Sendi lutut prostetik merupakan salah satu komponen penting pada kaki palsu untuk penyandang amputasi tungkai atas lutut. Komponen ini membantu pengguna berdiri, berjalan, menekuk lutut, dan mengayunkan kaki.
Karena memiliki peran penting dalam aktivitas sehari-hari, sendi lutut prostetik perlu dirancang dengan memperhatikan kekuatan, keamanan, kenyamanan, dan kemampuan bergerak. Oleh karena itu, pengembangan sendi prostetik yang sesuai dengan kebutuhan pengguna menjadi hal yang penting.
Sebuah penelitian dalam Jurnal Rekayasa Sistem Industri membahas pengembangan rancangan sendi lutut prostetik untuk meningkatkan pemenuhan kebutuhan pengguna. Penelitian tersebut menghasilkan rancangan baru yang diberi nama AD+.
Dalam prosesnya, peneliti menggunakan beberapa metode, seperti House of Quality (HOQ), five-step method, concept screening, dan concept scoring. Metode tersebut digunakan untuk menentukan kebutuhan pengguna, mengembangkan berbagai konsep, serta memilih rancangan yang paling sesuai.
Permasalahan pada Sendi Lutut Prostetik Awal
Penelitian dimulai dengan mengidentifikasi kebutuhan pengguna terhadap sendi lutut prostetik yang dibuat oleh Kelompok Kreativitas Difabel (KKD).
Hasil evaluasi menunjukkan bahwa masih terdapat beberapa kekurangan pada produk awal. Salah satunya adalah kemampuan menekuk lutut yang belum optimal.
Selain itu, terdapat beberapa kebutuhan lain yang belum terpenuhi. Kebutuhan tersebut meliputi ketahanan penggunaan, bentuk yang menyerupai lutut manusia, mekanisme yang lebih modern, ukuran yang sesuai, dan sistem pengunci.
Pengguna juga membutuhkan sendi lutut yang mudah digerakkan, ringan, ekonomis, serta mampu menopang beban yang cukup besar.
Berdasarkan permasalahan tersebut, peneliti kemudian mengembangkan rancangan baru yang diharapkan dapat memenuhi lebih banyak kebutuhan pengguna.
Menentukan Spesifikasi Sendi Lutut Prostetik
Untuk menentukan spesifikasi rancangan, peneliti menggunakan House of Quality (HOQ). Metode ini membantu menerjemahkan kebutuhan pengguna menjadi karakteristik teknis produk.
Beberapa target yang ditetapkan antara lain:
- mekanisme polycentric;
- penggerak constant friction;
- bentuk menyerupai lutut manusia;
- tinggi antara 154–214 mm;
- lebar antara 67–85 mm;
- sudut penekukan antara 130–165°;
- massa antara 400–1.235 gram;
- kemampuan menopang beban hingga 136 kg;
- memiliki sistem pengunci;
- memiliki fitur pengaturan gerakan; dan
- memiliki harga yang relatif terjangkau.
Selanjutnya, spesifikasi tersebut digunakan sebagai dasar untuk mengembangkan konsep sendi lutut prostetik.
Stanford Knee sebagai Acuan Perancangan
Peneliti juga mempelajari beberapa produk sejenis melalui proses external search. Salah satu produk yang dijadikan acuan adalah Stanford Knee.
Produk tersebut dipilih karena memiliki beberapa karakteristik yang dinilai dapat mengatasi kekurangan pada sendi lutut prostetik KKD. Peneliti kemudian mempelajari mekanisme serta ukuran komponennya melalui proses reverse engineering.
Hasil perbandingan menunjukkan bahwa Stanford Knee memiliki beberapa keunggulan. Misalnya, produk tersebut memiliki sudut penekukan yang lebih besar, mekanisme yang lebih modern, serta ukuran yang lebih mendekati lutut manusia.
Namun demikian, penelitian tidak hanya berfokus pada fungsi. Aspek biaya dan kemudahan pengembangan di Indonesia juga menjadi pertimbangan dalam menentukan rancangan akhir.
