Pengaruh Posisi Mengangkat Terhadap Beban Pada Lumbal

Beban kompresi yang dapat ditahan oleh corpus vertebra sampai terjadi kerusakan (fraktur kompresi) adalah berkisar dari 5000 – 8000 Newton bahkan sampai 10.000 N. Besarnya beban tersebut dipengaruhi oleh derajat degenerasi diskus dan faktor usia. Corpus vertebra lebih mudah mengalami kerusakan daripada diskus jika terjadi beban kompresi. Hal ini menunjukkan bahwa tulang kurang mampu menahan beban kompresi daripada diskus. Sebaliknya, ruftur dapat terjadi pada bagian posterior annulus fibrosus jika terjadi tension yang berlebihan dan torsional yang tinggi pada diskus akibat beban stress yang dihasilkan oleh moment pembengkokan + rotasi trunk.

Pada saat mengangkat dan membawa suatu obyek, adanya beban external ikut mempengaruhi besarnya beban pada vertebra lumbal. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi besarnya beban pada vertebra (khususnya lumbal) selama aktivitas tersebut, yaitu :
1. Posisi dari obyek kaitannya dengan pusat gerakan vertebra
2. Derajat fleksi atau rotasi spine
3. Karakteristik dari obyek tersebut : ukurannya, bentuknya, beratnya dan kepadatannya.

Mempertahankan suatu obyek yang diangkat tetap dekat dengan tubuh dapat menurunkan besarnya moment pembengkokan pada vertebra lumbal karena jarak antara pusat gravitasi obyek dengan pusat gerakan vertebra adalah kecil/minimal. Lever arm yang pendek dari gaya berat obyek akan menghasilkan moment pembengkokan yang rendah, sehingga beban pada vertebra lumbal juga rendah (Anderson, Ortengren & Nachemson, 1976). Ukuran, bentuk, berat dan kepadatan obyek juga mempengaruhi beban pada vertebra. Jika 2 buah obyek yang mempunyai berat, bentuk dan kepadatan yang sama tetapi ukurannya berbeda, maka lever arm gaya berat obyek akan lebih panjang pada obyek yang ukurannya besar daripada yang kecil sehingga menghasilkan moment pembengkokan yang lebih besar .Jika sebuah obyek diangkat dan dipertahankan dalam posisi tubuh membungkuk maka gaya yang dihasilkan bukan hanya dari berat obyek tetapi juga dari berat upper body yang dapat menimbulkan moment pembengkokan yang besar pada diskus sehingga menghasilkan beban yang tinggi pada vertebra.

Selama mengangkat, dianjurkan kedua knee bengkok untuk mengurangi beban pada vertebra tetapi tekniknya harus benar. Mengangkat dengan kedua knee bengkok membuat obyek lebih dekat dengan trunk sehingga lebih dekat dengan pusat gerakan vertebra. Meskipun demikian, beban tidak akan berkurang jika obyek yang akan diangkat berada jauh di depan knee walaupun kedua knee sudah bengkok karena obyek berada jauh dari pusat gerakan sehingga menghasilkan moment pembengkokan yang lebih besar. Bagi atlet angkat besi, mereka dengan mudah dapat mengangkat beban yang berat tanpa terjadi fraktur pada vertebra. Hal ini karena ada faktor lain yang harus terlibat untuk menurunkan beban pada vertebra. Adanya support intra-abdominal dapat menurunkan beban pada vertebra lumbal (lumbosacral), dan telah dibuktikan oleh Bartelink (1957), Morris et.al (1961), Eie dan Wehn (1962) dengan menggunakan pengukuran tekanan intra-abdominal. Dari pengukuran tersebut menunjukkan bahwa tekanan intra-abdominal yang dihasilkan oleh kontraksi otot erector spine dan support tersebut dapat menurunkan beban pada vertebra lumbal sampai 40 %.

Efek Latihan Terhadap Beban Pada Lumbal Spine

Hampir seluruh gerakan pada tubuh dapat meningkatkan beban pada lumbal spine, dari beban yang sedang selama berjalan dengan lambat atau gerakan twisting yang mudah sampai beban yang tinggi selama latihan/exercise (Nachemson and Elfstrom, 1970). Beberapa latihan yang sangat mempengaruhi beban pada lumbal spine adalah latihan strengthening untuk otot-otot erector spine dan abdominal. Latihan-latihan tersebut harus dilakukan secara efektif dengan cara menyesuaikan beban yang dihasilkan oleh spine dengan kondisi punggung/back setiap orang.

Untuk melatih otot-otot erector spine dalam posisi prone lying, sebaiknya dihindari posisi seperti pada gbr. 6.7a bagi pasien-pasien LBP walaupun dapat menghasilkan kontraksi otot yang lebih besar. Hal ini disebabkan karena posisi tersebut dapat menghasilkan stress yang lebih besar pada struktur spine (terutama diskus lumbalis). Oleh karena itu, posisi yang lebih baik adalah posisi awal latihan yang mempertahankan vertebra lebih paralel.

Sedangkan latihan untuk otot abdominal, ada beberapa posisi awal latihan yang tidak menghasilkan beban tinggi pada lumbal spine seperti bilateral/unilateral SLR, trunk curl method atau reverse curl dengan modifikasi tahanan isometrik. Bilateral/unilateral SLR lebih banyak mengaktifkan otot psoas daripada otot abdominal sehingga aktivitas otot tersebut cenderung untuk menarik lumbal spine kearah lordosis. Sedangkan metode latihan sit-up dengan posisi hip dan knee bengkok (fleksi) sangat besar mengaktifkan otot abdominal daripada otot psoas, tetapi juga menghasilkan beban yang tinggi pada lumbal spine terutama pada diskus intervertebralis (Nachemson and Elfstrom, 1970). Beban tersebut dapat dikurangi dengan cara hanya melakukan trunk curl .Metode reverse curl dapat mengaktifkan otot abdominal dan obliqus external et internal, dan jika dimodifikasi dengan memberikan tahanan isometrik pada knee akan menjadi lebih efektif untuk strengthening otot abdominal karena tekanan pada diskus juga rendah .

Defenisi Dinamika

Kategori Artikel : biomekanik

Dinamika merupakan salah satu bagian dari kinetika, selain statika. Dinamika adalah ilmu yang mempelajari tentang gaya yang bekerja pada tubuh dalam keadaan bergerak (SF atau SM ¹ 0). Dalam analisis kinetika (statika dan dinamika), dapat ditentukan besarnya gaya pada sendi yang dihasilkan oleh otot, berat tubuh, jaringan-jaringan connective (seperti ligamen), dan beban external baik secara statik maupun dinamis, serta dapat mengidentifikasi keadaan tersebut yang menghasilkan gaya yang sangat tinggi. Untuk menganalisis gaya-gaya yang bekerja pada suatu sendi selama gerakan, maka harus menggunakan teknik solving dynamic problem (pemecahan problem dinamik). Gaya-gaya utama yang dianalisis secara dinamik adalah gaya yang dihasilkan oleh otot, berat badan, jaringan connective dan beban external. Dalam analisis dinamik, ada 2 faktor yang harus dinilai yaitu :

1. Percepatan dari bagian tubuh yang bergerak

2. Massa moment inersia dari bagian tubuh tersebut ; massa moment inersia merupakan unit yang digunakan untuk menyatakan besarnya torque yang dibutuhkan untuk mempercepat gerakan tubuh tersebut dan massa ini bergantung dari bentuk tubuh.

