PROPOSA L DANA ITS TAHUN 2020
Transcript of PROPOSA L DANA ITS TAHUN 2020
PROPOSAL
PENELITIAN KEMITRAAN
DANA ITS TAHUN 2020
Produksi Hip Joint Prosthesis berbasis CoCrMo Alloy dengan Investment Casting dalam
rangka mencapai TKD
Tim Peneliti:
Yuli Setiyorini, ST., MPhil., PhD. Eng (Teknik Material dan Metalurgi/F.Indsys/ITS)
Sungging Pintowantoro, ST., MT., PhD (Teknik Material dan Metalurgi/F.Indsys/ITS)
Fakhreza Abdul, ST., MT (Teknik Material dan Metalurgi/F.Indsys/ITS)
DIREKTORAT PENELITIAN DAN PENGABDIAN KEPADA MASYARAKAT
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA
2020
i
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI.............................................................................................................................. i
DAFTAR TABEL .................................................................................................................... ii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................................... iii
DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................................... iv
BAB I RINGKASAN ............................................................................................................... 1
BAB II LATAR BELAKANG ............................................................................................... 3
II.1 Latar Belakang ........................................................................................................ 2
II.2 Tujuan Khusus......................................................................................................... 6
II.3 Urgensi Riset ........................................................................................................... 6
BAB III TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................................ 7
III.1 Peta Jalan ............................................................................................................... 7
III.2 Tulang .................................................................................................................. 10
III.3 Biomaterial ........................................................................................................... 10
III.4 Hidroksiapatit dan Chitosan ................................................................................. 13
III.5 Sambungan Tulang Pinggul ................................................................................. 14
III.6 Cemented Artificial Hip Joint .............................................................................. 17
III.7 Cementless Artificial Hip Joint ............................................................................ 18
III.8 Kegagalan Pada Artificial Hip Joint .................................................................... 20
III.9 Investment Casting............................................................................................... 20
III.10 Finite Element Analisis ...................................................................................... 20
III.11 Penelitian Sebelumnya ....................................................................................... 22
BAB IV METODE RISET .................................................................................................... 23
IV.1 Tahapan Penelitian............................................................................................... 23
IV.2 Anggota Tim Riset ............................................................................................... 27
BAB V JADWAL ................................................................................................................... 28
BAB VI DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................ v
BAB VII LAMPIRAN ............................................................................................................ vi
ii
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Penjelasan aktivitas dan luaran yang dihasilkan pada tiap tahap roadmap ............... 9
Tabel 3.2 Kandungan Mineral pada Tulang Manusia ............................................................. 10
Tabel 3.3 Sifat Mekanik Tulang Manusia ............................................................................... 10
Tabel 3.4 Sifat Mekanik Material Logam ............................................................................... 12
Tabel 3.5 Perbandingan Beberapa Material Implan Prostesis................................................. 12
Tabel 3.6 Batas Toxicity ......................................................................................................... 13
Tabel 3.7 Sifat Mekanik Hidroksiapatit .................................................................................. 14
Tabel 3.8 Karakteristik Chitosan ............................................................................................. 14
Tabel 4.1 Input dan Output pada Analisa Permodelan............................................................ 24
Tabel 4.2 Input dan Output pada Analisa Transient Thermal ................................................. 25
Tabel 4.3 Anggota Tim Riset .................................................................................................. 27
Tabel 5.1 Jadwal Penelitian ..................................................................................................... 28
iii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Kerangka Tulang Pada Manusia ........................................................................... 3
Gambar 2.2 Perbandingan Tulamg Normal dan Osteoporosis ................................................. 4
Gambar 2.3 Data Osteoporosis ................................................................................................. 5
Gambar 3.1 Peta Jalan .............................................................................................................. 9
Gambar 3.2 Tulang Paha ........................................................................................................ 11
Gambar 3.3 Design metal-on-metal (MoM) Implan .............................................................. 12
Gambar 3.4 Hip Joint Normal dan yang Mengalami Arthritis ............................................... 14
Gambar 3.5 Struktur Tulang ................................................................................................... 15
Gambar 3.6 Perbandingan Hip Joint normal dan arthritis ...................................................... 16
Gambar 3.7 Pemotongan Tulang Femur dan Pemasangan AHP............................................ 16
Gambar 3.8 Pemotongan Tulang Femurdan Pemasangan AHP............................................. 17
Gambar 3.9 Cemented AHP ................................................................................................... 18
Gambar 3.10 Cementless AHP ............................................................................................... 18
Gambar 3.11 Kegagalan Pada AHP ....................................................................................... 19
Gambar 3.12 Skema Investment Casting ............................................................................... 20
Gambar 3.13 Hasil Simulasi dengan Software ANSYS......................................................... 22
Gambar 4.1 Design Artificial Hip Joint ................................................................................. 23
Gambar 4.2 Simulasi Artificial Hip Joint dengan ANSYS 2019 ........................................... 23
Gambar 4.3 Geometri dan desain Artificial Hip Joint............................................................ 24
Gambar 4.4 Diagram Alir Tahun Pertama ............................................................................. 26
Gambar 4.5 Diagram Alir Tahun Kedua ................................................................................ 27
iv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Biodata Tim Peneliti ............................................................................................ vi
Lmapiran 2 Surat Pernyataan Kesediaan Anggota Tim ........................................................... x
Lampiran 3 Surat Komitmen Peneliti Luar ITS ...................................................................... xi
1
BAB I
RINGKASAN
Tulang adalah organ dengan struktur kaku dan keras yang membentuk kerangka
manusia dan merupakan salah satu bagian dari tubuh manusia yang sangat vital peranannya.
Tulang memiliki beberapa fungsi antara lain sebagai alat gerak pasif penopang tubuh, proteksi,
mendasari gerakan, homeostasis mineral (penyimpanan dan pelepasan) dan memproduksi sel
darah.[1] Tulang manusia dapat mengalami beberapa masalah seperti penurunan kekuatan
(Osteop1orosis), terkena penyakit seperti kanker tulang dan arthritis, serta tulang manusia juga
dapat mengalami kehancuran karena kecelakaan atau benturan yang keras. Untuk kasus-asus
tersebut maka alternatif pengobatan yang diberikan kepada pasien adalah dengan mengantikan
tulang buatan (bone replacement) yaitu pemasangan implan (implantation) pada tubuh.
Pemilihan material implant sangatlah penting khususnya pada lokasi joint, seperti hip
prosthesis joint (tulang panggul), knee joint (tulang lutut), shoulder joint (tulang bahu) dan
spinal (tulang belakang). Pada lokasi joint sangat membutuhkan material yang memiliki
kekuatan (strength) dan ketahan gesek (wear resistance) yang bagus. Oleh karenanya produk
hip prosthesis joint yang akan dibuat pada penelitian ini akan menggunakan CoCrMo alloy.
Pemilihan CoCrMo alloy berdasarkan pada keunggulan ketahanan gesek yang cukup bagus
jika dibandingkan dengan stainless steel dan titanium alloy.
Selain itu design implant hip prosthesis joint juga sangat berpengaruh terhadap hasil
treatment pasien. Model metal-on-metal (MoM) yaitu tanpa menggunakan semen tulang
(cementless) lebih cocok untuk diaplikasikan pada pasien berumur muda yang memiliki
mobilitas tinggi dalam aktivitas. Sedangkan model MoM dengan menggunakan semen tulang
lebih sesuai untuk pasien usia lanjut, dimana aktivitas mobilitasnya tidak terlalu tinggi. Model
MoM dengan material yang sama (femur dan acetabular) dipilih dengan alasan untuk
mencegah korosi dalam tubuh menjadi parah. Disamping itu, MoM juga dipilih sebagai
pertimbangan untuk mengantikan partikel release dari acetabular yang berbahan ceramic atau
polymer akibat gaya gesek. Geometries design juga sangat memegang peranan penting pada
proses penyembuhan dan kenyamanan pasien. Smart geometries sangat diperlukan untuk
mengurangi berat implant akibat densitas alloy, tanpa mengabaikan mechanical properties
implant dalam menerima beban. Oleh karenanya semua ini harus di simulasikan terlebih dahulu
sebelum proses manufacturing.
Investment casting dipilih sebagai alternative dalam proses manufacturing implant. Hal
ini dikarenakan untuk mengurangi ketergantungan bahan baku import yaitu berupa wrought
CoCrMo alloy dari proses cast forging. Selain itu, investment casting juga memiliki
keunggulan untuk dapat menghasilkan permukaan yang lebih halus. Untuk menunjang
kesuksesan dalam proses manufacturing, maka diperlukan simulasi casting terlebih dahulu.
Kegiatan penelitian ini dilakukan dalam upaya mewujudkan kemandirian mendesign,
mengembangkan material implant hip prosthesis joint, memproduksi dan memenuhi
permintaan kebutuhan implant yang tergantung terhadap produk import. Penelitian ini
diusulkan untuk dilaksanakan selama 2 tahun. Dimana pada tahun pertama bertujuan untuk
menentukan desain dan mengembangkan material CoCrMo alloy kemudian membuat
prototype untuk dilakukan uji coba. Pada tahun kedua dilakukan mulai dilakukan
2
manufacturing dengan pengembangan dan variasi design berdasarkan umur pasien (variasi
ukuran dan bentuk)
Kata Kunci: Artificial Hip Joint, Biocompatibilty, Finite Element Analisis, Desain, Tulang
3
BAB II
LATAR BELAKANG
II.1 Latar Belakang
Tulang adalah organ dengan struktur kaku dan keras yang membentuk kerangka
manusia dan merupakan salah satu bagian dari tubuh manusia yang sangat vital peranannya.
Tulang memiliki beberapa fungsi antara lain sebagai alat gerak pasif penopang tubuh, proteksi,
mendasari gerakan, homeostasis mineral (penyimpanan dan pelepasan) dan memproduksi sel
darah. Tulang bersifat dinamis dan terus berubah sesuai dengan stimulus dari lingkungan.
