Dr. Yandri NaldiFisika Kedokteran

Universitas Swadaya Gunung JatiCirebon

TIK, Relevansi & Deskripsi singkatTujuan 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

TIK, Relevansi & Deskripsi singkatRelevansi :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

Pre Test1. Dasar Ilmu Biomekanika adalah :a. Hukum Stokesb. Hukum Newtonc. Hukum Archimidesd. Hukum Phytagoras

2. Alat keamanan dalam mobil yang disyaratkan adalah, kecuali :

a. Safety beltb. Air bagc. Klaksond. Sandaran kepala

Pre Test3. Hal-hal yang mempengaruhi kondisi fisiologi kepala

adalah, kecuali :a.Tekanan Intra Kranial (TIK)b.Tekanan intra Orbital (TIO)c.Tekanan Perfusi Otak (TPO)d.Aliran Darah ke Otak (ADO)

4. Berdasarkan Mekanismenya cedera kepala terdiri dari : a. Cedera kepala tumpul & tajamb. Cedera kepala ringan, sedang & beratc. Fraktur tengkorakd. Lesi intra kranial

Pre Test5. Pengawasan cedera kepala secara

Disability (melihat status neurologis) adalah, kecuali :

a.Alert (sadar)b.Vocal c.Local d.Unresponsive

Definisi BiomekanikaIlmu 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

Dasar BiomekanikaDasar biomekanika adalah Hukum-hukum Newton, yaitu :1.Hukum newton I (Hukum Inersia, hukum kelembaman) : Suatu benda mempunyai sifat mempertahankan keadaannya, apabila benda itu sedang bergerak maka benda itu akan bergerak terus2.Hukum Newton II : apabila ada gaya yang bekerja pada suatu benda maka benda akan mengalami suatu percepatan yang arahnya sama dengan arah gaya3.Hukum Newton III : Untuk setiap aksi selalu ada reaksi yang arahnya berlawanan

Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap BiomekanikaGerak 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).

Biomekanika KepalaAgar 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

M

W

Gaya pada saat tumbukanMomentum adalah hasil kali massa dan

kecepatan besaran vektorP = m. vSaat 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 momentumF = m . A = m (Δ v/ Δ t) = Δ(mv)/ΔtF sama dengan laju perubahan momentum

Gaya pada saat tumbukanContoh 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 Δ (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

Gaya pada saat tumbukanContoh 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 = Δ (mv)/ Δ t = ( 3 kf m/dtk) / 0,004 dtk) = 75 N Suatu pengurangan yang cukup bermakna dari

kasus pertama

Tabrakan KendaraanTabrakan 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)

Tabrakan KendaraanTahun 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)

Efek percepatan atau perlambatan pada manusiaPercepatan atau perlambatan tubuh dapat menimbulkan efek :Seolah terjadi penambahan atau pengurangan berat tubuhPerubahan dalam tekanan hidrostatik internalDistorsi jaringan elastik tubuhKecenderungan zat-zat padat dengan berbagi densitas yang larut dalam suatu cairan untuk berpisah

Efek percepatan atau perlambatan pada manusiaApabila 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

Fisiologi KepalaFisiologi yang mempengaruhi kondisi kepala :a.Tekanan Intra Kranial (TIK)b.Doktrin Monro-Kelliec.Tekanan Perfusi Otak (TPO)d.Aliran Darah ke Otak (ADO)

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 HgTIK tinggi : > 20 mm HgTIK 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

Doktrin Monro-KellieKonsep Utama : Volume Intrakranial selalu konstan, karena pada dasarnya rongga kranium tidak mungkin membesar

Doktrin Monro-Kellie

Tekanan Perfusi otak (TPO)TPO = TAR – TIKTAR : Tekanan arteri rata-rataTPO : < 70 mm Hg prognosis buruk pada

cedera kepala

Aliran Darah Otak (ADO)Normal : ADO ke dalam otak 50 ml/100 gr

jaringan otak per menitADO menurun : 20 – 25 ml/100 gr/menit

aktivitas EEG akan menghilangADO 5 ml/100 gr/menit sel-sel otak

mengalami kematian dan terjadi kerusakan menetap

Cedera kepalaCedera 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 durab. Beratnya :• Ringan : GCS 14 - 15• Sedang : GCS 9 - 13• Berat : GCS 3 – 8c. Morfologi cedera :• Fraktur tengkorak : 1. Kalvaria : garis bintang, depresi – non depresi, terbuka/tertutup2. Dasar tengkorak : dengan/tanpa kebocoran CSS, dengan/tanpa parese N VII• Lesi Intrakranial : 1. Fokal : epidural, subdural, intraserebral2. Difus : komosio ringan, komosio klasik, cedera kepala akson

Penatalaksanaan cedera kepalaPrinsip 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

Penatalaksanaan cedera kepala3. 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

Penatalaksanaan cedera kepalaTerapi 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↓

Penatalaksanaan cedera kepalac. Manitol 20 % : digunakan untuk menurunkan

TIK, dosis 1 gr/kg BB diberikan bolus intravenad. Furosemide (Lasix) : diberikan bersamaan

dengan manitol untuk menurunkan TIK, dosis 0,3 – 0,5 mg/kg BB intravena

e. Steroid masih kontroversialf. Barbiturat untuk menurunkan TIK, tidak

boleh diberikan bila ada hipotensig. Antikonvulsan mengurangi kejang pasca

trauma

Penatalaksanaan cedera kepalaPenatalaksanaan Pembedahan :a.Luka kulit kepalab.Fraktur depresi tengkorakc.Lesi-lesi massa intrakranial

Post Test1. Dasar Ilmu Biomekanika adalah :a. Hukum Stokesb. Hukum Newtonc. Hukum Archimidesd. Hukum Phytagoras

2. Alat keamanan dalam mobil yang disyaratkan adalah, kecuali :

a. Safety beltb. Air bagc. Klaksond. Sandaran kepala

Post Test3. Hal-hal yang mempengaruhi kondisi fisiologi kepala

adalah, kecuali :a.Tekanan Intra Kranial (TIK)b.Tekanan intra Orbital (TIO)c.Tekanan Perfusi Otak (TPO)d.Aliran Darah ke Otak (ADO)

4. Berdasarkan Mekanismenya cedera kepala terdiri dari : a. Cedera kepala tumpul & tajamb. Cedera kepala ringan, sedang & beratc. Fraktur tengkorakd. Lesi intra kranial

Post Test5. Pengawasan cedera kepala secara

Disability (melihat status neurologis) adalah, kecuali :

a.Alert (sadar)b.Vocal c.Local d.Unresponsive

Refferensi1. 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.

TERIMA KASIH