BAB IITINJAUAN PUSTAKA2.1PENDAHULUANAda dua bidang yang termasuk dalam fisika kedokteran yaitu : bidang kedokteran dan bidang fisika. Fisika kedokteran berperan dalam :Pengunaan ilmu fisika untuk menentukan fungsi tubuh meliputi kesehatan dan penyakit. Disebut jugan dengan faal fisika.Penggunaan fisika dalam pratek kedokteran meliputi pengetahuan tentang benda aatau alat yang dipergunakan dalam bidang kedokteran yaitu alat ultrasonik, laser, radiasi dan sebagainya.Zaman dulu, ahli fisika physicist dan dokter physician mempunyai asal kata yang sama dalam bahasa Yunani yaitu physike (ilmu alam). Untuk selanjutnya fisika kedokteran merupakan cabang dari dari ilmu kedokteran dan merupakan salah satu bidang dalam biofisik.PENGUKURANFisika maupun disiplin lmu lain pengukurn kwantitas merupakan dasar utama. Pengukuran ini akan dicaari korelasi aau intterpretasi dan sering pula diadakan perbandingan dengan prediksi teoritis. Hal-hal yang meliputi pengukuran kwantitas ini adalah Sistem Satuan Internasional atau disingkat dengan SI (System Internasional Unit) atau Satuan Metrik.Dasar sistem yang dipakai :Panjang dinyatakan dalam meterMassa dinyatakan dalam kilogramWaktu dinyatakan dalam sekon (detik)Selain itu juga dipergunakan satuan kecil atau satuan besar misalnya centimeter (1/100 meter) atau digunakan juga satuan Inggris : feet, pound, dan galon.Diamerika Serikat, National Bureau of Standard (NBS) terletak dekat Washington D.C. Yang berperan dalam standarisasi pengukuran radiasi ionisasi. Tapi saat ini yang paling sering digunakan adalah Satuan Non Standar seperti, satuan tekanan dinyatakan sebagai newton per meter kuadrat, dyne per sentimeter kuadrat, dan pengukuran tentang pulse rate pada penderita.Pengukuran fisik dibagi atas 2 :Proses pengukuran pengulanganMelibatkan sejumlah pengulangan perdetik, permenit, perjam dan sebagainya. Contoh pengukuran pernafasan dengan rata-rata (breathing rate) kira-kira 15/menit, denyut nadi 70/menit.Proses pengukuran yang tidak diulangHanya dilakukan sekali terhadap individu. Contohnya mengukur substansi asing yang dikeluarkan lewat ginjal; potensial aksi dari suatu sel saraf.Dalam menentukan seorang penderita sakit atau tidak kita membutuhkan penentuan itu bisa terjadi dalam false positif dan false negatif. False positif merupakn suatu error yang terjadi dimana penderita dinyatakan menderita sutu penyakit padahal tidak sama sekali. False negatif merupakan suatu error yang terjadi dimana penderita dinyatakan tidak sakit padahal penderita menderita suatu penyakit. Kedua false ini sangat berkaitan akan hasil test laboratorium. Yang perlu diperhatikan adalah : dalam pengambilan pengukuran, pengulangan pengukuran, penggunaan alat-alat yang dapat dipercayai dan kaliberasi sepatutnya terhadap alat-alat.HUKUM DASAR BIOMEKANIKABiomekanika adalah disiplin sumber ilmu yang mengintegrasikan faktor-faktor yang mempengaruhi gerakan manusia, yang diambil dari pengetahuan dasar seperti fisika, kimia, matematika, fisiologi, anatomi dan konsep rekayasa untuk menganalisa gaya yang terjadi pada tubuh. Secara terminologi, Biomekanik terdiri atas 2 kata yaitu kata Bio = makhluk hidup dan kata Mekanikal sama dengan gerakan. Jadi Biomekanik adalah ilmu yang mempelajari gerakan pada makhluk hidup, dimana dalam Biomekanik hanya mempelajari gerakan pada manusia.Sedangkan mekanika tubuh adalah suatu usaha mengkoordinasikan sistem muskuloskeletal dan sistem syaraf dalam