join tesis final

UNIVERSITAS INDONESIA

DEFORMASI SLOT BEBERAPA PRODUK BRAKET STAINLESS STEEL AKIBAT GAYA TORQUE PADA KAWAT

STAINLESS STEEL

TESIS

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar spesialis ortodonti

Atika Zairina 1006785396

FAKULTAS KEDOKTERAN GIGI PROGRAM PENDIDIKAN DOKTER GIGI SPESIALIS

DEPARTEMEN ORTODONTI JAKARTA JUNI 2013

ii Universitas Indonesia

HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS

Tesis ini adalah hasil karya saya sendiri dan semua sumber baik

yang dikutip maupun dirujuk telah saya nyatakan dengan benar.

Nama : Atika Zairina

NPM : 1006785396

Tanggal : 19 Juni 2013

Tanda Tangan :

iii Universitas Indonesia

HALAMAN PENGESAHAN

Tesis in diajukan oleh : Nama : Atika Zairina NPM : 1006785396 Progam Studi : Ortodonti Judul Tesis : Deformasi Slot Beberapa Produk Braket Stainless Steel Akibat Gaya Torque pada Kawat Stainless Steel Telah berhasil dipertahankan di hadapan Dewan Penguji dan diterima sebagai bagian persyaratan yang diperlukan untuk memperoleh gelar Spesialis Ortodonti pada Program Studi Ortodonti, Fakultas Kedokteran Gigi, Universitas Indonesia.

DEWAN PENGUJI

Pembimbing I : drg. Erwin Siregar, Sp.Ort (K) ( )

Pembimbing II : drg. Nia Ayu Ismaniati, MDSc, Sp.Ort (K) ( )

Penguji I : drg Krisnawati, Sp. Ort (K) ( )

Penguji II : Prof. Dr. drg. Faruk Hoesin, MDs, Sp.Ort (K) ( )

Penguji III : drg. Nada Ismah, Sp. Ort ( )

Ditetapkan di : Jakarta Tanggal : 19 Juni 2013

iv Universitas Indonesia

KATA PENGANTAR / UCAPAN TERIMA KASIH

Alhamdulillah kita panjatkan kepada Allah SWT yang telah memberikan rahmatNya sehingga saya dapat menyelesaikan tesis ini tepat pada waktunya. Penulisan tesis ini dilakukan dalam rangka memenuhi salah satu syarat untuk mencapai gelar Spesialis Ortodonti di Fakultas Kedoketeran Gigi Universitas Indonesia. Saya mengucapkan terima kasih kepada Yang terhormat drg. Erwin Siregar, Sp.Ort. (K) selaku pembimbing pertama dan penguji, atas segala dukungan, waktu, dan bimbingan kepada saya selama pembuatan tesis.

Yang terhormat drg. Nia Ayu Ismaniati, MDSc. Sp.Ort. (K) selaku pembimbing kedua dan penguji, atas segala dukungan, waktu dan bimbingan yang diberikan kepada saya selama pembuatan tesis.

Yang terhormat drg. Krisnawati, Sp.Ort. (K) selaku Kepala Bagian Spesialis Ortodonti, dan ketua penguji.

Yang terhormat Prof.Dr.drg. Faruk Hoesin, MDs, Sp.Ort. (K) selaku penguji yang telah banyak memberi masukan terhadap penulisan tesis.

Yang terhormat drg. Nada Ismah, Sp.Ort. selaku penguji yang juga memberikan masukan terhadap penulisan tesis ini.

Yang terhormat seluruh staf pengajar Departemen Ortodonti yang telah memberi ilmu, masukan dan dukungan selama perkuliahan.

Yang terhormat Bapak Ronald dan Bapak wahyu dari Perusahaan Teknik Surya Sarana Dinamika Bandung, serta Bapak Gani dari Laboratorium Biomedis Paska Sarjana UI yang telah berkenan mendukung pelaksanaan penelitian, memberi masukan, bantuan dan ide selama penelitian.

Keluarga tercinta : Papaku Zony Amry Tambunan, SE, MBA dan Mamaku Derityani Lhastiningsih, yang selalu memberikan doa dan dukungan selama perkuliahan. Papi dan Mami mertua yang selalu berdoa dan juga dukungan moril dalam masa-masa perkuliahan.

Keluargaku tercinta : Suami Reindel Zulfikar Ngabito, SE, M.M., yang selalu tidak hentinya memberikan dukungan, doa, semangat, inspirasi dan kesabaran di saat-saat perkuliahan, pembuatan tesis hingga selesainya pembuatan tesis ini, Anakku tercinta Aurellia Zahrani Ngabito dan Afdhilla Zahabia Ngabito yang selalu memberikan semangat dan cinta dan selalu berdoa dalam sholatnya agar maminya cepat lulus. Alhamdulillah doa kalian semua memberikan motivasi, penguat dan kesabaran sehingga dapat menyelesaikan tesis ini tepat pada waktunya.

v Universitas Indonesia

Adikku Nia Zairini Tambunan dan Kakakku Iman yang dalam kesibukannya masing-masing selalu memberikan doa dan dukungan dalam perkuliahan.

Sahabatku Amie, Ferla dan Citra yang sangat energik, penuh semangat yang tidak henti-hentinya menginspirasiku menyelesaikan pembuatan tesis ini

Dan juga bantuan dari klinik :Suster Nurhayati dan drg Ike fishuri yang banyak membantu tetap berjalannya klini selama masa perkuliahan. Tidak lupa juga bantuan yang cukup besar dari orang-orang rumah Andi, Ulfah, Yani, Teteh, Ale, Roy yang setia dan sabar dalam mebantu saya dalam urusan rumah tangga.

Kepada teman-teman Orto angkatan 2010 : Irwin, Citra, Samson, Irma, Marissa, Tuti, Hanny, Sabrina, dan Pipit serta my roomate Mba Lia yang sangat kompak, banyak memberi masukan dan memberi warna diskusi dalam perkuliahan ini. Semoga angkatan kita terus kompak.

Seluruh pegawai Departemen Ortodonti yang telah membantu dan memberi dukungan selama masa perkuliahan khususnya Pak Dedi dan Pak Ridwan. Saya juga mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu atas bantuan, dukungan dan doanya sehingga tesis ini berakhir dengan sangat baik.

Akhir kata, semoga Allah SWT membalas segala kebaikan semua pihak yang telah membantu, dan apabila masih terdapat kekurangan, penulis berharap dapat menjadi masukan di kemudian hari. Semoga penulisan tesis ini dapat bermanfaat bagi pengembangan ilmu kedokteran gigi.

Jakarta, Juli 2013

Penulis

vi Universitas Indonesia

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR

UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai civitas akademika Universitas Indonesia, saya yang bertanda tangan di bawah ini: Nama : drg. Atika Zairina NPM : 1006785396 Program studi : Dokter Gigi Spesialis Ortodonti Departemen : Ortodonti Fakultas : Kedokteran Gigi Jenis Karya : Tesis Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Indonesia Hak Bebas Royalti Noneksklusif (Nonexclusive Royaty-Free Right) atas karya ilmiah saya yang berjudul:

Deformasi Slot Beberapa Produk Braket Stainless Steel Akibat Gaya Torque pada Kawat Stainless Steel

beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Noneksklusif ini Universitas Indonesia berhak menyimpan, mengalihmedia/formatkan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database), merawat dan mempublikasikan tugas akhir saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis/pencipta dan sebagai pemilih Hak Cipta. Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya. Dibuat di : Jakarta Pada tanggal : 19 Juni 2013

Yang Menyatakan

(Atika Zairina)

vii Universitas Indonesia

ABSTRAK

Nama : Atika Zairina Program Studi : Ortodonti Judul : Deformasi Slot Beberapa Produk Braket Stainless Steel Akibat Gaya Torque pada Kawat Stainless Steel Pendahuluan: Braket ortodonti merupakan komponen penting dalam piranti ortodonti cekat karena menghantarkan gaya dari kawat ke struktur gigi dan jaringan pendukungnya sehingga terjadi pergerakkan gigi. Komposisi logam dan proses manufaktur braket Stainless Steel mempengaruhi sifat fisik dan mekanis, salah satunya kekerasan dan kekuatan. Tetapi, beberapa pabrik mengurangi biaya produksi dengan mengabaikan proses manufaktur yang sesuai dengan standarisasi. Hal ini dapat menyebabkan deformasi slot braket khususnya saat diaplikasikan gaya torque. Deformasi slot braket dapat mengurangi besar gaya torque yang akan dihantarkan ke gigi dan jaringan pendukungnya sehingga hasil perawatan tidak efektif dan efisien. Beberapa braket Stainless Steel yang beredar dipasaran masih diragukan kualitasnya dalam perawatan ortodonti. Tujuan: Untuk membandingkan besar gaya torque akibat sudut puntir 300dan 450 kawat Stainless Steel serta deformasi slot permanen akibat gaya torque tersebut antara kelompok merk braket (3M, Biom, Versadent, Ormco dan Shinye). Metode Penelitiian: Lima puluh braket Stainless Steel edgewise dari 5 kelompok merk braket (n=10) di lem ke akrilik. Masing-masing braket dilakukan pengukuran tinggi slot dengan mikroskop stereoskopi, lalu diaplikasikan puntiran kawat melalui alat yang sudah dibuat pada penelitian ini sehingga diperoleh besar gaya torque. Setelah uji torque, dilakukan kembali pengukuran tinggi slot braket. Deformasi slot pemanen dihitung dari selisih dua tahapan pengukuran tinggi slot yaitu sebelum dan sesudah aplikasi gaya torque Hasil: Analisis statistik menunjukkan perbedaan bermakna besar gaya torque pada sudut puntir 300 dan 450 antara Biom dan Shinye dengan Omrco. Gaya torque paling besar yaitu pada merk braket 3M (300= 442,12 gmcm dan 450= 567,99 gmcm) , sedangkan yang terkecil adalah Biom (300= 285,50 gmcm, 450=361,38 gmcm). Perbedaan deformasi slot braket terjadi hampir pada semua kelompok merk braket. Deformasi slot braket hanya terjadi pada merk braket Biom (2,82 m) dan Shinye (2,52 m). Kesimpulan: Bentuk geometri slot, komposisi, proses manufaktur braket Stainless Steel dan sudut puntir kawat mempengaruhi besar gaya torque. Komposisi AISI 303 dan 17-4 PH serta proses manufaktur melalui MIM menghasilkan deformasi slot braket yang kecil dan secara klinis tidak signifikan. Kata kunci: Deformasi slot, torque, braket Stainless Steel, kawat Stainless Steel .

