BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Patah tulang (fracture) adalah terputusnya kontinuitas tulang dan ditentukan sesuai dengan jenis dan luasnya (Smeltzer dkk, 2001). Patah tulang dibagi atas 3 jenis, yaitu: patah tulang seluruh, patah tulang tertutup, dan patah tulang terbuka. Patah tulang seluruh merupakan patah tulang yang terjadi pada seluruh garis tengah tulang dan biasanya disertai dengan perpindahan posisi tulang. Patah tulang terbuka merupakan patah tulang yang menyebabkan tulang menembus kulit. Patah tulang tertutup adalah patah tulang dimana tidak terdapat hubungan antara fragmen tulang dengan dunia luar. Pendapat lain menyatakan bahwa patah tulang tertutup adalah suatu fracture yang bersih (karena kulit masih utuh atau tidak robek) tanpa komplikasi (Henderson, 1992). Tulang yang patah diharapkan berada dalam posisi anatomis, yaitu penyambungan dalam posisi yang lurus sebagaimana tulang normalnya. Proses penyambungan tulang secara alami disebut imobilisasi, yaitu suatu kondisi dimana tulang dapat berkembang dengan sendirinya karena tulang merupakan sel hidup. Salah satu metode untuk menjaga posisi patah tulang agar tidak bergeseradalah dengan menggunakan implan yang memungkinkan proses imobilisasi terjadi lebih cepat (Lukman, 1997). Implan dipasang pada tulang dengan menggunakan sekrup selama proses penyembuhan. Material
yang
sering
digunakan
sebagai
peralatan
medis
dalam
penyambungan tulang disebut biomaterial. Biokompatibilitas yang terkandung dalam biomaterialsesuai dengan terminologi umum dijelaskan sebagai suatu keadaan dimana tidak terjadi interaksi yang berbahaya antara materialasing yang diimplankan dengan sel atau jaringan hidup. Biomaterialdiharapkan memiliki ketahanan terhadap korosi, memiliki kadar toksitas yang rendah, dan memiliki formability yang baik, karena pada umumnya sebagian besar biomaterial memiliki formability yang buruk (Bombač dkk, 2007). Semenjak abad 19 material yang biasa digunakan sebagai implan untuk memperbaiki patah tulang adalah baja tahan karat, paduan kobalt-kromiummolibdenum (vitallium), titanium, paduan titanium dan keramik (biokeramik) 1
2
(Hin, 2004; Ganesh dkk, 2005). Baja tahan karat AISI 316L saat ini merupakan material implan penyambung tulang yang banyak digunakan baik sebagai DCP (Dynamic Compression Plate) maupun sebagaisekrup penyambung tulang. Baja tahan karat AISI 316L merupakan material yang mudah diperoleh di pasaran, dan emiliki
harga
yang
relatif
lebih
murah
jika
dibandingkan
dengan
biomateriallainnya. Stainless steel jenis ini juga memiliki sifat yang mudah dibentuk, tahan terhadap korosi, dan ringan. DCP dan sekrup penyambung tulang yang beredar di Indonesia hingga saat ini masih diperoleh dengan cara menlakukan impor dari luar negri, khususnya Eropa. Implan yang berasal dari luar negri ini memiliki harga yang mahal, disamping itu implan yang diimpor tersebut memiliki ukuran yang disesuaikan dengan tulang orang Eropa yang relatif lebih panjangdibandingkan dengan ukuran tulang orang Indonesia (Suyitno, 2010), sehingga implan yang digunakan tidak sesuai dengan karakteristik tulang orang Indonesia. Sekrup penyambung merupakan salah satu implan yang mempunyai peran penting dalam menghubungkan serta mengikat pelat implan dengan tulang agar pelat implan tetap terpasang rapat pada tulang dan pada sambungan tulang yang patah(Suyitno, 2010). Pentingnya peranan sekrup tulang pada penggunaan DCP mengakibatkan sekrup implan harus memiliki kekuatan yang baik untuk menahan beban pasien ketika sedang bergerak. American Standard for Testing and Materials (ASTM) adalah standar uji untuk semua material teknik termasuk sekrup implan. Permasalahan yang sering timbul ketika pemasangan sekrup implan adalah sekrup menjadi lentur, rusak dan melonggar (Chatzistergos, 2010), selain masalah tersebut, sekrup implan juga harus mempunyai standar torsional dan kekuatan pullout. Nilai torsional diperlukan untuk mengetahui kekuatan sekrup implan dalan menerima beban torsi. Sekrup implan yang mendapatkan beban torsi melebihi kapasitas maksimalnya akan mengakibatkan terjadinya patah pada sekrup implan tersebut sehingga sekrup implan tidak dapat digunakan. Perbedaan kepadatan tulang setiap pengguna sekrup implan mengharuskan pentingnya megetahui kekuatan pullout, terutama jika sekrup implan tersebut dipasang pada tulang dengan kepadatan yang rendah.
