A. PENDAHULUANErgonomi adalah ilmu, seni dan penerapan teknologi untuk menyerasikan atau

menyeimbangkan antara segala fasilitas yang digunakan baik untuk beraktivitas

maupun istirahat dengan kemampuan dan keterbatasan manusia baik fisik maupun

mental sehingga kualitas hidup secara keseluruhan menjadi lebih baik.

salah satu pembahasan ergonomi adalah tentang sistem kerangka dan otot

manusia. karena kerangka dan otot saling berkaitan yang membuat tubuh bisa

bergerak dinamis. didalam makalah ini akan dibahas tentang sistem kerangka dan

otot manusia mulai dari kerangka dan sambungan, sistem sambungan kerangka,

otot (muscle), aktivitas otot, sumber energi otot, pengaruh berkurangnya aliran

darah, pembebanan otot secara statis saat melakukan kerja, jaringan penghubung

dan studi kasus

B. KERANGKA DAN SAMBUNGANKerangka berfungsi untuk menggambarkan dasar bentuk tubuh penentuan

tinggi seseorang, perlindungan organ tubuh yang lunak (otak, jantung, hati) sebagai

tempat untuk melekatnya otot-otot, mengganti sel-sel yang telah rusak,

memeberikan sistem sambungan untuk gerak pengendali (control) dan untuk

menyerap reaksi dari gaya /force serta beban kejut. Sedangkan tulang berfungsi

sebagai alat untuk meredam dan mendistribusikan gaya/tegangan yang ada

padanya. Evolusi bentuk dan perkembangannya dirangsang oleh dinamika gerakan

tulang itu sendiri sesuai dengan kebutuhannya. Tulang yang besar dan panjang

selalu mempunyai bentuk berlubang yang berfungsi untuk memberikan

perbandingan yang seimbang terhadap beban yang terjadi pada tulang tersebut.

Selain itu tulang juga berfungsi untuk tempat melekatnya otot.

Disamping itu tubuh manusia tidak akan mempunyai bentuk yang indah tanpa

peran serta tulang belulang ini. Sebaliknya, tulangpun juga tidak akan berdiri tegak

tanpa peran serta otot, ligamen dan cartilage yang mengkombinasi dan memegang

sambungan tulang secara bersama-sama. Otot juga amat penting untuk menjaga

posisi tubuh agar tetap tegak sikap sempurna.

Sambungan adalah istilah yang digunakan untuk menunjukkan pertemuan

antara dua atau beberapa tulang kerangka. Sambungan terdiri atas tiga bagian

utama, yaitu:

1. Sambungan Cartilagenous (Cartilagenous Joints)

Adalah sambungan yang berfungsi untuk pergerakan yang relatif kecil, seperti

sambungan antara iga (ribs) dan pangkal tulang iga (sternum). Disamping itu

terdapat pula sambungan cartilagenous khusus diantara vertebrae (ruas-ruas

tulang belakang yang dikenal sebagai intervertebral discs yang terdiri dari

pembungkus intervebral discs (pulpy core). Vertebrata tersebut juga terdapat

bersama-sama dengan ligamen dan otot. Selain itu pula terdapat gerakan yang

relatif kecil pada setiap sambungannya, sehingga mengakibatkan adanya

fleksibilitas badan manusia untuk membungkuk, menengadah dan memutar.

Disc tersebut berfungsi pula sebagai peredam getaran pada saat manusia

bergerak baik translasi maupun rotasi.

2. Sambungan Synovial (Synovial Joints)

Adalah sambungan yang terdapat paling banyak pada tangan dan kaki dan

berfungsi untuk pergerakan/perputaran bebas, walaupun tangan dan kaki

tersebut amat terbatas pergerakannya misalnya arah dan rentang gerakannya .

ujung tulang pada sambungan tertentu tertutup oleh artikulasi cartilagenous

lunak pada permukaannya. Permukaan ini tertutup dalam capsule fibrous yang

segaris dengan membran sinovial yang mengeluarkan cairan pelumas sinoval.