viii Universitas Indonesia

ABSTRACT

Name : Atika Zairina Study Program : Orthodontics Title : Slot Deformation Various Stainless Steel Bracket Products Due To The Torque Force of Stainless Steel Wire Introduction: Orthodontic bracket is an important component in fixed orthodontic appliances for distributing force to the structure of the tooth and its supporting tissues, causing tooth movement. Alloy composition and manufacturing process Stainless Steel bracket affects the physical and mechanical properties, one of which hardness and strength. However, some manufacturers reduce costs at the manufacturing process in accordance with standards. This can cause deformation of the bracket slot especially when applied torque force. In addition, slot deformation can reduce the torque force that will be transmitted to the tooth and its supporting tissues so that the treatment is ineffective and inefficient. Therefore, some Stainless Steel brackets quality in the market is still questionable for orthodontic treatments. Objective: To determine the deformation of the bracket slot of five brands (3M, Biom, Versadent, Ormco and Shinye) due to the force Stainless Steel wire with torsional angle of 45 and the amount of torque force with torsional angle of 30 and 45. Methods: Fifty Stainless Steel Edgewise brackets from five bracket groups brands (n = 10) is attached onto an acrylic. Each bracket slot height was measured with a microscope stereoscopy, then applied torsion wire through torque apparatus that has been made for this study to obtain the amount of torque force. Once the torque test has been done, then the width of bracket slot is re-measured. Deformation slot calculated from measurements of height difference between before and after the torque test. Results: Statistical analysis shows differences in slot bracket deformation in all group of bracket brands. But, clinically permanent slot deformation deformation occurs only on Biom (2.82 m) and Shinye (2.52 m). Repeated measure ANOVA comparison showed significant differences in the amount of torque at torsion angle of 300 and 450 between Biom and Shinye with Omrco. The 3M transmitted highest load (300 = 442,12 gmcm and 450 = 567,99 gmcm), while the lowest is Biom (300 = 285,50 gmcm and 450 = 361,38 gmcm). Conclusion: Stainless Steel bracket slot deformation is influenced by several factors specifically geometry bracket slot, the composition of the metal, manufacture and torsional angle wire. Alloy composition of AISI 303 and 17-4 PH and manufacture by the method of metal injection molding (MIM) has the smallest deformation. Key Words: Slot deformation, torque, Stainless Steel brackets, Stainless Steel wire

ix Universitas Indonesia

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL iHALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS iiHALAMAN PENGESAHAN iiiKATA PENGANTARivHALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI viABSTRAK viiABSTRACTviiiDAFTAR ISI ixDAFTAR GAMBAR xiDAFTAR TABELxiiiDAFTAR GRAFIKxivDAFTAR LAMPIRAN xv1. PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang11.2 Rumusan Masalah 31.3 Tujuan Penelitiian 31.4 Manfaat Penelitian 4

2. TINJAUAN PUSTAKA 62.1 Logam Stainless Steel dalam Bidang Ortodonti 62.2 Braket Stainless Steel 9

2.2.1 Manufaktur Braket Stainless Steel 102.2.1.1 Metal Injection Molding (MIM)112.2.1.2 Brazing pada Braket Stainless Steel 132.2.1.3 Laser Welded pada Braket Stainless Steel 15

2.3 Kawat Stainless Steel 172.3.1 Manufaktur Kawat Stainless Steel 18

2.4 Sifat Mekanis Stainless Steel 192.5 Braket Edgewise23

2.5.1 Sejarah Braket Edgewise 232.5.2 Prinsip Perawatan dengan Sistem Edgewise26

2.6 Biomekanika Torque di Perawatan Ortodonti282.6.1 Torque Gigi Insisivus Atas 302.6.2 Interaksi Slot Braket dengan Kawat Stainless Steel dalam Aplikasi Gaya Torque312.6.3 Pengukuran Slot Braket 34

2.7 Kerangka Teori37

3. KERANGKA KONSEP, HIPOTESIS, VARIABEL PENELITIAN DAN DEFINISI OPERASIONAL.. 38

3.1 Kerangka konsep383.2 Hipotesis383.3 Variabel Penelitian383.4 Definisi Operasional 38

xUniversitas Indonesia

4. METODE PENELITIAN414.1 Desain Penelitian414.2 Waktu dan Tempat Penelitian414.3 Sampel Penelitian 414.4 Alat dan Bahan Penelitian 434.5 Cara Kerja Penelitian 464.6 Alur Penelitian 494.7 Manajemen dan Analisis Data 50

5. HASIL PENELITIAN 525.1 Penelitian Pendahuluan 525.2 Pengukuran Perbedaan Besar Gaya Torque dengan Sudut Puntir 300 53

dan 4505.3 Pengukuran Deformasi Slot Braket Akibat Gaya Torque 57

6. PEMBAHASAN617. KESIMPULAN DAN SARAN71

7.1 Kesimpulan717.2 Saran 71

DAFTAR PUSTAKA 73

UCAPAN TERIMAKASIH

xi Universitas Indonesia

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Manufaktur braket dengan proses Metal Injection Molding ............ 12

Gambar 2. Scanning Electron Microscopy dari braket dengan teknik MIM menunjukkan porusitas permukaan yang luas ........................ 13

Gambar 3. Braket yang terdiri dari komponen sayap dan dasar braket yang disambung dengan brazing alloy ............................................. 14

Gambar 4. Foto tiga dimensi manufaktur braket dengan metode laser welded . 16 Gambar 5. Scanning electron micrographs dari mesh braket yang dibuat

dengan laser dan mesh braket normal .............................................. 17

Gambar 6. Kurva Stress-strain kawat ortodonti ................................................. 21 Gambar 7. Piranti Angless E arch ..................................................................... 23 Gambar 8. Piranti Angles Pin and Tube ........................................................... 24 Gambar 9. Piranti Angles Ribbon Arch ............................................................ 24 Gambar 10. Braket edgewise standar dengan satu sayap .................................... 25 Gambar 11. Braket edgewise standar dengan dua sayap (twin braket) .............. 28 Gambar 12. First order bend pada kawat rahang atas (kiri) dan

rahang bawah (kanan). Second order bend pada gigi insisivus rahang atas dan Third order bend dengan kawat rektangular ............................................................................ 29

Gambar 13. Kawat rektangular yang dipuntir sehingga menghasilkan gaya

kopel untuk memperoleh torque pada gigi ..................................... 31 Gambar 14. Kehilangan torque gigi insisvus atas sebesar 100

dan 150 gram menyebabkan efek retrusif ke lingual sebesar 2,7 mm dam 4 mm........................................................................... 33

Gambar 15. Torque play antara slot braket dengan kawat .................................. 33 Gambar 16. Kontak antara ujung tepi kawat dengan dinding slot braket saat aplikasi gaya torque sebesar 3 Ncm dapat menyebabkan notching pada dinding slot braket ............................ 34 Gambar 17. Titik pengukur slot .......................................................................... 34 Gambar 18. Mikroskop stereo merk Carl Zeiss .................................................. 35

xii Universitas Indonesia

Gambar 19. Pengukuran tinggi slot dengan masing-masing tiga garis di sayap mesial dan sayap distal ...................................................... 36

Gambar 20. Foto braket yang diukur tinggi slot dari sayap mesial dan sayap distal ................................................................................................ 36

Gambar 21. Alat rakitan uji torque yang digunakan dalam penelitian ............... 43 Gambar 22. Servomotor Merk Cool Muscle dengan crosshead sebagai

pemberi gaya pada kawat ................................................................ 44 Gambar 23. Chart recorder sebagai layar yang manampilkan besar

gaya torque dalam bentuk digital .................................................... 44 Gambar 24. Mikroskop stereoskopi merk Carl Zeiss.......................................... 45 Gambar 25. Tampilan software Axiocam pada layar komputer ......................... 45 Gambar 26. Lem Super Bonder Merk Loctite nomor 495 .................................. 45 Gambar 27. Mounting disc akrilik ...................................................................... 45 Gambar 28. Kawat Stainless Steel merk 3M ....................................................... 46 Gambar 29. Sampel yang sudah dipasang ke alat uji torque .............................. 47 Gambar 30. Tampilan besar gaya torque dalam satuan gramsentimeter (gmcm) 48 Gambar 31. Pengukuran besar gaya torque dengan cara melihat

chart recorder yang sudah diprogram kedalam servomotor dalam skala momen (gram sentimeter) ........................................... 54

Gambar 32. Foto braket kelompok A, B, C, D dan E sebelum dan sesudah

pemberian gaya torque kawat Stainless Steel .019x .025 dengan sudut puntir 450 ................................................................... 58

Gambar 33. Foto sebelum dan sesudah pemeberian gaya torque terlihat

pelebaran tinggi slot pada garis A (putih) lebih banyak daripada garis B (merah) ................................................................. 66

Gambar 34. Foto mikroskop stereo Braket 3M, Braket Biom, Braket Shinye . 68 Gambar 35. Foto mikroskop strereo braket kelompok A,B,C,D dan E

menunjukkan perbedaan bentuk slot braket dan sudut dasar slot braket ........................................................................................ 69

xiii Universitas Indonesia

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Perbandingan sifat mekanis alloy yang digunakan sebagai kawat ortodonti .................................................................................... 22

Tabel 2. Kode identitas braket berdasarkan nomor urut sampel yang melalui randomisasi .............................................................................. 54

Tabel 3. Hasil pengukuran besar gaya torque pada sudut puntir 300 dan 450

untuk setiap kelompok braket ............................................................... 55 Tabel 4. Hasil pengukuran perbedaan gaya torque pada sudut puntir

300 dan 450 antara kelompok braket ..................................................... 56 Tabel 5. Hasil pengukuran tinggi slot braket sebelum dan sesudah uji

torque (deformasi slot braket) pada masing-masing kelompok braket . 59 Tabel 6. Hasil pengukuran perbedaan deformasi deformasi slot braket

antara kelompok A,B,C,D,E akibat gaya torque kawat Stainless Steel .019x.025 dengan sudut puntir 450 ...................................................... 60

Tabel 7. Analisis post-hoc untuk perbedaan deformasi slot braket antara

kelompok A,B,C,D,E akibat gaya torque kawat Stainless Steel .019x.025 dengan sudut puntir 450 ..................................................... 60

xiv Universitas Indonesia

DAFTAR GRAFIK

Grafik 1. Plot Bland-Altman untuk pengukuran tinggi slot braket dengan mikroskop stereo ..................................................................... 55

Grafik 2. Besar gaya torque akibat sudut puntir 300 dan 450 pada setiap kelompok merk braket ......................................................................... 56

Grafik 3. Perbedaan besar gaya torque kawat Stainless Steel .019x.025 di antara braket kelompok A,B,C,D,E ................................................. 57

Grafik 4. Grafik perbedaan deformasi slot braket antara kelompok A,B,C,D,E 60

xv Universitas Indonesia

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Uji statistik deskriptif untuk besar gaya torque pada sudut puntir 300 dan 450 ................................................................. 78

Lampiran 2. Uji multivariat untuk besar gaya torque pada sudut puntir 300 dan 450 ..................................................................................... 78

Lampiran 3. Uji Post Hoc untuk besar gaya torque pada sudut puntir 300 dan 450 ..................................................................................... 79

Lampiran 4. Uji statistik deskriptif untuk deformasi slot braket ........................ 79

Lampiran 5. Uji T-test berpasangan (tinggi slot sebelum dan sesudah uji torque) pada masing-masing kelompok merk braket ................................. 80

Lampiran 6. Uji Kruskall Wallis untuk untuk perbedaan deformasi slot antara kelompok merk braket ........................................................ 80

Lampiran 7. Uji Mann-Whitney untuk perbedaan deformasi slot braket antara kelompok merk braket ........................................................ 81

1

Universitas Indonesia

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Perawatan ortodonti dengan menggunakan piranti cekat merupakan perawatan

gigi yang paling banyak diminati, hal ini karena makin bertambahnya kesadaran

masyarakat untuk memiliki susunan gigi-geligi dan senyum yang baik sehingga

penampilan wajah lebih menarik. Kebutuhan perawatan ortodonti di Indonesia

meningkat dari berbagai kalangan anak-anak, remaja dan dewasa.1 Piranti ortodonti

yang beredar di Indonesia di impor dari mancanegara.

