Prinsip-Prinsip Fisika Kesehatan dan Praktik Kebidanan (Biomekanika)
Mekanika adalah salah satu cabang ilmu dari bidang ilmu fisika yang mempelajari gerakan dan perubahan bentuk suatu materi yang diakibatkan oleh gangguan mekanik yang disebut gaya. Mekanika adalah cabang ilmu yang tertua dari semua cabang ilmu dalam fisika. Tersebutlah nama-nama seperti Archimides (287-212 SM), Galileo Galilei (1564-1642), dan Issac Newton (1642-1727) yang merupakan peletak dasar bidang ilmu ini. Galileo adalah peletak dasar analisa dan eksperimen dalam ilmu dinamika. Sedangkan Newton merangkum gejala-gejala dalam dinamika dalam hukum-hukum gerak dan gravitasi.
A. Pengertian Biomekanika
Menurut Frankel dan Nordin pada tahun 1980 biomekanika merupakan ilmu mekanika teknik untuk analisa sistem kerangka otot manusia. Chaffin (1991) secara umum mendefinisikan biomekanika, yaitu: Biomekanika menggunakan konsep fisika dan teknik untuk menjelaskan gerakan pada bermacam-macam bagian tubuh dan gaya yang bekerja pada bagian tubuh pada aktivitas sehari-hari. Kajian biomekanik dapat dilihat dalam dua perspektif, yaitu kinematika yang lebih menjurus pada karakteristik gerakan yaitu meneliti gerakan dari segi ruangan yang digunakan dalam waktu yang bersifat sementara tanpa melihat gaya yang menyebabkan gerakan. Studi kinematika menjelaskan gerakan yang menyebabkan berapa cepat obyek bergerak, berapa ketinggiannya atau berapa jauh obyek menjangkau jarak. Posisi, kecepatan dan percepatan tersebut merupakan studi kinematika. Kajian kinetika menjelaskan tentang gaya yang bekerja pada satu sistem, misalnya tubuh manusia. Kajian gerakan kinetika menjelaskan gaya yang menyebabkan gerakan. Dibandingkan dengan kajian kinematika, kajian kinetika lebih sulit untuk diamati, pada kajian kinetik yang terlihat adalah akibat dari gaya.
Ada 3 Hukum dasar biomekanika yaitu : 1. Hukum Newton pertama
Yaitu suatu benda akan tetap dalam posisi istirahat atau berada dalam keadaan gerak yang sama kecuali jika diberi gaya yang dapat menghilangkan keseimbangan.
Mendorong benda kecil dan besar Arah gerakan benda akan sama dengan arah gaya yang diberikan sehingga gayadideskripsikan sebagai suatu vector yang memiliki basar dan arah.Ide ini mungkin nampak sederhana tetapi sangat penting jika kita melihat gaya-gayayang melawan gerakan suatu benda.
2. Hukum Newton Kedua Mengenai Gerakan
Hukum ini menyatakan bahwa percepatan suatu benda (seberapa cepat kecepatannya bertambah) adalah sebanding dengan gaya yang diberikan kepadanya.Hal ini dapat dirangkum dengan persamaan berikut:Gaya = massa x percepatanSuatu gaya sebesar 1 Newton yang diberikan pada benda bermassa 1 kg akan memberikan percepatan 1 m/s (msˉ¹).
Bayangkan dimana anda harus mendorong troli atau tempat tidur. Pada awal gerakan akan terjadi percepatan. Normalnya, benda digerakkan dengan kecepatan yang konstan sehingga tidak lagi bertambah cepat dan gaya yang diberikan lebih sedikit. Untuk menggerakan suatu benda kita harus mengatasi inersia benda tesebut. Jika inersia sudah dilampaui, maka gaya yangdiperlukan untuk menjaganya tetap bergerak akan lebih sedikit.
3. Hukum Newton Ketiga Mengenai Gerakan
Hukum ketiga ini menyatakan bahwa ‘untuk setiap aksi terdapat reaksi sebaliknya yangsetara dan berlawanan arah’ dan hal ini membantu menjelaskan ide keseimbangan gaya yangtelah disebutkan.
Pasien yang berbaring di atas tempat tidur, kita menyadari bahwa tempat tidur menyokong pasien. Tanpa tempat tidur, pasien akan jatuh ke lantai.
B. Faktor-Faktor yang Berpengaruh Terhadap Biomekanika
NIOSH (National For Occupational Safety and Health) adalah suatu lembaga yang menangani masalah kesehatan dan keselamatan kerja di Amerika, telah melakukan analisis terhadap faktor-faktor yang bepengaruh terhadap biomekanika yaitu:
1. Berat dari benda yang dipindahkan, hal ini ditentukan oleh pembebanan langsung. 2. Posisi pembebanan dengan mengacu pada tubuh, dipengaruhi oleh:
a) Jarak horisontal beban yang dipindahkan dari titik berat tubuh. b) Jarak vertikal beban yang dipindahkan dari lantai.
c) Sudut pemindahan beban dari posisi sagital (posisi pengangkatan tepat didepan tubuh).