Beberapa tulang dapat menyatu dan membentuk tulang yang lebih kuat seperti yang terjadi
pada masa pertumbuhan (bayi memiliki 300 tulang, sementara dewasa hanya 206 tulang).
Selain itu, tulang juga dapat membesar atau mengecil, menebal atau menipis, atau menguat jika
dibutuhkan. [1] Gambar 2.1 memperlihatkan berbagaimacam kerangka tulang pada manusia.
Gambar 2.1 Kerangka Tulang pada Manusia [1]
Tulang manusia dapat mengalami beberapa masalah seperti penurunan kekuatan,
terkena penyakit seperti kanker tulang dan arthritis, serta tulang manusia juga dapat mengalami
kehancuran/kerusakan karena kecelakaan atau benturan yang keras. Osteoporosis
adalah masalah pengeroposan dan penurunan kepadatan massa tulang secara berkelanjutan.
Bagian dalam tulang yang sehat normalnya tampak memiliki banyak ruang kecil persis seperti
sarang lebah. Pengeroposan tulang akan membuat ruangan-ruangan tersebut menjadi lebih
lebar. Kondisi ini lambat laun membuat tulang kehilangan kekuatannya sehingga menjadi
lebih rapuh, hingga bahkan rentan rusak akibat benturan kecil. Pertumbuhan tulang bagian luar
juga cenderung lebih lemah dan tipis daripada seharusnya. Patah tulang akibat pengeroposan
biasanya lebih sering terjadi pada panggul, pergelangan tangan, dan tulang belakang.
4
Sayangnya, beberapa tulang seperti tulang panggul yang sudah rusak tidak dapat untuk
disembuhkan. Masalah tulang keropos memang sering tidak terdeteksi dan tidak diketahui
hingga tulang tersebut akhirnya patah/hancur.[2] Perbedaan antara tulang sehat dan
osteoporosis diperlihatkan pada gambar 2.2.
Gambar 2.2 Perbandingan Tulang Normal dan Osteoporosis [1]
Penyebab pengantian tulang juga dapat diakibatkan karena kecelakaan. Indonesia
merupakan salah satu negara dengan tingkat kecelakaan yang cukup tinggi di kawasan
ASEAN. Menurut Kepala Kepolisian Republik Indonesia pada Forum Polantas ASEAN 2017
menyatakan bahwa terdapat enam negara yang memiliki tingkat kecelakaan yang tinggi yaitu
Thailand, Vietnam, Malaysia, Indonesia, Filipina, dan Laos dimana Indonesia masuk dalam
tiga besar negara yang memiliki tingkat kecelakaan tertinggi. Berdasarkan data BPS terakhir
yaitu pada tahun 2016 jumlah kecelakaan yang terjadi di Indonesia sebanyak 106.129 (BPS,
2016). Tingginya jumlah angka kecelakaan di Indonesia World Health Organization (WHO)
sampai menyebutkan bahwa kecelakaan di Indonesia dinilai menjadi pembunuh nomor tiga
setelah penyakit jantung coroner dan tuberculosis.[3]
Badan kesehatan dunia WHO mencatat pada tahun 2011-2012 terdapat 5,6 juta orang
meninggal dunia dan 1,3 juta orang menderita patah tulang atau fraktur akibat kecelakaan lalu
lintas yang terjadi. Salah satu insiden kecelakaan yang memiliki jumlah korban luka cukup
tinggi yaitu insiden fraktur, dimana sekitar 40% dari insiden kecelakaan yang terjadi. Fraktur
merupakan suatu keadaan dimana hubungan kesatuan jaringan tulang terputus. Penyebab
terbanyaknya adalah insiden kecelakaan lalu lintas [2]. Terjadinya benturan yang keras secara
mendadak selain dapat menyebabkan patah tulang dapat juga menghancurkan tulang.
Osteoporosis selalu identik dengan orang tua, namun faktanya, pengeroposan tulang
bisa menyerang siapa saja termasuk di usia muda. Osteoporosis merupakan salah satu penyakit
degenerative. Penelitian terbaru dari International Osteoporosis Foundation (IOF)
mengungkapkan bahwa 1 dari 4 perempuan di Indonesia dengan rentang usia 50 – 80 tahun
memiliki risiko terkena osteoporosis (gambar 2.3). Dan juga risiko osteoporosis perempuan di
Indonesia 4 kali lebih tinggi dibandingkan laki-laki. Biasanya penyakit keropos tulang ini
menjangkit sebagian besar wanita pasca menopause. Osteoporosis tidak menampakkan tanda-
tanda fisik yang nyata hingga terjadi keropos atau keretakan pada usia senja. Hilangnya hormon
estrogen setelah menopause meningkatkan risiko terkena osteoporosis. Tidak dapat dipungkiri
5
osteoporosis pada wanita ini dipengaruhi oleh hormon estrogen. Namun, karena gejala baru
muncul setelah usia 50 tahun, osteoporosis tidak mudah dideteksi secara dini.
Gambar 2.3 Data Osteoporosis [3]
Osteoporosis dapat dijumpai diseluruh dunia dan sampai saat ini masih merupakan
masalah dalam kesehatan masyarakat terutama di negara berkembang. Di Amerika Serikat,
osteoporosis menyerang 20-25 juta penduduk, 1 diantara 2-3 wanita post-menopause dan lebih
dari 50% penduduk diatas umur 75-80 tahun. Mengutip dari data WHO yang menunjukkan
bahwa diseluruh dunia ada sekitar 200 juta orang menderita osteoporosis. Pada tahun 2050,
diperkirakan angka patah tulang pinggul akan meningkat 2 kali lipat pada wanita dan 3 kali
lipat pada pria. Laporan WHO juga menunjukkan bahwa 50% patah tulang adalah patah tulang
paha atas yang dapat mengakibatkan kecacatan seumur hidup dan kematian. Dibandingkan
dengan masyarakat di negara-negara Afrika, densitas tulang masyarakat Eropa dan Asia lebih
rendah, sehingga mudah sekali mengalami osteoporosis. Hasil penelitian white paper yang
yang dilaksanakan bersama Perhimpunan Osteoporosis Indonesia tahun 2007, melaporkan
bahwa proporsi penderita osteoporosis pada penduduk yang berusia diatas 50 tahun adalah 32,3
% pada wanita dan 28,8% pada pria. Sedangkan data system Informasi Rumah Sakit
(SIRS,2010) menunjukkan bahwa angka insiden patah tulang paha atas akibat Osteoporosis
adalah sekitar 200 dari 100.000 pada usia 40 tahun.[3]
Pengobatan dengan cara pemasangan implan buatan merupakan metode yang paling
sering digunakan untuk mengantikan tulang yang hancur akibat kecelakaan, osteoporosis atau
karena terkena penyakit (kanker tulang). Namun beberapa penelitian melaporkan adanya
phenomena debris (pelepasan ion metal) pada MoM implant, dimana disebabkan oleh
terjadinya gesekan antar implan (factor mekanis) atau debris yang dipicu oleh reaksi kimia
antara material implan dengan cairan dalam tubuh (factor chemical). Hal ini dapat memberikan
dampak negative pada bagi tubuh manusiai.[4] Oleh karena itu, hal ini digunakan sebagai
pertimbangan dalam mendesign performa implan tulang yang memiliki biocompatibility yang
baik. Untuk mengatasi kekurangan diatas maka implant CoCrMo akan dilakukan multifunction
6
coating pada permukaannya khususnya pada design Mom cementless. Coating ini mempunyai
fungsi untuk osseointegration (pertumbuhan jaringan) dan meningkatkan sifat
biocompatibility. Sekarang ini telah ditemukan beberapa implan yang sudah banyak
diaplikasikan secara luas oleh dokter sebagai metode penyembuhan kerusakan tulang. Namun,
implan yang ada dipasaran sekarang masih memiliki harga yang relative mahal dikarenakan
sebagian besar merupakan barang buatan luar negeri.
II.2 Tujuan Khusus
Tujuan khusus dari penelitian ini adalah upaya mewujudkan kemandirian mendesign,
mengembangkan material implant hip joint prosthesis, memproduksi dan memenuhi
permintaan kebutuhan implant yang tergantung terhadap produk import. Produk yang
dihasilkan akan menggunakan material yang memiliki biokompatibilitas baik, sehingga
keamanan saat pemakaian pada pasien dapat terjamin. Selain itu juga diharapkan dapat
memproduksi hip joint prosthesis dengan biaya yang relative murah karena menggunakan
bahan baku dari indonesia
II.3 Urgensi Riset
Penelitian terkait pembuatan artificial hip joint ini mendesak untuk dilakukan karena
beberapa faktor dan pertimbangan sebagai berikut:
1. Indonesia adalah negara dengan tingkat kecelakaan yang tinggi dan banyak dari
korbannya mengalami kerusakan tulang (patah atau hancur)
2. Penduduk Indonesia memiliki densitas tulang yang lebih rendah sehingga rentan
mengalami osteoporosis serta kesulitan mendapatkan implant yang sesuai dengan
ukuran orang Asia.
3. Masalah pada tulang menjadi penyebab kecacatan (disabilitas) yang akan
mengganggu kehidupan penderitanya
4. Pemasangan artificial hip joint merupakan metode paling efektif untuk
memperbaiki tulang yang terkena penyakit atau hancur
5. Masih minimnya perusahaan dalam negri yang mampu memproduksi artificial hip
joint dengan kualitas dan material yang baik
6. Kebutuhan akan artificial hip joint di Indonesia masih mengandalkan produk impor
sehingga biaya pemasangan implan tulang relative mahal
7. Perlunya riset pengembangan dan produksi artificial hip joint secara mandiri,
sehingga bisa mengurangi ketergantungan terhadap produk impor dan menekan
biaya pemasangan implan tulang
7
BAB III
TINJAUAN PUSTAKA
III.1 Peta Jalan (Road Map) Laboratorium aktivitas
Tim laboratorium kami telah melakukan banyak pengembangan produk material untuk
aplikasi medis sejak tahun 2007 hinga saat ini.
