UNILATERALEXTERNAL FIXATION FRAME AND MODIFIED BILATERAL EXTERNAL FIXATION FRAME USING MODEL OF TIBIAl FRACTURE OF A JAVA GOAT (Capra aegagrus hircus): A BIOMECHANICAL TEST David Haryadi*, Bambang Prijambodo** *Resident of Orthopaedic and Traumatology Department , **Senior Consultant of Orthopaedic and Traumatology Department, Medical Faculty of Airlangga University/ Dr Soetomo General Hospital SURABAYA-INDONESIA Introduction:External fixation of tibial bone can be used as a definitive treatment in managing open fracture of tibial bone which can give a stability and easy wound care. Objective: To know the comparison between unilateral external fixation frame and modified bilateral external fixation frame using model of tibial fracture of a Java goat. Method: This research is an experimental laboratory study with post test only controlled group design. 24 samples of tibial bone of Java goats are divided into control group and intervension group Result: In biomechanical test we did, the result shows that there was a significant difference in modified bilateral external fixation frame group compared to unilateral external fixation frame group in term of bone rigidity with bending force (p = 0,007), torsion force (p = 0,001) and compression force (p = 0,028). Conclusion: Modified bilateral external fixation frame has a more significant stability which affects the bone rigidity compared to unilateral external fixation frame based on 1.3 times on bending force, 3.1 times on torsion force, and 2.5 times on compression force. Keywords : Biomechanical test, external fixation, modified bilateral external fixation frame, unilateral external fixation frame, compresion force, torsion force, bending force.
PENDAHULUAN
Schanz
Eksternal fiksasi merupakan
screew
Penelitian
di
ini
dalam
tulang.
dilakukan
untuk
tindakan yang sering dilakukan untuk
membandingkan hasil uji biomekanik
penatalaksanaan
trauma,
pada teknik eksternal fiksasi unilateral
sebagian besar diindikasikan sebagai
frame terhadap bilateral frame pada
tindakan damage
control, terutama
fraktur Tibia dengan menilai tahanan
pada pasien dengan trauma multipel
terhadap gaya torsion, compression,
atau untuk pasien dengan kerusakan
dan bending. Penelitian ini bertujuan
jaringan lunak yang berat. Eksternal
untuk mengetahui
fiksasi dapat digunakan sebagai suatu
biomekanik pada eksternal fiksasi
tindakan definitif penanganan patah
unilateral
tulang terbuka tulang Tibia.
modifikasi bilateral frame.
pasien
Hasil
perbedaan uji
frame
dibandingkan
studi retrospektif Jeffry A (2010) pada Januari 2007- September 2010 di RS Dr. Soetomo Surabaya mendapatkan
METODE PENELITIAN Penelitian
ini
merupakan
58 kasus patah tulang Tibia terbuka
penelitian eksperimental laboratoris.
grade I, dan 113 kasus grade II, 89
Rancangan penelitian yang dipakai
grade IIIa, 32 Grade IIIb, serta 23
menggunakan randomised post test
grade IIIc.1,2,3,4
only controlled group design. Sampel
Pertimbangan tentang rigiditas
dibagi menjadi dua kelompok dan
dan aspek biomekanik dari implan
diberikan
perlakuan
sangat
berbeda.Akan
diteliti
berpengaruh
terhadap
yang hasil
uji
penyembuhan tulang, disamping faktor
biomekanik eksternal fiksasi antara
vaskularisasi dari area patah. 5,6,7,8.9
unilateral frame dengan modifikasi
Penggunaan Eksternal fiksasi Unilateral
Frame
mempunyai
yang
digunakan
kelemahan
stabilitas
bilateral frame pada model patah tulang
Tibia
Selanjutnya
Kambing
dilakukan
Jawa.
pengukuran
terhadap gaya bending, compression,
outcome setelah diberikan perlakuan.
dan
klasik
Rancangannya tampak seperti bagan
frame
berikut :
torsion.
Eksternal terdapat
Sedangkan
fiksasi
bilateral
kemungkinan
pergeseran
N1
Kelompok 1 Unilateral Frame
Observasi Uji Biomekanik :
Randomisasi m
Pop
N2
Penelitian
ini
1. Compression 2. Torsion 3. Bending
Sample
Kelompok 2 Modified Bilateral Frame
menggunakan
Pada kelompok kambing kedua:
tulang Tibia kambing Jawa (Capra
dilakukan
aegagrus
fiksator
hircus),
dengan
kriteria
pemasangan
modifikasi
eksternal
bilateral
sampel jumlah sampel yang digunakan
framedengan 2 Schanz screew tiap
berjumlah
fragmen (4 buah) dan ring stopper
24
buah
tulang
Tibia
kambing, dimana 12 buah tulang Tibia
bersilangan.
