PERBAIKAN POLA BERJALANAMPUTEE BAWAH LUTUT DENGAN MENGGUNAKANALIGNMENT ADAPTER FOR PROSTHETIC FOOT BERDASARKANSTATIKA BIOMEKANIKA

(1)

commit to user

PERBAIKAN POLA BERJALANAMPUTEE BAWAH LUTUT

DENGAN MENGGUNAKANALIGNMENT ADAPTER FOR

PROSTHETIC FOOT BERDASARKANSTATIKA

BIOMEKANIKA

Skripsi

SebagaiPersyaratanMendapatGelarSarjanaTeknik

MUCHAMMAD WENDY DARMAWAN

I1308519

JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

(2)

LEMBAR PENGESAHAN

Judul Skripsi :

PERBAIKAN POLA BERJALANAMPUTEE BAWAH LUTUT

DENGAN MENGGUNAKAN ALIGNMENT ADAPTER FOR

PROSTHETIC FOOT BERDASARKAN STATIKA

BIOMEKANIKA

Ditulis oleh:

MUCHAMMAD WENDY DARMAWAN I1308519

Mengetahui,

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

IlhamPriadythama, ST, MTRetnoWulanDamayanti, ST, MT NIP.19801103 200812 1 002NIP. 198003062005012 002

Pembantu Dekan I Ketua JurusanTeknikIndustri

(3)

commit to user

KATA PENGANTAR

Assalamu ‘alaikum Wr.Wb

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. Kedua orang tua tercinta, H. Darmanto dan Hj. S. Sunarti Konsepsi yang telah

memberikan doa, kasih sayang dan dukungan. Semoga kelak kita bertemu di

Surga-Nya

2. Kusno Adi Sambowo, ST , Ph.D selaku Pembantu Dekan I Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta.

3. Bapak Dr. Cucuk Nur Rosyidi, ST, MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Industri

Universitas Sebelas Maret Surakarta.

4. Bapak Ilham Priadythama , ST, MT dan Ibu Retno Wulan Damayanti, ST, MT

selaku dosen pembimbing yang telah sabar dalam memberikan pengarahan

dan bimbingan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan

lancar.

5. Ibu Ir. Ir. Susy Susmartini, MSIE selaku dosen penguji skripsi I dan Bapak Ir.

Lobes Herdiman, MT selaku dosen penguji skripsi II yang berkenan

memberikan saran dan perbaikan terhadap skripsi ini.

6. Bapak Bambang Suhardi, ST, MT. selaku pembimbing akademis. Terima

kasih atas bimbinganya selama ini.

7. Dosen-dosen Teknik Industri yang memberikan ilmu dan nilai yang obyektif

selama ini.

8. Para staf dan karyawan Jurusan Teknik Industri (mba’ Yayuk, mba’ Rina, pak

Agus, mba’Tutik), atas segala kesabaran dan pengertiannya dalam

(4)

9. Dek Retno Kumoro yang tak bosan dan tak lelah menyemangati saya untuk

menyelesaikan TA ini.

10.Mbak Avi Meilawati dan Mas Trisna Tirtana. Terimakasih motivasinya.

11.Teman-teman Teknik Industri Transfer 2008: Hadi dulur dan Ridho dulur

(makasih sudah mau menampung saya waktu saya terpuruk), Sandy, Vembi -

Istri, Ayiek - Markiyem, Komandan, Arli Gajah, Simbah Romi, , Bpk/Ibu

Camat , Topix - Rifka, Galih, Henry, Faris, Rika, Agarika, Desty, Anand-Ulo,

Putri, Cici, Gambrenx, Yohanez Krisna - Natalia, Agung , Safi’i-istri, Inul,

Restu, Fuad, Altona, Ridwan. Semoga persahabatan kita berlanjut sampai

kakek nenek. Amin

12.Seluruh pihak yang tidak dapat penulis sebutkan dalam kata pengantar 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, Juli 2011

(5)

commit to user

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 ... xiv

DAFTAR ISTILAH ... xviii

DAFTAR LAMPIRAN ... xxii

BAB I PENDAHULUAN ... I-1

1.1 Latar Belakang ... I-1

1.2 Perumusan Masalah ... I-4

1.3 Tujuan Penelitian ... I-4

1.4 Manfaat Penelitian ... I-4

1.5 Batasan Masalah ... I-4

1.6 Asumsi Penelitian ... I-5

1.7 Sistematika Penulisan ... I-5

BAB IITINJAUAN PUSTAKA ... II-1

2.1 ... Amputas

i ... II-1

2.2 ... Prostheti

c KakiBawahLutut ... II-2

2.2.1 Prosthetic kaki bawahlutut ... II-2

2.3 ... Alignme

nt Below Knee Prosthetic ... II-5

2.3.1 Bench alignment/ alignment plumb line ... II-5

2.3.2 Static alignment ... II-6

2.3.3 Dynamic alignment ... II-6

2.4 ... PrinsipBi

(6)

2.4.1 Prinsip-prinsipmekanik ... II-8

2.4.2 Tingkat berjalan normal ... II-10

2.5 ... Analisis

GerakanSaatBerjalan ... II-16

2.6 ... Momen

GerakanTubuh ... II-19

2.7 ... Penelitia

nSebelumnya ... II-20

BAB III METODOLOGIPENELITIAN ... III-1

3.1 Identifikasi Permasalahan ... III-2

3.1.1 Latarbelakangmasalah ... III-2

3.1.2 Perumusanmasalah ... III-3

3.1.3 Tujuandanmanfaatpenelitian ... III-3

3.1.4 Studiliteraturdanstudiobservasi ... III-3

3.1.5 IdentifikasiAwalPerancangan ... III-4

3.2 TahapPengumpulandanPengolahan Data ... III-4

3.2.1 PerancanganKomponenAligment Adapter

DenganSolidwork 2004 ... III-5

3.2.2 Proses ManufakturRancanganAlignment Adapter

ProstheticDalamProdukNyata ... III-5

3.2.3 FabrikasiRancanganAlignment Adapter Prosthetic III-6

3.2.4 PengukuranAnthropometriPengguna Prosthetic .... III-6

3.2.5 EksperimenPengamatanGerakBerjalanPenggunaProsthetic

PadaBidangDatar ... III-6

3.2.6 PermodelanBiomekanikaPengguna Prosthetic ... III-8

3.3 TahapAnalisis ... III-9

3.4 Kesimpulandan Saran ... III-10

BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA ... IV-1

4.1 Pengumpulan Data... IV-1

(7)

commit to user

4.2 Permodelan Biomekanika Pengguna Prosthetic Bawah

Lutut ... IV-21

4.4.1 Capture gerakan berjalan pengguna prosthetic

Pada bidang datar ... IV-21

4.4.2 Penentuan free body diagram dan sudut sendi

pada capture gerakan berjalan penggunaprosthetic

di bidang datar ... IV-23

4.4.3 Model formulasi gaya dan momen pada ankle

joint pengguna prosthetic ... IV-24 4.3 Pengolahan Data ... IV-64

4.3.1 Perhitungan Nilai Keseimbangan

GayaPadaKomponen Alignment Adapter yang

MengalamiPensejajaran ... IV-64

MomenpadaKomponen Alignment Adapter yang

GayaPadaKomponen Alignment Adapter

yangTidakMengalamiPensejajaran ... IV-72

MomenpadaKomponen Alignment Adapter yang

BAB V ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL ... V-1

5.1 AnalisisRancanganKomponen Alignment Adapter For

Prosthetic Foot ... V-1

5.2 AnalisisBiomekanikaPadaAktivitasBerjalanPengguna

Prosthetic ... V-12

5.3 Interprestasihasil ... V-18

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ... VI-1

(8)

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Komponen-komponen alignment adapter prosthetic ... IV-8 Tabel 4.2 Data anthropometri pengguna prosthetic ... IV-14 Tabel 4.3 Dimensi Prosthetic endoskeletaldenganalignment adapter .... IV-15 Tabel 4.4 Massa segmen tubuh pengguna prosthetic ... IV-17 Tabel 4.5 Proporsi massa individual segmen tubuh ... IV-18 Tabel 4.6 Panjang titik berat segmen tubuh pengguna prosthetic ... IV-20 Tabel 4.7 Rekapitulasi sudut kaki pengguna prosthetic pada gait cycle

bidang datar……….. IV-24

Tabel 4.8 Lengan momen perhitungangaya ankle joint kaki normal fase

initial contact ……….. IV-65

Tabel 4.9 Gaya beratsegmentubuhpengguna prosthetic ... IV-65 Tabel 4.10 Lengan momenperhitungangaya ankle joint kaki prosthetic

fase initial contact……….. IV-66

Tabel 4.11 Rekapitulasi perhitungan nilai gaya pada ankle joint ... IV-67 Tabel 4.12 Lengan momen perhitunganmomen ankle joint kaki normal

fase initial contact ... IV-69

Tabel 4.13 Lengan momenperhitunganmomen ankle joint kaki

prostheticfase initial contact ... IV-70

Tabel 4.14 Rekapitulasi perhitungan nilai momen pada ankle joint ... IV-71 Tabel 4.15 Lengan momen perhitungangaya ankle joint kaki normal fase

initial contact ……….. IV-72

Tabel 4.16 Gaya beratsegmentubuhpengguna prosthetic ... IV-73 Tabel 4.17 Lengan momenperhitungangaya ankle joint kaki prosthetic

fase initial contact……….. IV-74

Tabel 4.18 Rekapitulasi perhitungan nilai gaya pada ankle joint ... IV-75 Tabel 4.19 Lengan momen perhitunganmomen ankle joint kaki normal

Tabel 4.20 Lengan momenperhitunganmomen ankle joint kaki

(9)

commit to user

DAFTAR ISTILAH

A

Add on = Komponenataubagiandarisesuatu yang

dapatdipasangkanpadasuatuproduk yang

berfungsimelengkapiataumeningkatkankemampu

andariproduktersebut.

