BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Sendi lutut merupakan salah satu sendi paling canggih pada tubuh manusia. Sendi lutut seperti sebuah bantalan besar yang terletak pada tulang kaki bagian bawah yang terdiri dari dua artikulasi yaitu antara femur dan tibia kemudian antara femur dan patella (Masourus dkk, 2010). Sendi lutut sangat berpotensi mengalami kerusakan yang disebabkan karena adanya keausan yang terjadi pada tulang kartilago, degenerasi tulang, cidera parah atau kecelakaan, dan faktor beban lainnya (Amirouche dan Solitro, 2011).
Gambar 1.1. Anatomi sendi lutut normal (Jun, 2011)
Sendi lutut yang mengalami kerusakan akan membatasi manusia untuk melakukan aktivitas sehari-hari atau bahkan membuat manusia tidak mampu sama sekali untuk melakukan aktivitas sehari-hari. Dalam hal ini, operasi pergantian sendi lutut (total knee arthroplasty atau total knee replacement) dapat dilakukan untuk menggantikan bagian lutut yang rusak dengan implan sehingga fungsi artikular lutut kembali normal (Jun, 2011). 1
2
Sendi lutut terdiri dari tiga tulang yaitu femur,
tibia dan patella
sebagaimana yang ditunjukkan pada gambar 1.1. Ketiga tulang tersebut terhubung satu sama lain, dimana femur distal terletak di bagian ujung proxsimal tibia yang memungkinkan pergerakan halus dari kaki bagian bawah. Sedangkan patella terletak di depan lutut dan di antara otot tendon tengah paha. Ketiga tulang ini diikat oleh ligamen yang kuat untuk menjaga kestabilan lutut. Sendi lutut tidak hanya menekuk seperti engsel pada pintu, tetapi juga memiliki mobilitas yang kompleks seperti rotasi dan translasi antar tulang (Jun, 2011). Tulang yang akan diganti pada operasi total knee replacement adalah femur dan tibia. Knee joint prosthetic yang digunakan saat ini, dibuat dengan menggunakan rancangan yang disesuaikan dengan bentuk dan dimensi tulang lutut pasien. Pembuatan knee joint prosthetic ini mengacu pada hasil penelitian yang menunjukkan bahwa rancangan implan merupakan faktor penting yang memiliki pengaruh pada beberapa hal, yaitu: tingkat keausan (Saikko dan Calonius, 2002), kadar rasa sakit yang dialami pasien, pemenuhan fungsi restorasi, serta peningkatan durabilitas dan kehandalan implan (Mow dan Hayes, 1997). Pembuatan rancangan implan juga disesuaikan dengan kriteria biomekanis tertentu yang ditunjukkan pada Tabel 1.1.
Tabel 1.1. Tujuan fungsional dan kriteria biomekanis (Mow dan Hayes, 1997) Tujuan Fungsional Menghilangkan rasa sakit
Fungsi restorasi
Daya Tahan
Kehandalan
Kriteria Biomekanis Pergantian semua permukaan artikulasi. Interface gerak mikro kurang dari 50μm antara komponen dan tulang. Karakteristik gerak seperti sendi lutut normal. Panjang jaringan lunak dalam kisaran normal. Otot lengan pengungkit lebih besar seperti biasa. Tegangan normal pada interface dan di dalam tulang sekitarnya. Keausan minimal dari permukaan sendi (kedalaman kurang dari 0,05 mm per tahun). Tidak sensitif terhadap ketidaksejajaran atau ketidaksesuaian ukuran. Tidak sensitif terhadap kinetika yang berbeda dari pasien.
