BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA - Pengaruh Perbedaan Waktu Perendaman Gigi dalam Minuman Berkarbonasi terhadap Kekutan Tekan (Compressive Strength) Gigi (In Vitro)

   

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA Ketahanan fraktur gigi berbeda antara enamel dengan dentin akibat adanya perbedaan komposisi yang terkandung dalam kedua jaringan keras tersebut. Komposisi enamel terbesar tersusun atas zat anorganik dan sebagian lainnya tersusun

  atas zat organik dan air sedangkan dentin tersusun atas 70% zat anorganik, 18% zat organik dan 12% air. Zat organik enamel terdiri atas bahan yang dapat larut (mukopolisakarida) dan zat yang tidak dapat larut (keratin) dimana keratin ini mudah mengambil air sehingga menyebabkan enamel bersifat semipermeabel (dapat ditembus oleh air). Sifat semipermeabel ini yang menyebabkan enamel memiliki kemampuan melakukan pertukaran ion antara enamel dengan lingkungan rongga mulut (saliva, lapisan biofilm) yang terjadi pada daerah antar kristal apatit. Zat organik dentin sebagian besar adalah kolagen tipe I yang terikat antara kristal apatit dan berperan dalam menyimpan serta mendistribusikan tekanan yang diberikan

  10,11 sehingga dentin dikatakan struktur yang lentur dan kuat.

2.1 Sifat mekanik dan fisis gigi

  Struktur dan komposisi enamel berperan dalam membantu enamel menahan gaya mastikasi yang besar serta membantu dalam kecenderungan gigi untuk bertahan saat berkontak dengan asam secara terus menerus baik asam dari minuman/ makanan maupun asam hasil fermentasi bakteri. Komposisi kimia dari minuman asam secara jelas menjadi faktor yang penting dalam mempengaruhi sifat mekanik dari enamel. Komposisi mineral enamel yang tinggi dibandingkan jaringan gigi lainnya membuat

  12

  enamel menjadi jaringan yang keras dan kaku. Adanya celah antar susunan kristal yang berperan sebagai jalan difusi (micropores) menyebabkan enamel dikatakan

  

13

  sebagai material padat yang microporous. Celah antar kristal apatit yang berisi matriks organik dan air terjadi akibat struktur dari kristal hidroksiapatit yang

  14

  heksagonal sehingga sulit untuk mendapatkan ikatan yang sempurna. Hal ini

   

  mengakibatkan enamel tidak dapat menahan tekanan mastikasi tanpa fraktur jika gigi tidak didukung oleh jaringan yang lebih lentur dibawah enamel. Jaringan yang lentur ini adalah dentin dimana dentin dapat mendukung enamel dan mengkompensasi

  12

  terhadap kerapuhan enamel. Fraktur terjadi akibat konsentrasi dari tekanan yang dterima spesimen telah mencapai tingkat kritis (critical level) sehingga spesimen

  8 tidak mampu menahan tekanan yang diberikan.

  Pada dasarnya gigi mempunyai beberapa karakteristik mekanik maupun fisik yaitu kekasaran permukaan (surface roughness), modulus elastisitas, warna (colour), ketebalan (thickness), kekerasan (hardness) dan ketahanan fraktur (fracture

  toughness

  ) yang dapat diukur dengan uji tarik ( tensile strength), uji gesek ( shear

  14 strength

  Tensile strength

  ), dan uji kompresi (compressive strength). , shear strength dan compressive strength merupakan gaya yang terjadi pada saat mastikasi tetapi

  compressive strength

  merupakan gaya yang paling banyak terjadi akibat beberapa

  15,17 gaya mastikasi adalah gaya kompresi.

  2.1.1 Kekasaran permukaan gigi (surface roughness)

  Kekasaran merupakan pengukuran terhadap tekstur permukaan suatu material dan dapat dipengaruhi oleh adanya proses pemakaian (wear). Kekasaran pada enamel dapat mengalami perubahan seiring dengan adanya proses pemakaian seperti atrisi, abrasi dan erosi. Nilai kekasaran dihitung berdasarkan standar deviasi dari bentuk permukaan awalnya. Jika deviasi lebih besar dari normal maka permukaan dikatakan kasar tetapi jika deviasi lebih kecil maka permukaan dikatakan halus. Kekasaran enamel yang normal pada bagian oklusal akibat adanya kontak dengan gigi antagonis

  14,16 yaitu sekitar 0,64 ± 0,25 µm.

  2.1.2 Modulus elastisitas gigi (Young’s Modulus)

  Modulus elastisitas digunakan untuk mengukur kekakuan suatu material dan merupakan kemampuan dari suatu material untuk menahan perubahan bentuk yang terjadi saat menerima tekanan. Saat tekanan diberikan pada suatu material, maka akan tergambar suatu hubungan garis yang linear antara tegangan (stress) dan

   

  regangan (strain) yang disebut dengan daerah linear elastic sehingga material masih dapat kembali ke bentuk semula ketika beban dihilangkan. Kemampuan suatu material untuk kembali ke bentuk semula diakibatkan beban yang diterima belum melebihi batas normal material sehingga belum terjadi adanya deformasi. Jadi, ketika beban diberikan pada gigi maka beban tersebut akan ditransmisikan dan akan menaikkan stress dan strain sehingga apabila kenaikan tersebut melebihi nilai

  14,15 maksimum dari kemampuan material untuk bertahan maka fraktur akan terjadi.

  2.1.3 Warna gigi (colour)

  Umumnya warna enamel adalah putih kebiruan atau putih keabuan. Adapun faktor yang mempengaruhi warna enamel yaitu ketebalan enamel, warna pada dentin, noda pada enamel yang mempengaruhi translusensi dimana translusensi dipengaruhi oleh derajat mineralisasi dan homogenitas. Selain itu, adanya anomali pada saat tahap perkembangan dan mineralisasi, pengkonsumsian obat antibiotik serta

  14 pengkonsumsian fluor yang berlebih dapat turut mempengaruhi warna dari enamel.

