PENGARUH HIDROKSIAPATIT CANGKANG RAJUNGAN TERHADAP GAMBARAN HISTOPATOLOGI BONE HEALING PADA DEFEK
TULANG FEMUR KELINCI
LAPORAN HASIL KARYA TULIS ILMIAH
Diajukan sebagai syarat untuk mencapai gelar Sarjana Kedokteran
BELLA RENATA 22010118120026
PROGRAM STUDI KEDOKTERAN FAKULTAS KEDOKTERAN UNIVERSITAS DIPONEGORO
2022
ii
LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN HASIL KTI
PENGARUH HIDROKSIAPATIT CANGKANG RAJUNGAN TERHADAP GAMBARAN HISTOPATOLOGI BONE HEALING PADA DEFEK
TULANG FEMUR KELINCI
Disusun oleh:
BELLA RENATA 22010118120026
Telah disetujui Semarang, 24 Juni 2022
Pembimbing 1 Pembimbing 2
dr. Vega Karlowee, Sp.PA, Ph.D.
NIP. 198001302008122002
dr. Robin Novriansyah, Sp.B, Sp.OT(K), M.Si.Med.
NIP. 197511082014121001
Penguji
dr. Ferdy Kurniawan Cayami, M.Si.Med., Ph.D.
NIP. 198502222009121003 Mengetahui
Ketua Program Studi Kedokteran
dr. Muflihatul Muniroh, M.Si.Med., Ph.D.
NIP. 198302182009122004
PERNYATAAN KEASLIAN PENELITIAN Yang bertanda tangan di bawah ini,
Nama mahasiswa : Bella Renata
NIM : 22010118120026
Program studi : Program Studi Kedokteran Fakultas Kedokteran Universitas Diponegoro
Judul KTI : Pengaruh Hidroksiapatit Cangkang Rajungan terhadap Gambaran Histopatologi Bone Healing pada Defek Tulang Femur Kelinci
Dengan ini menyatakan bahwa:
(a) Karya tulis ilmiah saya ini adalah asli dan belum pernah dipublikasikan atau diajukan untuk mendapatkan gelar akademik di Universitas Diponegoro maupun di perguruan tinggi lain.
(b) Karya tulis ini adalah murni gagasan, rumusan, dan penelitian saya sendiri, tanpa bantuan orang lain, kecuali pembimbing dan pihak lain sepengetahuan pembimbing.
(c) Dalam karya tulis ini tidak terdapat karya atau pendapat yang telah ditulis atau dipublikasikan orang lain, kecuali secara tertulis dengan jelas dicantumkan sebagai acuan dalam naskah dengan disebutkan nama pengarang dan judul buku aslinya serta dicantumkan dalam daftar pustaka.
Semarang, 20 Juni 2022 Yang membuat pernyataan,
Bella Renata
iv
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan rahmat-Nya, penulis dapat menyelesaikan tugas Karya Tulis Ilmiah ini. Penulisan Karya Tulis Ilmiah ini dilakukan untuk memenuhi salah satu syarat guna mencapai gelar Sarjana Kedokteran di Fakultas Kedokteran Universitas Diponegoro. Penulis menyadari sangatlah sulit untuk menyelesaikan Karya Tulis Ilmiah ini tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak sejak penyusunan proposal sampai dengan terselesaikannya laporan Karya Tulis Ilmiah ini. Bersama ini penulis menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya serta penghargaan yang setinggi-tingginya kepada:
1. Prof. Dr. Yos Johan Utama, S.H., M.Hum selaku Rektor Universitas Diponegoro Semarang yang telah memberi kesempatan kepada penulis untuk menimba ilmu di Universitas Diponegoro
2. Prof. Dr. dr. Dwi Pudjonarko, M.Kes., Sp.S(K) selaku Dekan Fakultas Kedokteran UNDIP yang telah memberikan sarana dan prasarana kepada penulis, sehingga dapat menyelesaikan tugas ini dengan baik dan lancar
3. dr. Vega Karlowee, Sp.PA, Ph.D dan dr. Robin Novriansyah, Sp.B, Sp.OT(K), M.Si.Med selaku dosen pembimbing I dan II yang telah menyediakan waktu, tenaga, dan pikirannya untuk membimbing penulis dalam penyusunan Karya Tulis Ilmiah ini
v
4. dr. Ferdy Kurniawan Cayami, M.Si.Med, Ph.D selaku dosen penguji yang telah memberikan saran dan arahan dalam penyusunan Karya Tulis Ilmiah ini
5. Dr. Rifky Ismail, S.T., M.T. sebagai dosen dari Teknik Mesin UNDIP yang telah menyumbangkan waktu, tenaga, dan pikirannya untuk mendukung penelitian ini
6. drh. Hery Wahyono selaku pimpinan Animal Center Semarang dan drh.
