Asmara, Yusuf Giri and Prof. Dr.Eng. Moch. Agus Choiron,, ST., MT. and Nafisah Arina Hidayati,, ST., M.Eng. (2023) Analisis Perilaku Pergerakan pada Humeral Shaft Fracture dengan Fiksasi Luar Akibat Pembebanan Statis. Sarjana thesis, Universitas Brawijaya.
Abstract
Fiksasi Eksternal merupakan salah satu metode penyembuhan patah tulang dengan menancapkan pin ke dalam segment patahan tulang kemudian ujung pin lainnya dihubungkan dengan kerangka yang terletak di luar kulit. Penggunaan fiksasi eksternal bertujuan untuk menjaga patahan tulang tetap pada tempatnya sehingga proses penyembuhan bisa terjadi. Namun, pemberian beban yang sesuai pada patahan dapat mempercepat penyembuhan dan pertumbuhan tulang. Sehingga penggunaan fiksasi eksternal yang terlalu kaku justru memperlambat penyembuhan tulang. Ada beberapa metode yang bisa dilakukan untuk mengatur kekakuan dari perangkat fiksasi eksternal, seperti perbedaan diameter pin dan jarak persebaran pin. Pada penelitian ini dilakukan proses simulasi menggunakan metode elemen hingga menggunakan perangkat lunak ANSYS 2022 Student Version. Sebelum dilakukan simulasi, dilakukan pembuatan model tulang patah dan perangkat fiksasi eksternal menggunakan perangkat Autodesk Inventor 2021 Student Version. Model tulang menggunakan data geometri yang diperoleh dari website BodyParts3D. Data poligon dari website BodyParts3D diekstraksi dari gambar MRI seluruh tubuh. Data geometri ini digunakan sebagai referensi untuk membuat model tulang pada software Autodesk Inventor 2021. Jarak patahan antar tulang diatur sejauh 3 mm dan menggunakan patahan jenis melintang. Model Fiksasi Eksternal menggunakan Fiksasi yang dirancang oleh Felix J. Landaeta. Kemudian model tulang beserta fiksasi diekspor ke software ANSYS 2022 dengan format STEP. Proses meshing dilakukan dengan menggunakan software ANSYS 2022 Student Version. Pada penelitian ini menggunakan elemen tetrahedral 10-simpul, karena jenis elemen ini cocok untuk bentuk geometris yang kompleks. Pemebebanan diposisikan di ujung bawah tulang sebesar 20 N kearah bawah. Sedangkan constraint atau fixed support diposisikan di ujung atas tulang, sehingga tulang mengalami gaya tarik. Pada penelitian ini menggunakan variasi diameter pin sebesar 4, 5, dan 6 mm dan jarak persebaran pin sebesar 35, 40, dan 45 mm. Respon yang ingin dicapai adalah hasil deformasi searah dengan sumbu tulang (sumbu y), total deformasi dan tegangan (stress), pada keseluruhan komponen. Titik pengamatan deformasi terletak pada ujung patahan tulang segment atas. Dari hasil simulasi didapatkan hasil pada fiksasi dengan variasi diamater pin 6 mm dan variasi jarak antar pin sejauh 45 mm memiliki nilai displacement searah sumbu Y dan total deformation terendah yaitu 0,137615 mm untuk displacement searah sumbu Y pada lokasi patahan tulang dan 0,1408825 mm untuk total deformation. Sedangkan fiksasi dengan variasi diameter 6 mm dan variasi jarak antar pin sejauh 40 mm memiliki nilai stress terendah yaitu 54,871 MPa yang terletak pada ulir pin fiksasi eksternal. Dengan gaya yang diberikan sebesar 20 N, perbedaan jarak antar pin tidak terlalu berpengaruh pada displacement, total deformation dan equivalent stress. Perbedaan jarak antar pin dalam satu segment tulang memiliki perilaku yang berbeda dalam variasi jarak 35 mm, 40 mm dan 45 mm.
English Abstract
External Fixation is a method of healing fractures by inserting a pin into the broken segment of the bone and then connecting the other end of the pin to a framework that is outside the skin. The use of external fixation aims to keep the fracture in place so that the healing process can occur. However, applying the appropriate load to the fracture can accelerate bone healing and growth. So that the use of external fixation that is too rigid actually slows down bone healing. There are several methods that can be used to adjust the stiffness of the external fixation device, such as different pin diameters and pin spread distance. In this study, a simulation process was carried out using the finite element method using the ANSYS 2022 Student Version software. Prior to the simulation, a broken bone model and external fixation device were created using the Autodesk Inventor 2021 Student Version device. The bone model uses geometric data obtained from the BodyParts3D website. Polygon data from the BodyParts3D website extracted from whole body MRI images. This geometric data is used as a reference for creating a bone model in the Autodesk Inventor 2021 software. The fracture distance between bones is set at 3 mm and uses a transverse type of fracture. The External Fixation Model uses the Fixation designed by Felix J. Landaeta. Then the bone model and fixation are exported to the ANSYS 2022 software in the STEP format. The meshing process is carried out using the ANSYS 2022 Student Version software. In this study we used a 10-node tetrahedral element, because this element type is suitable for complex geometric shapes. Loading is positioned at the lower end of the bone by 20 N downwards. Meanwhile, the constraint or fixed support is positioned at the top end of the bone, so that the bone is subjected to a tensile force. In this study, a variation of the pin diameter was used by 4, 5, and 6 mm and the pin distribution distance was 35, 40, and 45 mm. The response to be achieved is the result of deformation in the direction of the bone axis (y-axis), the total deformation and stress in all components. The deformation observation point is located at the tip of the upper segment fracture. From the simulation results, the fixation results with a variation of the pin diameter of 6 mm and a variation of the distance between the pins as far as 45 mm has a displacement value in the direction of the Y axis and the lowest total deformation is 0.137615 mm for displacement in the direction of the Y axis at the location of the fracture and 0.1408825 mm for total deformation. While the fixation with a diameter variation of 6 mm and a variation of the distance between the pins as far as 40 mm has the lowest stress value of 54.871 MPa which is located on the screw of the external fixation pin. With a applied force of 20 N, the difference in distance between the pins does not really affect displacement, total deformation and equivalent stress. The difference in the distance between the pins in one bone segment has a different behavior in the variation of the distance of 35 mm, 40 mm and 45 mm.
| Item Type: | Thesis (Sarjana) |
|---|---|
| Identification Number: | 052307 |
| Uncontrolled Keywords: | Fraktur tulang humerus, Analisis elemen hingga, Biomedis, Fiksasi eksternal. |
| Divisions: | Fakultas Teknik > Teknik Mesin |
| Depositing User: | Unnamed user with username nova |
| Date Deposited: | 23 Jan 2024 03:41 |
| Last Modified: | 23 Jan 2024 03:41 |
| URI: | http://repository.ub.ac.id/id/eprint/213317 |
![[thumbnail of DALAM MASA EMBARGO]](http://repository.ub.ac.id/style/images/fileicons/text.png) |
Text (DALAM MASA EMBARGO)
Yusuf Giri Asmara.pdf Restricted to Registered users only Download (8MB) |
Actions (login required)
 |
View Item |