3. Ligamen

Adalah berfungsi untuk membentuk bagian sambungan dan menempel pada

tulang. Ligamen tersebut berfungsi untuk mencegah dislokasi dab sekaligus

berfungsi untuk membatasi rentang gerakan. Hal tersebut disebabkan sifat

ligamen yang tidak elastis dan dapat meregang (stretch) dibawah gaya regang

(temsion) tertentu.

C. SISTEM SAMBUNGAN KERANGKAPanjang tulang untuk menentukan tinggi badan (stature) seseorang. Sedangkan

batas jangkauan dapat menentukan ruang gerak/ aktivitas yang digambarkan oleh

sistem sambungan tulang. Selain itu dimensi ruang yang terbentuk tersebut amat

penting untuk penempatan pengendali (control) dan desain stasiun kerja. Sifat

masing-masing sambungan tulang pada pergerakan adalah sangat kompleks.

Contoh sambungan tulang sederhana ada pada siku dan lutut.

Siku dan lutut merupakan sambungan yang membatasi gerakan feksi (flexion)

disamping itu sambungan siku memberikan kebebasan bergerak pada tulang tangan

berupa gerak supinasi dan pronasi. Bahu dan pinggul adalah sambungan bola dan

soket yang memberikan kebebasan gerak secara tiga dimensi meskipun dalam

rentang yang relatif kecil. Lengan dan tungkai adalah sambungan yang kompleks

yang mampu untuk mengadakan gerakan tiga dimensi. Misalkan pada gerakan

mengangkat tangan dari permukaan meja ke arah mulut : sambungan siku tak dapat

melaksanakan aktivitas ini tanpa bantuan organ lain, yaitu bantuan dari gerakan

sambungan bahu, pergerakan rotasi seluruh tangan pada sumbunya (persendian

bahu) dan gerakan lengan tangan pada sambungan pergelangannya. Tangan

manusia mempunyai fleksibilitas yang tinggi dalam gerakannya. Hal inilah yang

dijadilakn modal dasar dalam mendesain robot. Akan tetapi jika ada gerakan

berulang (repetitive) maka harus dipertimbangkan hal yang lebih penting seperti

penggunaan otot dan konsumsi energinya.

D. OTOT (MUSCLE)Dalam bagian ini hanya akan dibahas tentang otot striatik (striated muscle)

yaitu otot sadar dengan mengabaikan otot kardiak dan visceral (cardiac and

visceral muscles) yaitu otot sadar dan otot tal sadar. Otot terbentuk atas fiber yang

berukuran panjang dari 10 sampai 400 mm dan berdiameter 0,01 sampai dengan

0,1 mm. Pengujian mikroskopis menunjukkan bahwa fiber terdiri dari myofibril

yang tersusun atas sel-sel filamen dari molekul myosin yang saling overlap

(tumpang tindih) dengan filamen dari molekul aktin.

Serabut otot (muscle fibre) bervariasi antara satu otot dengan yang lainnya.

Beberapa diantaranya mempunyai gerakan yang lebih cepat dari yang lainnya. Dan

hal ini terjadi dari pada otot yang dipakai untuk mempertahankan kontraksi badan

seperti misalnya otot pembentuk postur tubuh. Otot yang pucat adlah

menggambarkan kontraksi otot yang cepat. Perbandingan antara otot merah dan

putih adalah merupakan indikasi untuk menunjukkan daya potensial bagi para

olahragawan.

Seperti misalnya proporsi yang besar pada serabut otot merah yang terdapat

pada otot kaki menggambarkan indikasi pelari sprinter sedangkan untuk sedabut

otot putih adalah untuk indikasi pelari jarak jauh. Kemampuan tersembunyi (latent

ability) dapat diturunkan secara genetika, yaitu dengan pelatihan yang rutin dan

kontinyu akan dapat membentuk serabut otot yang dapat megnhasilkan kekuatan

otot yang prima.

