KAJIAN BIOMEKANIKA PADA PENGGUNA PROSTHETIC BAWAH LUTUT DENGAN MEMPERHATIKAN FUNGSI ANKLE JOINT

Skripsi

Sebagai Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

AGUS SUSANTO WIBOWO I0305011 JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2010

Judul Tugas Akhir :

KAJIAN BIOMEKANIKA PADA PENGGUNA PROSTHETIC BAWAH LUTUT DENGAN MEMPERHATIKAN FUNGSI ANKLE JOINT

Ditulis oleh:

Agus Susanto Wibowo

I 0305011

Mengetahui,

Dosen Pembimbing 1 Dosen Pembimbing II

Ir. Lobes Herdiman, MT Retno Wulan Damayanti, ST, MT NIP. 19641007 199702 1 001

NIP. 19800306 200501 2 002

Pembantu Dekan I Ketua Jurusan Fakultas Teknik

Teknik Industri

Ir. Noegroho Djarwanti, MT Ir. Lobes Herdiman, MT NIP. 19561112 195403 2 007

NIP. 19641007 199702 1 001

ii

KAJIAN BIOMEKANIKA PADA PENGGUNA PROSTHETIC BAWAH LUTUT DENGAN MEMPERHATIKAN FUNGSI ANKLE JOINT

Ditulis oleh:

Agus Susanto Wibowo

I 0305011

Telah disidangkan pada hari Senin tanggal 1 Februari 2010 Di Jurusan Teknik Industri Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta, dengan

Dosen Penguji

1. Taufiq Rochman, STP, MT NIP. 19701030 199802 1 001

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

Dosen Pembimbing

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

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

iii

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

: Agus Susanto Wibowo

Nim

: I 0305011

Judul tugas akhir : Kajian Biomekanika Pada Pengguna Prosthetic Bawah Lutut Dengan Memperhatikan Fungsi Ankle Joint. Menyatakan bahwa Tugas Akhir (TA) atau Skripsi yang saya susun tidak mencontoh atau melakukan plagiat dari karya tulis orang lain. Jika terbukti bahwa Tugas Akhir yang saya susun mencontoh atau melakukan plagiat dapat dinyatakan batal atau gelar Sarjana yang saya peroleh dengan sendirinya dibatalkan atau dicabut. Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya dan apabila dikemudian hari terbukti melakukan kebohongan maka saya sanggup menanggung segala konsekuensinya.

Surakarta, Februari 2010

Agus Susanto Wibowo

I 0305018

iv

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

: Agus Susanto Wibowo

Nim

: I 0305011

Judul tugas akhir : Kajian Biomekanika Pada Pengguna Prosthetic Bawah Lutut Dengan Memperhatikan Fungsi Ankle Joint. Menyatakan bahwa Tugas Akhir (TA) atau Skripsi yang saya susun sebagai syarat lulus Sarjana S1 disusun secara bersama-sama dengan Pembimbing 1 dan Pembimbing 2. 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, Februari 2010

Agus Susanto Wibowo

I 0305011 I 0305011

Dengan segenap ketulusan hati penulis menyampaikan ucapan terima kasih atas segala bantuan dari berbagai pihak sehingga dapat menyelasaikan Laporan Tugas Akhir ini. Penulis menyampaikan terima kasih kepada:

1. Papa dan mamaku yang selalu memberi dukungan dan doa yang tak pernah putus sehingga penulis berhasil menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini. Tuhan selalu menyertai kalian dalam segala hal.

2. Bapak Ir. Lobes Herdiman, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Industri, selaku Dosen Pembimbing I, dan juga selaku Pembimbing Akademik atas segala bimbingan, bantuan dan juga kesabaran yang telah diberikan kepada penulis selama penyelesaian Laporan Tugas Akhir dan selama penulis menjadi mahasiswa di Teknik Industri UNS.

3. Ibu Retno Wulan Damayanti, ST, MT selaku Dosen Pembimbing II, terima kasih atas segala bantuan dan bimbingan ibu selama penyelesaian Laporan Tugas Akhir ini.

4. Bapak Taufiq Rochman, STP, MT dan Bapak Ilham Priadythama, ST, MT selaku Dosen Penguji, terima kasih atas masukan dan perbaikan untuk Laporan Skripsi ini.

5. Bapak Taufik Rohman STP, MT selaku koordinator Tugas Akhir yang telah membantu mempermudah pelaksanaan Skripsi ini.

6. Seluruh dosen Teknik Industri yang telah mewariskan segala ilmu Teknik Industri kepada penulis.

7. Mbak Yayuk, Mbak Tutik, Mbak Rina & seluruh Admin TI atas segala bantuan administrasinya.

8. Cici-ku dan seluruh keluargaku atas dukungan, semangat, dan doanya, sehingga penulis berhasil menyelesaikan laporan Skripsi ini.

vi vi

11. Teman-teman di segala penjuru dunia yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu. Makasih yah atas support kalian semua.

12. Seluruh Laboratorium beserta perangkatnya, atas bantuan-bantuan dan jadi tempat ngobrol selama ini.

13. Semua pihak yang belum tertulis di atas, terima kasih atas segala bantuan dan dukungannya.

Sebagai akhir dari kata pengantar ini, penulis menyampaikan bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna dikarenakan keterbatasan kemampuan yang penulis miliki. Saran dan kritik diharapkan untuk perbaikan. Semoga laporan ini bermanfaat dan dapat memberikan inspirasi bagi semua.

Surakarta, Februari 2010

Penulis

vii

MEMPERHATIKAN FUNGSI ANKLE JOINT. Skripsi. Surakarta: Jurusan Teknik Industri Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Februari 2010.

Keberadaan kaki sebagai anggota gerak tubuh manusia sangat penting untuk aktivitas sehari-hari seperti untuk menopang dan sebagai penyeimbang tubuh saat berdiri, berjalan, berlari, dan melompat. Apabila salah satu atau kedua anggota gerak bawah mengalami amputasi, maka hal tersebut sangat mengganggu keseimbangan tubuh manusia saat melakukan aktivitas sehari-hari.