3
Proses pengujian torsi sekrup implan baja tahan karat AISI 316L dilakukan dengan memberikan pembebanan torsi aksial, sedangkan proses pengujian pulloutstrength dilakukan terhadap test block kayu balsa dengan melakukan pengujian untuk mengetahui karakteristik kayu balsa tersebut. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan karakteristik sekrup implan AISI 316L sehingga dapat digunakan dalam kegiatan medis. 1.2 Rumusan Masalah Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Bagaimana hasil kekuatan luluh (yield strength) puntir, torsi maksimal, dan breaking angle sekrup implan AISI 316L pada beban torsi aksial sebesar 55 Newton dengan menggunakansekrup implan tanpa perlakuan(raw material)? 2. Berapakah gaya tarik aksial yang dibutuhkan untuk gagal atau tercabutnya sekrup implan AISI 316L terhadap materialtest blockdan bagaimana mechanical properties test block tersebut? 1.3 Batasan Masalah Batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Metode uji untuk mengetahui torsional properties dilakukan dengan mempertimbangkan hal-hal berikut: a. Menggunakan tiga buah spesimen sekrup implan AISI 316L b. Sekrup implan yang digunakan sebagai material uji merupakan sekrup tanpa perlakuan khusus (raw material) c. Putaran dilakukansearah arah jarum jam
dengan kecepatan 1 - 5 r/min
hingga mendapatkan torsi maksimal. 2. Metode uji untuk mengetahui nilai tarik aksial (pullout strength) dilakukan dengan mempertimbangkan hal-hal berikut: a. Menggunakan tiga buah sekrup implan AISI 316L b. Sekrup implan yang digunakan sebagai material uji merupakan sekrup tanpa perlakuan khusus (rawmaterial) c. Test block yang digunakan adalah kayu balsa d. Pengujian dilakukan dengan satu arah aksial
4
1.4 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Mengetahui kekuatan luluh (yield strength) puntir, torsi maksimal, dan sudut patah pada sekrup implan baja tahan karat AISI 316L berdasarkan pengujian standar ASTM. 2. Mengetahui gaya tarik maksimum sekrup implan baja tahan karat AISI 316L hingga terjadi kegagalan atau tercabutnya dari test blockkayu balsa berdasarkan pengujian standar ASTM. 1.5 Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah untuk mengetahui bahwa sekrup implan baja tahan karat AISI 316L yang diuji mendapatkan sifat mekanis sehingga memiliki nilai perbandingan karakteristik terhadap sekrup implan yang ada dipasaran sesuai dengan standar ASTM dan dapat digunakan dalam kegiatan medis. 1.6 Sistematika Penulisan BAB 1 Pendahuluan Meliputi: Latar belakang, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian dan sistematika penulisan.
BAB 2 Tinjauan Pustaka Meliputi: Penelitian yang dilakukan peneliti sebelumnya tentang karakteristik torsional sekrup implan dan pullout strength.
BAB 3 Landasan Teori Meliputi: Penjelasan tentang medical bone screw, stainless steel AISI 316L, kayu balsa, pengujian torsi, pengujian pullout strength, pengujian kekasaran permukaan, pengujian massa jenis, pengujian tarik, pengujian tekan.
5
BAB 4 Metodologi Penelitian Meliputi: Penjelasan tentang bahan penelitian, alat penelitian, dan prosedur pengujian torsi, kekasaran permukaan, massa jenis, tarik, tekan, dan pullout.
BAB 5 Hasil Penelitian dan Pembahasan Meliputi: Hasil nilai karakteristik torsional sekrup implan tulang AISI 316L, hasil nilai dan karakteristik pullout sekrup implan tulang AISI 316L terhadap kayu balsa.
BAB 6 Penutup Meliputi: Kesimpulan dan Saran
Daftar Pustaka