  2.1.4 Ketebalan gigi (thickness) Ketebalan enamel berbeda pada setiap bagian gigi maupun jenis gigi.

  Ketebalan rata-rata enamel pada bagian insisal insisivus adalah 2mm, sedangkan cusp premolar dan molar memilki ketebalan sekitar 2,3-3 mm dimana gigi premolar memilki ketebalan enamel sekitar 2,3-2,5 mm dan cusp molar dengan ketebalan 2,5- 3mm. Ketebalan enamel akan semakin berkurang perlahan-lahan dari cusp atau

  14 insisal menuju bagian cemento enamel junction (CEJ).

  2.1.5 Kekerasan gigi (hardness)

  Kekerasan merupakan ketahanan material terhadap penetrasi dari beban yang diberikan dimana beban yang diberikan hanya mengenai sebagian kecil luas permukaan material dalam jangka waktu tertentu. Ada beberapa jenis alat yang dapat digunakan untuk mengukur kekerasan yaitu Brinell hardness testing machine,

  Vickers hardness testing machine

  dan Knoop hardness testing machine dimana

   

  masing-masing alat tersebut memiliki bentuk ujung pemberi beban yang berbeda- beda. Brinell memiliki ujung yang bulat, Vickers memilki ujung yang berbentuk piramida atau diamond dan Knoop juga memiliki bentuk menyerupai piramida hanya

  14 saja bentuknya lebih panjang ke arah samping.

2.1.6 Ketahanan fraktur gigi (fracture toughness)

  Menurut Powers JM dkk (2009), ada tiga cara yang dapat digunakan untuk menguji sifat mekanis gigi seperti ketahanan fraktur gigi yaitu kekuatan tarik,

  15

  kekuatan gesek dan kekuatan tekan. Menurut Hatrick CD (2011) bahwa gaya

  15,17 kompresi, tarik dan gesek merupakan gaya yang dihasilkan saat mastikasi.

  Adapun ketiga cara yang digunakan untuk menguji ketahanan fraktur gigi menurut

15 Powers JM dkk (2009) , yaitu:

  a. Kekuatan tarik (tensile strength) Tensile strength

  merupakan ketahanan material terhadap gaya tarik atau regangan. Gaya tarik dihasilkan dari dua buah gaya dengan arah yang berlawanan / menjauh dari spesimen yang diuji ataupun dapat dilakukan dengan memberikan gaya hanya pada salah satu ujung spesimen saja dengan arah gaya menjauh dari spesimen

  15,17

  yang diuji. Gaya tarik dilakukan dengan menarik salah satu ujung dari material pada alat penguji dan ujung yang lain dilakukan pemberian beban yang dinaikkan secara bertahap pada interval waktu tertentu. Jika beban yang diberikan melebihi

  14,15

  batas kemampuan material maka akan terjadi deformasi pada material. Enamel memiliki tensile strength yang lebih rendah dibandingkan dentin sehingga enamel

  6 dikatakan jaringan yang lebih rapuh / getas daripada dentin.

  b. Kekuatan geser atau gesek (shear strength) Shear strength

  merupakan ketahanan suatu material terhadap gesekan yang terjadi dimana gaya gesek ini dihasilkan dari gesekan dua permukaan yang paralel dengan arah yang berlawanan satu dengan lainnya. Gaya gesek biasanya timbul pada saat mastikasi terutama saat menggerus makanan. Pada saat proses pengunyahan berlangsung maka akan terjadi tiga gaya sekaligus yaitu gaya kompresi yang paling

   

  banyak berperan, gaya tarik serta gaya gesek. Gaya gesek ini timbul akibat adanya

  15,17,18 gesekan antara makanan dengan gigi pada saat pengunyahan.

c. Kekuatan tekan (compressive strength) gigi

  Compressive strength

  merupakan ketahanan fraktur suatu material terhadap beban maksimum yang diberikan serta merupakan indikator keberhasilan yang terpenting karena compressive strength gigi yang tinggi sangat diperlukan dalam

  19,20

  menahan tekanan mastikasi dan kebiasaan parafungsi. Gaya kompresi lebih

  17 banyak dihasilkan dari gigi posterior khususnya saat mengunyah makanan.

  Compressive strength

  sangat berguna untuk menguji material yang rapuh dan

  14,15

  material dengan tensile strength yang rendah. Uji kekuatan tekan dapat dilakukan dengan memberikan dua gaya kompresi dari atas dan bawah dengan arah kedua gaya menuju ke spesimen yang diuji atau dapat juga dilakukan dengan memberikan gaya hanya pada salah satu ujung spesimen sehingga spesimen tersebut akan dikompresi

  15 menuju ujung spesimen lainnya yang tidak diberi gaya sampai terjadi fraktur.

  Enamel mempunyai compressive strength yang lebih rendah daripada dentin sehingga membuat dentin lebih berperan dalam menahan gaya mastikasi daripada enamel. Soderholm KJ (2012) melaporkan bahwa enamel mempunyai kekerasan dan modulus elastisitas yang lebih tinggi daripada dentin tetapi mempunyai ketahanan fraktur yang lebih rendah daripada dentin sehingga hal ini menyebabkan enamel

  11,19

  menjadi lebih rapuh dan lebih mudah fraktur. Adapun terdapatnya variasi kekuatan tekan enamel pada setiap penelitian terjadi karena faktor komposisi

  21 kimiawi pada gigi, penyiapan sampel, atau kesalahan membaca (reading error).

  Enamel memilki modulus elastisitas dan kekerasan yang lebih tinggi dibandingkan dentin karena tingginya matriks anorganik yang terdapat pada enamel sehingga enamel dikatakan struktur yang kaku, keras serta lebih tahan terhadap

  6,19

  perubahan bentuk saat tekanan mastikasi diberikan. Namun, dentin mempunyai

  compressive strength

  dan tensile strength yang lebih tinggi daripada enamel karena lebih tingginya matriks organik dentin yang sebagian besar tersusun atas kolagen tipe I sehingga dapat memberikan efek penyerapan serta pendistribusian tekanan yang

   

  lebih baik. Pada dentin, tensile strength lebih dipengaruhi oleh intertubular dentin daripada peritubular dentin karena lebih tingginya matriks organik yang terdapat pada intertubular dentin yaitu adanya kolagen fibril yang tersusun dengan arah yang

  6,11,19,22,23 sesuai dengan arah tubulus dentin.