Penggunaan prosthetic kaki bawah lutut adalah untuk menyeimbangkan tubuh amputee saat berjalan. Gerakan berjalan pada orang normal, memperlihatkan bagaimana kedua kaki saling menyeimbangkan beban tubuh dalam pergerakan berpindah. Pada saat berjalan dan kaki menyentuh lantai, beban tubuh yang dihasilkan dari efek tekanan gravitasi bumi akan menimbulkan gaya reaksi ke atas. Pada amputee, pemindahan beban tubuh pada kaki prosthetic dan kaki normal dikatakan baik apabila selama proses berjalan, pengguna prosthetic melangkah secara normal yaitu tidak terjadi gap dengan kaki yang sehat. Objek yang dikaji dalam penelitian ini dilihat dari fleksibilitas ankle joint, ada tiga jenis yaitu prosthetic eksoskeletal, endoskeletal merk Regal dan endoskeletal model pengembangan 2009. Kajian dalam penelitian ini digunakan untuk menentukan jenis prosthetic bagian bawah lutut yang mampu memberikan keseimbangan terbaik bagi pengguna prosthetic ditinjau dari aspek biomekanika yaitu yang memiliki keseimbangan gaya dan momen yang terbaik. Kajian biomekanika dalam penelitian ini merupakan kajian gaya dan momen pada pengguna prosthetic kaki bawah lutut saat melakukan aktivitas berjalan normal.

Gerakan aktivitas berjalan dibagi menjadi enam fase yaitu fase heel contact, foot flat, midstance point, heel off, toe off , dan swing. Dari pengolahan data didapatkan prosthetic endoskeletal pengembangan 2009 memiliki keseimbangan beban gaya dan momen terbaik dibandingkan kedua prosthetic yang lain. Sehingga didapatkan rekomendasi jenis prosthetic terbaik bagi amputee adalah jenis prosthetic endoskeletal model pengembangan 2009.

Kata kunci: prosthetic, biomekanika, ankle joint. xxvii + 219 hal; 217 gambar; 25 tabel; 1 lampiran Daftar pustaka : 12 (1961 – 2009)

viii

FUNCTION OF THE ANKLE JOINT. Thesis. Surakarta: Industrial Engineering Department, Faculty of Engineering, Sebelas Maret University, February 2010.

Foot existence as element of body moving part is very important for human to support their daily activity such as to sustain and to equal body when standing up, walking, running, and jumping movement. If one or two of below movement element experiencing amputation, it will very disturbing the balance of human body in their daily activity.

Use of below knee prosthetic is to balance body’s amputee at walking movement. Walking movement at the normal people, showing how two foot balancing the body burden. At the time of walking movement and foot touch the floor, body burden yielded from the effect of gravitational pressure of earth that will generate upper reaction force. At amputee, the transfer of body burden on prosthetic foot and normal foot is good if at the walking process, amputee can step normally that is not happened the gap with the normal foot. The object that studied in this research if seen from flexibility of ankle joint, there is three type that is exoskeletal prosthetic, endoskeletal prosthetic that have brand name Regal and endoskeletal prosthetic that developed in 2009. Study in this research is used to determine the type of below knee prosthetic that capable to give the best balance for the amputee evaluated from biomechanical aspect that owning the best balance in force and torque. Biomechanical study in this research represent the study of force and torque from amputee at normal walking activity.

Walking activity movement divided to six phase that are heel contact, foot flat, midstance point, heel off, toe off , and swing phase. From data processing known that endoskeletal prosthetic that developed in 2009 has the best balance of force and torque if compared to the other prosthetics. So the best type prosthetic recommendation for amputee is endoskeletal prosthetic that developed in 2009.

Key word: exoskeletal prosthetic, endoskeletal prosthetic, biomechanics, force and momen. xxvii + 219 p.; 217 pictures; 25 tables; 1 attachments Reference: 12 (1961 - 2009)

ix

Tabel 4.2 Dimensi prosthetic kaki bawah lutut............................... IV-2 Tabel 4.3

Pemodelan distribusi berat badan.................................... IV-91 Tabel 4.4

Dimensi prosthetic kaki bawah lutut............................... IV-91 Tabel 4.5

Massa segmen tubuh....................................................... IV-92 Tabel 4.6

Proporsi berat individual segmen tubuh......................... IV-93 Tabel 4.7

Panjang titik berat segmen kaki..................................... IV-95 Tabel 4.8

Sudut kaki prosthetic model eksoskeletal...................... IV-96 Tabel 4.9

Sudut kaki prosthetic model endoskeletal merk Regal.....................................................................

IV-96 Tabel 4.10

Sudut kaki prosthetic model endoskeletal tipe pengembangan 2009...............................................

IV-97 Tabel 4.11

Besarnya gaya yang mempengaruhi gerakan heel contact....................................................................

IV-107 Tabel 4.12

Besarnya momen yang mempengaruhi gerakan heel contact...................................................................

IV-108 Tabel 4.13

Besarnya gaya yang mempengaruhi gerakan foot-flat.........................................................................

IV-119 Tabel 4.14

Besarnya momen yang mempengaruhi gerakan foot-flat........................................................................

IV-120 Tabel 4.15

Besarnya gaya yang mempengaruhi gerakan Midstance point...........................................................

IV-126 Tabel 4.16

Besarnya momen yang mempengaruhi gerakan Midstance point...........................................................

IV-126 Tabel 4.17

Besarnya gaya yang mempengaruhi gerakan heel off.......................................................................

IV-137 Tabel 4.18

Besarnya momen yang mempengaruhi gerakan heel off.......................................................................

IV-137 Tabel 4.19

Besarnya gaya yang mempengaruhi gerakan

xiii

Tabel 4.21 Besarnya gaya yang mempengaruhi gerakan swing...........................................................................

IV-155 Tabel 4.22

Besarnya momen yang mempengaruhi gerakan swing...........................................................................

V-155 Tabel 4.23

Sudut plantar flexion prosthetic model eksoskeletal.................................................................

V-157 Tabel 4.24

Sudut plantar flexion prosthetic model endoskeletal merk Regal.............................................

V-158 Tabel 4.25

Sudut plantar flexion prosthetic model Endoskeletal tipe pengembangan................................

V-159

xiv

Gambar 4.179 Gaya pada gerakan swing........................................... IV-155 Gambar 4.180 Momen pada gerakan swing.......................................

IV-156 Gambar 4.181 Gerakan flexi dan extensi pada ankle joint.................

IV-156 Gambar 4.182 Pemodelan flexi dan extensi pada bidang

IV-157 Gambar 4.183 Bumper plantar flexion...............................................

plantar foot..................................................................

