KAJIAN FISIOLOGI PADA PENGGUNA PROSTHETIC ENDOSKELETAL SISTEM ENERGY STORING MEKANISME 2 BAR

commit to user

KAJIAN FISIOLOGI PADA PENGGUNA

PROSTHETIC ENDOSKELETAL

SISTEM ENERGY STORING MEKANISME 2-BAR

Skripsi

Sebagai Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

REZKI KURNIA SANTI I 0306055

JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2010

commit to user

ii

LEMBAR PENGESAHAN

Judul Skripsi:

KAJIAN FISIOLOGI PADA PENGGUNA

PROSTHETIC ENDOSKELETAL

SISTEM ENERGY STORING MEKANISME 2-BAR

Ditulis oleh:

Rezki Kurnia Santi I 0306055

Mengetahui,

Dosen Pembimbing I

Retno Wulan Damayanti, ST.,MT. NIP. 19800306 200501 2 002

Dosen Pembimbing II

Ir. Lobes Herdiman, MT. NIP. 19641007 199702 1 001

Pembantu Dekan I Fakultas Teknik UNS

Ir. Noegroho Djarwanti, MT NIP. 19561112 198403 2 007

Ketua Jurusan Teknik Industri Fakultas Teknik UNS

Ir. Lobes Herdiman, MT NIP. 19641007 199702 1 001

commit to user

iii

LEMBAR VALIDASI

Judul Skripsi:

KAJIAN FISIOLOGI PADA PENGGUNA

PROSTHETIC ENDOSKELETAL

SISTEM ENERGY STORING MEKANISME 2-BAR

Ditulis oleh:

Rezki Kurnia Santi I 0306055

Telah disidangkan pada hari Kamis tanggal 21 Oktober 2010

Di Jurusan Teknik Industri Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta, dengan

Dosen Penguji

1. Rahmaniyah Dwi Astuti, ST., MT.

NIP. 19760122 199903 2 001

2. Ilham Priadythama, ST., MT. NIP. 19801124 200812 1 002 Dosen Pembimbing

1. Retno Wulan Damayanti, ST.,MT.

NIP. 19800306 200501 2 002

2. Ir. Lobes Herdiman, MT

commit to user

iv

SURAT PERNYATAAN

ORISINALITAS KARYA ILMIAH

Saya mahasiswa Jurusan Teknik Industri Fakultas Teknik UNS yang bertanda tangan di bawah ini:

Nama : Rezki Kurnia Santi

NIM : I 0306055

Judul tugas akhir : Kajian Fisiologi Pada Pengguna Prosthetic Endoskeletal Sistem Energy Storing Mekanisme 2-Bar

Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir atau Skripsi yang saya susun tidak mencontoh atau melakukan plagiat dari karya tulis orang lain. Jika terbukti Tugas Akhir yang saya susun tersebut merupakan hasil plagiat dari karya orang lain maka Tugas Akhir yang saya susun tersebut dinyatakan batal dan gelar sarjana yang saya peroleh dengan sendirinya dibatalkan atau dicabut.

Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya dan apabila di kemudian hari terbukti melakukan kebohongan maka saya sanggup menanggung segala konsekuensinya.

Surakarta, 2 November 2010

Rezki Kurnia Santi

commit to user

v

SURAT PERNYATAAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH

Saya mahasiswa Jurusan Teknik Industri UNS yang bertanda tangan di bawah ini,

Nama : Rezki Kurnia Santi

Nim : I 0306055

Judul tugas akhir : Kajian Fisiologi Pada Pengguna Prosthetic Endoskeletal Sistem Energy Storing Mekanisme 2-Bar.

Menyatakan bahwa Tugas Akhir (TA) atau Skripsi yang saya susun sebagai syarat lulus Sarjana S1 disusun secara bersama-sama dengan Pembimbing I dan Pembimbing II. Bersamaan dengan syarat pernyataan ini bahwa hasil penelitian dari Tugas Akhir (TA) atau Skripsi yang saya susun bersedia digunakan untuk publikasi dari proceeding, jurnal, atau media penerbit lainnya baik di tingkat nasional maupun internasional sebagaimana mestinya yang merupakan bagian dari publikasi karya ilmiah

Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya.

Surakarta, 2 November 2010

Rezki Kurnia Santi

commit to user

vi

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, puji syukur penulis ucapkan ke hadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Shalawat serta salam kepada Rasulullah Muhammad SAW, Al Amin suri tauladan kita.

Pada kesempatan yang sangat baik ini, dengan segenap kerendahan hati dan rasa yang setulus-tulusnya, penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Alm. Papa dan mama yang telah memberikan kesabaran, pengertian, doa,

kasih sayang dan dukungan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik.

2. Ibu Ir. Noegroho Djarwanti, M.T., selaku Pembantu Dekan I Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

3. Bapak Ir. Lobes Herdiman, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Industri Universitas Sebelas Maret Surakarta.

4. Ibu Retno Wulan Damayanti, S.T., M.T. dan Bapak Ir. Lobes Herdiman,

MT selaku dosen pembimbing yang telah sabar dalam memberikan pengarahan dan bimbingan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan lancar.

5. Ibu Rahmaniyah DA, ST, MT selaku dosen penguji skripsi I dan Bapak Ilham Priadythama, ST, MT selaku dosen penguji skripsi II yang berkenan memberikan saran dan perbaikan terhadap skripsi ini.

6. Pak Lobes. Maaf Pak, saya menyebut nama Bapak hingga 3 kali. Terima

kasih untuk semua nasihat, bimbingan, petuah, dan canda tawa yang tak pernah lekang oleh waktu.

7. Para staf dan karyawan Jurusan Teknik Industri ( Pak Agus, Mbak Yayuk, Mbak Rina, dan Mbak Tuti), atas segala kesabaran dan pengertiannya dalam memberikan bantuan dan fasilitas demi kelancaran penyelesaian skripsi ini.

8. Mbak Etty, mas Cuncun, mas Anto, Indra, Mbah Putri (Terima kasih untuk doanya setiap pagi ‘sehat lan diparingi kebeneran’, hehehe), Dito

commit to user

vii

(bau kecutmu mpe kampus tante lho kak,,hahaha, tapi ngangenin), Simbok, Yu Mun, makasih buat kesabarannya selama ini dan atas semua dukungannya, omelannya, dan senyum terbaik di saat mencari ketenangan di rumah (apa tau tenang? Kayaknya ribut terus, tapi menyenangkan, JJ_).

9. Keluarga besar Laboratorium Perancangan Sistem Produksi, atas

persahabatan, pembelajaran dan kerja sama yang luar biasa selama ini.

10.Sahabat-sahabat dan teman sejawat tersayang, anakku Jane, keponakanku

Azty_Ndud, Ice_ndud, Itol_Ndud, Brian, Paman Gembul, Kak Otoy, Mbod, Oi Samto, Indah, Heni, Acid, Mbem, Cebong, Bonek si Profesor kriting, Ginung, Pak Dokter, mas Bison, mas Edwin, mba Iffa, Zulphe, Echa, Herindra, Samuel, Aci, Phephe, Sofyan. Terimakasih untuk canda tawa, keidiotan, perhatian, kasih sayang, pengalaman berharga, dan dukungannya. Terimakasih buat persahabatannya.

11.Dia yang telah berhasil masuk dalam kehidupanku, atas doa, support, omelan, kesabaran, kepercayaan, dan kesediaannya untuk jadi tempat keluh kesah selama ini.

12.Teman-teman seperjuangan Teknik Industri angkatan ’06 yang telah bersama-sama berjuang dalam menyelesaikan studi Strata 1. Semoga persahabatan kita selalu terjaga dengan indah. Terimakasih untuk semua kenangan yang berharga.

13.Seluruh pihak-pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, atas segala bimbingan, bantuan, kritik, dan saran dalam penyusunan tugas akhir ini.

Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi rekan-rekan mahasiswa maupun siapa saja yang membutuhkannya. Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, dengan senang hati dan terbuka penulis menerima segala saran dan kritik yang membangun.

Surakarta, 2 November 2010

commit to user

viii

ABSTRAK

Rezki Kurnia Santi. NIM : I0306055. KAJIAN FISIOLOGI PADA PENGGUNA PROSTHETIC ENDOSKELETAL SISTEM ENERGY STORING MEKANISME 2-BAR. Skripsi. Surakarta : Jurusan Teknik Industri, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Oktober 2010.

Tubuh manusia dirancang untuk melakukan aktivitas pekerjaan sehari-hari. Salah satu aktivitas fisik yang dilakukan manusia adalah berjalan. Kehilangan salah satu atau keduanya dari bagian tubuh terutama pada anggota gerak pada manusia mengakibatkan keterbatasan dalam beraktivitas. Aktivitas berjalan pada

amputee dengan alat bantu gerak (prosthetic) berbeda dengan orang normal sehingga nilai pengukuran fisiologi keduanya berbeda. Saat berjalan pada medan yang berbeda-beda, tubuh akan mengkonsumsi energi yang berbeda pula.

Penelitian ini dilakukan terhadap seorang amputee atas lutut yang bertujuan untuk mengetahui tingkat metabolisme melalui pengukuran aspek fisiologi pada pengguna prosthetic energy storing knee saat melakukan aktivitas berjalan pada bidang datar, menaiki dan menuruni bidang miring, menaiki dan menuruni tangga, tanah tidak rata, dan berbatu.. Hal yang dikaji berupa lima kriteria pengukuran fisiologi meliputi %CVL untuk mengetahui tingkat kelelahan yang terjadi,

VO2maks untuk mengetahui konsumsi oksigen, energi ekspenditur untuk

mengetahui konsumsi energi, kebutuhan kalori untuk mengetahui kalori yang diperlukan saat berjalan, dan physiological cost index (PCI) of walking untuk mengetahui tingkat fisiologi pada amputee pengguna prosthetic

Hasil penelitian ini adalah nilai-nilai pengkuran fisiologi yang menunjukan bahwa amputee pengguna prosthetic endoskeletal sistem energy storing knee

dengan mekanisme 2 bar memiliki nilai yang mendekati kondisi responden normal dan memiliki kemiripan kondisi fisiologi. Prosthetic endoskeletal energy storing mekanisme 2-bar secara umum cukup memberikan kenyamanan dan mampu mengakomodasi aktivitas berjalan di bidang datar, berjalan menaiki dan menuruni bidang miring, berjalan menaiki dan menuruni tangga, berjalan di tanah tidak rata, dan berjalan di bidang berbatu yang ditunjukkan melalui kedekatan nilai physiological cost index of walking dan nilai aspek fisiologi antara amputee

pengguna prosthetic dan responden normal. Prosthetic endoskeletal energy storing mekanisme 2-bar menunjukkan hasil terbaik pada kemiripan kondisi fisiologi saat digunakan dibidang datar, sementara itu saat digunakan berjalan menaiki dan menuruni bidang tangga kurang menunjukkan kemiripan kondisi fisiologi.

Kata Kunsi: fisiologi, prosthetic, amputee

xxi + 201 halaman; 80 gambar; 75 tabel; 24 lampiran Referensi: 23 (1968-2010)

commit to user

ix

ABSTRACT

Rezki Kurnia Santi. NIM : I0306055. STUDY OF PHYSIOLOGICAL FROM THE USER OF ENDOSKELETAL PROSTHETIC WITH ENERGY STORING 2-BARS MECHANISM. Final Assignment. Surakarta : Departement of Industrial Engineering, Faculty of Engineering, Sebelas Maret University, October 2010.

Human body is used to daily activities. One of the activities of human being is walking. Losing of one or two of human body part, especially lower limb would cause awkwardness on the activities. Walk from amputee with the prosthetic differs from the normal person, so assessment of the physiological condition between them also different. When walking in different areas, human body will consume different energy.

The object of this study is a above knee amputee. This study is aim to assess the metabolism levels through physiological aspect measurement on energy storing knee prosthetic user when walking on flat area, up and down ramp, up and down stairs, uneven area, and rocky area. The study consist include five criteria of physiological measurement, they are % cardiovasculer which is usede to know the level of tiredness, VO2 maks which is used to know the oxygen consumption, calories need that used to know the calories needed in walking activities, and physiological cost index (PCI) of walking to know the physiological level on amputee.

