EVALUASI RADIOGRAFI TANDUR TULANG BIFASIK KALSIUM FOSFAT PADA KELINCI
HARINI PRISTIWA
FAKULTAS KEDOKTERAN HEWAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA* Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Evaluasi Radiografi Tandur Tulang Bifasik Kalsium Fosfat pada Kelinci adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, September 2014
Harini Pristiwa NIM B04100017
ABSTRAK HARINI PRISTIWA. Evaluasi Radiografi Tandur Tulang Bifasik Kalsium Fosfat pada Kelinci. Dibimbing oleh RIKI SISWANDI dan GUNANTI. Hidroksiapatit (HA) dan beta-trikalsium fosfat (β-TKF) merupakan tandur tulang yang telah banyak digunakan, baik sebagai bahan penelitian maupun produk komersial. Kombinasi dari kedua material tersebut dikenal dengan bifasik kalsium fosfat (BKF). Penelitian ini dilakukan untuk menguji dua kombinasi BKF yang berbeda melalui evaluasi radiografi. Kombinasi pertama tersusun atas 70% HA dan 30% β-TKF (BKF1) sementara kombinasi kedua tersusun atas 60% HA dan 40% β-TKF (BKF2). Penanaman BKF dilakukan dengan operasi aseptis pada sepertiga proksimomedial os tibia sinistra. Sebagai kontrol, defek dibuat pada os tibia dextra dengan ukuran dan posisi yang sama dengan BKF. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa laju biodegradasi BKF2 lebih cepat daripada BKF1. Hal ini terlihat dari penurunan rasio densitas radiografi dan luas BKF2 yang lebih besar daripada BKF1 hingga hari ke-90 pascaoperasi. Penurunan rasio densitas radiografi BKF2 yang lebih besar daripada BKF1 terjadi secara signifikan (p<0.05) mulai dari hari ke-30 hingga hari ke-90 antarkelompok perlakuan. Akan tetapi, persembuhan tulang terjadi lebih cepat pada kontrol daripada BKF1 dan BKF2. Kata kunci: biodegradasi, BKF, densitas radiografi, persembuhan tulang
ABSTRACT HARINI PRISTIWA. Radiographic Evaluation of Biphasic Calcium Phosphate Bone Graft in Rabbits. Supervised by RIKI SISWANDI and GUNANTI. Hydroxyapatite (HA) and beta-tricalcium phosphate (β-TCP) bone grafts has been widely used, both as a research and commercial products. The combination of both materials known as biphasic calcium phosphate (BCP). This study was conducted to evaluate two different combinations of BCP through radiographic evaluation. First combination was prepared by 70% HA and 30% β-TCP (BCP1) while second combination was prepared by 60% HA and 40% β-TCP (BCP2). Planting BCP performed with aseptic surgery on a third of the proximomedial os tibia sinistra. As controls, defect created on the os tibia dextra of the same size and location with BCP. The results indicated that BCP2 had faster biodegradation rate than BCP1. This was evident from the decreased in the radiographic density ratio and area of BCP2 greater than BCP1 until ninetieth days postoperative. Decreased radiographic density ratio of BCP2 greater than BCP1 occurred significantly (p<0.05), ranging from thirtieth to ninetieth days postoperative between the groups. However, bone healing occurred more rapidly in controls than BCP1 and BCP2. Keywords: BCP, biodegradation, bone healing, radiographic density
EVALUASI RADIOGRAFI TANDUR TULANG BIFASIK KALSIUM FOSFAT PADA KELINCI
HARINI PRISTIWA
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kedokteran Hewan pada Fakultas Kedokteran Hewan
FAKULTAS KEDOKTERAN HEWAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2014
Judul Skripsi : Evaluasi Radiogafi Tandur Tulang Bifasik Kalsium Fosfat pada Kelinci Nama : Harini Pristiwa NIM : B04100017
Disetujui oleh
Drh Riki Siswandi, MSi Pembimbing I
Dr Drh Gunanti, MS Pembimbing II
Diketahui oleh
Drh Agus Setiyono, MS, PhD, APVet Wakil Dekan
Tanggal Lulus:
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Judul yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Juli 2013 ini adalah Evaluasi Radiografi Tandur Tulang Bifasik Kalsium Fosfat pada Kelinci. Pada pelaksanaan penelitian dan penyusunan skripsi ini, penulis mendapatkan bantuan baik materil maupun moril dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Papa, mama, Sarah serta seluruh keluarga, atas segala doa dan kasih sayangnya; 2. Bapak Drh. Riki Siswandi, MSi dan Ibu Dr. Drh. Gunanti, MS selaku dosen pembimbing atas arahan, bimbingan, serta kasih sayangnya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini; 3. Bapak Dr. Drh. Hadri Latif, MSi selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan banyak masukan dan bimbingannya selama penulis menempuh pendidikan S1; 4. Nur Aisyah Nuzulia, Inneke, Tri Apriyadi, Zulfi, Luthfi, Amelia, Rizal Eko Kurniawan, Jodi, dan Nilam yang telah banyak membantu selama penelitian ini dilaksanakan; 5. Armedi Azni, Shovia Hairani, Gamma Prajnia, Risti Laily, Laras Agustanti, Deka Permana Putra, Nurul Hafsari, Ni Nengah Yogiswari, dan seluruh keluarga Acromion 47 yang telah banyak membantu penulis dan mengalami suka duka bersama selama menempuh pendidikan di FKH IPB; Semoga semua kebaikan yang telah diberikan menjadi amal baik dan mendapat balasan setimpal dari Allah SWT. Akhir kata, penulis berharap agar skripsi ini bermanfaat.