Amputasi = Pemotongan anggota tubuh.

Ankle Circumreference = Nilai lingkar terkecil pada segmen betis.

Ankle joint = Sendi yang menghubungkantelapak kaki

denganbetis yang terbentukdariartikulasitulang

tibia dan fibula sertatulang talus.

Anterior = Bagian depan dari anggota tubuh.

Anteroposterior = Arah depan dan belakang tubuh.

C

Calf Circumreference = Nilai dari lingkar terbesar pada segmen betis.

Capture = Potongangambar yang di perolehdari video.

Center of mass = Titikkonsentrasimassasuatuobjek.

D

Deformitas =

Perubahandanposisisuatuobjekdalamjangkawaktu

tertentu.

Distal = Ujung segmen tubuh yang terjauh dari pusat

tubuh.

Dorsi flexion = Gerak pergelangan kaki yang memungkinkan

telapak kaki bergerak mendekati bagian betis.

Duralumin alloy = Salah satupaduanaluminium (93,5%)

dengantembaga (4,4%), magnesium (1,5%)

danmangan ( 0,6%).

E

(10)

Endoskeletal =Prosthetic dengan rangka dalam menjadi penumpu.

Equilibrium = Kondisi suatu sitem dimana suatu faktor yang

mempengaruhinya dalam keadaan seimbang.

F

Flexion = Gerakansendi yang

menghasilkanpengurangansudutantaraduatulanga

taupermukaantubuh.

Free body diagram = Gambar diagram yang

seringdigunakanahlifisikauntukmenganalisasuatu

objek.

Foot-flat = Kondisi saat fase berdiri dimana keseluruhan

telapak kontak dengan lantai, telapak dalam

posisi mendatar.

G

Gait cycle = Istilah yang menggambarkanpolagerak yang

membentukgayaberjalan.

H

Heel contact = Kondisi saat fase berdiri pada siklus berjalan,

dimana posisi tumit menyentuh lantai.

Heel-off = Konsisi saat fase berdiri pada siklus berjalan,

dimana posisi tumit mulai terangkat dari lantai.

Helicoil = Pirantipenggantiulirdalam.

Hip = Bagian tubuh yang berada pada pangkal paha,

yang menghubungkan kedua kaki ke batang

tubuh.

Hip joint = Sendi pinggul.

I

Initial contact = Periodeawaldari gait cycle atauberjalan.

Initial swing = Periode 60-70% dari gait cycle.

(11)

commit to user

L

Loading respon = Periode 10% dari gait cycle.

K

Kinematika = Studi yang menjelaskan karakteristik gerakan dari

segi ruangan tanpa melihat gaya yang

menyebabkan gerakan tersebut.

M

Midstance = Fase berdiri pada siklus berjalan dimana telapak

dalam posisi setengah menahan bobot tubuh.

Mid swing = Periode 75%-85% dari gait cycle.

P

Patellar-tendon bearing = Jenis prothese bawah lutut dimana beban tubuh

diakomodasi oleh tendon patellar pada lutut.

Pelvis = Pinggul.

Plantar flexion = Gerak pergelangan kaki yang memungkinkan

telapak kaki bergerak menjauhi bagian betis.

Pre swing = Periode 50-60% dari gait cycle.

Prosthetic = Perangkattiruansebagaipenggantianggotagerak

yang hilang

Posterior = Bagian belakang dari anggota tubuh.

Q

Quadriceps = Otot yang terletak pada paha kaki.

S

Sliding = Pergeseran.

Socket = Penghubungantara prosthetic dengantubuh.

Stance phase = Fase berdiri pada siklus berjalan.

Stump = Bagian segmen tubuh sisa dari amputasi, dihitung

dari pangkal segmen tubuh itu sendiri.

(12)

SACH foot = Jenis telapak alat ganti anggota gerak bawah

(telapak prothese kaki) dengan bahan kayu

dilapisi karet dan bersifat statis.

T

Tibia = Tulang kering.

Tilting = Pergeseransudutataurotasi.

Toe-off = Bagian dari fase berdiri pada siklus berjalan

dimana ujung kaki mulai off atau terangkat dari

lantai.

Trochanter = Ujung penonjolan tulang lateral di akhir tulang

(13)

commit to user

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Kontraktur stump ... II-2 Gambar 2.2 Cakupangerakpadatungkai kaki normal ... II-2 Gambar 2.3 Below knee prosthetic ... II-3 Gambar 2.4 Bench alignment ... II-6 Gambar 2.5 Static alignment ... II-7 Gambar 2.6 Dynamic alignment ... II-8 Gambar 2.7 Kekuatan momen ... II-10 Gambar 2.8 Siklus berjalan normal... II-11 Gambar 2.9 Faseberdiridanberayun ... II-12 Gambar 2.10 Mekanisme otot-otot kaki ... II-12 Gambar 2.11 Tubuhsebagai system enam link dan joint ... II-17 Gambar 2.12 Permodelantitikpusatmassadempter ... II-18 Gambar 2.14 Sebuah momen ... II-20 Gambar 3.1 Metodologi penelitian ... III-1 Gambar 4.1 Kontraktur stump ... IV-2

Gambar 4.2 Cakupangerakpadatungkai kaki normal ... IV-2

Gambar 4.3 Rancangan komponen tilting atas ... IV-4 Gambar 4.4 Rancangan komponen tilting bawah ... IV-5 Gambar 4.5 Rancangan komponen sliding ... IV-6

Gambar 4.6 Rancangan komponen sliding bawah………. IV-7

Gambar 4.7 Rancangan alignment adapter prosthetic ... IV-8

Gambar 4.8 Produk alignment adapter prosthetic ... IV-9

Gambar 4.9 Prostheticbawahlutut dengan komponen alignment adapter

prosthetic ... IV-10

Gambar 4.10 Prosthetic bawah lutut dengan komponen alignment

adapter prostheticyang dipasangkan pada pengguna prosthetic ... IV-11 Gambar 4.11 Prosthetic endoskeletaldenganalignment adapter ... IV-15 Gambar 4.12 Persebaran titik pusat massa... IV-19 Gambar 4.13 Periode cycle gait ... IV-20 Gambar 4.14 Capture gerakan berjalan pengguna prosthetic di bidang

datar ... IV-21 Gambar 4.15 Free body diagram gait cycle pada bidang datar ... IV-22

Gambar 4.16 Fase initial contact gerakan berjalan pada bidang datar... IV-26 Gambar 4.17 Stick diagram perhitungan gaya ankle kaki normal

