Suteja, Pieter Hernando Ciasie (2020) Desain dan Modelling Femoral Stem Hip Arthoplasty sesuai dengan Anatomi Tulang Orang Indonesia (Ras Mongoloid). Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Preview |
Text
02111640000055-Undergraduate_Thesis.pdf Download (4MB) | Preview |
Abstract
Berdasarkan data dari RISKESDAS 2018, prevelensi Ostheoarthritis lutut radiologis di Indonesia cukup tinggi, yaitu 7.3% pada tahun 2018. Degenerasi sendi yang menyebabkan sindrom klinis osteoartritis muncul paling sering pada sendi tangan, panggul, kaki, dan tulang belakang (spine). Kondisi ini seringkali memerlukan tindakan operasi penggantian sendi tersebut. Total Hip Arthoplasty (THA) adalah prosedur ortopedi untuk menggantikan tulang femoral dan sistem acetabular yang rusak akibat kondisi nekrosis avaskular, dysplasia pada panggul, fraktur, osteoatrhritis, osteonekrosis, atau rheumatoid arthtritis dengan implan buatan. Saat ini Indonesia masih meng-impor Hip Prosthesis guna memenuhi kebutuhan nasional. Namun kendala yang kita ketahui adalah bentuk anatomi tubuh masyarakat Indonesia (Ras Mongoloid) berbeda dengan anatomi tubuh ras lainnya yang ada di dunia. Selain dari segi ukuran, harga implan impor akan jauh lebih mahal dibandingkan dengan diproduksi di dalam negeri.
Penelitian ini difokuskan pada pemodelan femoral stem dengan bahan austenitic stainless steel UNS S29225 dengan standar ASTM F2581-12 melalui SOLIDWORK 2018 dan kemudian disimulasikan menggunakan perangkat lunak ANSYS 18.2. Variabel yang dianalisis antara lain panjang stem, panjang offset, serta besarnya gaya yang diterima oleh implant untuk beberapa aktivitas seperti berjalan normal, menaiki dan menuruni tangga, dan tersandung. Femoral stem yang dianalisis merupakan femoral stem ukuran terkecil (size 3) dengan panjang 129 mm dan medial offset 39.1 mm serta femoral stem ukuran terbesar (size 11) dengan panjang 161 mm dan medial offset 46.7 mm. Keseluruhan stem memiliki centrum-collum diaphysis angle (CCD) sebesar 134 derajat. Berat badan pasien divariasikan menjadi 700 N, 800 N, dan 900 N. Respon yang diperoleh berupa tegangan dan total deformasi dari masing-masing ukuran femoral stem.
Hasil Penelitian ini menunjukkan bahwa desain femoral stem baik size 3 maupun size 11 tergolong aman untuk digunakan oleh pasien dengan berat badan 700 N hingga 900 N untuk kegiatan berjalan, menaiki tangga, serta menuruni tangga, sedangkan untuk kondisi tersandung femoral stem tergolong tidak aman. Hasil simulasi analisis tegangan menunjukkan bahwa desain femoral stem size 11 lebih baik dibandingkan dengan femoral stem size 3 dari segi distribusi tegangan. Tegangan terbesar yang muncul akibat tersandung menyebabkan tegangan von mises maksimal pada femoral stem size 3 sebesar 526.4 MPa dan 416.01 MPa untuk size 11. Adanya peningkatan ketebalan femoral body stem dari 10 mm menjadi 13 mm dapat menurunkan tegangan von mises yang terjadi sebesar 30% sehingga meningkatkan reliabilitas model. Tegangan von mises dan deformasi total berbanding lurus untuk model geometri yang sama. Selain itu, ukuran femoral stem yang semakin besar yang disertai dengan penambahan panjang medial offset menimbulkan deformasi total yang semakin besar.
Kata Kunci : ANSYS, biomekanik, femoral head, femoral stem, implan, Mongoloid
=====================================================================================================================
Based on data from RISKESDAS 2018, the prevalence of radiological knee osteoarthritis in Indonesia is quite high, at 7.3% in 2018. Joint degeneration that causes osteoarthritis syndromes appears most commonly in the joints of the hands, pelvis, legs, and spine. This condition often requires joint replacement surgery. Total Hip Arthoplasty (THA) is an orthopedic procedure to replace the femoral bone and acetabular system damaged by avascular necrosis, pelvic dysplasia, fractures, osteoatrhritis, osteonecrosis, or rheumatoid arthtritis with artificial implants. At present Indonesia is still importing Hip Prosthesis to supply national needs. But the obstacle that we know is that the anatomical form of the Indonesian people (Race Mongoloid) is different from the anatomy of other racial bodies in the world. Apart from size, the price of imported implants will be far more expensive compared to domestic products.
This research is focused on modeling the femoral stem made of austenitic stainless steel UNS S29225 with ASTM F2581-12 standards using SOLIDWORK 2018 and then simulated using ANSYS 18.2 software. The variables analyzed included stem length, medial offset length, and the magnitude of the contact force received by the femoral head for some activities such as walking normally, up and down stairs, and stumbling. The analyzed femoral stem is the smallest size femoral stem (size 3) with a length of 129 mm and a medial offset of 39.1 mm and the largest size femoral stem (size 11) with a length of 161 mm and a medial offset of 46.7 mm. Both stems hav center-collum diaphysis angle (CCD) of 134 degrees. The patient's body weight varied to 700 N, 800 N, and 900 N. The responses obtained were equivalent von mises stress and total deformation of each femoral stem size.
The results of this study indicate that the design of femoral stem both size 3 and size 11 is considered safe to be used by patients with body weight of 700 N to 900 N for walking, climbing stairs, and descending stairs, while for tripping conditions designed femoral stems are classified as unsafe. The stress analysis simulation results show that the model of femoral stem size 11 is better than femoral stem size 3 in terms of stress distribution. The largest stress that arises during stumbling causes maximum von mises stress on femoral stem size 3 of 526.4 MPa and 416.01 MPa for size 11. The increasing femoral stem body thickness from 10 mm to 13 mm can reduce the maximum von mises stress up to 30% which means increasing the model reliability. Von mises stress and total deformation are directly proportional to the same geometry model. In addition, the larger size of the femoral stem accompanied by the addition of medial offset length causes greater total deformation.
Kata Kunci : ANSYS, biomekanik, femoral head, femoral stem, implan, Mongoloid
| Item Type: | Thesis (Other) |
|---|---|
| Uncontrolled Keywords: | ANSYS, biomekanik, femoral head, femoral stem, implan, Mongoloid, ANSYS, biomechanics, femoral head, femoral stem, implant, Mongoloid |
| Subjects: | R Medicine > RD Surgery > RD130 Artificial organs; Prosthesis |
| Divisions: | Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis |
| Depositing User: | Pieter Hernando Ciasie Suteja |
| Date Deposited: | 26 Aug 2020 06:05 |
| Last Modified: | 23 Jun 2023 07:46 |
| URI: | http://repository.its.ac.id/id/eprint/81257 |
Actions (login required)
 |
View Item |