Tahun dan Deskripsi
Kegiatan
Kategori Luaran Kelemahan
Pengembangan material artificial cornea with controlled drug release
Riset Dasar dengan pendanaan Australia Government
Product implant artificial cornea yang memiliki sifat smart memory dan structur untuk loading drug capacity
Mengontrol burst release di saat awal pelepasan drug concentration
Pengembangan controlled drug floating carrier for gastric diseases
Riset Dasar Drug floating carrier berbasis CaCO3 berasal dari cangkang telor mampu bertahan floating dalam kondisi gastric >12 jam
Daya rendah ketika proses sintesis mempengaruhi radiasi gelombangmikro dan menghasilkan CaCO3 yang tidak floating cukup lama (<12 jam)
Pengembangan bahan baku medis dengan menggunakan metode gelombang mikro
Inovasi Riset Produk bahan baku medical dengan nano struktur , meliputi produk : Carbonated Hydroxyapatite (Ca/P =1.67) Calcium carbonate (various structure crystals) Chitosan (anti bacterial with hollow zone and killing bacterial)
Daya rendah dibawah 720 watt kurang menghasilkan produk yang berkualitas bagus
Pengembangan produk medis berbahan dasar recycle biowaste:
Dental filler
Semen tulang
Gypsum
Riset Dasar Produk :
Dental filler bersifat
biocompatible
Semen tulang bersifat
biomietic
Gypsum bersifat
biocompatible
Memperhatikan effect ratio komposisi material penyusunnya.
Pengembangan produk
implant berbasis Stainless
Inovasi Riset Produk implant
temporary orthopedic
Stainless steel (SS):
Plate dan screw
Beberapa pasien
mengalami reaksi alergi
terhadap SS sehingga
terjadi penolakan pada
2015-2018
2007-2010
2011-2012
2015-2018
2016-2018
8
steel dengan menggunakan
metode investment casting.
tubuh yang mengalami
implantasi.
Pengembangan produk
implant berbasis CoCrMo
dengn metode casting
forging.
Inovasi Riset
Dengan
pendanaan
Hitachi
Foundation
Produk implant
orthopedic CoCrMo alloy
Untk pasien dengan
kasus bentuk-bentuk
implant yang komplek
tidak dapat difabrikasi
dengan casting dan
forging.
Pengembangan produk
implant berbasis CoCrMo
dengan metode EBM
dengan pengaruh
parameter sudut fabrikasi
serta mengamati terhadap
sifat pelepasan ion Cr.
Innovasi Riset
Terapan
Dengan
pendanaan
Hitachi
Foundation
Produk material CoCrMo
alloy bahan implant
metal dengan sifat
pelepasan ion Cr rendah
sehingga tidak
menyebabkan tumor
dan kanker
Biological properties
dipengaruhi oleh
structure alloy
khususnya orientation.
Pengamatan hasil fabrikasi
pada tahun pertama untuk
di aplikasikan pada tubuh
tikus (in-vivo) guna
memperoleh data
kemampuan
osseointegration berupa
cytokines dan HE.
Innovasi Riset
Terapan
Produk material CoCrMo
alloy bahan implant
metal dengan sifat
osseointegration
(pembentukan jaringan)
yang bagus sehingga
proses penyembuhan
dapat berjalan dengan
cepat serta menyatu
dengan tubuh
Pengembangan hip prosthesis joint CoCrMo dengan invesment casting
Riset Terapan Produk implant CoCrMo berbahan baku lokal
Fabrikasi dengan geometris
yang disesuaikan dengan
model pasien
Riset Terapan Produk implant CoCrMo
alloy yang disesuaikan
designnya berdasarkan
kasus pada pasien
(Pembuatan implant
dengan custom
menggunakan EBM)
Pemasangan implant
terhadap salah satu pasien
yang membutuhkan.
Riset Terapan Produk implant yang
diaplikasikan pada tubuh
pasien yang
membutuhkan.
2018-2019
2019
2019
2021-2023
2024
2020
9
Peta jalan atau road map khusus penelitian yang akan dikerjakan ditahun 2020 dan
2021 yaitu tentang pembuatan dan pengembangan hip prosthesis joint CoCrMo alloy untuk
penanganan pasien yang mengalami penyakit tulang seperti kanker tulang, arthritis dan
osteoporosis, ditunjukkan pada gambar 3.1 yang dibagi menjadi 2 tahap yaitu tahun pertama
dan tahun kedua.
Gambar 3.1 Peta Jalan Penelitian
Tabel 3.1 Penjelasan Aktifitas dan luaran yang dihasilkan pada tiap tahap roadmap
Tahun Aktifitas yang dilakukan Luaran yang dihasilkan Sumber
Pendanaan
2020
Pembuatan design dan mengembangkan
material implant hip prosthesis joint dan
memproduksi prototype untuk uji coba.
Manufacturing produksi prototype untuk
uji coba serta pengaplikasian surface
treatment menggunakan coating
Hidroksiapatit dan Chitosan.
Desain artificial hip joint
Nama mahasiswa baru
Program Magister
Penyertaan dana dari mitra
production (berupa in-cash
dan in-kind)
ITS
2021
Pengembangan dan variasi design
berdasarkan variasi umur pemakai
artificial hip joint (variasi ukuran dan
bentuk)
Publikasi Makalah/Paper
terindeks Q2
Buku Thesis
Produk artificial hip joint
(Produk/Prototipe
unggulan ITS yang
dipatenkan)
ITS
10
III.2 Tulang
Tulang merupakan alat yang berfungsi untuk menopang tubuh makhluk hidup [1] Sel
tulang alami yang terdapat pada tubuh manusia memiliki dua komposisi utama, yaitu 30% zat
organik dan 70 % zat anorganik. Komposisi sel tulang organik terdiri dari sel osteoblast (OB),
osteosit (OS) dan osteoklas (OK). Komposisi sel tulang anorganik terdiri dari beberapa
komponen antara lain kolagen, glikosaminoglikan, dan mineral yang sebagian besar berupa
senyawa kalsium fosfat (hidroksiapatit) [5]
Tabel 3.2 Kandungan Mineral pada Tulang Manusia [6]
Elemen
Mineral Ca P Mg Na K C Cl F Residu
Kandungan
(%) 34,00 15,00 0,50 0,80 0,20 1,60 0,20 0,08 47,62
III.2.1 Karakteristik Tulang
Tulang termasuk dalam sebuah material komposit yang terdiri dari matriks kolagen
yang diperkuat dengan adanya kristal hidroksiapatit. Tulang terbentuk dari suatu struktur
selular yang berpori (tulang ringan/tulang kanseolus) yang dilapisi oleh sebuah kulit yang
memiliki sifat lebih solid.[1] Sifat mekanaik tulang berupa porositas dan densitas sangat
bergantung pada lokasi dan pembebanan di daerah tersebut.[7] Densitas menentukan kekuatan
dan kekakuan tulang tersebut] Sifat -sifat mekanik tulang manusia dapat ditunjukkan oleh table
3.3.
Table 3.3 Sifat Mekanik Tulang Manusia [8]
Modulus
(GPa)
Kekuatan
Tarik
(MPa)
Kekuatan
Tarik
(MPa)
Kekerasan
(VHN)
Porositas
(%)
Densitas
(g/cm3)
Tulang Kortikal 17,7 - 27 45 - 175 30 – 160 85 – 89 5 – 10 3,1 – 3,2
Tulang Kanseolus 0,4 7,4 - - 75 – 95 -
Tulang Gigi 11,0 40 - 275 90 – 300 71 - 1,9
III.3 Biomaterial
Biomaterial adalah material yang dapat berinteraksi secara langsung dengan jaringan
dan cairan biologis pada tubuh makhluk hidup untuk mengobati, memperbaiki, atau mengganti
bagian anatomi tubuh makhluk hidup atau sering disebut sebagai implant [8]. Karena
biomaterial ini akan berinteraksi dengan tubuh manusia maka material ini harus memiliki
biocompatibility yang baik yaitu kemampuan suatu material untuk bekerja selaras dengan
tubuh makhluk hidup tanpa menimbulkan efek yang negative atau berbahaya [9]. Biomaterial
dapat dibagi menjadi empat kategori utama yaitu
1. Toxic yaitu material yang akan ditolak dan berpengaruh buruk pada jaringan tubuh
manusia ketika material ini berinteraksi langsung dengan tubuh manusia
11
2. Bioinert yaitu material tidak beracun serta tidak aktif secara biologis pada saat
dimasukkan kedalam tubuh manusia sehinnga menyebabkan sedikit respon dari jaringan
tubuh ketika material tersebut dimasukkan dalam tubuh manusia.
3. Bioactive yaitu material tidak beracun yang aktif secara biologis sehingga material ini
akan mendukung ikatan implan dengan jaringan pada tubuh manusia
4. Bioresorbable yaitu material yang tidak beracun dan tidak dapat membentuk jaringan
dengan tubuh manusia dan material tersebut akan larut sepenuhnya setelah beberapa
waktu masuk kedalam tubuh manusia
Biomaterial juga harus memiliki sifat mekanik seperti kekerasan, kekuatan tarik dan wear
resistance yang baik. Selain itu diperlukan juga sifat kimia yang baik untuk mendukung ikatan
antara jaringan tubuh dengan implan. Sifat tahan korosi yang baik juga diperlukan agar tidak
terjadi korosi karena material bereaksi dengan cairan dalam tubuh. Biomaterial dapat
diklasifikasikan menjadi empat jenis berdasarkan materialnya, yaitu polimer, keramik,
komposit dan logam. [10]
Gambar 3.2 Tulang Paha (Femur Bone) [1]
III.3.1 Metal
Metal memiliki aplikasi yang sangat luas dalam dunia medis, diantaranya untuk fixasi
patah tulang, penggantian tulang, external spints, braces dan traction apparatus. Salah satu
contoh implant metal ditunjukkan pada gambar 3.3. Logam memiliki banyak kelebihan antara
lain kekuatan, keuletan dan ketangguhan yang baik. Modulus elastis dan titik luluh
digabungkan dengan keuletan metal membuat material jenis ini cocok untuk menopang beban
tanpa mengakibatkan terjadinya deformasi. Namun metal juga memiliki kekurangan yaitu
mudah mengalami reaksi dengan larutan sehingga menimbulkan proses korosi. Disamping itu,
beberapa logam memiliki densitas yang cukup besar, sehingga berpengaruh terhadap berat
implant saat diaplikasikan dalam tulang. Oleh karenanya effect stress shielding menjadi
perhitungan yang sangat penting guna menghindari kerusakan tulang asli.
