BIOMEKANIKA KEPALA

1
BIOMEKANIKA KEPALA

• Dr. Yandri Naldi
• Fisika Kedokteran
• Universitas Swadaya Gunung Jati
• Cirebon

2
TIK, Relevansi Deskripsi singkat

• Tujuan Instruksional Khusus
• Setelah mengikuti kuliah ini, 80 mahasiswa
  fakultas kedokteran unswagati tingkat 1 semester
  2 dapat memahami mekanisme cedera kepala
• Setelah mengikuti kuliah ini, 80 mahasiswa
  fakultas kedokteran unswagati tingkat 1 semerter
  2 dapat menjelaskan respon mekanik kepala
• Setelah mengikuti kuliah ini, 80 mahasiswa
  fakultas kedokteran unswagati tingkat 1 semester
  2 dapat menjelaskan Toleransi regional kepala
• Setelah mengikuti kuliah ini, 80 mahasiswa
  fakultas kedokteran unswagati tingkat 1 semester
  2 dapat menerapkan Assessment cedera pada kepala

3
TIK, Relevansi Deskripsi singkat

• Relevansi
• Kuliah Biomekanika kepala erat hubungannya dengan
  anatomi dan fisiologi yang berguna untuk memahami
  struktur dan fungsi tubuh manusia
• Deskripsi singkat
• Kuliah ini akan membahas mekanisme biomekanika
  kepala normal dan mekanisme biomekanika pada
  cedera kepala

4
Pre Test

• 1. Dasar Ilmu Biomekanika adalah
• Hukum Stokes
• Hukum Newton
• Hukum Archimides
• Hukum Phytagoras
• 2. Alat keamanan dalam mobil yang disyaratkan
  adalah, kecuali
• Safety belt
• Air bag
• Klakson
• Sandaran kepala

5
Pre Test

• 3. Hal-hal yang mempengaruhi kondisi fisiologi
  kepala adalah, kecuali
• Tekanan Intra Kranial (TIK)
• Tekanan intra Orbital (TIO)
• Tekanan Perfusi Otak (TPO)
• Aliran Darah ke Otak (ADO)
• 4. Berdasarkan Mekanismenya cedera kepala terdiri
  dari
• a. Cedera kepala tumpul tajam
• b. Cedera kepala ringan, sedang berat
• c. Fraktur tengkorak
• d. Lesi intra kranial

6
Pre Test

• 5. Pengawasan cedera kepala secara Disability
  (melihat status neurologis) adalah, kecuali
• Alert (sadar)
• Vocal
• Local
• Unresponsive

7
Definisi Biomekanika

• Ilmu fisika yang mempelajari gerakan dan
  perubahan bentuk suatu materi yang diakibatkan
  oleh gangguan mekanik yang disebut gaya
• Bidang ilmu aplikasi mekanika pada sistem biologi
• Kombinasi antara disiplin ilmu mekanika terapan
  dan ilmu-ilmu biologi dan fisiologi

8
Dasar Biomekanika

• Dasar biomekanika adalah Hukum-hukum Newton,
  yaitu
• Hukum newton I (Hukum Inersia, hukum kelembaman)
  Suatu benda mempunyai sifat mempertahankan
  keadaannya, apabila benda itu sedang bergerak
  maka benda itu akan bergerak terus
• Hukum Newton II apabila ada gaya yang bekerja
  pada suatu benda maka benda akan mengalami suatu
  percepatan yang arahnya sama dengan arah gaya
• Hukum Newton III Untuk setiap aksi selalu ada
  reaksi yang arahnya berlawanan

9
Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap
Biomekanika

• Gerak tubuh merupakan sebuah system biologis
  sebagai hasil interaksi system biologis dengan
  lingkungan sekelilingnya. Interaksi ini
  dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya
• Stuktur dari lingkungan (bentuk dan
  stabilitas).
• Medan dari gaya (arah relatif terhadap
  gravitasi, kecepatan gerakan).
• Stuktur dari sistem (susunan tulang, aktifitas
  otot, susunan segment dari tubuh, ukuran,
  integrasi motorik yang dibutuhkan untuk mendukung
  postur).
• Peranan dari keadaan psikologis (level
  keaktifan, motivasi).
• Bentuk gerakan yang akan dikerjakan (kerangka
  dari organisasi dari gerakan).