Bogor, September 2014
Harini Pristiwa
DAFTAR ISI DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan Penelitian
1
Manfaat Penelitian
1
METODE
2
Waktu dan Tempat Penelitian
2
Alat dan Bahan
2
Persiapan Hewan
2
Prosedur Perlakuan
3
Pengambilan Radiograf
3
Pengolahan Radiograf
3
Analisis Data
5
HASIL DAN PEMBAHASAN SIMPULAN DAN SARAN
5 10
Simpulan
10
Saran
10
DAFTAR PUSTAKA
11
LAMPIRAN
13
RIWAYAT HIDUP
17
DAFTAR TABEL 1 2 3 4 5
Penilaian perubahan radiografi Hasil penilaian perubahan radiografi Rasio densitas radiografi tandur tulang dan defek kontrol Luas tandur tulang dan defek kontrol arah pandang CdCr (mm2) Luas tandur tulang dan defek kontrol arah pandang ML (mm2)
4 5 7 8 8
DAFTAR GAMBAR 1 2 3 4 5
Ringkasan alur penelitian Rataan perubahan marginasi Rataan perubahan bentuk Rataan perubahan zona radiolusen Ilustrasi hasil radiografi pada benda berbeda dengan jumlah sinar-x yang sama
3 6 6 6 7
DAFTAR LAMPIRAN 1 2 3 4 5 6 7
Radiograf kontrol, BKF1, dan BKF2 dengan arah pandang CdCr Radiograf kontrol, BKF1, dan BKF2 dengan arah pandang ML Rataan perubahan marginasi Rataan perubahan bentuk Rataan perubahan zona radiolusen Rasio densitas radiografi tandur tulang dan defek kontrol Luas tandur tulang dan defek kontrol arah pandang CdCr (mm2) Luas tandur tulang dan defek kontrol arah pandang ML (mm2)
13 14 15 15 15 12 16 16
PENDAHULUAN Latar Belakang Tulang mengandung 30% matriks dan 70% garam. Garam kristal yang diendapkan di dalam matriks tulang terdiri atas kalsium dan fosfat. Adanya kedua unsur tersebut akan memberikan kekuatan mekanik pada tulang untuk menyangga dan mendukung pergerakan tubuh (Guyton dan Hall 2007). Kerusakan tulang yang substansial akan mengganggu tulang dalam menjalankan fungsinya. Setiap tahunnya, ribuan orang menderita berbagai kerusakan tulang yang diakibatkan oleh trauma, tumor, ataupun patah tulang. Kondisi ini diperparah dengan kurangnya pengganti tulang yang ideal (Murugan dan Ramakrisna 2004). Adapun pengganti tulang yang ideal dikenal dengan sebutan autograft. Autograft merupakan tandur tulang yang berasal dari bagian tubuh penerima untuk ditransplantasikan ke bagian tubuh lain. Untuk mengatasi keterbatasan jumlah autograft, salah satu pengganti tulang lain yang dapat dijadikan pilihan adalah kalsium fosfat. Kalsium fosfat sebagai senyawa penyusun tulang terbesar dapat disintesis dari cangkang telur dengan berbagai fase. Dua fase yang sering digunakan dalam berbagai penelitian tandur tulang adalah hidroksiapatit (HA) dan beta trikalsium fosfat (β-TKF). Pengkombinasian HA dan β-TKF dilakukan untuk memperoleh tandur tulang yang diharapkan lebih baik daripada ketika keduanya berdiri sendiri. Tandur tulang yang tersusun atas kombinasi HA dan β-TKF secara luas dikenal dengan bifasik kalsium fosfat (BKF). Keistimewaan atau ciri utama yang menarik dari kombinasi ini adalah kemampuannya dalam membentuk sebuah ikatan langsung yang kuat dengan tulang inang. Ikatan tersebut akan menghasilkan hubungan yang sangat kuat bila dibandingkan dengan β-TKF dan lebih mudah terserap dibandingkan HA (Yamasaki et al. 2009). Bifasik kalsium fosfat banyak diteliti bahkan telah tersedia dalam bentuk komersial seperti MBCP®, 4Bone®, dan MCPC™ (Basu et al. 2010). Akan tetapi, tidak satupun dari produk komersil BKF yang menjadi buatan asli Indonesia. Hal ini membuat ketersediaan tandur tulang BKF yang terbatas dan harganya yang juga relatif mahal. Dengan dilakukannya penelitian ini, diharapkan akan tercipta BKF berkualitas baik sesuai dengan kebutuhan yang dievaluasi secara radiografi. Tujuan Penelitian Penelitian ini menguji tandur tulang BKF dalam mempercepat persembuhan tulang. Penelitian ini juga dimaksudkan untuk melihat perbedaan antarperlakuan BKF dengan kombinasi berbeda yang diamati secara radiografi. Manfaat Penelitian Hasil penelitian ini diharapkan mampu membantu pasien kerusakan tulang untuk meningkatkan kualitas hidupnya dengan mempercepat persembuhan pada tulang yang mengalami kerusakan.