Adalah merupakan suatu hal yang penting bagi para ergonom untuk

mengetahui jenis otot yang sesuai untuk menopang beban statis (sustained statis

load) . beban statis yang terjadi pada semua otot harus diminimumkan. Daya yang

digunakan untuk kontraksi otot adalah sebanding dengan penampang

melintangnya. Pelatihan yang cukup akan dapat meningkatkan luasan penampang

melintang dari serabut otot,tanpa meningkatkan serabut ototnya.

E. AKTIVITAS OTOTOtot hanya mempunyai kemampuan berkontraksi dan relaksasi (santai).

Analogi mekanismenya adalah seperti silender pneumatik aktivitas tunggal dengan

sistem vegas. Walaupun pada hakikatnya tidak ada pegas dalam tubuh manusia.

Dari sinilah otot sebagai penggerak utama bergerak dengan arah berlawanan

terhadap otot yang lain yang dikenal sebagai gerakan antagonis. Yang berfungsi

untuk mengendalikan dan mengembalikan posisi tangan dan kaki dari tempat

asalnya. Dalam pergerakan yang pelan dan terkendali baik otot penggerak utama

maupun yang antagonis berada pada posisi tegang (tension) selama dalam

pergerakannya. Sebaliknya dalam pergerakan yang cepat, otot antagonis secara

ototmatis akan relaks. Sebagai contoh otot, otot triceps dalam keadaan antagonis

relatif terhadap otot biceps selama dalam gerakan fleksi oleh siku (elbow flexion)

pada saat tangan mengangkat beban.

Selain itu ada beberapa otot lain yang juga berpartisipasi dalam pergerakan

otot. Misalnya, otot biceps dibantu oleh brachialis selama gerakan fleksi siku. Ada

juga jenis otot lain yang disebut sebagai fiksator (fixator) yang berfungsi sebagai

pemberi keseimbangan pada saat adanya suatu gerakan, dan sinergis (synergists)

yang berfungsiuntuk mengontrol sambungan-sambungan (joints) sehingga

memungkinkan suatu gerakan berjalan dengan efisien.

F. SUMBER ENERGI OTOTSumber utamanya adalah pemecahan senyawa phosphat kaya energi (energy-

rich phosphat compounds) dari kondisi energi tinggi ke energi rendah, yang mana

dalam waktu yang sama akan menghasilkan muatan elektron statis dan

menyebabkan gerakan relatif dari Molekul Actin dan Myosin. Hal tersebut

ditunjukkan pada proses berikut :

ATP ADP + energi

ATP = Adenosin Tri Phosphat

ADP = Adenosin Di Phosphat

Untuk melanjutkan proses ini, ATP harus disintersa ulang dengan bahan

bakar yang berasal dari sumber lain. Dua proses berikut akan dapat lebih

memberikan penjelasan secara lebih terperinci :

1. Anaerobic

Yaitu perubahan ATP menjadi ADP dan energi tanpa bantuan oksigen.

Glikogen yang terdapat dalam otot terpecah menjadi energi , dan membentuk asam

laktat. Dalam proses ini asam laktat akan memberikan indikasi adanya kelelahan

otot secara lokal, karena kurangnya jumlah oksigen yang disebabkan oleh

kurangnya jumlah suplai darah yang dipompa dari jantung. Misalnya jika ada

gerakan yang bersifat tiba-tiba (mendadak) , lari jarak dekat (sprint), dan lain

sebagainya.

Sebab lain adalah karena pencegahan kebutuhan aliran darah yang

mengandung oksigen dengan adanya beban otot statis ( statis muscular load).

Ataupun karena aliran darah yang tidak cukup mensuplai oksigen dan glikogen,

akan melepaskan asam laktat.