The result of this study is the value of physiological assessment which is shown that amputee as a user 2 bars mechanism energy storing knee endoskeletal prosthetic having score that close to normal. Respondent condition and having a slight likeness to physiological condition. Two bars mechanism energy storing knee endoskeletal prosthetic generally adequate ingiving comfortness and able to accomodate walking activities in flat area, walking up and down ramp, walking up down stairs, walking on uneven area, and walking on rocky area, showed by closeness of physilogical cost index of walking value and physiological aspect value between prosthetic users amputee and normal respondent. Two bars mechanism energy storing knee endoskeletal prosthetic shows the best result on a slight likeness of physiological condition when it is used on flat area, while when it is used to walk up and down stairs does not show the slight likeness of physiological condition.

Keywords: physiology, prosthetic, amputee

xxi + 201 pages; 80 pictures; 75 tables; 24 attachments References: 23 (1968-2010)

commit to user

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL i

LEMBAR PENGESAHAN ii

LEMBAR VALIDASI iii

SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS KARYA ILMIAH iv SURAT PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH v

KATA PENGANTAR vi

ABSTRAK viii

ABSTRACT ix

DAFTAR ISI x

DAFTAR TABEL xiii

DAFTAR GAMBAR xvi

DAFTAR LAMPIRAN xix

BAB I PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG ... I-1 1.2 PERUMUSAN MASALAH ... I-3 1.3 TUJUAN PENELITIAN ... I-3 1.4 MANFAAT PENELITIAN ... I-4 1.5 BATASAN MASALAH ... I-4 1.6 ASUMSI PENELITIAN ... I-4 1.7 SISTEMATIKA PENULISAN ... I-5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 ENERGI TUBUH ... II - 1 2.1.1 Metabolisme ... II - 2 2.1.2 Body Mass Index ... II - 2 2.2 AKTIVITAS KESEHARIAN TERHADAP ENERGI TUBUH .... II - 4

commit to user

xi

2.3 ENERGI TUBUH AMPUTEE ... II - 11 2.4 PENGUKURAN FISILOGI TUBUH ... II - 12 2.4.1 Kelelahan (Fatigue) ... II - 12 2.4.2 Denyut Nadi ... II - 15 2.4.3 Energi Ekspenditur ... II -18 2.4.4 Kapasitas Aerobik ... II -22 2.4.5 Physiological Cost Index (PCI) of Walking ... II -23 2.5 PENELITIAN SEBELUMNYA ... II -23

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 PEMILIHAN RESPONDEN ... III-2 3.1.1 Anthropometri Responden ... III-2 3.1.2 Data Kondisi Responden ... III-2 3.2 PELAKSANAAN PENELITIAN ... III-3 3.2.1 Persiapan Penelitian ... III-3 3.2.2 Prosedur Penelitian ... III-7

BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

4.1 PENGUMPULAN DATA ... IV-1 4.1.1 Prosthetic Endoskeletal Sistem Energy Storing ... IV-1 4.1.2 Pengguna Prosthetic Kaki Atas Lutut ... IV-4 4.1.3 Responden Normal ... IV-8 4.2 PENGOLAHAN DATA ... IV-13 4.2.1 Menentukan Nilai BMI ... IV-13 4.2.2 Nilai Pengukuran Fisiologi di Bidang Datar Jalan Normal IV-15 4.2.3 Nilai Pengukuran Fisiologi di Bidang Datar Jalan Cepat . IV-36 4.2.4 Nilai Pengukuran Fisiologi di Bidang Miring ... IV-58 4.2.5 Nilai Pengukuran Fisiologi di Bidang Tangga ... IV-79 4.2.6 Nilai Pengukuran Fisiologi di Tanah Tidak Rata ... IV-101 4.2.7 Nilai Pengukuran Fisiologi di Bidang Berbatu ... IV-124

BAB V ANALISA DAN INTERPRETASI HASIL

5.1 ANALISIS HASIL PENELITIAN ... V-1 5.1.1 Analisis Persentase Cardiovasculer (%CVL) ... V-1 5.1.2 Analisis Rata-Rata Distribusi %CVL per Fase ... V-3

commit to user

xii

5.1.3 Analisis Energi Ekspenditur ... V-5 5.1.4 Analisis Kebutuhan Kalori ... V-7 5.1.5 Analisis Konsumsi Oksigen ... V-8 5.1.6 Analisis PCI of Walking ... V-9 5.1.7 Analisis Terhadap Faktor yang Tidak Diperhitungkan ... V-10 5.2 INTERPRETASI HASIL ... V-11

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 Kesimpulan ... VI-1 6.2 Saran ... VI-2

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

commit to user

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Klasifikasi body mass index (BMI) menurut WHO ... II - 3 Tabel 2.2 Klasifikasi body mass index (BMI) orang Asia dewasa ... II - 3 Tabel 2.3 Kebutuhan energi pria dan wanita ... II - 6 Tabel 2.4 Kebutuhan energi untuk aktivitas fisik manusia ... II - 6 Tabel 2.5 Klasifikasi kerja berdasarkan % CVL ... II - 18 Tabel 3.1 Data anthropometri responden normal ... III - 2 Tabel 3.2 Denyut nadi responden ... III - 3 Tabel 3.3 Pengumpulan data ... III - 2 Tabel 4.1 Komponen penyusun prosthetic endoskeletal ... IV - 2 Tabel 4.2 Data denyut jantung aktivitas berjalan pengguna prosthetic ... IV - 6 Tabel 4.3 Data waktu aktivitas berjalan pengguna prosthetic ... IV - 6 Tabel 4.4 Data kecepatan berjalan responden amputee ... IV - 7 Tabel 4.5 Data denyut nadi aktivitas berjalan normal responden normal ... IV - 9 Tabel 4.6 Data waktu aktivitas berjalan normal responden normal... IV - 11 Tabel 4.7Data kecepatan berjalan responden normal ... IV - 12 Tabel 4.8 Nilai BMI pada responden normal ... IV - 15 Tabel 4.9 Nilai % CVL berjalan normal di bidang datar ... IV - 17 Tabel 4.10 Hasil pengamatan jumlah siklus berjalan normal di bidang datar IV - 19 Tabel 4.11 Nilai % CVL per siklus di bidang datar ... IV - 20 Tabel 4.12 Nilai % CVL per siklus terbesar ... IV - 21 Tabel 4.13 Waktu per fase berjalan normal responden di bidang datar ... IV - 22 Tabel 4.14 Distribusi nilai % CVL / fase berjalan normal di bidang datar ... IV - 23 Tabel 4.15 Energi ekspenditur berjalan normal di bidang datar ... IV - 27 Tabel 4.16 Kebutuhan kalori berjalan normal di bidang datar ... IV - 30 Tabel 4.17 Konsumsi oksigen berjalan normal di bidang datar ... IV - 33 Tabel 4.18 PCI of walking berjalan normal di bidang datar ... IV - 35 Tabel 4.19 %CVL responden berjalan cepat di bidang datar ... IV - 38 Tabel 4.20 Hasil pengamatan jumlah siklus berjalan ... IV - 40 Tabel 4.21 Rata-rata distribusi % CVL per siklus berjalan cepat ... IV - 41

commit to user

xiv

Tabel 4.22 Nilai % CVL per siklus terbesar ... IV - 42 Tabel 4.22 Waktu per fase berjalan cepat di bidang datar ... IV - 43 Tabel 4.23 %CVL per fase responden di bidang datar jalan cepat ... IV - 44 Tabel 4.24 Energi ekspenditur responden berjalan cepat di bidang datar ... IV - 49 Tabel 4.25 Kebutuhan kalori responden berjalan cepat di bidang datar ... IV - 51 Tabel 4.26 Konsumsi oksigen aktivitas berjalan cepat di bidang datar ... IV - 54 Tabel 4.27 PCI of walking responden berjalan cepat di bidang datar ... IV - 57 Tabel 4.28 %CVL responden berjalan cepat di bidang datar ... IV - 60 Tabel 4.29 Hasil pengamatan jumlah siklus berjalan ... IV - 61 Tabel 4.30 Rata-rata distribusi % CVL per siklus berjalan normal ... IV - 62 Tabel 4.31 Nilai % CVL per siklus terbesar ... IV - 63 Tabel 4.32 Waktu per fase berjalan normal menaiki dan menuruni ... IV - 64 Tabel 4.33 Rata-rata distribusi nilai % CVL per fase berjalan normal ... IV - 66 Tabel 4.34 Energi ekspenditur responden berjalan di bidang miring ... IV - 70 Tabel 4.35 Kebutuhan kalori responden berjalan di bidang miring... IV -73 Tabel 4.36 Konsumsi oksigen responden berjalan di bidang miring ... IV - 76 Tabel 4.37 PCI of walking responden berjalan di bidang miring ... IV - 78 Tabel 4.38 %CVL responden berjalan di bidang tangga ... IV - 81 Tabel 4.39 Jumlah siklus berjalan responden di bidang tangga... IV - 83 Tabel 4.40 Rata-rata distribusi %CVL / siklus berjalan di bidang tangga... IV - 84 Tabel 4.41 Nilai % CVL per siklus terbesar ... IV - 85 Tabel 4.42 Waktu per fase berjalan di bidang tangga ... IV - 86 Tabel 4.43 Rata-rata distribusi % CVL per fase ... IV -88 Tabel 4.44 Energi ekspenditur responden berjalan di bidang tangga ... IV - 92 Tabel 4.45 Kebutuhan kalori responden berjalan normal di bidang tangga .. IV - 94 Tabel 4.46 Konsumsi oksigen responden berjalan di bidang tangga ... IV - 97 Tabel 4.47 PCI of walking responden berjalan di bidang tangga ... IV - 100 Tabel 4.48 %CVL responden berjalan di bidang tanah tidak rata ... IV - 103 Tabel 4.49 Hasil pengamatan jumlah siklus berjalan ... IV - 105 Tabel 4.50 Rata-rata distribusi % CVL per siklus berjalan ... IV - 106 Tabel 4.51 Nilai % CVL per siklus terbesar ... IV - 107 Tabel 4.52 Waktu per fase berjalan responden di bidang tanah tidak rata .. IV - 108

commit to user

xv

Tabel 4.53 Rata-rata distribusi nilai % CVL per fase ... IV - 110 Tabel 4.54 Energi ekspenditur responden berjalan di tanah tidak rata ... IV - 115 Tabel 4.55 Kebutuhan kalori responden berjalan di tanah tidak rata ... IV - 117 Tabel 4.56 Konsumsi oksigen responden berjalan di tanah tidak rata ... IV - 120 Tabel 4.57 PCI of walking responden berjalan di tanah tidak rata ... IV - 123 Tabel 4.58 %CVL responden berjalan di bidang berbatu ... IV - 126 Tabel 4.59 Hasil pengamatan jumlah siklus berjalan ... IV - 127 Tabel 4.60 Distribusi % CVL per siklus pada responden ... IV - 128 Tabel 4.61 Nilai % CVL per siklus terbesar ... IV - 129 Tabel 4.62 Waktu per fase berjalan responden di bidang berbatu ... IV - 130 Tabel 4.63 Rata-rata distribusi % CVL / fase berjalan di bidang berbatu ... IV - 132 Tabel 4.64 Energi ekspenditur responden berjalan di bidang berbatu ... IV - 136 Tabel 4.65 Kebutuhan kalori responden berjalan di bidang berbatu ... IV - 138 Tabel 4.66 Konsumsi oksigen responden berjalan di bidang berbatu ... IV - 141 Tabel 4.67 PCI of walking responden berjalan di bidang berbatu ... IV - 144