2
METODE Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilakukan dari bulan Juli sampai November 2013. Operasi dan pengambilan radiograf kelinci dilakukan di Laboratorium Bedah Eksperimental, Divisi Bedah dan Radiologi, Fakultas Kedokteran Hewan (FKH), Institut Pertanian Bogor (IPB). Pemeliharaan hewan dilakukan di kandang Unit Pengelolaan Hewan Laboratorium, FKH, IPB. Alat dan Bahan Alat yang digunakan selama operasi penanaman tandur adalah perlengkapan bedah minor, bor tulang, meja operasi, termometer, dan stetoskop. Alat yang digunakan untuk pengambilan dan pengolahan radiograf adalah mesin sinar X portable (Diagnostic X-Ray Unit VR-1020, MA Medical Corporation, NakanodaiJapan), kaset film dengan intensifiying screen, apron, marker, hanger, hairdryer, lampu illuminator dan Canon® Pixma MP258 (Printer, Canon). Bahan yang digunakan selama pemeliharaan kelinci dan operasi penanaman tandur adalah desinfektan, pakan Indofeed K03 Super (pakan kelinci, Indonesia Formula Feed Bogor), 18 ekor kelinci New Zealand white, Intermectin® 1% (Ivermectin PT. Tekad Mandiri Citra), Albentack-900® (Albendazole, Biotek Indonesia), siring 1 mL dan 3 mL, tandur tulang BKF kombinasi berbeda (silinder dengan diameter 2 mm dan tinggi 4 mm), Xylazil ® 20 mg/ml (Xylazine, Troy Laboratories), Ketamil® 100 mg/ml (Ketamine HCl, Troy Laboratories), iodine tincture, alkohol 70%, hypafix, benang jahit Catgut Chrom® 3-0 (Catgut, Bbraun) dan Vicryl® 6-0 (Polygactin, Ethicon), Roxine® 100 mg/ml (Enrofloxacine, Sanbe Farma) dan Flunixin® 50 mg/ml (Phenol dan Sodium Formaldehid Sulphoxylate Dihydrate, Vet Tek). Bahan yang digunakan untuk pengambilan dan pengolahan radiograf adalah Carestream Kodak Film® (X-Ray Film, Carestream Health Inc), Carestream Developer and Replenisher (Dietilen Glikol, Hidroquinon, Kalsium Sulfit, Natrium Sulfit, Carestream Health Inc), larutan rinser, Carestream Fixer and Replenisher (Ammonium Tiosianat, Natrium Sulfit, Carestream Health Inc), air, dan label. Persiapan Hewan Hewan yang digunakan dalam penelitian ini adalah 18 ekor kelinci New Zealand white jantan berumur 6 bulan dengan bobot badan 2.5-3 kg. Kelinci tersebut dipelihara dan dievaluasi secara klinis selama 10 hari sebelum penelitian. Evaluasi secara klinis juga dilakukan sehari sebelum operasi. Semua kelinci diberikan Albentack-900® peroral sebagai antelmentik dan Intermectin® perinjeksi subcutan sebagai antiektoparasit. Selain itu, dilakukan pula pembersihan dan desinfeksi kandang serta ruangan di sekitarnya. Pemberian pakan dan minum dilakukan 2 kali sehari (pagi dan sore).
3 Prosedur Perlakuan Tandur tulang yang diuji dalam penelitian ini adalah kombinasi 70% HA dan 30% β-TKF yang selanjutnya disebut sebagai BKF1 serta kombinasi 60% HA dan 40% β-TKF yang selanjutnya disebut sebagai BKF2. Perlakuan dibuat pada os tibia kelinci dengan operasi aseptis. Penanaman tandur dilakukan pada sepertiga proksimomedial os tibia sinistra kelinci. Sebagai kontrol, pada os tibia dextra dibuat lubang dengan posisi dan ukuran yang sama dengan tandur. Kelinci yang dinyatakan sehat secara klinis dianastesi injeksi intramuscular dengan kombinasi Ketamil® (40 mg/kg bobot badan (BB)) dan Xylazil ® (5 mg/kg BB). Sebanyak 18 ekor kelinci dibagi dalam 2 kelompok. Kelompok I menerima BKF1 sedangkan kelompok II menerima BKF2. Kelinci disuntikkan antibiotik Roxine® 5 mg/kg BB subcutan selama 7 hari pascaoperasi. Selain diberikan antibiotik, kelinci juga disuntikkan antiinflamasi Flunixil® 1 mg/kg BB selama 3 hari pascaoperasi. Kelinci dipelihara hingga 90 hari pascaoperasi untuk keperluan evaluasi. Alur penelitian dapat dilihat pada Gambar 1. Operasi penanaman tandur Pengambilan radiograf H-10
H+7
H+30
H+60
H+90
H-0 Persiapan hewan
Pengambilan radiograf
Gambar 1 Ringkasan alur penelitian
Pengambilan Radiograf Pengambilan radiograf os tibia kelinci dilakukan dengan pengaturan focal film distance 100 cm atau 40 inch, 52 kVp dan 0.5 mAs. Digunakan 2 arah pandang berbeda, yaitu caudocranial (CdCr) dan mediolateral (ML). Film yang telah terpapar sinar-x selanjutnya diproses dalam ruang gelap. Radiograf os tibia kelinci diambil saat praoperasi dan pascaoperasi. Pengambilan radiograf pascaoperasi dilakukan setelah operasi (H-0), hari ke-7 (H+7), hari ke-30 (H+30), hari ke-60 (H+60) dan hari ke-90 (H+90). Radiografi dilakukan terhadap 3 ekor kelinci secara acak untuk setiap kelompok pada setiap waktu pengamatan. Pengolahan Radiograf Perubahan Radiografi Pengamatan perubahan radiografi dilakukan berdasarkan 6 perubahan radiografi, yaitu jumlah, ukuran, opasitas, posisi, marginasi dan bentuk (Thrall
