commit to user
II-20 External work merupakan himpunan usaha yang bereaksi pada tubuh baik
secara rotasional maupun translasional yang menyebabkan tubuh atau sutu obyek bergerak. Jumlah external work dihitung dari total work yang bekerja pada
segment tubuh ketika bergerak. Persamaan gerak untuk setiap generalized coordinates dirumuskan dengan menurunkan persamaan Lagrang terhadap
sejumlah variabel yang berlaku dalam sistem.
2.5 Prosthetic Atas Lutut
Prosthetic kaki merupakan alat pengganti anggota gerak tubuh bagian bawah yang hilang Ardiyanto, 2009. Pada transfemoral amputee, ketiadaan kaki
bagian atas lutut above-knee menyebabkan amputee kehilangan sebagian paha, knee, shank, dan bagian foot. Penggunaan prosthetic harus mampu
mengembalikan fungsi ambulasi, baik dalam berjalan maupun aktifitas lainnya Bulea, 2005.
Gambar 2.16 Prosthetic atas lutut
Sumber: Ardiyanto, 2009
2.5.1 Komponen Prosthetic Atas Lutut
Pemakai prosthetic atas lutut adalah seseorang yang kehilangan anggota gerak bawah dari bagian paha. Komponen dasar dari prosthetic atas lutut above-
knee terdiri dari sabuk atau sistem suspensi, socket, bagian paha hip, bagian lutut knee, bagian betis shank, bagian telapak kaki foot dan ankle. Komponen
penyusun prosthetic atas lutut ditunjukkan pada gambar 2.17.
Amputasi Atas lutut
commit to user
II-21
Gambar 2.17 Komponen prosthetic atas lutut
Sumber: Kishner, 2010
Berdasarkan penelitian Staff Prosthetics and Orthotics 1990, berikut penjelasan komponen penyusun prosthetic atas lutut.
1. Sistem suspensi,
Sistem suspensi merupakan bagian yang berfungsi untuk mengaitkan keseluruhan prosthetic pada bagian dari tubuh. Tujuannya agar prosthetic
terpasang sempurna pada tungkai kaki. Terdapat tiga macam sistem suspensi yaitu cuff suspension dimana manset diikatkan pada bagian paha, waist belt dimana
manset diikatkan mengelilingi pinggang serta thigh corset dimana menggunakan sistem waist belt yang dililitkan pada pinggang dan terdapat tambahan yaitu paha
dipasang korset yang berfungsi untuk lebih memperkuat penggantung.
Gambar 2.18 Sistem suspensi
Sumber: Staff Prosthetics and Orthotics, 1990
Cuff Suspension Waist Belt
Tight Corset
commit to user
II-22
2. Socket,
Socket adalah bagian prosthetic sebagai tempat puntung kaki stump yang masih tersisa. Socket merupakan alat yang dibentuk dan disatukan dengan shank.
Bagian ini berhubungan langsung dengan stump. Socket harus mampu menyokong bobot tubuh dan mendukung stump secara kuat dan nyaman dalam menjalankan
aktivitas sehari-hari. Socket dibuat menempel pada stump secara kuat untuk mengurangi gesekan antara socket dan kulit. Gesekan antara socket dan kulit akan
menyebabkan pengguna merasa kurang nyaman selama beraktivitas dan mengakibatkan terjadinya abrasi kulit. Pembuatan socket didasarkan pada ukuran
puntung tiap-tiap pengguna, agar socket benar-benar menempel pas. Setiap pengguna mempunyai ukuran socket yang berbeda.
Gambar 2.19 Socket
Sumber: Kawamura, 2008
3. Knee,
Bagian lutut knee merupakan joint untuk menggantikan sendi lutut yang menghubungkan bagian paha dengan bagian betis. Knee prosthetic dibuat
berdasarkan data lebar, dan tinggi lutut saat duduk. Terdapat tiga fungsi utama knee prosthetic menurut Boissiere 1994. Pertama, knee prosthetic digunakan
untuk mendukung gerak berjalan amputee saat stance phase berdiri. Selain itu, knee prosthetic juga harus dapat menghasilkan kendali dalan memperhalus ayunan
langkah selama swing phase dan mengatur keleluasaan gerak saat duduk dan berlutut.
4. Shank,
Shank merupakan bagian penghubung antara foot, ankle dan socket. Shank berfungsi untuk memindahkan dan membagi beban dari socket ke bagian foot.
Terdapat dua jenis shank, yaitu eksoskeletal dan endoskeletal. Eksoskeletal shank
commit to user
II-23 pada umumnya dibuat dari bahan yang ringan namun kuat dan kokoh. Bahan yang
sering dipakai misalnya plastik, aluminium dan kayu. Pada eksoskeletal shank, ruang bagian bawah socket dan blok ankle dilubangi untuk mengurangi berat.
Pada endoskeletal shank, terdapat tambahan tumpuan yang berupa tonggak untuk lebih memperkokoh dan memudahkan pemindahan beban dari socket ke bagian
foot. Tonggak pada endoskeletal shank biasanya terbuat dari metal pylon. Bagian luar juga dilapisi dengan bahan yang lembut agar penampilan menyerupai kaki
yang sebenarnya. Kedua jenis shank prosthetic dapat dilihat pada gambar 2.20.
a b
Gambar 2.20 Shank a Eksoskeletal, b Endoskeletal
Sumber: www.limbless-association.org, 2009
5. Foot - Ankle,
Foot kaki dasar dan ankle merupakan komponen yang menjadi tumpuan pergerakan, memberi dukungan selama posisi setengah berdiri tegak, dan
menyesuaikan ayunan untuk membuat tubuh tegak dan bergerak ke depan pada tahap selanjutnya. Karakteristik yang harus dimiliki oleh foot-ankle, yaitu:
a. Mampu menahan bobot berat tubuh.
b. Mampu meredam getaran saat kontak tumit heel contact.
c. Mampu secara cepat mencapai posisi mendatar foot-flat.
d. Mampu mendukung sendi metatarsophalangeal saat fase berdiri.
e. Menyerupai atau mirip dengan kontur kaki yang sebenarnya.