Gambar 4.18 Stick diagram perhitungan gaya ankle kaki prosthetic

Gambar 4.19 Stick diagram perhitungan momen ankle kaki normal

Gambar 4.20 Stick diagram perhitungan momen ankle kaki prosthetic

(14)

fase loading response ... IV-32 Gambar 4.23 Stick diagram perhitungan gaya ankle kaki prosthetic

fase loading response ... IV-33 Gambar 4.24 Stick diagram perhitungan momen ankle kaki normal

fase loading response ... IV-35 Gambar 4.25 Stick diagram perhitungan momen ankle kaki prosthetic

fase loading response ... IV-36 Gambar 4.26 Fase midstance gerakan berjalan bidang datar ... IV-37 Gambar 4.27 Stick diagram perhitungan gaya ankle kaki prosthetic

fase mid stance ... IV-38

fase mid stance ... IV-39

Gambar 4.29 Fase terminal stance gerakan berjalan bidang datar ... IV-40 Gambar 4.30 Stick diagram perhitungan gaya ankle kaki normal

fase terminal stance ... IV-41

Gambar 4.31 Stick diagram perhitungan gaya ankle kaki prosthetic

Gambar 4.34 Fase pre swing gerakan berjalan bidang datar ... IV-46 Gambar 4.35 Stick diagram perhitungan gaya ankle kaki normal

fase pre swing ... IV-47 Gambar 4.36 Stick diagram perhitungan gaya ankle kaki prosthetic

fase pre swing ... IV-48 Gambar 4.37 Stick diagram perhitungan momen ankle kaki normal

fase pre swing ... IV-49 Gambar 4.38 Stick diagram perhitungan momen ankle kaki prosthetic

fase pre swing ... IV-50 Gambar 4.39 Fase initial swing gerakan berjalan naik bidang datar ... IV-51 Gambar 4.40 Stick diagram perhitungan gaya ankle kaki normal

fase initial swing ... IV-52

fase initial swing ... IV-53

Gambar 4.42 Fase mid swing gerakan berjalan bidang datar……… IV-54 Gambar 4.43 Stick diagram perhitungan gaya ankle kaki normal

fase mid swing ... IV-55

fase mid swing ... IV-56

Gambar 4.45 Fase terminal swing gerakan berjalan bidang datar ... IV-57 Gambar 4.46 Stick diagram perhitungan gaya ankle kaki normal

fase terminal swing ... IV-58

(15)

commit to user

Gambar 4.50 Komparasi nilai gaya pada ankle joint dengankomponen

alignmentadaptermengalamipensejajaran……… IV-68

Gambar 4.51 Komparasi nilai momen pada ankle joint dengan komponenalignment adaptermengalami

pensejajaran ……….…………. IV-71

Gambar 4.52 Komparasi nilai gaya pada ankle joint dengankomponen

alignment adapter yang tidakmengalamipensejajaran IV-75 Gambar 4.53 Komparasi nilai momen pada ankle joint dengan

komponenalignment adapter tanpamengalami

(16)

BAB I

PENDAHULUAN

Pada bab ini dikemukakan uraian tentang latar belakang penelitian,

perumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, pembatasan masalah,

asumsi, serta sistematika penulisan penelitian.

1.1

LATAR BELAKANG

Gerak kaki manusia termasuk dalam pergerakan anggota gerak bawah.

Pergerakan anggota gerak bawah merupakan bagian dari anggota gerak tubuh

untuk aktivitas sehari-hari seperti untuk menopang dan sebagai penyeimbang

tubuh saat berdiri, berjalan, berlari, dan melompat. Apabila salah satu atau kedua

anggota gerak bawah mengalami gangguan hingga mengalami amputasi,maka hal

tersebut dapat mengganggu aktivitas atau kegiatan sehari-hari. Ketiadaan alat

gerak bawah atau tungkai kaki masih dibagi menjadi enam bagian meliputi

ketiadaan pada tungkai kaki tepat panggul (hip amputation) ketiadaan tungkai

kaki atas lutut (above-knee amputation), ketiadaan tungkai kaki tengah lutut (knee

disarticulation amputation), ketiadaan tungkai kaki bawah lutut (below-knee

amputation), ketiadaan tungkai tepat ankle (ankle disarticulation amputation) dan

ketiadaan foot (syme amutation) (Handicap International, 2006).Kasus ketiadaan

alat gerak bawah yang sering terjadi di Indonesia adalah kasus ketiadaan tungkai

kaki bawah lutut dengan persentase sebesar 55% dari keseluruhan kasus ketiadaan

alat gerak bawah (Data: Rumah Sakit RSO Orthopedi “Prof. Dr. Soeharso”

Surakarta, 2007).

Ketiadaan tungkai kaki bawah lutut (below-knee amputation) merupakan

amputasi sepanjang area tulangtranstibial. Batas perpotongan amputasi bawah

lutut di awali dari tonjolan tulang tibial plateau hingga batas tonjolan tulang

malleolus (Radcliffe, 1961). Tingkat amputasi tungkai bawah lutut dapat dibagi

menjadi 3 tingkatan amputasi yaitu short stump, medium stump dan long

stump(Handicap International, 2006).

Tingkatan amputasi mempengaruhi sudut cakupan gerak/ROM (ring of

(17)

commit to user

I-2

cakupan gerakstump tidak sesuai dengan sudut cakupan gerak kaki normal yang

tidak mengalami amputasi. Perbedaan sudut cakupan gerak stump dengan sudut

cakupan gerak kaki normal yang tidak mengalami amputasimengakibatkan

perbedaan letak garis beban tubuh pada masing-masing tungkai.

Setiap penderita amputasi bawah lutut memiliki sudut kontraktur stump

yang berbeda-beda. Pemendekan salah satu otot mengakibatkan sudut stump

berubah dan mengikuti otot yang memendek sehingga semakin pendek level

amputasi semakin besar sudut kontraktur. Level amputasi yang mengalami

kontraktur sebagian besar pada short stump dan medium stump. Kontraktur stump

dapat diukur dengan mengukur sudut antara garis tengah paha (mid-line of the

thigh) dengan garis tengah stump (mid line-of the stump) menggunakan alat

goniometer (Handicap International, 2006).

Prosthetic kaki bawah lutut merupakan alat pengganti anggota gerak

tungkai bawah yang tiada. Prosthetic dibuat untuk menunjang fungsi dari anggota

gerak tungkai bawah bagi penderita amputasi bawah lutut (May, 1996).

Penggunaan prosthetic kaki bawah lutut adalah untuk menyeimbangkan tubuh

amputee saat berjalan. Pengguna prosthetic pada umumnya tidak dapat berjalan

normal, sehingga aspek biomekanika berperan dalam mengkaji pola berjalan

pengguna telah menyerupai pola berjalan normalnya (Radcliffe, 1961).

Perbedaan letak garis beban tubuh pada tungkai kaki normal dengan

tungkai kaki prostheticberpengaruh terhadap kestabilan berjalan. Gangguan

kestabilan berjalan terjadi akibat gaya reaksi lantai yang menimbulkan gaya atau

dorong kearah mediolateral dan anteroposterior. Gaya dorong mengakibatkan

pola berjalan pengguna prosthetic terdapat gap dengan kaki normal. Sedangkan

keseimbangan berjalan pengguna prosthetic dikatakan baik apabila resultan gaya

pada kaki mendekati nol atau tidak terdapat gap dengan kaki normal. Gap

terhadap kaki normal terjadi akibat prosthetic belum mampu menyeimbangkan

beban tubuh (Radcliffe, 1961).

Keseimbangan beban tubuh amputee merupakan bagian terpenting pada

gerakan berjalan dari pengguna prosthetic. Sehingga prosthetic yang baik harus

mampu memberikan keseimbangan beban tubuh. Gerakan berjalan pada orang

(18)

tubuh dalam pergerakan berpindah. Pada saat berjalan dan kaki menyentuh lantai,

beban tubuh yang dihasilkan dari efek tekanan gravitasi bumi menimbulkan gaya

reaksi ke atas. Pada amputee, pemindahan gaya pada prosthetic dan kaki yang lain

dikatakan baik apabila selama proses berjalan pengguna prosthetic melangkah

secara normal agar tidak terjadi gap dengan kaki yang normal.

Alignment/ pensejajaran komponen prostheticberpengaruh besar pada

kualitas fungsional prostheticsaat digunakan berjalan.Alignment prosthetic

memberikan keseimbangan saat berjalan. Pencapaian alignment prosthetic dicapai

melaluipensejajaran

prosthetic

sebelum di

pakai

pada

tungkai

yang

teramputasi(bench alignment/ alignment plumb line), pensejajaran pada

pemakaian prosthetic saat berdiri (statis alignment optimasi) dan optimalisasi

pensejajaran pada pemakaian prosthetic saat berjalan (dynamic alignment

optimasi)(Handicap International, 2006).

Prosthetic bawah lututeksoskeletalyang ada saat ini merupakan prosthetic

yang dibuat secara konventionalsehingga sambungan penghubung komponen

prosthetic bersifatpermanen.Prosthetic bawah lututeksoskeletal tidak dilengkapi

adanya komponen yang mengatur penjajaran komponen pada berbagai sudut

kontraktur. Ketiadaan komponen alignment/ penjajaran mengakibatkan pola jalan

pada pemakai prosthetic eksoskeletaltidak seimbang.