2.1.6.1 Faktor mempengaruhi kekuatan tekan (compressive strength) gigi

  Gigi sangat berperan dalam menahan beribu-ribu kontak dan tekanan setiap hari yang terjadi saat mastikasi. Walaupun telah terjadi berjuta-juta gaya mastikasi yang berulang-ulang sepanjang hidup saat mastikasi tetapi gigi tidak mudah terjadi

  6

  fraktur akibat adanya beberapa faktor yang berperan. Adapun beberapa faktor yang berperan, yaitu:

a. Komposisi matriks enamel

  Enamel merupakan jaringan dengan derajat mineralisasi yang tinggi dibandingkan jaringan gigi lainnya dimana hal ini disebabkan karena tingginya matriks anorganik dan sedikitnya kandungan air yang terdapat pada enamel yang membuat enamel menjadi lebih keras dan kaku. Enamel menerima beban pengunyahan yang lebih banyak saat mastikasi daripada dentin karena enamel

  23-5 memilki kekakuan yang lebih tinggi dibandingkan dentin.

  Enamel merupakan jaringan biologis yang terkeras dan sangat tahan terhadap pemakaian (wear). Enamel memiliki kecenderungan yang kecil untuk terjadi deformasi, tetapi dengan adanya proses demineralisasi secara terus menerus akan menyebabkan terjadinya pelepasan material anorganik enamel dan membuat enamel menjadi lebih poreus. Keporeusan tersebut dapat bertambah besar akibat adanya peningkatan permeabilitas enamel terhadap ion-ion asam sehingga kehilangan material interprismatik meningkat dan menyebabkan enamel lebih rentan terhadap fraktur. Adapun proses demineralisasi bermula pada area selubung prisma (prism

  sheath

  ) yang kemudian berlanjut pada bagian inti prisma (core prism) dan akhirnya asam akan berdifusi ke bagian interprismatik enamel dan melarutkan mineral pada bagian subsurface enamel sehingga pada mikroskop terlihat gambaran menyerupai

  21,26 sarang lebah (honey comb).

   

b. Susunan prisma enamel dan kristal apatit

  Mikrostruktur gigi sangat berpengaruh pada mekanisme ketahanan gigi. Pada gambaran makroskopis hal yang paling penting dalam menahan gaya mastikasi adalah tergantung pada ukuran besar gigi dan ketebalan gigi. Adanya keterbatasan gigi dalam menahan tekanan pengunyahan dikarenakan kecenderungan gigi dapat terjadi fraktur. Adapun hal yang paling berpengaruh dalam membantu enamel menahan tekanan mastikasi adalah struktur enamel yang kompleks yaitu susunan dari prisma enamel dan kristal apatit. Umumnya prisma enamel tersusun secara horizontal dengan arah tegak lurus terhadap DEJ pada bagian servikal yang kemudian tersusun

  

o o

  secara oblik dengan sedikit inklinasi (60 - 70 ) menuju permukaan oklusal dan pada

  24,26 puncak cusp prisma enamel tersusun lebih vertikal.

  Menurut M.Baldassari dkk (2008) bahwa apabila arah gaya (beban) yang diberikan pada enamel sejajar dengan arah susunan prisma enamel maka matriks anorganik serta faktor tipisnya protein antar kristal yang lebih berpengaruh terhadap sifat mekanik gigi sehingga menyebabkan enamel menjadi lebih keras dan rapuh. Namun, jika arah gaya (beban) yang diberikan tegak lurus dengan arah susunan prisma enamel maka dalam hal ini ketebalan pembungkus prisma (matriks organik) yang lebih berpengaruh dalam menahan tekanan yang diberikan sehingga gigi

  27 menjadi lebih lentur.

  Susunan kristal apatit juga berpengaruh terhadap sifat mekanis gigi dimana adanya ketidakseragaman antara susunan kristal apatit pada prisma enamel yang terdapat pada bagian kepala dan ekor menyebabkan enamel menjadi lebih tahan terhadap tekanan mastikasi dibandingkan jika susunan kristal apatit yang disusun seragam. Hal ini disebabkan karena susunan prisma enamel yang tidak seragam dapat meningkatkan kemampuan enamel untuk menyimpan tekanan yang diterima sehingga dapat memberikan kekakuan yang cukup pada enamel. Selain itu, adanya matriks organik (protein) yang terdapat antar kristal apatit juga turut mempengaruhi sifat mekanis gigi yaitu dalam hal menahan tekanan yang diberikan akibat

  27 kemampuan protein dalam menyerap dan menyimpan energi.

    c.

   Dentino enamel junction (DEJ) Dentino enamel junction

  merupakan struktur kompleks pada gigi manusia yang berperan dalam memisahkan enamel yang keras dan rapuh dengan dentin yang lentur dan kuat. Adanya tekanan yang diberikan saat mastikasi akan disalurkan dari permukaan oklusal gigi menuju ke dentino enamel junction dan akhirnya ke dentin. DEJ merupakan zona hipomineralisasi dengan ketebalan 30 mikron dan merupakan bagian yang berada diantara dua jaringan serta berfungsi dalam menambah kekuatan

  10,28 gigi saat mastikasi.

  DEJ dapat memberhentikan keretakan yang berasal dari enamel dan pada potongan melintang gigi, DEJ tampak berbentuk seperti scalloped dengan bagian yang cembung menghadap ke dentin dan bagian yang cekung menghadap ke enamel. DEJ dapat memberhentikan keretakan yang terjadi dari enamel ke dentin dengan cara menyerap konsentrasi tekanan (stress) yang diberikan akibat adanya matriks organik terutama kolagen fibril pada DEJ sehingga DEJ berperan penting dalam mekanisme pertahanan terhadap fraktur untuk menahan tekanan mastikasi yang terjadi secara terus menerus. Selain itu, adapun bentuk scalloped DEJ akan meningkatkan permukaan kontak antar enamel dengan dentin sehingga dapat lebih memperkuat ikatan diantara kedua jaringan tersebut serta dapat mengurangi kesempatan untuk

  26,28 terjadinya keretakan sepanjang DEJ.