IV-158 Gambar 4.184 Bumper plantar flexion dengan sistem

IV-159 Gambar 5.1 Perbandingan pola gaya fase heel contact

double pegas................................................................

V-11 Gambar 5.2 Perbandingan pola gaya fase foot flat

dengan fase heel off....................................................

V-11 Gambar 5.3 Perbandingan pola gaya fase midstance point

dengan fase toe off....................................................

dengan fase swing....................................................

V-12

xxiii

Amputasi = Pemotongan anggota tubuh. Ankle Circumreference

= Nilai lingkar terkecil pada segmen betis. Anterior

= Bagian depan dari anggota tubuh. Anterodistal of tibia

= Ujung depan tulang kering. Anteroposterior

= Arah depan dan belakang tubuh.

Calf Circumreference = Nilai dari lingkar terbesar pada segmen betis. Cushion

= Bantalan busa.

Distal = Ujung segmen tubuh yang terjauh dari pusat

tubuh.

Dorsi flexion = Gerak pergelangan kaki yang memungkinkan telapak kaki bergerak mendekati bagian betis.

= Tulang betis.

Foot-flat = Kondisi saat fase berdiri dimana keseluruhan telapak kontak dengan lantai, telapak dalam posisi mendatar.

Heel contact = Kondisi saat fase berdiri pada siklus berjalan, dimana posisi tumit menyentuh lantai. Heel-off

= Konsisi saat fase berdiri pada siklus berjalan, dimana posisi tumit mulai terangkat dari lantai. Hip

= Bagian tubuh yang berada pada pangkal paha, menghubungkan kedua kaki ke batang tubuh. Hip joint

= Sendi pinggul.

xxiv

Kinematika = Studi yang menjelaskan karakteristik gerakan dari segi ruangan tanpa melihat gaya yang menyebabkan gerakan tersebut.

Midstance = Fase berdiri pada siklus berjalan dimana telapak dalam posisi setengah menahan bobot tubuh.

Patellar-tendon bearing = Jenis prothese bawah lutut dimana beban tubuh diakomodasi oleh tendon patellar pada lutut. Pelvis

= Pinggul.

Plantar flexion = Gerak pergelangan kaki yang memungkinkan telapak kaki bergerak menjauhi bagian betis. Popliteal

= Bagian belakang lutut.

Posterior = Bagian belakang dari anggota tubuh.

Quadriceps = Otot yang terletak pada paha kaki.

Stance phase = Fase berdiri pada siklus berjalan. Strap

= Penyangga paha pada pengguna prosthetic. Stump

= Bagian segmen tubuh sisa dari amputasi, dihitung dari pangkal segmen tubuh itu sendiri. Swing phase

= Fase melayang pada siklus berjalan. SACH foot

= Jenis telapak alat ganti anggota gerak bawah (telapak prothese kaki) dengan bahan kayu dilapisi karet dan bersifat statis.

Tibia

= Tulang kering.

xxv

Trochanter = Ujung penonjolan tulang lateral di akhir tulang

paha.

xxvi

Lampiran 1 Form Pengambilan Data............................................ L-1

xxvii

Bab ini membahas latar belakang penelitian, perumusan masalah, tujuan yang ingin dicapai, manfaat penelitian, batasan penelitian, asumsi- asumsi yang digunakan dan sistematika penulisan penelitian.

1.1 LATAR BELAKANG

Gerak kaki manusia termasuk dalam pergerakan anggota gerak bawah. Pergerakan anggota gerak bawah sangat penting untuk aktivitas sehari-hari seperti untuk menopang dan sebagai penyeimbang tubuh saat berdiri, berjalan, berlari, dan melompat. Apabila salah satu atau kedua anggota gerak bawah mengalami gangguan hingga mengalami amputasi, maka hal tersebut sangat mengganggu aktivitas atau kegiatan sehari-hari. Beberapa hal yang dapat menyebabkan terjadinya amputasi kaki antara lain karena penyakit dengan persentase sebesar 47%, kecelakaan sebesar 23%, atau dikarenakan suatu kelainan sejak lahir sebesar 3% (Muilenberg, Alvin L. and A. Bennet Wilson Jr., 1996). Ketiadaan alat gerak bawah atau tungkai kaki masih dapat dibagi menjadi empat bagian yaitu ketiadaan tungkai kaki atas lutut (above-knee), ketiadaan tungkai kaki tengah lutut (middle-knee), ketiadaan tungkai kaki bawah lutut (below-knee) dan ketiadaan foot (syme). Kasus ketiadaan alat gerak bawah yang paling sering terjadi di Indonesia adalah kasus ketiadaan tungkai kaki bawah lutut dengan persentase sebesar 55% dari keseluruhan kasus ketiadaan alat gerak bawah (Data: Rumah Sakit RSO Orthopedi “Prof. Dr. Soeharso” Surakarta, 2007). Selanjutnya, penelitian ini membahas mengenai alat ganti untuk bagian bawah lutut.

Prosthetic merupakan alat pengganti anggota gerak bawah yang tiada. Prosthetic dibuat untuk menunjang fungsi dari anggota gerak bawah bagi penderita amputasi. Alat bantu prosthetic melengkapi anggota gerak

Penggunaan prosthetic kaki bawah lutut adalah untuk menyeimbangkan tubuh amputee saat berjalan. Pengguna prosthetic pada umumnya tidak dapat berjalan normal, sehingga aspek biomekanika sangat berperan dalam mengkaji apakah pola berjalan pasien telah menyerupai pola berjalan normalnya (C.W. Radcliffe, J. Foort, 1961).

Bagian terpenting pada gerakan berjalan dari pengguna prosthetic adalah keseimbangan beban tubuh amputee. Sehingga prosthetic yang baik harus mampu memberikan keseimbangan beban. Gerakan berjalan pada orang normal, memperlihatkan bagaimana kedua kaki saling menyeimbangkan beban tubuh dalam pergerakan berpindah. Pada saat berjalan dan kaki menyentuh lantai, beban tubuh yang dihasilkan dari efek tekanan gravitasi bumi akan menimbulkan gaya reaksi ke atas. Pada amputee , pemindahan gaya pada prosthetic dan kaki yang lain dikatakan baik apabila selama proses berjalan pengguna prosthetic melangkah secara normal yaitu tidak terjadi gap dengan kaki yang sehat.