3
Pemilihan proses manufaktur yang tepat dari knee joint prosthetic harus diperhatikan demi keberhasilan pembuatan implan. Hal ini terkait dengan bentuk dari knee joint prosthetic yang harus sesuai dengan bentuk tulang femur dan tibia. Selain itu, harus diperhatikan rute manufaktur untuk mengontrol bentuk topografi permukaan implan knee joint prosthetic yang ukuran dan kekasarannya sesuai atau mendekati aslinya. Proses manufaktur harus direncanakan sebaik mungkin agar dapat mencapai kebutuhan yang diinginkan, memberikan pengaruh yang baik pada mechanical properties implan, tidak melebihi toleransi, mampu memberikan surface finish yang baik, dan terjangkau dari segi ekonomi (Anasane dkk, 2007). Proses manufaktur knee joint prosthetic yang digunakan dapat berupa metode machining, casting, forming, ataupun kombinasi diantara ketiganya. Forming merupakan metode yang paling sederhana yang dapat digunakan untuk membuat knee joint prosthetic. Forming dilakukan dengan membentuk material sesuai dengan kelengkungan tertentu kemudian proses dikombinasikan dengan machining untuk membentuk dan memperhalus kontur akhir (finishing). Proses forming mampu menekan waktu dan biaya manufaktur. Selain itu, forming juga dapat meningkatkan properties internal dari material seperti: kekuatan, ketangguhan dan ketahanan fatik (Anasane dkk, 2007). Bending merupakan salah satu proses cold forming yang dilakukan dengan cara merubah sumbu kelengkungan suatu material. Bending mampu melengkungkan sebuah material yang lurus (batang, pipa, lembaran) begitu juga sebaliknya. Selama proses bending, salah satu sisi material mengalami kompresi dan sisi yang lainnya mengalami regangan. Masing-masing lapisan material mengalami deformasi proporsional terhadap tekanan yang diberikan. Material dapat ditekuk sampai dengan batas nilai tekanan yang diijinkan. Apabila material ditekuk melampaui batas nilai tekanan yang diijinkan maka akan terjadi crack atau retakan pada sisi material yang mengalami regangan atau kerutan pada sisi material yang mengalami kompresi (Adamus dan Lacki, 2011).
4
1.2. Rumusan Masalah Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah: 1. Bagaimana mendapatkan implan femoral head of knee joint prosthetic yang sesuai, baik dari segi surface finish atau hasil akhir implan maupun dari segi ekonomi. 2. Langkah-langkah apa saja yang dilakukan dalam proses manufaktur femoral head of knee joint prosthetic? 3. Bagaimana nilai kekerasan material implan femoral head of knee joint prosthetic sebelum dilakukan bending dan setelah dilakukan bending?
1.3. Batasan Masalah Penelitian ini hanya dibatasi pada : 1. Material yang digunakan sebagai bahan dasar pembuatan implan adalah stainless steel 316 L. 2. Proses manufaktur yang digunakan adalah cold working yaitu dengan metode bending dan dilakukan proses machining sebagai finishing. 3. Pengujian mekanis yang dilakukan pada material implan sebelum dilakukan proses bending dan sesudah dilakukan proses bending dengan uji kekerasan mikro.
1.4. Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Memperoleh implan femoral head of knee joint prosthetic yang sesuai, baik dari segi surface finish atau hasil akhir implan maupun dari segi ekonomi. 2. Memperoleh Langkah-langkah yang dilakukan dalam proses manufaktur implan femoral head of knee joint prosthetic. 3. Memperoleh perbandingan nilai kekerasan material implan femoral head of knee joint prosthetic sebelum dilakukan bending dan setelah dilakukan bending serta memperoleh perbandingannya.
5
1.5. Manfaat Penelitian Manfaat penelitian ini adalah : 1. Diharapkan penelitian ini mampu menghasilkan implan femoral head knee joint prosthetic yang dapat digunakan dalam operasi total knee replacement. 2. Diharapkan penelitian ini mampu memperbaiki proses manufaktur femoral head knee joint prosthetic sehingga lebih sesuai, baik dari segi surface finish atau bentuk akhir implan maupun dari segi ekonominya. 3. Diharapkan penelitian ini dapat berkontribusi dalam meningkatkan kualitas dan kuantitas knee joint prosthetic di 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 ha-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
6
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
diselesaikan. DAFTAR PUSTAKA
mengembangkan penelitian
yang sudah