10
Biomekanika Kepala

• Agar tubuh dapat berada dalam keadaan istirahat
  dan dalam keseimbangan (statik), jumlah gaya yang
  bekerja padanya di semua arah dan jumlah torsi di
  semua sumbu harus sama dengan nol
• Gaya yang bekerja pada kepala dalam keadaan
  statis/diam adalah titik tumpuannya terletak
  diantara gaya berat dan gaya otot

11
Gaya pada saat tumbukan

• Momentum adalah hasil kali massa dan kecepatan ?
  besaran vektor
• P m. v
• Saat menumbuk suatu benda padat, bagian tubuh
  (atau tubuh keseluruhan) akan mengalami
  perlambatan (deselerasi) yang cepat dan akan
  menghasilkan gaya yang besar
• Gaya setara dengan laju perubahan momentum
• F m . A m (? v/ ? t) ?(mv)/?t
• F sama dengan laju perubahan momentum

12
Gaya pada saat tumbukan

• Contoh kasus
• Seseorang yang berjalan dengan kecepatan 1 m/dtk
  secara tidak sengaja menabrak suatu batang besi
  melintang di bagian kepalanya, kepala orang
  tersebut berhenti pada sekitar 0,01 detik dan
  menempuh jarak tambahan 0,005 m (5 mm), massa
  kepala 3 kg, berapa gaya yang menyebabkan
  perlambatan ini?
• Jawab
• Perubahan momentum ? (mv) (3 kg)(0 m/dtk) (3
  kg)(1 m/dtk) - 3 kg m/dtk.
• Karena itu F (-3 kg m/dtk)/(0,01 dtk) - 300 N

13
Gaya pada saat tumbukan

• Contoh soal
• Apabila kita ulangi kecelakaan ini dengan batang
  baja berbantalan 0,02 m (2 cm) maka waktu
  perlambatan akan meningkat menjadi 0,04 dtk,
  berapa gaya yang bekerja untuk memperlambat
  kepala pada keadaan demikian?
• Jawab
• F ? (mv)/ ? t ( 3 kf m/dtk) / 0,004 dtk) 75
  N
• ? Suatu pengurangan yang cukup bermakna dari
  kasus pertama

14
Tabrakan Kendaraan

• Tabrakan pada mobil berkecepatan tinggi
  menyebabkan penumpang mengalami gaya percepatan
  atau perlambatan yang sangat besar
• Gaya-gaya ini dapat menyebabkan patah tulang,
  cedera organ dalam dan kematian bagi pengemudi
  maupun penumpang
• Gaya-gaya yang bekerja tersebut dapat diserap
  oleh kendaraan (bemper dan bagian tubuh lainnya)

15
(No Transcript)
16
(No Transcript)
17
Tabrakan Kendaraan

• Tahun 1960-an dimulai suatu program keamanan
  untuk mobil di negara bagian USA
• Bagian depan mobil dirancang untuk tidak kaku,
  dibuat kolaps bagian per bagian ? memperpanjang
  jarak (atau waktu) tumbukan ? mengurangi gaya
  perlambatan ? bagian depan kendaraan rusak parah
  tapi bagian dalam mobil tidak rusak berat
  sehingga penumpang tidak menderita cedera serius
• Pengaman kendaraan lainnya adalah memakai sabuk
  keamanan, sandaran kepala dan bantalan udara,
  helm (pada kendaraan roda dua)

18
(No Transcript)
19
(No Transcript)
20
(No Transcript)
21
Efek percepatan atau perlambatan pada manusia