Dua macam prosthetic kaki yang ada saat ini adalah prosthetic eksoskeletal dan endoskeletal. Prosthetic eksoskeletal, umumnya dikonstruksi dari alumunium rigid yang kemudian dilapisi GRP (glass reinforce plastic) atau resin sehingga menyerupai bentuk kaki aslinya. Bagian foot dari prosthetic eksoskeletal terbuat dari kayu yang ditempelkan pada material karet. Prosthetic eksoskeletal memiliki strap untuk mengaitkan prosthetic dengan bagian stump (bagian segmen tubuh sisa dari amputasi), tetapi tidak terdapat komponen pengganti pergelangan kaki (ankle joint) sehingga pada saat pengguna berjalan, kaki prosthetic tidak fleksibel. Sedangkan konstruksi prosthetic endoskeletal umumnya menggunakan Dua macam prosthetic kaki yang ada saat ini adalah prosthetic eksoskeletal dan endoskeletal. Prosthetic eksoskeletal, umumnya dikonstruksi dari alumunium rigid yang kemudian dilapisi GRP (glass reinforce plastic) atau resin sehingga menyerupai bentuk kaki aslinya. Bagian foot dari prosthetic eksoskeletal terbuat dari kayu yang ditempelkan pada material karet. Prosthetic eksoskeletal memiliki strap untuk mengaitkan prosthetic dengan bagian stump (bagian segmen tubuh sisa dari amputasi), tetapi tidak terdapat komponen pengganti pergelangan kaki (ankle joint) sehingga pada saat pengguna berjalan, kaki prosthetic tidak fleksibel. Sedangkan konstruksi prosthetic endoskeletal umumnya menggunakan

Desain prosthetic bawah lutut yang dibahas pada penelitian ada tiga jenis yaitu prosthetic eksoskeletal, endoskeletal impor dan endoskeletal model pengembangan. Mengacu pada penelitian Herdiman, Lobes (2009), Fokus perbedaan ketiga prosthetic tersebut terletak pada bagian ankle joint.

Prosthetic eksoskeletal merupakan jenis prosthetic bawah lutut yang berkembang di Indonesia. Hal ini disebabkan karena prosthetic eksoskeletal harganya lebih terjangkau dibandingkan prosthetic endoskeletal (May, 1996). Kelemahannya, produknya kurang presisi, kurang mampu memberikan keseimbangan dan pada bagian ankle, tidak terdapat ankle joint sehingga tidak fleksibel saat melakukan gerakan berjalan.

Kelemahan dari prosthetic eksoskeletal dapat diakomodasi oleh prosthetic endoskeletal impor. Salah satu prosthetic endoskeletal impor yaitu prosthetic merk Regal yang diproduksi Taiwan yang mengadaptasi desain prosthetic Otto Bock buatan Jerman. Prosthetic ini memiliki ankle joint dengan sistem double axis sehingga memungkinkan ankle melakukan gerak plantar flexion dan dorsi flexion. Kualitas kepresisian dan fleksibilitas Kelemahan dari prosthetic eksoskeletal dapat diakomodasi oleh prosthetic endoskeletal impor. Salah satu prosthetic endoskeletal impor yaitu prosthetic merk Regal yang diproduksi Taiwan yang mengadaptasi desain prosthetic Otto Bock buatan Jerman. Prosthetic ini memiliki ankle joint dengan sistem double axis sehingga memungkinkan ankle melakukan gerak plantar flexion dan dorsi flexion. Kualitas kepresisian dan fleksibilitas

Penelitian ini mengkaji model biomekanika pada pengguna prosthetic bawah lutut dengan memperhatikan fungsi ankle joint. Secara umum biomekanika didefinisikan sebagai konsep fisika dan teknik untuk menjelaskan gerakan pada bermacam-macam bagian tubuh dan gaya yang bekerja pada bagian tubuh pada aktivitas sehari-hari. Konsep biomekanika ini digunakan untuk menentukan besar gaya dan momen yang dihasilkan pengguna prosthetic bawah lutut dalam satu siklus berjalan baik pada prosthetic eksoskeletal, endoskeletal merk Regal dan endoskeletal pengembangan. Fungsi ankle joint diperhatikan untuk menentukan fleksibilitas prosthetic yang mempengaruhi keseimbangan gaya dan momen.

Keseimbangan dan fleksibilitas dalam gerakan berjalan dilihat dari kestabilan gaya dan momen dari masing-masing prosthetic. Langkah awal dari penelitian ini adalah menentukan gaya normal dan momen yang muncul untuk setiap fase dalam satu siklus berjalan. Hasilnya dibandingkan untuk menentukan rekomendasi jenis prosthetic yang

1.2 PERUMUSAN MASALAH

Permasalahan dalam penelitian ini adalah bagaimana menentukan jenis prosthetic bawah lutut yang memberikan keseimbangan terbaik berdasarkan pendekatan biomekanika dengan memperhatikan aspek ankle joint untuk fleksibilitas saat gerakan berjalan.

1.3 TUJUAN PENELITIAN

Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini yaitu menentukan jenis prosthetic bagian bawah lutut yang mampu memberikan kenyamanan terbaik bagi pengguna prosthetic bawah lutut dengan memperhatikan aspek ankle joint. Tahapan prosesnya, sebagai berikut:

1. Menentukan model biomekanika untuk setiap fase dalam satu siklus berjalan pada pengguna prosthetic bawah lutut.

2. Menentukan nilai gaya dan momen yang dihasilkan oleh pengguna prosthetic bagian bawah lutut untuk setiap fase dalam satu siklus berjalan.

3. Menentukan jenis prosthetic bagian bawah lutut terbaik berdasarkan pendekatan biomekanika dengan memperhatikan keseimbangan gaya dan momen yang muncul.

1.4 MANFAAT PENELITIAN

Manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini, yaitu:

1. Mengetahui jumlah gaya dan momen yang muncul dari setiap fase dalam satu siklus berjalan.

2. Mengetahui model prosthetic bagian bawah lutut yang mampu memberikan kenyamanan terbaik bagi pengguna prosthetic bawah lutut berdasarkan keseimbangan gaya dan momen yang muncul.

batasan-batasan, sebagai berikut:

1. Pengambilan data dilakukan terhadap satu pasien laki-laki usia produktif pengguna prosthetic kaki bawah lutut saat gerakan berjalan.

