perancangan protokol eksperimen fisiologi …eprints.uns.ac.id/17284/1/cover.pdf · prosedur...

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

PERANCANGAN PROTOKOL EKSPERIMEN FISIOLOGI

UNTUK MENGUKUR KINERJA REHABILITASI AMPUTEE

KAKI BERDASARKAN INDIKATOR CARDIOVASCULAR

Studi Kasus: Pengujian Prostetik Endoskeletal Menggunakan

Teknologi Multi-Axis Ankle Joint

Skripsi

YANUARITA NURLIANA SARI

I0310044

JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2015


commit to user

PERANCANGAN PROTOKOL EKSPERIMEN FISIOLOGI

UNTUK MENGUKUR KINERJA REHABILITASI AMPUTEE

KAKI BERDASARKAN INDIKATOR CARDIOVASCULAR

Studi Kasus: Pengujian Prostetik Endoskeletal Menggunakan

Teknologi Multi-Axis Ankle Joint

Skripsi

Sebagai Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

YANUARITA NURLIANA SARI

I 0310044

JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2015


commit to user


commit to user

KATA PENGANTAR

Assalamualaikum Wr. Wb.

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan berkah dan

rahmatnya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan skripsi ini dengan baik.

Laporan ini disusun untuk memenuhi syarat memperoleh Gelar Sarjana Teknik.

Penulis berharap laporan ini dapat memberi manfaat, baik untuk BBRSBD Dr.

Soeharso, Program Studi Teknik Industri UNS, maupun segenap civitas akademika

Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak

yang telah membantu dalam proses pengumpulan data,penyusunan, dan penyelesaian

laporan ini:

1. Allah SWT atas segala kekuatan dan kemampuan sehingga penulis bisa

menyelesaikan skripsi ini,

2. Bapak Heru Susanto dan Ibu Sartini, Muhammad Fajar Islam Saputra, Ahmad

Iran Pradita, dan Isnaeni Tri Setyowati untuk semuanya,

3. Dr. Cucuk Nur Rosyidi S.T., M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Industri UNS,

4. Prof. Dr. Ir. Susy Susmartini, MSIE. selaku pembimbing I yang telah

memberikan banyak masukan, bimbingan, pengarahan dan kemudahan selama

penulisan laporan skripsi ini,

5. Ilham Priadythama, S.T., M.T. selaku pembimbing II yang telah memberikan

banyak masukan, bimbingan, dan pengarahan selama penulisan laporan skripsi

ini,

6. Ir. Lobes Herdiman, M.T. selaku pembimbing yang telah memberikan banyak

masukan, bimbingan, dan pengarahan selama penelitian skripsi ini,

7. Dr. Eko Pujiyanto, S.Si, MT dan Dr. Bambang Suhardi, S.T., M.T. selaku

penguji I dan penguji II yang telah memberikan masukan, kritik, dan saran yang

konstruktif terhadap penelitian ini,


commit to user

8. Seluruh dosen dan staff Jurusan Teknik Industri Universitas Sebelas Maret atas

segala ilmu dan bimbingan yang telah diberikan,

9. Astrid Wahyu Adventri Wibowo, Cindy Wahyufitriani, Diyah Dwi Nugrahaeni,

Indri Hermayanti, dan Tri Wisudawati, for being the only insanity that keeps me

sane in this cruel faculty,

10. Teman-teman seperjuangan seminar dan sidang skripsi,

11. Teman-teman TI UNS 2010 yang tidak bisa disebutkan satu per satu, terima

kasih untuk waktu, bantuan, sharing ilmu, semangat, dan doanya. See you on

top guys!

12. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam penyusunan laporan ini yang

tidak bisa disebutkan satu per satu.

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan laporan ini masih terdapat

kekurangan. Untuk itu, adanya kritik dan saran yang membangun diperlukan agar

laporan ini menjadi lebih baik. Semoga laporan ini dapat memberikan manfaat bagi

kita semua.

Wassalamualaikum Wr. Wb.