2. Aerobic

Yaitu proses perubahan ATP menjadi ADP dan energi dengan bantuan

oksigen yang cukup. Asam laktat yang dihasilkan oleh kontraksi otot dioksidasikan

dengan cepat menjadi CO2 (carbon dioksida) dab H2O dalam kondisi aerobik.

Sehingga beban pekerjaan yang tidak terlalu melelahkan akan dapat berlangsung

cukup lama. Disamping itu aliran darah yang cukup akan mensuplai lemak (fat),

karbohidrat dan oksigen ke dalam otot . akibat dari kondisi kerja yang terlalu lama

akan menyebabkan kadar glikogen dalam darah akan menurun drastis di bawah

normal, dan kebalikannya kadar asam laktat akan meningkat dan kalau sudah

demikian maka cara terbaik adalah menghentikan pekerjaan ,kemudian istirahat dan

makan makanan yang bergizi untuk membentuk kadar gula dalam darah.

Hal tersebut diatas adalah merupakan proses kontraksi otot yang telah

disederhanakan analisa pembangkit energinya dan sekaligus menandakan

pentingnya aliran darah untuk otot. Oleh karenanya para ergonom hendaklah

memeprhatikan hal-hal seperti berikut untuk dapat sedapat mungkin dihindari :

a. Beban otot statis (static muscle loads)

b. Oklusi (penyumbatan aliran darah) karena tekanan, misalnya tekanan segi kursi

pada popliteal (lipat lutut)

c. Bekerja dengan lengan berada di atas yang menyebabkan siku aliran darah

bekerja berlawanan dengan awah gravitasi.

G. PENGARUH BERKURANGNYA ALIRAN DARAHPeran darah sebagai pembawa oksigen. Oleh karena itu, berkurangnya aliran

darah dapat menyebabkan kehilangan kemampuan otot untuk melakukan gerakan.

Roadbard dan Weiss (1977) menghentikan aliran darah pada lengan juru ketik

dengan menggunakan alat yang bisanya digunakan untuk mengukur tekanan darah.

Hasilnya adalah konerja operator tersbut menurun secara drastis. Dalam waktu dua

atau tiga menit kemudian menunjukkan rasa ketidaknyamanan mereka.

Oklusi (tersumbatnya) aliran darah oleh kontraksi otot statis juga telah

didemonstrasikan oleh Barnes (1980). Aliran darah pada lengan diukur dengan

menggunakan Whitney strain gauge yaitu suatu alat yang berupa tabung diisi

dengan mercury dan ditempatkan disekeliling tangan ataupun kaki. Jika volume

aliran darah tersebut naik atau turun maka akan menyebabkan perbedaan

panjangnya strain gauge. Beban otot statis dihasilkan dengan meremas grip force

dinamometer. Maksimum gaya yang dihasilkan oleh seseorang disebut sebagai

Maximum Voluntary Contraction (MVC). Barnes menemukan bahwa aliran darah

akan naik pada persen MVC yang rendah, akan tetapi turun secara drastis pada

tingkat MVC yangtinggi dan teroklusi pada nilai rata-rata 63,5 MVC.

Adalah penting bagi para ergonom untuk mengerahui bahwa beberapa otot

adalah lebih sesuai untuk mengatasi suatu kondisi beban otot statis tertentu. Pada

dasarnya beban otot statis pada tiap-toap otot seharusnya dikurangi.

H. PEMBEBANAN OTOT SECARA STATIS SAAT MELAKUKAN KERJABeban otot statis terjadi ketika otot dalam keadaan tegang (tension) tanpa

menghasilkan gerakan tangan atau kaki (limbs) sekalipun. Pergerakan rithmik yang

dinamis adalah proses pemompaan aliran darah oleh organ tubuh manusia. Beban

otot statis terjadi ketika postur tubuh berada pada kondisi yang berlawanan dengan

arah gravitasi. Sebagai latihan para pembaca di harapkan mengidentifikasi

kelompok otot yang terkena beban status dan dapat pula merekomendasikan

dengan memberikan beberapa alternatif cara untuk mengurangi beban tersebut.