Berdasarkan uraian permasalahan di atas, penelitian ini diperlukan sebuah

komponen penjajaran pada prosthetic bawah lutut. Penjajaran diharap mampu

memperbaiki pola jalan pengguna prostheticyang memiliki kondisi sudut

kontraktur stump yang beragam. Mewujudkan ini perlu dirancang alat penjajaran

yang memiliki kemampuan menjajarkan kontraktur stump. Diharapkan komponen

aligment adapterfor prosthetic foot bawah lutut dapat memperbaiki keseimbangan

berjalan ketika dipakai. Pada penelitian ini juga dilakukan kajian biomekanika

gerak berjalan pengguna prosthetic untuk mengetahui kontribusi rancangan

komponen alignmentadapter for prosthetic foot dalam mengakomodasi gerakan

berjalan dengan melihat perbandingan nilai gaya dan momen pada bagian tersebut

(19)

commit to user

I-4

1.2

PERUMUSAN MASALAH

Berdasarkan latar belakang permasalahan tersebut, maka perumusan

masalah pada penelitian adalah bagaimana memperbaiki pola berjalan pengguna

prosthetic bawah lutut dengan merancang komponen alignment adapter for

prosthetic foot bawah lutut dan menentukan pengaruhnyaterhadap pola jalan pada

pengguna prosthetic bawah lutut.

1.3

TUJUAN PENELITIAN

Tujuan dilakukannya penelitian,adalah memperbaiki pola berjalan

pengguna prosthetic bawah lutut denganmerancang komponen alignment adapter

for prosthetic foot bawah lutut dan mengkaji pengaruh komponen alignment

adapter for prosthetic foot bawah lutut terhadap pola jalan pada pengguna

prosthetic bawah lutut.

Memperjelas tahapan pencapaian tujuan tersebut maka ditentukan tujuan

khusus, sebagai berikut:

1.

Merancang alignment adapter for prosthetic foot bawah lutut dengan system

adjustablepada komponen pensejajaran.

2.

Menguji desain rancangan alignment adapter for prosthetic foot bawah lutut

tersebut terhadap siklus berjalan(gait cycle)amputee.

1.4 MANFAAT PENELITIAN

Manfaat dari penelitian,sebagai berikut:

1.

Menghasilkan komponen alignment adapter for prosthetic foot bawah lutut

dengan system adjustable.

2.

Mengetahui tingkat keseimbangan berjalan pengguna prosthetic bawah lutut

dengan pemakaian komponenalignment adapter.

3.

Memperoleh perbandingan nilai gaya dan moment pada bagian anklejoint

selama satu siklus berjalan (gait cycle) agar diketahui kontribusi dari rancangan

alignment adapter terhadap karakteristik berjalan pengguna prosthetic.

1.5 BATASAN MASALAH

Batasan masalah dalam penyusunan penelitian ini, sebagai berikut:

1.

Arah sudut kontraktur flexi-exstensi dan abduction-adduction.

(20)

3.

Pengujian pada level amputasi short stump.

4.

Pengujian keseimbangan berjalan menggunakan pendekatan biomekanik statis.

5.

Pengamatan gerak berjalan pengguna prosthetic atas lutut dilakukan pada

bidang sagital tubuh manusia.

6.

Kajian biomekanika yang dilakukan hanya fokus pada perhitungan gaya dan

momen pada ankle joint dalam satu siklus berjalan normal.

7.

Kondisi level amputasi yang di uji mewakili dari kondisi amputasi pada semua

level.

1.6

ASUMSI PENELITIAN

Asumsi penelitian dalam penyusunan penelitian ini, sebagai berikut:

1.

Niilai gaya dan momen pada bagian anklejointdapatmewakili perhitungan nilai

gaya dan momen pada pola berjalan.

2.

Posisi pengaturan alignment tidak mempengaruhi titik pusat massa prosthetic.

3.

Pada kajian biomekanika, anggota gerak atas dan tubuh (kepala, leher, tangan,

dan batang tubuh) pengguna prosthetic menjadi satu kesatuan dan dianggap

sebagai beban.

1.7

SISTEMATIKA PENULISAN

Penyusunan skripsi ini terbagi menjadi beberapa bab yang berisi uraian

penjelasan dan dibagi dalam beberapa topik subbab. Secara garis besar uraian

pada bab-bab dalam sistematika penulisan dijelaskan pada uraian dibawah ini.

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini menguraikan tentang latar belakang masalah, perumusan

masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah, asumsi

dan sistematika penulisan. Uraian bab ini dimaksudkan menjelaskan

latar belakang penelitian yang dilakukan sehingga memberikan manfaat

sesuai dengan tujuan penelitian dengan batasan dan asumsi yang

digunakan pada penelitian ini.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

(21)

commit to user

I-6

gambaran umumprosthetic componen dan stump kaki, gaint

analysisperhitungan yang digunakan dalam pengumpulan dan

pengolahan data.

BAB III METODE PENELITIAN

Bab ini berisikan uraian-uraian tahapan yang dilakukan dalam

melakukan penelitian mulai dari identifikasi masalah hingga penarikan

kesimpulan pada penelitian perancangan alignment adapter for

prosthetic.

BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

Bab ini berisikan uraian mengenai data-data penelitian yang digunakan

dalam proses pengolahan data dan hasil pengolahan sebagai

rekomendasi dari hasil penelitian ini.

BAB V ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL

Bab ini berisi tentang analisis dan interpretasi hasil daripengumpulan

dan pengolahan data dari hasil rekomendasi.

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini menguraikan target pencapaian dari tujuan penelitian dan

kesimpulan yang diperoleh dari pembahasan sebelumnya berupa

pembahasankesimpulan hasil yang diperoleh dan memberikan saran

(22)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini menguraikan teori-teori yang diperlukan dalam mendukung penelitian, sehingga

pelaksanaan eksperimen, pengolahan data dan analisis permasalahan dapat dilakukan secara

teoritis.

2.1

AMPUTASI

Amputasi dapat diartikan sebagai tindakan memisahkan bagian tubuh sebagian atau

seluruh bagian ekstremitas. Tindakan ini merupakan tindakan yang dilakukan dalam kondisi

pilihan terakhir manakala masalah organ yang terjadi pada ekstremitas sudah tidak mungkin

dapat diperbaiki dengan menggunakan teknik lain, atau manakala kondisi organ dapat

membahayakan keselamatan tubuh klien secara utuh atau merusak organ tubuh yang lain seperti

dapat menimbulkan komplikasi infeksi(Handicap International, 2006).

Amputasi tungkai kaki bawah lutut (below-knee amputation) merupakan amputasi

sepanjang area tulang tran tibial. Batas perpotongan amputasi bawah lutut di awali dari tonjolan

tulang tibial plateau hingga batas tonjolan tulang malleolus (Radcliffe, 1961). Tingkat amputasi

tungkai bawah lutut dapat dibagi menjadi 3 tingkatan amputasi yaitu short stump, medium stump

dan long stump(Handicap International, 2006).

Tingkatan amputasi mempengaruhi sudut cakupan gerak atau ROM (ring of motion) dan

kontraktur stump. Kontraktur stump terjadi akibat pemendekan salah satu otot pada stump

(muscle shortening). Kontraktur stump mengakibatkan sendi lutut pada tungkai yang teramputasi

tidak mampu melakukan gerakan ekstension sepenuhnya.Berikut ini adalah gambar sudut

(23)

commit to user

Gambar 2.1 Kontraktur stump

Sumber: Handicap International, 2006

Cakupan gerak sendi lutut pada tungkai kaki normal mampu melakukan gerakan

flexiondengan besaran 0° - 130° dan gerakan Extensiondengan besaran 0 - 5° - 10°, seperti pada

gambar 2.2.

Gambar 2.2Cakupan gerak pada tungkai kaki normal

2.2

PROSTHETIC KAKI BAWAH LUTUT

Prosthetic merupakan alat ganti anggota gerak tubuh yang tidak ada.Anggota gerak

tubuh terdiri dari anggota gerak atas yaitu lengan dan tangan serta anggota gerak bawah yaitu

tungkai dan kaki (May, 1996).Prosthetic anggota gerak bawah memiliki fungsi utama sebagai

mobilisasi atau berjalan.Ketiadaan anggota gerak bawah tubuh dapat dibagi menjadi enam

meliputi ketiadaan kaki bagian tepat panggul (hip disarticulation) ketiadaan kaki bagian atas

lutut (above- knee amputation) dan ketiadaan kaki bagian bawah lutut (below- knee), ketiadaan

bagian tengah lutut (middle-knee disarticulation) ketiadaan pergelangan kaki (ankle

disarticulation) dan ketiadaan telapak kaki (syme amputation).

2.2.1

Prosthetic Kaki Bawah Lutut

Komponen dasar dari prosthetic bawah lutut (below-knee) terdiri dari foot, ankle, shank,

(24)

Gambar 2.3 Below knee prosthetic

a.

Foot – Ankle

Kaki prosthetic harus terlihat baik dan dapat bergerak semirip mungkin seperti kaki

sesungguhnya. Ada banyak desain kaki, ada yang sederhana dan ada pula yang

kompleks.Komponen telapak kaki prosthetic mempunyai beberapa tipe, antara lain adalah

sebagai berikut:

1.