Sedangkan langkah-langkah untuk menghitung besarnya gaya minimum yang bekerja pada suatu sendi selama aktivitas dinamis adalah :

1. Mengidentifikasi struktur-struktur anatomi yang terlibat dalam menghasilkan gaya ; struktur-struktur yang terlibat adalah bagian tubuh yang bergerak dan otot-otot utama (primemover) yang menghasilkan gerakan.

2. Tentukan percepatan angular dari bagian tubuh yang bergerak ; untuk menentukan percepatan angular dari bagian tubuh maka seluruh gerakan dari bagian tubuh tersebut dicatat secara photographic yaitu menggunakan sebuah cahaya stroboscopic dan gerakan kamera, atau sebuah sistem televisi scanning atau metode-metode lain. Dari film-film tersebut maka dapat dihitung percepatan angular maksimal pada gerakan tertentu (Frenkel & Burstein, 1970).

3. Tentukan massa moment inersia dari bagian tubuh yang bergerak ; untuk menentukan massa moment inersia pada bagian tubuh yang menggerak, maka digunakan data anthopometric.

4. Hitung torque yang bekerja disekitar sendi ; besarnya torque disekitar sendi sudah dapat dihitung dengan menggunakan Hukum Newton II tentang gerakan yaitu besarnya torque merupakan hasil perkalian dari massa moment inersia dan percepatan angular dari bagian tubuh tersebut ( T = I x µ). Tetapi bukan itu saja, torque juga merupakan hasil perkalian dari gaya otot utama dan jarak tegak lurus dari gaya ke pusat sendi (lever arm) à T = Fxd.

5. Hitung besarnya gaya otot utama yang menghasilkan percepatan pada bagian tubuh tersebut ; Besarnya gaya otot utama dapat dihitung dengan rumus T = F x d, dimana T (torque) dan d (lever arm) sudah dapat diketahui.

6. Hitunglah dengan menggunakan analisis statik, besarnya gaya reaksi sendi pada saat tertentu.

Dinamika Shoulder

Ada beberapa otot yang bekerja disekitar shoulder, dimana aksi otot tersebut mempunyai 3 aspek yaitu :

1. Karena glenohumeral joint mempunyai stabilitas yang kurang kuat, maka suatu otot yang bekerja menghasilkan efek pada humerus harus bekerja bersama dengan otot-otot lain untuk menghindari adanya gaya dislokasi pada sendi. (bandingkan dengan elbow joint, dimana dapat stabil secara meluas oleh otot triceps bracii tanpa kontraksi otot lain)

2. Eksistensi dari hubungan yang kompleks (clavicula, scapula & humerus), sehingga ada suatu otot yang dapat menjangkau beberapa sendi dan menghasilkan efek pada setiap sendi. Sebagai contoh, otot latissimus dorsi yang dapat menjangkau scapulotho-racic artic. & glenohumeral joint.

3. Shoulder mempunyai ROM yang begitu besar sehingga beberapa otot mungkin mempunyai fungsi yang berbeda, bergantung pada posisi awal dari tulang tersebut. Sebagai contoh, caput longum dari biceps akan bekerja sebagai asesori abduktor shoulder jika glenohumeral joint dalam posisi external rotasi, sedangkan fungsi ini tidak mungkin terjadi jika humerus dalam posisi awal internal rotasi. (Basmajian & Latif, 1957).

Dari ketiga faktor di atas, membuat kita sulit untuk menentukan fungsi yang simple dari otot-otot disekitar shoulder. Sebagai contoh gerakan abduksi shoulder ; Inman et al. (1944), Deluca & Forrest (1973) telah melihat adanya aktivitas electromyographic yang penting pada otot deltoid, pectoralis mayor pars clavicularis, supraspinatus, infraspinatus, subscapularis, upper & middle trapezius, serratus anterior, dan rhomboideus. Ketika gerakan tersebut dilakukan melawan tahanan maka terlihat pula aktivitas dari otot teres major pada electromyographic.

Kerja dari beberapa otot shoulder dapat menghasilkan efek aproksimasi pada origo dan insersio otot tersebut. Sebagai contoh, kontraksi otot deltoid pars lateralis dapat mengangkat humerus sepanjang axis humerus, tetapi tidak dapat menghasilkan gerakan elevasi. Secara esensial, elevasi tidak akan terjadi karena garis aksi otot tersebut adalah paralel terhadap axis humerus. Tetapi karena adanya fungsi kapsul sendi, lig. Coracohumeral, dan otot-otot rotator cuff, maka terjadi aproksimasi pada origo dan insersio otot deltoid sehingga menghasilkan gerakan elevasi. Otot-otot rotator cuff adalah unik, karena selain menghasilkan gerakan pada sendi glenohumeral juga menghasilkan tekanan pada caput humeri yang berasal dari massa tendon otot tersebut, sehingga dapat menstabilkan glenohumeral joint. Dengan demikian, adanya aksi tekanan dari otot supraspinatus dapat mencegah subluksasi caput humeri kearah atas selama otot deltoid berkontraksi maksimal, dan adanya aksi yang kuat dari otot subscapularis dapat mencegah subluksasi caput humeri kearah anterior. Pada gbr. 8.1 dapat dilihat aktivitas electromyography dari otot deltoid, pectoralis major pars clavicularis, supraspinatus, infraspinatus, teres minor, dan subscapularis selama gerakan fleksi + elevasi. Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa otot-otot tersebut memberikan kontribusi secara signifikan pada seluruh ROM fleksi shoulder.

Berjalan

Berjalan adalah usaha seseorang untuk melangkah ke depan atau perjalanan dari satu tempat ke tempat lain dengan melibatkan komponen-komponen fundamental berjalan yakni arkus gerakan sendi, rangkaian aksi otot, kecepatan tubuh bergerak ke depan, alignment trunk dan gaya reaksi lantai. Berjalan merupakan suatu cara didalam memperoleh posisi yang akan digunakan untuk melihat, mendengar dan melakukan tugas-tugas manual.

Aktivitas berjalan hanya memerlukan jumlah waktu dan energi yang minimal serta tubuh memerlukan pola berjalan yang halus. Dengan demikian, didalam aktivitas berjalan dibutuhkan suatu pola berjalan yang halus dan penggunaan energi yang ekonomis.

TUGAS FUNGSIONAL BERJALAN

Selama berjalan, ada 3 tugas fungsional berjalan yang harus diselesaikan yaitu :
1. Forward Progression
Agar tubuh dapat bergerak ke depan dengan pola berjalan yang halus dan ekonomis, maka dibutuhkan 3 fungsi yaitu :
• Shock absorption : diperlukan adanya transfer atau perpindahan berat tubuh yang cepat ke kaki yang bergerak ke depan
• Momentum kontrol : diperlukan kontrol stabilitas pada tungkai sebagai penumpuan berat tubuh dari interaksi sistem persarafan dan kerja otot.
• Forward propultion : diperlukan gaya yang cukup dari sekelompok otot untuk mendorong tubuh bergerak ke depan.
Dengan penggunaan momentum yang cukup untuk membantu terjadinya shock absorption dan menggerakkan tubuh ke depan, maka kebutuhan kerja dari tubuh dapat diminimalkan selama berjalan.