I. JARINGAN PENGHUBUNGJaringan-jaringan penghubung yang terpenting pada sistem kerangka-otot

adalah ligamen, tendon dan fasciae. Jaringan terdiri dari collagen dan elastis dalam

beberapa propersi. Tendon berfungsi sebagai penghubung antara otot dan tulang

terdiri dari sekelompok serabut collagen yang letaknya paralel dengan panjang

tendon.

Ligamen berfungsi sebagai penghubung antara tulang dengan tulang untuk

stibilitas sambungan (joint stability ), adalah tersusun atas serabut yang letaknya

tidak paralel oleh karenanya tendon dan ligamen bersifat inelastis dan berfungsi

pula untuk menahan deformasi. Adanya tegangan yang constan akan dapat

memperpanjang ligamen dan menjadikannya kurang efektif dalam menstabilkan

sambungan ( joints ). Sedangkan jaringan pasciae ( fascine tissue) adalah berfungsi

sebagai pengumpul dan pemisah otot.yamg mana terdiri dari sebagian besar serabut

elastis dan mudah sekali terdeformasi.

Tendon bergerak dalam sekelompok jeringan serabut dalam suatu area di mana

adanya gaya gesek haruslah diminimumkan. Bagian dalam dari jaringan ini

mengeluarkan cairan synovial untuk pelumasan. Sedangkan lengan tangan terdiri

dari lapisan synovial

J. DAMPAK PEKERJAAN BAGI TUBUH MANUSIABenezech dan L’ Epee (1983) menyatakan bahwa telah banyak para ahli medis

meneliti operator pada suatu kondisi kerja tertentu menggambarkan kecenderungan

untuk mengalami beberapa keluhan antara lain :

1. Algias : penyakit pada juru ketik , sekretaris, pekerja yang posturnya

membungkuk ke depan , vertebral syndrome pada pembawa barang dan

penerjun payung

2. Osteo articular deviations : scoliosis pada pemain violin (violinist) dan operator

kerja bangku, bungkuk (kifosis) pada buruh palbuhan (stevadoring) dan

pembawa / pemikul keranjang , datarnya telapak kaki pada para penunggu,

pembuat roti dan pemangas rambut.

3. Rasa nyeri pada otot dan tendon : rusaknya tendon achiles bagi para penari,

tendon para extensor panjang baig para drummer, tenosynovitis pada pemoles

kaca, pemain piano dan tukang kayu.

4. Iritasi pada cabang saraf tepi: saraf ulnar bagi para pengemudi kendaraan,

tukang kunci, tukang pande-besi, reparasi arloji, penjilidan buku, pemotong

kaca,dan pengendara sepeda.

Beberapa pekerjaan tersebut diatas sekarang sering dijumpai dan gejalanya

tidak menutup kemungkinan untuk kondisi kerja baru yang lain sejalan dengan

perubahan teknologi. Perkembangan insiden tenosynovitis terjadi diantara para

pekerja pabrik dan operator keyboard komputer di Negara Australia pada akhir

tahun 1970-an dan awal 1980-an. Kebanyakan kasus yang terjadi adalah pada

pergelangan tangan. beberapa insiden tersebut dikategorikan sebagai epicondylitis ,

peritendinits dan carpal tunnel syndrome.

Suatu istilah yang menjembatani semua yang tersebut diatas adalah repetition

strain injury (RSI) yang dikenal di Australia untuk semua rasa nyeri akibat

pekerjaan.

K. STUDI KASUS1. Perhatikan gambar di bawah ini. Pada gambar tersebut di tunjukan beberapa

kondisi pembebanan otot secara statis ( staticmuscle loading ).

2. Dalam kasus Dibawah, akibat yang dirasakan oleh para pekerja adalah rasa

nyeri pada bagian punggung, lengan tangan, leher, bahu, pergelangan tangan,

jari- jemari.

A B C