2.1.6.2 Alat uji kekuatan tekan (compressive strength)

  Uji kompresi biasanya digunakan pada material yang rapuh (brittle) dan dilakukan dengan memberikan penekanan pada suatu spesimen berbentuk silinder dimana spesimen berbentuk silindris tersebut mempunyai ukuran panjang yang lebih besar daripada ukuran diameternya dan pada bagian dasar dari spesimen dibuat rata. Spesimen akan dikompresi diantara plat pada alat penguji dan tekanan kompresi yang diberikan pada spesimen tersebut akan menyebabkan terjadinya pengurangan

  14,15 panjang spesimen yang akhirnya menyebabkan terjadinya fraktur.

    Universal Testing Machine

  (UTM) yang juga dikenal dengan universal tester merupakan alat yang dapat digunakan untuk menguji kekuatan tarik (tensile strength) dan kekuatan tekan (compressive strength) suatu material. Alat ini tidak hanya digunakan untuk mengukur kekuatan tekan suatu material tetapi juga dapat digunakan untuk mengukur kekuatan tekan gigi dimana dengan alat ini gigi akan diberi penekanan sampai gigi tersebut fraktur dan hasil yang diperoleh kemudian dibaca serta dicatat dalam satuan Newton (N). Pemakaian alat Universal Testing

  Machine

  ini dalam menguji kekuatan tekan gigi juga digunakan pada penelitian Chun KJ dkk (2014) yang menggunakan alat UTM untuk membandingkan sifat mekanis antara enamel dan dentin pada gigi manusia yaitu pada gigi kaninus dan premolar

  23 pertama maksila.

  Gambar 1. Pengaturan pada uji

  14 compressive strength

2.2 Mastikasi

  Mastikasi adalah suatu proses kompleks yang melibatkan lidah, gigi dan otot orofasial dalam pemecahan makanan menjadi bolus makanan menjadi konsistensi yang lunak sebelum dilanjutkan dengan penelanan. Kekuatan mastikasi pada setiap individu berbeda-beda tergantung pada beberapa faktor seperti jenis kelamin, umur, jenis makanan, keadaan gigi, keadaan rahang serta kekuatan otot. Adapun kekuatan maksimum mastikasi berbeda-beda pada setiap penelitian tetapi umumnya rata-rata

  18 kekuatan mastikasi maskimum pada seluruh gigi berkisar antara 500-700 N.

   

  Kekuatan mastikasi dapat semakin meningkat pada penderita bruksism dimana dilaporkan bahwa penderita bruksism dapat memiliki kekuatan mastikasi kira-kira

  6,17 sebesar 1000 Newton atau tiga kali lipat dibandingkan kekuatan mastikasi normal.

  Faktor umur mempengaruhi kekuatan mastikasi seseorang dimana pada penelitian Singh (2011) terlihat adanya pengurangan kekuatan mastikasi pada orang usia tua dibandingkan usia muda. Selain faktor umur, kekuatan mastikasi juga dipengaruhi oleh faktor jenis kelamin yaitu umumnya laki-laki memilki kekuatan mastikasi yang lebih besar daripada perempuan. Adapun alat yang sering digunakan untuk mengukur kekuatan mastikasi dalam rongga mulut adalah gnathodynamometer dimana alat ini ditempatkan diantara gigi maksila dan mandibula yang akan diuji, selanjutnya pasien diinstruksikan untuk mengigit alat tersebut dan kemudian hasil

  18,29,30 dari kekuatan mastikasi tersebut dicatat.

  Tabel 1. Kekuatan mastikasi maksimum laki-laki dan perempuan pada beberapa

  18

  penelitian NO Kekuatan mastikasi Kekuatan mastikasi Penelitian maksimum laki-laki (N) maksimum perempuan (N)

  1 847 597 Waltimo & Könönen 1993 2 909 777 Waltimo & Könönen,

  1995 3 587 425 Calderon, Kogawa, Lauris, & Conti, 2006 4 652 553 Van Der Bilt,

  Tekamp, Van Der Glas, & Abbink, 2008 5 505 315 Regalo, et al., 2008

• Rerata 700 533 Tabel 1 menunjukkan adanya perbedaan nilai kekuatan mastikasi antara laki- laki dan perempuan. Pada umumnya, perempuan memiliki kekuatan mastikasi yang

   

  lebih rendah dibandingkan laki-laki dimana hal ini dapat dipengaruhi akibat adanya

  29

  perbedaan kekuatan otot mastikasi antara laki-laki dan perempuan. Selain itu, adanya perbedaan nilai kekuatan mastikasi pada setiap peneliti dari tahun ke tahun pada tabel 1 ini kemungkinan dapat disebabkan oleh perubahan pola konsumsi masyarakat pada zaman dahulu yang lebih sering mengonsumsi makanan keras

  

6

dibandingkan masyarakat zaman sekarang.

  Tabel 2. Kekuatan mastikasi maksimum setiap gigi pada laki-laki dan perempuan

  30

  menurut Chladek W (2001) NO Jenis Gigi Kekuatan mastikasi Kekuatan mastikasi maksimum laki-laki (N) maksimum perempuan (N)

  1 Insisivus 260 215

  2 Kaninus 413 301

  3 Premolar 540 413

  4 Molar Satu 606 433

  5 Molar Dua 628 450 Tabel 2 merupakan tabel kekuatan mastikasi pada masing-masing jenis gigi dimana terlihat bahwa kekuatan mastikasi terendah baik pada laki-laki maupun perempuan terdapat pada gigi insisivus sedangkan kekuatan mastikasi yang terbesar terdapat pada gigi molar dua. Fraktur gigi akan terjadi apabila kekuatan mastikasi telah melebihi nilai normal kekuatan mastikasi ataupun nilai normal dari kekuatan tekan enamel dan dentin seperti yang terjadi pada orang bruksism / clenching dengan kekuatan mastikasi yang besar sehingga dapat menyebabkan gigi menjadi

  6,31 fraktur.

