Stroke merupakan penyakit saraf yang disebabkan oleh berkurangnya suplai darah ke otak. Berdasarkan data dari World Health Organization (WHO), pada tahun 2015, angka kematian akibat stroke adalah 11,8% dari total kematian di seluruh dunia, sehingga stroke menjadi penyumbang kematian terbesar kedua setelah penyakit jantung. Stroke dianggap sebagai penyebab yang signifikan kecacatan di seluruh dunia. Penderita stroke atau pasca stroke biasanya masih mengalami kendala dalam berjalan berupa foot drop yang disebabkan oleh atrofi otot Tibialis Anterior (TA), sehingga tidak dapat melakukan dorsofleksi. Drop foot adalah gangguan berjalan yang disebabkan oleh ketidakmampuan untuk melakukan dorsofleksi atau plantarfleksi kaki secara menyeluruh. Orang yang mengalami drop foot akan mengalami gangguan dalam Activity of Daily Living (ADL), seperti berkurangnya kecepatan berjalan, langkah kaki yang pendek, membutuhkan tenaga yang tinggi untuk berjalan, dan resiko tinggi tersandung atau jatuh.
Drop foot dapat ditangani dengan proses rehabilitasi. Penelitian untuk mengatasi foot drop telah berkembang pesat hingga menghasilkan produk medis alat rehabilitasi, salah satunya adalah Ankle Foot Orthosis (AFO). AFO adalah perangkat medis yang dirancang untuk mengoreksi gangguan kaki dengan meningkatkan kemampuan berjalan, menjaga stabilitas, dan memperkuat kaki untuk menopang tubuh. AFO diterapkan langsung ke kaki penderita drop foot dan menghasilkan gaya bantu untuk kaki yang mengalami lemah otot. AFO dirancang untuk memudahkan proses rehabilitasi dalam aktivitas sehari-hari.
Menurut Ramsey (2010), AFO yang terlalu kaku pada area pergelangan kaki dapat memperlambat proses rehabilitasi karena fungsi otot digantikan oleh AFO. Oleh karena itu, diperlukan AFO yang memiliki kekakuan minimal pada pergelangan kaki. Jenis AFO yang memiliki kekakuan minimal pada pergelangan kaki adalah Posterior Leaf Spring (PLS) AFO. PLS AFO memiliki desain yang terdiri dari penampang lebar di betis, kemudian menyempit di pergelangan kaki dan melebar kembali dari tumit ke ujung jari kaki. Parameter yang mempengaruhi fleksibilitas PLS AFO adalah lebar dari bagian mata kaki yang menyempit atau disebut retromalleolar trimline. Proses pembuatan AFO sebelumnya adalah dengan membuat cetakan langsung pada kaki pasien menggunakan gips. Itu adanya perkembangan teknologi saat ini memungkinkan untuk merancang dan menganalisis AFO dengan bantuan komputer. Teknologi komputer memungkinkan untuk mengontrol variabel desain AFO. Selain itu, dengan bantuan komputer, dapat meningkatkan efisiensi waktu dan biaya proses pembuatan AFO. salah satu dari metode analisis yang menggunakan metode numerik adalah Metode Elemen Hingga (FEM). FEM adalah metode untuk membagi benda menjadi bagian-bagian kecil sehingga analisis setiap bagian dapat dilakukan dengan mensimulasikan gaya-gaya yang bekerja pada benda tersebut.
Penelitian terkait AFO dan diuji dengan FEM dilakukan oleh Mircea (2013) pada AFO dengan tambahan kawat. Penelitian ini menggunakan desain PLS AFO yang mengalami peningkatan tekanan pada bagian pergelangan kaki, sehingga perlu dilakukan penguatan PLS AFO kekakuan dengan memasukkan kawat. Hasilnya adalah pengurangan deformasi dari 42 mm menjadi 37 mm. Ielapi (2019) meneliti mengevaluasi kekakuan pencetakan 3D AFO menggunakan komputasi komputer. Penelitiannya menggunakan 4 AFO dengan membandingkan 2 desain AFO, yaitu 1 AFO dengan model solid AFO dan 3 AFO dengan model AFO PLS yang memiliki engsel. Hasilnya menunjukkan bahwa solid AFO memiliki kekakuan tertinggi, sedangkan AFO PLS dengan engsel lebih fleksibel daripada yang lain.
Tujuan utama dari penelitian ini adalah untuk mengamati tingkat resiliensi berdasarkan pengaruh ketebalan AFO. Penelitian ini menggunakan analisis elemen hingga dari tiga variasi model yaitu initial contact, midstance, terminal stance, dan fase pembebanan betis. Material yang digunakan dalam penelitian ini adalah carbon fiber. Simulasi akan menghasilkan distribusi nilai tegangan, regangan, dan deformasi pada masing-masing model AFO. Hasil simulasi menunjukkan bahwa resistansi AFO dipengaruhi oleh variasi ketebalan AFO dimana peningkatan kekuatan sebanding dengan peningkatan ketebalan AFO. AFO dengan ketebalan 10 mm paling sesuai untuk kasus atrofi tibialis anterior.
Pengaruh variasi ketebalan mempengaruhi tegangan dan deformasi PLS AFO. Peningkatan ketebalan AFO dapat menurunkan tegangan dan deformasi yang ada pada model AFO. AFO dengan ketebalan 10 mm dipertimbangkan cocok untuk rehabilitasi atrofi tibialis anterior. Parameter ini menghasilkan AFO dengan kekuatan tinggi, memiliki elastisitas yang cukup, dan aman digunakan selama siklus gait.
Hasil penelitian ini telah dipresentasikan di 3rd International Conference of Physical Instrumentation and Advanced Materials (ICPIAM) yang diadakan oleh Departemen Fisika, Universitas Negeri Jember pada 27 Oktober 2021 dan dipublikasikan pada proceeding AIP. Berikut ini adalah link dari artikel tersebut:
https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/5.0108169
Putra, Alfian Pramudita, Arief Sofian Hidayat, Akif Rahmatillah, Pujiyanto Pujiyanto, Dinda Cyberputri, and I. Putu Alit Pawana. 2022. “Finite Element Analysis of Posterior Leaf Spring Ankle-Foot Orthosis for Tibialis Anterior Atrophy Case.” in The 3rd International Conference on Physical Instrumentation and Advanced Materials (ICPIAM) 2021. Vol. 2663. AIP Publishing.
Penulis: Alfian Pramudita Putra, S.T., M.Sc.