Komponen piranti ortodonti dengan kualitas baik dan sesuai standarisasi proses

pembuatan merupakan hal penting yang patut diperhatikan. Piranti ortodonti cekat

terdiri dari tiga komponen yaitu braket, kawat dan assesori (modul elastomerik, kawat

ligatur, pegas ulir, karet elastik).1,2 Pertimbangan dalam memilih piranti ortodonti

salah satunya adalah sifat mekanis yang dimiliki, karena berpengaruh terhadap

mekanoterapi dan hasil klinis perawatan ortodonti.3,4

Braket ortodonti merupakan komponen penting dalam piranti ortodonti cekat

karena menghantarkan gaya dari kawat ke struktur gigi dan jaringan pendukungnya

sehingga terjadi pergerakkan gigi.5,6,7. Pergerakkan gigi dalam perawatan ortodonti

dihasilkan dari interaksi antara kawat dengan braket dan ditunjang jaringan

periodonsium yang sehat.

Braket ortodonti dapat terbuat dari logam Stainless Steel, Titanium, keramik,

dan polikarbonat (plastik).4 Braket Stainless Steel paling banyak digunakan karena

lebih ekonomis, tidak mudah fraktur atau deformasi, tahan korosi dan

biokompatibel.8 Sistem standarisasi komposisi logam Stainless Steel dilakukan oleh

American Iron and Steel Institute (AISI) dengan mencantumkan nomor identifikasi

tipe Stainless Steel yang beredar di pasar.5,6,8 Komposisi logam dan proses

manufaktur braket Stainless Steel mempengaruhi sifat fisik dan mekanis, salah

satunya kekerasan dan kekuatan.6,10 Beberapa pabrik mengurangi biaya produksi

2


dengan mengabaikan proses manufaktur yang sesuai dengan standarisasi. Hal ini

tentu saja merugikan, karena berdampak pada hasil perawatan kurang baik. Jadi,

kualitas braket yang baik adalah salah satu syarat untuk dapat menghantarkan gaya

yang optimal dan adekuat sehingga menghasilkan pergerakkan gigi yang

diinginkan.6,8,9

Salah satu jenis pergerakkan gigi dalam perawatan ortodonti adalah torque.

Torque adalah perubahan inklinasi labio atau bukopalatal mahkota atau akar gigi.9,11

Torque seringkali dipakai dalam mekanoterapi perawatan ortodonti sistem edgewise,

bahkan sistem preadjusted juga masih menambahkan torque pada kawat. Aplikasi

gaya torque paling sering pada gigi insisif sentral rahang atas bertujuan untuk

memperoleh senyum lebih estetik dan hubungan insisif kelas satu yang membutuhkan

gaya 50-200 gramsentimeter. 4,12-14. Gaya torque diperoleh dari aktivasi puntiran

kawat di dalam slot braket. Menurut Lacoursiere dkk (2009), ekspresi torque yang

dihasilkan dipengaruhi oleh besarnya puntiran kawat, ukuran dan jenis kawat,

komposisi kawat, play yang dibentuk antara kawat dan slot braket, inklinasi gigi, dan

resistensi deformasi slot braket.13 Lacoursiere (2009) menitikberatkan bahwa

deformasi slot braket merupakan faktor yang paling berpengaruh dalam mengurangi

ekspresi torque.13

Deformasi dapat terjadi saat diaplikasikan gaya torque pada kawat, yaitu

deformasi elastis dan deformasi plastis atau permanen.5,6,13. Deformasi elastis adalah

deformasi yang sudah melewati batas proposional dan masih mungkin dapat kembali

ke bentuk semula. Sedangkan, deformasi permanen adalah deformasi yang sudah

melewati batas deformasi elastis dan tidak dapat kembali kebentuk semula.3,4

Penelitian oleh Kapur (1999) bahwa deformasi elastis yang terjadi dapat mengurangi

besar gaya torque yang akan dihantarkan kegigi dan jaringan pendukungnya, dan

deformasi plastis juga terjadi pada beberapa merk braket Stainless Steel yang diteliti.5

Beberapa braket Stainless Steel yang beredar di pasar tidak mencantumkan

komposisi dan proses manufaktur sehingga kualitasnya dalam perawatan ortodonti

masih diragukan. Untuk mendapatkan hasil perawatan yang baik maka operator atau

ortodontis harus menggunakan material ortodonti yang berkualitas baik juga.

3


Berbagai penelitian di luar negeri yang membandingkan deformasi slot braket

akibat gaya torque dari berbagai jenis braket Stainless Steel sudah dilakukan.6,13,14

Namun, penelitian tersebut menggunakan merk braket yang tidak beredar di

Indonesia. Oleh karena itu, perlu dilakukan penelitian yang membandingkan besarnya

gaya torque yang dihasilkan dan deformasi slot dari berbagai merk braket Stainless

Steel yang memang beredar dan digunakan di Indonesia.

Berdasarkan hal tersebut diatas maka penulis ingin mengetahui mengenai

besarnya gaya torque yang dihasilkan dan deformasi slot braket dari beberapa merk

braket Stainless Steel yang beredar di Indonesia.

1.2 Rumusan Masalah Penelitian

1. Berapakah besar gaya torque kawat Stainless Steel .019x.025 pada braket

kelompok A,B,C,D dan E dengan sudut puntir 300 ?

2. Berapakah besar gaya torque kawat Stainless Steel .019x.025 pada braket

kelompok A,B,C,D dan E dengan sudut puntir 450?

3. Apakah terdapat perbedaan besar gaya torque kawat Stainless Steel .019x.025

di antara braket kelompok A,B,C,D,E dengan sudut puntir 300 dan 450 ?

4. Apakah terdapat deformasi slot pada braket kelompok A,B,C,D,E akibat gaya

torque kawat Stainless Steel .019x.025 dengan sudut puntir 450 ?

5. Apakah terdapat perbedaan deformasi slot braket antara kelompok A,B,C,D,E

akibat gaya torque kawat Stainless Steel .019x.025 dengan sudut puntir 450 ?

1.3 Tujuan Penelitian

1. Mengetahui besar gaya torque kawat Stainless Steel .019x .025 pada braket

kelompok A,B,C,D dan E dengan sudut puntir 300.

2. Mengetahui besar gaya torque kawat Stainless Steel .019x .025 pada braket

kelompok A,B,C,D dan E dengan sudut puntir 450.

3. Mengetahui perbedaan besar gaya torque kawat Stainless Steel .019x.025 di

antara braket kelompok A,B,C,D,E dengan sudut puntir 300 dan 450 .

4


4. Mengetahui deformasi slot pada braket kelompok A,B,C,D,E akibat gaya

torque kawat Stainless Steel .019x.025 dengan sudut puntir 450.

5. Mengetahui perbedaan deformasi slot braket antara kelompok A,B,C,D,E

akibat gaya torque kawat Stainless Steel .019x.025 dengan sudut puntir 450.

1.4 Manfaat Penelitian

Bagi perkembangan ilmu pengetahuan khususnya ortodonti

1. Memberikan pemahaman mengenai perbedaan kualitas beberapa merk

braket Stainless Steel khusunya dalam menghantarkan gaya torque yang

sesuai untuk pergerakkan gigi

2. Mengetahui adanya deformasi slot braket yang dapat terjadi pada beberapa

merk braket Stainless Steel dan faktor-faktor yang menyebabkan terjadinya

deformasi tersebut.

3. Dengan adanya hasil penelitian ini, maka diharapkan para ortodontis dapat

memilih braket Stainless Steel dengan sifat mekanis yang baik, sehingga

hasil perawatan ortodonti lebih efektif dan efisien.

Bagi institusi pendidikan

1. Memberikan informasi kepada klinik ortodonti RSGMP FKG UI mengenai

perbedaan beberapa merk braket Stainless Steel khususnya dalam hal besar

gaya torque yang dihasilkan dan deformasi slot braket, sehingga membantu

dalam pemilihan braket yang akan digunakan.

Bagi pasien dan masyarakat

1. Memberikan edukasi ke pasien mengenai pilihan piranti ortodonti yang

digunakan dalam perawatan ortodonti.

2. Memberikan edukasi ke masyarakat mengenai dampak masalah yang

disebabkan kualitas braket Stainless Steel yang buruk terhadap hasil

perawatan ortodonti.

5


Bagi Peneliti

1. Menambah pengetahuan peneliti mengenai beberapa faktor yang dapat

mempengaruhi perbedaan besarnya gaya torque pada beberapa merk

braket Stainless Steel.

2. Menambah pengalaman peneliti untuk membuat alat uji penelitian yang

tepat guna dan akurat.

6


BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Logam Stainless Steel dalam Bidang Ortodonti

Stainless Steel (SS) pertama kali ditemukan pada tahun 1913 oleh ahli

metalurgi Inggris bernama Harry Brearly. Penemuan ini awalnya tidak sengaja

menambahkan kromium pada baja rendah karbon dan menyebabkan baja tersebut

menjadi tahan karat.15 Penelitian terhadap Stainless Steel terus berkembang dan tahun

1930-an mulai diproduksi. Stainless Steel dalam metalurgi adalah alloy besi dengan

kandungan kromiun 10,5%-11%. Penambahan kromium (Cr) bertujuan meningkatkan

ketahanan korosi dengan membentuk lapisan oksida (Cr2O3) di permukaan logam

Stainless Steel. Unsur lain selain besi, karbon dan kromium yaitu Nikel, Molybdenum

dan Titanium dengan komposisi yang berbeda-beda sehingga menghasilkan variasi

sifat mekanis dari beberapa produk Stainless Steel yang beredar di pasar. 8

Stainless Steel banyak diaplikasikan dalam berbagai bidang kehidupan

contohnya industri, peralatan rumah tangga, medis dan alat kedokteran gigi, salah

satunya di bidang ortodonti. Sebelum Stainless Steel ditemukan, bahan dasar kawat,

spur, ligatur dan braket ortodonti terbuat dari emas 14-18 karat. Emas memilliki

ketahanan korosi yang tinggi tetapi harganya sangat mahal. Stainless Steel mulai

digunakan dalam bidang ortodonti pada tahun 1933, ketika Archi Brusse menjelaskan

mengenai sifat Stainless Steel untuk bidang ortodonti pada pertemuan American

Society of Orthodontist (ASO).16 Awal tahun 1940, Begg dan Wilcox bekerja sama

membuat kawat ortodonti yang kemudian dikenal Australia Stainless Steel.

Kepopuleran Stainless Steel semakin meningkat dikalangan ortodontis karena

memiliki kombinasi sifat mekanis yang baik, tahan korosi dan harga ekonomis.

Stainless Steel digunakan dalam bidang ortodonti sebagai bahan dasar braket, kawat,

molar tube, band, pegas dan lain-lain.8,16 Komposisi dan manufaktur Stainless Steel

yang berbeda-beda menghasilkan beberapa jenis Stainless Steel dan diklasifikasikan

oleh American Iron and Steel Institute (AISI).

7


Klasifikasi Stainless Steel didasarkan pada struktur metalurginya, yaitu

Austenitik, Ferritik, Martensitik, Duplek dan Precipitation Hardening .