mempertahankan keseimbangan, postur dan kesejajaran tubuh selama mengangkat, membungkuk, bergerak, dan melakukan aktivitas sehari-hari ( Potter & Perry, 2005).Biomekanika memakai hukum dasar yang dirumuskan oleh Isaac Newton (1643-1727) untuk mempelajari gerakan mekanik pada manusia dan hewan. Newton mula-mula mengembangkan hukum gerakan dan menjelaskan gaya tarik gravitasi antara dua benda. Hukum Newton terbagi atas 3 :Hukum I NewtonBunyi Hukum I Newton : Selama jumlah gaya yang bekerja pada sebuah benda sama dengan nol (F = 0) maka benda akan berada dalam keadaan diam atau bergerak secara lurus beraturan (Kecepatannya konstan). Konsep dari hukum ini dikenal dengan kelembaman ( Inersia ) yaitu sifat suatu benda untuk cenderung mempertahankan kedudukannya. Benda yang diam cenderung untuk diam dan benda yang bergerak cenderung untuk terus bergerak. Hukum ini dipakai untuk mengukur suatu pengamatan.Arah dimana benda bergerak sama dengan gaya yang digunakan.Contoh : Ketika tubuh dalam keadaan istirahat semua otot dan organ lain juga dalam keadaan relaks. Maka ketika kita akan menggerakkannya harus dimulai dari perlahan lahan (perlu pemenasan). Jika secara tiba-tiba digerakkan maka kemungkinan akan mengakibatkan cedera pada organ tersebut.Hukum II NewtonJika sebuah benda diberikan gaya maka benda tersebut akan bergerak dan mengalami Percepatan. Percepatan gerak sebuah benda berbanding lurus dengan besarnya gaya yang bekerja dan berbanding terbalik dengan besar masanya.konsep berat sama dengan gaya grafitasi berat merupakan hasil kali antara massa dengan percepatan grafitasi ( w = mg ).massa benda adalah kuantitas skala sedangkan berat benda adalah gaya gravitasi yang bekerja pada benda tersebut dan merupakan kuantitas vektor (F = m.g ).Setiap ada reaksi ada aksi yang sama dan berlawanan . Contoh :Gaya otot yang diperlukan akan lebih besar ketika mengangkat beban yang berat dibandingkan dengan ketika mengangkat beban yang ringan.Ketika men dorong sebuah sebuah kereta pasien atau kursi dorong gaya yang diperlukan lebih besar ketika mendorong pasien yang berbadan besar dibandingkan dengan ketika mendorong pasien yang bertubuh kecil.Hukum III NewtonJika sebuah benda melakukan gaya pada benda lain maka benda tersebut akan mendapatkan balasan gaya yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan. Hukum ini dikenal dengan hukum aksi dan reaksi. Contoh : Ketika telapak kaki menginjak tanah dan mendorong kearah belakang maka tanah akan membalas dengan memberikan gaya yang besarnya dengan arah kedepan sehingga badan akan terdorong maju.2.4GAYA PADA TUBUH DI DALAM TUBUHGaya merupakan suatu konsep umum yang dapat dirasakan secara intuisi bagi fisikawan atau seorang insinyur.Ada gaya yang bekerja pada tubuh dan ada gaya berada di dalam tubuh kita sendiri. Gaya yang bekerja pada tubuh ini dapat diketahui apabila kita menabrak suatu objek. Sedangkan gaya yang berada dalam tubuh, sering tidak kita ketahui, padahal gaya itu ada, misalnya gaya otot yang menyebabkan mengalirnya darah dan paru-paru yang memperoleh udara.Newton telah membuat hukum gravitasi secara universal yang merupakan asal mula gaya yang dikenal dengan gaya gravitasi. Hukum ini merupakan gaya tarik antara 2 benda, misalnya berat badan, ini merupakan gaya tarik bumi terhadap benda kita, terjadinya varises pada vena merupakan gaya tarik bumi terhadap aliran darah yang mengalir secara berlawanan.Gaya yang bekerja dalam tubuh