4 2002). Parameter yang diamati untuk tandur tulang adalah marginasi, bentuk dan zona radiolusen. Parameter yang diamati untuk kontrol adalah marginasi dan bentuk. Parameter marginasi dan bentuk pada tandur tulang digunakan untuk mengevaluasi batas dan bentuk dari tandur tulang. Parameter zona radiolusen pada tandur tulang adalah daerah radiolusen di antara tandur dan korteks tulang. Parameter marginasi pada kontrol merupakan pengamatan pada pinggiran korteks tulang yang dibuat defek kontrol. Parameter bentuk pada kontrol adalah pengamatan daerah defek pada tulang kontrol. Penilaian radiografi dilakukan secara kualitatif yang kemudian dikuantifikasi dengan skala berbeda untuk setiap tingkat perubahan sesuai Tabel 1. Perubahan radiografi tandur tulang dan defek kontrol yang diamati pada 3 ekor kelinci setiap waktu pengamatan kemudian dirata-ratakan. Densitas Radiografi serta Luas Tandur Tulang dan Defek Kontrol Radiograf dipindai dengan printer Canon® Pixma MP258 dan diedit dengan perangkat lunak Adobe Photoshop CS3 Portable untuk menghasilkan gambar hitam-putih. Perhitungan densitas radiografi dan luas tandur tulang dan defek kontrol dilakukan dengan bantuan perangkat lunak ImageJ 1.46r (Wayne Rusband, National Institutes of Health). Tabel 1 Penilaian perubahan radiografi Lesio Tandur tulang Zona radiolusen
Skala 0
Tidak ada
1
Pada satu sisi Tidak jelas/tidak rata
2
3
Pada banyak sisi
Memenuhi tandur tulang
Tidak jelas dan tidak rata pada satu sisi
Tidak jelas dan tidak rata lebih dari satu sisi Serpihan-serpihan kecil
Marginasi
Jelas
Bentuk
Silinder
Pecah
Pecah dan menyusut
Marginasi
Jelas
Tidak jelas
Sangat tidak jelas
Bentuk
Rata
< ½ korteks
½-1 korteks
Kontrol Tidak ada/tidak teridentifikasi > 1 korteks
Nilai densitas radiografi diwakili oleh nilai rataan histogram abu-abu. Hal ini dilakukan karena nilai rataan histogram abu-abu berbanding lurus dengan nilai densitas radiografi. Histogram tandur tulang dan defek kontrol dibandingkan dengan histogram korteks sekitarnya. Hasil perbandingan tersebut mewakili rasio densitas radiografi (RDR). Perhitungan histogram hanya dilakukan pada arah pandang CdCr sementara perhitungan luas dilakukan pada arah pandang CdCr dan ML. Histogram tandur/defek Rasio densitas radiografi = Histogram korteks
5 Analisis Data Data kuantitatif diolah dengan IBM SPSS 21 dan Microsoft Exel 2013. Data kuantitatif dianalisis dengan metode One-Way ANOVA. Apabila berbeda, akan diuji dengan uji lanjut Duncan. Data selanjutnya dinyatakan dalam rataan dan simpangan baku.
HASIL DAN PEMBAHASAN Berbagai perubahan radiografi yang dihasilkan direpresentasikan pada Tabel 2. Perubahan ini kemudian dikuantifikasikan dalam Gambar 2-4. Terjadinya ketiga perubahan radiografi pada tandur disebabkan oleh proses biodegradasi sehingga tandur akan berkurang secara perlahan. Biodegradasi tersebut menandakan bahwa tandur tulang dapat diterima oleh tubuh (biokompatibel). Gambar 2-4 menunjukkan peningkatan perubahan radiografi BKF2 yang lebih besar daripada BKF1 hingga H+90. Hal ini berarti bahwa BKF2 mengalami biodegradasi yang lebih cepat daripada BKF1. Tabel 2 Hasil penilaian perubahan radiografi Lesio
Skala 0
1
2
3
(BKF1, H-0)
(BKF2, H+30)
(BKF2, H+60)
(BKF2, H+90)
Tandur tulang Zona radiolusen
Tidak ditemukan
Marginasi (BKF1, H-0)
(BKF2, H+30)
(BKF2, H+60) Tidak ditemukan
Bentuk (BKF1, H-0)
(BKF2, H+60)
(BKF2, H+90)
Kontrol Tidak ditemukan
Marginasi (H+7)
(H+30)
(H+7)
(H+30)
(H+60)
Bentuk (H+30)
(H+60)
Skala
6
3 2 1 0 0
7
30
60
90
Hari ke-
Skala
Gambar 2 Rataan perubahan marginasi.
BKF1,
BKF2,
Kontrol.
3 2 1 0 0
7
30
60
90
Hari ke-
Skala
Gambar 3 Rataan perubahan bentuk.
BKF1,
BKF2,
Kontrol.
3 2 1 0 0
7
30
60
90
Hari ke-
Gambar 4 Rataan perubahan zona radiolusen.
BKF1,
BKF2.
Perubahan marginasi dan bentuk diamati pada defek kontrol. Kedua perubahan radiografi tersebut menandakan bahwa defek telah mengalami proses persembuhan. Pada Gambar 2 dan 3, kontrol tidak lagi mengalami peningkatan perubahan marginasi dan bentuk pada H+90. Hal ini disebabkan oleh telah tertutupnya defek kontrol sehingga secara kasat mata tidak dapat dibedakan dengan korteks tulang sekitarnya melalui pengamatan radiografi. Tertutupnya defek kontrol telah berlangsung sejak H+60. Hal ini menandakan bahwa persembuhan tulang defek kontrol lebih cepat terjadi daripada tandur tulang. Rasio densitas radiografi dipengaruhi oleh nilai histogram tandur tulang dan defek kontrol, yaitu semakin besar nilai histogram maka semakin besar pula RDRnya. Nilai histogram berbanding lurus dengan massa jenis (kepadatan) dan ketebalan suatu benda (Gambar 5). Adapun massa jenis HA, β-TKF dan tulang adalah 3.156 g/cm3, 3.14 g/cm3 dan 1.65 g/cm3 (Thrall 2002; Shi 2004; Lee et al. 2013).