SACH Solid Ankle Cushion Heel merupakan bagian dari telapak kaki, dimana menjadi tempat bekerjanya mekanisme ankle joint prosthetic. Terdapat
empat macam tipe ankle joint pada prosthetic, yaitu ankle joint single axis, ankle joint double axis dan ankle joint multiple axis. Setiap karakteristik ankle joint ini
mempunyai fungsi yang berbeda-beda sesuai sistem yang ditanamkan pada
commit to user
II-24 masing-masing ankle. Ankle joint sistem double axis mempunyai kemampunan
untuk menggerakkan foot dorsi flexion dan plantar flexion. Sistem ini memperbaiki sistem single axis dimana foot tidak leluasa bergerak layaknya kaki
normal. Perkembangan ankle joint multiple axis memungkinkan kaki untuk bergerak dengan mudah secara plantarflexion, dorsiflexion, pronation atau
supination maupun rotasi.
Gambar 2.21 Ankle joint pada SACH foot
Sumber: www.ottobockus.com, 2001
2.5.2 Energy Storing Knee Prosthetic
Permasalahan prosthetic pada dasarnya lebih banyak menekankan pada komponen joint dan link sesuai fungsi tubuh. Dalam menghasilkan prosthetic
yang baik agar mampu mengakomodir kondisi lapangan yang di lingkungan sekitar, hal ini tergantung pada kemampuan dalam perancangan pada knee joint
yang menghubungkan antara shank dan socket. Selama fase berdiri stabilitas knee merupakan kunci utama, terutama saat heel strike. Sedangkan selama fase
mengayun gerakan kaki prosthetic harus terkendali dengan adanya mekanisme knee Otto Bock Health Care, 2001. Semakin baik perancangan knee joint
semakin baik juga performasi prosthetic yang dihasilkan untuk mampu menjawab kondisi lingkungan sekitar. Adapun prosthetic yang memiliki knee joint atau sendi
lutut umumnya digunakan oleh para penderita amputasi atas lutut transfemoral amputee.
Energy storing knee merupakan teknologi yang memperbaiki cara berjalan amputee dengan kemampuan mekanis dalam menyimpan dan melepaskan energi
saat tubuh melakukan pergerakan, sehingga mampu meningkatkan fleksibilitas amputee saat berjalan. Konsep energy storing knee menganalogikan sebuah spring
yang menggantikan fungsi otot hamstring dan quadriceps yang berada di sepanjang thigh paha sampai knee lutut Symbiotechs USA, 2006. Ketika
commit to user
II-25 meregang dan mengendur spring pada energy storing knee ini menyimpan dan
kemudian melepaskan energi potensial elastis. Gerakan spring yang terdapat pada knee prosthetic inilah yang akan mengurangi jumlah kerja yang harus dilakukan
otot kaki amputee akibat gaya ayun ketika beraktifitas. Terdapat berbagai komponen penyimpanan energi yang digunakan dalam
desain energy storing knee. XT9 energy storing knee yang diproduksi Symbiotechs USA menggunakan mechanical spring untuk menyimpan energi.
Mechanical spring digunakan untuk menyimpan tenaga pada saat kaki menekuk flexion yang diberikan oleh berat tubuh pengguna lalu dilepaskan kembali agar
knee joint dapat melakukan extension dengan mudah dan cepat. Desain prosthetic dengan energy storing ini memberikan respon untuk melakukan extension dengan
cepat sehingga desain ini dikhususkan bagi amputee untuk melakukan aktifitas- aktifitas olahraga ekstrem, misalnya panjat tebing dan bermain ski Symbiotechs
USA, 2006.
Gambar 2.22 XT9 energy storing knee
Sumber: Symbiotechs USA, 2006
Produk energy storing knee Kawamura Jepang, menggunakan gas spring sebagai komponen penyimpan energi dalam knee prosthetic. Penggunaan gas
spring pada energy storing knee memungkinkan amputee untuk aktivitas sehari- hari dengan respon extension yang lebih smooth sehingga amputee lebih nyaman
saat berjalan di berbagai media berjalan. Energy storing knee Kawamura mampu mengakomodasi gerakan berjalan pada berbagai bidang diantaranya bidang
miring, tangga, area bergelombang dan jalan berbatu Kawamura, 2007.
commit to user
II-26
Gambar 2.23 Kawamura energy storing knee
Sumber: Kawamura, 2007
Produk energy storing knee C-Leg Ottobock dibuat dengan menggunakan sistem bionic microprocessor controller hidraulik Otto Bock Health Care, 2007.
Komponen microprocessor digunakan untuk membaca informasi gerak berjalan amputee yang berasal dari dua sensor pada ankle dan knee joint untuk
mengendalikan sistem hidraulik dalam menjalankan mekanisme ekstensi pada knee. Sensor pada knee dan ankle joint secara kontinue menstransmisi bentuk
gerak berjalan amputee. Sensor ini membaca sampel gerakan 50 kalidetik. Bionic microprocessor system pada prosthetic C-Leg, memungkinkan amputee untuk
mengatur performansi yang diharapkan dari penggunaan prosthetic sesuai kebutuhan.
Gambar 2.24 C-Leg energy storing knee
Sumber: www.ottobockus.com, 2007
2.6 BIDANG MIRING