1. Austenitik Stainless Steel

Austenitik Stainless Steel memiliki mikrostruktur face centre cubic.

Penambahan 8% Nikel pada alloy ini mencegah transformasi austenit ke martensit

saat pendinginan, sehingga austenit lebih stabil walaupun pada suhu kamar. Austenit

SS banyak digunakan secara luas dalam bidang kedokteran gigi khususnya ortodonti

karena sifatnya yang tahan korosi di rongga mulut dan keuletan (ductility) yang

tinggi.15,17 Tipe AISI 304L SS dan 303 banyak digunakan sebagai bahan dasar braket

ortodonti dengan komposisi 18-20% kromium (Cr), 8-10% Nikel, sedikit Mangan,

Silikon dan karbon 0,03%. AISI 303 adalah tipe austenitik Stainless Steel pertama

yang merupakan campuran 18% kromium dan 8% Nikel, dan sedikit Selenium.

Sedangkan tipe 316L SS memiliki kandungan Nikel lebih tinggi, 2-3% Molybdenum

dan karbon yang lebih rendah untuk menambah resistensi terhadap korosi

intergranular. Tipe AISI 302 dengan komposisi 17-19% kromiun, 8-10% Nikel dan

0,08% karbon biasanya digunakan untuk kawat ortodonti.8 Oleh karena mikrostuktur

austenit yang stabil, maka proses pemasanan austenit SS tidak dapat mengeraskan

logam tersebut. Pemanasan dengan suhu 400-9000C akan membentuk ikatan

kromium karbid sehingga kromium di permukaan akan berkurang dan menyebabkan

Stainless Steel mudah korosi.3,4,15

2. Ferritik Stainless Steel

Alloy ini adalah tipe AISI 400 dengan sifat ketahanan korosi yang cukup baik

walaupun tidak sebaik austenitik SS disebabkan kandungan kromium yang lebih

rendah. Komposisinya mengandung kromiun 11,5-27%, karbon 0,20% dan tanpa

Nikel.3 Walaupun banyak digunakan dalam bidang industri, tetapi alloy ini jarang

digunakan dalam bidang kedokteran gigi.

3. Martensitik Stainless Steel

Tipe Martensitik Stainless Steel dapat dikeraskan dengan cara dipanaskan (heat

treatment) sehingga memiliki sifat kekerasan yang baik, tetapi ketahanan korosi

8


paling rendah dibandingkan austenitik dan ferritik SS. Komposisinya mengandung

kromium 12-14%, Molybdenum 0,2-1%, Nikel 0-2%, dan karbon 0,1-1%.15

4. Precipitation Hardening Stainless Steel

Precipitation hardening (PH) Stainless Steel adalah kombinasi optimal dari

sifat-sifat tipe martensitik dan austenitik yaitu lebih kuat dan ketahanan korosi yang

baik. Kekuatan (tensile strength) yang tinggi disebabkan oleh proses heat treatment

yang menghasilkan presipitat (endapan) salah satu atau lebih elemen Copper,

Aluminium, Titanium, Niobium dan Molybdenum yang memang ditambahkan ke

dalam alloy Stainless Steel.18 Tipe 17-4 PH banyak digunakan dalam berbagai bidang

kedokteran gigi termasuk sebagai bahan dasar braket ortodonti. Komposisi utama tipe

17-4 PH yaitu kromium 17% dan Nikel 4% dengan penambahan Copper 4% dan

Niobium 0,3%. 6,8 Menurut penelitian Flores (1994) braket ortodonti dengan bahan

dasar tipe 17-4 PH memiliki titik yield strength yaitu batas antara deformasi elastik

dan deformasi plastik yang tinggi.6 Dengan kata lain, braket yang terbuat dari bahan

dasar 17-4 PH apabila diberikan gaya sebesar 0,2 lbs tidak mudah terjadi deformasi

permanen sehingga gaya yang dihantarkan tetap stabil. Selain kekuatan dan

ketahanan korosi yang baik, proses manufaktur lebih mudah dan menghasilkan braket

dengan ukuran lebih kecil daripada braket Stainless Steel lainnya sehingga estetik

lebih baik.6

5. Rangkap (Duplek) Stainless Steel

Duplex Stainless Steel memiliki bentuk mikrostruktur campuran austenitik dan

ferritik. Kombinasi dari kedua tipe tersebut menghasilkan kekuatan dua kali lipat

lebih baik daripada austenitik SS dan tidak mudah fraktur dibandingkan dengan

ferritik SS.8,19 Selain itu, sifat tahan korosi dalam mulut terutama korosi karena

gaya/tekanan (stress corrosion cracking ) lebih baik daripada austenitik SS.

Komposisinya mengandung kromium yang tinggi 18-30%, Molybdenum yang tinggi

0,1-4,5 % dan Nikel lebih rendah 1,35-6%, , tembaga dan besi. Nitrogen ditambahkan

untuk menambah kekuatan dan tahan korosi. Tipe 2304 dan 2205 Duplex SS

digunakan sebagai bahan dasar braket ortodonti dan indikasi untuk pasien yang alergi

9


Nikel. Penelitian oleh Platt dkk (1997) melaporkan bahwa 2205 Duplex SS lebih

tahan korosi dibandingkan tipe AISI 316L sebagai bahan dasar braket ortodonti. 19

2.2 Braket Stainless Steel

Braket ortodonti merupakan salah satu komponen penting piranti ortodonti

cekat. Braket adalah komponen pasif yang menyalurkan gaya dari kawat ke seluruh

jaringan pendukung gigi. Braket pertama kali terbuat dari emas yang kemudian

digantikan oleh material Stainless Steel pada tahun 1930-an. Selain braket Stainless

Steel, material braket dari plastik dan keramik mulai dikembangkan untuk

memperbaiki estetik braket.9

Braket plastik (polikarbonat) pertama kali diteliti oleh Newman tahun 1969.

Ttetapi, kepopuleran braket ini tidak dapat bertahan lama dan menurut Tamizharasi

dkk (2010) bahwa braket plastik mudah terjadi diskolorosasi pada enamel akibat

penyerapan air dan mudah terjadi deformasi saat aplikasi gaya torque.20 Upaya untuk

memperbaiki kekuatan braket yaitu mengkombinasikan material dengan keramik atau

logam.

Braket keramik dipasarkan tahun 1987 dan disambut baik oleh kalangan

ortodontis. Walaupun secara estetik baik, tetapi kurang memberikan hasil klinis yang

memuaskan.20 Kapur (2004) melaporkan bahwa braket keramik mudah terjadi fraktur

terutama saat diberi gaya lingual torque dibandingkan braket Stainless Steel.5

Penelitian lainnya yaitu oleh Nishio dkk (2009) membuktikan bahwa braket keramik

mudah fraktur ketika pasien mengunyah makanan keras dan menyebabkan lapisan

tipis enamel gigi yang menempel pada braket ikut retak saat debonding. Upaya

mengatasi kekurangan tersebut yaitu dengan mengganti slot pada braket keramik

dengan slot yang terbuat dari logam Stainless Steel.21 Harga bahan dasar braket

keramik dan proses manufakturnya yang sulit menyebabkan harga braket mahal.

Beberapa literatur melaporkan bahwa braket yang terbuat dari Stainless Steel

dapat menerima gaya torque sebesar 100-200 gm-cm tanpa terjadi fraktur

dibandingkan braket keramik atau braket plastik.11,20 Oleh karena itu, meskipun

secara estetik kurang baik, braket Stainless Steel masih menjadi pilihan utama

10


ortodontis karena mempunyai banyak keunggulan baik dalam sifat mekanik maupun

fisik apabila dibandingkan dengan braket keramik atau plastik.8,20

2.2.1 Manufaktur Braket Stainless Steel

Beberapa faktor yang dapat mempengaruhi sifat dari braket adalah proses

manufaktur, komposisi alloy dan brazing. Metode dasar manufaktur braket Stainless

Steel umumnya melalui penggilingan (milling) atau pengecoran (casting). Namun,

dalam beberapa tahun terakhir ditemukan metode terbaru yaitu metal injection

molding (MIM), yang kemudian lebih sering digunakan untuk manufaktur braket

ortodonti dibandingkan kedua proses lainnya. Proses penggilingan menggunakan

mata pisau untuk memotong batangan atau pipa logam, dapat menyebabkan

permukaan slot braket lebih kasar. Manufaktur braket melalui proses pengecoran

(casting) yaitu bahan dasar dilelehkan dalam tungku listrik, lalu baja leleh tersebut

dicor ke dalam cetakan.10 Biaya manufaktur melalui proses pengecoran paling mahal

dibandingkan teknik MIM dan penggilingan. MIM lebih ekonomis dibandingkan

kedua proses tradisional tersebut, karena bahan dasar yang dibutuhkan untuk

membuat bahan mentah lebih murah dan juga limbah dari bahan mentah dapat diolah

kembali. Pengecoran (casting) menghasilkan produk braket yang presisi, akan tetapi

membutuhkan biaya paling mahal karena logam yang digunakan lebih banyak dan

tidak dapat memproduksi dalam jumlah banyak. Sementara penggilingan (milling)

kurang menghasilkan produk braket dengan ukuran yang presisi. Selain lebih murah,

MIM menghasilkan braket dalam bentuk satu kesatuan (single piece appliance),

sehingga dapat mencegah terjadinya korosi.10,22 Namun, kekurangan proses MIM

berdasarkan penelitian oleh Zinelis dkk (2005) dilaporkan bahwa terjadi porus pada

beberapa braket yang mungkin disebabkan penyusutan saat proses sintering

(pemanasan tanpa menyebabkan meleleh).23 Walaupun proses MIM merupakan

teknologi terbaru dan kompetitif dalam manufaktur braket, akan tetapi masih

diperlukan penelitian klinis dan laboratorik untuk lebih menyempurnakan proses

tersebut.23,24 Menurut Gioka dkk (2004) manufaktur slot braket yang buruk dapat

menyebabkan masuknya partikel logam, terbentuknya cekungan (groove) dan goresan

11


sehingga mengurangi area kontak antara kawat dengan dinding slot braket sehingga

gaya yang disalurkan juga berkurang.12 Kapur (2004) menyimpulkan juga bahwa

kualitas manufaktur braket yang baik merupakan salah satu faktor yang dapat

menambah resistensi braket terhadap gaya torque, sehingga tidak mudah terjadi

deformasi permanen pada slot braket.25

2.2.1.1 Metal Injection Molding (MIM)

Metai Injection Molding mulai berkembang di Amerika pada awal tahun 1980-an

dan menjadi terobosan di bidang industri untuk memproduksi bagian-bagian kecil

dengan bentuk yang rumit. Dalam bidang ortodonti, beberapa piranti seperti braket,

asesori dibuat dengan proses MIM. Proses MIM adalah metode kompaksi dari

campuran serbuk logam dengan polimer yang kemudian di injeksikan ke dalam

cetakan. Metode ini dapat menghasilkan braket dengan toleransi yang akurat, karena

penyusutannya terjadi konsisten dan dapat diperhitungkan dalam desain cetakan.23,26

Tahap pertama yaitu persiapan bahan mentah yang terdiri dari campuran bubuk

logam 55-65% dengan bahan pengikat 45-35%, dilanjutkan tahap kedua dengan

injeksi bahan mentah ke dalam cetakan (green part). Selanjutnya pada tahap ketiga

cetakan yang berisi green part dipanaskan atau dilarutkan dengan air untuk

menghilangkan bahan pengikat yang disebut juga debinding dan dihasilkan cetakan

brown part. Pada tahap ini dilakukan proses pemanasan (age hardening).23,26,27 Tahap

ini sebaiknya dilakukan hati-hati, karena suhu, waktu dan tingkat pendinginan yang

diaplikasikan dapat mempengaruhi sifat fisik dan mekanik Stainless Steel.27 Tahap

terakhir yaitu proses sintering brown part pada suhu 14000C. Penyusutan yang terjadi

pada tahap ini sekitar 17-22% dari bentuk awal, oleh karena itu bahan mentah pada

tahap awal dibuat lebih besar 17-22% (Gambar 1).23-26.