3. Frekuensi pemindahan dicatat sebagai rata-rata pemindahan/menit untuk pemindahan berfrekuensi tinggi.
4. Periode (durasi) total waktu yang diberlakukan dalam pemindahan pada suatu pencatatan.
C. Gaya pada tubuh
Gaya pada tubuh ada 2 tipe:
a. Gaya pada tubuh dlm keadaan statis.
Tubuh dalam keadaan Statis berarti tubuh dlm keadaan setimbang, jumlah gaya dan momen gaya yang ada sama dengan nol. Tulang dan otot tubuh manusia berfungsi sebagai sistem pengumpil. Tubuh dalam keadaan Statis berarti tubuh dlm keadaan setimbang, jumlah gaya dan momen gaya yang ada sama dengan nol. Tulang dan otot tubuh manusia berfungsi sebagai sistem pengumpil.
Gaya statis terjadi memang beban yang dikenakan besarnya tetap sepanjang waktu. Dalam hal ini massa konstan, dan percepatan adalah merupakan gradien percepatan terhadap waktu. Untuk kondisi statis berarti diam atau kecepatan Nol (0).
Statis : Tubuh dalam keadaan setimbang, jumlah gaya dan momen gaya yang ada sama dengan nol.
Ada 3 kelas sistem pengumpil :
1) Klas pertama: Titik tumpuan terletak diantara gaya berat dan otot Contoh: kepala& leher
2) KlasKedua : Gaya berat diantara titik tumpu dan Gaya otot.contoh: tumit menjinjit
3) KlasKetiga : Gaya otot terletak diantara titik tupuan dan gaya berat Contoh: otot lengan
b. Gaya pada tubuh dalam keadaan dinamis.
Gaya pada tubuh dalam keadaan dinamis adalah kemampuan untuk mempertahankan kesetimbangan ketika bergerak. Untuk harga yang konstan, maka gaya saat akhir domain waktu : gaya adalah aksi atau agen yang menyebabkan benda bermassa bergerak dipercepat.
Kesetimbangan merupakan interaksi yang kompleks dari integrasi/interaksi sistem sensorik (vestibular, visual, dan somatosensorik termasuk proprioceptor) dan muskuloskeletal (otot, sendi, dan jar lunak lain) yang dimodifikasi/ diatur dalam otak (kontrol motorik, sensorik, basal ganglia, cerebellum, area asosiasi) sebagai respon terhadap perubahan kondisi internal dan eksternal. Dipengaruhi oleh beberapa faktor lain seperti, usia, motivasi, kognisi, lingkungan, kelelahan, pengaruh obat dan pengalaman terdahulu.
Gaya paling sering diterapkan untuk menstabilkan ekstremitas yang cedera leher, punggung, atau area pelvik. Traksi terapeutik didapat dengan memberikan tarikan pada kepala,tubuh atau anggota gerak menuju sedikitnya dua arah, misalnya: tarikan traksi dan tarikan traksilawannya. Gaya traksi – lawan atau gaya keduanya biasanya berasal dari berat tubuh pasien pada saat bertumpu atau berat lain
1. Analisa Gaya Analisa Gaya
Gaya adalah besaran fisis yang menyebabkan suatu benda bergerak ranslasi. Tehnik untuk menghitung gaya-gaya pada benda dalam kesetimbangan dapat juga diterapkan pada tubuh manusia. Ini sangat berguna dalam mempelajari gaya-gaya pada otot, tulang dan sendi. Otot dan sendi pada tubuh secara umum menjadi sasaran menahan gaya-gaya besar. Gaya yang bekerja pada suatu benda atau juga tubuh manusia bisa gaya vertikal, gaya horizontal, dan gaya yang membentuk sudut dengan bidang horizontal atau vertikal.
a) Gaya Horizontal
Ada dua gaya yang bekerja pada sebuah benda dengan arah yang sama maka total gaya yang diperoleh sebesar : S = F1 + F2
Contoh : dalam aplikasi kebidanan adalah bantuan dorongan yang dilakukan pada perut saat memberi bantuan melairkan. Dimana total gaya (S) adalah penjumlahan dari gaya yang diberikan dari luar (F1) dan gaya dorongan (Kontraksi) yang dilakukan ibu melahirkan (F2). Apabila ada gaya yang bekerja pada suatu benda dengan arah yang berlawanan maka total gaya adalah sebesar selisih Gaya I dan Gaya II.