Pengembangan Konsep Sendi Lutut Prostetik
Setelah kebutuhan pengguna ditentukan, peneliti membuat berbagai alternatif rancangan menggunakan morphological table.
Dari proses tersebut diperoleh enam konsep awal, yaitu konsep A, B, C, D, E, dan F. Selanjutnya, setiap konsep dinilai menggunakan metode concept screening.
Hasil seleksi menunjukkan bahwa konsep B, C, dan D memiliki hasil yang paling baik. Setelah mendapatkan masukan dari para ahli, beberapa konsep kemudian disempurnakan dan dikombinasikan.
Pada tahap berikutnya, peneliti menggunakan concept scoring untuk menentukan konsep terbaik. Hasil penilaian tersebut menghasilkan konsep AD+ sebagai rancangan yang paling sesuai dengan kebutuhan pengguna.
Rancangan Sendi Lutut Prostetik AD+
Konsep AD+ merupakan polycentric knee dengan mekanisme constant friction. Rancangan tiga dimensinya dibuat menggunakan perangkat lunak SolidWorks sebelum dikembangkan menjadi prototipe fisik.
Setelah model selesai, prototipe dibuat menggunakan kombinasi 3D printing dan proses pemesinan konvensional. Proses tersebut meliputi pembubutan, pengeboran, dan pemotongan.
Rancangan akhir memiliki sepuluh komponen utama. Sebagian besar komponen menggunakan material nylon, sedangkan sekrup dan pegas menggunakan material besi.
Selain mekanisme utama, AD+ juga memiliki dua fitur tambahan. Fitur tersebut berupa mekanisme rotator dan sistem pengunci.
Mekanisme rotator memungkinkan kaki prostetik diputar ketika pengguna ingin menumpangkan kaki palsu ke kaki lainnya. Sementara itu, sistem pengunci dapat membantu pengguna yang masih berada dalam tahap adaptasi.
Pengujian Kekuatan Sendi Lutut Prostetik
Kekuatan menjadi salah satu aspek penting dalam pengembangan sendi lutut prostetik. Karena itu, rancangan AD+ diuji menggunakan simulasi pada SolidWorks.
Pengujian dilakukan dengan memberikan beban sebesar 272 kg atau sekitar 2.665,6 Newton. Beban tersebut mencapai dua kali lipat dari target beban maksimal sebesar 136 kg.
Peneliti menggunakan pengujian Von Mises stress dan displacement untuk mengetahui respons komponen terhadap beban.
Hasil simulasi menunjukkan bahwa tidak terdapat bagian yang mengalami tegangan melebihi yield strength material nylon. Selain itu, displacement maksimal yang terjadi hanya sekitar 5 mm.
Dengan demikian, hasil simulasi menunjukkan bahwa rancangan mampu memenuhi kebutuhan kekuatan yang telah ditentukan.
Sudut Penekukan Mencapai 151,4°
Kemampuan menekuk merupakan salah satu kebutuhan utama dalam penggunaan sendi lutut prostetik. Berdasarkan hasil pengujian, rancangan AD+ mampu mencapai sudut penekukan maksimal sebesar 151,4°.
Selain itu, rancangan tersebut dapat melakukan hyperextension sebesar 0,9°.
Hasil tersebut menunjukkan bahwa AD+ memiliki rentang gerak yang cukup besar. Nilainya juga masih sesuai dengan target yang telah ditentukan pada tahap perancangan.
Ukuran dan Massa Rancangan
Dari hasil pengukuran model CAD, rancangan AD+ memiliki tinggi keseluruhan 188,84 mm. Sementara itu, lebarnya mencapai 82,46 mm.
Adapun massa satu unit sendi lutut prostetik adalah sekitar 598,62 gram.
Ukuran dan massa tersebut masih berada dalam rentang target yang ditetapkan melalui House of Quality. Oleh sebab itu, rancangan dapat dibuat dengan ukuran yang relatif ringkas dan massa yang tidak terlalu berat.
Biaya Pembuatan dan Harga Jual
Selain fungsi dan kekuatan, aspek biaya juga menjadi perhatian dalam penelitian ini. Faktor tersebut penting karena harga alat bantu dapat memengaruhi kemampuan masyarakat untuk memperoleh kaki prostetik.