12
Logam yang banyak digunakan dalam aplikasi medis meliputi Titanium alloy, Stainless
Steel alloy dan Cobalt-Chromium alloy. Titanium dan paduannya memiliki kelebihan yaitu
modulus elastisitas rendah dan ketahanan terhadap korosi yang bagus, selain itu juga adanya
lapisan oksida pada Titanium memiliki pengaruh yang sangat signifikan terhadap
pengintegrasian metal ini pada jaringan tulang (osseointegration). [10] Cobalt chromium alloy
juga memiliki keunggulan wear resistance dan corrosion resistance yang bagus, sehingga kedua
kombinasi tersebut memberikan potensi untuk digunakan pada implan joining. Keuntungan
dan kerugian beberapa macam material implant prosthesis dijelaskan dalam tabel 3.5.
Gambar 3.3 Design metal-on-metal (MoM) implan [11]
Tabel 3.4 Sifat Mekanik Material Logam [7]
Material Modulus Elastis
(GPa)
Ketahanan
(MPa)
Stainless Steel 190 241-448
Cobalt Alloy 210-232 207-310
Titanium Alloy 210-160 300-680
Dalam aplikasi medis, logam yang digunakan sebagai material implant harus
diperhatikaan effect pelepasan ion metalnya. Pelepasan ion harus mempertimbangan tingkat
ambang batas, dikarenakan dapat menyebabkan keracunan (toxicity) bahkan tumor atau kanker
pada tubuh. Table 3.6 memperlihatkan ambang batas dari beberapa unsur (element) yang dapat
berpengaruh terhadap substrat sel hidup.
Tabel 3.5 Perbandingan Beberapa Material Implant Prostesis [9]
Implant Kelebihan Kekurangan
Modular
Ti6Al4V/CoCrMo
(Porous)
Lebih mudah untuk
mencocokan dengan pasien
Memiliki modulus yang rendah
Tidak memerlukan coating /
pelapisan
Dapat terjadi korosi celah pada bagian
sambungan
Co, Cr, Mo merupakan unsur beracun
Dibutuhkan waktu 2 minggu tanpa
pembebanan agar terjadi pertumbuhan
jaringan tubuh
CoCrMo
(Smooth)
Wear resistance baik Bisa menyebabkan reaksi negative
dengan jaringan tubuh
13
Co, Cr, Mo merupakan unsur beracun
memiliki modulus yang tinggi
CoCrMo
(Porous)
Wear resistance yang baik
Tidak diperlukan lapisan untuk
membuatnya menyatu dengan
femur
Co, Cr, Mo merupakan unsur beracun
Memiliki modulus yang tinggi
Dibutuhkan waktu 2 minggu tanpa
pembebanan agar terjadi pertumbuhan
jaringan
Ti6Al4V
(Porous)
Tidak diperlukan lapisan untuk
membuatnya menyatu dengan
femur
Memiliki modulus yang rendah
toxicity sangat rendah
wear resistance buruk
Dibutuhkan waktu 2 minggu tanpa
pembebanan agar terjadi pertumbuhan
tulang
Ti6Al4V
(Smooth)
Toxicity sangat rendah Wear resistance buruk
316L Stainless
Steel (Smooth)
Harga murah dan mudah untuk
diproduksi
Korosif
Mudah mengalami retak
Modulus sangat tinggi
Memungkinkan adanya reaksi negatif
jaringan tubuh
Tabel 3.6 Batas Toxicity [9]
Fe Mn Co Ni Cr V
CCR50 (µg/ml) 59 15 3,5 1,1 0,006 0,003
Nilai CCR50 ini didefinisikan sebagai kosentrasi dari substrat sel hidup yang mengalami
reduksi hingga 50% ketika diuji dengan unsur-unsur diatas.
III.4 Hidroksiapatit dan Chitosan
Hidroksiapati (HAp) merupakan senyawa organik yang mengandung sebagian besar
berupa kalsium fosfat. Sedangkan tulang dan gigi manusia juga mengandung Hidroksiapatit
Ca10(PO)4O(H)2 Komposisi Hap dalam tulang sebesar 65-70% sedangkan dalam gigi manusia
sebesar 90-95%. [12]
Hidroksiapatit memiliki beberapa karakteristik anatar lain
1. Berpori
2. Bioaktif
3. Tahan Korosi dan Inert
4. Tahan aus
Hidroksiapatit memiliki kandungan kimia yang hampir sama dengan kandungan yang
dimiliki oleh tulang yaitu Kalsium dan Fosfat, sehingga hidroksiapatit ini dapat untuk berikatan
secara baik dengan jaringan tubuh makhluk hidup. Selain itu, hidroksiapatit juga bersifat
resorbable oleh karena itu hidroksiapatit akan larut dan jaringan di sekelilingnya akan
menggantikannya setelah beberapa waktu
14
Tabel 3.7 Sifat Mekanik Hidroksiapatit [13]
Sifat
Makroskopik
Modulus
(GPa)
Kekuatan
Tekan
(MPa)
Bending
Strength
(MPa)
Kekerasan
(VHN)
Rassio
Possion
Densitas
(gram/cm3)
Hidroksiapatit 40-117 294 147 3,43 0,27 3,16
Chitosan merupakan sebuah biopolymer yang didapat dari proses deasetilasi kitin
dengan nama kimia (2-asetamida-deoksi-α-D-glukosa). Kitosan merupakan sebuah
polisakarida kationik alami serta memiliki sifat biokompatibel, biodegradable yang bagus serta
dapat meningkatkan adhesi dan ekspresi funsional osteoblas karena kemiripannya dengan
struktur glikosaminoglikan sehingga kitosan banyak digunakan dalam bidang biomedis.
Struktur porositas yang dimiliki oleh kitosan memberikan banyak runag bagi sel untuk
berkembang sehingga kitosan cocok untuk pengganti jaringan tulang. [14]
Tabel 3.8 Karakteristik Chitosan [14]
Spesifikasi Kadar Air Kadar
Mineral
Derajat
Deasetilisasi
Berat
Molekul
Derajat
Polimerisasi
Deskripsi 3,26 ± 0,45
%
10,11 ± 0,38
%
74,78–77,98
% 889,78 5
III.5 Sambungan Tulang Pinggul
Pinggul merupakan persendian yang menghubungkan antara tulang paha (femur bone)
dengan tulang panggul. Sendi ini berperan dalam pergerakan tubuh manusia, seperti duduk,
berjalan, berlari maupun gerakan memutar lainnya. Sambungan tulang pinggul (hip joint)
adalah sambungan yang terletak diantara tulang pinggul dan pangkal tulang paha atas. Hip joint
pada manusia terdiri dari tiga bagian pokok, yaitu: femur, femoral head, dan rounded socket.[1]
Gambar 3.4 Hip Joint Normal dan yang mengalami arthritits [15]
Pada sambungan tulang panggul yang normal (gambar 3.4) terdapat suatu jaringan yang
bersifat lembut dan tipis yang disebut dengan jaringan selaput synovial. Selaput ini
15
mengakibatkan adanya cairan pelumas yang dapat menghilangkan efek gesekan antara
artificial hip joint dengan tulang. Permukaan tulang juga memiliki suatu lapisan berupa tulang
yang rawan (articular cartilage) yang berfungsi sebagai bantalan lembut dan memungkinkan
tulang untuk bergerak bebas tanpa menimbulkan rasa sakit. Karena adanya gesekan dan
gerakan yang dialami setiap saat, maka lapisan tulang rawan ini akan semakin melemah dan
memicu terjadinya penyakit arthritis. Penyakit ini akan menyebabkan rasa sakit pada tulang
panggul pada saat beraktivitas [16]
III.5.1 Struktur Tulang Femur
Tulang paha terdiri dari dua struktur yang berbeda yaitu tulang kompak (kortikal) dan
tulang spons (cancellous atau trabecular), diperlihatkan pada gambar 3.6. Tulang kompak
membentuk silinder padat pada bagian poros tengah tulang di sekitar rongga sumsum tulang.
Tulang kompak menyumbang 80% dari massa tulang dalam tubuh
manusia. Tulang spons terletak di ujung tulang panjang, menyumbang sekitar 20% dari total
massa tulang dan memiliki struktur seperti sarang lebah. Tulang itu sendiri sebagian besar
terdiri dari 10-20% air, sekitar 60-70% adalah mineral tulang dan sisanya adalah kolagen, tetapi
tulang juga mengandung sejumlah kecil zat lain seperti protein dan garam anorganik.