SACH (Solid Ankle Cushioned Heel) Foot.

SACH adalah kaki yang paling banyak digunakan di dunia. Kaki ini berfungsi baik,

ringan dan sangat kuat. Bagian-bagiannya tidak ada yang bergerak dan awet. Kaki yang dipakai

oleh Handicap International di Kamboja adalah SACH foot. Kaki seperti ini cukup baik

kualitasnya, murah dan dapat dibuat dari karet pada negara-negara berkembang.

2.

Single axis foot

Desain lama single axis foot kini jarang digunakan. Sendi pergelangan kaki terbuat dari

logam, meniru gerak pergelangan kaki sesunggunhnya, meski tidak dapat melakukan gerak

inversion/eversion.Plantarflexion bumper meredam goncangan akibat gerak tumit. Jari-jari

elastis memungkinkan gerakan mendorong. Gerak pergelangan kaki memungkinkan

perputaran/roll over menjadi semakin mudah.

3.

Multi-axis foot

(25)

commit to user

untuk bergerak juga dapat disesuaikan dengan kondisi pasien dengan kelenturan bumper karet

yang sesuai. Kaki ini banyak digunakan pada kaki endoskeletal. Kaki ini bergerak seperti kaki

asli, tapi tidak stabil pada posisi berdiri. Kelemahan lainnya adalah bahwa kaki ini berat.Buffer

ring dari karet dapat rusak dengan cepat, sehingga kaki ini kurang cocok untuk kondisi basah

maupun kering dan berdebu.

4.

Energy recovery foot

Kaki jenis ini lebih tepat untuk pasien amputasi yang mampu berjalan/berlari sangat

cepat.Beban pada kaki bertambah tiga kali lipat ketika berlari. Kaki memiliki tumit elastis yang

kuat untuk meredam beban waktu berlari dan jari elastis yang kuat yang memberi energi dorong

yang dibutuhkan untuk berlari. Pada tipe ini, energi yang diserap dari tekanan tumit dilepaskan

melalui gerak jari kaki, untuk menciptakan energi dorong.

b.

Shank

Shank memiliki fungsi menjaga kaki. Socket pada posisi seharusnyamentransfer berat

badan pasien dari socket ke kaki, membuat kaki terlihat lebih baik (cosmetik).Komponen betis

(body shank) dapat terbuat dari berbagai bahan, tergantung dari metode yang digunakan dalam

pembuatan suatu prosthetic, apakah menggunakan metode endoskeletal atau metode

eksoskeletal.

Apabila pembuatan prosthetic tersebut menggunakan metode eksoskeletal maka bahan

yang digunakan adalah kayu dan aluminium, sedangkan metode endoskeletal maka bahan yang

dapat digunakan adalah pylon tube.

c.

Socket

Socket merupakan bagian dari prostheticberfungsi menahan stumppengguna.Socket

didesain untuk mentransfer berat badan pasien melalui prosthetic ke tanah dengan nyaman.

Socket transtibial memiliki beberapa tipe. Beberapa di antaranya memiliki nama yang berbeda

meski mempunyai arti yang sama,seperti beberapa contoh sebagaiberikut.

1.

Socket patellar tendon-bearing disebut sebagai socket PTB.

2.

Socket supracondylar disebut socket PTB-SC. Juga, disebut singkatan bahasa Jermannya

yaitu socket KBM (Kondylen-Bettung Munster).

3.

Socket supracondylar suprapatellar disebut sebagai PTB-SCSP socket. Sering disebut dalam

singkatan bahasa Prancisnya yaitu socket PTS (Prostesis Tibiale Supracondylienen).

(26)

Pensejajaran (Alignment)adalah mekanisme yang digunakan untuk mengubah hubungan

antar komponen prostetic agar mendapat gaya berjalan yang terbaik bagi amputee secara

individual(Handicap International, 2006). Alignment berfungsi mengoptimalisasi pola jalan

amputee dengan mengatur arah garis beban pada komponen prosthetic.Alignmentmemberikan

peranan penting pada kualitas sebuah prosthetic.Optimalisasi alignment prosthetic melalui tiga

tahapan yaitu bench alignment, static aligmen dan dynamic alignment.

2.3.1

Bench Alignment/ AlignmentPlumb Line

Bench alignment/ alignment plumb line adalah alat bantu yang digunakan untuk

mensejajarkan komponen prosthetic dalam bidang pandangan sagital dan frontal, pensejajaran

dilakukan pada tiga garis pandangan medial, lateral dan anterior(Handicap International,

2006).Tiga garis pandangan berperan sebagai garis referensi alignment/ pensejajaran

prosthetic.Bench alignment bertujuan memposisikan titik tengah komponen prosthetic yang

meliputi socket, body shank dan foot agar bertepatan dengan garis referensi sebelum prothetic di

pakai.

Gambar 2.4 Bench alignment

2.3.2

Static Alignment (Pemeriksaan sebelum dicoba)

Static alignment adalah pensejajaran komponen prosthetic saat prosedur fitting

(27)

commit to user

ketika berdiri(Handicap International, 2006).Pensejajaran komponen prosthetic dilakukan agar

pusat garis gravitasi tubuh atau garis beban jatuh berada pada komponen prosthetic.

Alignment harus memenuhi prinsip kerja prosthetic dimana socket dalam keadaan flexi

dan adduction dengan ukuran derajat sesuai kontraktur amputee.Telapak kaki dengan body

shankdorsi flexi 2

0

–3

0

dan external rotasi 5

0

– 7

0

.

Gambar 2.5 Static alignment

2.3.3

Dynamic Alignment(Pemeriksaan saat dicoba)

Dynamic alignment merupakan pensejajaran yang dilakukan pada prosthetic setelah

melakukan uji berjalan. Dynamic alignment bergantung pada keterampilan pengamatan dan

analisis dari prosthetic pada saat digunakan berjalan.Acuan dynamicprosthetic adalah prosthetic

mampu bergerak selaras terhadap salah satu kaki yang masih ada(Handicap International, 2006).

Tahap pengamatan pada dynamic alignment diawali dengan pemeriksaan keadaan

prosthetic.Prosthetic saat dicobakan harus dalam keadaan nyaman, baik saat memakai maupun

pada saat melepaskannya, dengan tidak meninggalkan prinsip kerja prosthetic secara fungsional

maupun dari segi kosmetiknya. Tepi socket dan tempat penguncinya harus meyakinkan dan

berfungsi baik.Hal ini, dapat di test dengan caraprosthetic dalam keadaan extensi penuh

kemudian ditarik atau dengan ayunan yang kuat prosthetic tidak lepas dari stump. Pada saat

(28)

Illiaca Anterior Superior) kanan dan kiri dalam keadaan simetris, shoulder joint kanan dan kiri

dalam keadaan simetris (dalam keadaan satu level). Bila SIAS dan shoulder joint tersebut

terdapat peninggian sepihak perlu diperhatikan, maka perlu mengukur kembali prosthetic

tersebut sesuai dengan ukuran individu. Sendi lutut dalam posisi simetris dalam keadaan valgum

atau varum.Bila belum memenuhi syarat tersebut diatas maka pemeriksaan dynamic alignment

belum dapat dilakukan.

Pemeriksaan dynamic alignment pada prosthetic, pengamat harus memperhatikan setiap

pola jalan yang dilakukan amputee, menanyakan kepada amputee, mengenai keluhan yang

dialaminya, seperti adanya rasa nyeri sehingga membuat rasa yang tidak nyaman dan pola jalan

yang menyimpang. Penyimpangan pola jalan yang terjadi terdiri dari penyimpangan pada saat

heel strike, terdapat fleksi lutut berlebihan yang disebabkan karena chusion heel yang terlalu

kaku, bagian anterior socket terlalu panjang, rasa tidak nyaman pada bagian distal tibia sehingga

tidak dapat menahan gerakan fleksi lutut, penyimpangan pada saat midstance, penyimpangan

biasanya berupa dorongan ke medial dari lutut karena penempatan kaki prostesis yang tidak tepat

terhadap socket, serta fleksi lutut yang berlebih karena dorsofleksi pergelangan kaki,

penyimpangan pada saat push off, adanya fleksi lutut tiba-tiba karena lutut miring ke anterior

atau telapak kaki terlalu dorsofleksi, adanya ekstensi lutut tiba-tiba pada saat toe off karena

(29)

commit to user

2.4

PRINSIP BIOMEKANIKBELOW KNEE PROSTHETIC

Prinsip-prinsip biomekanika pada below kneeprosthetic meliputi beberapa bagian, yaitu:

2.4.1

Prinsip-Prinsip Mekanik

Mekanik itu sendiri berhubungan dengan tindakan dari tekanan pada bodi. Biomekanik

berhubungan dengan tindakan dari kekuatan fisik pada tubuh manusia dan yang digunakan.

