Basic Biomechanics and Workstation Design

1. B A S I C
B I O M E C H A N I C S
A N D W O R K S T A T I O N
D E S I G N

2. Who am I?
SIVA ALIFRA RAHDIANY
6017210088
SEMESTER VI
EMAIL : SIVAALFIRA2@GMAIL.COM
FAKULTAS PSIKOLOGI
UNIVERSITAS PANCASILA

3. D e f i n i t i o n
Biomekanik pekerjaan adalah bidang interdisipliner di
mana informasi dari ilmu biologi dan mekanika teknik
digunakan untuk mengukur kekuatan yang ada pada
tubuh selama bekerja. Biomekanik beranggapan
bahwa tubuh berperilaku sesuai dengan hukum
mekanika Newton. Kroemer telah mendefinisikan
mekanika sebagai "studi tentang kekuatan dan
pengaruhnya terhadap massa" (Kroemer, 1987, p.
170).

4. R O L E O F B I O M E C H A N I C S
I N E R G O N O M I C S
PENDEKATAN UNTUK PENILAIAN BIOMEKANIK ADALAH UNTUK
MENGKARAKTERISASI SITUASI SISTEM KERJA MANUSIA
MELALUI REPRESENTASI ATAU MODEL MATEMATIKA. MODEL
INI DIMAKSUDKAN UNTUK MEWAKILI BERBAGAI KONSEP
BIOMEKANIK YANG MENDASARI MELALUI SERANGKAIAN
ATURAN ATAU PERSAMAAN DALAM "SISTEM" YANG MEMBANTU
KITA MEMAHAMI BAGAIMANA TUBUH MANUSIA DIPENGARUHI
OLEH BERBAGAI EFEK UTAMA DAN INTERAKSI YANG TERKAIT
DENGAN PAPARAN FAKTOR RISIKO.

5. B I O M E C H A N I C A L
C O N C E P T S
LOAD–TOLERANCE
Konsep dasar dalam penerapan biomekanik
pekerjaan untuk ergonomi adalah bahwa
seseorang harus mendesain tempat kerja
sehingga beban yang dikenakan pada
suatu struktur tidak melebihi toleransi
struktur.
ACUTE VERSUS CUMULATIVE
TRAUMA
Dalam pengaturan pekerjaan dua jenis
trauma dapat mempengaruhi tubuh manusia
dan menyebabkan gangguan
muskuloskeletal dalam pengaturan
pekerjaan.

6. B I O M E C H A N I C A L
C O N C E P T S
MOMENTS AND LEVERS
Beban biomekanik hanya sebagian
ditentukan oleh besarnya berat yang
didukung oleh tubuh. Posisi berat (atau
massa segmen tubuh) relatif terhadap
sumbu rotasi sambungan yang menentukan
beban yang dikenakan pada tubuh dan
disebut sebagai momen.
EXTERNAL VERSUS INTERNAL
LOADING
Beban eksternal mengacu pada kekuatan-
kekuatan yang dikenakan pada tubuh
sebagai akibat langsung dari gravitasi
yang bekerja pada benda eksternal yang
dimanipulasi oleh pekerja.

7. B I O M E C H A N I C A L
C O N C E P T S
MODIFYING INTERNAL LOADS
Bagian sebelumnya telah menekankan
pentingnya memahami hubungan antara
beban eksternal yang dikenakan pada
tubuh dan beban internal yang
dihasilkan oleh mekanisme pembangkit
tenaga di dalam tubuh.
BIOMECHANICAL ARRANGEMENT
OF THE MUSCULOSKELETAL
LEVER SYSTEM
Postur yang dikenakan melalui desain
tempat kerja dapat memengaruhi
pengaturan sistem tuas tubuh dan dengan
demikian dapat memengaruhi besarnya
beban internal yang diperlukan untuk
mendukung beban eksternal.

8. B I O M E C H A N I C A L
C O N C E P T S
OPTIMIZING THE LENGTH–
STRENGTH RELATIONSHIP
Hubungan penting lainnya yang
mempengaruhi beban pada sistem
muskuloskeletal adalah hubungan
panjang-kekuatan otot. Ketika otot
berada pada panjang istirahat (umumnya
terlihat pada posisi janin), mereka
memiliki kapasitas terbesar untuk
menghasilkan kekuatan.
IMPACT OF VELOCITY ON
MUSCLE FORCE
Gerak juga dapat mempengaruhi kemampuan
otot untuk menghasilkan kekuatan dan,
oleh karena itu, memuat sistem
biomekanik.

9. B I O M E C H A N I C A L
C O N C E P T S
T e m p o r a l
R e l a t i o n s h i p s
STRENGTH–ENDURANCE
Kekuatan harus dianggap sebagai
kekuatan internal dan toleransi. Namun,
penting untuk menyadari bahwa kekuatan
bersifat sementara.
REST TIME
Risiko trauma kumulatif meningkat
ketika kapasitas untuk mengerahkan
kekuatan dilampaui oleh persyaratan
kekuatan pekerjaan. Faktor lain yang
dapat memengaruhi kapasitas kekuatan
(dan toleransi terhadap ketegangan
otot) adalah waktu istirahat.