commit to user

xvi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Bidang datar dan rata. ... II - 8 Gambar 2.2 Bidang tangga. ... II - 8 Gambar 2.3 Bidang miring. ... II - 9 Gambar 2.4 Bidang tidak rata. ... II - 10 Gambar 2.5 Hubungan denyut jantung dengan kondisi kerja. ... II - 16 Gambar 2.6 Pembagian denyut jantung pada saat beraktivitas ... II - 16 Gambar 2.7 Total energi ekspenditur... II - 20 Gambar 3.1 Metodologi penelitian. ... III - 1 Gambar 3.2 Heart rate monitor. ... III - 5 Gambar 3.3 Prosthestic atas lutut dengan energy storing knee. ... III - 5 Gambar 3.4 Bidang datar. ... III - 6 Gambar 3.5 Bidang tangga ... III - 6 Gambar 3.6 Bidang miring. ... III - 7 Gambar 4.1 Prosthetic endoskeletal sistem energy storing. ... IV - 1 Gambar 4.2 Pengukuran data pada pengguna prosthetic. ... IV - 5 Gambar 4.3 Fase berjalan pada pengguna prosthetic atas lutut. ... IV - 7 Gambar 4.4 Grafik % CVL responden berjalan normal di bidang datar. ... IV - 17 Gambar 4.5 Siklus pola jalan (gait cycle). ... IV - 18 Gambar 4.6 Grafik distribusi % CVL per siklus... IV - 20 Gambar 4.7 Grafik pengamatan nilai % CVL per siklus terbesar ... IV - 21 Gambar 4.8 Grafik hasil pengamatan terhadap waktu per fase. ... IV - 22 Gambar 4.9 Rata-rata distribusi % CVL per fase. ... IV - 24 Gambar 4.10 Rata-rata distribusi % CVL per fase berjalan normal. ... IV - 24 Gambar 4.11 Energi ekspenditur respond berjalan normal di bidang datar. . IV - 28 Gambar 4.12 Kebutuhan kalori saat berjalan normal di bidang datar. ... IV - 30 Gambar 4.13 Grafik konsumsi oksigen berjalan normal di bidang datar ... IV - 33 Gambar 4.14 Phyiological cost index (PCI) of walking berjalan normal. ... IV - 36 Gambar 4.15 Grafik % CVL responden berjalan cepat di bidang datar. ... IV - 39 Gambar 4.16 Grafik rata-rata distribusi % CVL per siklus. ... IV - 41

commit to user

xvii

Gambar 4.17 Grafik pengamatan nilai % CVL per siklus terbesar. ... IV - 42 Gambar 4.18 Grafik hasil pengamatan waktu per fase. ... IV - 43 Gambar 4.19 Rata-rata distribusi % CVL per fase berjalan cepat. ... IV - 45 Gambar 4.20 Rata-rata distribusi % CVL pada gerak per fase. ... IV - 46 Gambar 4.21 Energi ekspenditur responden berjalan cepat di bidang datar .. IV - 49 Gambar 4.22 Kebutuhan kalori saat berjalan cepat di bidang datar. ... IV - 52 Gambar 4.23 Konsumsi oksigen berjalan cepat di bidang datar. ... IV - 55 Gambar 4.24 PCI of walking berjalan normal di bidang datar. ... IV - 58 Gambar 4.25 Grafik hasil perhitungan % CVL di bidang miring... IV - 60 Gambar 4.26 Grafik rata-rata distribusi % CVL / siklus di bidang miring. ... IV - 63 Gambar 4.27 Grafik pengamatan % CVL per siklus terbesar berjalan ... IV - 64 Gambar 4.28 Grafik waktu per fase responden di bidang miring. ... IV - 65 Gambar 4.29 Rata-rata distribusi % CVL per fase responden. ... IV - 66 Gambar 4.30 Rata-rata distribusi % CVL pada gerak per fase berjalan . .... IV - 67 Gambar 4.31 Energi ekspenditur responden berjalan di bidang miring. ... IV - 71 Gambar 4.32 Kebutuhan kalori responden berjalan di bidang miring. ... IV - 73 Gambar 4.33 Konsumsi oksigen responden berjalan di bidang miring. ... IV - 76 Gambar 4.34 PCI of walking responden berjalan di bidang miring. ... IV - 79 Gambar 4.35 Grafik % CVL responden di bidang tangga ... IV - 82 Gambar 4.36 Grafik rata-rata distribusi % CVL / siklus di bidang tangga. ... IV - 84 Gambar 4.37 Grafik pengamatan nilai % CVL per siklus terbesar. ... IV - 85 Gambar 4.38 Grafik hasil pengamatan terhadap waktu per fase. ... IV - 86 Gambar 4.39 Waktu per fase berjalan di bidang tangga. ... IV - 88 Gambar 4.40 Rata-rata distribusi % CVL per fase. ... IV - 89 Gambar 4.41 Energi ekspenditur responden berjalan di bidang tangga ... IV - 92 Gambar 4.42 Kebutuhan kalori responden berjalan di bidang tangga. ... IV - 95 Gambar 4.43 Konsumsi oksigen responden berjalan di bidang tangga. ... IV - 98 Gambar 4.44 PCI of walking responden berjalan di bidang tangga. ... IV - 101 Gambar 4.45 %CVL responden berjalan di bidang tanah tidak rata. ... IV - 104 Gambar 4.46 Hasil pengamatan jumlah siklus berjalan... IV - 107 Gambar 4.47 Rata-rata distribusi % CVL per siklus berjalan. ... IV - 108 Gambar 4.48 Nilai % CVL per siklus terbesar. ... IV -109

commit to user

xviii

Gambar 4.49 Rata-rata distribusi %CVL per fase di tanah tidak rata ... IV - 111 Gambar 4.50 Distribusi % CVL pada gerak per fase... IV - 112 Gambar 4.51 Energi ekspenditur responden di tanah tidak rata. ... IV - 115 Gambar 4.52 Kebutuhan kalori responden berjalan di tanah tidak rata. ... IV - 118 Gambar 4.53 Konsumsi oksigen responden berjalan di tanah tidak rata. .... IV - 121 Gambar 4.54 PCI of walking responden berjalan di tanah tidak rata. ... IV - 123 Gambar 4.55 %CVL responden berjalan di bidang berbatu ... IV - 126 Gambar 4.56 Hasil pengamatan jumlah siklus berjalan... IV - 129 Gambar 4.57 Distribusi % CVL per siklus pada responden. ... IV - 130 Gambar 4.58 Grafik hasil pengamatan terhadap waktu per fase. ... IV - 131 Gambar 4.59 Rata-rata distribusi % CVL per fase berjalan. ... IV - 132 Gambar 4.60 Rata-rata distribusi % CVL per fase berjalan. ... IV - 133 Gambar 4.61 Energi ekspenditur responden berjalan di bidang berbatu. .... IV - 136 Gambar 4.62 Kebutuhan kalori responden berjalan di bidang berbatu. ... IV - 139 Gambar 4.63 Konsumsi oksigen responden berjalan di bidang berbatu ... IV - 142 Gambar 4.64 PCI of walking responden berjalan di bidang berbatu. ... IV - 144

commit to user

xix

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1Grafik Denyut Jantung Amputee Berjalan Normal

di Bidang Datar ... L-1 Lampiran 2Grafik Denyut Jantung Amputee Berjalan Cepat di Bidang Datar ... L-1 Lampiran 3Grafik Denyut Jantung Amputee Berjalan di Bidang Miring ... L-2 Lampiran 4Grafik Denyut Jantung Amputee Berjalan di Bidang Tangga ... L-3 Lampiran 5Grafik Denyut Jantung Amputee Berjalan di Tanah Tidak Rata ... L-3 Lampiran 6Grafik Denyut Jantung Amputee Berjalan di Bidang Berbatu ... L-4 Lampiran 7Grafik Denyut Jantung Normal 1 Berjalan Normal di Bidang

Datar... L-5 Lampiran 8Grafik Denyut Jantung Normal 1 Berjalan Cepat di Bidang

Datar... L-5 Lampiran 9Grafik Denyut Jantung Normal 1 Berjalan Normal di Bidang

Miring ... L-6

Lampiran 10Grafik Denyut Jantung Normal 1 Berjalan Normal di Bidang

Tangga ... L-7

Lampiran 11Grafik Denyut Jantung Normal 1 Berjalan Normal di Bidang

Tanah Tidak Rata ... L-7

Lampiran 12Grafik Denyut Jantung Normal 1 Berjalan Normal di Bidang

Berbatu ... L-8

Lampiran 13Grafik Denyut Jantung Normal 2 Berjalan Normal di Bidang

Datar... L-9 Lampiran 14Grafik Denyut Jantung Normal 2 Berjalan Cepat di Bidang

Datar... L-9

Lampiran 15Grafik Denyut Jantung Normal 2 Berjalan Normal di Bidang

Miring ... L-10

Lampiran 16Grafik Denyut Jantung Normal 2 Berjalan Normal di Bidang

Tangga ... L-11

Lampiran 17Grafik Denyut Jantung Normal 2 Berjalan Normal di Bidang

commit to user

xx

Lampiran 18Grafik Denyut Jantung Normal 2 Berjalan Normal di Bidang

Berbatu ... L-12

Lampiran 19Grafik Denyut Jantung Normal 3 Berjalan Normal di Bidang

Datar... L-13 Lampiran 20Grafik Denyut Jantung Normal 3 Berjalan Cepat di Bidang

Datar... L-13

Lampiran 21Grafik Denyut Jantung Normal 3 Berjalan Normal di Bidang

Miring ... L-14

Lampiran 22Grafik Denyut Jantung Normal 3 Berjalan Normal di Bidang

Tangga ... L-15

Lampiran 23Grafik Denyut Jantung Normal 3 Berjalan Normal di Bidang

Tanah Tidak Rata ... L-15

Lampiran 24Grafik Denyut Jantung Normal 3 Berjalan Normal di Bidang

Berbatu ... L-16

Lampiran 25Grafik Denyut Jantung Normal 4 Berjalan Normal di Bidang

Datar... L-17 Lampiran 26Grafik Denyut Jantung Normal 4 Berjalan Cepat di Bidang

Datar... L-17

Lampiran 27Grafik Denyut Jantung Normal 4 Berjalan Normal di Bidang

Miring ... L-18

Lampiran 28Grafik Denyut Jantung Normal 4 Berjalan Normal di Bidang

Tangga ... L-19

Lampiran 29Grafik Denyut Jantung Normal 4 Berjalan Normal di Bidang

Tanah Tidak Rata ... L-19

Lampiran 30Grafik Denyut Jantung Normal 4 Berjalan Normal di Bidang

Berbatu ... L-20

Lampiran 31Grafik Denyut Jantung Normal 5 Berjalan Normal di Bidang

Datar... L-21 Lampiran 32Grafik Denyut Jantung Normal 5 Berjalan Cepat di Bidang

Datar... L-21

Lampiran 33Grafik Denyut Jantung Normal 5 Berjalan Normal di Bidang

commit to user

xxi

Lampiran 34Grafik Denyut Jantung Normal 5 Berjalan Normal di Bidang

Tangga ... L-23

Lampiran 35Grafik Denyut Jantung Normal 5 Berjalan Normal di Bidang

Tanah Tidak Rata ... L-23

Lampiran 36Grafik Denyut Jantung Normal 3 Berjalan Normal di Bidang

commit to user

ABSTRAK

Rezki Kurnia Santi. NIM : I0306055. KAJIAN FISIOLOGI PADA PENGGUNA PROSTHETIC ENDOSKELETAL SISTEM ENERGY STORING MEKANISME 2-BAR. Skripsi. Surakarta : Jurusan Teknik Industri, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Oktober 2010.

Tubuh manusia dirancang untuk melakukan aktivitas pekerjaan sehari-hari. Salah satu aktivitas fisik yang dilakukan manusia adalah berjalan. Kehilangan salah satu atau keduanya dari bagian tubuh terutama pada anggota gerak pada manusia mengakibatkan keterbatasan dalam beraktivitas. Aktivitas berjalan pada

amputee dengan alat bantu gerak (prosthetic) berbeda dengan orang normal sehingga nilai pengukuran fisiologi keduanya berbeda. Saat berjalan pada medan yang berbeda-beda, tubuh akan mengkonsumsi energi yang berbeda pula.