sebagai obyek perlakuan (dipasang fiksator
eksternal
bilateral
frame
Pengukuran
biomekanik
Setelah terpasang fiksasi eksternal
modifikasi), dan 12 buah tulang Tibia
pada
lainnya
diberikan gaya compression, torsion
sebagai
kontrol
(dipasang
fiksator eksternal unilateral frame). Dilakukan pemilihan kambing
kelompok
pertama,
tulang
dan bending untuk memberikan efek beban
terhadap
fragmen
jawa dengan kriteria inklusi dan
tulangnya
eksklusi. Kondisi kaki kambing dalam
pergeseran fragment tulangnya. Pada
kondisi
didapatkan
kelompok kedua, tulang diberikan gaya
kecacatan). Pada kelompok tulang
compression, torsion dan bending
Tibia kambing pertama: dilakukan
untuk
Pemasangan
eksternal
terhadap fragmen patah tulangnya
unilateral frame dengan 3 Schanz
kemudian di ukur pergeseran fragment
screew tiap fragmen (6 buah).
tulangnya.
normal
(tidak
fiksator
kemudian
memberikan
di
patah
efek
ukur
beban
Pemasangan Bilateral dan Unilateral Frame Ekternal Fixation
Uji Biomekanik Gaya Compression
Uji Biomekanik Gaya Bending
Uji Biomekanik Gaya Torsion
Pada
penelitian
ini
dicatat
terjadi pergeseran antar fragmen 50
pergeseran fragmen patah tulang pada
persen. Data kuantitatif yang didapat
gaya compression terjadi angulasi 10
kemudian
derajat, pada gaya torsion bila terjadi
dengan T-test melalui program SPSS
rotasi, dan pada gaya bending bila
20.
diolah
secara
statistik
Fiksasi eksternal
Dipasang di patah tulang tibia kambing
Model fraktur tulang Tibia Kambing Jawa
Patah Tulang simpel tibia
Patah Tulang simpel tibia
Dipasang fiksator eksternal bilateral frame modifikasi
Dipasang eksternal fiksator unilateral frame
Evaluasi mekanik dengan Simadzu AGS 10-kN
Kompasari Hasil
HASIL
mempengaruhi proses penyembuhan
Dari
penelitian
tersebut
patah tulang.2,6,7,8
didapatkan data rata-rata kemampuan
Dari
bilateral frame dalam menahan suatu
biomekanik
gaya dengan kekuatan gaya torsion
compression terhadap unilateral frame
sebesar 0,31 KN, gaya bending sebesar
dan
0,52 KN, dan gaya compression 1,33
Eksternal fiksasi pada 24 sampel
KN.
yang
model tibia kambing Jawa dan diuji
signifikan dengan menggunakan gaya
dengan T-test SPSS 20, didapatkan
torsion (p = 0,001), gaya bending (p =
data besar gaya dengan penggunaan
0,007) dan gaya compression
(p =
bilateral frame, kemampuan bilateral
0,028) antara unilateral frame dan
frame dalam menahan gaya torsion
bilateral frame. Besar gaya dengan
minimum sebesar 0,050 KN dan
penggunaan
maksimal
Didapatkan
perbedaan
unilateral
frame,
hasil
pengukuran
torsion,
modifikasi
0,100
bending
bilateral
KN.
uji dan
frame
Rata-rata
kemampuan unilateral frame dalam
kemampuan unilateral frame dalam
menahan
minimum
menahan suatu gaya dengan kekuatan
sebesar 50 dan maksimal 100. Rata-
gaya torsion sebesar 0,100 KN, gaya
rata kemampuan bilateral frame dalam
bending sebesar 0,0395, dan gaya
menahan suatu gaya dengan kekuatan
compression 0,0537 KN. Rata-rata
gaya torsion sebesar 100, gaya bending
kemampuan bilateral frame dalam
sebesar 39,5, dan gaya compression
menahan suatu gaya dengan kekuatan
53,7.
gaya torsion sebesar 0,03125, gaya
gaya
torsion
bending sebesar 0,05213 KN, dan gaya PEMBAHASAN
compression 0,01325 KN. Didapatkan
Penelitian klinis yang dilakukan
perbedaan yang signifikan dengan
menunjukkan hasil bahwa patah tulang
menggunakan gaya torsion (p = 0,001),
yang tidak stabil (dengan konsekuensi
gaya bending (p = 0,007) dan gaya
strain
compression
yang
lebih
tinggi)
akan
(p
=
0,028)
antara
menyebabkan terjadinya delay union
unilateral frame dan bilateral frame.