Biomekanik berhubungan juga dengan banyak faktor yang mempengaruhi sistem otot kerangka

seperti aktivitas elektronik dalam otot, tekanan dari luar yang menghasilkan perubahan kulit,

jumlah energi, untuk daya gerak, dan pola gerakan yang ektrim dari analisa kinematik atau

gerak. Kekuatan adalah tindakan atau gerakan dari bagian tubuh atau lainnya yang cenderung

merubah bentuk gerak dari bagian tubuh berikutnya. Lebih dari satu bagian tubuh selalu terlibat

setiap membicarakan kekuatan. Kekuatan antara bagian-bagian tubuh selalu dalam bentuk

berpasangan. Merupakan hukum gerak Newton ketiga. “Untuk tiap kekuatan gerakan ada

kesamaan dan reaksi kekuatan yang bertolak belakang”.

Beberapa kasus gerakan lebih disadari misal ketika menarik beban berupa kereta barang.

Kasus lain, reaksi lebih berupa bukti sama dengan reaksi dorongan pada mesin jet. Hal ini sering

terasa nyaman dalam menganalisa kekuatan untuk mengamati gerakan dan reaksi secara terpisah.

Bagian tubuh sangat banyak digunakan dalam analisa teknik seperti menunjukkan efek-efek dari

gerakan dan reaksi secara terpisah. Mempertimbangkan situsasi dimana tubuh menarik beban.

Teknik mengisolasi bagian tubuh dari tiap-tiap hal disekitarnya dan menunjukkan kekuatan yang

digunakan untuk mendorong dari bagian-bagian tubuh yang lain disebut diagram bagian tubuh

bebas. Teknik ini digunakan untuk analisa kekuatan kontak dari socket pada stump.

Vektor-vektor merupakan kuantitas yang diukur besarannya dan arah yang bisa disajikan secara grafik

dengan anak panah. Besaran dari kuantitas vektor seperti kekuatan ditunjukkan secara skala

arbitrasi dengan panjang oleh anak panah. Arah ditunjukkan dengan garis dari batang dan kepala

dari anak panah.

Jika konsep dari kekuatan vektor dari diagram bagian tubuh bebas dikombinasikan,

hubungan kuantitatif dari beberapa kekuatan bertindak secara simultan. Berat dalam bagian

tubuh adalah sepasang kekuatan tarik menarik antara tubuh dan bumi. Manusia menarik bumi

dengan kekuatan yang sama dengan besarnya berat tubuh. Analisis masalah prosthetic kebalikan

(30)

kekuatan

diketahui

dari tiga

memprod

kekuatan

batang ke

kearah ja

meningk

ditunjukk

M

Tambahk

kebalikan

untuk me

2.4.2

Tin

K

yang me

panggul

Melalui

faktor–fa

dua fase

merupak

n yang terd

i. Kekuatan

a kekuatan

duksi rotasi d

n dikali jarak

eseimbangan

arum jam. J

at secara pro

kan dalam lb

Menjaga rota

kan sedetik k

n arah jarum

enjaga rotasi

ngkat Berja

Kekomplekan

empengaruhi

poros vertik

daya pengg

aktor bentuk

e saat kaki

an bagian s

ekat bisa s

yang memi

yang berger

dari tubuh m

k tegak lurus

n dari jungka

Jika baik ke

oporsional. J

b-ft searah ja

G

asi selama

kekuatan P d

m jam yang

i, produk dar

alan Normal

n proses day

i bentuk ge

kal, kemirin

gerak, tubuh

gerakan sej

berjalan ya

iklus diman

sangat mem

liki efek yan

rak secara

mengenai poi

s dari garis a

at jungkit. Ji

ekuatan F a

Jika kekuata

[image:30.612.72.543.212.456.2]

arum jam.

Gambar 2.7

Sumber: Rad

gerakan d

dengan lenga

mana mome

ri F kali d ha

l

ya gerak terb

erakan yaitu

ngan lateral

manusia m

umlah otot u

itu fase ber

na tungkai ac

mbantu dalam

ng sama pad

simultan. M

in referensi.

arah kekuata

ika kekuatan

atau jarak d

an diukur den

7 Kekuatan

dcliffe dan Foo

dari kekuata

an pengungk

en produk d

arus sama de

bukti ketika

u interaksi s

dari panggu

melibatkan p

utama dari b

rdiri dan fa

cuan berkon

m menyeles

da kotak seb

Momen dari

Tiap-tiap be

an menuju po

n F diterapka

dari d menin

ngan pons d

momen

ort, 1961

an F, aksi

kit b. Kekuat

dari P kali b

engan P kali

mempertim

sendi lutut,

ul dan perg

engaruh dar

bagian tubuh

ase berayun.

ntak dengan

saikan keku

bagai keselu

kekuatan c

esarannya ad

oin referens

an pada jarak

ngkat, kecen

dan jarak den

berbalik h

tan P sekara

b [lb-ft]. Mo

b.

mbangkan en

flexi lutut,

geseran later

ri total pola

h yang lebih

Fase berdir

lantai, terb

uatan yang

uruhan komb

cenderung u

dalah produk

i. Pertimban

k d, rotasi ba

nderungan r

ngan feet, mo

harus diterap

ang menghas

omen equilib

nam faktor u

flexi hip, r

ral dari pan

a pergeseran

rendah. Terd

ri (stance ph

(31)

commit to user

flat).Midstance dimulai saat posisi foot-flat dan berakhir saat off. Push-off dimulai saat

heel-off dan berakhir saat toe-heel-off bergerak. Fase berayun (swing phase) merupakan bagian siklus

dimana tungkai acuan tidak menyentuh lantai. Fase ini dimulai dengan tidak tersentuhnya kaki

ke lantai dan berakhir saat tumit menempel ke lantai (heel contact).Gambar 2.6 menunjukkan

siklus berjalan manusia normal.Gambar 2.7 menunjukkan fase berdiri dan berayun secara

keseluruhan.

(32)

[image:32.595.91.443.116.686.2]

Gambar 2.8 Siklus berjalan normal

Sumber: C.W. Radcliffe dan Foort, 1961

Gambar 2.9 Fase berdiri dan berayun

[image:32.595.172.431.126.503.2]

(33)

commit to user

II-1

gerakan otot dari keseluruhan sendi yang menyebabkan fleksibilitas plantarflexion

atau dorsiflexion. Mekanisme dari kelompok otot-otot utama dari extremity-lower

[image:33.595.112.514.145.492.2]

ditunjukkan pada gambar 2.10.

Gambar 2.10Mekanisme otot-otot kaki

Sumber: C.W. Radcliffe dan Foort, 1961

Tahap-tahap dalam siklus berjalan dijelaskan dengan beberapa bagian.

Mulai dari saat belum bergerak, melangkah, dan saat kedua kaki kembali seperti

posisi semula. Beberapa bagian tersebut dijelaskan, sebagai berikut:

a.

Kejadian-kejadian awal sebelum kontak tumit pertama,

Referensi pada gambar 2.6 khususnya pada kurva di bagian yang

berhubungan dengan akhir dari tahapan mengayun (sekitar 95% siklus lengkap)

dapat dicatat bahwa gerakan sendi lutut mencapai extensi maksimal ketika

sebelum kontak tumit dan periode dari fleksibilitas lutut yang telah terjadi dimana

berlanjut menjadi tahap cara berdiri. Penurunan pada tingkat extensi lutut ini di

akhir tahap mengayun, persiapan pada kaki sebelum membuat kontak dengan

lantai, tergantung pada gerakan dari kelompok otot-otot hamstring seperti yang

terlihat pada kurva aktivitas otot. Kelompok otot hamstring mengikat sampai

panggul bagian belakang pada persendian dan sampai tibia dan fibula di bawah

sendi lutut. Tensi atau tekanan dalam kelompok hamstring dapat menyebabkan

(34)

b.

Tahap kontak tumit,

Ketika tumit membuat kontak, gerakan otot hamstring cenderung

memberikan kekuatan ke belakang sehingga terjadi kontak dengan lantai. Lutut

bergerak dengan cepat selama tahap ini. Aktivitas dalam kelompok otot hamstring

ini terus berlanjut tetapi dengan besaran yang terus menurun sedangkan gerakan

otot quadriceps mulai terjadi dengan cepat. Kelompok otot quadriceps bergerak

ke depan sendi otot dan kelompok otot pretibial bergerak sekitar persendian,

menjalankan fungsi interaksi lutut dan menjadi efek dari gerakan lembut dari kaki

depan ke lantai. Fungsi utama dari lutut dan sendi selama kontak tumit adalah

penyerapan goncangan kontak tumit dan menjaga langkah lembut dari pusat

gravitasi dari keseluruhan tubuh. Studi energi menunjukkan bahwa lutut dan sendi

memberikan kontribuisi yang sama dalam fungsi kontak tumit. Fungsi dari lutut

sama dengan penyerapan goncangan yang seringkali diabaikan.

c.

