BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Karakterisasi Dosis Energi Laser Nd:YAG Q-Switch
Hasil karakterisasi dari dosis energi laser Nd:YAG Q-Switch disajikan pada Tabel 4.1. Karakterisasi dosis energi yang berupa kerapatan energi (energy density) didapatkan dari pengukuran energi pulsa tunggal dengan photodetector dalam satuan milijoule. Hasil rata-rata pengukuran energi pulsa tunggal dibagi dengan besarnya diameter berkas pada burn paper. Hasil karakterisasi dosis energi laser Nd:YAG Q-Switch adalah kerapatan energi (energy density) dan kerapatan daya (power density) disajikan pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Hasil karakterisasi dosis energi laser Nd:YAG
TEGANGAN
RATA-RATA DIAMETER DOSIS
PUMPING ENERGI BERKAS ENERGI
Hasil karakterisasi output energi laser Nd:YAG Q-Switch ditampilkan pada Tabel 4.2, sedangkan hasil output diameter yang dihasilkan pada burn paper disajikan pada pada Tabel 4.3. Mode yang dihasilkan pada penelitian ini adalah TEM00. Gambar 4.1. menunjukkan hasil karakterisasi output panjang gelombang laser Nd:YAG Q-Switch pada burn paper yang memiliki panjang gelombang 1064 nm dengan repetition rate 10 Hz dan waktu selama 10 sekon. Tegangan pumping yang digunakan pada penelitian ini adalah 560–740 volt dengan rentang 10 volt. Tabel 4.2 Hasil karakterisasi output energi laser Nd:YAG Q-Switch
Pada Tabel 4.3 menunjukkan hasil diameter karakterisasi output energi laser Nd:YAG Q-Switch dengan menggunakan burn paper, pengukuran energi pada laser Nd:YAG Q-Switch untuk setiap tegangan pumping dan penembakan laser pada burn paper masing-masing sebanyak 5 kali.
(a) (b) (c) (d)
(e) (f) (g) (h)
(i) (j) (k) (l)
(m) (n) (o) (p)
(q) (r) (s)
Gambar 4.1. Berkas laser Nd:YAG Q-Switch pada burn paper
Keterangan : dengan tegangan pumping sebesar (a) 560 V, (b) 570 V, (c) 580 V, (d) 590 V, (e) 600 V, (f) 610 V, (g) 620 V, (h) 630 V, (i) 640 V, (j) 650 V, (k) 660 V, (l) 670 V, (m) 680 V, (n) 690 V, (o) 700 V, (p) 710 V, (q) 720 V, (r) 730 V, (s) 740 V.
lubang. Pada energi keluaran 133,3 mJ dengan pemfokusan pada repetition rate 20 Hz akibat yang ditimbulkan paparan laser Nd:YAG tanpa Q-switch (WQS) enamel mengalami keretakan. Penelitian ini diharapkan mampu melengkapi informasi ilmiah yang sudah dilaporkan oleh kedua peneliti tersebut.
Tabel 4.3 Hasil diameter karakterisasi output energi laser Nd:YAG Q-Switch dengan menggunakan burn paper 4.2 Analisis Kerusakan dengan Menggunakan Uji FESEM EDAX
Gambar 4.2 Morfologi dentin gigi dari hasil FESEM-EDAX a. Dentin sebelum terpapar laser Nd:YAG Q-Switch tidak ada efek
b. Dentin setelah terpapar laser Nd:YAG Q-Switch pada dosis energi 13,91 J/cm² efek yang terjadi : retak)
c. Dentin setelah terpapar laser Nd:YAG Q-Switch pada dosis energi 21,19 J/cm² efek yang terjadi berupa lubang dan terdapat lelehan)
d. Dentin setelah terpapar laser Nd:YAG Q-Switch pada dosis energi 41,68 J/cm² efek yang terjadi berupa lubang dan terdapat lelehan
a b
lelehan
d lelehan
Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa setelah paparan laser Nd:YAG Q-Switch dengan berbagai variasi dosis menunjukkan bahwa morfologi permukaan dentin strukurnya berubah dengan adanya retakan, terjadi lubang dengan diameter yang kecil sampai yang besar. Dari Gambar 4.3 (a) dapat dijelaskan bahwa tidak ada efek yang terjadi pada dentin ketika dentin tersebut tidak disinari dengan laser Nd: YAG sedangkan dari Gambar 4.3 (b) dentin setelah terpapar laser Nd:YAG Q-Switch pada dosis energi 13,91 J/cm² efek yang terjadi berupa retakan dan tidak terjadi efek lubang maupun lelehan pada permukaan dentin.