2. Single Limb Balance
Selama berjalan, pada saat satu tungkai terayun ke depan untuk bergerak maka tungkai yang lain harus mampu menyeimbangkan tubuhnya. Pada saat itu tubuh dalam keadaan off-balance karena hilangnya satu tungkai yang menyanggah . Dalam keadaan ini, seseorang akan jatuh kecuali :

• Ada gaya yang besar dari otot abduktor hip untuk mempertahankan tubuh
• Dia memiringkan tubuhnya kearah lateral di atas tungkai yang menumpu.

Kedua aksi tersebut terjadi dalam pola berjalan normal. Jika seseorang mempunyai proprioceptor dan kontrol otot yang normal tetapi ada sedikit kelemahan pada abduktor hip, maka keseimbangannya akan dikompensasi oleh lateral shift trunk yang berlebihan . Sedangkan pasien yang mengalami gangguan proprioceptor dan SSP (seperti hemiplegia) tidak akan mampu melakukan gerakan kompensasi untuk menghasilkan keseimbangan sehingga pasien akan jatuh kearah sisi tungkai yang terangkat (terayun) \. Dalam keadaan single limb balance dapat terjadi valgus thrust (lateral thrust) pada knee dan ankle . Bagi pasien-pasien RA dan paralysis akibat polio dapat terjadi deformitas valgus pada knee dan ankle karena terjadi strain yang berulang pada ligamen-ligamen.

Ada 2 mekanisme yang melindungi ligamen-ligamen dan mengontrol terjadinya valgus thrust pada knee. Pertama, mekanisme untuk menyanggah knee bagian medial melawan valgus thrust yang terjadi oleh aksi dari 3 otot sisi medial yakni m. semitendinosus, m. gracilis dan m. sartorius. Kedua, mekanisme proteksi dari aksi m. vastus medialis untuk mencegah pergeseran patella kearah lateral dan mengontrol angulasi valgus knee. Sedangkan pada ankle (kaki), adanya stress valgus dapat diproteksi oleh aksi m. tibialis posterior.

3. Limb Length Adjustment
Pada saat terjadi perubahan posisi diperlukan perubahan panjang dari kedua tungkai sehingga kaki dapat mencapai tanah dengan mudah, dimana tungkai bagian depan diarahkan untuk lurus sedangkan tungkai bagian belakang harus membengkok. Dengan demikian tungkai (extremitas inferior) yang bergerak ke depan untuk mengambil suatu langkah harus lebih panjang daripada tungkai yang di belakang . Untuk mencapai gerakan extremitas inferior ke depan maka secara relatif terjadi rotasi pelvis kearah depan dan pelvis drop pada sisi ipsilateral. Pemanjangan extremitas yang lebih jauh dapat diperoleh dengan cara mempertahankan ankle tetap pada sudut 90o. Pada akhirnya, total pemanjangan extremitas akan berkurang dengan sedikit fleksi knee pada sisi penumpuan.

Fase-fase Berjalan

Adanya pergantian berdiri dan melangkah maka secara teknikal fase berjalan terdiri atas stance phase (fase menumpu) dan swing phase (fase mengayun). Stance phase mulai terjadi pada saat heel strike dan berakhir pada saat toe-off. Untuk mengidentifikasi adanya aksi yang berkaitan maka stance phase dibagi kedalam fase heel strike, mid-stance dan push-off, sedangkan swing phase dibagi kedalam fase awal swing dan fase akhir swing. Setiap interval dari fase-fase tersebut terdiri dari aktivitas yang kompleks, yang berkaitan dengan penyelesaian tugas-tugas fungsional berjalan. Dengan demikian, untuk mengidentifikasi tugas-tugas fungsional berjalan pada setiap fase berjalan maka deskripsi fungsional yang tepat adalah :

• Stance phase terdiri atas : Weight Acceptance, Trunk Glide, Push dan Balance Assistance
• Swing phase terdiri atas : Pick-up dan Reach.

Fase Menumpu (Stance phase) :

1. Weight Acceptance (0 – 15 % dari siklus berjalan)

Pada fase ini, terjadi heel strike sampai foot-flat dimana kaki pertama kali kontak dengan tanah. Pada saat heel strike, tumit pertama kali menyentuh tanah dan extremitas inferior akan terulur ke depan dengan fleksi hip 30^o, knee full ekstensi dan ankle membentuk sudut 90^o (dorsifleksi ankle). Kemudian memasuki foot-flat knee akan sedikit fleksi dan kaki merapat di tanah. Sementara itu, tungkai bagian belakang dalam posisi toe-off.

Dalam fase ini, terjadi berbagai aktivitas dan tugas fungsional berjalan yakni :

a. Pada fase ini, menuntut adanya :

• Shock absorption
• Stabilisasi tungkai
• Bergerak ke depan
• Keseimbangan pada satu tungkai

b. Keadaan yang terjadi dalam fase ini adalah :

• Terjadi momentum ke depan dengan kuat sebelum heel strike
• Extremitas inferior mencapai tanah di depan tubuh
• Terjadinya heel strike menyebabkan kaki berhenti bergerak ke depan sehingga momentum ke depan terjadi pada tungkai bawah (tibia)

c. Respon yang terjadi adalah :

RESPONSE
TUGAS FUNGSIONAL BERJALAN	AKTIVITAS ANATOMICAL
1. Forward Progression a. Dengan cepat terjadi plantar fleksi ankle karena pada saat tumit kontak dengan tanah berat tubuh terjadi disepanjang tibia. b. Dengan cepat terjadi fleksi knee seki-tar 15o karena adanya momentum ke depan dari tungkai bawah (tibia) c. Kecenderungan fleksi hip karena adanya berat tubuh di belakang kaki yang menumpu. 2. Single Limb Balance a. Kecenderungan untuk jatuh dari tungkai yang menumpu b. Valgus thrust pada knee akibat lateral shift c. Valgus thrust pada ankle	1.a. Dikontrol oleh dorsifleksor ankle yakni m. tibialis anterior dan group extensor jari-jari kaki. 1.b. Terjadinya fleksi knee dan momentum ke depan dari tungkai bawah (tibia) dikontrol oleh m. soleus dan tibialis posterior, m. quadrieps, serta stabilitas tungkai atas (paha) oleh aktivitas m. semitendinosus, biceps femoris dan gluteus maximus. 1.c. Dikontrol oleh group extensors hip dan momentum ke depan 2.a. Terjadi lateral shift dari tubuh. Pelvis distabilisasi oleh group otot abduktors : m. gluteus medius, gluteus minimus dan tensor fascia latae. 2.b. Dikontrol oleh otot-otot bagian medial knee : m. vastus medialis, semitendi-nosus dan gracilis. 2.c. Dikontrol oleh m. tibialis posterior dan insersio soleus bagian medial.

2. Trunk Glide (15 – 40 % dari siklus berjalan)

Dalam fase ini, mulai dari foot-flat sampai terjadi maksimum dorsifleksi. Fase ini merupakan fase yang membawa badan bergerak ke depan di atas kaki yang foot-flat, dengan penumpuan pada satu tungkai. Trunk Glide merupakan interval dari mid-stance.

