siklus yang terjadi sepanjang lintasan berjalan kemudian diambil nilai rata-ratanya. Perhitungan nilai % CVL per siklus didapatkan dari nilai % CVL dibagi rata-rata jumlah siklus yang terjadi, dirumuskan pada persamaan 2.3.
Nilai % CVLper siklus =
siklus jumlah
CVL
nilai%
...persamaan 2.3
Nilai % CVL per siklus diambil nilai yang terbesar dari beberapa perulangan yang dilakukan, ditentukan pula waktu untuk melakukan setiap fase gerakan. Perhitungan nilai % CVL per fase merupakan hasil pembagian waktu per fase dengan waktu selama satu siklus dikali dengan nilai % CVL per siklus terbesar, dirumuskan pada persamaan 2.4.
Nilai % CVLper fase = x CVL
siklus waktu
fase per waktu
%
1 ...persamaan 2.4
2.4.3 Energi Ekspenditur
commit to user
II - 19
1. Memelihara fungsi tubuh; untuk bernafas, menjaga denyut nadi, menjaga tubuh tetap hangat dan semua fungsi berjalan normal.
2. Aktivitas fisik; untuk gerak perpindahan dan kontraksi otot.
3. Pertumbuhan dan pembaruan yang membutuhkan pembuatan jaringan baru. Energi diukur dalam satuan joule atau kalori. Satu joule (J) ditetapkan sebagai energi yang digunakan saat memindahkan berat 1 kilogram (kg) sejauh 1 meter (m) dengan kekuatan 1 newton (N). Satu kalori ditetapkan sebagai energi yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur dari 1 gram (gr) air dari 14.5oC sampai 15.5oC. Dalam prakteknya, kedua satuan tersebut digunakan secara berbeda dalam pengukuran cairan. Satu kalori setara dengan 4.184 joule. Manusia menggunakan energi dalam jumlah besar, karena itu para ahli nutrisi menggunakan satuan yang lebih besar yaitu kilojoule.
1 kilojoule (kJ) = 1000 joule 1 megajoule (MJ) = 1000000 joule 1 kilokalori (Kkal)= 1000 kalori
Untuk mengubah menjadi satuan yang lain : 1 kKal = 4.184 kJ
1 MJ = 239 Kkal
commit to user
II - 20
Energi ekspenditur (EE) laki-laki dan wanita selama satu hari penuh dibagi menjadi komponen yang berbeda, terdiri dari basal metabolic rate (BMR), diet
induced thermogenesis (DIT), dan physical activity (PA).
Gambar 2.7 Total energi ekspenditur
Sumber: Rowett Research Institute, 1992
Presentase komponen energi ekspenditur yang dikeluarkan untuk melakukan aktivitas active dan inactive berbeda satu dengan yang lain. Dalam melakukan aktivitas inactive, presentase komponen total energi ekspenditur pada BMR lebih besar dibanding physical activity (PA). Hal ini dikarenakan, saat aktivitas inactive
tubuh lebih banyak istirahat daripada beraktivitas fisik. Lain halnya dengan aktivitas active, presentase BMR lebih kecil daripada physical activity (PA) karena tubuh lebih banyak melakukan kegiatan fisik.
1. Basal Metabolic Rate (BMR).
BMR adalah jumlah minimum dari tenaga yang diperlukan oleh tubuh jika dikaitkan dengan ilmu fisiologi dan istirahat secara mental. BMR diukur di dalam kondisi-kondisi yang dibakukan, yang dilakukan dengan subyek pada saat keadaan setelah makan malam (berpuasa untuk sedikitnya 12 jam/
post-prandial), pada istirahat yang mencukupi di suatu lingkungan thermoneutral
(tidak terlalu panas atau dingin). Jika salah satu kondisi tersebut tidak dijumpai (selang waktu untuk berpuasa lebih pendek) pengukuran biasanya disebut resting metabolic rate (RMR).
2. Diet Induced Thermogenesis (DIT).
commit to user
II - 21
total yang dibutuhkan (Energy Intake, EI). Ini adalah jumlah dari tenaga memanfaatkan di dalam pencernaan, absorpsi, dan transportasi nutrisi.
3. Physical Activity (PA).
PA merupakan komponen variabel terbanyak dari EE di dalam manusia. Hal ini termasuk tambahan EE selain RMR dan TEF karena aktivitas otot dan meliputi aktivitas fisik minor (menggigil dan menggelisahkan). Nilai PA ini berperan sekitar 15-30% dari total kebutuhan EE harian.