Berdasarkan morfologi dentin gigi dengan menggunakan FESEM-EDAX munculnya lelehan pada dentin akibat paparan laser Nd:YAG Q-Switch menunjukkan adanya efek fototermal pada dentin dengan suhu yang melebihi >300°C (Neims, 2007). Kemampuan untuk melehkan dentin dan mengurangi diameter atau menutup dentin tubuli dapat menjadikan laser sebagai piranti yang potensial dalam rangka aplikasi klinis seperti: mengurangi hipersentivitas dentin akibat denaturalisasi protein pada cairan dentin tubuli, sterilisasi permukaan dentin karena mencegah invasi bakteri dan memberi rangsang bagi pembentukan dentin baru seperti pada terapi pulp capping (Arianto, 2003)
Dari uji FESEM-EDAX dapat diketahui unsur-unsur apa saja yang terkandung di dalam dentin karena penelitian ini difokuskan pada hidroksiapatit (Ca10(PO4)6(OH)2) maka dari Tabel 4.4 berikut dapat dilihat unsur-unsur
Tabel 4.4 Persentase unsur penyusun hidroksiapatit
disinari laser Nd:YAG 13,91 J/cm²
C 3,83 7,67
O 35,63 53,58
P 13,66 10,61
Ca 46,88 28,14
disinari laser Nd:YAG 21,19 J/cm²
C 6,28 15,95
O 19,04 36,28
P 12,11 11,92
Ca 43,18 32,85
disinari laser Nd:YAG 41,68 J/cm²
C 6,49 15,33 dapat dihitung berapa rasio molaritas Ca dan P dengan menggunakan persamaan 2.19. Adapun perhitungan secara rinci disajikan pada Lampiran 7.
Dentin tanpa disinari laser Nd:YAG
Berdasarkan analisis rasio Ca/P dapat digambarkan pada Tabel 4.5 Tabel 4.5 Persentase unsur HA dengan berbagai variasi dosis energi
Dosis energi
Untuk mengetahui pengaruh dari paparan laser Nd:YAG Q-Switch terhadap rasio Ca/P maka dibuat diagram hubungan antara dosis energi terhadap rasio Ca/P disajikan pada Gambar 4.3.
Gambar 4.3 Diagram dosis energi terhadap rasio Ca/P
Dari Gambar 4.3 dapat dilihat bahwa rasio Ca/P akan semakin meningkat dengan seiringnya bertambahnya dosis energi. Hal ini menunjukkan sinar laser Nd:YAG cukup banyak diserap oleh HA dentin, sebagian besar sinar laser Nd:YAG Q-Switch ditransmisikan ke dentin dan hanya kurang dari 1% yang langsung ditransmisikan ke pulpa dan tidak tergantung dari ketebalan dentin tetapi
2.64 2.66
oleh absorbsi jaringan. Oleh karena itu keamanan pulpa dalam hal ini dapat dipertahankan sehingga radiasi sinar laser Nd:YAG tidak membahayakan pulpa selama energi yang digunakan tidak melebihi batas modifikasi fisik dari Nd:YAG yaitu di bawah 200 mJ sehingga laser Nd:YAG cocok sebagai piranti terapi (White et all, 1995).
4.3 Analisis Kerusakan dengan Menggunakan Uji Vickers Hardnes
Setelah sampel yaitu dentin gigi diberi paparan laser Nd-YAG Q-Switch kemudian dilakukan pengukuran tingkat kekerasan dengan menggunakan alat Vickers Microhardness Test dengan pembebanan 300 gf. Data yang diperoleh dari hasil eksperiment berupa nilai D₁ (diagonal 1), D₂ (diagonal 2), dan VNH (nilai kekerasan) yang telah tertera pada alat. Nilai VHN dilakukan pada titik yang berbeda yang ditunjukkan pada lampiran. Nilai dari kekerasan dari masing-masing sampel ditunjukkan pada Tabel 4.6. Hasil uji Vickers Hardness disajikan pada Lampiran 8.