Komposisi komponen mineral tulang dapat diperkirakan sebagai hidroksiapatit (HA) yang
merupakan gabungan antara kalsium dan fosfat, dengan rumus kimia Ca10(PO4)6(OH)2 dengan
kombinasi nano carbonate. Pada ujung-ujung tulang pipa terdapat perluasan bentuk sebagai
fungsi untuk berhubungan dengan tulang lain. Ujung tulang yang melebar ini tersusun atas
tulang spons yang disebut epifise. Bagian tengan diantara ujung yang meluas diasebut diafise
yang merupakan tulang kompak yang di dalamnya terdapat rongga yang disebut rongga
sumsum tulang. Antara epifise dan diafise ada daerah yang disebut cakra epifise. Daerah cakra
epifise inilah yang dapat tumbuh dan bertambah panjang selama seseorang masih dalam
pertumbuhan.[1]
Gambar 3.5 Struktur Tulang [1]
III.5.2 Gambaran Umum Tentang Artificial Hip Joint
Kerusakan pada sambungan tulang panggul (hip joint) dapat diakibatkan karena
penyakit maupun dari pengaruh usia (Osteoporosis) sehingga menyebabkan tulang keropos dan
16
menyebabkan sendi atau tulang tersebut tidak dapat berfungsi normal. Pada sambungan tulang
pinggul normal pada bagian femoral head masih dilapisi tulang rawan (articular cartilage)
yang masih mampu menghasilkan cairan pelumas untuk mengurangi efek gesekan (friction)
antar sambungan persendian. Pada gambar 3.6 menunjukkan perbedaan dari sambungan tulang
pinggul keadaan normal dengan yang mengalami arthritis.[1]
Gambar 3.6 Perbandingan hip joint a. pada keadaan normal b. arthritis [16]
Pada hip joint yang terkena penyakit arthritis, menunjukkan bahwa articular cartilage
pada femoral head mengalami degradasi. Hal inilah yang menyebabkan terjadinya radang pada
sendi sehingga akan menimbulkan rasa sakit dan mengakibatkan pergerakan dari hip joint
menjadi tidak lancar
Gambar 3.7 Pemotongan tulang femur dan pemasangan artificial hip joint [17]
Pada gambar 3.7 menunjukkan proses penggantian sambungan tulang pinggul dengan
sambungan tulang pinggul buatan (artificial hip joint). Sambungan tulang pinggul yang
17
mengalami kerusakan karena arthritis dilakukan pemotongan pada tulang femur terutama di
bagian femoral head. Setelah pemotongan, kemudian bagian acetabulum akan dihaluskan
untuk menempatkan cup pada acetabulum. Artificial hip joint akan dipasang dengan cara
menanam femoral stem pada tulang femur. Perbedaan sebelum dan sesudah treatment
implantation hip prosthesis joint di perlihatkan oleh gambar 3.8.
Gambar 3.8 Pemotongan Tulang Femur dan Pemasangan Artificial Hip Joint [17]
Desain acetabular liner untuk artificial hip joint dengan menggunakan bahan Ultra High
Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE) polymer on metal, menghasilkan artificial hip
joint menjadi lebih ringan dibandingkan konstruksi metal on metal (gambar 3.8). Namun
polymer on metal artificial hip joint akan lebih beresiko besar dengan munculnya debris yang
sangat berbahaya bagi tubuh manusia dengan ukuran partikel bervariasi dar makro, micro
hingga nano. Femoral stem adalah komponen stem untuk artificial hip joint yang berfungsi
untuk menggantikan kepala femur yang rusak dan telah dipotong. Fungsi femoral stem
memberikan dudukan pada femoral head yang menggantikan fungsi kerja kepala femur yang
telah rusak.
III.6 Cemented Artificial Hip Joint
Cemented Artificial Hip Joint adalah metode pemasangan implant menggunakan semen
untuk merekatkan dan menguatkan artificial hip joint ke dalam tulang femur (gambar 3.9).
Penggunaan semen bukan sebagai lem melainkan sebagai material pengisi ruang kosong antara
artificial hip joint dengan fulang femur bagian dalam. Hingga saat ini material yang sering
digunakan sebagai semen adalah berbahan dasar polymethylmethacrylate (PMMA). Kelebihan
dari metode ini adalah semua ukuran artificial hip joint dapat diaplikasikan pada berbagai
tulang paha. Sedangkan kekurangan pada metode ini adalah
1. Pengisian semen kedalam rongga tulang paha selama operasi dapat menyebabkan
gangguan pada sirkulasi dan dapat mengganggu aliran darah.
2. Semen tulang membutuhkan sekitar 10 menit untuk mengeras. dalam waktu ini ada
kemungkinan artificial hip joint berubah posisi.
3. Adanya semen akan memungkinkan munculnya debris karena adanya pergerakan pada
tulang femur dan artificial hip joint
18
4. Semen tulang bisa retak dan menyebabkan pergeseran dari artificial hip joint [10]
Gambar 3.9 Cemented Artificial Hip Joint [18]
III.7 Cementless Artificial Hip Joint
Cementless artificial hip joint atau yang disebut uncemented artificial hip joint adalah
metode pemasangan implant tanpa menggunakan semen, metode ini muncul karena adanya
kekurangan yang dimiliki oleh metode pemakaian semen. Artificial hip joint yang dipasang
dengan cementless, permukaannya harus dibuat kasar. Tujuannya untuk menghasilkan fixation
dan gesekan yang baik antara artificial hip joint dengan bagian dalam tulang paha sehingga
lebih dapat terpasang dengan stabil. Pada metode terdapat beberapa kekurangan antara lain:
1. Saat artificial hip joint terpasang pada tulang, komponen tulang akan terdesak sehingga
akan menghalangi sirkulasi darah.
2. Tulang paha dapat patah atau crack selama pemakaian karena beban yang besar
3. Dibutuhkan ukuran artificial hip joint yang sangat presisi dengan tulang paha [10]
Gambar 3.10 Cementless Hip Joint Replacement [18]
III.8 Kegagalan Pada Artificial Hip Joint
Dari perancangan desain sambungan tulang pinggul buatan direncanakan bahwa desain
ini akan dapat bertahan rata-rata selama 20 – 30 tahun. Tetapi tidak sedikit dari pasien yang
dalam beberapa tahun penggunaan sudah merasakan hal yang tidak normal pada sambungan
19
tulang pinggul buatan ini. Beberapa aspek dapat mempengaruhi lamanya umur pemakaian
sambungan tulang pinggul buatan. Kegagalan yang sering terjadi disebabkan oleh dua aspek
yaitu aspek medis dan aspek tribologi. Aspek medis yang banyak menyebabkan kegagalan
sistem sambungan tulang pinggul buatan antara lain:
a. Alergi
Daya tahan dan kekebalan tubuh manusia berbeda-beda. Dalam pemasangan sambungan
tulang pinggul buatan harus juga diperhatikan efek dari material penyusun terhadap tubuh
pasien.
b. Infeksi
Dalam penanaman sambungan tulanng pinggul sangatlah penting menjaga kehigienisan
baik pada alat yang digunakan maupun sambungan tulang pinggul buatan itu sendiri.
Infeksi karena kuman maupun bakteri akan mempercepat kegagalan penanaman
sambungan tulang pinggul buatan.
c. Kesalahan pemasangan
Penanaman sambungan tulang pinggul buatan dibutuhkan ketelitian pemasangan yang
sangat ekstra. Kesalahan posisi pemasangan akan semakin membuat keausan yang lebih
cepat atau mengurangi kestabilan sistem. [9] Kegagalan akibat patah implant ditunjukkan
oleh gambar 3.11.
Gambar 3.11 Kegagalan pada artificial hip joint [4]
Sedangkan aspek tribologi yang ada antara lain:
a. Wear
Wear resistance yang tinggi akan lebih baik digunakan daripada wear resistance yang
rendah. Wear akan mempercepat keausan dari head maupun cup. Keausan ini akan
menyebabkan ketidakstabilan sistem yang memungkinkan terlepasnya head dari cup.
Wear sangat dipengaruhi oleh desain geometri maupun materialnya.
b. Load
Load atau pembebanan dari tubuh akan mempengaruhi kekuatan system artificial hip joint.
Femoral stem akan patah atau berubah bentuk jika pembebanan yang diberikan melebihi
yield strength dari material femoral stem. Von Mises yang terukur dari hasil analisa akan
menunjukkan distribusi tegangan dari femoral stem.
20
c. Friction
Friction yang tinggi akan menyebabkan cepatnya keausan pada ball bearing. Seperti
halnya wear, friction yang tinggi juga menyebabkan ketidakstabilan sistem. Desain
geometri dan material sangat berpengaruh terhadap friction. Radial clearance antara head
dan cup akan menentukan maksimal atau tidaknya lubrikasi yang bekerja untuk
mengurangi friksi ini.
d. Tekanan kontak
Tekanan kontak akan sangat berpengaruh pada lama tidaknya umur dari sambungan tulang
pinggul buatan. Distribusi tekanan kontak yang terkonsentrasi akan mempercepat keausan
dari permukaan kontak. Perancangan desain dan material menentukan besar kecilnya
tekanan kontak maksimum dan distribusi tekanan kontaknya. [10]
III.9 Invesment Casting
Invesment Casting adalah sebuah proses manufaktur yang menggunakan wax sebagai
pola atau pattern yang kemudian wax ini dilapisi dengan material refractory keramik atau slurry
(gambar 3.12). Kemudian lapisan keramik atau slurry akan dipanaskan agar lapisan tersebut
mengeras dan mebuat wax tersebut akan meleleh dan keluar dan terbentuk rongga yang
bentuknya sesuai dengan wax (benda kerja) yang nantinya cetakan ini akan dimasukkan molten
metal. Molten metal akan mengalami pembekuan (solidification) dalam cetakan keramik
tersebut kemudian cetakan keramik akan dihancurkan untuk mendapatkan hasil pengecoran.
[19]
Gambar 3.12 Skema Invesment Casting [20]
III.10 Finite Element Analisis
Finite Element Analysis (FEA) adalah teknik komputasi yang digunakan untuk
memperkirakan solusi atas berbagai boundary value problem di bidang teknik. Secara
sederhana, boundary value problem adalah permasalahan matematika yang memiliki satu atau
lebih variabel bebas yang harus memenuhi persamaan diferensial di seluruh area dalam suatu
domain yang diketahui dan memenuhi kondisi spesifik pada batas (boundary) domain.
Boundary value problem terkadang juga disebut fied problem. Yang dimaksud dengan field
21
adalah domain yang diperhatikan dan paling sering merepresentasikan struktur fisik. Field
variable adalah variabel bebas yang didapatkan dari penyelesaian persamaan diferensial.