7
Udara
Lemak
Air
Tulang
Logam
Radioopak Radiolusen Kehitaman Densitas Optikal Densitas Radiografi Densitas Objek/Massa Jenis Histogram Rasio Densitas Ketebalan
Gambar 5 Ilustrasi hasil radiografi pada benda berbeda dengan jumlah sinar-x yang sama *Diadaptasi dan disesuaikan dari Thrall 2002
Massa jenis HA dan β-TKF bernilai lebih besar daripada massa jenis tulang. Tandur tulang BKF yang merupakan kombinasi HA dan β-TKF tentunya juga akan memiliki massa jenis yang lebih besar daripada massa jenis tulang. Hal ini yang menyebabkan nilai histogram tandur lebih besar daripada histogram korteks tulang sehingga RDR bernilai lebih besar dari satu pada awal penelitian (Tabel 3). Rasio densitas radiografi BKF1 pada H-0 lebih besar daripada BKF2 dengan nilai yang berbeda signifikan. Hal ini disebabkan oleh jumlah HA yang lebih banyak pada BKF1 daripada BKF2 sehingga akan lebih padat dan terlihat lebih radioopak. Berbeda dengan tandur, RDR defek kontrol bernilai lebih kecil dari satu karena nilai histrogram defek kontrol lebih kecil daripada histogram korteks tulang. Hal ini terjadi akibat tulang yang kehilangan ketebalannya pada area defek kontrol. Tabel 3 Rasio densitas radiografi tandur tulang dan defek kontrol Perlakuan BKF1 BKF2 Kontrol H-0 1.17±0.02ax 1.13±0.03ay 0.72±0.00az H+7 1.17±0.01ax 1.12±0.01ay 0.77±0.02bz bx by H+30 1.02±0.05 0.91±0.02 0.87±0.03cy bcxy bz H+60 0.97±0.03 0.89±0.04 1.00±0.00dxy cx by H+90 0.96±0.03 0.88±0.00 1.00±0.00dz *Huruf superscript (x, y, z) yang berbeda pada baris yang sama menyatakan adanya perbedaan yang signifikan (p<0.05) antarkelompok perlakuan. Huruf superscript (a, b, c, d) yang berbeda pada kolom yang sama menyatakan adanya perbedaan yang signifikan antarwaktu pengambilan radiograf. Waktu
Penurunan RDR tandur terjadi secara signifikan pada H+30 dan terus terjadi penurunan pada H+60 dan H+90. Hal ini menandakan bahwa telah terjadi biodegradasi tandur. Mekanisme biodegradasi tandur tulang dapat dibedakan menjadi solution-mediated dan cell-mediated. Solution-mediated dilakukan oleh cairan tubuh sedangkan cell-mediated dilakukan oleh sel tulang, yaitu osteoklas (Onodera et al. 2013). Pada H+30 dan H+90, RDR BKF1 secara signifikan lebih
8 kecil daripada BKF2 (Tabel 3). Hal ini berarti bahwa laju biodegradasi BKF2 lebih cepat daripada BKF1. Laju biodegradasi BKF dipengaruhi oleh laju biodegradasi HA dan β-TKF. Laju biodegradasi HA lebih lambat daripada β-TKF karena Ca2+, HPO42- dan OH+ sebagai pembentuk lapisan permukaan HA melindunginya dari reaksi terhadap cairan tubuh (Yamasaki et al. 2009). Hal ini juga yang membuat HA lebih stabil daripada β-TKF sehingga membuat BKF yang mengandung lebih banyak HA menjadi lebih stabil. Adapun urutan laju biodegradasi beberapa fase kalsium fosfat mulai dari yang paling cepat adalah TTKF, α-TKF, β-TKF, HA (Shi 2004; Yamasaki et al. 2009; Rojbani et al. 2011). Bifasik kalsium fosfat sebagai gabungan dari HA dan β-TKF memiliki laju biodegradasi yang lebih cepat daripada HA dan lebih lambat daripada β-TKF (Yuan et al. 2006; Kunert-Keil et al. 2014). Selain karena HA yang lebih stabil, laju biodegradasi BKF2 yang lebih cepat daripada BKF1 juga dipengaruhi oleh makro dan mikropori dari tandur. Komposisi HA dan β-TKF yang berbeda pada kedua tandur tulang menyebabkan struktur makro dan mikropori yang berbeda pula (Daculsi et al. 2010; Miramond et al. 2014). Beta trikalsium fosfat justru memiliki makro dan mikropori yang lebih banyak sehingga biodegradasinya lebih cepat daripada HA (Yamasaki et al. 2009). Pada Tabel 4 dan 5, luas kedua tandur yang tidak berbeda signifikan berarti bahwa kedua tandur memiliki ukuran yang seragam. Penurunan luas yang terjadi pada H+30 hingga H+90 menandakan bahwa telah terjadi pengurangan jumlah komposisi BKF akibat adanya biodegradasi. Hal ini tidak bertentangan dengan penilaian radiografi, nilai RDR serta penelitian sebelumnya (Kurashina et al. 2002; Ozalay et al. 2009; Daculsi et al. 2010; Yang et al. 2012; Onodera et al. 2013). Berdasarkan RDR dan luas tandur tulang, terjadi pengurangan jumlah tandur tulang sekitar 30-40% pada akhir penelitian. Tabel 4 Luas tandur tulang dan defek kontrol arah pandang CdCr (mm2) Perlakuan BKF1 BKF2 Kontrol H-0 5.80±0.46ax 5.50±0.44ax 1.60±0.20ay H+7 5.70±0.45ax 5.77±0.35ax 1.77±0.40ay bx bx H+30 4.77±0.23 4.40±0.30 0.80±0.17by H+60 4.50±0.17bx 3.73±0.47cy 0.00±0.00cz H+90 2.83±0.37cx 2.47±0.23dx 0.00±0.00cz *Huruf superscript (x, y, z) yang berbeda pada baris yang sama menyatakan adanya perbedaan yang signifikan (p<0.05) antarkelompok perlakuan. Huruf superscript (a, b, c, d) yang berbeda pada kolom yang sama menyatakan adanya perbedaan yang signifikan antarwaktu pengambilan radiografi. Waktu