Tahap tengah berdiri atau midstance point,

Gerakan fleksibel lutut yang terkendali dari tahap kontak tumit menjadi

tahap midstance (antara kaki datar dan tumit lepas). Sudut maksimal dari flexi

lutut sekitar 20 derajat dan muncul dalam bagian pertama tahap midstance. Ketika

tubuh bergerak melewati lutut yang stabil, bagian atas daya tolak dari reaksi lantai

bergerak ke depan pada sol dari kaki, kemudian meningkat ke gerakan

dorsifleksion pergelangan kaki dan menyebabkan lutut memulai periode gerak

extensi. Pada periode ini, kendali pada kaki dilakukan melalui interaksi sendi

lutut, dengan aktivitas otot minimal dalam kelompok yang berfungsi pada pangkal

paha dan lutut. Lutut mencapai posisi gerak extensi maksimalnya ketika tumit

meninggalkan tanah, dengan kelompok otot calf yang memberikan ketahanan

pada ekstensi lutut dan gerakan dorsifleksi sendi. Ketika tumit menginggalkan

tanah, lutut memulai kembali periode flexinya, menghasilkan gerakan otot utama

dari sendi pangkal paha atau panggul. Urutsan dari kendali gerakan fleksibel pada

kontak tumit, menghasilkan perluasan sedikit demi sedikit dalam tahap midstance

dan gerakan flexi yang terkendali sebagai persiapan untuk mengayun dalam

menyelesaikan gerakan lutut atau cara berjalan yang menghemat energi pada

(35)

commit to user

II-3

d.

Fase push-off,

Selama tahap push-off, lutut terbawa ke depan oleh gerakan sendi panggul

dan keseimbangan sensitif sehingga harus dijaga agar terjadi interaksi pangkal

paha, lutut, dan sendi pergelangan kaki. Kombinasi gerak ini memiliki dua tujuan

yaitu menjaga gerakan halus ke depan dari tubuh secara keseluruhan dan

mengawali gerakan angular dalam mengayun.

Ketika lutut memulai gerak flexi, (sesaat sebelum tumit meninggalkan

tanah), otot lutut pertama harus menahan efek eksternal dari kekuatan bola kaki

yang melewati ruang di bagian sendi lutut. Jadi, ketika lutut digerakkan ke depan

oleh gerakan sendi pangkal paha, lutut harus membalik tiap gerakan untuk

meberikan ketahanan yang terkendali pada fleksibilitas dengan meningkatkan

aktivitas otot quadriceps. Beberapa hal yang bersifat tidak tetap pada aktivitas

otot hamstring dicatat sebagai antagonistik. Kelompok otot calf berlanjut

memberikan plantarlexion aktif selama tahap push-off. Pada waktu jari kaki

meninggalkan lantai, lutut telah bergerak secara flexi dengan sudut 40

°

sampai

45

°

pada maksimum 65

°

yang mana tercapai pada tahap ayunan.

Perbaikan kaki prosthetic ke dalam fungsi yang normal pada fase push-off

sangat sulit dilakukan. Posisi lutut sangat penting, sama seperti sumber aktif dari

energi pergelangan kaki. Karena kurangnya sumber aktif dari energi pergelangan

kaki, awalan dari gerak fleksi pada lutut pasien amputasi yang memakai prosthetic

harus berasal dari gerakan flexi pangkal paha.

e.

Fase mengayun gerakan quadriceps,

Tujuan keseluruhan dari fase mengayun adalah mendapatkan kaki dari satu

posisi ke posisi berikutnya dengan gerakan yang lembut. Pada awal tahap ayunan,

kaki harus menyelesaikan periode peningkatan kecepatan dalam energi geraknya

yang disebabkan oleh gerakan ekstensi aktif dari pergelangan kaki dan flexi dari

pangkal paha selama tahap push-off. Lutut melakukan gerakan flexi dan berlanjut

menjadi menegang setelah jari kaki lepas dari pijakan. Selama melakukan jalan

cepat, dihasilkan gerakan flexi lutut yang berlebih dan tumit meningkat tetapi hal

ini tidak berlaku untuk gerakan kelompok otot quadriceps dalam membatasi sudut

(36)

kecenderungan gerak terdapat pada bagian shank, kaki dan otot. Gerakan kecil

otot quadricepsperlu karena faktor-faktor lainnya juga sama pentingnya. Otot

iliopsoa memberikan kontribusi dalam mengembangkanflexi pangkal paha secara

aktif yang mana mendorong akselerasi lutut ke depan dan ke belakang.

f.

Midswing,

Selama midswing, terdapat periode dimana aktivitas otot minimal dan

akselerasi kaki ke belakang dan ke depan seperti pendulum dengan kekuatan

gerakan yang disebut pivot point.

g.

Terminal deceleration-hamstring action,

Pada akhir ayunan, tingkat dari extensi gerakan lutut harus dikurangi

dalam rangka untuk menurunkan kaki pada awal kontak tumit. Penurunan

akselerasi terminal ini pada kaki normal untuk menahan gerakan extensi dari

kelompok otot hamstring.

h.

Gerakan lutut dalam gaya berjalan pasien amputasi,

Penyebab kesulitan dalam penggunaan prosthetic muley (bawah lutut tanpa

ada sendi bantu sisi) adalah kerusakan stump, khususnya sendi lutut. Penyebab

dari kesulitan karena tegangan yang berlebih pada struktur ligamen dari lutut oleh

extensi berlebih dari lutut yang menerima beban. Melindungi struktur ligamen

pada sisi yang teramputasi, penting untuk menjaga dimana batas keamanan dari

kekuatan dan momen dari lutut yang cenderung menekan lutut sampai posisi

extensi yang berlebihan. Pada orang normal, rasa yang nyaman akan posisi lutut

membatasi momen gerak yang berlebih dengan menjaga pusat lutut pada garis

dimana kekuatan di kirim melalui tungkai kaki. Cara ini lutut untuk bergerak

lebih terkendali.

2.1

ANTHROPOMETRI DATA BIOMEKANIKA

Menurut Frankel dan Nordin (1980), biomekanika secara umum

didefinisikan sebagai ilmu yang menggunakan konsep fisika dan teknik untuk

menjelaskan gerakan pada tubuh manusia dan gaya yang bekerja pada bagian

tubuh tersebut pada aktivitas sehari-hari.

Anatomi tubuh manusia terdiri dari segmen tubuh yang dihubungkan oleh

(37)

commit to user

II-5

joint(sambungan). Link mewakili segmen tubuh dan joint menggambarkan sendi

sebagai penghubung tiap segmen tubuh. Menurut Chaffin dkk. (1999), tubuh

manusia terdiri dari enam link, sebagai berikut:

1.

Link lengan bawah yang dibatasi oleh joint telapak tangan dan siku.

2.

Link lengan atas yang dibatasi oleh joint siku dan bahu.

3.

Link punggung yang dibatasi oleh joint bahu dan pinggul.

4.

Link paha yang dibatasi oleh joint pinggul dan lutut.

5.

Link betis yang dibatasi oleh joint lutut dan mata kaki.

[image:37.595.114.475.141.492.2]

6.

Link kaki yang dibatasi oleh joint mata kaki dan telapak kaki.

Gambar 2.11 Tubuh sebagai sistem enam link dan joint

Sumber: Chaffin et al, 1999

Menurut Chaffin et al. (1999), anthropometri merupakan ilmu yang

berhubungan dengan pengukuran massa, bentuk, ukuran dan inersial tubuh

manusia. Hasil dari pengukuran ini berupa data statistik yang menggambarkan

ukuran, massa dan bentuk tubuh manusia. Data anthropometri merupakan

fundamen dasar biomekanika yang digunakan untuk membangun model

biomekanika yang mengkaji kekuatan dan gaya pada tubuh manusia.

Pengukuran anthropometri segmen tubuh manusia disetarakan dengan

model benda jamak. Panjang setiap link diukur berdasarkan persentase tertentu

dari tinggi badan, sedangkan beratnya diukur berdasarkan persentase dari berat

badan. Penentuan center of mass tiap link didasarkan pada persentase standar yang

diadaptasi dari penelitian Dempster (1955) seperti digambarkan pada gambar

2.11. Panjang link tiap segmen berotasi di sekitar sambungan dan mekanika terjadi

(38)

mekanik pada tubuh dan gaya otot yang diperlukan untuk mengimbangi

[image:38.595.114.515.126.494.2]

gaya-gaya yang terjadi.