Penelitian ini dilakukan terhadap seorang amputee atas lutut yang bertujuan untuk mengetahui tingkat metabolisme melalui pengukuran aspek fisiologi pada pengguna prosthetic energy storing knee saat melakukan aktivitas berjalan pada bidang datar, menaiki dan menuruni bidang miring, menaiki dan menuruni tangga, tanah tidak rata, dan berbatu.. Hal yang dikaji berupa lima kriteria pengukuran fisiologi meliputi %CVL untuk mengetahui tingkat kelelahan yang terjadi,

VO2maks untuk mengetahui konsumsi oksigen, energi ekspenditur untuk

mengetahui konsumsi energi, kebutuhan kalori untuk mengetahui kalori yang diperlukan saat berjalan, dan physiological cost index (PCI) of walking untuk mengetahui tingkat fisiologi pada amputee pengguna prosthetic

Hasil penelitian ini adalah nilai-nilai pengkuran fisiologi yang menunjukan bahwa amputee pengguna prosthetic endoskeletal sistem energy storing knee

dengan mekanisme 2 bar memiliki nilai yang mendekati kondisi responden normal dan memiliki kemiripan kondisi fisiologi. Prosthetic endoskeletal energy storing mekanisme 2-bar secara umum cukup memberikan kenyamanan dan mampu mengakomodasi aktivitas berjalan di bidang datar, berjalan menaiki dan menuruni bidang miring, berjalan menaiki dan menuruni tangga, berjalan di tanah tidak rata, dan berjalan di bidang berbatu yang ditunjukkan melalui kedekatan nilai physiological cost index of walking dan nilai aspek fisiologi antara amputee

pengguna prosthetic dan responden normal. Prosthetic endoskeletal energy storing mekanisme 2-bar menunjukkan hasil terbaik pada kemiripan kondisi fisiologi saat digunakan dibidang datar, sementara itu saat digunakan berjalan menaiki dan menuruni bidang tangga kurang menunjukkan kemiripan kondisi fisiologi.

Kata kunci: alat pencetak lilin, REBA, parallel casting, produktivitas xix + 200 halaman; 79 gambar; 31 tabel; 4 lampiran

commit to user

ii

ABSTRAK

Rezki Kurnia Santi. NIM : I0306055. STUDY OF PHYSIOLOGICAL FROM THE USER OF ENDOSKELETAL PROSTHETIC WITH ENERGY STORING 2-BARS MECHANISM. Final Assignment. Surakarta : Departement of Industrial Engineering, Faculty of Engineering, Sebelas Maret University, October 2010.

Human body is designed to do daily activities. One of the activities of human being is to walk. Losing of one or two of human body part, especially lower lib will cause awkwardness on the activities. The activities of walk on amputee with the prosthetic differs from normal human being, so that physiological measurement value between them also different. When walking in different areas, human body will consume different energy.

This study is done on an above knee amputee and intended to know the metabolism levels through physiological aspect measurement on prosthetic energy storing knee users when doing walking activities on flat area, up and down hill area, up and down stairs, unheavy area, and rocky area. The thing that be discussed consist of five criteria of physiological measurement, they are %cardiovasculer to know the level of tiredness, VO2maks to know the oxygen consumption, calories need to know the calories needed in walking activities, and physiological cost index (PCI) of walking to know the physiological level on amputee.

The result of this study is that the value of physiological measurement shows that endoskeletal prosthetic with energy storiing knee with 2-bars mechanism users amputee having score that close to normal. Respondent condition and having a slight likeness to physiological condition. Endoskeletal prosthetic with energy storing 2-bars mechanism generally adequate ingiving comfortness and able to accomodate walking activities in flat area, walking up don hill, walking up down stairs, walking in unheavy area, and walking in rocky area, showed by closeness of physilogical cost index of walking value and physiological aspect value between prosthetic users amputee and normal respondent. Endoskeletal prosthetic with energy storing 2-bars mechanism shows the best result on a slight likeness of physiological condition when it is used on flat area, while when it is used to walk up and down stairs does not show the slight likeness of physiological condition.

Keywords: physiology, prosthetic, amputee

xix + 201 pages; 80 pictures; 75 tables; 24 attachments References: 23 (1968-2010)

commit to user

I-1

BAB I

PENDAHULUAN

Pada bab ini diuraikan beberapa hal pokok mengenai penelitian ini meliputi latar belakang penelitian, perumusan masalah, tujuan dan manfaat penelitian, batasan masalah dan asumsi, serta sistematika pembahasan.

1.1LATAR BELAKANG

Tubuh manusia dirancang untuk melakukan aktivitas pekerjaan sehari-hari. Pekerjaan mempunyai arti penting bagi kemajuan dalam mencapai kehidupan yang produktif. Saat beraktivitas, tubuh akan menerima beban dari luar tubuh. Salah satu aktivitas fisik yang dilakukan manusia adalah berjalan. Menurut Astrand and Radahl (1977), saat berjalan normal manusia mengkonsumsi energi sebesar 7,6 kJ/min. Aktivitas manusia tidak hanya berjalan normal pada bidang datar tapi juga walking up-down hill (naik turun bidang miring), climbing stairs

(menaiki tangga), tanah tidak rata (uneven ground), dan tanah berbatu (rocky ground). Saat berjalan pada medan yang berbeda-beda, tubuh akan mengkonsumsi energi yang berbeda pula. Pada saat berjalan menaiki dan menuruni bidang miring, tubuh mengkonsumsi energi sebesar 20,6 kJ/min dan 8,1 kJ/min. Saat berjalan menaiki tangga, tubuh mengkonsumsi energi sebesar 33,6 kJ/min. Adapun pada saat berjalan di tanah yang tidak rata, tubuh mengkonsumsi energi sebesar 28,4 kJ/min.

Menurut Murray (2003), cara yang diambil untuk mengukur pengeluaran energi adalah mengukur konsumsi oksigen, dimana 1 liter O2 yang dikonsumsi

setara dengan pengeluaran energi sebesar kurang lebih 4,83 kkal (20kJ). Menurut Tarwaka (2004) cara mengukur pengeluaran energi saat ini digunakan dengan 2 cara yaitu langsung melalui asupan oksigen selama bekerja dan cara tidak langsung dengan menghitung denyut nadi selama bekerja.

Kehilangan salah satu atau keduanya dari bagian tubuh terutama pada anggota gerak pada manusia mengakibatkan keterbatasan dalam beraktivitas. Aktivitas berjalan pada amputee dengan alat bantu gerak (prosthetic) berbeda dengan orang normal sehingga nilai pengukuran fisiologi keduanya berbeda.Verne

commit to user

I-2

(1968) mengungkapkan bahwa ketiadaan gerakan tubuh karena hilangnya suatu anggota tubuh menyebabkan pemakaian energi meningkat sebesar 10-15%. Aktivitas yang dilakukan oleh seorang amputee memerlukan energi dan oksigen yang lebih besar dibandingkan dengan orang normal. Selain itu, tingkat kelelahan pun lebih besar. Energi yang dikeluarkan amputee pengguna prosthetic yang lebih baik akan lebih kecil. Hal ini diperkuat dengan adanya penelitian oleh Herdiman,

dkk (2009) mengenai kajian fisiologi pada karakteristik prosthetic kaki endoskeletal jenis Above-Knee Prosthetic (AKP). Hasil penelitian ini adalah

prosthetic endoskeletal menunjukkan hasil yang lebih baik dibandingkan

prosthetic eksoskeletal. Hal ini mempengaruhi tingkat fisiologi tubuh pengguna (amputee).

Kini telah dikembangkan prosthetic above knee endoskeletaldengan energy storing knee mekanisme 2-bar dengan menggunakan gas spring. Yang dimaksud dengan 2-bar adalah adanya 2 buah link yang dihubungkan dengan 1 joint. Pada desain ini link aktif terdapat pada adapter atas sedangkan link pasif terdapat pada bagian chasis. Fungsi gas spring adalah memberikan respon meluruskan kaki saat dilipat pada sudut tertentu dan apabila dilipat melebihi sudut tersebut maka kaki tidak akan kembali lurus. Penggunaan gas spring diharapkan dapat memberikan kemudahan kaki dalam melangkah saat menggunakan prosthetic above knee

endoskeletal dengan energy storing knee, tidak hanya mudah untuk berjalan di bidang yang datar dan rata, tapi juga untuk berjalan di bidang yang lain seperti bidang miring, tangga, tidak rata, dan bidang berbatu. Performa prosthetic ini dapat diuji melalui pengujian biomekanik dan fisiologi. Pengujian fisiologi dapat mengetahui metabolisme tubuh pada saat menggunakan prosthetic termasuk mengetahui konsumsi energi amputee pengguna prosthetic. Semakin baik suatu desain prosthetic, energi yang dikonsumsi penggunanya juga akan semakin lebih kecil tidak hanya dilihat dari energi mekaniknya, melainkan energi secara keseluruhan yang dapat diukur dari tingkat fisiologinya. Oleh karena itu, penelitian mengenai pengukuran tingkat fisiologi amputee saat menggunakan

prosthetic endoskeletal energy storing mekanisme 2-bar perlu dilakukan.

Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui tingkat metabolisme melalui pengukuran aspek fisiologi pada pengguna prosthetic energy storing knee saat

commit to user

I-3

melakukan aktivitas berjalan pada bidang datar, menaiki dan menuruni bidang miring, menaiki dan menuruni tangga, tanah tidak rata, dan berbatu.. Hal yang dikaji berupa lima kriteria pengukuran fisiologi meliputi %CVL untuk mengetahui tingkat kelelahan yang terjadi, VO2maks untuk mengetahui konsumsi

oksigen, energi ekspenditur untuk mengetahui konsumsi energi, kebutuhan kalori untuk mengetahui kalori yang diperlukan saat berjalan, dan physiological cost index (PCI) of walking untuk mengetahui tingkat fisiologi pada amputee

pengguna prosthetic. Kajian fisiologi ini diharapkan mampu memberikan informasi mengenai kesesuaiannya dengan kondisi fisiologi orang normal meliputi tingkat kelelahan, energi yang dikeluarkan amputee pada saat menggunakan prosthetic endoskeletal sistem energy storing knee dengan

mekanisme 2-bar, kebutuhan kalori, konsumsi oksigen, dan PCI of walking dalam mengakomodasi akivitas berjalan.

1.2PERUMUSAN MASALAH

Berdasarkan latar belakang di atas maka perumusan masalah yang dapat diangkat adalah bagaimana hasil pengukuran fisiologi pengguna pada penyandang cacat kaki atas lutut yang menggunakan prosthetic endoskeletal sistem energy storing knee mekanisme 2-bar untuk bidang datar, bidang naik turun tangga, bidang miring, bidang tanah tidak rata, dan bidang berbatu.

1.3TUJUAN PENELITIAN

Tujuan yang dicapai dalam penelitian ini yaitu menentukan konsumsi metabolisme tubuh dari hasil fisiologi pada penyandang cacat kaki atas lutut. Sedangkan tujuan yang dalam penelitian ini, yaitu:

1. Mengukur aspek fisiologi yang meliputi tingkat kelelahan (%CVL), energi ekspenditur, kebutuhan kalori, konsumsi oksigen, dan physiological cost index

(PCI) of walking pengguna prosthetic endoskeletal sistem energy storing knee

dengan mekanisme 2-bar.

2. Menentukan selisih nilai aspek fisiologi antara amputee pengguna prosthetic

dan responden normal saat melakukan aktivitas berjalan di bidang datar, berjalan menaiki dan menuruni bidang miring, berjalan menaiki dan menuruni tangga, berjalan di tanah tidak rata, dan berjalan di bidang berbatu.

commit to user

I-4

1.4MANFAAT PENELITIAN

Adapun manfaat yang dicapai dalam penelitian ini, yaitu:

1. Memberikan rekomendasi prosthetic endoskeletal sistem energy storing knee

dengan mekanisme 2-bar yang memiliki respon fisiologi mendekati kondisi orang normal dalam mengakomodasi aktivitas berjalan di lingkungan sekitar. 2. Memperoleh hasil pengukuran aspek fisiologi yang meliputi tingkat kelelahan

(%CVL), energi ekspenditur, kebutuhan kalori, konsumsi oksigen, dan

physiological cost index (PCI) of walking yang dikeluarkan oleh pengguna

prosthetic endoskeletal sistem energy storing knee dengan mekanisme 2-bar

1.5BATASAN MASALAH

Batasan masalah dari penelitian pengukuran fisiologi prosthetic kaki bagian atas lutut, sebagai berikut:

1. Penelitian dilakukan kepada 1 responden laki-laki yang kehilangan satu anggota gerak atas lutut dan 5 orang responden laki-laki normal.