atau non-union. Pentingnya kecepatan
Eksternal fiksasi modifikasi bilateral
dan frekuensi pemberian beban pada
frame memiliki daya tahan terhadap
proses osteogenesis masih belum jelas.
gaya torsion 3.1 kali lipat, gaya
Gerakan ujung tulang pada tempat
bending 1.3 kali lipat, dan gaya
patah tulang telah diketahui akan
compression
2.5
kali
lipat
dibandingkan eksternal
unilateral
nut
stopper
lebih
stabil
secara
Penggunaan
bermakna dalam hal gaya bending,
modifikasi bilateral frame eksternal
compression dan torsion dibandingkan
fiksasi dengan nut stopper lebih stabil
penggunaan unilateral eksternal fiksasi
secara bermakna dalam hal gaya
pada tulang Tibia.
bending,
fiksasi.
frame
compression
dan
torsion
dibandingkan penggunaan unilateral eksternal fiksasi pada tulang Tibia.
SARAN Diharapkan adanya penelitian lebih lanjut pada hewan coba hidup
KESIMPULAN Dapat
sehingga diketahui keefektifitasan dan disimpulkan
bahwa
kesulitan yang yang dapat terjadi pada
eksternal fiksasi modifikasi bilateral
pemasangan
frame memiliki daya tahan terhadap
modifikasi bilateral frame eksternal
gaya torsion 3.1 kali lipat, gaya
fiksasi dengan nut stopper ini, dan juga
bending 1.3 kali lipat, dan gaya
dilakukan
compression
lipat
mengenai gaya yang bekerja pada
frame
eksternal fiksasi bilateral frame ini
2.5
dibandingkan
kali
unilateral
eksternal fiksasi.
alat
eksternal
penelitian
fiksasi
lebih
lanjut
dalam gaya dinamis dan konversinya
Penggunaan
modifikasi
dengan berat badan pasien.
bilateral frame eksternal fiksasi dengan DAFTAR PUSTAKA 1. Craig
S.
2. David
Roberts,
P.Biomechanics
of
Hans-
External Fixation: A Review
Christoph Pape, Alan L. Jones,
of the Literature. Bulletin of
Arthur L. Malkani, Jorge L.
the NYU Hospital for Joint
Rodriguez
Diseases. Vol 65(4). 2007.
and
Peter
V.
Giannoudis. Damage Control Orthopaedics.
Evolving
p294-9 3. HJ Park, et al. Immediate
Concepts in the Treatment of
interlocking nailing versus
Patients Who Have Sustained
external fixation followed by
Orthopaedic Trauma. J Bone
delayed interlocking nailing
Joint Surg Am. 87. 2005. p434-
for Gustilo type IIIB open
449.
tibial fractures. Journal of
Orthopaedic Surgery. Vol
Springer-Verlag
15(2). 2007. p131-6
Limited. 2012
4. Nanang HW.Fiksasi Eksternal pada Tibia sebagai
Terapi
London
10. Dee R: Bone healing, in Dee R, Mango E, Hurst E, (eds):
Definitif pada Patah Tulang
Principles
Terbuka
Practice.New York: McGraw-
Tulang
Tibia.
Departemen Orthopaedi dan Traumatologi
Univesitas
Airlangga.2012. 5. Jeffry
Epidemologi
Fraktur Terbuka RS Dr. Soetomo
Surabaya
2008-
Orthopaedic
Hill. 1988. p68–73 11. D.
Marsh.
fracture
A.
of
Concepts
union,
of
delayed
union, and nonunion. Clin. Orthop. Rel. Res., 355. 1998. 12. Iain H. Kalfas. Principles of
2011. Departemen Orthopaedi
bone
dan Traumatologi Univesitas
Focus. Volume 10, April. 2001
Airlangga. 2011.
13. Giotakis
6. Solomon L. et al. Aplley’s Sistem of Orthopaedic and fractures. Hedder
8th.
Ed
N,
Stability
Narayan
with
B.
unilateral
fixation in Tibia. Department of Trauma and Orthopaedics.
group,
Royal
London. 2001
Liverpool
Hospital.
7. Andrew, Brooker, Principles of External Fixation, Baltimore, William and Wilkin. 1983 E.Y.S.,
Neurosurg.
Arnold
Headline
8. Chao,
healing,
University
Prescot
Street,
Liverpool, UK, Strat Traum Limb Recon (2007) 2:13–20) 14. L.E. Claes, H.J. Wilke, P.
Aro,
H.,
Biomechanics
of
fixation.
In:
Mow,
V.C.,
dynamisation on gap healing
W.C.
(Eds.),
Basic
of diaphyseal fractures under
Hayes,
Orthopaedic
fracture
Augat, S. Rubenacker, and K.J.
Biomechanics.