b) Gaya Vertikal
Gerakan sinyal listrik tersebut memiliki kecepatan sekitar 120m per detik. “ketika suatu benda memberikan gaya pada kedua benda, benda kedua akan memberikan gaya yang sama besar tetapi berlawanan arah terhadap benda yang pertama”
c) Gaya yang membentuk sudut
Gaya yang dilakukan membentuk sudut dengan garis vertikal maupun horizontal. Contoh : saat penarikan stretcher
2. Penerapan Analisa Gaya dalam Terapan Kesehatan
Hubungan fundamental pada mekanika klasik tercakup dalam hukum tentang gerak yang dikemukakan oleh Isaac Newton, seorang ilmuwan Inggris. Newton sangat berjasa dalam mempelajari hubungan antara gaya dan gerak. Penerapannya dalam terapan kesehatan antara lain sebagai berikut:
a) Gaya Berat Tubuh & Posisi Duduk yang menyehatkan Tulang Belakang Punggung adalah salah satu organ tubuh yang bekerja nonstop selama 24 jam. Dalam keadaan tidur pun, punggung tetap menjalankan fungsinya untuk menjaga postur tubuh. Punggung tersusun dari 24 buah tulang belakang (vertebrae), dimana masing-masing vertebrae dipisahkan satu sama lain oleh bantalan tulang rawan atau diskus. Seluruh rangkaian tulang belakang ini membentuk tiga buah lengkung alamiah, yang menyerupai huruf S.
Lengkung paling atas adalah segmen servikal (leher), yang dilanjutkan dengan segmen toraks (punggung tengah), dan segmen paling bawah yaitu lumbar (punggung bawah). Lengkung lumbar inilah yang bertugas untuk menopang berat seluruh tubuh dan pergerakan.
Berdasarkan data British Chiropractic Association, sekitar 32% populasi dunia menghabiskan waktu lebih dari 10 jam sehari untuk duduk di depan meja kerja. Separuh dari populasi tenrsebut tidak pernah meninggalkan meja kerja, bahkan saat makan siang. Sementara itu, dua pertiga populasi menambah porsi duduk tegak saat berada di rumah.”Postur tubuh yang baik akan melindungi dari cedera sewaktu melakukan gerakan karena beban disebarkan merata keseluruh bagian tulang belakang,” ungkap Barbara Dorsch. Postur tubuh yang baik, lanjut dia, akan dicapai jika telinga, bahu, dan pinggul berada dalam satu garis lurus ke bawah. Duduk dalam posisi tegak 90 derajat, kerap menyebabkan timbulnya pergerakan sendi belakang sehingga posisi tubuh tidak seimbang. Maka itu, posisi duduk santai dengan postur miring 135 derajat adalah posisi terbaik. Dalam posisi ini, tulang belakang akan berada dalam posisi ideal, di mana tulang belakang bagian bawah akan berbentuk seperti huruf S.
Kelebihan dari posisi ini adalah:
Posisi duduk dengan sudut kemiringan 135 derajat akan memperbaiki sirkulasi darah di bagian bawah tubuh, sehingga dapat terhindar dari gangguan varises, selulit, dan penggumpalan darah di kaki serta mengurangi kelelahan di kaki.
“Tubuh akan terasa lebih rileks, sehingga mengurangi terjadinya ketegangan otot,” papar Barbara.
Duduk dengan posisi kemiringan 135 derajat juga akan menghasilkan mobilitas yang lebih baik, mudah bergerak di atas kursi, dan lebih mudah untuk naik turun kursi.
b) Traksi dalam Praktik Klinik
Traksi adalah tahanan yang dipakai dengan berat atau alat lain untuk menangani kerusakan atau gangguan pada tulang dan otot. Tujuan dari traksi adalah untuk menangani fraktur, dislokasim atau spasme otot dalam usaha untuk memperbaiki deformitas dan mmpercepat penyembuhan. Ada dua tipe utama dari traksi : traksi skeletal dan traksi kulit,dimana didalamnya terdapat sejumlah penanganan.
Prinsip Traksi adalah menarik tahanan yang diaplikasikan pada bagian tubuh, tungkai, pelvis atau tulang belakang dan menarik tahanan yang diaplikasikan pada arah yang berlawanan yang disebut dengan countertraksi. Tahanan dalam traksi didasari pada hokum ketiga. Traksi dapat dicapai melalui tangan sebagai traksi manual, penggunaan talim splint, dan berat sebagaimana pada traksi kulit serta melalui pin, wire, dan tongs yang dimasukkan kedalam tulang sebagai traksi skeletal.
Traksi dapat dilakukan melalui kulit atau tulang. Kulit hanya mampu menanggung bebantraksi sekitar 5 kg pada dewasa. Jika dibutuhkan lebih dari ini maka diperlukan traksi melaluitulang. Traksi tulang sebaiknya dihindari pada anak-anak karena growth plate dapat dengan mudah rusak akibat pin tulang. Indikasi traksi kulit diantaranya adalah untuk anak-anak yang memerlukan reduksi tertutup, traksi sementara sebelum operasi, traksi yang memerlukan beban 5 kg. Akibat traksi kulit yang kelebihan beban di antaranya adalah nekrosis kulit, obstruksi vaskuler, oedem distal,serta peroneal nerve palsy pada traksi tungkai. Traksi tulang dilakukan pada dewasa yangmemerlukan beban > 5 kg, terdapat kerusakan kulit, atau untuk penggunaan jangka waktu lama. Kontratraksi diperlukan untuk melawan gaya traksi, yaitu misalnya dengan memposisikan tungkai lebih tinggi pada traksi yang dilakukan di tungkai.