Tabel 5 Luas tandur tulang dan defek kontrol dengan arah pandang ML (mm 2) Perlakuan BKF1 BKF2 Kontrol H-0 2.67±0.16ax 2.63±0.41ax 3.20±0.17ay H+7 2.63±0.28ax 2.63±0.35ax 3.13±0.12ay abxy bx H+30 2.43±0.40 2.13±0.11 2.03±0.37bx bx cy H+60 2.13±0.06 1.40±0.10 0.00±0.00cz cx cx H+90 1.57±0.23 1.17±0.06 0.00±0.00cy *Huruf superscript (x, y, z) yang berbeda pada baris yang sama menyatakan adanya perbedaan yang signifikan (p<0.05) antarkelompok perlakuan. Huruf superscript (a, b, c) yang berbeda pada kolom yang sama menyatakan adanya perbedaan yang signifikan antarwaktu pengambilan radiografi. Waktu
9 Proses persembuhan tandur tulang memiliki perbedaan dengan defek kontrol. Tandur tulang akan mengalami proses biodegradasi yang tidak dialami oleh defek kontrol. Biodegradasi di tingkat seluler akan menginisiasi presipitasi carbonatehydroxyapatite (CHA). Carbonate-hydroxyapatite berperan dalam mineralisasi tulang yang baru (Ozalay et al. 2009). Di dalam tandur tulang BKF, struktur pori β-TKF akan membuatnya lebih dulu sekaligus lebih cepat terdegradasi jika dibandingkan dengan HA. Hal ini membuat β-TKF berperan sebagai penghasil CHA dan juga kalsium sementara HA berperan sebagai rangka penyangga tandur (Yamauchi et al. 2010). Kalsium yang dilepaskan oleh biodegradasi β-TKF menjadi kemotaktik dan secondary messenger untuk terjadinya proliferasi osteoblas dan fibroblas serta diferensiasi osteoblas yang belum matang. Fibroblas dan osteoblas yang baru akan bergerak ke permukaan tandur dan memenuhi lesio kerusakan tulang (Manjubala dan Sastry 2005). Peningkatan RDR defek kontrol secara signifikan terjadi pada H+30, terus meningkat pada H+60 serta stabil pada H+90 (Tabel 3). Hal ini menandakan bahwa defek telah mengalami proses persembuhan. Proses persembuhan tulang panjang terjadi dalam tiga tahapan yang saling tumpang tindih, yaitu peradangan, perbaikan dan remodeling. Tahap peradangan terjadi pada minggu-minggu awal pascaoperasi. Tahap perbaikan ditandai dengan pembentukan stroma yang mendukung pertumbuhan pembuluh darah. Ketika pertumbuhan jaringan pembuluh darah berlangsung, terjadi pula pembentukan matriks kolagen dan pelepasan osteoid secara bersamaan. Tahap ini selanjutnya diikuti dengan mineralisasi yang menyebabkan terbentuknya kalus halus di sekitar bagian tulang yang rusak. Kalus ini sangat lemah terutama 4 sampai 6 minggu pertama dari proses persembuhan tulang (Kalfas 2001). Hal ini sesuai dengan temuan peningkatan RDR kontrol pada H+30 yang menunjukkan peningkatan sebesar 50% persembuhan dibandingkan dengan H-0. Persembuhan tulang diakhiri oleh tahap remodeling. Pada tahap ini, tulang telah mempunyai bentuk, struktur dan kekuatan mekanik seperti semula. Remodeling tulang terjadi dalam waktu yang lama, yaitu beberapa bulan hingga tahun. Akan tetapi, kekuatan tulang yang memadai sudah mulai didapatkan dalam 3 hingga 6 bulan setelah kerusakan tulang (Kalfas 2001). Rasio densitas radiografi kontrol yang bernilai satu serta luas defek kontrol berarti bahwa tulang telah mengalami tahap perbaikan. Pada H+60 dan H+90, defek kontrol sudah tidak dapat dibedakan dengan korteks tulang secara kasat mata melalui pengamatan radiografi. Hal ini menandakan bahwa defek kontrol telah sembuh dan melewati tahap remodeling. Tahap remodeling yang terjadi pada kelinci berlangsung cukup cepat, yaitu kurang dari 3 bulan. Pencapaian tahap remodeling yang cukup cepat ini terjadi karena kelinci memiliki perubahan skeletal dan pergantian tulang yang cepat bahkan lebih cepat daripada primata dan beberapa rodensia lain (Pearce et al. 2007). Sifat inilah yang sering menjadi alasan penggunaan kelinci sebagai uji penapisan sebelum dilakukannya penanaman tandur tulang pada model hewan yang lebih besar. Berdasarkan RDR dan luas tandur tulang terlihat adanya proses biodegradasi. Akan tetapi, persembuhan tulang pada defek kontrol terjadi lebih cepat daripada tandur tulang. Hal ini berbeda dengan hasil penelitian sebelumnya. Penelitian sebelumnya yang membandingkan antara BKF rasio 60:40, β-TKF, serta kontrol tanpa tandur, menunjukkan persembuhan tulang yang lebih cepat dan lebih baik pada BKF dan β-TKF (Schmidlin et al. 2011). Namun, pada penelitian yang