12


Gambar 1. Manufaktur braket dengan proses Metal Injection Molding.(Sumber: Zinelis, 2005)23

Menurut Staffolani (1999), beberapa pabrik menggunakan jenis alloy yang

bervariasi dalam membuat braket dengan teknik MIM.28 Namun, komposisi elemen

dalam alloy yang digunakan memiliki pengaruh terhadap biokompatibel, resisten

korosi dan pelepasan ion dari piranti ortodonti tersebut. Braket ortodonti yang

diproduksi melalui teknik MIM merupakan bentuk tunggal dengan dimensi toleransi

yang ketat yaitu 0,3% sehingga lebih tahan korosi dibandingkan melalui teknik

brazing dan 97 % nilai kepadatan hampir sama dengan kepadatan material

dasarnya.24 Kerugian teknik ini adalah porus pada permukaan braket yang mungkin

disebabkan penyusutan green part saat proses pelelehan. Walaupun secara teori

disebutkan memiliki nilai kepadatan yang baik, tetapi faktor lainnya seperti jenis

bubuk, metode debinding, suhu dan waktu untuk tahap pelelehan dapat memberikan

efek porus selama proses manufaktur. 23,26

Porus pada braket ortodonti dapat mengurangi sifat mekanis contohnya

kekerasan dan tahan korosi. Kekerasan (hardness) yang berkurang terutama pada

komponen sayap mempengaruhi distribusi gaya torque dari kawat ke struktur

jaringan pendukung gigi sehingga ekspresi torque tidak maksimal. Hal ini disebabkan

karena kontak maksimal antara dinding slot dengan kawat berkurang dan mudahnya

13


terjadi deformasi permanen sayap braket (Gambar 2).24 Oleh karena itu, kontrol

kualitas produk braket dengan teknik MIM dari beberapa pabrik sebaiknya

mencantumkan informasi mengenai bahan dasar yang digunakan dan tahapan proses

manufaktur.24

Gambar 2. Scanning Electron Microscopy dari braket dengan teknik MIM menunjukkan

porusitas permukaan yang luas.(Sumber: Eliades, 2009)24

2.2.1.2 Brazing pada Braket Stainless Steel

Brazing adalah proses sambungan dua logam dengan memanaskan dan

menambahkan logam pengisi (filler). Dalam bidang material ortodonti, metode

brazing biasanya digunakan untuk perekatan titik-titik retensi (mesh) ke dasar braket

dan penyambungan antara dasar braket dengan komponen sayap. Metode ini dapat

mengkombinasikan sifat tertentu dari alloy, contohnya alloy dengan sifat yang lebih

kaku digunakan untuk brazing komponen sayap sehingga tidak mudah patah saat

menerima gaya dan alloy yang lebih lentur digunakan untuk komponen dasar braket

sehinga mempermudah ortodontis saat proses pelepasan braket (debonding).24

Kualitas penyambungan dengan metode ini dipengaruhi oleh pengetahuan optimal

mengenai prosedur brazing, suhu yang dibutuhkan, logam pengisi dan bahan flux.

14


Logam pengisi yang digunakan yaitu perak, emas, Nikel dan tembaga (Gambar

3).24,29

Gambar 3. Braket yang terdiri dari komponen sayap dan dasar braket yang disambung dengan

brazing alloy. (Sumber:Zinelis, 2005)23

Logam pengisi perak digunakan dalam bidang industri termasuk ortodonti.

Tetapi, proses brazing dengan perak pada logam Stainless Steel menyebabkan

terlepasnya ion tembaga (Copper) dan Zinc yang berbahaya dalam rongga mulut. 10,24

Penelitian oleh Zinelis dkk (2004) melaporkan bahwa alloy brazing yang

mengandung ion tembaga dan Zinc memiliki efek sitotoksik yang tinggi dan

berbahaya untuk pasien ortodonti.29 Proses brazing menggunakan pemanasan dengan

suhu yang tinggi yaitu 540-8700C sehingga terbentuk endapan kromium karbid yang

dapat menyebabkan korosi pada logam Stainless Steel. Korosi yang terjadi dapat

menyebabkan patahnya komponen sayap dari dasar braket saat perawatan ortodonti

ataupun saat proses melepaskan braket (debonding). 22

Penelitian dikembangkan untuk menemukan logam pengisi yang lebih aman

digunakan pasien ortodonti. Beberapa manufaktur menggunakan emas dengan

kelebihannya yaitu titik persambungan dasar braket dengan komponen sayap lebih

lentur, kuat dan tidak mudah patah. Namun, bahan dasar emas ini juga masih

menyebabkan korosif terutama di perekatan mesh pada dasar braket karena Stainless

Steel tidak semurni emas sehingga terjadi pelepasan ion-ion dalam logam Stainless

15


Steel. Pelepasan ion dari material ortodonti termasuk braket merupakan hal yang

harus dihindari karena dapat menyebabkan reaksi alergi dan efek sitotoksik pada

pasien.24,29

Bahan dasar lain yang dapat digunakan pada proses brazing braket ortodonti

adalah Nikel dan tembaga. Nikel kurang biokompatibel karena pelepasan ion Nikel

dapat menyebabkan reaksi alergi tingkat tinggi. Sementara, bahan dasar tembaga

sangat dibatasi karena mudah terlepasanya ion Copper (Cu) ke dalam rongga mulut.

Selain bersifat toksik, pelepasan ion-ion tersebut dapat menyebabkan berkurangnya

kekuatan sambungan terutama antara komponen dasar braket dengan sayap sehingga

mempengaruhi struktur integritas braket. Pemilihan bahan dasar brazing yang optimal

untuk manufaktur braket ortodonti adalah hambatan dalam teknik ini, karena bahan

dasar tersebut harus memenuhi kriteria metalurgi untuk pencampuran dengan

Stainless Steel, resisten korosi, menghasilkan kekuatan mekanik di area

persambungan terutama antara komponen sayap dengan dasar braket dan bebas dari

elemen yang bersifat toksik seperti Kadmiun, Nikel, Tembaga, Zinc. 22,24

Berdasarkan uraian diatas, berbagai jenis bahan dasar brazing yang digunakan

dengan Stainless Steel tidak memberikan kualiats braket yang ideal dan bersifat

korosif. Oleh karena kelemahan tersebut maka mulai diperkenalkan teknik baru yaitu

laser welded. 22

2.2.1.3 Laser Welded pada Braket Stainless Steel

Pengelasan (welding) adalah penyatuan dua logam dengan mengaplikasikan

panas, tekanan atau keduanya tanpa menambahkan logam filler. Teknik welding ada

tiga yaitu spot welding, pressure welding dan laser welding. Laser welded

diperkenalkan untuk manufaktur braket Stainless Steel sebagai alternatif metode

brazing. Laser welded adalah penyatuan dua logam dengan sinar intensitas tinggi dan

koheren yang difokuskan pada area persambungan untuk melelehkan kedua

permukaan logam.30 Metode ini menyatukan komponen sayap dengan dasar braket

lebih sempurna, terlihat batas antara persambungan lebih jelas (Gambar 4).22

16


Gambar 4. Foto tiga dimensi manufaktur braket dengan metode laser welded . (Sumber: Eliades T, 2007)22

Keuntungannya dibandingkan metode brazing adalah area persambungan

lebih baik sehingga sifat mekanis yang lebih baik dan lebih tahan korosi.22

Biokompatibilitas dibuktikan pada penelitian oleh Sestini dkk (2006) yang

menemukan bahwa terdapat toleransi yang baik dari sel osteoblas, fibroblas, dan

keratinocytes terhadap laser welding. Selain digunakan untuk menyatukan komponen

sayap dengan dasar braket, teknologi laser juga digunakan untuk membentuk mesh

braket. Permukaan dasar braket yang halus diberi perlakuan berupa sinar laser

Nd:YAG untuk menciptakan retensi untuk bahan adhesif. Sinar laser yang

dipancarkan akan melelehkan dan menguapkan logam, serta membentuk lubang

retensi pada permukaan dasar braket (Gambar 5).31

Gambar 5. Scanning electron micrographs dari mesh braket yang dibuat dengan laser dan mesh

braket normal . (Sumber : Sorel, 2002)31

Perkembangan teknik laser welded untuk manufaktur braket berjalan pesat

sejalan dengan meningkatnya kualitas braket ortodonti yang lebih ideal. .

17


2.3 Kawat Stainless Steel

Kawat adalah komponen aktif dari piranti ortodonti karena menghasilkan gaya

untuk menggerakkan gigi. Jenis alloy yang pertama kali digunakan sebagai kawat

ortodonti adalah emas pada awal abad 20. Penemuan Stainless Steel ditahun 1930

mulai diaplikasikan untuk bahan dasar dalam bidang ortodonti. Kawat Stainless Steel

mulai menggantikan kawat emas karena memiliki kekuatan, daya pegas yang lebih

baik, sifat tahan korosi dan harga lebih murah. Selain itu, kawat Stainless Steel dapat

dibentuk, kekakuan baik dan biokompatibel. Jenis alloy lain yang sekarang digunakan

untuk kawat ortodonti yaitu Nikel Titanium dan Beta Titanium. Variasi dari

komposisi dan manufaktur setiap alloy menghasilkan sifat mekanis yang berbeda-

beda, sehingga penggunaan jenis kawat disesuaikan dengan tahap perawatan

ortodonti dan tujuan pergerakkan gigi yang direncanakan. 32

Komposisi alloy Stainless Steel yang paling sering digunakan untuk

manufaktur kawat ortodonti adalah tipe austenit 18-8 (18% kromium dan 8 %

Nikel).33 Walaupun beberapa penelitian sebelumnya melaporkan bahwa alloy

Stainless Steel tipe 17-4 PH (Precipitation Hardening) memiliki yield strength yang

lebih tinggi dan resilien yang lebih baik dibandingkam alloy kawat Stainless Steel

yang biasa digunakan, akan tetapi tipe alloy ini kurang digemari sebagai kawat

ortodonti.19,33

Kawat ortodonti Stainless Steel terdiri dari penampang bulat berukuran .014,

.016, .018 dan penampang rektangular berukuran .016x.016, .016x.022,

.017x.025, .018x.025, .019x.025 dan .021x.025. Variasi dimensi tersebut

mengindikasikan bahwa kawat Stainless Steel dapat digunakan pada semua tahap

perawatan. Kawat Stainless Steel penampang bulat digunakan pada tahap awal

perawatan dengan aplikasi bending agar lebih lentur sehingga dapat masuk ke posisi

gigi yang tidak beraturan. Sejak diperkenalkan sistem straight wire oleh Andrew

tahun 1979 maka mulai berkembang jenis alloy lain yaitu Nikel Titanium. Kawat

Stainless Steel masih digunakan dalam tahap awal perawatan karena harga lebih

murah dan biokompatibel terutama untuk pasien yang alergi terhadap Nikel.16,20,32

18


Kawat penampang rektangular digunakan pada tahap retraksi dan tahap akhir

perawatan ortodonti. Salah satu pergerakkan gigi dalam tahap akhir perawatan

ortodonti adalah pergerakkan akar gigi arah fasio/bukolingual (torque). Pergerakkan

torque membutuhkan kawat rektangular yang berukuran hampir sama dengan slot

braket yang digunakan.25,32 Alternatif lain untuk pergerakkan torque dapat

menggunakan kawat Beta Titanium. Menurut OBrien (1997), kawat Beta Titanium

memiliki sifat kekakuan (modulus elastisitas) lebih rendah dibandingkan Stainless

Steel, tetapi kemampuan menyimpan energi (resilien) lebih besar. Hal tersebut

mempengaruhi perbedaan klinis antara kawat Stainless Steel dengan Beta Titanium

saat aplikasi gaya torque.32 Sifat mekanis akan dibahas lebih rinci dalam bab

selanjutnya.