Sitarina Widyarini, MP, Ph.D selaku ketua Bagian Patologi Anatomi Fakultas Kedokteran Hewan Universitas Gadjah Mada Yogyakarta yang telah mendukung penelitian ini
7. Seluruh staf pengajar Fakultas Kedokteran Universitas Diponegoro yang telah memberi bekal pengetahuan kepada penulis
8. Orang tua serta keluarga penulis yang senantiasa memberikan dukungan moral maupun material
9. Hanun Nabila Putri, Felix Joviandi, Kevin Christian Tjandra, Kevin Manuel Nugroho, dan Naily Fairuz Salma El Milla yang telah mendukung keberjalanan penelitian ini dan penyusunan Karya Tulis Ilmiah ini
10. Para sahabat yang selalu memberikan dukungan kepada penulis dalam menyelesaikan Karya Tulis Ilmiah ini
11. Teman-teman Program Studi Kedokteran Fakultas Kedokteran Universitas Diponegoro angkatan 2018 atas kebersamaan dan seluruh kerjasamanya selama 3 tahun
vi
12. Serta pihak lain yang tidak mungkin penulis sebutkan satu-persatu atas bantuannya secara langsung maupun tidak langsung sehingga Karya Tulis Ilmiah ini dapat terselesaikan dengan baik
Akhir kata penulis berharap Tuhan Yang Maha Esa berkenan membalas segala kebaikan semua pihak yang telah membantu penulis. Semoga Karya Tulis Ilmiah ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Semarang, 20 Juni 2022 Penulis,
Bella Renata
vii DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
LEMBAR PENGESAHAN ... ii
PERNYATAAN KEASLIAN PENELITIAN ... iii
KATA PENGANTAR ... iv
DAFTAR ISI ... vii
DAFTAR TABEL ... xii
DAFTAR GAMBAR ... xiii
DAFTAR LAMPIRAN ... xiv
DAFTAR SINGKATAN ... xv
ABSTRAK ... xvi
ABSTRACT ... xviii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 3
1.3Tujuan Penelitian ... 3
1.3.1 Tujuan Umum ... 3
1.3.2 Tujuan Khusus ... 3
1.4Manfaat Penelitian ... 4
1.4.1 Manfaat Penelitian Bagi Ilmu Pengetahuan ... 4
1.4.2 Manfaat Penelitian Bagi Institusi Pendidikan ... 4
1.4.3 Manfaat Penelitian Bagi Masyarakat ... 4
1.4.4 Manfaat Penelitian Bagi Penelitian Selanjutnya ... 4
1.5Keaslian Penelitian ... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 6
2.1 Tulang Femur ... 6
2.1.1 Anatomi Tulang Femur ... 6
viii
2.1.2 Histologi Tulang Femur ... 7
2.1.2.1 Osteoblas ... 7
2.1.2.2 Osteosit ... 7
2.1.2.3 Osteoklas ... 8
2.1.2.4 Matriks Tulang ... 8
2.2 Bone Healing ... 9
2.2.1 Proses Bone Healing ... 10
2.2.1.1 Pembentukan Hematom ... 10
2.2.1.2 Pembentukan Kalus Fibrokartilago ... 10
2.2.1.3 Pembentukan Kalus Tulang ... 10
2.2.1.4 Bone Remodelling ... 11
2.2.2 Diamond Concept ... 11
2.2.2.1 Sel-sel Osteogenik ... 12
2.2.2.2 Mediator Osteoinduktif ... 12
2.2.2.4 Stabilitas Mekanik ... 13
2.2.2.5 Vaskularitas ... 13
2.2.2.6 Faktor Host ... 13
2.2.3 Penilaian Histopatologi Bone Healing ... 14
2.3 Bone Graft ... 14