10. B I O M E C H A N I C A L
C O N C E P T S
L o a d T o l e r a n c e
MUSCLE, LIGAMENT, TENDON,
AND BONE CAPACITY
Karakteristik toleransi yang tepat dari
jaringan manusia seperti otot, ligamen,
tendon, dan tulang yang dimuat dalam
berbagai kondisi kerja sulit untuk
diperkirakan.
MUSCLE AND TENDON STRAIN
Otot adalah struktur dalam sistem
muskuloskeletal yang memiliki toleransi
paling rendah. Kekuatan utama otot
diperkirakan sebesar 32 MPa (Hoy et
al., 1990).

11. B I O M E C H A N I C A L
C O N C E P T S
L o a d T o l e r a n c e
BONE TOLERANCE
Toleransi tulang juga telah
diperkirakan dalam literatur (Ozkaya
dan Nordin, 1991). Tekanan utama tulang
tergantung pada arah pemuatan.
LIGAMENT TOLERANCE
Secara umum, stres ligamentum akhir
telah diperkirakan sekitar 20 MPa.
Namun, sifat ligamen sangat bervariasi
tergantung pada lokasinya di dalam
tubuh.

12. B I O M E C H A N I C A L
C O N C E P T S
L o a d T o l e r a n c e
DISC/END-PLATE AND
VERTEBRAE TOLERANCE
Mekanisme trauma kumulatif pada disk
vertebra dianggap berhubungan dengan
trauma berulang pada plat ujung
vertebra. Plat akhir adalah struktur
yang sangat tipis (sekitar 1 mm) yang
memfasilitasi aliran nutrisi dari
vertebra ke serat diskus (annulus
fibrosis).
PAIN TOLERANCE
Selama dekade terakhir kami telah
belajar bahwa ada banyak jalur untuk
persepsi nyeri yang terkait dengan
gangguan muskuloskeletal (Khalsa, 2004;
Cavanaugh et al, 1997; Cavanaugh, 1995)

13. A P P L I C A T I O N
O F
B I O M E C H A N I
C A L
P R I N C I P L E S
T O R E D U C I N G
S T R E S S
I N T H E
W O R K P L A C E
SHOULDER
Nyeri bahu diyakini sebagai salah satu
gangguan muskuloskeletal terkait
pekerjaan yang paling kurang dikenal.
Gangguan bahu semakin diakui sebagai
masalah utama di tempat kerja oleh
organisasi-organisasi yang memiliki
sistem pelaporan yang cukup sensitif
untuk mendeteksi tren tersebut
NECK
Gangguan leher juga dapat dikaitkan
dengan postur kerja yang berkelanjutan.
Secara umum, semakin tegak postur
kepala, semakin sedikit aktivitas otot
dan kekuatan leher yang diperlukan
untuk mempertahankan postur

14. A P P L I C A T I O N
O F
B I O M E C H A N I
C A L
P R I N C I P L E S
T O R E D U C I N G
S T R E S S
I N T H E
W O R K P L A C E
TRADE-OFFS IN WORK DESIGN
Kunci untuk desain ergonomis yang tepat
dari tempat kerja dari sudut pandang
biomekanik adalah dengan
mempertimbangkan pertukaran biomekanik
yang terkait dengan situasi kerja
tertentu. Pertukaran ini diperlukan
karena sering kali situasi yang
menguntungkan bagi satu bagian tubuh
tidak menguntungkan bagi bagian tubuh
yang lain.
THE BACK
Gangguan punggung bawah (LBD) telah
diidentifikasi sebagai salah satu masalah
muskuloskeletal yang paling umum dan
signifikan di Amerika Serikat yang
menghasilkan sejumlah besar morbiditas,
kecacatan, dan kerugian ekonomi (Hollbrook
et al., 1984; Praemer et al., 1992; Guo et
al., 1999).

15. A P P L I C A T I O N
O F
B I O M E C H A N I
C A L
P R I N C I P L E S
T O R E D U C I N G
S T R E S S
I N T H E
W O R K P L A C E
WRISTS
Biro Statistik Tenaga Kerja melaporkan
bahwa trauma berulang telah meningkat
dalam prevalensi dari 18% penyakit
akibat kerja pada tahun 1981 menjadi
63% penyakit akibat kerja pada tahun
1993. Berdasarkan angka-angka ini,
trauma berulang telah digambarkan
sebagai masalah terkait pekerjaan yang
terus meningkat.