  Pemberian beban yang melebihi batas normal mastikasi (overloads) dapat menyebabkan terjadinya fraktur pada gigi. Beban besar yang menyebabkan fraktur ini dihasilkan dari jenis makanan yang keras seperti tulang, biji atau kacang- kacangan. Adapun variasi perbedaan ketahanan fraktur gigi saat mastikasi dapat dipengaruhi oleh segi biologis gigi yaitu besarnya tekanan yang diberikan dan sifat material dari gigi. Ketahanan gigi saat mastikasi juga dapat diperlemah oleh proses

   

  demineralisasi asam minuman. Hal ini disebabkan adanya difusi ion-ion asam dari saliva ke enamel yang dapat meningkatkan kehilangan kristal apatit dan membuat celah antar matriks apatit menjadi lebih besar. Kehilangan kristal apatit inilah yang membuat enamel menjadi lebih poreus sehingga dapat mempengaruhi kekuatan tekan (compressive strength) gigi dan menurunkan kemampuan gigi dalam mastikasi

  26,32,33 terutama saat mengunyah jenis makanan dengan konsistensi keras.

2.3 Hubungan kekuatan tekan (compressive strength) gigi dengan mastikasi

  Compressive strength

  gigi merupakan indikator keberhasilan yang terpenting karena compressive strength gigi yang tinggi sangat diperlukan dalam menahan

  20

  tekanan mastikasi dan kebiasaan parafungsi. Gaya kompresi merupakan gaya yang

  17

  kebanyakan dihasilkan dari gigi posterior saat mengunyah makanan. Pergerakan rahang bawah (mandibula) ke atas dan ketahanan gigi maksila terhadap tekanan gigi dari mandibula tersebut pada saat mastikasi akan mengakibatkan gigi menerima tekanan kompresi baik pada mahkota maupun radiks. Compressive strength berperan penting pada proses mastikasi karena kebanyakan gaya yang dihasilkan saat

  34,35 mastikasi adalah gaya kompresi.

  Pada saat mastikasi, gigi dan ligamen peridontal akan mentransmisikan gaya mastikasi ke tulang alveolar sehingga tekanan yang diterima gigi menjadi berkurang. Ligamen peridontal merupakan struktur terlembut yang berperan dalam menerima gaya kompresi sehingga ligamen periodontal inilah yang akan pertama mengalami deformasi daripada tulang alveolar pada saat menerima tekanan yang melebihi batas normal. Adapun perbedaan nilai tekanan yang diterima oleh cusp bukal dan palatal pada gigi premolar satu maksila disebabkan akibat adanya perbedaan dalam fungsi dimana cusp palatal (cusp fungsional) umumnya menerima tekanan kompresi yang

  34-6 lebih besar dibandingkan cusp bukal (cusp non fungsional) pada saat oklusi.

2.4 Fraktur gigi

   

  Fraktur gigi dapat terjadi dalam arah vertikal maupun horizontal yang melibatkan mahkota atau radiks dimana fraktur gigi vertikal dikarakteristikkan sebagai garis fraktur yang komplit atau tidak komplit yang memanjang sepanjang aksis panjang gigi dan akan berkembang serta berubah sepanjang waktu. Klasifikasi dari fraktur gigi menurut American Dental Association (ADA) dapat diklasifikasikan ke dalam lima kelompok mulai dari ringan sampai berat yaitu garis retak (craze

  lines)

  , fraktur pada cusp (fractured cusp), keretakan gigi (cracked tooth), gigi yang terbelah (split tooth), fraktur radiks vertikal (vertical root fracture). Craze lines merupakan retak garis yang hanya mengenai enamel dan biasanya muncul pada gigi posterior orang dewasa yang dapat timbul secara alami akibat tekanan mastikasi yang terjadi sepanjang hidup atau akibat trauma sekunder dimana biasanya craze line akan tampak seperti garis yang baik (fine line) serta dapat diteruskan oleh sinar transluminasi; fractured cusp terjadi akibat kurangnya dukungan dari cusp; cracked

  tooth

  terjadi akibat perpanjangan keretakan dari permukaan oklusal yang meluas ke mesial-distal dan hanya dapat melibatkan mahkota saja ataupun dapat sampai melibatkan radiks tetapi tidak menyebabkan pemisahan dari elemen gigi; split tooth terjadi akibat efek lanjutan dari keretakan gigi yang biasanya terjadi pada bagian tengah gigi dan menyebabkan adanya pemisahan gigi; vertical root fracture merupakan keretakan gigi yang paling parah yang meluas ke bawah sepanjang aksis radiks gigi dan mengenai bagian bukal-lingual/palatal radiks gigi serta dapat

  9,11,37 melibatkan sebagian maupun keseluruhan radiks.

   Adapun keretakan yang mengakibatkan fraktur ini dapat ditimbulkan oleh

  beberapa faktor seperti tekanan yang berlebihan saat oklusi maupun mastikasi baik akibat kesalahan oklusi, tekanan mastikasi yang terlalu besar pada gigi yang normal saat mengunyah makanan yang keras, otot mastikasi, kesalahan iatrogenik ataupun kebiasaan parafungsi. Selain itu, fraktur tidak hanya terjadi pada tekanan mastikasi yang besar melainkan dapat juga terjadi pada tekanan mastikasi yang normal jika

  9

  tekanan tersebut diberikan pada gigi yang lemah. Diagnosis dari keretakan ataupun fraktur pada enamel dapat diamati dengan beberapa cara seperti pemeriksaan klinis, tes menggigit (bite test), pemeriksaan taktil, pewarnaan dye, dental operating

    microscope

  , dan transluminasi. Transluminasi merupakan alat diagnosa yang sangat baik untuk melihat keretakan gigi dimana keretakan gigi ini akan menghambat transmisi dari cahaya melewati gigi sedangkan pada gigi normal maka cahaya yang

  11 melewati gigi akan diabsorbsi diteruskan ke bagian gigi lainnya.

2.5 Morfologi gigi premolar satu maksila

  Gigi premolar satu maksila merupakan gigi keempat dari garis tengah wajah (median line) baik kiri maupun kanan yang terletak pada rahang atas dan merupakan gigi posterior pertama antara gigi kaninus dan premolar dua maksila. Gigi premolar satu maksila memiliki dua buah cusp yaitu cusp bukal dan cusp palatal dimana cusp bukal lebih panjang 1 mm dari cusp palatal dan cusp bukal memiliki ujung runcing menyerupai gigi kaninus. Apabila belum terjadi perubahan akibat pemakaian maka bagian mesial dari cusp bukal lebih panjang dan lurus daripada bagian distalnya

  38

  lebih melengkung dan pendek. Menurut Ferreira FV dkk (2012) bahwa gigi premolar satu maksila memiliki ketebalan enamel lebih tinggi dibandingkan gigi premolar satu mandibula, tetapi pada gigi premolar dua maksila ketebalan enamelnya

  39 lebih rendah daripada gigi premolar dua mandibula.