2.3.1 Manufaktur Kawat Stainless Steel

Manufaktur kawat ortodonti Stainless Steel diproses melalui beberapa tahap yaitu

pelelehan (melting), pengecoran (casting), penggulungan (rolling) dan penarikan

kawat (drawing).3,9

1. Pelelehan (melting)

Sifat fisik material dipengaruhi oleh proses/tahapan manufakturnya, pemilihan

bahan mentah untuk di olah dan teknik pelelehan. Suhu yang dibutuhkan

tergantung dari titik leleh jenis Stainless Steel yang digunakan sebagai bahan

mentah. Teknik pelelehan bisa menggunakan tungku atau vakum leleh. Menurut

Thompson (2000), teknik vakum leleh dapat mempertahankan homogenitas

struktur kimia dibanding dengan alat tungku.34

2. Pengecoran (Casting)

Pengecoran Stainless Steel yang sudah dilelehkan yaitu dengan menuangkan ke

dalam cetakan lalu didinginkan (cold working) sehingga diperoleh bentuk batang

(ingot). Mikrostruktur ingot terdiri dari kristal-kristal yang mempengaruhi sifat

mekanis yang akan dihasilkan. Proses dan suhu pendinginan (cold working)

menyebabkan terbentuk kristal baru yang menggumpal di permukaan ingot.

19


Struktur kristal logam yang dihasilkan dalam setiap tahap proses manufaktur

akan mempengaruhi sifak fisik dan mekanis kawat Stainless Steel. 9

3. Penggulungan (Rolling) dan Penarikan Kawat (Drawing)

Tahap mekanik yang pertama yaitu menggulung ingot menjadi batang logam

yang panjang dengan diameter lebih kecil. Penggulungan kawat menyebabkan

ikatan antar kristal sangat kuat. Setelah penggulungan dilakukan penarikan kawat

dengan memasukkan kawat yang sudah digulung ke lubang kecil sehingga

dihasilkan kawat ortodonti. Walaupun struktur kristal tidak mengalami

perubahan saat proses penggulungan dan penarikan, tetapi proses tersebut

dilakukan berulang kali dan dapat menyebabkan keretakan di permukaan. Untuk

mengatasi hal tersebut dilakukan annealing yaitu proses pemanasan dan

pendinginan dengan suhu dan waktu yang terkontrol.3,4 Proses pemanasan (heat

treatment) bertujuan untuk menghilangkan tegangan sehingga mengurangi

kemungkinan patah dan menambah resilien kawat. Perubahan ukuran kristal saat

pemanasan dan pendinginan dapat dikontrol dengan suhu dan waktu yang sesuai.

Suhu untuk pemanasan tergantung dari titik leleh jenis Stainlees Steel yang

digunakan, biasanya dengan suhu 4000C-5000C selama 30 menit.9,33 Sifat

mekanis Stainless Steel banyak dipengaruhi oleh proses manufaktur logam

tersebut. Oleh karena itu, pabrik pembuat kawat ortodonti harus menjalankan

prosedur manufaktur kawat sesuai standar sehingga dihasilkan kawat ortodonti

yang berkualitas.

Kawat rektangular dibuat dengan cara menggulung kawat bulat dan membentuknya

menjadi rektangular. Hal ini menyebabkan tepi kawat rektangular bulat dan

mempengaruhi interaksi dengan slot braket yang akan dibahas lebih lanjut di bab

berikutnya. 33

2.4 Sifat Mekanis Stainless Steel

Sifat mekanis suatu material adalah sifat yang berhubungan dengan gaya atau

energi dari material tersebut. Sifat mekanis tersebut menggambarkan keuntungan,

kerugian, dan keunikan dari suatu material. Terminologi mengenai beberapa sifat

20


mekanis material akan dijelaskan khususnya sifat mekanis yang dimiliki Stainless

Steel. Sifat mekanis diukur berdasarkan kemampuan material untuk mencegah

terjadinya deformasi permanen dan fraktur ketika diberi gaya.3 Menurut Thurow

(1972) ada tiga karakteristik dasar yang diutamakan dalam perawatan ortodonti yaitu

kekakuan/modulus elastisitas (stiffness), kekuatan (strength) dan working range.9

Modulus ini dianggap sebagai ukuran kekakuan material. Semakin besar nilai

modulus elastisitas maka semakin kaku suatu material. Modulus elastisitas (E) adalah

rasio dari stress dan strain.. Stress adalah daya tahan material terhadap gaya yang

diberikan (gaya/unit area), sedangkan strain adalah fraksi perubahan dimensi karena

adanya gaya (defleksi/panjang unit). Pengukuran sifat mekanis dapat digambarkan

melalui kurva Stress-strain (Gambar 6).3,35

Kekuatan (strength) dari suatu material ditentukan dari nilai proportional

limit, yield strength (yield point) dan ultimate tensile strength Ketiganya

menunjukkan deformasi elastis, deformasi permanen dan kombinasi deformasi elastis

dan permanen. Deformasi elastis adalah perubahan bentuk akibat diberi gaya sampai

batas proporsional (proportional limit) yang apabila gaya dihilangkan maka kembali

ke bentuk semula. Deformasi elastis terjadi bila stress dan strain masih sebanding.

Saat terjadi deformasi elastis, ada kemampuan untuk menyimpan energi yang disebut

resilien. Apabila material diregangkan melebihi batas elastik, maka material tersebut

tidak akan kembali ke bentuk semula atau mengalami deformasi plastis/permanen.9

Jarak/ besarnya aktivasi elastik sebelum terjadi deformasi permanen disebut working

range, hal ini menentukan kemampuan material untuk mempertahankan

kelenturannya sehingga dapat mengerakkan gigi yang malposisi. Jadi, deformasi

plastis/permanen adalah perubahan bentuk yang menetap/permanen akibat gaya yang

melebihi yield strength dan terjadi bila stress dan strain sudah tidak sebanding.3,9,33

Kombinasi deformasi elastis dan permanen ditunjukkan melalui titik yield

strength, yaitu batas antara deformasi elastik dan deformasi plastik atau sudah terjadi

deformasi plastik (0,1%). contohnya apabila kawat dibengkokan atau dipuntir dengan

gaya diatas dari titik yield strength, maka tidak akan kembali ke bentuk semula. Titik

ultimate tensile strength yaitu batas kemampuan material dalam menerima gaya

21


maksimum yang dicapai setelah terjadi deformasi permanen sampai material patah.

Jarak dari titik yield strength sampai titik kegagalan (failure point) menunjukkan

kemampuan kawat untuk dibengkokkan sampai kawat tersebut patah atau besarnya

deformasi permanen sebelum kawat patah. 35

Gambar 6. Kurva Stress-strain kawat ortodonti. (Sumber : Proffit, 2007)35

Karakteristik lainnya adalah kekerasan (hardness) yaitu kemampuan material

untuk menerima deformasi permanen tanpa mengalami patah. Kekerasan suatu

material berhubungan dengan kekuatan (strength) dan keuletan (ductility). Secara

umum, apabila kekerasan dan kekuatan meningkat, maka keuletan akan berkurang.

Oleh karena itu, beberapa manufaktur mencoba menghasilkan material yang

rmemiliki kekuatan dan kekerasan yang baik tanpa mengurangi keuletan.36

Stainless steel yang digunakan sebagai bahan dasar material kawat ortodonti

memiliki keunikan, keuntungan dan kerugian dibandingkan jenis kawat lainnya.

Stainless Steel memiliki nilai modulus elastisitas berkisar 160-180 Gpa, yang

dipengaruhi proses manufaktur, komposisi alloy (terutama kandungan karbon), proses

wire drawing dan heat treatment.3,4,33 Modulus elastisitas Stainless Steel paling tinggi

diantara alloy lain yang digunakan dalam bidang ortodonti, contohnya Kobalt

Kromiun Nikel, Beta Titanium dan Nikel Titanium sehingga lebih kaku dan gaya

22


yang dihasilkan besar.37 Nilai yield strength juga lebih tinggi dibandingkan jenis

kawat ortodonti lainnya dan bervariasi yaitu 1100-1500 Mpa sehingga kawat

Stainless Steel lebih mudah dibengkokkan. Nilai yield strength dapat meningkat

menjadi 1700 Mpa setelah proses heat treatment.33,37 Menurut Brantley (2001),

perbedaan saat proses heat treatment dapat mempengaruhi kandungan karbon dalam

alloy Stainless Steel sehingga mempengaruhi sifat mekanis yang dihasilkan material

tersebut.4 Jadi, keuntungan sifat mekanis yang dimiliki Stainless Steel adalah lebih

ekonomis, biokompatibel, mudah dibengkokkan, dapat disolder dan welding,

sedangkan kerugiannya adalah gaya yang dihasilkan besar, kurang lentur dan gaya

defleksi kecil.3,4 Berdasarkan sifat mekanis yang dimiliki kawat Stainless Steel, maka

kawat tersebut sering digunakan dalam tahap retraksi anterior dan tahap penyelesaian

contohnya unruk memperoleh ekspresi torque dan koordinasi lengkung gigi.33

Tabel 1. Perbandingan sifat mekanis alloy yang digunakan sebagai kawat ortodonti. (Sumber:Ferracane, 2001)37

Stainlees Steel yang digunakan sebagai bahan dasar braket juga memiliki

keuntungan dan kerugian dibandingkan material lainnya seperti keramik, plastik dan