Tabel 4.6 Hasil uji Vickers Hardnest
Laser Nd:YAG (mm) D₁ D(mm) ₂ (kgf/mm²) HVN (kgf/mm²) Rata-rata
sebelum disinari Laser 122,2 140,5 120,3 141 32,2 32,6 32,3
125,8 137 32,2
disinari laser 13,91 J/cm² 122,4 123,8 108,8 121,1 36,7 42,1 38,7 122,4 121,7 37,3
disinari laser 21,19 J/cm² 99,9 95,7 112,1 127,4 49,5 49,7 46,9 94,1 124,7 46,5
disinari laser 41,48 J/cm² 71,6 72,5 90,8 85,7 84,4 88,9 86,6 78,2 82,3 86,4
Untuk mengetahui pengaruh dari paparan laser Nd:YAG Q-Switch terhadap sifat kekerasan maka dibuat diagram hubungan antara dosis energi terhadap nilai kekerasan berdasarkan Tabel 4.6 sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 4.4.
Gambar 4.4 Diagram dosis energi terhadap kekerasan
Berdasarkan Gambar 4.4 yaitu perhitungan nilai kekerasan dentin akibat paparan laser Nd:YAG Q-Switch mennunjukkan adanya perubahan. Dengan dosis energi yang semakin meningkat akibat paparan laser Nd:YAG Q-Switch menghasilkan nilai kekerasan yang akan semakin meningkat pula hal ini dikarenakan pada saat radiasi laser Nd:YAG Q-Switch terjadi efek panas yang instan akibat pemanasan laser yang mencapai sedikitnya 650 °C atau lebih tinggi 1000 °C yang menyebabkan evaporasi air dan matriks organik yang kemudian terjadi solidifikasi yang cepat. Kristal kalsium fosfat akan mengalami rekristalisasi dan tumbuh menjadi lebih besar. Meningkatnya kristalisasi dentin akibat panas paparan laser Nd:YAG akan meningkatkan pula kekerasan dari dentin hal ini dimungkinkan karena tumbuhnya kristal-kristal HA menjadi lebih
32.3 38.7 46.9
besar dan adanya panas dari paparan laser Nd:YAG yang begitu tinggi sehingga dentin akan lebih tahan terhadap asam dan kerusakan gigi (Arianto, 2003). Hal ini menunjukkan adanya efek fototermal pada dentin.
Hasil uji kekerasan mikro menunjukkan adanya peningkatan kekerasan mikro permukaan dentin dengan berbagai dosis energi. Nilai kekerasan pada dentin setelah radiasi terlihat cukup besar disebabkan karena laser menyebabkan perubahan tekstur permukaan dentin menjadi lebih kasar, tidak homogen sehingga mengakibatkan identasi yang lebih bervariasi (Apsari, 2009).
Selain yang disebutkan diatas sampel dentin gigi yang digunakan juga dipengaruhi oleh umur dan kondisi gigi itu sendiri, karena mineral hidroksiapatit paling banyak terdapat pada dentin. Pada penelitian ini usia gigi yang digunakan sebagai sampel antara 13 sampai 19 tahun, dari penelitian yang dilakukan Purwanto (2002) analisa mineral berdasarkan usia menunjukkan bahwa dengan bertambahnya usia menyebabkan terjadinya peningkatan kandungan mineral hidroksiapatit dan fluor apatit serta menurunnya kalsium fosfat hidrat, sedangkan hasil analisis berdasarkan kondisi menunjukkan bahwa terjadi penurunan kandungan mineral hiroksiapatit dan fluor apatit serta meningkatnya kalsium fosfat hidrat pada material gigi tidak normal (rusak) dibandingkan dengan material gigi normal.
4.4 Analisis Kerusakan dengan Menggunakan Uji XRD
besar intensitas yang dihasilkan pada sumbu verikal. Tabel memberikan informasi data mengenai 2θ dan intensitas yang berupa angka.
Hasil uji XRD pada dentin akan ditunjukkan pada Gambar 4.5 sampai sampai Gambar 4.8.