Dalam fase ini, terjadi berbagai aktivitas dan tugas fungsional berjalan yakni :

a. Pada fase ini, menuntut adanya gerakan tubuh ke depan secara kontinu di atas kaki yang datar (foot-flat)

b. Keadaan yang terjadi dalam fase ini adalah :

• Secara sempurna terjadi penumpuan pada satu tungkai.
• Terjadi foot-flat di atas tanah.
• Stabilitas extremitas inferior.
• Masih aktif terjadi momentum ke depan tetapi agak berkurang.
• Kecepatan gerakan ke depan menjadi lambat.

c. Respon yang terjadi adalah :

RESPONSE
TUGAS FUNGSIONAL BERJALAN	AKTIVITAS ANATOMICAL
1. Forward Progression a. Adanya momentum akan membawa trunk dan extremitas inferior bergerak ke depan di atas kaki yang menetap. Knee menjadi extensi ketika paha bergerak ke depan di atas tibia yang stabil. Hip menjadi extensi ketika paha bergerak ke depan b. Garis berat tubuh bergeser dari belakang tumit ke kaki bagian depan. 2. Single Limb Balance a. Terjadi penumpuan secara total pada salah satu extremitas. b. Terjadi lateral shift secara maksimum pada 20 % siklus berjalan, kemudian mulai menurun. 2. Limb Length Adjustment a. Extremitas yang lain mengayun ke depan	1.a. Kecepatan gerakan ke depan dikontrol oleh aktivitas otot soleus dan tibialis posterior. Otot quadriceps menjadi rileks Extensor hip menjadi rileks. 1.b. Gerakan ke depan menyebabkan posisi ankle berubah dari 5o plantar fleksi menjadi 10o dorsifleksi. 2.a. Terjadi aktivitas abduktor hip secara kontinu. 2.b. Stress pada knee mulai berkurang dan otot-otot protector menjadi relaks. 3.a. Menuntut adanya gerakan abduksi, int. rotasi dan extensi hip secara simultan di atas hip joint yang menumpu.

3. Push (40 – 50 % dari siklus berjalan)

Pada fase ini, diawali dengan heel-rise sampai terjadi maksimum gaya push. Fase ini merupakan fase dimana tumit terangkat ke atas pada kaki yang menumpu, diikuti dengan gerakan badan ke depan oleh dorongan kaki yang menumpu. Fase push merupakan interval awal dari push-off.

Dalam fase ini, terjadi berbagai aktivitas dan tugas fungsional berjalan yakni :

a. Pada fase ini, menuntut adanya gaya dorong ke depan

b. Keadaan yang terjadi dalam fase ini adalah :

• Tubuh agak ke depan dari kaki yang menumpu..
• Secara full knee extensi.
• Tumit mulai terangkat
• Ankle dalam posisi 10^o dorsifleksi.

c. Respon yang terjadi :

RESPONSE
TUGAS FUNGSIONAL BERJALAN	AKTIVITAS ANATOMICAL
1. Forward Progression a. Berat tubuh cenderung untuk menarik: Hip kearah lebih extensi Knee kearah lebih extensiAnkle kearah lebih dorsifleksi b. Tercipta Gaya Push 2. Single Limb Balance a. Posisi Trunk kembali ke midline untuk persiapan transfer berat tubuh ke tungkai yang lain. b. Tercipta gerakan pasif abduksi hip.	1.a. Extensi hip dikontrol oleh otot iliacus. Extensi knee dikontrol oleh otot gastrocnemius pada 10o fleksi. Tujuh otot plantarfleksor ankle bekerja aktif : m. gastrocnemius, peroneus lo-ngus dan brevis, flexor jari-jari kaki yang besar, soleus, dan tibialis pos-terior. 1.b. Meningkatnya aktivitas dari tujuh otot plantar fleksor. 2.a. Abduktors hip menjadi relaks pada ma-sa pertengahan push. 2.b. Pergeseran tersebut dikontrol oleh otot adduktor longus dan magnus.

4. Balance Assistance (50 – 60 % dari siklus berjalan)

Fase ini terjadi penumpuan berat badan kembali oleh kedua tungkai akibat adanya transfer berat tubuh dari satu tungkai ke tungkai yang lain, dimana satu tungkai dalam keadaan toe-off sedangkan tungkai lain dalam keadaan heel strike. Pada fase ini diawali dengan maksimum gaya push sampai toe-off, yang merupakan interval akhir dari push-off. Dalam fase ini, terjadi fleksi knee dengan cepat sekitar 65^o dan ankle bergerak kearah plantar fleksi sekitar 20^o.

Dalam fase ini, terjadi berbagai aktivitas dan tugas fungsional berjalan yakni :

a. Pada fase ini menuntut adanya bantuan keseimbangan tubuh dari tungkai lain yang siap untuk menerima berat tubuh.

b. Keadaan yang terjadi dalam fase ini adalah :

• Masa penumpuan dari kedua tungkai
• Dengan cepat berat tubuh ditransfer ke tungkai yang lain
• Mempertahankan tungkai yang utama tetap kontak dengan tanah untuk keseimbangan sementara tungkai yang lain siap untuk mengayun.
• Garis berat tubuh berada diantara kedua tungkai.

c. Respon yang terjadi :

RESPONSE
TUGAS FUNGSIONAL BERJALAN	AKTIVITAS ANATOMICAL
1. Forward Progression a. Transfer berat tubuh yang cepat akan melepaskan tahanan pada knee dan ankle b. Mempertahankan tetap kontak dengan tanah 2. Single Limb Balance (Lateral alignment) Masa penumpuan berat tubuh dengan kedua tungkai. Dengan cepat berat tubuh bergeser melewati midline dari kaki yang lain	1.a. Transfer yang cepat ditandai dengan fleksi knee secara pasif (0 – 50o). Tidak ada otot fleksor knee yang bekerja aktif. 1.b. Terjadi Postural equinus akibat gerakan tibia ke depan dengan adanya fleksi knee yang disertai extensi hip. 1.c. Gerakan aktif plantar fleksi : hanya otot gastrocnemius dan tibialis posterior yang relaks. 1.d. Extensi hip berkurang (-10o – 0o). Otot adduktor longus dan magnus bekerja aktif . 2.a. Adduktor longus dan magnus mengon-trol adanya lateral shift, dan menambah stabilitas.

Fase Mengayun (Swing phase)

1. Pick-up (60 – 75 % dari siklus berjalan)

Fase ini merupakan fase awal dari swing, yang diawali dengan toe-off sampai akhir fleksi knee. Pada fase ini terjadi kombinasi gerakan fleksi hip, knee dan dorsifleksi ankle.