Lippincott-Raven
Publishers,
Philadelphi. 1997. 9. David
Seligson,
Roberts,Cyril External Orthopedic
Margevicius.
external
Effect
fixation.
of
Clin.
Biomech.,vol 10. 1995.p227-34 15. Meadows TH, Bronk JT, Chao
Craig
S.
Mauffrey. Fixation
in
Traumatology.
EYS,
Kelly
PJ.Effect
of
weight-bearing on healing of cortical defects in the canine
tibia. J Bone Joint Surg 72A.
Guidelines for External
1990. p1074-80
Fixation Frame Rigidity
16. Wu JJ, Shyr HS, Chao EYS, Kelly
PJ
;Comparison
osteotomy
healing
of
and Stresses. Biomechanics Laboratory Minnesota.
under
U.S.A, Journal of Orthopaedic
external fixation devices with
Research, Vol: 4 No: 75. 1984.
different
p68-70.
stiffness
characteristics. J. Bone Joint Surg 66A. 1984. p1258-64
22. Frederic Shapiro, Bone Development and Its
17. E Y.S. Chao and N Inoue,
Relation to Fracture
Biophysical Stimulation on
Repair. The Role of
Bone
Mesenchymal Osteoblasts
Fracture
Repair,
Regeneration
And
and Surface Osteoblasts,
Remodelling,European
Cells
European cells and materials
and Materialis. V o l 6. 2 0 0 3. p7 2 - 8 5.
vol. 15. 2008. p53-76 23. Hanna I, Corrinus C, Rik
18. Kyu hyun, Patel, Significance
Huiskes, Keita, Corroration of
Of Fracture Gap In Open
Mechanoregulatory
Tibial
Algorithms
Fracture,
Yonsei
for
Medical Journal, Vol 36. No 2.
Differentiation
1995,p. 130 – 136,
Fracture
19. Kenwright,
Ricardson,
Tissue during Healing:
Comparation with In Vivo
Cunningham, Axial Movement
Results,
and Tibial Fractures, J Bone
Orthopaedic Research, Willey
Joint
InterScience. 2006
Surgery
[BR];
73-B.
1991. p654 – 9
24. Charles
Journal
H.
Turner,
of
Bone
20. Chao, E.Y.S., Inoue, N., Elias,
Stregth: Current Concepts,
J.J., Aro, H., Enhancement of
Ann. N. Y. Acad. Sci. 1068;
fracture
healing
429
mechanical
and
intervention. Orthopaedics
and
by
446.
Doi:
surgical
10.1196/annals. 2006. p1346
Clinical
25. Austin T. Fragomen, MD& S.
Related
Robert Rozbruch, MD The
Research 355S. 1998.p163–78 21. Huiskes R, Chao EYS .
–
Mechanics Fixation.
of
External
Weill
Medical
College
of
Cornell
31. K. Seide, N. Weinrich, M.E.
University,Limb
Lengthening
Wenzl, D. Wolter, C. Jurgens,
and
Reconstruction
Three-Dimensional
Load
Institute,535 East 70th Street,
Measurements
New York, NY 10021, USA.
External Fixator, Journal of
HSSJ. Vol 3.2007.p13–29.
Biomechanics
26. Kershaw CJ. Cunningham JL. Kenwright,
37.
An 2004.
p1361–69
External
32. William M. Murray, Method
Fixation, Weight Bearing, And
and Apparatus for External
Fracture
Movement,
J.
Fixation of Bone Fracture,
Clinical
Orthopaedics
&
United State Patent, 5437667,
Related
Tibial
In
Research.
[JC:dfy]
(293). Aug. 1993. P28-36
august 1 1995 33. Stanly Hoppenfeld, Vasantha
27. AO external fixation. Avalaible in: www.aosurgery.com.2008 28. William M. Murray, Method and Apparatus for External Fixation of Bone Fracture,
L.M; Treatment and Rehabilitation of Fractures, LippincotWilliam and Wilkins, Philadelphia 1999 34. Hopkins
CE,
Hamm
TE,
United State Patent, 5437667,
Leppart GL; Atlas Of Goat
august 1. 1995
Anatomy. Part I: Osteology.
29. Behrens,
et
al.
fixaxion
of
concepts
and
External
tibia
basic
prospective
Departement of The Army Edgewood Arsenal. Maryland: September. 1970
evaluation. British Editorial
35. Kambing Jawa. Available in:
Society of Bone and Joint
www.wikipedia.com. 2010
Surgery. 1986 30. Pontarelli
W.
External
fixaxion of tibia fracture. Department
of
Orthopaedic
Surgery, University of Iowa Hospitals and Clinics, Iowa City,
Iowa.
The
Orthopaedic Journal. 1982
Iowa