Gambar 4.5 Spektrum hasil uji XRD dentin sebelum penyinaran setelah searching
Gambar 4.6 Spektrum hasil uji XRD dentin setelah penyinaran setelah searching pada dosis energi 13,91 J/cm²
Gambar 4.7 Spektrum hasil uji XRD dentin setelah penyinaran setelah searching pada dosis energi 21,19 J/cm²
Gambar 4.8 Spektrum hasil uji XRD dentin setelah penyinaran setelah searching pada dosis energi 41,68 J/cm²
Hasil pencocokan (search match) dengan JCPDS (Joint Committee on Powder Diffraction Standart) dapat dilihat pada Gambar 4.5 sampai 4.8. Dari data output XRD setelah seach match pada Lampiran 9 sampai dengan 12 dan berdasarkan perhitungan dengan menggunakan persamaan 2.15 didapatkan besarnya persentase senyawa (Ca10(PO4)6(OH)2) dengan hasil seperti disajikan
pada Tabel 4.7.
Tabel 4.7 Persentase senyawa Hidroksiapatit dengan dosis energi Dosis energi J/cm² % kristalinitas HA
0 73.42
13,91 75.02
21,19 76.03 41,68 78.21
Untuk mengetahui pengaruh pemberian dosis energi terhadap persentase senyawa hidroksiapatit maka dibuat diagram hubungan antara dosis energi terhadap persentase senyawa hidroksiapatit berdasarkan Tabel 4.7 sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 4.9.
Gambar 4.9 Diagram dosis energi terhadap persentase senyawa HA 73.42 75.02
Berdasarkan data kristalografi (ICSD) struktur kristal [Ca10 (PO4)6](OH)2
pada lampiran berbentuk heksagonal dengan parameter kisi a = b ≠ c. Nilai parameter kisi kristal hidroksiapatit dihitung menurut Persamaan 2.18. dan hasil perhitungannya pada lampiran 9.
Tabel 4.8. Parameter kisi dengan dosis energi Dosis
Energi Parameter
J/cm² Ǻ
0 a=b=9,47; c=6,83 13,91 a=b=9,32; c=6,84 21,19 a=b=9,50; c=6,86 41,68 a=b=9,42; c=6,88
tetapi peningkatannya tidak signifikan. Hal ini diduga dengan dosis energi 13,91 J/cm² sampai 41,68 J/cm² menghasilkan panas dengan suhu yang tidak berbeda jauh sehingga proses dekomposisi mineral kalsium fosfat tidak mengalami perubahan yang signifikan.
4.5 Aplikasi Medis Dalam Kedokteran Gigi
Karies gigi adalah sebuah penyakit infeksi yang merusak struktur gigi. Penyakit ini menyebabkan gigi berlubang. Jika tidak ditangani, penyakit ini dapat menyebabkan nyeri, penanggalan gigi, infeksi, berbagai kasus berbahaya, dan bahkan kematian. Ada beberapa cara untuk mengelompokkan karies gigi. Walaupun apa yang terlihat dapat berbeda, faktor-faktor risiko dan perkembangan karies hampir serupa. Mula-mula, lokasi terjadinya karies dapat tampak seperti daerah berkapur namun berkembang menjadi lubang coklat. Walaupun karies mungkin dapat saja dilihat dengan mata telanjang, terkadang diperlukan bantuan radiografi untuk mengamati daerah-daerah pada gigi dan menetapkan seberapa jauh penyakit itu merusak gigi.
termasuk sukrosa, fruktosa, dan glukosa. Asam yang diproduksi tersebut mempengaruhi mineral gigi sehingga menjadi sensitif pada pH rendah. Sebuah gigi akan mengalami demineralisasi dan remineralisasi. Ketika pH turun menjadi di bawah 5,5, proses demineralisasi menjadi lebih cepat dari remineralisasi. Hal ini menyebabkan lebih banyak mineral gigi yang luluh dan membuat lubang pada gigi.
Dari hasil penelitian dengan menggunakan laser Nd:YAG Q-Switch maka laser Nd:YAG Q-Switch dapat digunakan sebagai terapi dengan modifikasi pemakaian material tambal resin komposit karena resin akan lebih mudah berinfiltrasi menyelimuti HA yang terekspos dan mengadakan retensi pada permukaan yang kasar untuk meningkatkan kuat rekat. Demikian pula modifikasi dengan pemakaian material tambal glass-ionomer adhesives akan dapat memberikan potensi adhesi secara kimiawi karena lebih banyaknya HA pada permukaan dentin (Roulet et all, 2000).