  Enamel merupakan jaringan yang terkeras dibandingkan jaringan gigi lainnya seperti dentin dan sementum, tetapi enamel memiliki sifat yang rapuh / getas (mudah patah). Enamel pada gigi posterior mempunyai bagian yang tertebal dan terkeras di cusp dan pada gigi anterior ketebalan dan kekerasan enamel tertinggi terdapat di tepi insisal sedangkan bagian enamel yang tertipis pada gigi anterior maupun gigi posterior terdapat di margin servikal. Enamel merupakan jaringan yang tidak mempunyai sel, pembuluh darah, saraf dan limfe sehingga enamel tidak dapat beregenerasi dan tidak mempunyai daya reparatif jika terjadi fraktur (non vital). Enamel dapat hilang melalui beberapa proses seperti karies, atrisi, abrasi, erosi dan

  10,12,23,37

  dapat dibangun kembali dengan berbagai prosedur restorasi. Walaupun enamel merupakan jaringan yang non vital, enamel bersifat semipermeabel sehingga pertukaran ion dapat terjadi antara enamel dan lingkungan rongga mulut melalui daerah inter prismatik yaitu pada daerah yang mengandung matriks organik

   

  27

  (protein). Enamel terbagi atas dua bagian yaitu bagian luar (surface enamel) dan bagian dalam (subsurface enamel atau body enamel) yang dapat dilihat pada gambar

  10 2. Adapun perbedaan sifat antara kedua bagian tersebut dapat dilihat pada tabel 3.

  10 Tabel 3. Perbedaan surface enamel dan subsurface enamel

Surface Enamel Subsurface Enamel

1.

  1. Lebih banyak mengandung fluor Lebih sedikit fluor sehingga lebih sehingga lebih tahan terhadap asam mudah dilarutkan asam

  2.

  2. Lebih sedikit karbonat sehingga tahan Lebih banyak karbonat sehingga terhadap asam lebih mudah dilarutkan asam

  10 Gambar 2. Surface enamel dan subsurface enamel

2.5.1 Prisma Enamel (enamel rods)

  Prisma enamel merupakan struktur atau unit dasar penyusun enamel yang terdiri atas berjuta-juta dengan dasarnya yang tersusun tegak lurus pada dentino

  enamel junction.

  Puncak enamel rod terletak pada permukaan luar gigi dengan

  25,27

  penampang yang makin melebar ke arah permukaan luar gigi. Pada potongan melintang, enamel rod tampak seperti lubang kunci dengan bagian kepala yang dibentuk oleh prisma dan bagian ekor dibentuk oleh enamel interrod dimana

   

  diameter kepala 5 μ yang berarah menuju daerah insisal dan oklusal sedangkan diameter ekor 4 μ yang berarah menuju regio servikal gigi. Pada potongan memanjang, enamel rod tampak seperti bentuk silindris dengan diameter sekitar 3 sampai 4 mikron mendekati dentino enamel junction dan meningkat perlahan-lahan sampai ke permukaan luar enamel dengan perbandingan rasio 1:2. Enamel rod

  10,25 dipisahkan oleh bermacam material yang terletak antar enamel rod (interrod).

  10 Gambar 3. Potongan melintang dan memanjang enamel rod

  Prisma enamel berisi banyak sekali kristal-kristal yang diberi nama apatit yang bentuknya sepintas seperti jarum (neddle crystal). Pada potongan melintang, penampang kristal apatit berbentuk segi enam (heksagonal) sedangkan pada potongan memanjang penampang berbentuk empat persegi panjang dengan panjang 3000-5000 Å, lebar 500 Å dan ketebalan 250 Å sehingga perbandingan panjang dan lebar yaitu 6:1. Setiap kristal terdiri atas banyak molekul (rumus kimia) yang berhubungan satu sama lain secara simetris dan hubungan simetris inillah yang membedakan kristal dengan zat lain. Rumus kimia molekul kristal apatit adalah Ca

  10 (PO4) 6 (OH) 2 (hidroksiapatit) dan Ca 10 (PO4) 6 (F) 2 (fluoroapatit). Fluoroapatit

  lebih tahan terhadap pelarutan asam daripada hidroksiapatit dan meskipun rumus kimia molekul hidroksiapatit dan fluoroapatit berlainan, kedua kristal apatit tersebut

  10,25,26 selalu mempunyai bentuk yang sama (heksagonal).

   

  Letak kristal apatit pada bagian kepala prisma enamel sejajar dengan sumbu panjang prisma enamel sedangkan pada bagian ekor prisma enamel letak kristal

  o

  apatit membentuk sudut 70 dengan sumbu panjang prisma enamel sehingga pada daerah ini tidak terlalu padat yang menyebabkan mudahnya dimasuki asam. Enamel yang matur tersusun atas kristal hidrosksiapatit heksagonal yang berbentuk jarum dengan panjang sekitar 160 nm, lebar 40 nm, dan tebal 125 nm dimana kristal pada bagian kepala dari prisma enamel yang berbentuk kunci tadi tersusun paralel dengan panjang aksis dari prisma tetapi pada bagian ekor kristal dari prisma enamel berubah

  13,26 arah menjadi tegak lurus terhadap panjang aksis prisma.

  Menurut Nanci (2008) bahwa prisma enamel pada gigi manusia tersusun berkelompok secara sirkumferensial disekitar panjang aksis gigi. Umumnya prisma enamel tersusun dengan arah tegak lurus terhadap dentin dengan sedikit inklinasi menuju cusp gigi dimana pada puncak cusp prisma enamel tersusun lebih vertikal

  12

  sedangkan pada bagian servikal prisma enamel tersusun lebih horizontal. Perbedaan arah susunan prisma enamel dapat mempengaruhi kekuatan mekanik dari gigi. Ketahanan fraktur dari gigi sangat dipengaruhi oleh arah gaya beban yang diberikan karena enamel merupakan struktur yang anisotropic (arah susunan prisma enamel berbeda pada setiap bagian gigi) sehingga perbedaan dalam arah gaya yang diberikan

  

27

dapat mempengaruhi ketahanan fraktur gigi.