• Percepatan atau perlambatan tubuh dapat
  menimbulkan efek
• Seolah terjadi penambahan atau pengurangan berat
  tubuh
• Perubahan dalam tekanan hidrostatik internal
• Distorsi jaringan elastik tubuh
• Kecenderungan zat-zat padat dengan berbagi
  densitas yang larut dalam suatu cairan untuk
  berpisah

22
Efek percepatan atau perlambatan pada manusia

• Apabila percepatannya cukup besar tubuh akan
  kehilangan kendali karena tidak memiliki gaya
  otot yang memadai untuk bekerja melawan gaya
  percepatan yang besar
• Pada kondisi tertentu darah mungkin terkumpul di
  berbagai bagian tubuh
• Apabila seseorang mengalami percepatan dengan
  kepala lebih dulu, kurangnya aliran darah ke otak
  akan menyebabkan pandangan gelap dan hilang
  kesadaran
• Jaringan dapat mengalami distorsi akibat
  percepatan dan apabila gaya yang terjadi cukup
  besar dapat terjadi robekan atau ruptur

23
Fisiologi Kepala

• Fisiologi yang mempengaruhi kondisi kepala
• Tekanan Intra Kranial (TIK)
• Doktrin Monro-Kellie
• Tekanan Perfusi Otak (TPO)
• Aliran Darah ke Otak (ADO)

24
Tekanan Intra Kranial (TIK)

• Pada cedera kepala yang mengenai otak dapat
  mengakibatkan kenaikan tekanan intrakranial yang
  selanjutnya akan mengganggu fungsi otak dan
  mengganggu kesadaran penderita
• TIK normal pada saat istirahat 10 mm Hg
• TIK tinggi gt 20 mm Hg
• TIK berat 40 mm Hg
• TIK yang normal tidak berarti tidak adanya lesi
  masa intrakranial
• TIK umumnya tetap dalam batas normal sampai
  kondisi penderita mencapai titik dekompensasi dan
  memasuki fase ekspansional kurva tekanan volume

25
Doktrin Monro-Kellie

• Konsep Utama Volume Intrakranial selalu
  konstan, karena pada dasarnya rongga kranium
  tidak mungkin membesar

26
Doktrin Monro-Kellie
27
Tekanan Perfusi otak (TPO)

• TPO TAR TIK
• TAR Tekanan arteri rata-rata
• TPO lt 70 mm Hg ? prognosis buruk pada cedera
  kepala

28
Aliran Darah Otak (ADO)

• Normal ADO ke dalam otak 50 ml/100 gr jaringan
  otak per menit
• ADO menurun 20 25 ml/100 gr/menit ? aktivitas
  EEG akan menghilang
• ADO 5 ml/100 gr/menit ? sel-sel otak mengalami
  kematian dan terjadi kerusakan menetap

29
Cedera kepala

• Cedera kepala diklasifikasi berdasarkan
• a. Mekanismenya
• Cedera kepala tumpul kecelakaan mobil motor,
  jatuh atau pukulan benda tumpul
• Cedera kepala tajam peluru atau tusukan
• ? Adanya penetrasi selaput dura
• b. Beratnya
• Ringan GCS 14 - 15
• Sedang GCS 9 - 13
• Berat GCS 3 8
• c. Morfologi cedera
• Fraktur tengkorak
• Kalvaria garis bintang, depresi non depresi,
  terbuka/tertutup
• Dasar tengkorak dengan/tanpa kebocoran CSS,
  dengan/tanpa parese N VII
• Lesi Intrakranial
• Fokal epidural, subdural, intraserebral
• Difus komosio ringan, komosio klasik, cedera
  kepala akson

30
(No Transcript)
31
Penatalaksanaan cedera kepala

• Prinsip penanganan cedera kepala ? ABCD
• 1. Airway menjaga jalan nafas dengan kontrol
  servical ? pemeriksaan adanya obstruksi jalan
  nafas (benda asing, fraktur tulang wajah, fraktur
  mandibula maksilla, fraktur laring dan trakea)
  ? Chin lift atau jaw trust, nasofaryngeal airway,
  oro faryngeal airway
• 2. Breating menjaga pernafasan dengan ventilasi
  ? fungsi paru, dinding dada dan diafragma) ?
  endotrakeal tube, crico thyroidectomy