Bilangan nadi atau denyut nadi merupakan peubah yang penting dan pokok baik dalam penelitian lapangan maupun penelitian laboratorium. Dalam hal penentuan konsumsi energi, digunakan parameter indeks kenaikan bilangan kecepatan denyut nadi. Indeks ini merupakan perbedaan antara kecepatan denyut nadi pada waktu kerja tertentu dengan kecepatan denyut nadi pada waktu istirahat. Jumlah total dari energi yang diperlukan oleh individu bergantung pada tingkat aktivitas dan berat badan mereka. Semakin berat dan aktif maka lebih banyak tenaga yang diperlukan.
Perumusan hubungan antara energi ekspenditur dengan kecepatan denyut nadi, dilakukan pendekatan kuantitatif hubungan antara energi ekspenditur dengan kecepatan denyut nadi dengan menggunakan analisis regresi kuadratis dengan persamaan 2.5.
Y = 1.80411- (0.0229038) X + (4.71733 x 10-4) X 2 ...persamaan 2.5
dengan; Y : energi ekspenditur (kilokalori/ menit) X : kecepatan denyut nadi (denyut/ menit)
Setelah diketahui nilai energi ekspenditurnya, maka dapat diketahui pula kebutuhan kalori dalam melakukan suatu kegiatan kerja.
badan berat kg jam per W
x Y Kalori
Kebutuhan = 60 / ...persamaan 2.6
commit to user
II - 22
2.4.4 Kapasitas Aerobik
Pengeluaran energi, kerja fisiologi, dan biaya fisiologi berkaitan erat dengan konsumsi oksigen. Hal ini dapat diukur secara langsung dalam liter/menit atau secara tidak langsung dalam detak jantung/menit. Unit satuan dasar yang digunakan adalah pengeluaran kalori dalam gram kalori/ menit. Aerobic capacity
adalah level maksimum konsumsi oksigen (oxygen uptake). Aerobic capacity
ditunjukkan dengan VO2max dan biasanya diungkapkan dalam liter per menit.
Sinonim aerobic capacity adalah physical work capacity, maximal oxygen uptake,
dan maximal aerobic capacity or power (Laymon, Mike, Jerrold S. Petrofsky and
Jennifer Batt. 2008). Faktor-faktor yang mempengaruhi aerobic capacity, yaitu: 1. Faktor somatis meliputi dimensi tubuh, usia, jenis kelamin.
2. Faktor fisik meliputi motivasi, sikap.
3. Ligkungan meliputi ketinggian, temperatur, kelembaban.
4. Karakteristik pekerjaan meliputi beban/intensitas kerja, durasi kerja, ritme kerja, teknik kerja.
5. Karakteristik psikologi pekerja yang merupakan turunan secara genetik
(inherited at birth).
Aerobic capacity dapat ditentukan dengan dua cara, yaitu direct
assessment dan indirect assessment. Direct assessment melibatkan pengujian
maksimal dan biasanya dilakukan kepada anak-anak muda, orang yang terlatih seperti atlit dan sebagainya. Indirect assessment merupakan pengujian submaksimal dan biasanya lebih sesuai dilakukan pada pekerja-pekerja industri. Ada tiga metode indirect assessment yang digunakan, yaitu:
1. Metode regresi. Metode ini didasarkan pada dua faktor yaitu hubungan linier antara heart rate dan VO2 pada beban kerja submaksimal yang diharapkan
berdasar usia. Metode ini memiliki kelemahan, yaitu adanya variasi heart rate
maksimum diantara individu.
commit to user
II - 23
3. Metode konvensional Tayyari (Siconolfi, 1985; Tayyari, 1995). Metode ini untuk mengestimasi VO2 didasarkan pada berat badan dan heart rate selama
berjalan pada treadmill. Tayyari merumuskan sebuah persamaan untuk menghitung konsumsi oksigen maksimal.
AG
VO2 max = konsumsi oksigen maksimal (liter/menit)
Wb = berat badan (kg)
2.4.5 Physiological Cost Index (PCI) of Walking
Physiological cost index (PCI) of walking adalah salah satu faktor
cardiopulmonary sebagai indikator cost energy (MacGregor,1981). Indikator ini
adalah nilai dari selisih antara denyut nadi (HR) saat bekerja dan denyut nadi (HR) saat istirahat dan dibagi dengan kecepatan berjalan.
PCI =
PCI = Physiological cost index (PCI) of walking (denyut/meter)
V = kecepatan berjalan (meter/menit)
Dt = denyut nadi saat aktivitas berjalan (denyut/menit)
D0 = denyut nadi saat istirahat (denyut/menit)
2.6 PENELITIAN SEBELUMNYA