manusia ada dua macam, yaitu dalam keadaan statis dan dalam keadaan dinamis. Tubuh dalam keadaan statis atau stasioner berarti objek atau tubuh dalam keadaan setimbang berarti pula jumlah gaya dalam segala arah sama dengan nol dan jumlah momen gaya terhadap sumbu juga sama dengan nol. Sistem otot dan tulang dari tubuh manusia bekerja sebagai pengumpil. Ada tiga macam sistem pengumpil yang bekerja dalam tubuh manusia, yaitu :1.Kelas pertama sistem pengumpil Titik tumpuan terletak di antara gaya berat dan gaya otot.O = titik tumpuanW = titik beratM = gaya otot2. Kelas kedua sistem pengumpilGaya berat diantara titik tumpuan dan gaya otot.O = titik tumpuanW = titik beratM = gaya otot3. Kelas ketiga sistem pengumpilGaya otot terletak di antara titik tumpuan dan gaya berat. Kelas pengumpil ini yang paling umum. Dan dilanjutkan dengan kelas kedua dan kelas pertama.O = titik tumpuanW = titik beratM = gaya otot2.5ANALISA GAYA DAN KEGUNAAN KLINIKGaya yang bekerja pada suatu benda atau tubh manusia bisa gaya vertikal, gaya horisontak dan gaya benuk sudut dengan bidang horisontal atau vertikal.Gaya VertikalApabila seseorang berdiri di atas suatu benda, maka orang tersebut memberi gaya di atas benda tersebut, sedangkan benda tersebut akan memberi gaya reaksi yang besarnya sama dengan gaya yang diberikan orang itu namun dengan arah yang berlawanan. Peristiwa ini merupakan hukum Newton ketiga. (aksi sama dengan reaksi).Gaya horizontalJika ada dua buah gaya (F1dan F2) horizontal yang bekerja pada suatu benda dimana arah kedua gaya tersebut sama, maka total gaya yang bekerja pada benda tersebut adalah merupakan hasil pen.jumlahan kedua gaya tersebut.Ftotal= F1+ F2F1F2Jika ada dua buah gaya (F1dan F2) horizontal yang bekerja pada suatu benda dimana arah kedua gaya tersebut berlawanan, maka total gaya yang bekerja pada benda tersebut adalah merupakan selisih dari kedua gaya tersebutFtotal= F1- F2F1 F2TRAKSI DALAM PRAKTIK KLINIKTraksi adalah tahanan yang dipakai dengan berat atau alat lain untuk menangani kerusakan atau gangguan pada tulang dan otot. Tujuan dari traksi adalah untuk menangani fraktur, dislokasim atau spasme otot dalam usaha untuk memperbaiki deformitas dan mmpercepat penyembuhan.Prinsip Traksi adalah menarik tahanan yang diaplikasikan pada bagian tubuh, tungkai, pelvis atau tulang belakang dan menarik tahanan yang diaplikasikan pada arah yang berlawanan yang disebut dengan countertraksi. Tahanan dalam traksi didasari pada hokum ketiga (Footner, 1992 and Dave, 1995). Traksi dapat dicapai melalui tangan sebagai traksi manual, penggunaan talim splint, dan berat sebagaimana pada traksi kulit serta melalui pin, wire, dan tongs yang dimasukkan kedalam tulang sebagai traksi skeletal (Taylor, 1987 and Osmond, 1999)Untuk mengaplikasikan traksi dengan sempurna, kita harus menemukan jalan untuk mendapatkan tulang pasien yang fraktur dengan aman, untuk beberapa minggu jika diperlukan. Ada 3 cara melakukan hal tersebut :Traksi kulit (memberi pengikat ke kulit)Berat pemberat 1/10 kali BB hanya untuk anak-anak dibawah 12 tahunTraksi Tulang (dapat menggunakan Steinmann pin, a Denham pin, atau kirschner wir melalui tulangnya ) Berat pemberat 1/7 kali BBTraksi Leher Traksi dapat dilakukan melalui kulit atau tulang. Kulit hanya mampu menanggung beban traksi sekitar 5 kg pada dewasa. Jika dibutuhkan lebih dari ini maka diperlukan traksi melalui tulang. Traksi tulang sebaiknya dihindari pada anak-anak