Gambar 2.12 Permodelan titik-titik pusat massa dempster

Sumber: Chaffin DB, et al, 1999

Pada penetuan massa tiap segmen, tubuh manusia digambarkan sebagai

stick diagram seperti pada pemodelan Dempters (1955). Persentase massa segmen

tubuh ditentukan berdasarkan pemodelan distribusi berat tubuh (Webb

Associaties, 1978).

Tabel 2.1 Pemodelan distribusi berat badan

Sumber: Webb Associaties, 1978

a. Head 73.80% b. Neck 26.20% a.Thorax 43.80% b. Lumbar 29.40% c. Pelvis 26.80% a. Upper arm 54.90% b. Forearm 33.30% c. Hand 11.80% a. Thigh 63.70% b. Shank 27.40% c. Foot 8.90% Group Segment (%) of Total

Body Weight

Individual Segment (%) of Group Segment Weight Tubuh Head and

Neck 8.40%

Total Leg 15.70% Torso 50.00%

(39)

commit to user

II-7

2.2

ANALISIS GERAK BIOMEKANIKA

Pada pengguna prosthetic, analisis biomekanika digunakan untuk

mengetahui pola berjalan pengguna prosthetic apakah telah sesuai dengan pola

berjalan manusia normal (Radcliffe and Foort, 1961). Hal tesebut diketahui

dengan keseimbangan gaya dan momen pada kaki normal maupun kaki prosthetic

selama pengguna prosthetic berjalan dalam satu periode waktu.

2.6.1

Keseimbangan gerakan manusia

Susan J. Hall (1999) menyebutkan bahwa keseimbangan (equilibrium)

merupakan karakteristik keadaan dimana terjadi keseimbangan gaya dan torsi

(momen gaya) pada tubuh manusia. Berdasarkan hukum Newton pertama, tubuh

dalam kondisi equilibrium ketika dalam keadaan diam (motionless) atau bergerak

dengan kecepatan konstan. Ketika tubuh dalam keadaan diam (sewaktu berdiri

dengan satu kaki atau berdiri di atas papan keseimbangan) hal ini disebut sebagai

static equilibrium. Tiga kondisi yang harus dipenuhi tubuh untuk mencapai

kondisi static equilibrium, sebagai berikut:

1.

Jumlah total gaya vertikal yang terjadi pada tubuh sama dengan nol.

2.

Jumlah total gaya horisontal yang terjadi pada tubuh sama dengan nol.

3.

Jumlah total torsi/momen harus sama dengan nol.

∑F

x

= 0

∑F

y

= 0

∑

t

= 0... 2.1

dengan, Fx = Gaya Vertikal (N)

Fy = Gaya Horisontal (N)

t =

Torsi (Nm)

2.6.2

Gaya

Gaya dapat diartikan sebagai sebuah dorongan atau tarikan pada suatu

benda. Gaya dapat menyebabkan suatu benda bergerak dengan arah dan

percepatan tertentu. Setiap gaya mempunyai karakteristik berupa besaran dan arah

tertentu. Gaya didefinisikan sebagai hasil perkalian antara massa dengan

percepatan (Hall, 1999). Satuan dasar dari gaya berdasarkan sistem metric adalah

Newton (N).

(40)

2.6.3

Torsi (Momen)

Selain bergerak sesuai arah bekerjanya, benda cenderung untuk memutar

dalam suatu sumbu. Perputaran benda tersebut dikarenakan adanya gaya yang

menyebabkan perpindahan, atau disebut torsi. Torsi yang juga dikenal sebagai

puntiran (momen gaya) merupakan hasil kali antara gaya dan lengan gaya.

t

= F x d... 2.3

dengan, F = Gaya pada suatu benda(N)

[image:40.595.116.510.209.490.2]

d = Lengan momen (m)

Gambar 2.13 Sebuah momen

Sumber: Gudang Ilmu Fisika, 2010

Torsi merupakan besaran vektor, sehingga selain mempunyai besar, torsi

juga mempunyai arah. Suatu vektor

t

mempunyai arah tegak lurus terhadap

bidang benda. Arah

t

adalah tergantung pada arah berputarnya benda akibat gaya

F dan d yang merupakan jarak gaya dari titik acuan (sumbu 0). Apabila arah rotasi

berlawanan dengan putaran jarum jam, maka torsi bernilai positif. Sebaliknya,

apabila arah rotasi searah dengan putaran jarum jam, maka arah torsi bernilai

negatif. Penentuan nilai momen positif atau negatif bisa saja berlainan, namun

yang terpenting harus selalu konsisten dari awal. Untuk menentukan arah torsi,

kita menggunakan kaidah aturan tangan kanan.

Dalam tubuh manusia, torsi dibangkitkan oleh otot di persendian yang

merupakan hasil dari gaya yang bereaksi di otot dengan jarak garis gaya otot

dengan pusat persendian tersebut. Saat joint bergerak pada suatu jarak tertentu,

terjadi perubahan momen gaya pada otot yang melintasi persendian.Perubahan

pada momen secara langsung akan menyebabkan jointtorque yang dibangkitkan

(41)

commit to user

II-9

2.7

PENELITIAN SEBELUMNYA

Retno Wulan Damayanti pada tahun 2003 melakukan kajian mengenai

Perancangan Dan Pengembangan Prosthetic Kaki Bagian Bawah Lutut

Dengan Menggunakan

Quality Function Deployment

(QFD) diperoleh hasil

yang menyatakan bahwa prosthetic kaki bagian bawah lutut dengan komponen

insert socket silicone, sistem suspensi cuff rubber, ankle jenis adaptor rotator,

foot jenis Jaipur dan penguat pylonstainless steel. Prosthetic kaki bagian bawah

lutut hasil pengembangan dapat lebih mengakomodasi keinginan pengguna.

Fabianus Adi Suryono pada tahun 2007 melakukan kajian mengenai

Kajian Dalam Pengembangan Rancangan SACH Foot Untuk Pengguna

Prosthetic Jenis Below Knee Amputation Berdasar Pendekatan Biomekanika

diperoleh hasil yang menyatakan bahwa gaya normal untuk fase 1 yang terbesar

terjadi pada bagian hip yaitu sebesar 459,326 N dan yang terkecil terjadi pada

ankle baik kaki normal dan kaki prosthetic sebesar 327,49 N. Gaya normal untuk

fase 2 yang terbesar terjadi pada bagian ankle kaki normal yaitu sebesar 495,48 N

dan yang terkecil terjadi pada ankle kaki prosthetic sebesar 165,43 N. Gaya

normal untuk fase 3 yang terbesar terjadi pada bagian ankle kaki normal yaitu

sebesar 583,194 N dan yang terkecil terjadi pada bagian hip sebesar 476,563 N.

Gaya normal untuk fase 4 yang terbesar terjadi pada bagian ankle kaki normal

yaitu sebesar 623,32 N dan yang terkecil terjadi pada bagian hip sebesar 519,881

N. Gaya normal untuk fase 5 yang terbesar terjadi pada bagian hip yaitu sebesar

523,9 N dan yang terkecil terjadi pada ankle kaki normal sebesar 464,737 N. Gaya

normal untuk fase 6 yang terbesar terjadi pada bagian hip yaitu sebesar 459,326 N

dan yang terkecil terjadi pada ankle kaki normal sebesar 330,661 N. Gaya normal

untuk fase 7 yang terbesar terjadi pada bagian knee prosthetic yaitu sebesar

528,985 N dan yang terkecil terjadi pada ankle kaki normal sebesar 172,14 N.

Gaya normal untuk fase 8 yang terbesar terjadi pada bagian ankle prosthetic yaitu

sebesar 633,883 N dan yang terkecil terjadi pada hip sebesar 538,97 N. Gaya

normal untuk fase 9 yang terbesar terjadi pada bagian knee prosthetic yaitu

sebesar 481,183 N dan yang terkecil terjadi pada knee kaki normal sebesar

(42)

Yulie Khrisna pada tahun 2006 melakukan kajian mengenai Usulan

Perbaikan Pada Prosthetic Anggota Gerak Bawah Jenis Socket

Quardrilateral Berdasarkan pendekatan Biomekanika diperoleh hasil yang

menyatakan bahwa usulan perbaikan gaya dan momen lebih stabil daripada

perhitungan gaya dan memen awal. Perbaikan prosthetic dilakukan dengan

merubah berat dan dimensi prosthetic. Sehingga diperoleh keseimbangan gaya

dan momen pada prosthetic usulan dari setiap fase berjalan.

Agus. S pada tahun 2010 melakukan Kajian Mengenai Biomekanika

Pada Pengguna Prosthetic Bawah Lutut Dengan Memperhatikan Fungsi

Ankle Joint dapat disimpulkan sebagai berikut:

Gaya