  Gambar 4. Arah susunan prisma enamel

  22

  pada gigi premolar satu maksila

   

  2.5.2 Enamel Tufts Enamel tufts

  merupakan prisma enamel yang hipokalsifikasi dan ditemukan pada bagian sepertiga atau seperlima dalam enamel serta merupakan jaringan yang kurang termineralisasi dengan bentuk menyerupai rumput yang pendek. Dasar dari enamel tufts terletak kira-kira 100 µm sepanjang perbatasan dentino enamel junction (DEJ) dan memanjang pendek ke enamel. Enamel tufts ini dapat terlihat jelas dalam arah potongan transversal dari enamel. Enamel tufts merupakan struktur hipokalsifikasi yang berbentuk pita dan memiliki konsentrasi protein enamel atau

  12,22 matriks organik yang tinggi yang hampir mirip dengan enamelin.

  Biasanya enamel tufts tidak memiliki peran yang berarti tetapi ada yang menyatakan bahwa walaupun enamel tufts merupakan daerah awal terjadinya keretakan namun, enamel tufts dapat mencegah terjadinya fraktur pada enamel. Hal ini disebabkan enamel tufts berperan dalam menyatukan enamel dan dentin, mendistribusikan gaya mastikasi sehingga dapat menstabilkan keretakan yang terjadi pada daerah dentino enamel junction (DEJ) serta memilki kemampuan untuk menutupi keretakan yang terjadi akibat tingginya matriks organik yang terkandung

  33,37 pada enamel tufts.

  2.5.3 Enamel Spindles Enamel spindles

  merupakan komponen mikroskopik lain yang ditemukan pada enamel dan merupakan bagian akhir dari tubulus dentin yang memanjang dari DEJ ke enamel dengan jarak sekitar 10 mikron. Enamel spindles merupakan tubulus dentin pendek yang dijumpai dekat dentino enamel junction (DEJ) dan terbentuk pada saat tahap diferensiasi amelogenesis dimana prosesus odontoblast memanjang dengan jarak pendek menembus diantara sel ameloblast pada saat sebelum pembentukan enamel. Hal ini menyebabkan tubulus dentin menjadi terperangkap pada saat pembentukan matriks enamel dan enamel spindle menjadi termineralisasi

  12,22 disekitar enamel tersebut.

   

  25 Gambar 5. Penampang melintang dari mahkota gigi

  A. Enamel Tufts, B. Enamel Spindle, C.Dentino-enamel junction,

  D. Mantle dentin , E.Interglobular dentin F.Enamel, G. Dentin

2.6 Demineralisasi

  Demineralisasi merupakan suatu proses pelepasan atau pelarutan mineral hidroksiapatit dari enamel akibat proses kimia yang menyebabkan pembentukan pori-pori kecil pada permukaan enamel jika demineralisasi terjadi secara terus menerus. Demineralisasi dapat terjadi apabila enamel berada dalam suatu lingkungan pH di bawah pH kritis (pH ≤ 5,5). Hal ini diakibatkan banyaknya minuman ringan dengan pH di bawah 5,5 yang dikonsumsi oleh masyarakat pada saat ini dan efek pH yang rendah akan meningkatkan konsentrasi ion hidrogen yang akan merusak hidroksiapatit enamel. Jika pH larutan berada dibawah pH kritis maka larutan akan menjadi undersaturated sehingga pelarutan dari mineral enamel akan terus berlanjut

  

13,40

sampai larutan menjadi jenuh (saturated).

  Demineralisasi dapat terjadi akibat proses karies yang melibatkan asam dari hasil fermentasi bakteri maupun non karies yang melibatkan asam dari makanan atau minuman asam. Demineralisasi terjadi melalui proses difusi yaitu suatu proses perpindahan molekul / ion yang larut dalam air ke dalam enamel atau dari dalam enamel ke saliva karena adanya perbedaan konsentrasi antara asam minuman di

  13,40,41 permukaan enamel dengan di dalam enamel gigi.

   

  Terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi proses demineralisasi yaitu jenis

• asam, konsentrasi asam atau konsentrasi ion H yang ada (pH) dalam minuman,
• titratable acid

  (jumlah total ion H yang tersedia untuk berinteraksi dengan permukaan gigi), kandungan karbohidrat dalam minuman, kapasitas buffer minuman, kandungan fosfat, kalsium dan fluor pada minuman. Selain itu, ada juga beberapa faktor yang dapat memperparah potensi erosif yaitu faktor perilaku seperti frekuensi minum, metode minum, lamanya mulut terpapar minuman serta faktor pendukung lain temperatur minuman dimana minuman dengan temperatur yang dingin dapat

  40,41 menaikkan pH minuman sehingga menurunkan efek erosif minuman.

  Terdapat dua alasan penyebab meningkatnya pelarutan enamel oleh asam yaitu

• pertama disebabkan oleh ion hidrogen (H ) dari asam yang menggantikan ion
• hidroksil (OH ) dari kristal hidroksiapatit untuk membentuk air (H O). Alasan kedua

  2

  disebabkan adanya empat bentuk material anorganik fosfat yang terdapat dalam

  2- 3- -

  saliva yaitu H

  3 PO 4 , H

  2 PO 4 , HPO4 , PO 4 yang setiap proporsinya tergantung pada 3-

  pH sehingga jika semakin rendah pH maka konsentrasi dari ion PO

  4 yang terdapat

  pada saliva juga semakin rendah sehingga proses pelarutan enamel oleh asam akan

  3-

  terjadi. Selain itu, dengan menurunya pH maka ion PO

  4 pada enamel akan berikatan 2-

  dengan asam membentuk HPO4 dan demineralisasi yang terus menerus akhirnya

• akan membentuk H PO sehingga dapat menyebabkan terjadinya pelarutan ion-ion

  2

  4 41,42

  enamel ke dalam larutan asam.