Surakarta, 30 Januari 2015

Penulis


commit to user

ABSTRAK

Yanuarita Nurliana Sari, I0310044. Perancangan Protokol Eksperimen Fisiologi

Untuk Mengukur Kinerja Rehabilitasi Amputee Kaki Berdasarkan Indikator

Cardiovascular (Studi Kasus: Pengujian Prostetik Endoskeletal Menggunakan

Teknologi Multi-Axis Ankle Joint). Skripsi. Surakarta: Jurusan Teknik Industri,

Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Januari 2015

Teknik analisis gait yang ada memiliki kelemahan terkait protokol eksperimen

yang digunakan dalam pengumpulan data khususnya bagi subjek amputee kaki.

Prosedur pengukuran dan instalasi alat pengukur yang rumit dapat mengganggu

kenyamanan subyek. Terlebih lagi untuk teknik analisis gait dengan pendekatan

biomekanika, ukuran kinerja teknologi alat bantu berjalan belum tentu dapat dinilai

dari pola berjalan. Pada kasus amputee yang berusaha mempertahankan pola berjalan

normal (tidak natural) meskipun dengan teknologi alat bantu berjalan yang tidak

sesuai, analisis berdasarkan kajian biomekanika tidak lagi akurat. Penelitian ini

bertujuan untuk merancang protokol eksperimen analisis gait bagi transtibial

amputee dengan mengedepankan respon fisiologi tubuh dibanding pendekatan

biomekanika.

Penelitian diawali dengan merancang sebuah model hubungan variabel kajian

biomekanika dan fisiologi dalam analisis gait dengan metode literature review.

Variabel yang dihasilkan dalam model tersebut selanjutnya akan digunakan sebagai

variabel pengukuran dalam protokol eksperimen. Protokol eksperimen dimodelkan

dengan menggunakan diagram IDEF0 agar diperoleh rancangan protokol eksperimen

yang sistematis. Uji coba protokol eksperimen selanjutnya dilakukan dengan

menerapkannya pada studi kasus pengujian prostetik kaki eksoskeletal dan

endoskeletal multi-axis ankle joint.

Berdasarkan permodelan variabel analisis gait, ditentukan rancangan protokol

eksperimen menggunakan indikator kardiovaskular yaitu denyut nadi sebagai variabel

pengukuran beban tubuh. Rancangan protokol eksperimen dengan diagram IDEF0

menghasilkan 4 level diagram sistematis yang diterapkan dalam pengujian prostetik

kaki. Hasil pengujian menunjukkan terjadi penurunan beban kerja tubuh saat subjek

menggunakan prostetik kaki endoskeletal dengan multi-axis ankle joint. Hal ini

menunjukkan protokol eksperimen yang dirancang dapat membedakan kinerja

teknologi alat bantu berjalan berdasarkan respon fisiologi tubuh. Maka dari itu,

protokol eksperimen yang dirancang diharapkan dapat membantu dalam proses

pengukuran kinerja rehabilitasi amputee karena tahapan penting dalam rehabilitasi

amputee adalah pelatihan penggunaan prostetik.

Kata kunci: analisis gait, fisiologi, denyut nadi


commit to user

xviii + 120 Halaman ; 52 Tabel ; 28 Gambar

Daftar Pustaka : 49 (1961-2013)

ABSTRACT

Yanuarita Nurliana Sari, I0310044. Designing Physiology Experimental Protocol

for Measuring Rehabilitation Performance of Leg Amputee Based on

Cardiovascular Indicator (Case Study: Prosthetic Endoskeletal with Multi-Axis

Technology Ankle Joint Testing). Thesis. Surakarta: Industrial Engineering

Department, Faculty of Engineering, Sebelas Maret University, January 2015

The existing gait analysis techniques still suffered from the weakness of the

experimental protocol used in the data collection, especially for leg amputee subjects.

Measurement procedures and installation of complex measure could lead to subject’s

discomfort. In addition for gait analysis techniques with biomechanical approach, the

performance measure of walking aid technology was not necessarily could be

assessed from the walking pattern. In the case of amputee who try to maintain his

walking pattern close to normal (not natural) although with the unfit walking aid

technology, the analysis based on biomechanical has been no longer accurate. This

research aimed to design experimental protocols for transtibial amputee gait analysis

based on body’s physiological response instead of biomechanical approach.

The study began by designing a model of variables relationship in the

biomechanics and physiology approach of gait analysis using literature review

method. The resulted variable in the model would be used as a measurement variable

in the experimental protocol then. Experimental protocol modeled using IDEF0

diagrams in order to obtain a systematic experimental protocol design. The

experimental protocol testing was done by applying the experimental protocol on case

study of exsoskeletal and endoskeletal multi-axis ankle joint legs prosthetic testing.

