1 BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Persendian atau artikulasi adalah suatu hubungan antara dua buah tulang atau lebih yang dihubungkan melalui pembungkus jaringan ikat pada bagian luar dan pada bagian dalam terdapat rongga sendi dengan permukaan tulang yang dilapisi oleh tulang rawan. Fungsi dari sendi secara umum adalah untuk melakukan gerakan pada tubuh. Sendi lutut merupakan bagian dari extremitas inferior yang menghubungkan tungkai atas (paha) dengan tungkai bawah. Fungsi dari sendi lutut ini adalah untuk mengatur pergerakan dari kaki (Lumongga, 2004).
Sendi lutut merupakan sendi paling besar dan paling rumit pada tubuh manusia (Kulowski, 1932). Sendi lutut menopang hampir seluruh dari massa tubuh, sehingga sendi lutut rawan akan cedera akut dan osteoarthritis karena menderita beban yang besar.
Osteoarthritis adalah penyakit pada persendian yang mempengaruhi tulang rawan. Tulang rawan adalah jaringan yang melindungi ujung tulang pada persendian. Tulang rawan yang sehat akan memungkinkan tulang untuk meluncur diatas satu sama lain dan membantu menyerap beban kejut. Kondisi pada osteoarthritis adalah saat lapisan atas tulang rawan rusak dan menipis, sehingga tulang di bawah lapisan tulang rawan saling bergesekan dan menyebabkan sakit, pembengkakan, dan kesulitan pada pergerakan sendi. Osteoarthritis dapat disebabkan karena faktor usia yang mempengaruhi keausan tulang rawan, massa tubuh yang mempengaruhi besar beban, atau karena cedera pada sendi.
Knee replacement atau knee arthroplasty adalah prosedur pembedahan untuk menggantikan permukaan yang menahan beban pada sambungan lutut untuk meringankan rasa sakit dan disabilitas (Simon, 2012). Total knee arthroplasty (TKA) adalah sebuah metode yang efektif untuk menyembuhkan late osseus arthritis, atrophic arthritis, dan jenis arthritis lainnya (Lin dkk, 2004). Kebanyakan dari implan untuk total knee arthroplasty (TKA) yang ada dirancang
sesuai dengan populasi barat. Penelitian telah menunjukkan variasi yang mencolok pada morfologi lutut antara populasi Asia dan barat (Shah dkk, 2014).
Gambar 1.1. Prosedur Total Knee Replacement (TKR)
Populasi Indonesia yang termasuk dalam ras Asia kebanyakan memiliki morfologi sambungan lutut yang lebih kecil daripada populasi barat. Hal ini dapat menyebabkan permasalahan bila implan sendi lutut yang dirancang untuk populasi barat dipasang pada sendi lutut orang Indonesia yang rusak karena arthritis.
Salah satu permasalahan yang ditemui dalam penggunaan knee joint prosthetic adalah terjadinya infeksi yang disebabkan oleh ketidaksesuaian dimensi akibat pembuatan rancangan yang tidak sesuai. Hal tersebut diatasi dengan menyesuaikan rancangan knee joint prosthetic dengan mengacu pada dimensi tulang yang terpotong dalam operasi total knee replacement. Proses pemotongan tulang yang mengalami degenerasi ini didasarkan pada pertimbangan yang cermat terhadap kondisi mekanis persendian, sehingga kemudian menjadi acuan dalam menentukan bagian yang harus dipotong dan yang harus dipertahankan (Swanson, 1976).
Ukuran sendi pada lutut memiliki variasi yang cukup luas pada setiap orang, suku, etnis, ataupun bangsa. Untuk membuat ulang rancangan artificial knee joint mulai dari sketsa awal menggunakan sebuah software computer-aided design (CAD) akan memakan waktu yang cukup lama. Oleh karena itu, dibutuhkan prosedur yang sistematis untuk mempermudah pengulangan atau perbaikan rancangan karena variasi ukuran yang cukup luas ini.
Artificial knee joint rentan akan keausan pada bagian tibial polyethylene insert akibat pergerakan dengan femoral part. Gerakan pada artificial knee joint antara tibial insert dan femoral part terdiri dari unsur rolling dan sliding yang dapat memicu gesekan antara dua permukaan. Gesekan antara tibial insert dan femoral part ini dapat mengakibatkan terkikisnya tibial insert dan berkemungkinan menghasilkan wear debris yang dapat mempengaruhi kerja dari artificial knee joint, diantaranya membuat gerakan menjadi tidak halus atau terhambat dan merusak permukaan tibial insert. Secara umum keausan pada tibial insert akan dapat mengurangi umur pakai dari artificial knee joint, sehingga memerlukan penggantian implan dengan TKA revision surgery.
Kesesuaian antara desain femoral part dengan tibial insert pada artificial knee joint memiliki pengaruh yang besar secara tribologi karena dapat mengurangi tekanan dan keausan yang terjadi pada tibial insert sehingga umur pakai artificial knee joint dapat menjadi lebih panjang (Bercovy, 2005).