2. Kondisi aktivitas yang diamati adalah pada saat berjalan.

3. Waktu istirahat untuk melaksanakan percobaan berikutnya sebesar 15 menit. 4. Pengamatan amputee berjalan dilakukan di bidang datar, hill, stair, uneven

plant, dan rocky plant.

5. Stairs atau tangga yang digunakan memiliki dimensi panjang 2 m, tinggi 75 cm, tinggi anak tangga 15 cm, lebar anak tangga 1 m, dan sudut elevasi 300. 6. Hill atau bidang miring memiliki panjang 175 cm, tinggi 75 cm, dan sudut

elevasi 150.

7. Stairs dan hill memiliki kondisi tekstur permukaan rata dan tidak licin.

8. Kriteria fisiologi yang digunakan adalah %CVL, energi ekspenditur,

kebutuhan kalori, konsumsi oksigen, dan physiological cost indexof walking. 9. Pengukuran denyut nadi dilakukan di ujung jari telunjuk tangan kiri.

1.6ASUMSI PENELITIAN

Asumsi-asumsi yang digunakan pada penelitian pengukuran fisiologi

prosthetic kaki atas lutut, sebagai berikut:

1. Responden amputee dan responden normal dalam keadaan sehat dan normal.

commit to user

I-5

3. Aspek psikologi tidak mempengaruhi hasil penelitian.

4. Responden normal maupun amputee memiliki kecepatan berjalan normal yang

berbeda dan pada penelitian ini kecepatan tersebut diasumsikan telah tercapai. 5. Konsumsi energi setiap waktu konstan saat melakukan aktivitas berjalan. 6. Faktor eksternal meliputi temperatur, kelembaban udara, dan sirkulasi udara

tidak mempengaruhi kondisi fisiologi responden.

1.7SISTEMATIKA PENULISAN

Sistematika penulisan dibuat agar dapat memudahkan pembahasan penyelesaian masalah dalam penelitian ini. Penjelasan mengenai sistematika penulisan dibawah ini.

BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini menguraikan berbagai hal mengenai latar belakang penelitian, perumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah, asumsi-asumsi dan sistematika penulisan.

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini menguraikan teori-teori yang akan dipakai untuk mendukung penelitian, sehingga perhitungan dan analisis dilakukan secara teoritis. Tinjauan pustaka diambil dari berbagai sumber yang berkaitan langsung dengan permasalahan yang dibahas dalam penelitian.

BAB III : METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini berisi tahapan yang dilalui dalam penyelesaian masalah secara umum yang berupa gambaran terstruktur dalam bentuk flowchart sesuai dengan permasalahan yang ada mulai dari pemilihan responden, pengumpulan data denyut nadi sampai dengan pengolahan data dan analisis.

BAB IV : PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

Bab ini berisi data penelitian yang terdiri dari data tinggi badan, berat badan, data denyut nadi hasil pengamatan, dan data rekaman video aktivitas berjalan. Pada bab ini dijelaskan cara pengolahan data tersebut. Percobaan dan pengambilan data dilakukan di laboratorium perencanaan dan perancangan produk Jurusan Teknik Industri UNS dan laboratorium sistem produksi Jurusan Teknik Industri UNS.

commit to user

I-6

BAB V : ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL

Bab ini berisi interpretasi hasil pengolahan data dan melakukan analisa terhadap tujuan penelitian yang ditetapkan.

BAB VI : KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini menguraikan target pencapaian dari tujuan penelitian dan kesimpulan yang diperoleh dari pembahasan masalah. Bab ini juga menguraikan saran dan masukan bagi kelanjutan penelitian.

commit to user

II - 1

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 ENERGI TUBUH

Menurut Sastrowinoto (1985), konsumsi energi didefinisikan sebagai suatu energi yang dikeluarkan atau dibutuhkan oleh tubuh untuk melakukan aktivitas tertentu. Konsumsi energi pada manusia diukur dengan KiloKalori (KKal). Kebutuhan energi seseorang menurut FAO/WHO (1985) adalah konsumsi energi berasal dari makanan yang diperlukan untuk menutupi pengeluaran energi seseorang bila ia mempunyai ukuran dan komposisi tubuh dengan tingkat aktivitas yang sesuai dengan kesehatan jangka panjang dan yang memungkinkan pemeliharaan aktivitas fisik yang diperlukan secara sosial dan ekonomi (Suwita, 2003).

Salah satu proses penting dalam tubuh manusia adalah berubahnya energi kimia dari makanan menjadi panas dan energi mekanik. Makanan dipecah di dalam usus menjadi senyawa kimia sederhana sehingga dapat dicerna oleh dinding alat pencerna sampai ke aliran darah. Bagian terbesar dari pecahan makanan kemudian diangkut ke hati untuk disimpan sebagai cadangan energi dalam bentuk glikogen dan jika diperlukan lalu dilepaskan ke dalam aliran darah sebagian besar dalam bentuk senyawa gula (Sastrowinoto, 1985). Hanya sebagian kecil pecahan makanan itu terpakai untuk membangun jaringan tubuh atau tinggal pada jaringan lembut sebagai lemah. Dengan perantaraan darah, bahan makanan yang berenergi itu mencapai semua sel tubuh dan mendapatkan energi dirinya dengan jalan menghancurkan menjadi produk akhir yang berenergi rendah (air, karbondioksida dan urea). Dalam fisiologi kerja, konsumsi energi diukur secara tidak langsung melalui konsumsi oksigen yang kemudian dihasilkan dengan hasil kerja. Setiap liter oksigen yang dibutuhkan oleh tubuh manusia menghasilkan energi sebesar 4,8 KKal dan dinamakan nilai kalorifik dari oksigen (Sastrowinoto, 1985). Pada waktu bekerja, pengeluaran energi meningkat. Makin besar gerakan otot maka makin tinggi pula pengeluaran energi kerjanya. Kenaikan

commit to user

II - 2

konsumsi energi yang nampak dalam kerja fisik itu dinyatakan dalam Kalori Kerja.

Fisiologi kerja adalah studi tentang fungsi digunakan untuk melakukan aktivitas. Kemampuan manusia untuk melaksanakan kegiatannya tergantung pada struktur fisik dari tubuhnya. Semua kegiatan tubuh manusia memerlukan tenaga yang diperoleh dari proses metabolisme dalam otot (Primawati, 2009).

2.1.1 Metabolisme

Menurut Tanzil (2007), metabolisme adalah kumpulan proses-proses kimia yang mengubah bahan makanan menjadi bentuk kerja mekanis dan panas atau sering diartikan sebagai semua perubahan kimia dan energi yang terjadi di dalam tubuh. Metabolisme ditinjau dari 2 segi, yaitu:

1. Metabolisme materi / intermedier.

Metabolisme materi merupakan perubahan berbagai bahan dalam tubuh. 2. Metabolisme energi.

Metabolisme energi merupakan perubahan energi kimia bahan makanan dan dikeluarkan dalam bentuk energi panas dan panas kerja.

Pengukuran metabolisme energi dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu dengan kalorimeter langsung dan tidak langsung. Tujuan dari pengukuran laju metabolisme adalah untuk keperluan kalori, diet, dan diagnosis. Faktor-faktor yang mempengaruhi laju metabolisme adalah kerja otot, pemasukan makanan terakhir, suhu lingkungan, tinggi badan, berat badan, jenis kelamin, umur, keadaan emosi, iklim, suhu tubuh, kehamilan, laktasi, haid, kadar hormon tiroid dalam darah, dan kadar epinefrin/norepinefrin dalam darah.

2.1.2 Body Mass Index (BMI)

Body mass index (BMI) adalah bilangan yang digunakan untuk mengetahui tingkat obesitas seseorang. Body mass index (BMI) disebut juga dengan indeks massa tubuh (BMI). BMI pertama kali diperkenalkan oleh Organisasi Kesehatan Dunia (WHO). Tujuan WHO mengeluarkan BMI ini adalah untuk menetapkan suatu ukuran atau klasifikasi obesitas yang dapat berlaku secara umum dan tidak bergantung pada bias-bias kebudayaan. Nilai BMI tidak dipengaruhi oleh umur dan jenis kelamin, namun hanya mempertimbangkan berat badan dan tinggi badan

commit to user

II - 3

manusia. Keterbatasan BMI adalah tidak dapat digunakan bagi anak-anak dalam masa pertumbuhan, wanita hamil dan orang yang sangat berotot (atlet). BMI ditentukan dengan rumus dibawah ini.

BMI = ₂

H W

...persamaan 2.1 dengan; W adalah berat badan dalam kg

H adalah tinggi badan dalam m

Klasifikasi nilai BMI menurut WHO dalam website Forum Obesitas (2008) disajikan pada tabel 2.1.

Tabel 2.1 Klasifikasi body mass index (BMI) menurut WHO Kategori BMI (kg/m2) Resiko terkena penyakit

Langsing < 18.5 Rendah

Proporsional 18.5-24.9 Rata-rata

Gemuk ≥ 25

a.Pra obesitas 25-29.9 Meningkat

b.Obesitas I 30-34.9 Sedang

c.Obesitas II 35-39.9 Berbahaya

d.Obesitas III ≥ 40 Sangat berbahaya

Sumber: WHO dalam Forum Obesitas, 2008

WHO melakukan penelitian mengenai BMI di Singapura pada tahun 2000.

Hasil penelitian menunjukkan orang Singapura dengan BMI 27-28 kg/m2

mempunyai lemak tubuh sama dengan orang kulit putih dengan BMI 30 kg/m2. Hasil ini membuat WHO mengeluarkan standar BMI yang secara khusus berlaku bagi orang-orang Asia dewasa. Klasifikasi BMI untuk orang Asia dewasa ditampilkan pada tabel 2.2.

Tabel 2.2 Klasifikasi body mass index (BMI) orang Asia dewasa Kategori BMI (kg/m2) Resiko terkena penyakit

Langsing < 18.5 Rendah

Proporsional 18.5-22.9 Rata-rata

Gemuk ≥ 23

a. Pra obesitas 23-24.9 Meningkat

b.Obesitas I 25-29.9 Sedang

c. Obesitas II ≥30 Berbahaya

commit to user

II - 4

Tabel 2.2 dapat dilihat bahwa ukuran BMI untuk orang Asia berbeda dengan BMI orang Eropa. BMI untuk orang Asia tidak ada klasifikasi untuk obesitas III seperti pada BMI orang Eropa.

2.2 AKTIVITAS KESEHARIAN TERHADAP ENERGI TUBUH Kegiatan-kegiatan kerja manusia dapat digolongkan menjadi kerja fisik (otot) dan kerja mental (otak) dengan intensitas yang berbeda. Tingkat intensitas yang terlampau tinggi memungkinkan pemakaian energi yang berlebihan, sebaliknya intensitas yang terlalu rendah menimbulkan rasa bosan dan jenuh. Karena itu perlu diupayakan tingkat intensitas yang optimum yang ada diantara kedua batas ekstrim tadi dan tentunya untuk tiap individu berbeda.

Pemisahan antara kerja fisik dan mental tidak dapat dilakukan secara sempurna, karena saling berhubungan erat. Dilihat dari energi yang dikeluarkan, kerja mental murni relatif lebih sedikit mengeluarkan energi dibandingkan dengan kerja fisik. Kerja fisik mengakibatkan pengeluaran energi yang berhubungan erat dengan konsumsi energi.