10 dilakukan Schmidlin et al. (2011), penanaman tandur tulang dilakukan pada daerah calvarial yang memiliki sedikit vaskularisasi darah dan tidak terdapat sumsum tulang. Kondisi ini menyebabkan remodeling tulang terjadi lebih lambat tanpa keberadaan tandur tulang BKF. Pada penelitian ini, defek kontrol dibuat berdekatan dengan sumsum tulang dan memiliki vaskularisasi yang lebih banyak. Kondisi ini membuat remodeling tulang pada defek kontrol terjadi lebih cepat. Penelitian lain juga menyatakan bahwa BKF rasio 70:30 dapat menginduksi pertumbuhan tulang yang lebih baik dibandingkan BKF rasio 20:80 dan TKF (Kurashina et al. 2002). Namun, pada penelitian tersebut, penanaman tandur tulang dilakukan pada otot kelinci bukan pada tulang. Kurashina et al. (2002) juga mensyaratkan keberadaan struktur makro dan mikropori pada tandur tulang untuk memperoleh persembuhan yang baik. Struktur mikropori merupakan faktor yang diduga memberikan pengaruh besar terhadap persembuhan BKF1 dan BKF2 yang lebih lambat daripada defek kontrol. Beberapa penelitian tandur tulang dengan komposisi bahan yang sama dan mikropori yang berbeda menunjukkan hasil yang berbeda pula (Yamauchi et al. 2010). Tandur tulang dengan mikropori yang lebih banyak memberikan hasil persembuhan tulang yang lebih baik. Mikropori yang lebih banyak menyebabkan laju biodegradasi yang lebih cepat dan menyediakan ruang bagi pertumbuhan sel tulang (Daculsi et al. 2010). Tandur tulang yang digunakan pada penelitian ini adalah hasil pemadatan serbuk sehingga diduga memiliki mikropori yang sedikit atau bahkan tidak ada.
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Baik berdasarkan RDR, luas, maupun perubahan radiografi, terlihat laju biodegradasi BKF2 yang lebih cepat daripada BKF1. Tandur tulang terdegradasi sekitar 30-40% pada akhir penelitian. Akan tetapi, persembuhan kontrol terjadi lebih cepat daripada BKF1 dan BKF2. Hal ini diduga akibat sedikit atau bahkan tidak adanya struktur mikropori pada sediaan tandur.
Saran Saran yang dapat diberikan dari hasil penelitian ini adalah untuk menganalisa struktur makro dan mikropori tandur tulang sebelum dilakukannya penanaman tandur. Selain itu, juga perlu dilakukan analisa lebih lanjut komposisi dan fase BKF yang digunakan pada akhir penelitian. Hal ini berguna untuk mengetahui terjadi atau tidaknya perubahan komposisi dan fase BKF yang digunakan.
11
DAFTAR PUSTAKA Basu B, Katti D, Kumar A. 2010. Advanced Biomaterials: Fundamentals, Processing, and Application. Hoboken (US):John Wiley & Sons. Daculsi G, Baroth S, LeGeros R. 2010. 20 years of biphasic calcium phosphate bioceramics development and applications. Advances in Bioceramics and Porous Ceramics II. 45-58. Guyton CA, Hall EJ. 2007. Fisiologi Kedokteran. Irawati S, Ken AT, Alex A, penerjemah; Irawati S, editor. Jakarta (ID): EGC Medical Publisher. Terjemahan dari: Textbook of Medical Physiology. Ed ke-9. Kalfas IH. 2001. Principles of bone healing. Neurosurg Focus. 10(4):1-4. Kunert-Keil C, Scholz F, Thomasz G(a), Thomasz G(b). 2014. Comparative study of biphasic calcium phosphate with beta-tricalcium phosphate in rat cranial defects-A molecular-biological and histological study. Annals of Anatomy, siap terbit. Kurashina K, Kurita H, Wu Q, Ohtsuka A, Kobayashi H. 2002. Ectopic osteogenesis with biphasic ceramics of hydroxyapatite and tricalcium phosphate in rabbits. Biomaterials. 23:407-412. Lee JH, Ryu MY, Baek HR, Lee KM, Seo JH, Lee HK. 2013. Fabrication and evaluation of porous beta-tricalcium phosphate/hydroxyapatite (60/40) composite as a bone graft extender using rat calvarial bone defect model. Scient World J. 1-9. Manjubala I, Sastry TP. 2005. Bone in-growth induced by biphasic calcium phosphate ceramic in femoral defect of dogs. J Appl Biomater. 19:341360.doi:10.1177/0885328205048633. Miramond T, Corre P, Borget P, Moreau F, Guicheux J, Daculsi G, Weiss P. 2014. Osteoinduction of biphasic calcium phosphate scaffolds in nude mouse model. J Appl Biomater. 1-10.doi:10.1177/0885328214537859. Murugan R, Ramakrishna S. 2004. Bioresorbable composite bone paste using polysaccharide based nano hydroxiapatite. Biomaterials. 25:38293835.doi:10.1016/j.biomaterials.2003.10.016. Onodera J, Kondo E, Omizu N, Ueda D, Yagi T, Yasuda K. 2013. Beta-tricalcium phosphate shows superior absorption rate and osteoconductivity compared to hydroxyapatite in open-wedge high tibial osteotomy. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 812-821.doi:10.1007/s00167-013-2681-y. Ozalay M, Sahin O, Akpinar S, Ozkoc G, Cinar M, Cesur N. 2009. Remodeling potentials of biphasic calcium phosphate granules in open wedge high tibial osteotomy. Arch Orthop Trauma Surg. 129:747-752.doi:10.1007/s00402-0080781-9. Pearce AI, Richards RG, Milz S, Schneider E, Pearce SG. 2007. Animal models for implant biomaterial research in bone: a review. Europ Cells and Mater. 13:1-10. Rojbani H, Nyan M, Ohya K, Kasugai S. 2011. Evaluation of the osteoconductivity of α-tricalcium phosphate, β-tricalcium phosphate, and hydroxyapatite combined with or without simvastin in rat calvarial defect. Society for Biomater. 98A:488-498.doi:10.1002/jbm.a.33117.