2.3.1 Peran Bone Graft pada Bone Healing ... 15
2.3.1.1 Osteokonduksi ... 15
2.3.1.2 Osteoinduksi ... 15
2.3.1.3 Osteogenesis ... 15
2.3.2 Hidroksiapatit ... 16
2.3.2.1 Hidroksiapatit Bovine ... 16
ix
2.3.2.2 Hidroksiapatit Cangkang Rajungan ... 16
2.4 Kerangka Teori... 18
2.5 Kerangka Konsep ... 18
2.6 Hipotesis ... 19
2.6.1 Hipotesis Mayor ... 19
2.6.2 Hipotesis Minor ... 19
BAB III METODE PENELITIAN... 20
3.1 Ruang Lingkup Penelitian ... 20
3.2 Tempat dan Waktu Penelitian ... 20
3.3 Jenis dan Rancangan Penelitian ... 20
3.4 Populasi dan Sampel ... 21
3.4.1 Populasi Target... 21
3.4.2 Populasi Terjangkau ... 21
3.4.3 Sampel ... 22
3.4.3.1 Kriteria Inklusi ... 22
3.4.3.2 Kriteria Eksklusi... 22
3.4.4 Cara Sampling ... 22
3.4.5 Besar Sampel ... 23
3.5 Variabel Penelitian ... 24
3.5.1 Variabel Bebas ... 24
3.5.2 Variabel Terikat ... 24
3.6 Definisi Operasional... 25
3.7 Cara Pengumpulan Data ... 26
3.7.1 Alat dan Bahan ... 26
3.7.2 Jenis Data ... 27
x
3.7.3 Cara Kerja ... 28
3.7.3.1 Persiapan Hidroksiapatit ... 28
3.7.3.2 Prosedur Pra-operasi ... 28
3.7.3.3 Prosedur Operasi ... 29
3.7.3.4 Prosedur Pasca-operasi ... 30
3.7.3.5 Penilaian Klinik dan Histopatologi ... 30
3.7.3.6 Prosedur Pembuatan Slide ... 30
3.8 Alur Penelitian ... 32
3.9 Analisis Data ... 33
3.10 Etika Penelitian ... 33
BAB IV HASIL PENELITIAN ... 35
4.1 Karakteristik Subjek Penelitian ... 35
4.2 Analisis Gambaran Histopatologi Bone Healing Antar Kelompok ... 37
4.2.1 Uji Normalitas dan Uji Homogenitas ... 37
4.2.2 Uji One-Way ANOVA, dan Uji Kruskal-Wallis ... 38
4.2.3 Uji Mann-Whitney ... 39
4.3 Analisis Gambaran Histopatologi Bone Healing Antar Waktu Pengambilan Data ... 42
4.3.1 Uji Normalitas ... 42
4.3.2 Uji Repeated Measures ANOVA ... 43
4.3.3 Uji Friedman ... 44
4.3.4 Uji Wilcoxon Signed-Ranks ... 45
4.4 Hubungan antara Gambaran Histopatologi Bone Healing Setiap Kelompok dengan Waktu Pengambilan Data ... 46
4.5 Degradasi Material Bone Graft ... 47
BAB V PEMBAHASAN ... 48
xi
5.1 Gambaran Histopatologi Bone Healing ... 48
5.2 Degradasi Material Bone Graft ... 51
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ... 52
6.1 Kesimpulan ... 52
6.2 Saran ... 53
DAFTAR PUSTAKA ... 54
LAMPIRAN ... 59
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Daftar Penelitian Sebelumnya ... 5
Tabel 2. Definisi Operasional ... 25
Tabel 3. Uji Normalitas dan Homogenitas Gambaran Bone Healing Antar Kelompok ... 37
Tabel 4. Uji One-Way ANOVA, dan Uji Kruskal-Wallis Gambaran Bone Healing Antar Kelompok ... 38
Tabel 5. Hasil Uji Mann-Whitney Gambaran Histopatologi pada Minggu ke-4... 39
Tabel 6. Hasil Uji Mann-Whitney Gambaran Histopatologi pada Minggu ke-6... 40
Tabel 7. Uji Normalitas Gambaran Histopatologi Bone Healing Antar Waktu Pengambilan Data ... 42