Berdasarkan estimasi penelitian, biaya pembuatan satu unit sendi lutut prostetik adalah sekitar Rp1.075.198,25.
Kemudian, dengan asumsi keuntungan sebesar 50%, harga jual diperkirakan mencapai Rp1.612.797,38.
Dengan harga tersebut, rancangan AD+ memiliki potensi untuk dikembangkan menjadi produk yang lebih terjangkau, khususnya bagi masyarakat dengan kemampuan ekonomi menengah ke bawah.
Hasil Evaluasi Kebutuhan Pengguna
Setelah prototipe selesai dibuat, peneliti melakukan evaluasi secara kuantitatif dan kualitatif. Evaluasi tersebut dilakukan berdasarkan 19 kebutuhan pengguna.
Hasil evaluasi menunjukkan:
- 13 kebutuhan atau 68,42% terpenuhi dengan baik;
- 6 kebutuhan atau 31,58% terpenuhi dengan cukup; dan
- tidak ada kebutuhan yang dinilai tidak terpenuhi.
Dengan demikian, seluruh kebutuhan yang menjadi kriteria penelitian dinilai telah terpenuhi oleh rancangan AD+.
Selain hasil pengujian kuantitatif, para ahli juga memberikan penilaian terhadap prototipe. Mereka menilai bentuk sendi cukup menyerupai lutut manusia.
Selain itu, sendi dinilai mudah digerakkan, modern, adaptable, cukup tahan lama, dan mampu menghasilkan gerakan ayunan kaki yang lebih natural.
Perbandingan dengan Sendi Lutut Prostetik Awal
Jika dibandingkan dengan sendi lutut prostetik awal dari KKD, rancangan AD+ menunjukkan peningkatan dalam pemenuhan kebutuhan pengguna.
Beberapa kekurangan pada produk awal berhasil diperbaiki. Perbaikan tersebut mencakup kemampuan menekuk, ketahanan terhadap beban, bentuk, ukuran, serta mekanisme tambahan.
Rancangan AD+ juga dilengkapi dengan mekanisme rotator dan sistem pengunci. Dengan demikian, fungsi yang tersedia menjadi lebih beragam.
Hasil tersebut menunjukkan bahwa pendekatan perancangan berdasarkan kebutuhan pengguna dapat membantu menghasilkan produk prostetik yang lebih sesuai dengan kebutuhan pemakainya.
Spesifikasi Utama Sendi Lutut Prostetik AD+
Secara keseluruhan, rancangan sendi lutut prostetik AD+ memiliki spesifikasi sebagai berikut:
- Mekanisme: Polycentric knee
- Penggerak: Constant friction
- Tinggi: 188,84 mm
- Lebar: 82,46 mm
- Sudut penekukan maksimal: 151,4°
- Hyperextension: 0,9°
- Massa: 598,62 gram
- Beban pengujian: 272 kg
- Material utama: Nylon
- Estimasi harga jual: Rp1.612.797,38
- Ambulasi: Single speed
- Impact level: High
- Fitur tambahan: Rotator dan sistem pengunci
=====
Amanahkan kebutuhan Kaki Palsu / Kaki Tiruan / Prostesis Bapak Ibu pada Profesional Ortotis Prostetis yang Memiliki Surat Ijin Praktik (SIPOP) maupun Surat Ijin Kerja (SIKOP).
Sesuai dengan PERMENKES NO 22 TAHUN 2013.
Dengan memiliki SIPOP atau SIKOP, berarti Profesional tersebut benar benar berkompeten dan berwenang karena :
1. Telah menempuh pendidikan formal Ortotik Prostetik D3 maupun Sarjana Terapan.
2. Lolos Uji Kompetensi.
3. Terdaftar secara resmi sebagai Tenaga Kesehatan Republik Indonesia dibuktikan dengan kepemilikan STR.
4. Memiliki tempat praktik maupun tempat kerja untuk melayani Bapak Ibu secara Profesional
Kami siap melayani secara Profesional.
SIPOP : 010/SIPOP/33.11/XI/2017
Konsultasi gratis : 081327721518