Sedangkan boundary condition adalah nilai spesifik dari field variable pada daerah batas
(boundary) dari field. Berdasarkan tipe permasalahan fisik yang dianlisa, field variable dapat
meliputi dislokasi fisik, temperatur, heat flux, kecepatan fluida, dan sebagainya.
Metode elemen hingga adalah metode numerik yang digunakan sebagai salah satu
solusi pendekatan untuk memecahkan berbagi permasalahan fisik. Adapun dasar dari metode
elemen hingga adalah membagi benda kerja menjadi elemen-elemen kecil yang jumlahnya
berhingga sehingga dapat menghitung reaksi akibat beban (load) pada kondisi batas (boundary
condition) yang diberikan. Dari elemen-elemen tersebut dapat disusun persamaan-persamaan
matriks yang biasa diselesaikan secara numerik dan hasilnya menjadi jawaban dari kondisi
beban yang diberikan pada benda kerja tersebut. Metode Elemen Hingga (MEH) dapat
mengubah suatu masalah yang memiliki jumlah derajat kebebasan tidak berhingga menjadi
suatu masalah dengan jumlah derajat kebebasan tertentu sehingga proses pemecahannya lebih
sederhana. Metode ini merupakan metode computer oriented yang harus dilengkapi dengan
program-program komputer digital yang tepat dalam penelitian.
Pada sebagian besar permasalahan teknik, perlu terlebih dahulu mengetahui nilai variabel
seperti dislokasi, tegangan, temperatur, tekanan, dan kecepatan sebagai fungsi dari koordinat
spasial (x,y,z). Pada kasus transient unsteady state, variabel harus didapatkan sebagai fungsi
bukan hanya dari koordinat spasial, namun juga waktu (t). Pada praktiknya, geometri (domain
atau region solusi) sering kali tidak teratur sehingga langkah pertama dari analisa elemen
hingga adalah dengan menerapkan diskretisasi dari domain yang tidak teratur menjadi
subdomain yang lebih kecil dan lebih teratur. Berbaai metode dapat digunakan untuk
memodelkan domain menggunakan elemen hingga. Perbedaan metode untuk membagi domain
pada elemen hingga menyebabkan
Perbedaan lamanya waktu komputasi dan sering mengarah pada perbedaan aproksimasi
solusi. Proses diskretisasi adalah sebuah langkah yang sangat penting dalam pertimbangan
teknik. Metode elemen hingga yang efisien memerlukan pengalaman dan pengetahuan yang
cukup. Untuk masalah dengan skala besar yang melibatkan geometri kompleks, metode elemen
hingga memerlukan waktu dan usaha yang besar jika hanya berdasarkan prosedur manual.
Oleh karena itu, beberapa program telah dikembangkan untuk dapat menjalankan mesh secara
otomatis agar dapat meningkatkan efisiensi pada aplikasi domain yang kompleks dan
meminimalkan interface dengan analis.
Membagi daerah atau luasan menjadi sebuah elemen merupakan langkah utama dari
sebuah metode elemen hingga. Dimana mesh adalah distribusi dari elemen itu sendiri. Dan
elemen-elemen itu sendiri dihubungkan oleh nodes. Kemudian setelah area tersebut
didiskretisasi langkah selanjutnya adalah menentukan persamaan untuk setiap elemen yang
dibutuhkan. Misalnya sifat-sifat termal suatu material seperti konduktifitas termal yang mana
persamaan dari elemen itu nantinya digabungkan untuk menentukan persamaan global untuk
meshnya dimana menggambarkan perubahan dari seluruh bagian secara umum. [21]
22
III.11 Penelitian Sebelumnya
Pada tahun 2014 telah dilakukan penelitian oleh Muhammad Hafidh Rasyadi dan Yusuf
Kaelani dengan judul penelitian Analisa Gerakan Material Implantasi Prothesis Pada Total
Hip Joint Replacement Akibat Gerak Adduksi Abduksi Menggunakan Metode Elemen Hingga.
Pada penelitian tersebut pengujian dilakukan dengan simulasi pada software finite element.
Adapun material prosthesis yang digunakan adalah Ti-6Al-4V dan Co-Cr alloy dengan
polymethyl methacrylate sebagai material dari mantel semennya. Penelitian tersebut
menganalisa cemented hip prosthesis bagian kanan kiri depan belakang dianggap dijepit
sempurna oleh tulang. Pembebanan yang diberikan yaitu asumsi 4x berat manusia normal
dewasa yaitu 2.8 kN. Pembebanan diberikan berdasarkan pada sudut maksimum gerakan kaki
ke dalam (adduksi) 220, dan Gerakan kaki ke luar (abduksi) 400. Analisa yang digunakan
merupakan analisa 2 dimensi. Adapun hasil dari tugas akhir kali ini yaitu didapatkan distribusi
tegangan normal dan tegangan gesernya serta nilai koefisien gesek kritis dari tiap model kontak
antara prosthesis terhadap mantel semennya. Dari hasil tersebut adanya modifikasi profil
permukaan dari model prosthesis yang sudah ada dapat meningkatkan nilai dari koefisien
gesek.
Gambar 3.13 Hasil Simulasi dengan Software ANSYS [22]
Pada tahun 2018 telah dilakukan penelitian oleh Jaspreet Singh ddari Mechanical
Engineering India dengan judul Investigations for Mechanical Properties and Biocompatibility
of SS-316L Implant Prepared as Rapid Investment Casting for Batch Production. Pada
penelitian tersebut bertujuan untuk mengembangkan material implant biomedik berupa SS-
316L dengan mengkombinasikan Fused Deposition Modelling, Chemical Vapor Smoothing,
Silicon Molding dan Investment Casting. Dengan melakukan variasi pada proses Invesment
Casting berupa variasi waktu pengeringan dan variasi ketebalan cetakan yang berpengaruh
terhadap hasil akhir kehalusan permukaan, keakuratan dimensi dan kekerasan produk implant.
Hasil uji menunjukkan bahwa kekerasa permukaan berkurang dengan meningkatnya ketebalan
dinding cetakan, karena dengan meningkatnya ketebalan cetakan akan berpengaruh pada laju
pendinginan Sedangkan untuk mengetahui biocompatibility dilakukan uji in vitro untuk
mengetahui pertumbuhan jaringan sel fibroblast pada tikus (NIH-3T3). Hasil uji ini
menunjukkan bahwa implant mampu mendukung cell adhesion dan cell proliferation sehingga
mampu digunakan untuk rekayasa jaringa
23
BAB IV
METODE YANG DIGUNAKAN
Untuk metode yang digunakan adalah penguasaan terhadap solid work yang berfungsi
untuk pembuatan design dan geometries implan. Selanjutkan diperlukan penguasaan terhadap
ansys yang membantu proses simulasi. Pengembangan awal design implant dengan bantuan
Finite Element Analysis. Berikutnya pengembangan 3D design dengan menggunakan bantuan
software Solidwork 2014.
Gambar 4.1 Design Artificial Hip Joint
Gambar 4.2 Simulasi Artificial Hip Joint dengan ANSYS 2019
IV.1 Tahapan Penelitian
Tahun Pertama: Design, Model Simulation & Manufacturing
Tahun pertama fokus pada pembuatan desain yang digunakan untuk implant. Setelah
pembuatan desain artificial hip joint selesai maka dilanjutkan dengan proses simulasi
menggunakan software ANSYS 2019. Analisis ini digunakan untuk mensimulasikan fenomena
yang akan terjadi pada saat pembuatan model.
24
Gambar 4.3 Geometri dan desain Artificial Hip Joint
Permodelan pertama dilakukan dengan menggunakan analisa transient thermal untuk
mengetahui distribusi temperatur. Selanjutnya, dilakukan analisa couple-field dengan transient
structural. Analisa coupled field dapat merepresentasikan efek termal untuk dikaitkan pada
fenomena lain. Analisa transient structural kemudian dilakukan untuk mengetahui tegangan
termal dan shrinkage yang terjadi pada produk. Analisa termal pada permodelan ini
menggunakan program Ansys Workbench 19.1 dengan modul transient thermal. Analisa
transient thermal menentukan temperatur dan besaran termal lain yang berubah terhadap
waktu. Sebuah analisa transient thermal pada dasarnya memiliki prosedur yang sama dengan
analisa steady-state thermal, perbedaan utama diantara keduanya adalah sebagian besar
pembebanan pada analisa transient adalah fungsi terhadap waktu. Tabel 4.1 menunjukkan
beberapa sifat dari material yang harus dimasukkan ke dalam permodelan untuk mendapatkan
output yang diinginkan.
Tabel 4.1 Input dan output pada Analisa permodelan
Analisa Modul Input Output
Termal Transient
Thermal
Konduktivitas termal,
koefisien panas spesifik,
densitas
Distribusi temperatur
Struktural Transient
Structural
Modulus elastisitas, poisson
ratio, koefisien ekspansi
termal
Tegangan termal,
shrinkage
Sebelum dilakukan investment casting akan kita lakukan Analisa permodelan
menggunakan ANSYS. Permodelan pada investment casting dilakukan dua tahap. Permodelan
pertama dilakukan dengan menggunakan analisa transient thermal untuk mengetahui distribusi
25
temperatur. Selanjutnya, dilakukan analisa couple-field dengan transient structural. Analisa
coupled field dapat merepresentasikan efek termal untuk dikaitkan pada fenomena lain. Analisa
transient structural kemudian dilakukan untuk mengetahui tegangan termal dan shrinkage
yang terjadi pada produk Investment Casting. Analisa termal pada permodelan ini
menggunakan program Ansys Workbench 19.1 dengan modul transient thermal. Analisa
transient thermal menentukan temperatur dan besaran termal lain yang berubah terhadap
waktu. Sebuah analisa transient thermal pada dasarnya memiliki prosedur yang sama dengan
analisa steady-state thermal, perbedaan utama diantara keduanya adalah sebagian besar
pembebanan pada analisa transient adalah fungsi terhadap waktu. Tabel dibawah ini
menunjukkan beberapa sifat dari material yang harus dimasukkan ke dalam permodelan untuk
mendapatkan output yang diinginkan.