Tabel 8. Uji Repeated Measures ANOVA Gambaran Histopatologi Bone Healing pada Kelompok Kontrol Negatif ... 43
Tabel 9. Uji Perbandingan Berpasangan Antar Waktu Pengambilan Data pada Kelompok Kontrol Negatif ... 43
Tabel 10. Hasil Uji Friedman Gambaran Histopatologi Bone Healing pada Kelompok Kontrol Positif dan Kelompok Perlakuan ... 44
Tabel 11. Uji Wilcoxon Signed-Ranks pada Kelompok Kontrol Positif ... 45
Tabel 12. Uji Wilcoxon Signed-Ranks pada Kelompok Perlakuan ... 45
Tabel 13. Hasil Uji Kruskal-Wallis Degradasi Material Bone Graft ... 47
Tabel 14. Sistem Skoring Oryan ... 48
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Anatomi Tulang Femur ... 6
Gambar 2. Osteoblas ... 7
Gambar 3. Osteosit ... 8
Gambar 4. Osteoklas ... 8
Gambar 5. Bone Healing ... 11
Gambar 6. Diamond Concept ... 12
Gambar 7. Sistem Skoring Histopatologi Oryan ... 14
Gambar 8. Kerangka Teori ... 18
Gambar 9. Kerangka Konsep ... 18
Gambar 10. Rancangan Penelitian ... 20
Gambar 11. Alur Penelitian... 32
Gambar 12. Diagram CONSORT (Consolidated Report of Trial) ... 36
Gambar 13. Grafik Garis Hubungan antara Mean Gambaran Histopatologi Bone Healing Tiap Kelompok dengan Waktu Pengambilan Data ... 46
Gambar 14. Grafik Box Plot Gambaran Histopatologi Bone Healing pada Minggu ke-4 antara Kelompok K(-), K(+), dan P ... 40
Gambar 15. Grafik Box Plot Gambaran Histopatologi Bone Healing pada Minggu ke-6 antara Kelompok K(-), K(+), dan P ... 41
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Ethical Clearance ... 59
Lampiran 2. Surat Izin Penelitian... 60
Lampiran 3. Data Hasil Penilaian Histopatologi Bone Healing berdasarkan Sistem Skoring Oryan ... 61
Lampiran 4. Gambaran Histopatologi Tulang Kelinci pada Lokasi Implantasi HA ... 62
Lampiran 5. Hasil Analisis Data ... 65
Lampiran 6. Metode Baku Histologis Pemeriksaan Jaringan ... 77
Lampiran 7. Dokumentasi Penelitian ... 80
Lampiran 8. Biodata Mahasiswa ... 82
xv
DAFTAR SINGKATAN
BMP : Bone morphogenetic protein
FGF : Fibroblast growth factor
HA : Hidroksiapatit
IL : Interleukin
PDGF : Platelet-derived growth factor
RANKL : Receptor Activator of Nuclear Factor Kβ-Ligand
TGF-β : Transforming growth factor-beta
TNF-α : Tumor necrosis factor-alpha
VEGF : Vascular endothelial growth factor
xvi ABSTRAK
Latar belakang: Bone graft adalah suatu substansi yang diimplantasikan pada tulang untuk membantu penyembuhan tulang. Bone graft yang seringkali digunakan adalah hidroksiapatit (HA) karena bersifat biokompatibel dan non- inflamatorik. Rajungan (Portunus pelagicus) memiliki kandungan kalsium karbonat yang tinggi (40-70%) serta mudah ditemukan hampir di seluruh perairan Indonesia, sehingga berpotensi digunakan sebagai bahan utama produksi HA.
