Biomechanics
Biomekanika adalah ilmu yang menggunakan hokum-hukum fisika dalam mekanika teknik untuk mendeskripsikan gerakan pada bagian tubuh (kinematik) dan memahami efek gaya dan momen yang terjadi pada tubuh (kinetic). Biomekanika merupakan keilmuan yang mengkombinasikan hokum-hukum fisika dengan konsep-konsep teknik dengan pengetahuan dari keilmuan biologi dan perilaku manusia (Chaffin et al., 2006). Aplikasi keilmuan biomekanika sangat luas. pengetahuan tentang kemampuan dan keterbatasan sistem otot-rangka manusia dalam bergerak dan bekerja dibutuhkan sebagai dasar pertimbangan dalam perancangan alat dan tempat kerja.
Dengan melihat mechanical behavior, dapat difahami tentang cara kerja, gaya yang dikeluarkan dan momen gaya, sehingga hal ini dapat bermanfaat untuk meminimalisasi tingkat cidera pada musculoskeletal dan tentunya dapat memperbaiki kinerja pekerja. Kembali kepada konsep tentang prinsip human centered design, dimana segala sesuatu disesuaikan dengan manusia. Pengaturan pekerjaan seharusnya diatur berdasarkan dengan kemampuan manusia, dimana job demand tidak boleh melebihi kemampuan manusianya.
Aplikasi Biomekanika
Aplikasi biomekanika pada bidang medis, berperan dalam pembuatan tangan atau kaki buatan (prostesa) serta dalam rehabilitasi fungsi otot-rangka. Dalam bidang olahraga, perancangan alat-alat olahraga (seperti tongkat golf) dan evaluasi berbagai macam teknik gerak tubuh yang efektif seperti tendangan, pukulan dll. Dalam transportasi, pertimbangan biomekanika dibutuhkan dalam perancangan alat pelindung pengendara dan penumpang serta dalam rekonstruksi dan simulasi tabrakan. Untuk produk, ada pula yang memperhatikan kerja otot dan rangka dalam penggunaannya.
Sejarah Biomekanika
Keilmuan biomekanika mempunyai latar belakang sejarah yang panjang. Berbagai tokoh dianggap berkontribusi dalam pengembangannya. Termasuk Leonardo da Vinci yang menggambarkan fungsi otot dan tulang dalam karya seninya serta Galileo Galilei yang menggunakan konsep fisika dalam pengukuran denyut jantung pada abad 16.
Seorang pakar fisika, Ramazzini tercatat dalam literature sebagai salah seorang ilmuwan yang menggunakan analisis biomekanika dalam evaluasi kerja pada abad 18. Ramazzini menyimpulkan bahwa gangguan pada sistem otot-rangka (yang kemudian dikenal sebagai work-related musculoskeletal disorders) yang diderita pekerja bangunan (Craftsman) diakibatkan karena gerak dan sikap tubuh yang tidak alami dan muncul sebagai efek jangka panjang.
Occupational Biomechanics
Occupational biomechanics (OB) adalah suatu studi yang mempelajari tentang interaksi fisik dari seorang pekerja terhadap mesin, tool, dan material lainnya, dimana tujuannya adalah untuk menjaga kinerja dari pekerja dan menghindarkan cidera atau meminimalisasi dampak yang akan ditimbulkakn dari kegiatan fisik tersebut (Chaffin et al., 2006).
Terdapat 2 mekanisme gangguan yang mungkin timbul pada sistem otot-rangka. Gangguan pertama diakibatkan oleh pembebanan atau tekanan tiba-tiba pada tubuh atau anggota tubuh. Dampak yang terjadi pada sistem otot-rangka berupa cedera patah tulang, kerusakan sendi, dll. Kejadian sperti ini biasanya dikategorikan kecelakaan kerja yang dapat terjadi pada berbagai bagian anggota tubuh seperti umumnya leher, bahu, pergelangan tangan, dan punggung bagian bawah.
Mekanisme yang kedua berhubungan dengan pembebanan terus menerus dan bersifat akumulatif dalam jangka panjang yang mengakibatkan kelainan pada sistem otot-rangka seperti :
– kelainan fungsi otot,
– kelainan pada kemampuan gerak
– sendi kelainan pada saraf
– kelainan pada tendon (penghubung otot dan tulang).
Biasanya di industri, kelainan seperti indikategorikan sebagai penyakit akibat kerja. Sayangnya, data epidemiologi terhadap berbagai penyakit akibat kerja di Indonesia sendiri masih jarang. Dampak penyakit akibat kerja ini biasanya akan dirasakan di masa tua.