1.2. Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah:
1. Bagaimana memperoleh rancangan artificial knee joint yang sesuai untuk ukuran sendi lutut populasi Indonesia?
2. Bagaimana memperoleh rancangan prosedur yang sistematis untuk
mempermudah pengulangan atau perbaikan rancangan artificial knee joint dan manufakturnya?
1.3. Batasan Masalah
Penelitian ini hanya dibatasi pada:
1. Perancangan artificial knee joint dilakukan dengan menggunakan sebuah
software CAD. Dimensi yang dibuat menyesuaikan ukuran sendi lutut populasi Indonesia.
2. Perancangan dibatasi pada komponen femoral part, tibial insert, dan tibial part dari artificial knee joint.
3. Proses simulasi dibatasi pada:
a. Analisis finite element pada rancangan artificial knee joint dengan menggunakan sebuah software FEA.
b. Material yang digunakan adalah Commercially Pure Titanium Grade 2 dan Ultra High Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE).
c. Simulasi dilakukan dengan mode displacement (tanpa aplikasi beban).
d. Simulasi statis pada kondisi full extension (0 derajat).
1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah untuk:
1. Memperoleh rancangan artificial knee joint yang sesuai untuk ukuran sendi lutut populasi Indonesia.
2. Memperoleh rancangan prosedur yang sistematis untuk mempermudah
pengulangan atau perbaikan rancangan artificial knee joint dan manufakturnya.
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah:
1. Diharapkan penelitian ini dapat menjadi rujukan bagi perancangan artificial knee joint untuk populasi Indonesia.
2. Diharapkan melalui penelitian ini dapat mengurangi permasalahan terkait kecocokan ukuran implan terhadap pasien dalam total knee replacement di Indonesia.
3. Diharapkan penelitian ini dapat berkontribusi dalam memacu produksi dan meningkatkan kualitas artificial knee joint buatan Indonesia.
1.6. Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan penelitian ini adalah sebagai berikut: BAB I. PENDAHULUAN
Bab pengantar memuat latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian dan manfaat penelitian. Latar belakang masalah berisi hal-hal yang menjadi alasan penulis melakukan penelitian. Rumusan masalah merupakan penarikan kesimpulan dari bagian latar belakang, sehingga didapatkan suatu hal yang akan diteliti. Batasan masalah berisi batasan-batasan permasalahan yang diambil untuk lebih memfokuskan kegiatan penelitian. Tujuan penelitian menyebutkan secara spesifik tujuan yang ingin dicapai melalui penelitian. Bagian ini akan dijawab dengan kesimpulan tugas akhir pada bab selanjutnya. Manfaat penelitian berisi hal-hal yang dapat diraih dari kegiatan penelitian, baik manfaat bagi penulis maupun bagi masyarakat.
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
Memuat uraian sistematis tentang hasil penelitian yang didapat oleh peneliti terdahulu dan yang berhubungan dengan penelitian yang akan
dilakukan. Tinjauan pustaka ini lebih digunakan sebagai referensi dalam memperoleh hasil penelitian yang maksimal.
BAB III. LANDASAN TEORI
Landasan teori merupakan penjabaran dari tinjauan pustaka sebagai landasan dan tuntunan untuk memecahkan masalah penelitian. Landasan teori berbentuk uraian dasar yang kualitatif, serta model matematis atau persamaan-persamaan yang berkaitan erat dengan ilmu yang diteliti.
BAB IV. METODOLOGI PENELITIAN
Menjelaskan secara detil cara melakukan penelitian yang mencakup rancangan, bahan, alat, metode/jalan penelitian, dan tingkat ketelitian alat. BAB V. HASIL PERANCANGAN DAN PEMBAHASAN
Memuat hasil penelitian atau analisa pembahasan yang sifatnya terpadu. Hasil penelitian disajikan dalam bentuk daftar (tabel), grafik, foto/gambar atau bentuk lain dan ditempatkan dekat dengan pembahsan. Pembahasan berisi tentang hasil yang diperoleh berupa penjelasan teoritis, baik secara kualitatif, kuantitatif atau secara statistik.
BAB VI. PENUTUP
Merupakan bagian akhir dari sistematika penulisan yang berisi kesimpulan terhadap hasil penelitian yang telah dilakukan serta saran untuk perbaikan atau pengembangan terhadap penelitian yang telah dilakukan. Kesimpulan merupakan pernyataan singkat dan tepat yang dijabarkan dari hasil penelitian dan pembahasan untuk membuktikan kebenaran hipotesis. Saran dibuat berdasarkan pengalaman dan pertimbangan penulis yang ditujukan kepada para peneliti lain yang ingin melanjutkan atau mengembangkan penelitian yang sudah diselesaikan.