Tujuan: Menilai pengaruh HA cangkang rajungan terhadap gambaran histopatologi bone healing pada defek tulang femur kelinci.
Metode: Penelitian ini merupakan penelitian true experimental dengan rancangan post-test only control group design. Tiga puluh enam ekor kelinci New Zealand jantan secara acak dibagi menjadi 3 kelompok utama, yaitu kontrol negatif (K(-):
tidak dilakukan implantasi HA), kontrol positif (K(+): dilakukan implantasi HA bovine), dan perlakuan (P: dilakukan implantasi HA cangkang rajungan). HA diimplantasikan di defek (d = 5 mm, t = 5 mm) pada bagian lateral dari diafisis femur kelinci. Pada minggu ke-2, minggu ke-4, dan minggu ke-6 pasca operasi dilakukan penilaian bone healing secara histopatologi berdasarkan sistem skoring Oryan.
Hasil: Tren ketiga kelompok meningkat secara signifikan. Pada minggu ke-2, perbedaan antar kelompok tidak signifikan (p>0,05) sedangkan pada minggu ke-4 dan minggu ke-6 perbedaan antar kelompok signifikan (p<0,05). Pada minggu ke- 4 dan minggu ke-6, P dibandingkan K(-) dan K(+) signifikan (p<0,05) sedangkan K(-) dibandingkan K(+) tidak signifikan (p>0,05).
xvii
Kesimpulan: Terdapat perbedaan tingkat bone healing pada defek tulang femur kelinci yang signifikan pada pemberian HA cangkang rajungan dibandingkan kelompok kontrol negatif (tidak dilakukan implantasi HA) dan kelompok kontrol positif (dilakukan implantasi HA bovine).
Kata kunci: Hidroksiapatit, cangkang rajungan, Portunus pelagicus, histopatologi, bone healing
xviii ABSTRACT
Background: Bone graft is any implanted substance which promotes bone healing.
Hydroxyapatite (HA) has been frequently used in bone grafting procedures due to its biocompatible and noninflammatory properties. Blue crab (Portunus pelagicus, or “rajungan” in Indonesian) contains high amount of calcium carbonate (40- 70%) and is found in most Indonesian waters. Thus, it is a potential source for HA synthesis.
Objective: To evaluate the effect of blue crab shell HA on histopathologic aspect of bone healing in rabbit femoral defect.
Methods: This research was a true experimental study with post-test only control group design. Thirty six male New Zealand rabbits were randomly divided into 3 groups consisting of negative control (K(-): no implantation), positive control (K(+): implantation of bovine HA), and treatment (P: implantation of blue crab shell HA). HA was implanted into a defect (5 mm in diameter and 5 mm in depth) at the lateral aspect of femoral diaphysis. The femoral defects were evaluated at 2, 4, and 6 weeks following surgery by using Oryan’s scoring system.
Results: The trends of all groups increased significantly. There were no significant differences in all groups at 2nd week after surgery (p>0,05). Significant differences were found at 4th and 6th week; P compared to K(-) and K(+) was significant (p<0,05), meanwhile K(-) compared to K(+) was not significant (p>0,05).
Conclusion: There was a significant effect of bone healing on rabbit femoral defect with blue crab HA implantation compared to negative control group without any implantation and positive control group with bovine HA implantation.
xix
Keywords: Hydroxyapatite, Portunus pelagicus, histopathology, bone healing