Fungsi Occupational Biomechanics
1. Di industri, Keilmuan Occupational Biomechanics ini berkontribusi dalam perancangan dan evaluasi sistem kerja. Yang dimaksud dengan sistem kerja disini meliputi metode kerja (terutama yang menuntut aktifitas fisik berat seperti penanganan material/benda secara manual), perancangan alat kerja, perancangan stasiun kerja serta seleksi dan training pekerja. Perangkat lunak pun telah banyak tersedia.
2. Semua aplikasi ini memiliki tujuan utama memperbaiki performansi manusia dalam bekerja serta mengurangi resiko cedera pada sistem otot-rangka. Hingga kini keilmuan biomekanika kerja menjadi salah satu ujung tombak aplikasi ergonomic di industri terutama di Indonesia.
Musculoskeletal Disorder
– Sistem muskuloskeletal (otot – rangka) memungkinkan manusia berdiri tegak dan bergerak. Selain itu, sistem otot dan rangka juga berfungsi untuk melindungi organ dalam tubuh vital.
– Sistem otot dan rangka erat kaitannya dengan anggota gerak, setiap cedera ataupun gangguan pada sistem ini akan mengakibatkan terganggunya pergerakan seseorang untuk sementara ataupun selamanya.
Dua cara MSDs
1. Kelelahan dan keletihan terus menerus yang disebabkan oleh frekuensi atau periode waktu yang lama dari usaha otot, dihubungkan dengan pengulangan atau usaha yang terus menerus dari bagian tubuh yang sama meliputi posisi tubuh yang statis.
2. Kerusakan tiba-tiba yang disebabkan oleh aktivitas yang sangat kuat/berat atau pergerakan yang tak terduga.
3. Frekuensi yang lebih sering terjadi MSDs adalah pada area tangan, bahu, dan punggung.
4. Aktivitas yang menjadi penyebab terjadinya MSDs yaitu penanganan bahan dengan punggung yang membungkuk atau memutar, membawa ke tempat yang jauh (aktivitas mendorong dan menarik), posisi kerja yang statik dengan punggung membungkuk atau terus menerus dan duduk atau berdiri tiba-tiba, mengemudikan kendaraan dalam waktu yang lama (getaran seluruh tubuh), pengulangan atau gerakan tiba-tiba meliputi memegang dengan atau tanpa kekuatan besar.
Secara umum, cedera sistem otot dan rangka dapat berupa
A. Patah Tulang
Patah tulang ialah terputusnya jaringan tulang baik seluruhnya maupun sebagian saja. Penyebab umumnya ialah gaya yang cukup besar baik gaya langsung, tidak langsung maupun gaya puntir yang berkontak dengan tubuh kita (sistem otot-rangka)
Terdapat 2 (dua) jenis patah tulang, antara lain :
– Patah tulang terbuka
– Patah tulang tertutup
Tanda-tanda patah tulang
1. Perubahan bentuk anggota badan.
2. Nyeri dan kaku pada daerah yang mengalami patah.
3. Terdengar suara berderik di daerah patah karena gesekan antara tulang yang patah.
4. Pembengkakan (dikarenakan jaringan lunak di sekitar patahan robek dan mengalami perdarahan).
5. Memar (perubahan warna kulit menjadi agak kebiruan akibat cedera di bawah kulit).
6. Gangguan peredaran darah dan persyarafan.
Dislokasi Sendi
1. Dislokasi sendi adalah peristiwa keluarnya kepala sendi dari mangkok sendi atau keluarnya ujung tulang dari sendinya yang bisa diakibatkan karena sendi yang teregang melebihi batas normal sehingga kedua ujung tulang persendian terpisah tidak pada tempatnya. Jaringan ikat sendi tertarik dan kemungkinan sampai terobek.
2. Tanda-tandanya hampir sama dengan tanda-tanda patah tulang di atas, namun lokasinya di daerah persendian secara khusus.
Otot Terkilir
1. Terkilir Sendi (Sprain)
Robek/putusnya jaringan ikat sekitar sendi karena sendi teregang melebihi batas normal yang bisa disbabkan karena salah gerakan atau pun terpeleset. Gejala dan tanda terkilir sendi antara lain : nyeri, bengkak dan warna kulit merah kebiruan di sekitar persendian.
2. Terkilir Otot (Strain)
Robek/putusnya jaringan otot pada bagian tendon (ekor otot) karena otot teregang melebihi batas normal. Cedera ini umumnya terjadi karena pembebanan secara tiba-tiba pada otot tertentu. Bisa juga terjadi karena pembebanan berat tanpa pemanasan otot terlebih dahulu ataupun pemanasan dengan gerakan yang salah dan teregang melebihi batas normal. Tanda-tanda terkilir otot antara lain : nyeri yang tajam dan mendadak pada daerah otot tertentu, nyeri menyebar keluar disertai kejang dan kaku (kaku otot) dan bengkak pada daerah cedera.