16. B I O M E C H A N I C A L
M O D E L I N G
A S A M E A N S O F
A S S E S S I N G
A N D C O N T O L L I N G
R I S K
NIOSH LIFTING GUIDE AND
REVISED EQUATION
NIOSH telah mengembangkan dua alat atau
panduan penilaian untuk membantu
menentukan risiko yang terkait dengan
tugas-tugas penanganan material manual.
STATIC SINGLE EQUIVALENT
MUSCLE BIOMECHANICAL MODELS
Model tulang belakang berbasis biomekanik
telah dikembangkan untuk menilai tugas-
tugas penanganan material manual terkait
pekerjaan. Model-model ini menilai tugas
berdasarkan kriteria pemuatan tulang
belakang dan penilaian kekuatan persyaratan
tugas.

17. B I O M E C H A N I C A L
M O D E L I N G
A S A M E A N S O F
A S S E S S I N G
A N D C O N T O L L I N G
R I S K
MULTIPLE MUSCLE SYSTEM
MODELS
Salah satu asumsi penyederhanaan yang
signifikan dari sudut pandang
biomekanik pada kebanyakan model statis
adalah bahwa satu gaya internal melawan
momen eksternal.
FINITE-ELEMENT SPINE MODELS
Model elemen hingga (FEM) tulang belakang
lumbar telah digunakan selama beberapa
waktu, terutama untuk menilai pemuatan
tulang belakang untuk tujuan penilaian
klinis (Arjmand dan Shirazi-Adl, 2005;
Bowden et al., 2008; Goel dan Gilbertson,
1995; Goel dan Paus, 1995; Shirazi-Adl et
al., 1986; Suwito et al., 1992; Zander et
al., 2004)

18. B I O M E C H A N I C A L
M O D E L I N G
A S A M E A N S O F
A S S E S S I N G
A N D C O N T O L L I N G
R I S K
PERSONALIZED HYBRID SPINE
MODELS
Model hibrida ini teknik yang dibantu
EMG digunakan untuk menilai kekuatan
yang dikenakan pada tulang belakang
selama tugas, sedangkan teknik FEM
digunakan untuk menentukan dampak
kekuatan ini pada toleransi tulang
belakang.
STABILITY-DRIVEN MODELS OF THE
SPINE
Stabilitas sistem mengacu pada kemampuan sistem
untuk kembali ke keadaan setimbang setelah
gangguan pada sistem. Konsep ini adalah kunci
untuk memprediksi sistem "keseimbangan" dan
telah secara tradisional digunakan untuk
memprediksi kekuatan yang dialami oleh sendi
seperti lutut selama olahraga.

19. B I O M E C H A N I C A L
M O D E L I N G
A S A M E A N S O F
A S S E S S I N G
A N D C O N T O L L I N G
R I S K
PREDICTING MUSCLE
RECRUITMENT FOR SPINE
MODEL USE
Jelas dari diskusi sebelumnya mengenai
pemodelan biomekanik bahwa persyaratan
penting untuk pemodelan biomekanik yang
akurat dari jaringan tulang belakang
adalah kemampuan untuk secara akurat
menilai perilaku otot penghasil daya
pada batang.
DYNAMIC MOTION ASSESSMENT
AT THE WORKPLACE
Jelas bahwa kegiatan yang dinamis dapat secara
signifikan meningkatkan risiko LBD, namun ada
beberapa alat penilaian yang tersedia untuk
dengan cepat dan mudah menilai tuntutan
biomekanik yang terkait dengan dinamika tempat
kerja dan risiko LBD.

20. B I O M E C H A N I C A L
M O D E L I N G
A S A M E A N S O F
A S S E S S I N G
A N D C O N T O L L I N G
R I S K
THRESHOLD LIMIT VALUES
Nilai batas ambang batas (TLVs) baru-baru ini
diperkenalkan sebagai sarana untuk
mengendalikan risiko biomekanik ke belakang
di tempat kerja. TLVs telah diperkenalkan
melalui American Conference of Governmental
Industrial Hygienists (ACGIH) dan memberikan
batas berat angkat sebagai fungsi dari "zona"
angkat asal dan pengulangan yang terkait
dengan tugas pekerjaan
UPPER EXTREMITY MODELS
Baru-baru ini, Pusat Ergonomi di University of
Michigan telah mengembangkan model kinetik dari
ekstremitas atas yang dimaksudkan untuk
digunakan untuk menilai tugas-tugas
handintensive (Armstrong et al., In press).
Model ini terdiri dari sistem tautan yang
mewakili sambungan tangan dan bentuk kerucut
yang digunakan untuk mewakili permukaan jari,

21. Summary
Bab ini telah menunjukkan bahwa biomekanik
menyediakan sarana untuk secara kuantitatif
mempertimbangkan implikasi desain tempat kerja.
Pertimbangan desain biomekanik penting ketika
pekerjaan tertentu diduga memaksakan kekuatan
besar atau berulang pada struktur tubuh. Sangat
penting untuk mengenali bahwa struktur internal
tubuh, seperti otot, adalah generator utama
kekuatan dalam struktur sendi dan tendon. Untuk
mengevaluasi risiko cedera karena tugas
tertentu, seseorang harus mempertimbangkan
kontribusi beban eksternal dan beban internal
pada struktur dan bagaimana kaitannya dengan
toleransi struktur.

22. T H A N K Y O U