Tabel 4.2 Input dan output pada analisa transient thermal
Analisa Modul Input Output
Termal Transient
Thermal
Konduktivitas termal, koefisien
panas spesifik, densitas Distribusi temperatur
Struktural Transient
Structural
Modulus elastisitas, poisson
ratio, koefisien ekspansi termal
Tegangan termal,
shrinkage
Analisa termal yang pertama adalah analisa mengenai distribusi temperatur pada hasil
coran. Shrinkage merupakan peristiwa menyusutnya volume selama proses pengecoran setelah
dilakukan pendinginan. Untuk menghitung shrinkage yang terjadi selama pendinginan,
diperlukan nilai deformasi pada hasil coran di setiap sumbu. Selanjutnya, geometri awal produk
dikurangi dengan deformasi tersebut sehingga didapatkan volume akhir produk. Dengan
mengurangkan volume awal dengan volume akhir, maka didapatkan besarnya shrinkage pada
produk investment casting. Selain itu dilakukan juga simulasi menggunakan modul Static
Structural yang bertujuan untuk mengetahui kekuatan produk, dari artificial hip joint dengan
berbagai pembebanan (berdiri, duduk, berjalan, melompat dan berlari). Apabila hasil analisa
ANSYS sudah menunjukkan hasil yang seperti apa yang dinginkan maka proses selanjutnya
berupa pengecoran dengan metode investment casting dengan bahan logam CoCrMo.
Kemudian dilakukan pelapisan hidroksi apatit untuk meningatkan kemampuan
biocompatibility. Alasan pemakaian material CoCrMo adalah karena material jenis ini
memiliki sifat mekanik yang naik, lebih ringan dan memiliki ketahanan korosi yang baik.
Sedangkan proses pelapisan (coating) menggunakan hidroksiapatit adalah untuk meingkatkan
fixation antara artificial hip joint dengan femur bone dan juga mengurangi laju munculya debris
yang disebabkan mekanik maupun chemical. Untuk kegiatan pengecoran dengan metode
investment casting dan proses coating dilakukan di PT. Pelopor Teknologi Implantindo,
Mojokerto, Jawa Timur. Diagram alir di tahun pertama ditunjukkan pada gambar 4.4.
26
Gambar 4.4 Diagram alir di tahun pertama
Tahun Kedua: Development & Various Design based on ages (size and shape)
Tahun kedua fokus pada manufacturing dengan pengembangan variasi ukuran dan
bentuk Artificial HiP Joint. Selain itu produk juga akan dilakukan analisa simulasi
menggunakan software ANSYS dengan berbagai kondisi dan pembebanan untuk mengetahui
kemampuan dari produk tersebut saat diaplikasikan. Diagram alir di tahun kedua, diperlihatkan
pada gambar 4.5.
27
Gambar 4.5 Diagram Alir Tahun Kedua
IV.2 Anggota Tim Riset
Tabel 4.3 merupakan rincian tim riset serta peran dalam produksi Hip Joint Prosthesis
berbahan dasar CoCrMo Alloy
Tabel 4.3 Anggota Tim Riset
No Nama Asal
Institutsi
Posisi dikelompok
riset Peran/Tanggung Jawab
1 Yuli Setiyorini, ST.,
MPhil., PhD.Eng ITS Ketua
Pemilihan design dan
geometris implant
2 Sungging Pintowantoro,
ST., MT., PhD ITS Anggota Proses simulasi
3 Fakhreza Abdul, ST., MT ITS Anggota Proses manufacturing
investment casting
4 Fahny Ardian, ST ITS Anggota
Mahasiswa S2 yang
terlibat dalam
penelitian dan
mengerjakan topik
thesis yang sama
28
BAB V
JADWAL
Tabel 5.1 Jadwal Penelitian
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1 Studi Literatur Proposal
2 Karakterisasi Material E-Guide Tint Data
3 Proses Desain dengan Solidworks Data
4 Proses Simulasi dengan ANSYS Data
5 Analisa Hasil Simulasi Data
6 Pencetakan dengan 3D Printing Produk 3D Printing
7 Pembuatan Desain Invesment Casting Data
8 Simulasi Invesment Casting dengan ANSYS Data
9 Analisa Hasil Simulasi Data
10 Proses Invesment Casting dengan material CoCrMo Produk Artificial Hip Joint
11 Proses Coating dengan Hidroksi Apatit Produk Artificial Hip Joint
12 Manufacturing dengan Variasi Bentuk dan Ukuran Produk Artificial Hip Joint
13 Publikasi dan Seminar Data
Tahun I Tahun IINo Aktivitas Luaran
v
BAB VI
DAFTAR PUSTAKA
[1] Rogerz, Kara.2011. Bone and Muscle Structure, Force and Motion. Britannica Educational
Publishing. New York
[2] www.Kemenkes.go.id
[3] World Health Organization FRAX, Calculation, 2011
[4] Colic, K. 2016. The Current Approach to Research and Design of The Artificial Hip
Prothesis. University of Berlgarde, Innovation Center. Serbia
[5] Aoki, Hideki. 1991. Science and Medical Application of Hidroxyapatite. JAAS: Tokyo,
Japan.
[6] Kapus. 2020. Relationships Between Bone Mineral Density, Body Composition, and
Isokinetic Strength in Postmenopausal Women. Faculty of Science. Czech Republic
[7] Smallman. & A.H.W. Ngan, 2007. Physical Metallurgy and Advanced Material, Sevent
Edition. Elsevier Science and Sabre Foundation Book
[8] Iyer, Mohan. 2018, The Hip Joint in Adults Advance and Developments, Pan Stanford
Publishing Pte. Ltd. Singapore
[9] Hasirci, Vasif. 2018. Fundamentals of Biomaterials, Springer Science. New York
[10] Buddy D, Ratner. 2013. Biomaterials Science an Introduction to Materials in Medicine.
Third Edition, Elsevier Science and Sabre Foundation Book.
[11] https://westernjusticelaw.com/metal-on-metal-hip-replacements/
[12] Park, John and Lakes. 2007. Biomaterials in Introduction. Third edition. Vol 1.USA CRC
Press
[13] Nabakumar, Pramanik, Mishra, Indranil, Tapas Kumar, Parag Bhargava. 2009. Chemical
Synthesis, Characterization, and Biocompatibility Study of Hidroxyapatite/Chitosan
Phosphate Nanocomposite for Bone Tissue Engineering Application. International
Journal of Biomaterials. Volume Article ID 512417
[14] Yildrim, Oktay. 2004. Preparation and Characterization of Chitosan/Calsium Phosphate
Bases Composite, Turkey.
[15] http://hofmannarthritisinstitute.com/hip/understanding-hip-arthritis/
[16] www.HaloDoc.com
[17] https://www.baptistjax.com/health-library/assemblyAHP
[18] https://www.baptistjax.com/health-library/in-depth-reports/well-connected/hip-joint-
replacement-series
[19] Campbell. 2015. Complete Casting Handbook.Elsevier.Ltd.USA
[20] Carmen. 2019. Support Vector Representation Machine for Superalloy Investment
Casting Optimization. Department of Engineering and Architecture, University of Trieste.
Italy
[21] Xiaolin. 2019. Finite Element Modelling and Simullation with ANSYS Workbench.CRC
Press. London
[22] David. 2008. Finite Element Analysis of Hip Stem Design. Departemen of Mechanical
Engineering. Ohio Nortehn University.United States.
vi
BAB VII
LAMPIRAN
Lampiran 1
Biodata Tim Peneliti
1. Ketua
a. Nama Lengkap : Yuli Setiyorini, ST., MPhil., PhD. Eng
b. NIP/NIDN : 197907242005012003/0024077901
c. Fungsional/Pangkat : Lektor/IIIc
d. Bidang Keahlian : Biomaterials and Materials Processing
e. Departemen/Fakultas : Teknik Material dan Metalurgi/Indsys
f. Alamat Rumah dan No. Telp : Jl. Keputih Perintis VI No.3, Sukolilo, Surabaya
g. Riwayat penelitian/pengabdian (2) yang paling relevan dengan penelitian yang diusulkan/dilaporkan (sebutkan
sebagai Ketua atau Anggota)
Type Judul Peranan Sumber dana
Penelitian
(2016-2019)
Pengembangan implant berbasis CoCrMo
alloy dengan metode cast forging dan 3D
print EBM tanpa memicu terjadinya efek
keracunan Cr6+ dalam plasma darah hingga
berdampak kanker
Ketua Hitachi Foundation
Penelitian
(2014-2015)
Pembuatan nano chitosan dari recycle
biowaste
Ketua Unggulan ITS
Penelitian
(2014-sekarang)
Pembuatan dental implant dengan 3D
printing
Ketua Mandiri kerjasama dengan
Pramita Lab
Penelitian
(2013-sekarang)
Pembuatan implant tulang temporary
berbasis stainless steel dengan investment
casting
Ketua Mandiri kerjasama dengan
Xenith dan Pelopor Teknologi
Implantindo Indonesia
Pengabdian
(2019)
Sintesis chitosan antibacterial dari BSF Anggota Pengabdian berbasis Penelitian
h. Publikasi (2) yang paling relevan (dalam bentuk makalah atau buku)
1. International Conference on Mechanical and Production Engineering (ICMPE), 9th-10th October 2018,
Yokohama, Japan. (Proceeding Conference and Best of Presentation/Content Award).
2. Summit of Materials Science (SMS) 2018, held on 29th-30th October 2018, Sendai, Japan. (Poster
Presentation). IMR-Tohoku University.