2. Penelitian dilakukan kepada individu yang kehilangan satu anggota gerak bawah lutut. Bagian stump (bagian segmen tubuh sisa dari amputasi) dengan panjang 16,5 cm masih dapat digerakkan.

3. Pengkajian gaya dan momen dilakukan terhadap anggota gerak bawah.

4. Kajian gerakan jalan pada penelitian ini mengabaikan gaya kesamping atau gaya pada sumbu z.

5. Kajian gerakan jalan pada penelitian ini tidak memperhitungkan gaya pegas pada bagian ankle joint.

6. Kajian gerakan jalan pada penelitian ini tidak memperhitungkan gaya gesek yang terjadi saat aktivitas berjalan.

7. Model perhitungan yang dikembangkan pada penelitian ini adalah model statis.

1.6 ASUMSI PENELITIAN

Asumsi-asumsi yang digunakan dalam penelitian ini, sebagai berikut:

1. Anggota gerak atas dan tubuh (kepala, leher, tangan, dan batang tubuh) pengguna prosthetic dianggap sebagai beban (M).

2. Satu siklus gerakan berjalan dibagi menjadi enam fase gerakan (Staff Prosthetics And Orthotics, 1990).

gerakan tubuh bagian atas tidak mempengaruhi titik tangkap gaya pada bagian hip, knee dan ankle.

1.7 SISTEMATIKA PENULISAN

Penyusunan tugas akhir ini terbagi menjadi beberapa bab yang berisi uraian penjelasan dan dibagi kembali dalam beberapa topik subbab. Secara garis besar, uraian pada bab-bab dalam sistematika penulisan, dijelaskan di bawah ini.

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini menguraikan berbagai hal mengenai latar belakang perlunya

diadakan penelitian, perumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat

penelitian, batasan masalah, asumsi-asumsi dan sistematika penulisan. Uraian bab ini dimaksudkan untuk menjelaskan latar belakang penelitian sehingga dapat memberikan manfaat sesuai dengan tujuan penelitian dengan batasan-batasan dan asumsi yang digunakan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini berisi dasar-dasar teori yang menjadi landasan bagi penelitian, baik

dari buku, jurnal, maupun berbagai sumber literatur lainnya. Bab ini

menjelaskan tentang bagian-bagian prosthetic, konsep biomekanika bagi pengguna prosthetic,

kajian gaya dan momen pada segmen bawah tubuh

manusia, dan ankle joint.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini berisi mengenai kerangka pemikiran dari penelitian yang memuat

tahap-tahap penelitian mulai dari tahap identifikasi

BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

Bab ini berisi mengenai data penelitian yang digunakan dalam proses

pengolahan data dan hasil pengolahan data digunakan sebagai

rekomendasi pemilihan model prosthetic terbaik.

BAB V ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL

Tahap analisis dan interpretasi hasil berisi analisis hasil pengolahan data yang telah dilakukan pada bab sebelumnya yaitu pengukuran gaya dan momen pada satu siklus gerakan berjalan.

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini membahas kesimpulan dari hasil pengolahan data dengan mempertimbangkan tujuan yang ingin dicapai dari penelitian dan kemudian memberikan saran perbaikan yang dapat dilakukan.

Kajian biomekanik manusia dapat disamakan dengan sistem benda jamak. Sistem ini sangat sesuai untuk memodelkan manusia karena sistem benda jamak adalah sistem yang tersusun dari banyak benda atau batang yang saling berhubungan membentuk satu kesatuan tunggal. Perilaku dinamik dari sebuah sistem biasanya dinyatakan dalam besaran kinematik dan dinamik. Besaran kinematik meliputi posisi, kecepatan, dan percepatan, dari sistem, sedangkan besaran dinamik melibatkan gaya yang menyebabkan sistem tersebut bergerak. Tinjauan pustaka mengenai anatomi dan biomekanik kaki manusia diperlukan untuk mengetahui prinsip dan fungsi kaki prosthetic bawah lutut.

2.1 PROSTHETIC

Seperti telah dijelaskan pada bagian pendahuluan, prosthetic merupakan alat ganti anggota gerak tubuh yang tidak ada. Diperlukan suatu pemaparan yang lebih mendetail mengenai definisi dan indikasi prosthetic , fungsi, komponen-komponen, serta bahan prosthetic kaki bagian bawah lutut.

2.1.1 Definisi Prosthetic

Prosthetic adalah alat ganti anggota gerak tubuh yang tidak ada. Anggota gerak tubuh terdiri dari anggota gerak atas yaitu lengan dan tangan serta anggota gerak bawah yaitu kaki. Ketiadaan alat gerak dapat disebabkan oleh dua hal, yaitu amputasi dan defisiensi bawaan. Amputasi adalah pemotongan bagian tubuh karena masalah tertentu seperti misalnya penyakit, trauma atau kecelakaan dan tumor. Defisiensi bawaan adalah ketiadaan bagian tubuh sejak lahir.

telapak kaki (syme).Pembahasan berikutnya hanya menyangkut permasalahan ketiadaan kaki bawah lutut saja, karena tujuan dari penelitian ini yaitu untuk menentukan jenis prosthetic bawah lutut yang memberikan kenyamanan terbaik saat gerakan berjalan.

2.1.2 Komponen Prosthetic Kaki Bawah Lutut (Below-Knee Prosthetic)

Komponen dasar dari prosthetic bawah lutut (below-knee) terdiri dari foot, ankle, shank , socket, dan sistem suspensi. Bentuk prosthetic bawah lutut ditunjukkan pada gambar 2.1 di bawah ini.

Gambar 2.1 Below knee prosthetic

Sumber: Prosthetic and Orthotic New York University Post-Graduate Medical, 1972

1. Foot - Ankle

Foot (kaki dasar) dan ankle merupakan komponen yang biasanya menjadi tumpuan pada setiap pergerakan, memberi dukungan selama posisi setengah berdiri tegak, dan menyesuaikan ayunan untuk membuat Foot (kaki dasar) dan ankle merupakan komponen yang biasanya menjadi tumpuan pada setiap pergerakan, memberi dukungan selama posisi setengah berdiri tegak, dan menyesuaikan ayunan untuk membuat

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 foot prosthetic masih merupakan salah satu bagian pada kaki

prosthetic . SACH (Solid Ankle Cushion Heel) foot terdiri dari heel kayu, material yang dimampatkan di sekitar heel, sabuk yang dipasangkan dibawah heel sampai ke bagian jari kaki, palang atau baut yang menjaga kaki ke tulang kering, dan cushion heel.