32
Penatalaksanaan cedera kepala

• 3. Circulation dengan kontrol perdarahan
  (hemorragic control) ? pemeriksaan tingkat
  kesadaran, warna kulit dan nadi) dan pengawasan
  perdarahan ? IV line diameter besar bolus cairan
  kristaloid, vena seksi, jahit luka
• 4. Disability status neurologis ? AVPU ? Alert
  (sadar), Vocal (respons thd rangsang suara), Pain
  (respons thd rangsang nyeri), Unresponsive ?

33
Penatalaksanaan cedera kepala

• Terapi medikamentosa
• Prinsip dasar bila sel syaraf diberikan suasana
  yang optimal untuk pemulihan maka diharapkan
  dapat berfungsi normal kembali, sebaliknya bila
  sel syaraf dalam keadaan tak memadai maka sel
  akan kehilangan fungsi sampai mengalami kematian
• a. Cairan Intravena ? diberikan secukupnya untuk
  resusitasi penderita agar tetap normovolemia
• b. Hiperventilasi ? PCO2 ? ? vasokontriksi
  pembuluh darah otak ? volume intrakranial ? ? TIK?

34
Penatalaksanaan cedera kepala

• c. Manitol 20 digunakan untuk menurunkan
  TIK, dosis 1 gr/kg BB diberikan bolus intravena
• d. Furosemide (Lasix) diberikan bersamaan
  dengan manitol untuk menurunkan TIK, dosis 0,3
  0,5 mg/kg BB intravena
• e. Steroid ? masih kontroversial
• f. Barbiturat ? untuk menurunkan TIK, tidak boleh
  diberikan bila ada hipotensi
• g. Antikonvulsan ? mengurangi kejang pasca trauma

35
Penatalaksanaan cedera kepala

• Penatalaksanaan Pembedahan
• Luka kulit kepala
• Fraktur depresi tengkorak
• Lesi-lesi massa intrakranial

36
Post Test

• 1. Dasar Ilmu Biomekanika adalah
• Hukum Stokes
• Hukum Newton
• Hukum Archimides
• Hukum Phytagoras
• 2. Alat keamanan dalam mobil yang disyaratkan
  adalah, kecuali
• Safety belt
• Air bag
• Klakson
• Sandaran kepala

37
Post Test

• 3. Hal-hal yang mempengaruhi kondisi fisiologi
  kepala adalah, kecuali
• Tekanan Intra Kranial (TIK)
• Tekanan intra Orbital (TIO)
• Tekanan Perfusi Otak (TPO)
• Aliran Darah ke Otak (ADO)
• 4. Berdasarkan Mekanismenya cedera kepala terdiri
  dari
• a. Cedera kepala tumpul tajam
• b. Cedera kepala ringan, sedang berat
• c. Fraktur tengkorak
• d. Lesi intra kranial

38
Post Test

• 5. Pengawasan cedera kepala secara Disability
  (melihat status neurologis) adalah, kecuali
• Alert (sadar)
• Vocal
• Local
• Unresponsive

39
Refferensi

• 1. Cameron John R, dkk, Fisika Tubuh Manusia,
  ed.2, Jakarta, EGC, 2006.
• 2. Gabriel, J.F, Fisika Kedokteran, Jakarta, EGC,
  1996.
• 3. Bambang M, dkk, Fisika dasar untuk mahasiswa
  Ilmu-ilmu eksakta dan tehnik, ed. 1, Yogyakarta,
  ANDI, 2007.
• 4. American College of Surgeons, Advance Trauma
  Life Support, 1997.
• 5. King, Maurice, Bedah Primer Trauma, Jakarta,
  EGC, 2001.

40

• TERIMA KASIH