Pengujian Keamanan Implan Femoral Stem dan Tulang Femur Total Hip Arthroplasty Menggunakan Simulasi Pembebanan Statik pada ANSYS

Hifni, Thariq Widyansyah (2024) Pengujian Keamanan Implan Femoral Stem dan Tulang Femur Total Hip Arthroplasty Menggunakan Simulasi Pembebanan Statik pada ANSYS. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111940000161-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 April 2026. Download (6MB) | Request a copy

Abstract

Seiring dengan bertambahnya umur, sendi pada panggul manusia dapat mengalami kerusakan baik karena aktivitas berat yang dilakukan, kecelakaan, maupun karena faktor usia. Kerusakan pada sendi panggul dapat diatasi salah satunya dengan operasi pergantian sendi panggul yang disebut Total Hip Arthroplasty (THA). Penggunaan implan THA kepada pasien di Indonesia telah banyak dilakukan menggunakan implan impor yang memiliki desain dengan anatomi dan morfometri ras kaukassian. Perbedaan anatomi antara tulang femur pasien orang Indonesia dengan implan impor dapat menyebabkan pelonggaran pada sendi panggul yang dapat mengakibatkan kerusakan fatal pada implan. Alasan tersebut mendorong penelitian untuk mengetahui seberapa baik keamanan implan dengan geometri yang lebih sesuai dengan geometri orang Indonesia. Analisis pada penelitian ini menggunakan simulasi pembebanan secara statik pada THA. Pada penelitian ini, dilakukan simulasi dengan menggunakan software ANSYS untuk menganalisis desain implan THA lokal yang terdiri dari bagian femoral stem, femoral head dan tulang femur. Analisis juga dilakukan pada implan THA luar negeri dari produsen Depuy Synthes, USA sebagai pembanding dengan anatomi dan morfometri femoral stem untuk ras kaukassian. Adapun tipe implan THA yang dianalisa adalah femoral stem dengan panjang 150 mm dengan bahan paduan titanium Ti-Al6-4V dengan yield strength sebesar 880 MPa dan dengan tulang femur orang Indonesia dengan yield strength sebesar 114 MPa. Variasi yang diberikan berupa kondisi aktivitas pasien yaitu berjalan, menaiki tangga, menuruni tangga, dan terjatuh dengan beban yang diberikan sebesar 700, 800, dan 900 N. Didapatkan hasil THA dengan implan lokal dan implan luar negeri yang aman pada pengujian ini dengan aktivitas secara berurutan berjalan normal, menaiki tangga, dan menuruni tangga pada THA dengan implan lokal dengan nilai terbesar 219.97, 309.23, 180.77 MPa dan pada THA dengan implan luar negeri 279.79, 422.05, 243.32 MPa. Nilai tersebut menunjukkan bahwa THA dengan desain implan lokal dapat menghasilkan tegangan yang lebih kecil dibandingkan THA dengan desain implan luar negeri pada aktifitas dan kondisi yang sama. Untuk tegangan yang terjadi pada tulang femur dengan implan juga tergolong aman pada kegiatan berjalan, menaiki dan menuruni tangga dengan nilai terbesar 78.44, 105.82, 55.78 MPa untuk tulang dengan implan lokal dan 82.19, 111.17, 74.79 Mpa untuk tulang dengan implan luar negeri. Untuk kondisi tersandung, implan lokal dan impor luar negeri tergolong tidak aman dengan nilai tegangan terkecilnya mencapai 1281.60 MPa untuk implan lokal dan 1334.6 MPa untuk implan luar negeri dengan tegangan terkecil yang dialami tulang femur pada kedua implat secara berturut – turut 284.4 dan 296.04 MPa.
=================================================================================================================================
As humans grow older, the joints of the human hip can experience damage caused by several factors like strenuous activity, accidents, or age factors. Damage to the hip joint can be treated with hip joint replacement surgery called Total Hip Arthroplasty (THA). The usage of THA implants for patients in Indonesia has been done using imported implants that have designs with different anatomy and morphometry. Anatomical differences between the femur bones of Indonesian patients and imported implants cause an loosening in the implant that can lead to a fracture of THA. These reasons prompted research to determine the safety of implants with geometries that are more in line with the geometry of Indonesian people. The analysis in this study used static loading simulation on THA. In this study, simulations were carried out using ANSYS software to analyze the local THA implant design consisting of the femoral stem, femoral head and femur bone. Analyses were also performed on foreign THA implants from the manufacturer Depuy Synthes, USA as a comparison with the anatomy and morphometry of the femoral stem for the Caucassian race. The type of THA implant analyzed was a femoral stem with a length of 150 mm with Ti-Al6-4V titanium alloy material with a yield strength of 880 MPa and with Indonesian femur bone with a yield strength of 114 MPa. Variations were given in the form of patient activity conditions, namely walking, climbing stairs, descending stairs, and falling with loads given of 700, 800, and 900 N. It was found that THA with local and foreign implants had safe result in this test with the sequential activities of normal walking, climbing stairs, and descending stairs in THA with local implants with the largest values of 219.97, 309.23, 180.77 MPa and in THA with foreign implants 279.79, 422.05, 243.32 MPa. These values indicate that THA with local implant design can produce less stress than THA with foreign implant design under the same activities and conditions. The stresses on the femur bone with implants were also safe for walking, climbing and descending stairs with the largest values of 78.44, 105.82, 55.78 MPa for the bone with local implants and 82.19, 111.17, 74.79 MPa for the bone with foreign implants. For the tripping condition, the local implant and the foreign import were classified as unsafe with the smallest stress value reaching 1281.60 MPa for the local implant and 1334.6 MPa for the foreign implant with the smallest stress experienced by the femur bone in both implants being 284.4 and 296.04 MPa respectively.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Total Hip Arthroplasty (THA), Pembebanan Statik, Femoral Stem, Static Load
Subjects:	Q Science > QM Human anatomy Q Science > QM Human anatomy > QM101 Skeleton. Osteology R Medicine > RD Surgery R Medicine > RD Surgery > RD132 Implants, Artificial. R Medicine > RD Surgery > RD755.5.C35 Orthopedic implants. R Medicine > RD Surgery > RD755.6 Bone substitutes. T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA347 Finite Element Method T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA418.16 Materials--Testing. T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA433 Strength of materials.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Thariq Widyansyah Hifni
Date Deposited:	17 Feb 2024 16:58
Last Modified:	17 Feb 2024 16:58
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/107265

Actions (login required)

View Item