Dalam fase ini, terjadi berbagai aktivitas dan tugas fungsional berjalan yakni :

a. Pada fase ini menuntut terjadinya pengangkatan kaki dari tanah sebagai persiapan untuk mencapai reach ke depan.

b. Keadaan yang terjadi dalam fase ini adalah :

• Seluruh berat tubuh disanggah oleh tungkai yang lain (tungkai yang menumpu)
• Tungkai yang terayun berada di belakang axis tubuh
• Jari-jari kaki menghadap ke bawah / kearah tanah akibat dari :

Ø Adanya fleksi knee

Ø Posisi ankle dalam equinus maximal.

c. Respon yang terjadi :

RESPONSE
TUGAS FUNGSIONAL BERJALAN	AKTIVITAS ANATOMICAL
1. Forward Progression a. Satu tungkai (extremitas inferior) terangkat untuk membentuk postural equinus yang sebenarnya. b. Pada saat toe-off, kaki bagian poste-rior dan lateral menuju ke axis tubuh 2. Limb Length Adjustment Tungkai yang terayun menjadi memen-dek untuk mengangkat jari-jari kaki dari tanah.	1.a. Terjadi gerakan aktif fleksi hip (0 – 5o) oleh kontraksi otot iliacus, sartorius, dan tensor fascia latae. Juga gerakan aktif fleksi knee (50o – 70o) oleh kontraksi otot biceps femoris (caput brevis) dan sartorius. 1.b. Tungkai yang terayun dibawa kearah midline oleh kontraksi otot adduktor magnus. 2.a. Pelvis akan berotasi ke depan dari posisinya pada maximum posterior.

2. Reach (75 – 100 % dari siklus berjalan)

Fase ini merupakan fase akhir dari swing, yang diawali dengan periode extensi knee selama mengayun. Pada fase ini, tungkai yang terayun bergerak ke depan untuk langkah berikutnya. (gbr. 7.9)

Dalam fase ini, terjadi berbagai aktivitas dan tugas fungsional berjalan yakni :

a. Pada fase ini menuntut adanya gerakan kaki ke depan untuk langkah berikutnya dalam forward progression, dan siap untuk menerima berat tubuh yang maju ke depan.

b. Keadaan yang terjadi dalam fase ini adalah :

• Gerakan tubuh ke depan terjadi karena adanya gaya push dan aktivitas tungkai lain yang stance.
• Tungkai/extremitas yang terayun dalam posisi fleksi pada setiap sendi, dan dengan cepat terjadi extensi knee.
• Kaki masih berada di belakang axis tubuh.
• Jari-jari kaki tidak kontak dengan tanah.

c. Respon yang terjadi :

RESPONSE
TUGAS FUNGSIONAL BERJALAN	AKTIVITAS ANATOMICAL
1. Forward Progression a. Tungkai bergerak dengan cepat ke depan untuk mencapai posisi Weight Acceptance sebelum garis berat tubuh sangat jauh dari tungkai yang menumpu sebagai stabilitas b. Jari-jari kaki tetap dipertahankan tidak kontak dengan tanah. 2. Limb Length Adjustment Tungkai yang terayun menjadi meman-jang	1.a. Dengan cepat terjadi extensi knee dari posisinya pada 70o fleksi akibat adanya relaksasi dari otot fleksor knee dan efek pendulum. Extensors knee (kelompok Vastus) menjadi aktif pada akhir masa reach untuk mempertahankan full extensi knee. Fleksi hip sedikit meningkat (30o) dan dipertahankan oleh group adduktors. 1.b. Terjadi gerakan aktif dorsifleksi ankle. 2.a. Secara kontinu pelvis berotasi yang diikuti dengan gerakan tungkai ke depan. Pelvis juga drops kearah adduksi tungkai.

Dinamika Hip

Selama level berjalan, terjadi gerakan pada hip joint dengan ROM yang bervariasi. Murray (1967) menggunakan electrogoniometer untuk mengukur ROM hip pada bidang gerak sagital selama level berjalan. Dari hasil pengukuran ditemukan bahwa fleksi maksimal (35^o – 40^o) terjadi pada akhir swing phase saat anggota gerak bawah bergerak ke depan untuk mencapai heel strike, sedangkan extensi maksimum terjadi pada saat heel-off. Sedangkan pada bidang gerak frontal dan transversal telah diukur secara electrogoniometer oleh Johnson & Smith. Pada bidang gerak frontal, abduksi terjadi selama swing phase dan maksimum abduksi terjadi setelah toe-off ; sebaliknya pada heel strike, hip joint dalam posisi adduksi sampai pada akhir stance phase. Pada bidang gerak transversal, hip joint dalam posisi external rotasi selama swing phase, sedangkan internal rotasi terjadi sebelum heel strike sampai akhir stance phase. Rata-rata ROM yang tercatat pada 33 laki-laki normal adalah 12^o pada bidang gerak frontal dan 13^o pada bidang gerak transversal.

Murray et al. (1969) telah mempelajari pola berjalan pada 67 laki-laki normal dengan berat dan tinggi yang sama tetapi usia yang beragam antara 20 – 87 tahun dan dibandingkan pola berjalannya. Nampak terdapat perbedaan dalam posisi body sagital antara laki-laki usia tua dengan muda pada saat heel strike. Pada laki-laki tua, nampak pemanjangan tungkai yang lebih pendek, terjadi penurunan ROM hip fleksi-extensi, serta terjadi penurunan plantar fleksi ankle dan elevasi jari-jari kaki pada tungkai bagian depan. Sementara Johnston & Smidt telah mengukur ROM hip joint pada 33 laki-laki normal selama aktivitas kegiatan sehari-hari. Hasil pengukuran ROM hip joint pada 3 bidang gerak selama aktivitas kegiatan sehari-hari dapat dilihat pada tabel.

Tabel

Nilai Pengukuran ROM Maksimum Hip pada 3 bidang gerak selama AKS

No.	Aktivitas	Bidang Gerak	Nilai ROM yang tercatat
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.	Mengikat sepatu dengan kaki di atas lantai Mengikat sepatu dengan kaki menyilang di atas paha Duduk di atas kursi kemudian naik dari kursi Berhenti berjalan untuk mengambil sesuatu dari lantai Squat / jongkok Menaiki tangga Menuruni tangga	Sagital Frontal Transversal Sagital Frontal Transversal Sagital Frontal Transversal Sagital Frontal Transversal Sagital Frontal Transversal Sagital Frontal Transversal Sagital	124o 19o 15o 110o 23o 33o 104o 20o 17o 117o 21o 18o 122o 28o 26o 67o 16o 18o 36o

Nilai ROM yang diperoleh pada beberapa aktivitas menunjukkan bahwa fleksi hip sekitar 120^o, abduksi sekitar 20^o, dan external rotasi sekitar 20^o. Menurut Paul, beban yang terjadi pada hip selama level berjalan menunjukkan bahwa ada 2 gaya maksimal pada laki-laki terjadi selama stance phase ketika abduktors hip berkontraksi untuk menstabilisasi pelvis, yakni gaya sekitar 4x BB terjadi setelah heel strike, dan gaya yang lebih besar sekitar 7x BB terjadi sebelum toe-off. Sedangkan pada wanita, besarnya gaya sedikit berbeda dimana gaya maksimum hanya sekitar 4x BB terjadi pada akhir stance phase. Selama foot flat, gaya reaksi sendi pada tungkai yang satu akan menurun sampai kurang dari besarnya BB. Sedangkan selama swing phase, gaya reaksi sendi dihasilkan oleh kontraksi extensors hip dan besarnya gaya tersebut relatif rendah, yakni sama dengan besarnya BB. Sementara pada wanita, rendahnya gaya reaksi sendi mungkin disebabkan oleh beberapa faktor yaitu : pelvis wanita yang lebih lebar, perbedaan sudut inklinasi neck-shaft femur, perbedaan alas kaki, dan perbedaan pola berjalan secara umum.