2.7 Erosi gigi

  Erosi adalah hilangnya substansi kimia dari jaringan keras gigi yang

  irreversible

  akibat proses kimia yang tidak melibatkan mikroorganisme. Proses erosi gigi dimulai dari adanya pelepasan kalsium enamel gigi, bila hal ini berlanjut terus akan menyebabkan kehilangan sebagian elemen enamel, dan apabila telah sampai ke dentin maka penderita akan merasa ngilu. Minuman ringan yang berbahaya bagi enamel adalah minuman yang mengandung karbohidrat yang mudah difermentasi, sangat asam dan mempunyai adesi termodinamik yang sangat tinggi, sehingga minuman ini tidak mudah dihilangkan oleh saliva. Perlekatan asam minuman pada

   

  permukaan gigi dapat menjadi faktor yang mempengaruhi proses erosi akibat adanya perbedaan kemampuan perlekatan enamel antar berbagai minuman dimana semakin kuat perlekatan minuman ke enamel maka semakin lama efek minuman tersebut ke enamel sehingga kerusakan enamel akibat erosi semakin besar. Dibandingkan dengan minuman ringan lain seperti jus jeruk, cola memiliki efek perlekatan ke gigi

  40,41,43 yang lebih rendah akibat cola lebih mudah dibersihkan oleh saliva.

  Etiologi dari erosi dapat dibagi menjadi dua faktor yaitu faktor intrinsik (dalam) dan faktor ekstrinsik (luar). Faktor intrinsik terjadi akibat adanya gangguan gastrointestinal seperti gastroesophageal reflux disease (GERD) dan regurgitasi dari

  

asam lambung yang terjadi pada penderita anorexia atau bulmia. Faktor ekstrinsik

dapat berasal dari lingkungan pekerjaan, obat-obatan, makanan dan minuman yang

mengandung asam serta perubahan gaya hidup yang menyebabkan semakin

meningkatnya konsumsi minuman berasam seperti minuman berkarbonasi, minuman

  2,43,44 olahraga atau jus buah.

  Pada tahap awal erosi, akan terjadi pelunakan dari enamel akibat adanya demineralisasi sebagian pada permukaan enamel. Kemudian jika tidak ada efek buffer pada saliva yang mendukung remineralisasi, maka akan dilanjutkan tahap selanjutnya yaitu terjadinya pelepasan seluruh mineral dari permukaan luar enamel. Secara klinis, erosi yang terjadi dapat diperparah akibat adanya gesekan pada saat mastikasi maupun saat menyikat gigi. Selain itu, beberapa penelitian juga melaporkan bahwa enamel yang telah tererosi lebih rentan terhadap abrasi dan atrisi daripada enamel yang masih sehat. Erosi dapat menurunkan kekerasan enamel sebesar beberapa mikron yang nantinya akan mempengaruhi karakteristik mekanik

  2,21,41,43

  gigi. Menurut Noor RV bahwa terdapat hubungan antara kekerasan dengan

  14 kemampuan gigi untuk menahan beban maksimum yang diberikan.

2.8 Minuman berkarbonasi

  Minuman berkarbonasi merupakan salah satu jenis minuman ringan yang tidak mengandung alkohol (non-alkohol) dengan kandungan asam fosfor dan asam karbonat. Minuman ringan mengandung air, bahan pemanis, asam, bahan perasa,

   

  kafein dan bahan pewarna. Adapun dua faktor utama yang paling berperan dalam menjelaskan mengapa minuman ringan dapat menyebabkan kerusakan gigi yaitu

  2,44

  akibat pH yang rendah dan keasaman minuman ringan. Menurut Jensdottir T dkk (2006) bahwa jumlah dan laju pelepasan kalsium enamel berbanding lurus dengan pH dari minuman sehingga semakin rendah pH minuman maka semakin tinggi laju

  45 dan jumlah pelepasan kalsium dari permukaan enamel.

  Minuman ringan mengandung asam polybasic dimana asam yang paling banyak terkandung dalam minuman ringan adalah asam sitrat dan asam fosfor dibandingkan asam organik lain seperti asam malat dan asam tartar. Asam fosfor merupakan asam yang biasanya ditambahkan pada minuman cola untuk memberi rasa asam yang tajam pada minuman. Asam fosfor menyebabkan pH minuman berubah menjadi sekitar 2,4-2,7 sehingga memicu terjadinya erosi gigi. Beberapa peneliti menyatakan bahwa efek keasaman dari minuman berkarbonasi disebabkan akibat adanya kandungan asam fosfor dimana persentasi asam fosfor yang terdapat

  37,43,44 pada minuman berkarbonasi sebesar 10% dapat menurunkan pH menjadi 2,6.

  Pada dasarnya ada dua peranan utama asam pada minuman berkarbonasi yaitu pertama, asam digunakan untuk menyeimbangkan rasa manis pada minuman karena kebanyakan orang lebih memilih makanan dan minuman yang lebih asam. Kedua, asam berperan untuk menghambat pertumbuhan mikroorganisme seperti jamur, lumut dan bakteri. Hal ini disebabkan karena kebanyakan bakteri tumbuh pada suasana yang lembab, hangat ataupun lingkungan dengan pH mendekati 7. Jadi, untuk menghambat pertumbuhan mikroorganisme tersebut diperlukan penambahan asam pada minuman berkarbonasi dan biasanya pH dibawah 4,5 merupakan pH yang

  46 paling cocok atau aman untuk menghambat pertumbuhan organisme patogen.

2.9 Peran Saliva Saliva dihasilkan dari kelenjar mayor, kelenjar minor dan cairan gingiva.

  Adapun tiga kelenjar mayor tersebut yaitu kelenjar parotid, kelenjar submandibularis dan kelenjar sublingualis dengan komposisi cairan yang terdiri atas 99,5% air serta sisanya berupa komponen-komponen yang larut disekresi oleh saliva yaitu

   

  komponen inorganik dan organik. Komponen inorganik yang berperan sebagai efek buffer dari saliva adalah ion bikarbonat sedangkan ion kalsium dan ion fosfat berperan dalam menjaga integritas mineral gigi. Adapun komponen organik pada saliva yang berperan dalam rongga mulut terdiri atas mucin, protein, glikoprotein, ureum, lipid dan asam lemak. Dalam keadaan normal, pH saliva berada antara 5,7- 7,0 dengan rata-rata 6,7 dimana derajat keasaman (pH) rongga mulut dipengaruhi

  21,47 oleh beberapa faktor seperti diet maupun laju aliran saliva.