Wignjosoebroto (1991) menyatakan aktivitas fisik merupakan suatu kegiatan yang memerlukan usaha fisik manusia yang kuat selama periode kerja berlangsung. Menurut Sulistyadi dan Susanti (2003), aktivitas fisik manusia menghasilkan perubahan pada fungsi beberapa alat tubuh yang dapat dideteksi melalui konsumsi oksigen, denyut nadi per detik, peredaran udara dalam paru-paru, temperatur tubuh, konsentrasi asam laktat dalam darah, komposisi kimia dalam darah dan air seni, tingkat penguapan dan beberapa faktor lainnya. Pengukuran tersebut dapat digunakan untuk mengukur konsumsi energi. Kerja fisik dikelompokkan oleh Davis dan Miller, yaitu:

a. Kerja total seluruh tubuh, yang mempergunakan sebagian besar otot biasanya melibatkan duapertiga atau tiga perempat otot tubuh.

b. Kerja sebagian otot, yang membutuhkan lebih sedikit energi ekspenditur karena otot yang digunakan lebih sedikit.

c. Kerja otot statis, otot digunakan untuk menghasilkan gaya tetapi tanpa kerja mekanik. Membutuhkan kontraksi sebagian otot.

Sampai saat ini metode pengukuran kerja fisik, dilakukan dengan menggunakan beberapa standar, yaitu:

commit to user

II - 5

1. Konsep horse-power (foot-pounds of work per minute) oleh Taylor, tetapi tidak memuaskan.

2. Tingkat konsumsi energi untuk mengukur pengeluaran energi.

3. Perubahan tingkat kerja jantung dan konsumsi oksigen (metode terbaru).

Tiffin mengemukakan kriteria-kriteria yang dapat digunakan untuk mengetahui pengaruh pekerjaan terhadap manusia dalam suatu sistem kerja, yaitu: a. Kriteria faali meliputi kecepatan denyut nadi, konsumsi oksigen, tekanan darah, tingkat penguapan, temperatur tubuh, komposisi kimia dalam darah dan air seni. Kriteria ini digunakan untuk mengetahui perubahan fungsi alat-alat tubuh selama bekerja.

b. Kriteria kejiwaaan meliputi pengukuran hasil kerja yang diperoleh dari pekerja. Kriteria ini digunakan untuk mengetahui pengaruh seluruh kondisi kerja dengan meihat hasil kerja yang diperoleh dari pekerja.

Aktivitas fisik yang dilakukan secara terus menerus sering disebut dengan aktivitas cardiovasculer. Aktivitas cardiovasculer merupakan kegiatan yang dilakukan oleh seseorang saat beraktivitas dengan pola yang ritmis dan terus menerus pada suatu periode waktu tertentu. Selama aktivitas cardiovasculer

dilakukan, jantung memompa darah ke seluruh otot dalam tubuh manusia.

Aktivitas fisik menyebabkan pengeluaran energi yang berhubungan erat dengan konsumsi energi. Dalam hal penentuan konsumsi energi, biasanya digunakan parameter indeks kenaikan bilangan kecepatan jantung. Indeks ini merupakan perbedaan antara kecepatan denyut nadi pada saat istirahat dengan kecepatan denyut nadi pada waktu bekerja (Sulistyadi dan Susanti, 2003). Konsumsi energi pada tubuh diukur dengan satuan kilo kalori (Kkal) sehingga dari pernyataan di atas dapat disimpulkan bahwa konsumsi energi menjadi tolak ukur yang dapat dipakai sebagai penentu berat atau ringannya suatu kerja fisik.

Menurut Grandjean (1993), konsumsi energi (kalori) merupakan indikator terhadap beban kerja dan dapat digunakan untuk mengukur waktu istirahat dan membandingkan tingkat efisiensi pekerjaan dari beberapa perbedaan alat dan metode yang digunakan dalam melakukan pekerjaan.

commit to user

II - 6

Menurut Kroemer (2010), pemakaian energi yang dibutuhkan berbeda oleh pria dan wanita berbeda maupun untuk melakukan beberapa macam pekerjaan ditampilkan pada tabel 2.3.

Tabel 2.3 Kebutuhan energi pria dan wanita

Sumber: Kroemer adapted from Astrand and Radahl, 1977

Tabel 2.3 dapat dilihat bahwa tingkat konsumsi energi yang dibutuhkan oleh pria lebih besar daripada wanita. Berbagai macam aktivitas yang dilakukan oleh tubuh juga menunjukkan tingkat konsumsi energi yang berbeda. Hal ini ditampilkan pada tabel 2.4.

Tabel 2.4 Kebutuhan energi untuk aktivitas fisik manusia

Sumber: Kroemer adapted from Astrand and Rodahl 1977, Rohmert and Rutenfranz 1983, and Stegemann 1984

commit to user

II - 7

Tabel 2.4 Kebutuhan energi untuk aktivitas fisik manusia (lanjutan)

Sumber: Kroemer adapted from Astrand and Rodahl 1977, Rohmert and Rutenfranz 1983, and Stegemann 1984

Tabel 2.4 menunjukkan bahwa dalam berjalan, manusia tidak hanya melewati bidang yang datar saja, tapi juga bidang yang tidak rata, tangga, dan bidang miring. Seperti yang diungkapkan oleh International Committee of the Red Cross USA dalam buku yang berjudul exercises for lower-limb amputees Gait

commit to user

II - 8

training, bahwa dalam beraktivitas, manusia akan melewati beberapa bidang. Bidang-bidang tersebut, sebagai berikut:

1. Bidang datar dan rata.

Manusia dikehidupan sehari-hari selalu melakukan aktivitas, salah satunya adalah berjalan. Dalam berjalan manusia akan melewati beberapa bidang dan yang sering dihadapi adalah bidang yang datar, seperti pada gambar 2.1.

Gambar 2.1 Bidang datar dan rata

Sumber: www.ICRC.org, 2008

Bidang datar adalah bidang yang paling mudah untuk dilalui. Saat berjalan di bidang ini, amputee mengalami kesulitan yang tidak berarti bila dibandingkan dengan bidang yang lain. Pola berjalan amputee di bidang datar masih dalam tingkatan yang stabil. Karena di bidang ini tidak terdapat halangan yang

mengganggu amputee untuk melangkah.

2. Bidang tangga.

Selain di bidang datar, dikehidupan sehari-hari manusia akan melewati beberapa bidang lain dan salah satunya adalah bidang tangga. Bidang tangga telah digambarkan pada gambar 2.2.

commit to user

II - 9

(1b)

Gambar 2.2 Bidang tangga, (1a) naik tangga, (1b) turun tangga

Sumber: www.ICRC.org, 2008

Bidang tangga adalah bidang yang cukup sulit untuk dilalui. Bidang ini memiliki ketinggian, sudut elevasi/kemiringan, lebar, dan panjang tertentu. Saat berjalan normal di bidang tangga, amputee akan menaiki dan menuruni tangga. Umumnya, orang normal dalam berjalan di tangga akan lebih berhati-hati di setiap langkahnya. Hal ini, juga dialami amputee bahwa berjalan di tangga tidak semudah berjalan di bidang yang datar dan perlu untuk lebih berhati-hati. Diperlukan cara melangkah yang tepat untuk menaiki dan menuruni tangga, karena bidang tangga pada umumnya memiliki dimensi yang tidak seluas bidang datar. Saat menaiki tangga, kaki yang tidak teramputasi melangkah terlebih dahulu dan diikuti dengan kaki yang teramputasi. Sedangkan untuk menuruni tangga, kaki yang teramputasi melangkah terlebih diikuti dengan kaki yang normal.

3. Bidang miring.

Tidak hanya bidang datar dan bidang tangga. Manusia juga berjalan di bidang miring dengan ketinggian dan sudut tertentu. Bidang miring telah digambarkan pada gambar 2.3.

Gambar 2.3 Bidang miring

commit to user

II - 10

Bidang miring adalah bidang selain tangga yang cukup sulit untuk dilalui pula. Bidang ini memiliki ketinggian dan sudut elevasi/kemiringan. Di bidang miring, amputee akan menaiki dan menuruni bidang tersebut. Diperlukan cara melangkah yang tepat untuk menaiki dan menuruni bidang miring, karena bidang miring memiliki dimensi tertentu. Saat berjalan di bidang miring, dibutuhkan keseimbangan yang baik. Tubuh akan cenderung condong ke depan dengan kaki yang sedikit melipat. Kekuatan dan keseimbangan kaki dalam melangkah diperlukan untuk menjaga agar saat berjalan di bidang miring tidak jatuh. Saat berjalan di bidang miring, berat tubuh dibebankan pada kaki yang menggunakan prosthetic.

4. Bidang tidak rata.

Selain bidang datar, miring, dan tangga, juga terdapat bidang yang tidak rata. Bidang tidak rata dapat disebabkan karena adanya batu/kerikil, tanah yang bergelombang, dan tanah yang ditumbuhi rerumputan. Bidang tidak rata telah digambarkan pada gambar 2.4.

Gambar 2.4 Bidang tidak rata

Sumber: www.ICRC.org, 2008

Saat berjalan normal di bidang tidak rata, amputee akan mengalami cukup kesulitan. Diperlukan cara melangkah yang tepat dan keseimbangan yang baik. Tubuh akan cenderung condong ke depan dengan kaki melipat dengan sudut tertentu untuk melangkah mendapat bidang yang datar. Saat berjalan di bidang tidak rata, kaki harus menjaga cukup menjaga jarak dan menghindari daerah yang bergelombang/berbatu.

commit to user

II - 11

2.3 ENERGI TUBUH AMPUTEE

Amputee adalah kondisi dimana manusia kehilangan salah satu atau keduanya dari bagian tubuh. Kehilangan suatu bagian tubuh terutama anggota gerak pada amputee mengakibatkan keterbatasan dalam beraktivitas. Salah satu aktivitas yang dilakukan manusia adalah berjalan. Manusia tidak hanya akan berjalan di tempat yang datar tapi juga di berbagai bidang, seperti misalnya bidang tidak rata, bidang miring, bidang tangga, bidang tidak rata, dan bidang berbatu. Kondisi ini akan sering dihadapi manusia saat beraktivitas (Kroemer). Oleh karena itu dengan tidak adanya kaki akan mengganggu aktivitas manusia. Seiringnya perkembangan jaman memberikan kemudahan bagi manusia yang tidak memiliki atau kehilangan kaki (amputee) berupa sebuah alat bantu kaki yang disebut prosthetic. Aktivitas berjalan pada amputee dengan alat bantu gerak (prosthetic) tentu berbeda dengan orang normal.

Dalam menjaga stabilitas tanpa active ankle atau kontrol knee joint,

amputee membuat perubahan dari pola jalan kinematik normal seperti yang diobservasi oleh Czerniecki. Selama berdiri, tidak terdapat knee flexion sekitar 30-40% pada awal fase berdiri, untuk menghindari terjadinya tekukkan pada lutut.

Memasuki fase berayun, amputee harus menyeimbangkan antara lack of

gastrocnemius dan tenaga otot telapak kaki di daerah pergelangan kaki dengan cara meningkatkan tenaga hip flexor, meskipun terjadi perubahan yang relative menurunnya masa dari prosthetic limb kaki yang normal. Berdasarkan hasil analisanya, Czerniecki menulis bahwa salah satu pendorong berkembangnya

prosthetic yang baru dan designs socket adalah mengurangi cost of metabolic dari

ambulation. Meskipun dalam biomekanik menunjukkan bukti adanya bantuan energi absorbsi dan pemulihan energy–storing feet (Peasgood, 2004).

Dengan pola berjalan pada amputee yang tidak normal layaknya pola berjalan berjalan orang normal, menimbulkan pemakaian energi yang berbeda dan lebih besar. Pemakaian energi tetap lebih besar dari orang normal seperti yang diungkapkan oleh Verne (1968) bahwa ketiadaan suatu gerakan tubuh karena hilangnya suatu anggota tubuh menyebabkan pemakaian energi meningkat sebesar 10-15%.

commit to user

II - 12

2.4 PENGUKURAN FISILOGI TUBUH

Aspek psikologi dalam suatu pekerjaan dapat berubah setiap saat. Banyak faktor-faktor yang mempengaruhi perubahan psikologi tersebut. Faktor-faktor tersebut dapat berasal dari dalam diri pekerja (internal) atau dari luar diri pekerja/lingkungan (eksternal). Dalam suatu kerja fisik, manusia akan menghasilkan perubahan dalam konsumsi oksigen, heart rate, temperatur tubuh dan perubahan senyawa kimia dalam tubuh. Oleh karena itu dilakukan beberapa pengukuran energi tubuh seperti yang dijelaskan dibawah ini.