Penelitian Rydell (1965) yang menggunakan instrumen prosthese menunjukkan bahwa gaya reaksi sendi akan meningkat pada caput femur selama stance phase, dan semakin cepat berjalan maka gaya reaksi sendi semakin meningkat pula. Bagi pasien post-op fraktur neck femur dengan menggunakan nail plate pada neck femur, menunjukkan bahwa gaya yang bekerja pada hip joint dapat mencapai 4x BB ketika pasien menggunakan kedua elbow dan tumitnya untuk mengangkat pantat dan hipnya di atas bedpan (untuk BAB/BAK). Gaya ini dapat berkurang secara drastis jika pasien menggunakan rekstok gantung (suspension) sebagai bantuan bagi tangan untuk mengangkat pantat dan hipnya. Penggunaan gips spica hip (spica cast) dapat mengurangi gaya yang bekerja pada hip sekitar ²/₃ BB selama aktivitas di tempat tidur. Menurut Pauwels (1936), Blount (1956) & Denham (1959) bahwa penggunaan external support seperti tongkat / kruk pada sisi kontralateral dari hip yang terganggu atau telah dioperasi, menunjukkan adanya penurunan gaya reaksi sendi pada hip joint karena penggunaan support tersebut dapat menurunkan besarnya kontraksi abduktors hip.

Dinamika Knee

Selama level berjalan, juga terjadi gerakan pada tibiofemoral joint dengan ROM yang beragam. Murray et al. (1964) telah menggunakan electrogoniometer untuk mengukur besarnya ROM tibiofemoral joint pada bidang gerak sagital selama level berjalan. Selama siklus berjalan, ternyata knee (tibiofemoral joint) tidak pernah terjadi extensi full tetapi hanya mendekatinya sekitar 5^o fleksi, yang terjadi pada awal stance phase yaitu heel strike dan pada akhir stance phase sebelum toe-off. Sedangkan maksimum fleksi sekitar 75^o terjadi selama middle swing phase. Levens et al. (1948) juga mengukur ROM tibiofemoral joint pada bidang gerak transversal selama siklus berjalan, dengan menggunakan teknik photographic dan memasang sebuah pin skeletal dari femur ke tibia. Dia menemukan pada 12 orang coba bahwa total rotasi tibia terhadap femur berkisar dari 4,1^o sampai 13,3^o dengan nilai rata-rata 8,6^o. Sedangkan menurut Kettelkamp et al. (1970) yang menggunakan electrogoniometer pada 22 orang coba, menemukan bahwa besarnya rotasi selama siklus berjalan sedikit lebih besar daripada penemuan Levens et al. Dia juga menemukan bahwa external rotasi terjadi selama extensi knee pada saat stance phase dan mencapai puncaknya pada akhir swing phase tepat sebelum heel strike, dan internal rotasi terjadi selama fleksi knee pada saat swing phase.

Kettelkamp et al. (1970) juga mengukur ROM tibiofemoral joint pada bidang gerak frontal selama siklus berjalan dengan orang coba sebanyak 22 orang. Dia menemukan bahwa maksimal abduksi terjadi selama extensi knee pada saat heel strike dan awal stance phase, sedangkan maksimal adduksi terjadi selama fleksi knee pada swing phase. Total gerakan tersebut (abduksi & adduksi) sekitar 11^o. Selama aktivitas kegiatan sehari-hari, ROM tibiofemoral joint pada bidang gerak sagital juga telah diukur oleh Kettelkamp et al. (1970) & Laubenthal et al. (1972). Besarnya ROM tersebut dapat dilihat pada Tabel

Tabel 8.2

Besarnya ROM Tibiofemoral Joint pada Bidang Gerak Sagital Selama AKS

No.	Jenis Aktivitas	Nilai ROM dari extensi knee Sampai fleksi knee
1. 2. 3. 4. 5. 6.	Berjalan Naik Tangga Turun Tangga Duduk dibawah Mengikat sepatu Mengangkat suatu obyek	0 – 67o 0 – 83o 0 – 90o 0 – 93o 0 – 106o 0 – 117o

Gangguan internal pada tibiofemoral joint dapat mengganggu terjadinya mekanisme screw-home, yaitu mekanisme gerakan kombinasi extensi dengan external rotasi tibia. Mekanisme screw-home selalu terjadi pada knee normal selama gerakan. Mekanisme ini dapat memberikan stabilitas yang lebih kuat pada knee. Untuk melihat mekanisme screw-home dapat digunakan Helfet test. Tes ini dilakukan dalam posisi duduk dengan kaki terjuntai (high sitting). Kemudian tepi medial dan lateral patella diberi tanda, lalu tuberositas tibia dan midline (garis tengah) patella diberi tanda garis, dan diperiksa apakah sejajar atau tidak antara tuberositas tibia dengan patella. Kemudian knee diextensikan secara penuh dan gerakan tuberositas tibia diobservasi. Pada knee yang normal, tuberositas tibia akan bergerak kearah lateral selama extensi dan segaris dengan ½ lateral patella pada saat extensi full. Sedangkan pada knee yang abnormal, tidak terjadi gerakan external rotasi tibia selama extensi karena adanya perubahan gerakan pada permukaan sendi, sehingga secara abnormal tibiofemoral joint akan terkompressi jika knee dipaksa untuk extensi dan menyebabkan permukaan sendi akan rusak.

Pada patellofemoral joint, gerakan kearah fleksi penuh akan menyebabkan patella slide kearah caudal sekitar 7 cm di atas condylus femur dan patella masuk ke dalam sulcus intercondylaris. Dari extensi penuh ke 90o fleksi, facet medial dan lateral femur masih bersendi dengan patella, sedangkan di atas 90o fleksi, patella akan berotasi kearah external sehingga hanya facet medial femur yang bersendi dengan patella. Sebaliknya gerakan kearah extensi penuh akan menyebabkan patella slide kearah cranial (kembali ke posisinya semula). Untuk mengetahui besar maksimum dari gaya reaksi sendi, gaya otot dan gaya ligamen pada tibiofemoral joint selama siklus berjalan maka digunakan analisis dinamik. Morrison (1970) telah menghitung besarnya gaya reaksi sendi yang ditransmisikan melalui dataran tibia pada laki-laki dan perempuan selama siklus berjalan. Secara simultan dia mencatat adanya aktivitas otot melalui EMG untuk menentukan besar maksimum dari gaya tersebut pada dataran tibia selama fase berjalan.