12 Schmidlin PR, Nicholls F, Kruse A, Zwahlen RA, Weber FE. 2011. Evaluation of moldable, in situ hardening calcium phosphate bone graft substitutes. Clin Oral Implants Res. 24:149-157.doi:10.1111/j.1600-0501.2011.02315.x. Shi D. 2004. Biomaterials and Tissue Engineering. Berlin (DE): Springer. Thrall DE. 2002. Textbook of Veterinary Diagnostic Radiology. Philadelphia (US):WB Saunders. Yamasaki N, Hirao M, Katsuhiko N, Sugiyasu K, Tamai N, Hashimoto N, Yoshikawa H, Myoui A. 2009. A comparative assessment of synthetic ceramic bone substitutes with different composition and microstructure in rabbit femoral condyle model. J Biomed Mater Res. 788-798.doi:10.1002/jbm.b.31457. Yamauchi K, Takahashi T, Funaki K, Hamada Y, Yamashita Y. 2010. Histological histomorphometrical comparative study of β-tricalcium phosphate block grafts and periosteal expansion osteogenesis for alveolar bone augmentation. Int J Oral Maxillofac Surg. 39:1000-1006.doi:10.1016/j.ijom.2010.05.008. Yang DH, Park HN, Bae MS, Lee JB, Heo DN, Lee WJ, Park YM, Cho YH, kim DS, Kwon IK. 2012. Evaluation of GENESIS-BCPTM scaffold composed of Hydroxyapatite and β-tricalcium phosphate on bone formation. Macro Res. 20:627-633.doi:10.1007/s13233-012-0090-6. Yuan H, van Blitterswijk CA, de Groot K, de Bruijn JD. 2006. A comparison of bone formation in biphasic calcium phosphate (BCP) and hydroxyapatite (HA) implanted in muscle and bone of dogs at different time periods. J Biomed Mater Res. 139-147.doi:10.1002/jbm.a.30707.
13
LAMPIRAN Waktu pengamatan
Kontrol
Perlakuan BKF1
BKF2
H-0
H+7
H+30
H+60
H+90
Lampiran 1 Radiograf kontrol, BKF1, dan BKF2 dengan arah pandang CdCr.
14 Waktu pengamatan
Kontrol
Perlakuan BKF1
BKF2
H-0
H+7
H+30
H+60
H+90
Lampiran 2 Radiograf kontrol, BKF1, dan BKF2 dengan arah pandang ML.
15
Waktu
BKF1 0.00 0.00 0.00 0.67 1.67
H-0 H+7 H+30 H+60 H+90
Perlakuan BKF2 0.00 0.00 0.33 1.33 1.67
Kontrol 0.00 0.00 1.67 3.00 3.00
Lampiran 3 Rataan perubahan marginasi. Waktu H-0 H+7 H+30 H+60 H+90
BKF1
Perlakuan BKF2
Kontrol
0.00 0.00 0.00 0.00 1.33
0.00 0.00 0.00 0.33 1.67
0.00 0.00 1.67 3.00 3.00
Lampiran 4 Rataan perubahan bentuk. Perlakuan BKF1 BKF2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.67 1.00 1.33 1.67 2.00 2.33
Waktu H-0 H+7 H+30 H+60 H+90
Rasio densitas radiografi
Lampiran 5 Rataan perubahan zona radiolusen.
1.200 1.000
0.800 0.600 H-0
H+ 7
H+ 30 H+ 60 H+ 90 Waktu Lampiran 6 Rasio densitas radiografi tandur tulang dan defek kontrol. BKF1, BKF2, kontrol.
Luas (mm2)
16
8.000 6.000 4.000 2.000 0.000
H+ 30 H+ 60 H+ 90 Waktu Lampiran 7 Luas tandur tulang dan defek kontrol arah pandang CdCr (mm 2). BKF1, BKF2, kontrol.
Luas (mm2)
H-0
H+ 7
H-0
H+ 7
4.000 3.000 2.000 1.000 0.000
H+ 30 H+ 60 H+ 90 Waktu Lampiran 8 Luas tandur tulang dan defek kontrol arah pandang ML (mm 2). BKF1, BKF2, kontrol.
17
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Kota Medan, Sumatera Utara pada tanggal 20 Maret 1992. Penulis merupakan anak pertama dari dua bersaudara, dari pasangan Hamdan dan Iriani. Penulis menempuh pendidikan di SMP Syafiyyatul Amaliyyah dan lulus pada tahun 2007. Sekolah Menengah Atas penulis tempuh di SMA Negeri 1 Medan dan lulus pada tahun 2010. Penulis melanjutkan kuliah di Fakultas Kedokteran Hewan (FKH), Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur USMI pada tahun 2010. Selama mengikuti pendidikan di FKH IPB, penulis aktif di himpunan profesi Hewan Kesayangan dan Satwa Akuatik Eksotik (HKSA). Penulis pernah menjadi bendahara kegiatan Pet Care Day dan Pengabdian Masyarakat Abdi Nusantara VII pada tahun 2012 dan 2013. Penulis juga pernah menjadi wakil ketua HKSA periode 2012-2013. Pada tahun 2014, penulis pernah terpilih sebagai sepuluh besar mahasiswa berprestasi di tingkat fakultas.