karena growth plate dapat dengan mudah rusak akibat pin tulang.Indikasi traksi kulit diantaranya adalah untuk anak-anak yang memerlukan reduksi tertutup, traksi sementara sebelum operasi, traksi yang memerlukan beban 5 kg. Akibat traksi kulit yang kelebihan beban di antaranya adalah nekrosis kulit, obstruksi vaskuler, oedem distal, serta peroneal nerve palsy pada traksi tungkai.Traksi tulang dilakukan pada dewasa yang memerlukan beban > 5 kg, terdapat kerusakan kulit, atau untuk penggunaan jangka waktu lama. Kontratraksi diperlukan untuk melawan gaya traksi, yaitu misalnya dengan memposisikan tungkai lebih tinggi pada traksi yang dilakukan di tungkai.GAYA YANG MEMBENTUK SUDUTGaya yang bekerja pada suatu tubuh membentuk sudut dengan garis horizontal atau garis vertikal pada gaya yang membentuk sudut yang perlu diperhatikan adalah penguraian vektor-vektornya yang merupakan proses kebalikan dari perpaduan vektor. Sebuah vektor dapat diuraikan menjadi komponen-komponen yang bertitik tangkap sama dan terletak pada satu bidang.Vx = V cos Vy = V sin Penguraian gaya-gaya tersebut dapat dimanfaatkan untuk penggunaan klinik atau pengobatan terutama bila terjadi cedera pada tulang dengan menganalisa gaya berdasarkan konsep vektor untuk mendapatkan beban sebagai pemberatnya. Contohnya jika seseorang mengalami cedera pada leher atau otot kakinya, maka dapat dilakukan pengobatan dengan menggunakan traksi leher dan traksi otot.2.5FISIKA OLAH RAGAYang perlu diperhatikan olah ragawan yaitu keadaan fisik dan tehnik yang dikuasai . Keadaan fisik meliputi kesehatan dan postur tubuh, sedangkan masalah teknis meliputi tehnik yang dikuasai serta hal-hal yang berkaitan dengan bidang fisika yaitu mengenai penentuan pusat gravitasi dan momentumdan torsi (tornique).Pusat Gravitasi TubuhTitik yang dipakai gaya gravitasi pada tubuh dikenal sebagai pusat gravitasi. Pusat gravitasi ini merupakan bagian dari pusat massa.Penentuan pusat gravitasi tubuh manusia sangat berguna dalam pemakaiannya yaitu untuk menganalisa loncat tinggi, gymnastic dan lain-lain aktivitas olah raga. Tehnik menentukan pusat gravitasi adalah :Menggantung sebuah objek ( yag akan ditentukan pusat gravitasi) pada dua titik yang berbedaBerdiri di atas sebuah papan dimana kedua ujung papan terletak di atas timbanganMetode grafikMetode analisaKeseimbanganAda dua macam keseimbangan yaitu:Keseimbangan LabilTerjadinya keseimbangan labil dsebabkan garis pusat gravitasi jatuh di luar dasar penyokong dan luas dasar penyokong terlalu kecilKeseimbangan StabilKeseimbangan Stabil dapat tercapai apabila benda dalam kedudukan :Kontak dengan dasar/permukaan pijakan luasPusat gravitasi terletak rendah dan garis pusat gravitasi terletak di dalam bendaKeseimbangan TubuhTubuh dalam status setimbang atau balans apabila gaya yang bekerja padanya saling meniadakan dan tubuh tetap dalam keadaan istirahat.Bilamana ditinjau dari segi pusat gravitasi dan luas kontak, keseimbangan tubuh bisa tercapai dan ditingkatkan apabila :1) Letak pusat gravitasi direndahkan, misalnya pada posisi duduk atau tidur2) Peningkatan luas permukaaan penyangga misalnya dalam posisi tidur, posisi duduk, waktu berjalan, bertinju kedua kaki dilebarkanKeseimbangan tubuh dapat dikurangi dengan cara :1) Meningkatkan pusat gravitasi, dengan cara angkat tangan ke atas, menjunjung barang di atas kepala2) Mengurangi dasar permukaan penyangga dengan cara menjinjit atau berdiri dengan satu kaki