Gaya reaksi sendi akan mencapai 2 – 3 kali BB pada saat heel strike, yang dihasilkan oleh kontraksi otot hamstring. Selama fleksi knee pada awal stance phase (foot flat – awal trunk glide), gaya reaksi sendi mencapai sekitar 2x BB yang dihasilkan oleh kontraksi otot quadriceps femoris. Gaya reaksi sendi yang maksimal terjadi selama akhir stance phase tepatnya sebelum toe-off (sekitar 2 – 4 kali BB), yang dihasilkan oleh kontraksi otot gastrocnemius, dimana bervariasi pada setiap individu. Pada akhir swing phase, kontraksi otot hamstring menghasilkan gaya reaksi sendi yang sama dengan BB. Pada laki-laki dan perempuan, tidak ada perbedaan yang signifikan tentang besarnya gaya reaksi sendi. Pada knee normal, gaya reaksi sendi disanggah oleh meniskus dan cartilago sendi. Penelitian Sedhom et al. (1974) yang memeriksa distribusi stress pada knee dengan dan tanpa meniskus pada in vitro, menunjukkan bahwa dalam kondisi penumpuan BB besarnya stress pada tibiofemoral joint ketika meniskus telah robek akan mencapai 3x lebih besar daripada meniskus masih utuh.

Pada knee normal, beban stress akan didistribusikan secara merata di atas area yang lebar pada dataran tibia, tetapi jika meniskus robek maka beban stress tidak didistribusikan secara merata melainkan hanya terbatas pada area kontak didalam pusat dataran tibia. Dengan demikian, kerobekan meniskus tidak hanya meningkatkan besarnya stress pada cartilago sendi di pusat dataran tibia, tetapi juga mengurangi ukuran dan mengubah lokasi dari area kontak. Stress yang tinggi dalam waktu yang lama pada area kontak yang kecil akan berbahaya bagi cartilago (terjadi kerobekan), dimana akan terbentuk fibril didalam area tersebut. Gaya yang ditopang oleh ligamen-ligamen lebih rendah daripada gaya yang bekerja pada dataran tibia. Morrison (1970) telah menghitung gaya yang bekerja pada ligamen-ligamen knee selama siklus berjalan. Dia menemukan bahwa lig. Cruciatum posterior menopang gaya yang paling tinggi sekitar ½ BB, dimana terjadi pada saat heel strike dan pada akhir stance phase.

Fungsi Patella

Patella mempunyai 2 fungsi biomekanik yang utama, yakni :

1. Membantu gerakan extensi knee dengan memanjangkan lever arm quadriceps femoris pada seluruh ROM-nya.

2. Memberikan distribusi yang lebih baik terhadap beban stress kompresi dari femur (bagian distal) dengan meningkatkan area kontak diantara tendon patella & femur.

Kontribusi patella terhadap panjang lever arm gaya quadriceps dapat berubah dari fleksi penuh ke extensi penuh (Smidt, 1973 ; Lindahl & Movin, 1967). Pada saat fleksi penuh, gerakan patella memberikan kontribusi sekitar 10 % dari total panjang lever arm quadriceps. Sedangkan pada saat gerakan kearah extensi, panjang lever arm quadriceps meningkat secara cepat sampai 45^o fleksi. Pada titik tersebut, patella memanjangkan lever arm quadriceps sekitar 30 %. Melewati 45^o fleksi sampai mendekati extensi, panjang dari lever arm quadriceps sedikit menurun. Menurut Lieb & Perry (1968) bahwa besarnya gaya otot quadriceps yang diperlukan untuk mengextensikan knee meningkat sekitar 60% pada akhir 15^o fleksi, karena terjadi penurunan panjang lever arm quadriceps sehingga dibutuhkan gaya otot yang besar untuk menghasilkan torque disekitar knee.

Pada kasus patellectomy (pengangkatan patella), tendon patella lebih dekat dengan pusat axis dari tibiofemoral joint . Pada situasi ini, lever arm quadriceps menjadi lebih pendek, sehingga dibutuhkan gaya otot yang lebih besar daripada kondisi normal. Pada gerakan aktif extensi akan membutuhkan gaya otot sebesar 30% lebih besar daripada gaya otot normal (Kaufer, 1971). Gaya otot yang sangat besar ini menyebabkan otot quadriceps femoris bekerja melampaui kapasitas otot tersebut, sehingga berbahaya bagi orang-orang yang mengalami gangguan intraartikular.

Selama aktivitas, kontraksi otot quadriceps dan berat tubuh dapat menghasilkan gaya pada patellofemoral joint. Gaya tersebut sangat dipengaruhi oleh besarnya derajat fleksi knee yang berkaitan dengan kontraksi otot quadriceps. Derajat fleksi knee yang besar dapat menghasilkan gaya otot quadriceps yang tinggi sehingga resultan gaya reaksi sendi lebih tinggi pada patellofemoral joint. Selama level berjalan, nilai maksimum dari gaya tersebut mencapai ½ BB, yang terjadi selama middle stance phase karena menghasilkan derajat fleksi knee yang terbesar pada fase tersebut. Selama aktivitas naik-turun tangga yang memerlukan derajat fleksi knee yang lebih besar, akan menghasilkan gaya reaksi sendi pada patellofemoral joint yang lebih tinggi sekitar 3,3x BB. Semakin besar derajat fleksi knee maka gaya reaksi sendi semakin tinggi dibandingkan dengan gaya otot quadriceps.. Bagi pasien yang mengalami gangguan pada patellofemoral joint akan merasakan nyeri yang hebat ketika melakukan aktivitas yang memerlukan derajat fleksi knee yang besar. Mekanisme yang efektif untuk menurunkan gaya reaksi sendi tersebut adalah menjaga atau mempertahankan derajat fleksi knee tetap rendah.

Pada 90^o fleksi, gaya reaksi sendi tersebut adalah nol (0). Gaya ini akan meningkat dengan cepat pada saat terjadi gerakan kearah extensi dan mencapai nilai maksimum sekitar 1,4x BB pada 36^o fleksi knee. Melewati 36^o fleksi (kearah extensi), gaya ini mulai menurun dengan cepat mencapai ½ BB pada saat extensi penuh. Gaya otot quadriceps juga bernilai nol (0) pada saat 90^o fleksi dan meningkat dengan cepat pada saat terjadi gerakan kearah extensi serta mencapai nilai maksimum pada saat extensi penuh.Jika diberikan manual resisten pada 90^o fleksi (tahanan di tibia bagian distal), maka gaya reaksi sendi akan mencapai 1,4x BB dan menurun secara menetap jika digerakkan kearah extensi. Kenyataannya bahwa gaya reaksi sendi adalah rendah pada saat extensi penuh, sehingga bagi pasien yang mengalami gangguan pada patellofemoral joint dapat melakukan latihan melawan tahanan dengan sedikit nyeri pada 20^o fleksi knee atau lebih rendah.

Dinamika Ankle

ROM normal pada ankle joint selama berjalan telah dipelajari secara meluas oleh Murray et al. (1964), Wright et al., 1964, Lamoreaux (1971), & Stauffer et al. (1977). Sammarco et al. (1973) telah mempelajari ROM total pada bidang gerak sagital secara rontgenography dan mencatat nilai rata-rata ROM selama berjalan pada 24 orang normal dengan usia antara 20 – 60 tahun. Dia menemukan bahwa ROM totalnya bervariasi antara 24 – 75o dengan nilai rata-rata 43 + 12.7o, dan kecenderungan menurun pada usia tua. Besarnya ROM dorsifleksi dan plantarfleksi hampir sama yaitu 21o dan 23o. Stauffer et al. juga telah mempelajari ROM normal dengan 2 pola berjalan yang berbeda pada 5 orang laki-laki. Dia menemukan bahwa besarnya ROM plantar fleksi pada saat heel strike akan menurun dengan pola berjalan yang cepat (60 langkah/menit). Sedangkan ROM dorsifleksi, secara esensial tidak berubah.