Based on the modeling of gait analysis variable, the experimental protocol was

determined using cardiovascular indicator which was pulse as a measurement

variable of body's workload. The design of the experimental protocol with IDEF0

diagram produced 4 levels systematic diagram which would be applied for prosthetic

testing. The testing results showed a reduction of body's workload while subjects

using endoskeletal with multi-axis ankle joint legs prosthetic. It proved that the

experimental protocol designed was able to differentiate walking aids technology

performance based on body's physiological response. Thus, the experimental protocol

was expected to assist the performance measurement of amputee rehabilitation

process as an important step in amputee rehabilitation is the training of using

prosthetic.


commit to user

Keywords: gait analysis, physiology, pulse

xviii + 120 Pages ; 52 Tables ; 28 Figures

Bibliography : 49 (1961-2013)


commit to user

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ................................................................................... i

LEMBAR PENGESAHAN ......................................................................... ii

SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS KARYA ILMIAH ............... iii

SURAT PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH ...................... iv

KATA PENGANTAR .................................................................................. v

ABSTRAK .................................................................................................... vii

ABSTRACT .................................................................................................. viii

DAFTAR ISI ................................................................................................. ix

DAFTAR TABEL ....................................................................................... xiii

DAFTAR GAMBAR ................................................................................... xv

GLOSARIUM ............................................................................................... xvii

BAB I BAB I

PENDAHULUAN ...................................................................... I-1

1.1 Latar Belakang ...................................................................... I-1

1.2 Perumusan Masalah .............................................................. I-4

1.3 Tujuan Penelitian .................................................................. I-4

1.4 Manfaat Penelitian ................................................................ I-4

1.5 Batasan Masalah.................................................................... I-4

1.6 Asumsi Penelitian ................................................................. I-4

1.7 Sistematika Penulisan ........................................................... I-4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................ II-1