2.4.1 Kelelahan (Fatigue)

Sutalaksana Iftikar (2006) menyatakan bahwa kelelahan adalah suatu pola yang timbul pada suatu keadaan yang secara umum terjadi pada setiap individu yang sudah tidak sanggup lagi melakukan aktivitasnya. Pada dasarnya pola ini ditimbulkan oleh dua hal yaitu fisiologi (objektif) dan psikologi (subjektif). Faktor fisiologi terjadi karena adanya perubahan-perubahan faali dalam tubuh manusia. Faktor psikologi terjadi karena adanya perasaan tidak senang terhadap suatu aktivitas.

Kata kelelahan menunjukkan keadaan yang berbeda-beda, tetapi semuanya berakibat pada pengurangan kapasitas kerja dan ketahanan tubuh. Kelelahan terjadi pada syaraf dan otot-otot manusia sehingga otot tersebut tidak dapat berfungsi dengan baik. Makin berat beban yang dikerjakan dan gerakan semakin tidak teratur, maka kemungkinan timbulnya kelelahan sangat cepat. Hal ini perlu dipelajari agar tingkat kekuatan otot manusia dapat ditentukan dan beban kerja yang diberikan dapat disesuaikan dengan kemampuan otot manusia. Barnes menggolongkan kelelahan dalam 3 bagian, yaitu:

1. Perasaan lelah

2. Kelelahan karena perubahan fisiologi dalam tubuh

3. Menurunnya kemampuan kerja.

Pada dasarnya kelelahan terjadi jika kemampuan otot telah berkurang dan mengalami puncaknya bila otot tersebut sudah tidak mampu lagi bergerak (kelelahan sempurna). Grandjean (1993) menyebutkan bahwa faktor-faktor yang mempengaruhi kelelahan, yaitu:

commit to user

II - 13

1. Besarnya tenaga yang dikeluarkan, 4. Kebiasaan olahraga dan latihan,

2. Frekuensi dan lama bekerja, 5. Jenis kelamin,

3. Cara dan sikap dalam beraktivitas, 6. umur.

Menurut Grandjean (1993), kelelahan dibagi menjadi dua bagian, yaitu: 1.Kelelahan otot (muscular fatigue),

Kelelahan otot adalah gejala kesakitan yang dirasakan otot akibat otot terlalu tegang. Ketika otot diberi rangsang, ia berkontraksi dan terjadi ketegangan. Jika rangsang diberikan secara terus-menerus, maka performansi otot semakin menurun yang dapat dilihat pada kekuatan otot dan gerakan otot yang semakin lambat. Sutalaksana (2006) menyatakan bahwa pada kondisi tubuh terdapat cukup oksigen, kontraksi otot berlangsung secara aerobik. Sedangkan pada kondisi tubuh tidak terdapat cukup oksigen, kontraksi otot berlangsung secara anaerobik dan menghasilkan asam laktat. Kandungan asam laktat yang tinggi inilah yang menimbulkan rasa lelah.

2.Kelelahan umum (general fatigue),

Salah satu gejala kelelahan umum adalah munculnya perasaan letih. Berdasarkan penyebabnya, gejala kelelahan umum dapat dibedakan menjadi enam, yaitu:

a. Visual fatigue, akibat ketegangan yang berlebihan pada mata,

b. General bodily fatigue, akibat beban fisik yang berlebihan pada seluruh organ tubuh,

c. Mental fatigue, akibat kerja mental atau otak yang berlebihan,

d. Nervous fatigue, akibat tekanan yang berlebihan pada suatu bagian sistem psikomotor pada pekerjaan yang membutuhkan ketrampilan,

e. Kelelahan akibat kemonotonan pekerjaan dan kondisi kerja yang

menjemukan,

f. Kelelahan kronis akibat akumulasi sejumlah faktor yang terus menerus menyebabkan kelelahan,

g. Circadian fatigue, bagian dari ritme siklus siang-malam dan awal periode tidur.

Suma'mur (1984) menyatakan bahwa gejala-gejala pada tubuh yang mengindikasikan adanya kelelahan, yaitu:

commit to user

II - 14

1. Perasaan berat di kepala 16. Cenderung untuk lupa

2. Seluruh tubuh nenjadi lelah 17. Kurang percaya diri

3. Kaki terasa berat 18. Cemas terhadap sesuatu

4. Menguap 19. Tidak dapat mengontrol sikap

5. Merasa kacau pikiran 20. Tidak dapat tekun dalam pekerjaan

6. Mengantuk 21. Sakit kepala

7. Merasakan beban pada mata 22. Kekakuan di bahu

8. Kaku dan canggung dalam gerakan 23. Merasa nyeri di punggung

9. Tidak seimbang dalam berdiri 24. Pernafasan tertekan

10. Keinginan untuk berbaring 25. Haus

11. Merasa susah untuk berpikir 26. Suara serak

12. Lelah bicara 27. Pening

13. Menjadi gugup 28. Spasme dari kelopak mata

14. Tidak dapat berkonsentrasi 29. Tremor pada anggota badan

15. Tidak dapat fokus terhadap sesuatu 30. Merasa kurang sehat

Gejala pertama sampai dengan gejala ke sepuluh menunjukkan pelemahan kegiatan, gejala ke sebelas sampai dengan ke dua puluh menunjukkan pelemahan motivasi dan gejala ke dua puluh satu sampai dengan gejala ke tiga puluh menunjukkan kelelahan fisik akibat keadaan umum (Suma'mur, 1984). Apabila kelelahan tidak dapat disembuhkan, suatu saat terjadi kelelahan kronis yang dapat meningkatnya ketidakstabilan psikis, depresi, tidak semangat dan kecenderungan sakit. Kelelahan pada manusia dapat diukur berdasarkan tiga macam, yaitu:

1. Mengukur kecepatan denyut nadi dan pernafasan

2. Mengukur tekanan darah, peredaran udara dalam paru-paru, jumlah oksigen yang digunakan, jumlah karbondioksida yang dihasilkan, temperatur badan, komposisi kimia dalam urin dan darah.

3. Mengukur variasi perubahan air liur (saliva) karena lelah dengan alat penguji kelelahan Riken Fatigue Indicator dengan ketentuan pengukuran elektroda logam.

Metode yang digunakan dalam pengukuran tingkat kelelahan dibagi menjadi enam macam (Grandjean, 1993), yaitu:

commit to user

II - 15

2. Pengukuran secara subyektif terhadap tingkat kelelahan dengan menggunakan

kuesioner,

3. Pengukuran dengan electroencephalography (EEG), 4. Pengujian frekuensi dari Flicker-fusion mata,

5. Pengukuran psikomotorik,

6. Pengukuran kejiwaan atau mental.

Kelelahan dapat dikurangi dengan berbagai cara (Sutalaksana, 2006), yaitu:

1. Menyediakan kalori secukupnya sebagai asupan tubuh,

2. Bekerja dengan menggunakan metode kerja yang baik,

3. Memperhatikan kemampuan tubuh, artinya pengeluaran tenaga tidak melebihi

pemasukannya dengan memperhatikan batasan-batasannya,

4. Memperhatikan waktu kerja yang teratur, artinya harus dilakukan pengaturan terhadap jam kerja, waktu istirahat dan sarana-sarananya, masa libur dan rekreasi,

5. Mengatur lingkungan fisik sebaik-baiknya seperti suhu, kelembapan, sirkulasi udara, pencahayaan, kebisingan, getaran, dan bau atau wangi-wangian,

6. Berusaha untuk mengurangi monotoni dan ketegangan akibat kerja, misalnya menyediakan musik dan menggunakan dekorasi ruangan kerja.

2.4.2 Denyut Nadi

Jantung merupakan organ tubuh yang berfungsi memompa darah ke seluruh tubuh. Darah yang dipompa membawa makanan yang diperlukan otot. Selain itu adanya sirkulasi darah, zat-zat sampah yang berbahaya bagi tubuh dapat dikeluarkan. Jantung bekerja diluar kemauan dan memiliki kemampuan khusus. Proses keluar masuknya darah ke jantung menghasilkan denyut nadi.

Menurut Johnson (1991) denyut nadi adalah banyaknya kontraksi yang dilakukan oleh otot jantung untuk memompa darah keseluruh tubuh dalam interval waktu tertentu. Denyut nadi keadaan normal adalah 70 denyut/menit dengan selang antara 50-100 denyut/menit. Denyut nadi sangat ditentukan oleh usia dan jenis kelamin. Jantung yang sehat kembali bekerja normal setelah 15 menit sesudah beraktivitas.

commit to user

II - 16

Denyut nadi manusia dipengaruhi lingkungan fisik tempat beraktivitas. Hubungan tingkat lingkungan fisik, denyut nadi dan konsumsi energi dapat dilihat pada gambar 2.5.

Gambar 2.5 Hubungan denyut nadi dengan kondisi kerja dan konsumsi energi

Sumber: Grandjean, 1993

Sedangkan pembagian denyut nadi pada saat beraktivitas dapat dilihat pada gambar 2.6.

Gambar 2.6 Pembagian denyut nadi pada saat beraktivitas

Sumber: Grandjean, 1993

Pada gambar 2.6 dapat dilihat adanya beberapa tingkat antara denyut nadi sebelum dan sesudah bekerja. Menurut Grandjean (1993), tingkat denyut nadi dibagi menjadi lima definisi, yaitu:

1. Resting pulse adalah jumlah rata-rata denyut nadi sebelum memulai suatu pekerjaan,

commit to user

II - 17

2. Working pulse adalah jumlah rata-rata denyut nadi selama melakukan suatu pekerjaan,

3. Work pulse adalah selisih antara jumlah denyut nadi selama bekerja dan sebelum bekerja,

4. Total recovery pulse (recovery cost) adalah jumlah denyut nadi mulai dari berhenti bekerja sampai denyut nadi kembali normal. Menurut Muller dalam Grandjean (1993), total recovery pulse adalah salah satu cara untuk mengukur kelelahan (fatigue) dan pemulihan (recovery),

5. Total work pulse (cardiac cost) adalah jumlah denyut nadi mulai dari memulai pekerjaan sampai dengan tingkat istirahat.

Setelah didapat nilai dari denyut nadi masing-masing aktivitas, tingkat peningkatan denyut nadi akibat aktivitas cardiovasculer (Tarwaka, 2004).

% 100 ) (

) ker

(

% x

istirahat denyut

maksimal denyut

istirahat denyut

ja denyut CVL

-= ...persamaan 2.2

Grandjean (1993) mendefinisikan beberapa hal, sebagai berikut:

a. Jumlah denyut nadi istirahat merupakan rata-rata denyut nadi sebelum pekerjaan dimulai.

b. Jumlah denyut nadi bekerja merupakan rata-rata denyut nadi selama bekerja.

c. Denyut nadi maksimal ditentukan dengan rumus berikut:

Denyut nadi maksimal = 220 – usia (untuk pria) Denyut nadi maksimal = 200 – usia (untuk wanita)

Hasil perhitungan % CVL tersebut kemudian dibandingkan dengan % CVL yang telah ditetapkan dalam tabel 2.5.

commit to user

V-8

kecil dibanding responden normal dan faktor perbedaan berat badan kedua responden.