Gambar 2.2 SACH foot

Sumber: Prosthetic and Orthotic New York University Post-Graduate Medical, 1972

Cushion heel pada lapisan SACH foot bisa terbuat dari aeoprene atau plastik fleksibel dan material yang melapisi neoprene. Bentuk SACH foot, material yang melapisi dan cushion heel dapat busa plastik yang fleksibel. Cushion heel tersedia dengan tingkat derajat kemampatan, keras atau sedang, lembut yang terpilih atas dasar tingkatan amputasi, bentuk badan dan kemampuan untuk mengendalikan prosthetic. SACH foot tidak punya sendi mata kaki, garis simpangan antara tulang kering dan kaki minimal.

Model single axis foot sendi pergelangan kaki terbuat dari logam, meniru gerak pergelangan kaki sesungguhnya, meski tidak dapat melakukan gerak inversi (pembalikan bagian luar ke arah dalam) atau eversi (pembalikan bagian dalam ke arah luar).

Gambar 2.3 Single axis foot

Sumber: Prosthetic and Orthotic New York University Post-Graduate Medical, 1972

Bumper plantar flexion meredam goncangan akibat gerak tumit. Jari-jari elastis memungkinkan adanya gerakan mendorong. Gerak pergelangan kaki memungkinkan perputaran menjadi semakin mudah. Adanya logam pada pergelangan kaki, kaki menjadi berat dan cepat rusak. Pada single axis foot dasar kaki dihubungkan kepada blok mata kaki oleh baut.

b. Multi axis foot.

Multi axis foot dapat bergerak dengan mudah secara plantarflexion, dorsiflexion, pronation atau supination maupun rotasi. Gerak multi axis foot dikendalikan oleh ring karet atau rubber ring di sekitar sendi bola atau ball joint. Saat kaki bergerak, ring ditekan. Resistensi kaki untuk bergerak juga dapat disesuaikan dengan kondisi pengguna dengan

Gambar 2.4 Multi axis foot

Sumber: Prosthetic and Orthotic New York University

Post-Graduate Medical, 1972

c. Energy recovery foot.

Energy recovery foot dibuat untuk pasien amputasi yang mampu berlari atau berjalan dengan sangat cepat. Ketika berlari, beban pada kaki bertambah tiga kali lipat. Tumit kaki yang elastis yang kuat untuk meredam beban pada saat berlari dan jari elastis yang kuat yang memberi energi dorong yang diperlukan untuk berlari. Desain SACH sebenarnya dibuat untuk penggunaan dengan prosthetic eksoskeletal. Sebagian besar prosthetic yang dibuat adalah desain endoskeletal.

Gambar 2.5 Energy recovery foot

Sumber: Prosthetic and Orthotic New York University Post-Graduate Medical, 1972

SACH foot menonjol pada berat, relatif tahan lama dan murah dibandingkan desain prosthetic yang lain. Secara komersial tersedia dalam berbagai bentuk berbeda, tumit. Tidak ada komponen yang bergerak di dalam SACH foot, diperlukan sedikit pemeliharaan. Kepadatan tumit baji SACH foot menonjol pada berat, relatif tahan lama dan murah dibandingkan desain prosthetic yang lain. Secara komersial tersedia dalam berbagai bentuk berbeda, tumit. Tidak ada komponen yang bergerak di dalam SACH foot, diperlukan sedikit pemeliharaan. Kepadatan tumit baji

2. Shank

Shank adalah 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 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.

Keuntungan eksoskeletal shank yaitu selain murah, pembuatannya mudah, pelapisan bagian luar lebih berdaya tahan. Kekurangan dari shank ini yaitu kemampuan menopang tubuh lebih kecil dibanding endoskeletal shank . Keuntungan endoskeletal shank yaitu lebih modern, mampu menopang beban tubuh, dan lebih kuat. Kekurangan shank ini yaitu mahal, pembuatan sulit dan rumit. Bentuk kedua jenis shank dapat dilihat pada gambar 2.6 dan 2.7.

Gambar 2.6 Eksoskeletal shank

Sumber: Hari Indo, 2009

Gambar 2.7 Endoskeletal shank

Sumber: Hari Indo, 2009

3. Socket

Socket adalah bagian dari prosthetic sebagai tempat dimasukkannya puntung kaki yang masih ada (stump). Socket merupakan alat yang dibentuk dan disatukan dengan shank. Jadi bagian ini menyambung atau berhubungan langsung dengan stump, bahkan tak jarang socket menempel tepat pada bagian stump. Socket harus mampu menyokong bobot tubuh dan mendukung stump secara kuat dan nyaman untuk semua aktivitas pengguna. Socket dibuat menempel pas pada stump secara kuat untuk mengurangi gerakan atau gesekan antara socket dan kulit. Banyak gesekan antara socket dan kulit akan menyebabkan pengguna merasa kurang Socket adalah bagian dari prosthetic sebagai tempat dimasukkannya puntung kaki yang masih ada (stump). Socket merupakan alat yang dibentuk dan disatukan dengan shank. Jadi bagian ini menyambung atau berhubungan langsung dengan stump, bahkan tak jarang socket menempel tepat pada bagian stump. Socket harus mampu menyokong bobot tubuh dan mendukung stump secara kuat dan nyaman untuk semua aktivitas pengguna. Socket dibuat menempel pas pada stump secara kuat untuk mengurangi gerakan atau gesekan antara socket dan kulit. Banyak gesekan antara socket dan kulit akan menyebabkan pengguna merasa kurang

a. Socket patellar tendon bearing (PTB).

Mengurangi berbagai kesulitan maka dibuat patellar-tendon bearing below knee prosthetic . Bagian atas dari shank pada PTB terdiri dari suatu fiberglass yang dibentuk melapisi socket dan menyediakan suatu pasangan yang cocok pada keseluruhan area stump, mencakup ujung distal . Banyak kasus tidak ada sambungan sisi socket dan korset paha, sebab socket dibentuk sedemikian sehingga suatu jumlah beban dihubungkan dengan patellar tendon dan medial flare pada tibia. Socket dibuat cukup tinggi di depan untuk melindungi semua syaraf di bawah tempurung lutut. Sisi pada socket juga dibuat lebih tinggi dan terbuka dalam rangka memberi stabilitas terhadap tekanan dari samping. Suatu bahan lunak dan kulit dimasukkan dalam pengepasan sampai socket sering digunakan.