2.1 Prostetik Kaki Bawah Lutut ............................................... II-1

2.1.1 Definisi Prostetik .................................................... II-1

2.1.2 Komponen Prostetik Kaki Bawah Lutut ................ II-1

2.1.3 Prostetik Endoskeletal Teknologi Multi Axis ankle

Joint…………………….............................................. II-3

2.2 Kualitas Hidup Amputee Transtibial .................................. II-4


commit to user

2.2.1 Beban Kerja ............................................................ II-4

2.2.2 Keluhan Muskuloskeletal ....................................... II-5

2.2.3 Kelelahan ................................................................ II-5

2.3 Fisiologi Otot ..................................................................... II-7

2.3.1 Sumber Energi ........................................................ II-7

2.3.2 Peran Oksigen ........................................................ II-8

2.3.3 Denyut Nadi ........................................................... II-9

2.3.4 BMI (Body Mass Index) ......................................... II-10

2.4 Mekanisme Kelelahan Tubuh ............................................ II-11

2.4.1 Kontraksi Otot ........................................................ II-12

2.4.2 Perubahan Cardiovascular ..................................... II-12

2.4.3 Perubahan Respiratory ........................................... II-13

2.4.4 Perubahan Homeostasis ......................................... II-13

2.4.5 Kapasitas Kerja ...................................................... II-14

2.5 Kenyamanan Thermal ........................................................ II-15

2.5.1 Temperatur Udara .................................................. II-15

2.5.2 Kecepatan Aliran Udara ......................................... II-16

2.5.3 Kelembaban Udara ................................................. II-17

2.6 IDEF0 ................................................................................ II-17

2.6.1 Pendekatan IDEF0 ................................................. II-17

2.6.2 Model IDEF0 ......................................................... II-18

2.6.3 Sintaks .................................................................... II-19

2.6.3.1 Kotak .......................................................... II-19

2.6.3.2 Panah .......................................................... II-19

2.6.3.3 Aturan Sintaks ............................................ II-20

2.6.4 Semantiks ............................................................... II-21

2.6.4.1 Kotak dan Panah Semantik ........................ II-21

2.6.4.2 Aturan Kotak dan Panah Semantik ............ II-22

2.6.5 Tipe-tipe Diagram IDEF0 ...................................... II-23

2.6.5.1 Top-Level Context Diagram....................... II-23


commit to user

2.6.5.2 Child Diagram ........................................... II-23

2.6.5.3 Parent Diagram ......................................... II-24

2.7 Penelitian Sebelumnya ......................................................... II-25

BAB III METODOLOGI PENELITIAN .............................................. III-1

3.1 Tahap Identifikasi Masalah ................................................... III-2

3.2 Pengumpulan dan Pengolahan Data ...................................... III-3

3.2.1. Penyusunan Rancangan Protokol ........................... III-3

3.2.2. Penerapan/Uji Coba Protokol ................................. III-5`

3.3 Tahap Analisis ....................................................................... III-6

3.4 Tahap Kesimpulan dan Saran................................................ III-6

BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA.................. IV-1

4.1 Pemodelan Variabel Analisis Gait ................................... IV-2

4.1.1 Kontraksi Otot…………………………………….. IV-3

4.1.2 Perubahan Cardivascular………………………….. IV-3

4.1.3 Perubahan Respiratory….………………………….. IV-3

4.1.4 Perubahan Homeostasis...………………………….. IV-3

4.1.5 Kapasitas Kerja..…………………………………… IV-4

4.1.6 Gait Deviation..………………………………….… IV-5

4.2 Penentuan Variabel Laten dan Variabel Manifest ............. IV-9

4.3 Penentuan Variabel Respon dan Variabel Kontrol ............ IV-9

4.4 Penentuan Parameter dari Variabel Respon ....................... IV-10

4.5 Desain Eksperimen……………………………………….. IV-11

4.5.1 Metode Eksperimen………………………………. IV-11

4.5.2 Kondisi Lingkungan………………………………. IV-12

4.5.3 Responden………..……………………………….. IV-14

4.5.4 Track………………..………………………………. IV-15

4.5.5 Treatment…………..………………………………. IV-16

4.5.6 Peralatan…………..……………………………….. IV-16

4.6 Pelaksanaan……………………………………………… IV-17

4.6.1 Initial Examination………………………………. IV-17


commit to user

4.6.2 Gait Training…….………………………………. IV-17

4.6.3 Gait Assessment….………………………………. IV-18

4.6.4 Pengujian…………………………………………. IV-18

4.7 Analisis Eksperimen……………………………………… IV-18

4.7.1 Analisis Parameter ……………………………….. IV-18

4.7.2 Analisis Statistik... ……………………………….. IV-19

4.8 Penyusunan Metodologi Protokol Eksperimen Pengujian Prostetik

Kaki……………………………………………………….. IV-19

4.8.1 Diagram IDEF0 Level 1………………………….. IV-20




4.9 Uji Coba Rancangan Protokol Eksperimen………………. IV-44

4.9.1 Uji Coba Rancangan Protokol Eksperimen Batch

1…………………………………………………… IV-44


2…………………………………………………… IV-56


3…………………………………………………… IV-64

BAB V ANALISIS .................................................................................. V-1

5.1 Analisis Denyut Nadi sebagai Variabel Gait Analysis ......... V-1`

5.2 Analisis Rancangan Protokol dan Uji Coba Protokol Eksperimen….

............................................................................................ V-3

5.3 Analisis Interpretasi Hasil………………………………… V-8

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ................................................. VI-1

6.1 Kesimpulan ........................................................................... VI-1

6.2 Saran ..................................................................................... VI-1

DAFTAR PUSTAKA


commit to user

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Klasifikasi Beban Kerja berdasarkan % CVL ....................... II-10

Tabel 2.2 Klasifikasi BMI ...................................................................... II-11

Tabel 4.1 Batas Kenyamanan Dalam Temperatur Efektif (TE) ............ IV-13

Tabel 4.2 Ekstrapolasi Aliran Udara dan Temperatur Efektif ............... IV-14

Tabel 4.3 Indeks Node Diagram IDEF0 ................................................ IV-20

Tabel 4.4 Hasil Pengukuran DNI dan DNK (detik) ............................... IV-50

Tabel 4.5 Hasil Pengukuran DNI, DNK, dan Nadi Kerja (dpm) ........... IV-50

Tabel 4.6 % CVL dan Klasifikasi % CVL ............................................. IV-52