Titanium.5,8,20 Komposisi dan proses manufaktur yang ideal menghasilkan beberapa

keuntungan sifat mekanis braket Stainless Steel yaitu lebih kuat, tidak mudah

deformasi permanen, tahan korosi dan biokompatibel.8 Oleh karena itu, Stainless

Steel cocok digunakan sebagai bahan dasar braket ortodonti. 8

23


2.5 Braket Edgewise

2.5.1 Sejarah Braket Edgewise

Awal abad tigapuluh, Edward H. Angle memperkenalkan ortodonti melalui 4

sistem yaitu E-arch, Pin and Tube, Ribbon arch dan mekanisme edgewise. E-arch

yaitu desain lengkung kawat berdiameter besar dengan ligatur di setiap gigi dan

molar band di gigi molar juga screw untuk ekspansi lengkung rahang sehingga

dicapai oklusi yang baik (Gambar 7). Namun, kegagalan dari sistem E-arch yaitu

hubungan aksial gigi yang tidak baik. Angle menyimpulkan bahwa pergerakkan gigi

sebaiknya bodily agar hasil perawatan lebih stabil sehingga dikembangkan desain

piranti Pin and Tube. Dalam perkembangannya ternyata piranti ini kurang efisien

karena Pin harus di solder sesuai dengan aksial setiap gigi sehingga membutuhkan

waktu yang lama saat kontrol (Gambar 8).16,38

A B

Gambar 7. Piranti Angless E arch. (Sumber:Graber, 2000)38

24


Gambar 8. Piranti Angles Pin and Tube . (Sumber:Graber, 2000)38

Sistem ketiga yaitu Ribbon arch dengan slot vertikal yang lebih mudah

digunakan dibandingkan kedua sistem sebelumnya, akan tetapi kontrol akar sangat

minimal sehingga pergerakkan gigi hanya tipping (Gambar 9).38 Berdasarkan

kegagalan dari piranti sebelumnya, Angle mengganti desain braket menjadi slot

horisontal yang kemudian dikenal slot edgewise. Istilah edgewise mengacu pada

kemampuan braket tersebut untuk menerima kawat berpenampang melintang

segiempat dengan dimensi terbesar horisontal.39 Awalnya braket edgewise standar

hanya memiliki satu sayap dengan slot berbentuk rektangular dan tiga dinding yang

berukuran .022x.028 inchi . Desain braket seperti ini menjadi pilihan utama piranti

ortodonti cekat sampai tahun 1970an (Gambar 10).9,39

Gambar 9. Piranti Angles Ribbon Arch. (Sumber:Graber, 2000)38

25


Gambar 10. Braket edgewise standar dengan satu sayap. (Sumber : Thurow, 1972)9

Tahun 1930 Angle meninggal dunia dan perkembangan sistem edgewise

dilanjutkan oleh muridnya yaitu Charles H Tweed. Braket edgewise di modifikasi

menjadi dua sayap (twin braket) dengan dua alur kawat yang terpisah (Gambar 11).

Braket edgewise awalnya hanya memiliki satu ukuran slot .022 karena saat itu kawat

yang digunakan terbuat dari emas. Perkembangan material kawat Stainless Steel saat

itu menghasilkan pemikiran untuk membuat braket dengan slot .018, dengan alasan

mengurangi jarak antar braket sehingga kawat lebih fleksibel dan gaya lebih ringan. 9,16

Gambar 11. Braket edgewise standar dengan dua sayap (twin braket).

(Sumber: Thurow, 1972)9

26


Perkembangan braket sistem edgewise standar kemudian diperbaharui oleh

Lawrence Andrews pada tahun 1976. Andrews meneliti mengenai prinsip oklusi ideal

dan kemudian merevolusi braket edgewise standar menjadi braket preadjusted

edgewise. Berbeda dengan sistem edgewise standar yang menggunakan wire bending,

sistem modern edgewise atau dikenal juga straight wire mulai mengaplikasikan

preskirpsi braket untuk setiap gigi. Preskripsi yang diaplikasikan ke braket yaitu

angulasi slot untuk koreksi mesiodistal, inklinasi dasar braket untuk memperoleh

torque dan jarak dari dasar braket ke dasar slot sebagai koreksi posisi in-out gigi. 2,12

Prinsip sistem modern edgewise adalah memperoleh posisi akurat gigi dengan

preskripsi braket yang berbeda-beda untuk setiap gigi sehingga mengurangi

kebutuhan wire bending. Andrews membuat beberapa serial braket untuk kasus tanpa

pencabutan dan dengan pencabutan. Hal ini kurang efisien dan ekonomis karena

ortodontis harus stok braket dalam jumlah yang banyak.2 Selanjutnya, Ronald Roth

merekomendasikan untuk menggunakan hanya satu serial braket Andrew dengan

preskripsi untuk kasus pencabutan. Roth (1979) menambahkan torque pada segmen

anterior rahang atas dan tip pada gigi kaninus.2,12,20

Perkembangan terbaru yaitu braket preskripsi MBT yang diperkenalkan oleh

Richard McLaughlin, John Bennet dan Hugo Trevisi tahun 1990. Preskripsi MBT

memiliki perbedaan dengan preskripsi Roth dan Andrews yaitu penambahan torque

di segmen anterior rahang atas dan lingual crown torque di segmen anterior rahang

bawah. Pengurangan tip pada braket preskripsi MBT di rahang atas bertujuan untuk

mengurangi kebutuhan penjangkaran.20

2.5.2 Prinsip Perawatan dengan Sistem Edgewise

Pergerakkan gigi dalam ortodonti ada tiga bidang yaitu oklusogingival,

mesiodistal dan labio atau bukopalatal. Pergerakkan gigi pada perawatan ortodonti

diperoleh dari gaya aktif kawat yang didistribusikan ke gigi dan struktur jaringan

pendukungnya. Kawat ortodonti Stainless Steel memiliki dua jenis penampang yaitu

bulat dan rektangular, keduanya digunakan dalam sistem edgewise. Mekanoterapi

27


perawatan ortodonti untuk memperoleh posisi gigi yang ideal biasanya di buat

tekukan pada kawat (wire bending).9,39

Jika dipakai kawat penampang bulat, maka gigi bebas bergerak di sekeliling

kawat atau disebut juga pergerakkan tipping, sedangkan dengan kawat penampang

rektangular maka pergerakkan gigi lebih terkontrol karena gaya friksi/gesek antara

kawat dengan slot bertambah besar.39 Sistem edgewise membagi tekukan (bending)

menjadi tiga yaitu first order bend, second order bend dan third order bend.2,35,38

First order bend yaitu tekukan pada kawat untuk kompensasi perbedaan

ketebalan kontur permukaan labial gigi atau posisi in-out gigi. Menurut Graber

(2000), first order bend mempengaruhi ekspansi lengkung gigi. First order bend pada

piranti braket edgewise modern dipreskripsikan ke dasar braket. Hal ini mengurangi

kebutuhan tekukan pada kawat, walaupun untuk beberapa kasus first order bend

masih dilakukan pada piranti braket edgewise modern.38

Second order bend adalah salah satu bagian yang penting dalam tahap akhir

perawatan ortodonti. Tekukan pada kawat dilakukan dalam arah vertikal untuk

koreksi angulasi arah mesiodistal sehingga diperoleh angulasi yang diinginkan.35,38

Third order bend atau torque termasuk dalam tahap akhir perawatan ortodonti

yang diaplikasikan hanya pada kawat rektangular. Gaya torque tersebut diperoleh

melalui puntiran kawat, sehingga saat diinsersikan ke dalam slot braket memberikan

pergerakkan akar arah bukolingual.9,35,38 Aplikasi gaya torque dari kawat tidak

terbatas hanya pada sistem edgewise saja, tetapi masih diaplikasikan juga pada sistem

preadjusted dengan menambahkan torque pada kawat. Hal ini mungkin disebabkan

karena ukuran slot braket yang dihasilkan dari proses manufaktur tidak sesuai dengan

preskripsi awalnya (Gambar 12).40

28


Gambar 12. A: First order bend pada kawat rahang atas (kiri) dan rahang bawah (kanan). B:Second

order bend pada gigi insisivus rahang atas dan C:Third order bend dengan kawat rektangular. (Sumber: Proffit , 2007)35

2. 6 Biomekanika Torque di Perawatan Ortodonti

Menurut Archambault dkk (2010) definisi torque dalam bidang ortodonti yaitu

perubahan inklinasi arah labio atau bukopalatal akar gigi akibat gaya dari kawat yang

dipuntir didalam slot braket.11 Thurow (1972) mendefinisikan torque sebagai momen

dari kawat rektangular yang dipuntir dan kontak dengan slot braket sehingga dapat

merotasi gigi di sekitar centre of resistance.9 Sedangkan, torsion adalah

regangan/strain pada kawat yang dipuntir akibat reaksi terhadap gaya torque

tersebut.9,28 Menurut Isaacson (1993), mekanika third order bend pada piranti

edgewise yaitu kawat rektangular dimasukkan ke slot braket sehingga menghasilkan

gaya kopel yaitu dua gaya dengan besar yang sama tetapi berlawanan arah sehingga

merotasi gigi di sekitar centre of resistance.41 Satuan untuk momen torque yaitu

gramsentimeter (gmcm) yang berarti besarnya gaya (Force=F) dikali jarak lurus

antara centre of resistance ke titik aplikasi gaya (Gambar 13).21,41

29


Gambar 13. Kawat rektangular yang dipuntir sehingga menghasilkan gaya kopel untuk

memperoleh torque pada gigi. (Sumber : Isaacson dkk, 1993).41

Secara umum, perubahan inklinasi gigi arah labio atau bukopalatal dipengaruhi oleh

faktor kawat (jenis material kawat, bentuk penampang kawat, dimensi kawat,

deformasi kawat dan sudut puntir kawat), braket (bahan material, proses manufaktur,

desain, ukuran slot, bentuk slot, metode ligasi, dan deformasi slot braket), dan

morfologi gigi.14,21,25 Material braket mempengaruhi kekuatan untuk menerima gaya

yang diaplikasikan melalui kawat ortodonti. Braket ortodonti dapat terbuat dari

Stainless Steel, Monokristalin, Polikarbonat dan Titanium.20,42

Beberapa literatur melaporkan bahwa braket yang terbuat dari Stainless Steel

dapat menerima gaya torque sebesar 100-200 gmcm tanpa terjadi fraktur

dibandingkan braket keramik atau braket plastik.12,42 Feldner (1994) menyimpulkan

bahwa gaya torque yang optimal sebesar 175 gm-cm.42 Sedangkan, menurut Kapur

dkk (1999) braket titanium memiliki dimensi slot braket yang lebih stabil saat

diberikan gaya torque dibandingkan braket Stainless Steel.5 Hasil penelitian oleh

Lacoursiere (2009) menyimpulkan bahwa terjadi pelebaran slot braket Stainless Steel

setelah aplikasi gaya torque dengan sudut puntir akhir 510, yang berarti terjadi

deformasi permanen pada slot braket.13 Deformasi slot braket dapat mengurangi

besarnya gaya torque yang akan dihantarkan ke gigi dan jaringan pendukungnya.11

Morfologi dan sudut antara sumbu longitudinal akar dan mahkota gigi juga

mempengaruhi gaya torque yang dihasilkan. Selain itu, jaringan biologis setiap

individu memberikan respon yang berbeda-beda terhadap gaya torque yang

dihantarkan.14

30


2.6.1 Torque Gigi Insisivus Atas Kontrol inklinasi gigi insisivus atas arah labiopalatal dengan aplikasi third

order bend (torque) merupakan hal yang harus diperhatikan dalam penggunaan

piranti sistem edgewise.41,44 Tujuan torque pada gigi insisivus atas untuk memperoleh

hasil perawatan dengan senyum lebih estetik dan hubungan insisivus kelas satu

(overjet dan overbite 2mm). Beberapa literatur menyimpulkan bahwa gaya untuk

torque gigi insisivus sentral rahang atas yaitu 50-200 gmcm.11,13,14,43

Andrew (1972) melaporkan bahwa angulasi labiopalatal gigi insivus atas dan

bawah mempengaruhi oklusi posterior dan lebar lengkung gigi.45 Hipotesis Andrew

(1972) yaitu apabila torque gigi insisivus kurang adekuat maka akan mempengaruhi

ruang pada lengkung gigi. Hal ini dilaporkan bahwa apabila empat gigi insisivus

maksila diberikan palatal root torque sebesar 50 maka dihasilkan ruang 1 mm pada

lengkung gigi.12,44-46 Kapur (2004) menyimpulkan beberapa faktor lokal yang

berpengaruh dalam menghasilkan gaya torque yang sesuai yaitu inklinasi normal

gigi, jarak braket dari tepi insisal mahkota gigi, variasi bentuk anatomi gigi dan

akurasi pemasangan braket.25

Untuk memperoleh hubungan segmen bukal kelas I, idealnya angulasi gigi

insisivus atas terhadap bidang palatal adalah 1100 dan gigi insisivus bawah terhadap

bidang mandibula 920. Apabila terjadi perubahan angulasi dari nilai 1100, maka relasi

segmen bukal tidak akan ideal walaupun overjet dan overbite terkoreksi. Hipotesis

mengenai pengaruh angulasi gigi insisivus terhadap relasi segmen bukal diteliti oleh