Kebutuhan kalori responden saat berjalan normal di bidang datar pada percobaan 3 menunjukkan kebutuhan kalori amputee pengguna prosthetic sebesar 2,954 kkal/jam per kilogram berat badan dan responden normal berkisar antara 2,47 - 3,58 kkal/jam per kilogram berat badan dengan rata-rata kebutuhan kalori sebesar 2,89 kkal/jam per kilogram berat badan. Selisih kebutuhan kalori responden amputee pengguna prosthetic dan responden normal sebesar 0,066 kkal/jam per kilogram berat badan. Percobaan 4 menunjukkan kebutuhan kalori amputee sebesar 3,223 kkal/jam per kilogram berat badan dan responden normal berkisar antara 2,80 - 3,46 kkal/jam per kilogram berat badan dengan rata-rata kebutuhan kalori sebesar 3,11 kkal/jam per kilogram berat badan. Selisih kebutuhan kalori responden amputee pengguna prosthetic dan orang normal sebesar 0,113 kkal/jam per kilogram berat badan. Percobaan 3 dan 4 menunjukkan kebutuhan kalori responden amputee pengguna prosthetic lebih besar dibanding responden normal. Kondisi fisiologi ini juga terjadi pada saat berjalan cepat di bidang datar, berjalan menaiki dan menuruni bidang miring dan tangga, berjalan di tanah tidak rata, dan berjalan di bidang berbatu. Kalori yang dikeluarkan oleh seseorang dipengaruhi oleh energi yang dikonsumsi tubuh, reaksi fisiologi tubuh, kondisi psikologi, aktivitas fisik, dan berat badan. Semakin besar energi yang dikonsumsi, akan semakin besar pula kalori yang diperlukan.

Kedekatan kebutuhan kalori saat berjalan di beberapa bidang antara responden amputee dan orang normal menunjukkan sistem energy storing pada

prosthetic cukup mampu memberikan kemudahan saat berjalan pada bidang datar,

bidang miring, bidang tangga, bidang tanah tidak rata, dan bidang berbatu. Perbedaan kebutuhan kalori antar keduanya disebabkan perbedaan usia, aktifitas fisik sehari-hari, pekerjaan antara pengguna prosthetic dan responden normal yang tidak seimbang, dan kondisi tubuh yang berbeda antar kedua responden.

5.1.5 Analisis Hasil Perhitungan Konsumsi Oksigen

Konsumsi oksigen berkaitan erat dengan konsumsi energi dan perubahan denyut nadi sebelum dan saat berjalan. Semakin tinggi perubahan denyut nadi, responden akan mengkonsumsi oksigen yang lebih sedikit. Konsumsi oksigen

commit to user

V-9

memberikan perkiraan nilai oksigen dalam liter yang diperlukan tubuh dalam melakukan aktivitas yang salah satunya adalah berjalan. Penelitian ini melakukan pengukuran terhadap konsumsi oksigen dilakukan secara tidak langsung yaitu dengan mengetahui denyut nadi saat beraktivitas. Pengukuran ini dilakukan menggunakan metode konvensional Tayyari. Metode ini untuk mengestimasi VO2maks mempertimbangkan berat badan, denyut nadi, perbedaan jenis kelamin,

koreksi usia, dan kecepatan berjalan. Perhitungan konsumsi oksigen dilakukan dengan mengolah data pengukuran denyut nadi.

Konsumsi oksigen responden amputee pengguna prosthetic dan orang normal saat berjalan normal di bidang datar, berjalan cepat di bidang datar, berjalan menaiki dan menuruni bidang miring dan tangga, berjalan pada tanah tidak rata, dan berjalan pada bidang berbatu menunjukkan bahwa konsumsi oksigen pada amputee pengguna prosthetic lebih kecil dibandingkan responden normal. Semakin tinggi denyut nadi, semakin rendah oksigen yang dikonsumsi. Perbedaan konsumsi oksigen antar kedua responden disebabkan denyut nadi, perbedaan usia, aktifitas fisik sehari-hari, pekerjaan antara pengguna prosthetic

dan responden normal yang tidak seimbang, dan kondisi tubuh yang berbeda antar kedua responden. Keterbatasan penggunaan rumus empiris dalam menentukan konsumsi oksigen pada responden dapat diatasi dengan penggunaan peralatan yang lebih modern, seperti alat VO2max.

5.1.6 Analisis Hasil Perhitungan Physiological Cost Index of Walking

Physiological cost index of walking digunakan untuk mengetahui tingkat

fisiologi responden. Perhitungan PCI of walking menggunakan persamaan dari Mc. Gregor yang dipengaruhi denyut nadi dan kecepatan berjalan responden.

PCI of walking pada amputee pengguna prosthetic dan responden normal

saat berjalan normal di bidang datar, berjalan cepat di bidang, berjalan menaiki dan menuruni bidang miring, berjalan menaiki dan menuruni bidang tangga, berjalan pada tanah tidak rata, dan berjalan pada bidang berbatu menunjukkan tingkat fisiologi amputee pengguna prosthetic lebih besar dibandingkan responden normal. Pada grafik dapat diamati PCI of walking dari percobaan 1 hingga percobaan 4 memiliki pola yang hampir sama antar kedua responden. Hal ini menunjukkan tubuh responden amputee akibat melakukan akitivitas berjalan

commit to user

V-10

menghasilkan reaksi fisiologi yang lebih tinggi dibanding orang normal. Perbedaan PCI of walking disebabkan denyut nadi, kecepatan berjalan yang berbeda, dan kondisi tubuh yang berbeda antar keduanya.

5.1.7 Analisis Terhadap Faktor yang Tidak Diperhitungkan

Pengukuran dengan menggunakan lima kriteria fisiologi menunjukkan adanya pengaruh dari faktor yang kurang diperhitungkan. Faktor ini dapat memperngaruhi hasil penelitian. Faktor-faktor tersebut, yaitu:

1. Jenis pekerjaan dan tingkat aktivitas fisik

Jenis pekerjaan berkaitan dengan tingkat aktivitas fisik yang dilakukan oleh responden. Faktor ini mempengaruhi pengukuran konsumsi energi responden. 2. Kurva pembelajaran amputee menggunakan prosthetic

Amputee dalam membiasakan diri menggunakan prosthetic perlu diamati

secara lebih baik. Perlu dibuat kurva belajar agar kondisi amputee benar-benar terbiasa menggunakan prosthetic. Kebiasaan amputee dalam menggunakan

prosthetic mempengaruhi keluwesan dalam berjalan. Kebiasaan amputee dalam

memakai prosthetic berpengaruh terhadap fisiologi amputee yaitu terhadap kelelahan yang ditimbulkan, konsumsi energi, kebutuhan kalori, konsumsi oksigen, dan tingkat fisiologi.

3. Umur

Penelitian ini seharusnya mempertimbangkan pengaruh perbedaan umur.

Amputee berumur 49 tahun sedangkan responden normal berumur 22-24 tahun.

Perbedaan ini memberikan pengaruh pada perhitungan konsumsi oksigen saat aktivitas berjalan. Faktor umur terdapat pada persamaan konsumsi oksigen maksimal oleh Tayyari (1995) yaitu faktor koreksi usia.

4. Kondisi psikologi responden saat penelitian

Kelelahan ditimbulkan oleh dua hal yaitu fisiologi yang bersifat objektif dan psikologis yang bersifat subjektif (Sutalaksana, 2006). Penelitian ini menggunakan denyut nadi untuk mengukur tingkat kelelahan. Denyut nadi tersebut belum bisa merepresentasikan keseluruhan tingkat kelelahan yang dialami responden. Denyut nadi juga berhubungan dengan faktor psikologi dalam menimbulkan kelelahan disamping indikator lain yaitu faktor fisiologi seperti tekanan darah, konsumsi oksigen dan komposisi kimia dalam urin dan

commit to user

V-11

darah. Penelitian ini belum mengukur aspek-aspek psikologi setiap responden sehingga tidak diperhitungkan. Faktor psikologi ini berpengaruh terhadap perasaan suka atau tidak responden dalam melakukan penelitian.

5. Kecepatan berjalan normal

Kecepatan berjalan normal yang dimaksud yaitu kecepatan berjalan responden dalam kondisi santai. Kecepatan berjalan dan lebar jangkauan langkah kaki pada setiap responden berbeda-beda. Perbedaan ini mempengaruhi jumlah siklus dan waktu tempuh untuk setiap fase berjalan. Semakin lebar jangkauan langkah kaki, semakin sedikit siklus yang dihasilkan. Semakin tinggi kecepatan berjalan responden, semakin singkat waktu tempuh untuk setiap fase berjalan. Sedangkan waktu tempuh per fase bervariasi pada setiap orang. Pada akhirnya akan mempengaruhi hasil rata-rata distribusi %CVL per fase.

5.2 INTERPRETASI HASIL

Interpretasi hasil penelitian merupakan pemaparan hasil dari pengolahan data secara menyeluruh. Hasil penelitian ini mampu menunjukkan kemampuan

prosthetic dalam mengakomodasi aktivitas manusia dalam berjalan. Jika diamati

dari keseluruhan hasil pengukuran fisiologi meliputi %CVL, %CVL per fase, konsumsi energi, kebutuhan kalori, konsumsi oksigen, dan physiological cost

index of walking, menunjukkan bahwa prosthetic endoskeletal sistem energy

storing knee dengan mekanisme 2-bar saat digunakan berjalan di beberapa bidang

akan memberikan reaksi fisiologi yang berbeda. Kondisi fisiologi responden

amputee pengguna prosthetic endoskeletal energy storing mekanisme 2-bar

memiliki kemiripan pola fisiologi dan kedekatan nilai dengan responden normal. Pengukuran fisiologi menunjukkan bahwa prosthetic endoskeletal sistem energy

storing mekanisme 2-bar cukup mampu mengakomodasi aktivitas amputee dalam

berjalan normal pada bidang datar, menaiki dan menuruni bidang miring, dan berjalan pada bidang berbatu. Pengukuran fisiologi pada amputee saat berjalan cepat pada bidang datar, menaiki dan menuruni bidang tangga, dan berjalan pada bidang berbatu menunjukkan prosthetic endoskeletal sistem energy storing

commit to user

VI-1

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini merupakan bagian yang membahas kesimpulan serta usulan atau saran untuk pengembangan penelitian lebih lanjut. Penjelasan dari kesimpulan dan saran tersebut diuraikan pada pada sub bab di bawah ini.

6.1 KESIMPULAN

Kesimpulan hasil pengolahan data merupakan jawaban atas tujuan penelitian yang ditetapkan sebelumnya. Kesimpulan yang dapat diambil sebagai berikut: 1. Aspek fisiologi yang meliputi tingkat kelelahan (%CVL), energi ekspenditur,

kebutuhan kalori, konsumsi oksigen, dan physiological cost index (PCI) of

walking menunjukkan bahwa amputee pengguna prosthetic endoskeletal

sistem energy storing knee dengan mekanisme 2 bar memiliki nilai yang mendekati kondisi responden normal dan memiliki kemiripan kondisi fisiologi.

2. Prosthetic endoskeletal energy storing mekanisme 2-bar secara umum cukup

memberikan kenyamanan dan mampu mengakomodasi aktivitas berjalan di bidang datar, berjalan menaiki dan menuruni bidang miring, berjalan menaiki dan menuruni tangga, berjalan di tanah tidak rata, dan berjalan di bidang berbatu yang ditunjukkan melalui kedekatan nilai physiological cost index of

walking dan nilai aspek fisiologi antara amputee pengguna prosthetic dan

responden normal.

3. Prosthetic endoskeletal energy storing mekanisme 2-bar menunjukkan hasil

terbaik pada kemiripan kondisi fisiologi saat digunakan di bidang datar, sementara itu saat digunakan berjalan menaiki dan menuruni bidang tangga kurang menunjukkan kemiripan kondisi fisiologi.

commit to user

VI-2

6.2 SARAN

Saran yang dapat diberikan berdasarkan hasil penelitian untuk langkah pengembangan atau penelitian selanjutnya, sebagai berikut :

1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai tingkat fisiologi telah memperhatikan usia responden, pekerjaan responden, kondisi tubuh responden, dan lain sebagainya.

2. Penelitian ini merupakan penelitian awal dalam pengujian fisiologi dimana masih menggunakan rumus empiris, sebaiknya untuk penelitian selanjutnya menggunakan alat uji fisiologi VO2max.