Bagi pasien-pasien yang mengalami gangguan pada ankle joint, menurut Sammarco et al. (1973) menunjukkan penurunan ROM pada bidang gerak sagital selama berjalan. Penurunan ROM yang paling besar pada pasien-pasien tersebut adalah dorsifleksi. Stauffer et al. (1977) juga telah mempelajari beban pada ankle joint selama berjalan dengan menggunakan sebuah plate gaya, photography kecepatan tinggi, rontgenogram, & kalkulasi free body. Mereka telah menentukan bahwa gaya kompressi dan shear yang bekerja pada ankle joint selama stance phase, dan dihitung besarnya gaya tersebut pada orang normal, serta pasien-pasien kondisi ankle sebelum dan setelah operasi pemasangan prosthese ankle.

Pada orang normal, gaya kompressi pada ankle joint dihasilkan oleh kontraksi otot gastrocnemius dan soleus yang ditransmisikan melalui tendon achilles. Gaya tersebut hanya bekerja selama stance phase, dimana pada awal stance phase mencapai gaya sebesar 20% BB. Sedangkan pada akhir stance phase, ketika gaya tendon achilles mencapai level tertinggi, gaya kompressi sendi mencapai nilai tertinggi sekitar 5x BB. Gaya shear juga mencapai nilai maksimum sekitar 0,8x BB tepatnya setelah mid-stance phase selama heel off.

Beberapa pasien kondisi ankle menunjukkan bahwa gaya kompressi sendi menurun sekitar 3x BB, begitu pula gaya shear. Menurut Greenwal (1971), bahwa ankle joint mempunyai permukaan tumpuan beban sekitar 11 – 13 cm2. Dengan permukaan tumpuan yang luas maka dapat menghasilkan gaya stress yang lebih rendah daripada knee atau hip. Jika terjadi minor deviasi pada konfigurasi anatomis sendi ankle, maka dapat menghasilkan perubahan yang besar dalam pola penumpuan berat badan dan besarnya beban maksimum. Ramsey & Hamilton memperhatikan adanya perubahan area kontak pada tibiotalar akibat bergesernya talus sisi lateral (gbr. 8.11). Hal ini sering terjadi pada sprain yang berat dan fraktur ankle joint. Jika kondisi ini tidak dikoreksi (diterapi) maka dapat menyebabkan perubahan biomekanik yang besar pada ankle joint. Pada kasus ini, talus sisi lateral hanya bergeser sekitar 1 – 2 mm, tetapi telah terjadi penurunan total area kontak pada talus dan area kontak utama telah bergeser ke sisi medial talus, sehingga dapat menghasilkan perubahan degeneratif awal pada ankle joint.

Dinamika Elbow

Kategori Artikel : biomekanik

Gerakan pada elbow joint adalah fleksi, ekstensi, pronasi dan supinasi. Otot-otot yang berperan pada gerakan tersebut adalah :

1. Fleksi
Fleksor elbow adalah :
• Brachialis
• Biceps Brachii, yang mempunyai 2 caput ; caput longum dan caput brevis.
• Brachioradialis

Otot-otot tersebut di atas mempunyai aksi yang berbeda-beda bergantung dari posisi forearm (lengan bawah). Otot-otot lain yang berorigo dihumerus dan berinsersio di forearm juga berperan sebagai asesori fleksor seperti extensor carpi radialis longus dan pronator teres. Berdasarkan analisis electromyography dan didukung oleh literatur yang ada maka dapat disimpulkan bahwa :
• Brachialis merupakan fleksor elbow yang kuat tanpa dipengaruhi oleh besarnya pronasi atau supinasi.
• Biceps Brachii merupakan fleksor elbow yang kuat dengan lengan bawah dalam posisi supinasi dan juga mid-posisi ; dalam keadaan mid-posisi aksi supinatornya ditahan oleh pronator teres dan pronator quadratus.
• Brachioradialis merupakan fleksor elbow yang kuat, terutama ketika lengan bawah dalam keadaan mid-posisi.

Kekuatan otot-otot di atas, secara relatif diperoleh dari moment lengan panjang. Jika dilakukan fleksi elbow secara isometrik pada 90o maka otot brachioradialis dapat dipalpasi dengan baik pada bagian anterior lengan bawah.
Larson (1969) telah mengukur gaya fleksor elbow secara isometrik dengan fleksi elbow 65o, dan ternyata bahwa gaya maksimal terjadi pada saat forearm dalam posisi supinasi atau mid-posisi, sedangkan gaya minimal terjadi pada saat forearm dalam posisi pronasi. Besarnya gaya otot tersebut berkisar 420 + 120 newtons, 430 + 120 newtons, dan 390 + 120 newtons.

2. Extensi
Extensor elbow adalah triceps brachii dan anconeus. Triceps brachii mempunyai 3 caput yaitu caput longum, caput lateral dan caput medial. Lever arm gaya triceps secara signifikan dapat meningkatkan efektifitas triceps dalam posisi extensi elbow. Pauly et al. (1967) telah melakukan study electromyography pada otot anconeus dan menyimpulkan bahwa otot tersebut bekerja aktif pada awal extensi elbow, mempertahankan extensi dan menstabilisasi elbow selama gerakan-gerakan yang melibatkan extremitas superior. Sebagai contoh, kontraksi yang aktif pada otot anconeus selama gerakan fleksi – extensi jari-jari tangan yang kuat. Otot-otot lain disekitar elbow seperti biceps brachii, brachioradialis, dan triceps brachii, juga berpartisipasi dalam stabilisasi elbow. Currier (1972) telah menggunakan kabel tensiometer untuk mengukur gaya maksimal extensi secara isometrik pada 41 laki-laki dengan derajat fleksi yang berbeda-beda. Maksimal tension terjadi pada 90o fleksi dengan besar 220 newtons.

3. Pronasi
Otot-otot pronasi adalah pronator teres dan pronator quadratus. Sementara pronator quadratus merupakan otot yang efektif dalam segala posisi baik fleksi maupun extensi, tetapi gaya yang dihasilkan oleh otot pronator teres mempunyai lever arm yang lebih pendek ketika elbow extensi penuh. Steindler (1970) telah menemukan bahwa otot-otot lain seperti fleksor carpi radialis dapat berperan sebagai pronator asesori.

4. Supinasi
Secara primer, ada 2 otot yang terlibat yaitu supinator dan biceps brachii. Aksi dari otot ini tidak dipengaruhi oleh besarnya derajat fleksi dan extensi elbow. Ketika biceps brachii bertindak sebagai supinator, maka aksi dari extensor elbow (triceps dan anconeus) sangat diperlukan untuk menetralisir aksi fleksor dari otot tersebut.

ROM elbow yang normal sangat diperlukan untuk berbagai aktivitas yang melibatkan elbow atau extremitas superior. Push-up atau berjalan dengan kruk memerlukan hampir gerakan full extensi. Makan dan make-up wajah memerlukan lebih banyak fleksi elbow. Membuka pintu dan menerima koin memerlukan lebih banyak gerakan supinasi. Menulis dan menyeterika memerlukan pronasi lengan bawah.