Tabel 4.7 Rekapitulasi Selisih Nadi Kerja Kontrol dan Treatment (dpm) Batch

1……. .................................................................................... IV-52

Tabel 4.8 Uji Normalitas Periode Batch 1 ............................................. IV-53

Tabel 4.9 Uji Komparabilitas Periode Batch 1 ...................................... IV-53

Tabel 4.10 Uji Homogenitas Periode Batch 1 ......................................... IV-53

Tabel 4.11 Rekapitulasi Jumlah Nadi Kerja Kontrol dan Treatment (dpm) Batch

1……. .................................................................................... IV-54

Tabel 4.12 Uji Normalitas Residu Batch 1 .............................................. IV-54

Tabel 4.13 Uji Komparabilitas Residu Batch 1 ....................................... IV-54

Tabel 4.14 Uji Homogenitas Residu Batch 1 ........................................... IV-55

Tabel 4.15 Rekapitulasi DNK Kontrol dan DNK Treatment Batch 1 ..... IV-55

Tabel 4.16 Uji Normalitas DNK Kontrol dan DNK Treatment Batch 1 . IV-55

Tabel 4.17 Uji t Berpasangan DNK Kontrol dan DNK Treatment Batch 1 IV-55





2……. .................................................................................... IV-59




commit to user



2……. .................................................................................... IV-61






Tabel 4.31 Uji t Berpasangan DNK Kontrol dan DNK Treatment Batch 2 IV-63





3……. .................................................................................... IV-68





3……. .................................................................................... IV-70






Tabel 4.45 Uji t Berpasangan DNK Kontrol dan DNK Treatment Batch

2................................................................................................ IV-72

Tabel 5.1 Rekapitulasi Stride Subyek…………………………………... V-2

Tabel 5.2 Rekapitulasi Hasil Uji Efek Periode, Residu, dan Perlakuan.... V-5

Tabel 5.3 Uji Komparabilitas DNK Kelompok Short Stump dan Mid Stump…..

………………………………………………………………… V-7


commit to user

Tabel 5.4 Rekapitulasi Data Stump, BMI, Berat Prostetik Kaki, dan Denyut Nadi

Kerja…………………………………………………..... V-8

Tabel 5.5 Uji Komparabilitas BMI…………………………………........ V-9


commit to user

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Prostetik Endoskeletal Ankle-Foot Multi Axis Generasi II .... II-3

Gambar 2.2 Kotak sintaks .......................................................................... II-19

Gambar 2.3 Panah sintaks .......................................................................... II-20

Gambar 2.4 Posisi Panah dan Fungsinya .................................................... II-22

Gambar 2.5 Struktur dekomposisi ............................................................. II-24

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ......................................................... III-1

Gambar 3.2 Diagram sintaks IDEF0 ......................................................... III-5

Gambar 4.1 Sistematika penentuan variabel manifest ............................... IV-7

Gambar 4.2 Skema Two-Period Two-Treatment ........................................ IV-12

Gambar 4.3 Rancangan track untuk analisis gait ...................................... IV-15

Gambar 4.4 Track untuk analisis gait ........................................................ IV-16

Gambar 4.5 Diagram A-0 ............................................................................ IV-22

Gambar 4.6 Diagram A0 ............................................................................ IV-25

Gambar 4.7 Diagram A1 ............................................................................. IV-28



Gambar 4.10 Diagram A12 ......................................................................... IV-35





Gambar 4.15 Protokol Pengaturan Kondisi Lingkungan ............................ IV-45

Gambar 4.16 Protokol Initial Examination ................................................. IV-47

Gambar 4.17 Skema Eksperimen ................................................................ IV-48

Gambar 4.18 Protokol Eksperimen Fisiologi Pengujian Prostetik Kaki Batch 1……

............................................................................................... IV-49

Gambar 4.19 Protokol Perhitungan % CVL ............................................... IV-51


commit to user

Gambar 4.20 Protokol Eksperimen Fisiologi Pengujian Prostetik Kaki Batch 2…....

............................................................................................... IV-57

Gambar 4.21 Protokol Eksperimen Fisiologi Pengujian Prostetik Kaki Batch

3…………............................................................................... IV-65


commit to user

perancangan protokol eksperimen fisiologi …eprints.uns.ac.id/17284/1/cover.pdf · prosedur...

Documents