3. Engineering Physics International Conference (EPIC 2018), held on 31st October-2nd November 2018,
Surabaya, Indonesia. (Oral Presentation)
vii
4. International Conference Advanced Nano and Energy Materials (ANEM 2018), held on 12nd -14th
December 2018, Western Australia, Australia. (Oral Presentation)
5. International Journal of Mechanical and Production Engineering, ISSN(p): 2320-2092, ISSN(e): 2321-2071
Volume- 7, Issue-1, Jan.-2019, http://iraj.in
6. SIDI Inernational Conference 2019, held on 2nd-8th September 2019, Surabaya. (Oral Presentation)
i. Paten (2) terakhir
j. Tugas Akhir (2 terakhir yang paling relevan), Tesis (2 terakhir yang paling relevan), dan Disertasi (2 terakhir
yang paling relevan) yang sudah selesai dibimbing.
Type Judul
Disertation In-vitro Behavior of Co-Cr-Mo Alloys Prepared by Electron Beam Melting (EBM) in
Inflammatory Artificial Blood Plasma
Thesis Pengembangan dental coating
Thesis Studi performa produk-produk dental appliances
Tugas Akhir Sintesis chitosan dari BSF sebagi antibacterial
Tugas Akhir Sintesis nano chitosan dengan bantuan gelombang mikro
Tugas Akhir Pembuatan nano bovine carbonated-hydroxyapatite dengan gelombang mikro
2. Anggota
a. Nama Lengkap : Sungging Pintowantoro, ST., MT., PhD. Eng
b. NIP/NIDN : 196809302000031001/0030096803
c. Fungsional/Pangkat : Lektor Kepala/IIId
d. Bidang Keahlian : Minerals and Materials Processing
e. Departemen/Fakultas : Teknik Material dan Metalurgi/Indsys
f. Alamat Rumah dan No. Telp : Jl. Keputih Perintis VI No.3, Sukolilo, Surabaya
g. Riwayat penelitian/pengabdian (2) yang paling relevan dengan penelitian yang
diusulkan/dilaporkan (sebutkan sebagai Ketua atau Anggota)
Type Judul Peranan Sumber dana
Penelitian
(2016-2019)
Pengembangan implant berbasis CoCrMo
alloy dengan metode cast forging dan 3D
print EBM tanpa memicu terjadinya efek
Anggota Hitachi Foundation
viii
keracunan Cr6+ dalam plasma darah hingga
berdampak kanker
Penelitian
(2014-2015)
Pembuatan nano chitosan dari recycle
biowaste
Ketua Unggulan ITS
Penelitian
(2014-sekarang)
Pembuatan dental implant dengan 3D
printing
Anggota Mandiri kerjasama dengan
Pramita Lab
Penelitian
(2013-sekarang)
Pembuatan implant tulang temporary
berbasis stainless steel dengan investment
casting
Anggota Mandiri kerjasama dengan
Xenith dan Pelopor Teknologi
Implantindo Indonesia
Pengabdian
(2019)
Sintesis chitosan antibacterial dari BSF Ketua Pengabdian berbasis Penelitian
h. Publikasi (2) yang paling relevan (dalam bentuk makalah atau buku)
1. International Conference on Mechanical and Production Engineering (ICMPE), 9th-10th October 2018,
Yokohama, Japan. (Proceeding Conference and Best of Presentation/Content Award).
2. Summit of Materials Science (SMS) 2018, held on 29th-30th October 2018, Sendai, Japan. (Poster
Presentation). IMR-Tohoku University.
3. Engineering Physics International Conference (EPIC 2018), held on 31st October-2nd November 2018,
Surabaya, Indonesia. (Oral Presentation)
4. International Conference Advanced Nano and Energy Materials (ANEM 2018), held on 12nd -14th
December 2018, Western Australia, Australia. (Oral Presentation)
5. International Journal of Mechanical and Production Engineering, ISSN(p): 2320-2092, ISSN(e): 2321-2071
Volume- 7, Issue-1, Jan.-2019, http://iraj.in
6. SIDI Inernational Conference 2019, held on 2nd-8th September 2019, Surabaya. (Oral Presentation)
i. Paten (2) terakhir
j. Tugas Akhir (2 terakhir yang paling relevan), Tesis (2 terakhir yang paling relevan), dan Disertasi
(2 terakhir yang paling relevan) yang sudah selesai dibimbing.
Type Judul
Disertation In-vitro Behavior of Co-Cr-Mo Alloys Prepared by Electron Beam Melting (EBM) in
Inflammatory Artificial Blood Plasma
Tugas Akhir Sintesis chitosan dari BSF sebagi antibacterial
Tugas Akhir Sintesis nano chitosan dengan bantuan gelombang mikro
Tugas Akhir Pembuatan nano bovine carbonated-hydroxyapatite dengan gelombang mikro
3. Anggota
a. Nama Lengkap : Fakhreza Abdul, ST., MT.
ix
b. NIP/NIDN : 199102172015041002/0017029101
c. Fungsional/Pangkat : Asisten Ahli/IIIb
d. Bidang Keahlian : Minerals and Materials Processing
e. Departemen/Fakultas : Teknik Material dan Metalurgi/Indsys
f. Alamat Rumah dan No. Telp : Jl. Keputih Perintis VI No.3, Sukolilo, Surabaya
g. Riwayat penelitian/pengabdian (2) yang paling relevan dengan penelitian yang
diusulkan/dilaporkan (sebutkan sebagai Ketua atau Anggota)
Type Judul Peranan Sumber dana
Penelitian
(2014-2015)
Pembuatan nano chitosan dari recycle
biowaste
Ketua Unggulan ITS
Penelitian
(2014-sekarang)
Pembuatan dental implant dengan 3D
printing
Anggota Mandiri kerjasama dengan
Pramita Lab
Penelitian
(2013-sekarang)
Pembuatan implant tulang temporary
berbasis stainless steel dengan investment
casting
Anggota Mandiri kerjasama dengan
Xenith dan Pelopor Teknologi
Implantindo Indonesia
Pengabdian
(2019)
Sintesis chitosan antibacterial dari BSF Ketua Pengabdian berbasis Penelitian
h. Publikasi (2) yang paling relevan (dalam bentuk makalah atau buku)
1. SIDI Inernational Conference 2019, held on 2nd-8th September 2019, Surabaya. (Oral Presentation)
i. Paten (2) terakhir
j. Tugas Akhir (2 terakhir yang paling relevan), Tesis (2 terakhir yang paling relevan), dan Disertasi
(2 terakhir yang paling relevan) yang sudah selesai dibimbing.
Type Judul
Tugas Akhir Sintesis chitosan dari BSF sebagi antibacterial
Tugas Akhir Sintesis nano chitosan dengan bantuan gelombang mikro
Tugas Akhir Pembuatan nano bovine carbonated-hydroxyapatite dengan gelombang mikro
x
Lampiran 2
SURAT PERNYATAAN KESEDIAAN MITRA
Yang bertanda tangan di bawah ini kami:
Nama : Teguh Hari Prasetyo
Jabatan : Operational Director
Nama Mitra : PT. Pelopor Teknologi Implantindo
menyatakan bersedia untuk melaksanakan tanggung jawab sebagai mitra penelitian:
Judul Penelitian : Produksi Hip Joint Prosthesis berbasis CoCrMo
Alloy dengan Investment Casting dalam rangka
mencapai TKDN
Ketua Tim Peneliti : Yuli Setiyorini, ST., MPhil.,. PhD.Eng
Dengan memberi kontribusi in cash sebesar Rp 40.000.000,-
Surat pernyataan ini kami buat dengan sebenarnya untuk digunakan seperlunya.
Surabaya, 2 Maret 2020
Mengetahui,
Pimpinan Mitra/Instansi Peneliti Mitra
(Teguh Hari Prasetyo) (Teguh Hari Prasetyo)
xi
xii
DATA USULAN DAN PENGESAHAN
PROPOSAL DANA LOKAL ITS 2020
1. Judul Penelitian
Produksi Hip Joint Prosthesis berbasis CoCrMo Alloy dengan Investment Casting dalam rangka mencapai TKDN
Skema : PENELITIAN KEMITRAAN
Bidang Penelitian : Desain
Topik Penelitian : Produk Peralatan Medis
2. Identitas Pengusul
Ketua Tim
Nama : Yuli Setiyorini S.T., M.Phil
NIP : 197907242005012003
No Telp/HP : 083854714441
Laboratorium : Laboratorium Teknologi Pengolahan Mineral dan Material
Departemen/Unit : Departemen Teknik Material dan metalurgi
Fakultas : Fakultas Teknologi Industri dan Rekayasa Sistem
Anggota Tim
No Nama Lengkap Asal Laboratorium Departemen/UnitPerguruan
Tinggi/Instansi
1Yuli Setiyorini
S.T., M.Phil
Laboratorium Teknologi Pengolahan Mineral dan Material
Departemen Teknik Material dan metalurgi
ITS
2Dr. Sungging Pintowantoro
ST., MT.
Laboratorium Teknologi Pengolahan Mineral dan Material
Departemen Teknik Material dan metalurgi
ITS
3Fakhreza Abdul
S.T., M.T.
Laboratorium Teknologi Pengolahan Mineral dan Material
Departemen Teknik Material dan metalurgi
ITS
3. Jumlah Mahasiswa terlibat : 1
4. Sumber dan jumlah dana penelitian yang diusulkan
a. Dana Lokal ITS 2020 : 60.000.000,-
b. Sumber Lain : 40.000.000,-
Jumlah : 100.000.000,-
Tanggal Persetujuan
Nama Pimpinan Pemberi
Persetujuan
Jabatan Pemberi Persetujuan
Nama Unit Pemberi
PersetujuanQR-Code
08 Maret 2020
Dr., Ir. Bambang
Iskandriawan M.Eng.
Kepala Pusat Penelitian/Kajian/Unggulan
IptekDesain
08 Maret 2020
Agus Muhamad Hatta , ST, MSi,
Ph.DDirektur
Direktorat Riset dan Pengabdian
Kepada Masyarakat