Socket PTB adalah suatu desain total-contact. Bentuk ini membantu mencegah edema, menyediakan beberapa area pendukung tambahan (walaupun ujung stump tidak dapat menahan banyak tekanan), dan memberikan perasaan nyaman pada pemakai karena semakin besar area kontak antara stump dan socket.

Gambar 2.8 Socket pattelar tendon bearing (PTB)

Pada gambar socket apabila dilihat dari atas, bagian yang dipertebal pada dinding socket meliputi dinding medial (1), dinding posterior (2), dinding lateral (3), dan dinding anterior (4).

b. Socket air cushion.

Socket PTB air cushion terdiri dari lengan bagian dalam yang elastis (stockinette dipenuhi dengan karet silikon) di dalam kulit luar yang kaku. Ada bilik tertutup antara dua dinding yang berisi udara pada tekanan atmosfer. Pendukung ujung stump diberikan tegangan lengan rongga pada socket air cushion dan tekanan udara pada bilik socket.

Gambar 2.9 Socket air cushion

Sumber: Prosthetic and Orthotic New York University Post-Graduate Medical, 1972

Keuntungan socket air cushion adalah air cushion memberikan suatu kemungkinan untuk memuat distal yang lebih tinggi, hubungan distal ketika volume stump berubah menjadi lebih sedikit, dan sedikit

Sistem suspensi merupakan bagian yang berfungsi untuk mengaitkan keseluruhan prosthetic pada bagian dari tubuh. Tujuannya agar prosthetic terpasang sempurna pada tungkai kaki. Sistem suspensi bermacam-macam jenisnya, secara ringkas dijabarkan mengenai beberapa jenis dari suspensi tersebut, yaitu

a. Cuff Suspension.

Menggunakan manset yang terbuat dari kulit atau anyaman dakron yang kuat untuk dipasangkan pada bagian dalam socket yang kemudian dipasangkan atau diikatkan pada bagian paha. Bentuk suspensi ini dapat dilihat pada gambar 2.10.

Cuff Suspension

Gambar 2.10 Cuff suspension

Sumber: Staff Prosthetics and Orthotics, 1990

b. Waist belt.

Tetap menggunakan manset yang terbuat dari kulit atau anyaman dakron yang kuat, dimana manset tersebut tidak diikatkan pada paha, melainkan diikatkan mengelilingi pinggang. Ikat pinggang yang dipasangkan di pinggang terbuat dari anyaman katun. Biasanya dipakai pada individu dengan puntung yang pendek. Gambar 2.11 menunjukkan bentuk waist belt.

Gambar 2.11 Waist belt

Sumber: Bella J. May, EdD 1996

c. Thigh corset.

Sistem penggantung tetap menggunakan waist belt, dimana sistem penggantungnya dililitkan pada pinggang. Terdapat tambahan yaitu paha dipasang korset yang berfungsi untuk lebih memperkuat penggantung. Sistem suspensi ini merupakan ciri dari prosthetic bawah lutut konvensional. Gambar 2.12 memperlihatkan bentuk dari thigh corset .

Thigh corset

2.2 BIOMEKANIKA

Menurut Frankel dan Nordin (1980) dalam Chaffin (1999), biomekanika merupakan ilmu mekanika teknik untuk analisa sistem kerangka otot manusia dimana secara umum biomekanika didefinisikan, sebagai berikut:

Biomekanika menggunakan konsep fisika dan teknik untuk menjelaskan gerakan pada bermacam-macam bagian tubuh dan gaya yang bekerja pada bagian tubuh pada aktivitas sehari-hari. Kajian biomekanika dapat dilihat dalam dua perspektif, yaitu

kinematika yang lebih menjurus pada karakteristik gerakan yaitu meneliti gerakan dari segi ruangan yang digunakan dalam waktu yang bersifat sementara tanpa melihat gaya yang menyebabkan gerakan. Studi kinematika menjelaskan gerakan yang menyebabkan berapa cepat objek bergerak, berapa ketinggiannya atau berapa jauh objek menjangkau jarak. Posisi, kecepatan, percepatan tersebut merupakan studi kinematika.

Kajian kinetika menjelaskan tentang gaya yang bekerja pada satu sistem misalnya tubuh manusia. Kajian gerakan kinetika menjelaskan gaya yang menyebabkan gerakan. Dibandingkan dengan kajian kinematika, kajian kinetika lebih sulit untuk diamati, pada kajian kinetik yang terlihat adalah akibat dari gaya.

Analisis biomekanika tubuh manusia dipandang sebagai sistem yang terdiri dari link (penghubung) dan joint (sambungan), tiap link mewakili segmen-segmen tubuh tertentu dan tiap joint menggambarkan

2. Link lengan atas yang dibatasi oleh joint siku dan bahu.

3. Link punggung yang dibatasi oleh joint bahu dan pinggul.

4. Link paha yang dibatasi oleh joint pinggul dan lutut.

5. Link betis yang dibatasi oleh joint lutut dan mata kaki.

6. Link kaki yang dibatasi oleh joint mata kaki dan telapak kaki.

Gambar 2.13 Tubuh sebagai sistem enam link dan joint

Sumber: Chaffin dan Anderson, 1999

Segmen tubuh manusia dapat disetarakan dengan segmen benda jamak maka panjang setiap link dapat diukur berdasarkan persentase tertentu dari tinggi badan, sedangkan beratnya diukur berdasarkan persentase dari berat badan. Penentuan letak pusat massa tiap link didasarkan pada persentase standar yang ada. Panjang setiap link tiap segmen berotasi di sekitar sambungan dan mekanika terjadi mengikuti hukum Newton. Prinsip-prinsip ini digunakan untuk menyatakan gaya mekanik pada tubuh dan gaya otot yang diperlukan untuk mengimbangi gaya-gaya yang terjadi. Secara umum pokok bahasan dari biomekanika Segmen tubuh manusia dapat disetarakan dengan segmen benda jamak maka panjang setiap link dapat diukur berdasarkan persentase tertentu dari tinggi badan, sedangkan beratnya diukur berdasarkan persentase dari berat badan. Penentuan letak pusat massa tiap link didasarkan pada persentase standar yang ada. Panjang setiap link tiap segmen berotasi di sekitar sambungan dan mekanika terjadi mengikuti hukum Newton. Prinsip-prinsip ini digunakan untuk menyatakan gaya mekanik pada tubuh dan gaya otot yang diperlukan untuk mengimbangi gaya-gaya yang terjadi. Secara umum pokok bahasan dari biomekanika

Pada gerakan jalan yang terpenting adalah keseimbangan dari pasien. Gerakan ini akan memperlihatkan bagaimana kedua kaki saling menyeimbangkan berat tubuh dalam pergerakan berpindah. Pengguna alat bantu pada kaki gerak terlihat bagaimana alat bantu tersebut menyeimbangkan pasien dalam berjalan sehingga alat tersebut nyaman dipakai.