Sangcharearn (2007) yang menyatakan bahwa apabila angulasi gigi insisivus

bertambah maka hubungan molar cenderung berubah menjadi kelas III, dan

sebaliknya apabila angulasi gigi insisivus berkurang maka hubungan molar senderung

menjadi kelas II.46

Pemberian torque yang tidak sesuai dapat menyebabkan gigi insisivus menjadi

retroklinasi (undertorqued) sehingga mengurangi ruang yang tersedia di lengkung

gigi dan menghambat pergerakkan ke distal (retraksi) gigi-geligi anterior.47 Protraksi

gigi posterior juga dapat menyebabkan efek resiprokal di segmen anterior dan

menyebabkan kehilangan torque yaitu pergerakkan tipping ke lingual. Menurut

31


Siatkowski (1999) bahwa kehilangan torque pada segmen anterior sebesar 100 dapat

menyebabkan gigi tipping ke lingual sebesar 2,7 mm dan apabila sebesar 150 maka

gigi tipping ke lingual 4 mm. Hal ini tentu saja akan merubah hubungan

anteroposterior khususnya segmen anterior rahang atas dan bawah. Selain itu, senyum

pasien juga menjadi kurang estetik karena gigi terlihat memanjang (efek retrusif)

(Gambar 14).47 Kapur (2004) menambahkan bahwa inklinasi ideal gigi di akhir

perawatan sebaiknya diperhatikan untuk mencegah terjadinya relaps.25

Gambar 14. Kehilangan torque gigi insisvus atas sebesar 100 dan 150 menyebabkan efek

retrusif ke lingual sebesar 2,7 mm dam 4 mm. (Sumber: Siatkowski,1999)47

2.6.2 Interaksi Slot Braket dengan Kawat Stainless Steel dalam Aplikasi Gaya Torque

Slot braket adalah bagian dari braket untuk tempat perlekatan kawat ortodonti

dan dinyatakan dalam 1/1000. Ukuran slot braket yang beredar sekarang adalah

.018x.025 dan .022x.028. Slot braket awalnya pada tahun 1920-an hanya

diperkenalkan satu ukuran yaitu .022x.028, hal ini karena menyesuaikan jenis kawat

emas yang digunakan.40 Mekanisme edgewise yang diperkenalkan oleh Angle saat

itu menitikberatkan pada pergerakkan torque sehingga dikembangkan slot braket

ukuran .022x.028 yang sesuai dengan ukuran kawat emas .022x.028. Selanjutnya,

32


tahun 1930-an mulai dikembangkan material kawat yang terbuat dari Stainless Steel

dengan keunggulan sifat pegas lebih baik dan harga lebih murah, tetapi lebih

kaku.16,40,49 Penggunaan kawat Stainless Steel pada slot .022 berkembang pesat,

tetapi dikhawatirkan gaya yang dihantarkan menjadi lebih besar sehingga terjadi

kerusakkan jaringan pendukung gigi. Hal tersebut mendorong pemikiran untuk

membuat braket dengan slot .018, sehingga kawat Stainless Steel lebih fleksibel dan

gaya lebih ringan. Braket slot .018 mulai diperkenalkan pada tahun 1955, yang

kemudian dilanjutkan dengan penemuan ukuran kawat yang lebih kecil. Hal ini

adalah perkembangan pemikiran peneliti yang ingin memperbaiki sistem perawatan

ortodonti saat itu sehingga lahirlah sistem light wire.40,49

Karakteristik slot braket yang ideal yaitu memilki kekakuan dan kekerasan

sehingga dapat menerima gaya yang diaplikasikan dari kawat, tidak mudah deformasi

plastis dan fraktur. Permukaan slot sebaiknya tidak terlalu kasar dan tidak porus agar

saat pemberian gaya torque kawat dapat berkontak penuh dengan dinding slot

braket.12,24,42 Proses manufaktur braket yang berbeda-beda mempengaruhi

karakteristik dan akurasi ukuran slot. Bahkan, walaupun proses manufakturnya sama

untuk satu merk braket tetapi ukuran slot dapat berbeda-beda.42 Material slot braket

dari Stainless Steel jarang fraktur, tetapi terjadi deformasi plastis. Deformasi plastis

saat pemberian gaya torque menyebabkan gaya yang dihantarkan berkurang sehingga

pergerakkan gigi terhambat .21,22

Ekspresi maksimal torque diperoleh dengan insersi kawat yang berukuran

hampir sama dengan ukuran slot braket.43 Tetapi, untuk insersi kawat ke dalam slot

braket diperlukan selisih antara dimensi vertikal atau tinggi slot braket dengan

dimensi vertikal kawat. Dengan kata lain, tinggi slot braket harus lebih besar dari

dimensi vertikal kawat.43 Hal tersebut dikenal juga dengan istilah play yaitu sudut

antara kawat dengan dinding slot braket.

Hubungan antara play, tinggi slot braket dan ukuran kawat diteliti oleh Joch

(2010) yang memformulasikan bahwa nilai torque klinis yaitu selisih antara play

dengan preskripsi torque di braket (Gambar 15).42 Braket edgewise tidak memiliki

preskripsi tip dan torque maka nilai torque klinis sama dengan play.

33


Gambar 15. Torque play antara slot braket dengan kawat. = Torque play/sudut yang dibentuk

antara slot braket dengan kawat, = sudut antara garis tengah slot dengan garis ortogonal. (Sumber: Joch, 2010)42

Penelitian Sebanc dkk (1984) melaporkan bahwa kawat Stainless Steel

.019x.025 di slot braket .022 membentuk play 11-140.48 Creekmore (1979)

menjelaskan bahwa kawat Stainless Steel .019x.025 di slot braket .022

menghasilkan play sebesar 10,50 yang efektif dalam menghasilkan pergerakkan

torque gigi. Jadi, faktor-faktor yang dapat mempengaruhi besarnya play adalah

ukuran dan material slot braket yang digunakan, bentuk slot braket, ukuran dan

material kawat, bentuk tepi/ujung kawat.21,25,43. Manufaktur kawat rektangular berasal

dari proses menggulung/rolling kawat bulat, sehingga bentuk tepi kawat sedikit

membulat (tidak bersudut 900).47 Sebanc dkk (1984) menjelaskan bahwa kawat

rektangular ternyata memiliki bentuk tepi membulat yang mempengaruhi nilai play

dan torque yang dihasilkan.48 Semakin bulat bentuk tepi maka play semakin besar.

Untuk setiap penambahan play 0,001 inci dalam slot, maka braket akan kehilangan

torque sebesar 40.47,48

Menurut Morina dkk (2008), penambahan play dapat juga disebabkan karena

deformasi slot braket khususnya modulus elastisitas dinding slot braket sehingga

dimensi vertikal slot melebar akibat aplikasi gaya torque.14 Penelitian oleh Fischer

Brandies (2000) menyimpulkan bahwa kekerasan material berpengaruh terhadap

resistensi deformasi saat diberi gaya torque sebesar 100-300 gmcm. Aplikasi gaya

34


torque 300 gmcm menyebabkab notching di dinding slot. Hal ini dapat mengurangi

besar gaya torque yang akan disalurkan ke gigi dan jaringan pendukungnya sehingga

secara klinis ekspresi torque pada gigi tidak maksimal dan waktu perawatan menjadi

lebih lama (Gambar 16). 51

Gambar 16. Kontak antara ujung tepi kawat dengan dinding slot braket saat aplikasi gaya

torque sebesar 3 Ncm dapat menyebabkan notching pada dinding slot braket. (Sumber : Fischer Brandies,2000)51

2.6.3 Pengukuran Slot Braket Kesulitan untuk mengukur tinggi slot braket disebabkan bentuk slot braket

yaitu tepi yang membulat dan antara dinding slot insisal dan gingival tidak

paralel atau membentuk trapezoid.47,48 Cash dkk (2004) mengukur tinggi slot

yaitu tinggi atap slot (A) dan tinggi dasar slot (B) dari arah lateral dan

menyimpulkan bahwa jenis braket yang berbeda memiliki benuk slot yang

berbeda pula. Alat ukur untuk mengukur tinggi slot adalah mikroskop stereo. 40

Gambar 17. Titik pengukur slot. (A) atap slot (B) dasar slot. (Sumber:Cash, 2004)40

35


Mikroskop stereo adalah varian mikroskop optik yang memiliki dua lensa

optik dengan dua jalur terpisah sehingga memberikan sudut pandang yang sedikit

berbeda antara mata kanan dan mata kiri. Benda yang diamati dengan mikroskop

ini dapat dilihat secara tiga dimensi. Mikroskop stereo memiliki perbesaran 7-30

kali, seringkali digunakan untuk objek yang berukuran relatif besar. Sumber

cahaya dihasilkan dari lampu halogen yang dipasang dekat meja preparat dan

dibungkus tangkai serat optik. Tangkai serat optik memberikan operator

keleluasaan untuk memilih kondisi pencahayaan yang sesuai dengan sampel.

Mikroskop stereo dilengkapi dengan kamera CCD (Charge couple device) dan

diintegrasikan dengan perangkat lunak komputer tiga dimensi. Pengukuran benda

dapat dilakukan dengan perangkat lunak komputer yang memiliki skala

pengukuran. 52

Gambar 18. Mikroskop stereo merk Carl Zeiss.

(Sumber: http://en.wikipedia.org/wiki/Stereo_microscope.)52

Penelitian lainnya yang menggunakan alat mikroskop stereo yaitu Kapur dkk

(1999), membandingkan deformasi slot braket Stainless Steel dengan braket

Titanium setelah diberikan gaya torque. Pengukuran slot braket yaitu mengukur

sisi mesial slot oklusogingiva dari arah frontal dengan pembesaran 30x. Tinggi

slot braket diukur pada tiga pasang titik di sayap mesial dan tiga pasang di sayap

distal dari arah frontal, kemudian dihitung nilai rata-ratanya. Kesulitan dari arah

frontal adalah gambar yang dihasilkan tidak memiliki batas yang jelas karena

gambaran tiga dimensinya.5,50

36


Gambar 19. Pengukuran tinggi slot dengan ma

join tesis final

Documents