2.3 PRINSIP BIOMEKANIKA ANGGOTA GERAK BAWAH

Berdasarkan sistem sambungan bagian-bagian tubuh secara umum, anggota gerak bawah terdiri dari pelvis (pinggul) dan tungkai bawah. Tungkai bawah terdiri dari beberapa bagian yaitu thigh, knee (penghubung thigh dan shank), shank, ankle (penghubung shank dan foot), dan foot.

Pelvis merupakan salah satu anggota gerak bawah yang cukup penting karena mempunyai fungsi meliputi menahan beban berat tubuh, tempat ujung dari berbagai otot berpangkal, memberi kontribusi bagi pergerakan-pergerakan efisien tungkai bawah, dan mempertahankan keseimbangan dan kestabilan tubuh.

Gambar 2.14 Sistem sambungan bagian bawah tubuh

Sumber: Chaffin dan Anderson, 1999

Gambar 2.15 Anggota gerak bawah

Sumber: Chaffin dan Anderson, 1999

Gambar 2.16 Pelvis

Sumber: Staff Prosthetics and Orthotics, 1990 Sumber: Staff Prosthetics and Orthotics, 1990

2.3.1 Prinsip Biomekanika Below Knee Prosthetic

Prinsip-prinsip biomekanika pada below knee prosthetic meliputi beberapa bagian, yaitu:

1. Prinsip-prinsip mekanik

Mekanik itu sendiri berhubungan dengan tindakan dari tekanan pada bodi. Biomekanik berhubungan dengan tindakan dari kekuatan fisik pada tubuh manusia dan yang digunakan. Biomekanik berhubungan juga dengan banyak faktor yang mempengaruhi sistem otot kerangka seperti aktivitas elektronik dalam otot, tekanan dari luar yang menghasilkan perubahan kulit, jumlah energi, untuk daya gerak, dan pola gerakan yang ektrim dari analisa kinematik atau gerak. Kekuatan adalah tindakan atau gerakan dari bagian tubuh atau lainnya yang cenderung merubah bentuk gerak dari bagian tubuh berikutnya. Lebih dari satu bagian tubuh selalu terlibat setiap membicarakan kekuatan. Kekuatan antara bagian-bagian tubuh selalu dalam bentuk berpasangan. Merupakan hukum gerak Newton ketiga. “Untuk tiap kekuatan gerakan ada kesamaan dan reaksi kekuatan yang bertolak belakang”.

Beberapa kasus gerakan akan lebih disadari misal ketika menarik beban berupa kereta barang. Kasus lain, reaksi lebih berupa bukti sama dengan reaksi dorongan pada mesin jet. Hal ini sering terasa nyaman dalam menganalisa kekuatan untuk mengamati gerakan dan reaksi secara terpisah. Bagian tubuh sangat banyak digunakan dalam analisa teknik seperti menunjukkan efek-efek dari gerakan dan reaksi secara terpisah. Mempertimbangkan situsasi dimana tubuh menarik beban. Teknik Beberapa kasus gerakan akan lebih disadari misal ketika menarik beban berupa kereta barang. Kasus lain, reaksi lebih berupa bukti sama dengan reaksi dorongan pada mesin jet. Hal ini sering terasa nyaman dalam menganalisa kekuatan untuk mengamati gerakan dan reaksi secara terpisah. Bagian tubuh sangat banyak digunakan dalam analisa teknik seperti menunjukkan efek-efek dari gerakan dan reaksi secara terpisah. Mempertimbangkan situsasi dimana tubuh menarik beban. Teknik

Jika konsep-konsep dari kekuatan vektor dari diagram bagian tubuh bebas dikombinasikan, hubungan kuantitatif dari beberapa kekuatan bertindak secara simultan. Berat dalam bagian tubuh adalah sepasang kekuatan tarik menarik antara tubuh dan bumi. Manusia menarik bumi dengan kekuatan yang sama dengan besarnya berat tubuh. Analisis masalah-masalah prosthetic kebalikan dari prinsip ini sering digunakan. Jika tubuh diketahui dalam keadaan equilibrium, poligon kekuatan yang terdekat bisa sangat membantu dalam menyelesaikan kekuatan yang tidak diketahui. Kekuatan yang memiliki efek yang sama pada kotak sebagai keseluruhan kombinasi dari tiga kekuatan yang bergerak secara simultan. Momen dari kekuatan cenderung untuk memproduksi rotasi dari tubuh mengenai poin referensi. Tiap-tiap besarannya adalah produk dari kekuatan dikali jarak tegak lurus dari garis arah kekuatan menuju poin referensi. Pertimbangkan batang keseimbangan dari jungkat jungkit. Jika kekuatan F diterapkan pada jarak

d , totasi batang kearah jarum jam. Jika baik kekuatan F atau jarak dari d meningkat, kecenderungan rotasi meningkat secara proporsional. Jika kekuatan diukur dengan pon dan jarak dengan feet, momen ditunjukkan dalam lb-ft searah jarum jam.

Gambar 2.17 Kekuatan momen

Sumber: C.W. Radcliffe and J. Foort, 1961

Untuk menjaga rotasi selama gerakan dari kekuatan F, aksi berbalik harus diterapkan. Tambahkan sedetik kekuatan P dengan lengan pengungkit b. Kekuatan P sekarang menghasilkan kebalikan arah jarum jam yang mana momen produk dari P kali b [lb-ft]. Untuk membuat momen equilibrium, untuk menjaga rotasi, produk dari F kali d harus sama dengan P kali b.

2. Tingkat berjalan normal