Analisis Numerik Aliran Darah pada Katup Aorta Akibat Aortic Stenosis Menggunakan Metode Elemen hingga untuk Mengasah Kemampuan TCK

Abstract

Matematika digunakan di seluruh dunia sebagai alat penting di kehidupan sehari-hari dan di berbagai bidang, salah satunya bidang kedokteran. Banyak cabang ilmu kedokteran yang mempelajari tentang struktur organ, fungsi organ, dan penyakit organ tubuh manusia. Organ tubuh manusia seperti jantung mempunyai fungsi dan peran penting bagi kelangsungan hidup yang harus selalu dijaga agar tetap bekerja secara optimal. Untuk mengoptimalkan kinerja jantung, setiap bagian jantung mempunyai peran dan fungsinya masing-masing. Salah satunya katup jantung yang berfungsi sebagai pengontrol atau pengendali aktivitas darah agar mengalir dengan aman pada satu arah aliran dan tidak mengalir ke arah yang salah. Hal ini sangat penting agar tidak terjadi aliran darah balik. Katup yang membutuhkan energi sangat besar adalah katup aorta. Banyak faktor yang dapat membuat kinerja katup tidak optimal, salah satunya kalsifikasi yang dapat menyebabkan penyempitan pada katup atau biasa disebut aortic stenosis (stenosis aorta). Berdasarkan hal tersebut, penelitian ini dilakukan untuk mengetahui model matematika aliran darah pada katup aorta akibat aortic stenosis, menyelesaikan model menggunakan metode elemen hingga, menganalisis pengaruh luas area katup dan kecepatan awal terhadap kecepatan aliran darah pada daerah penyempitan, menganalisis pola kecepatan aliran darah pada daerah penyempitan dan untuk mengetahui efektivitas metode elemen hingga dalam menganalisis masalah aliran darah pada katup aorta akibat aortic stenosis. Tahapan kegiatan penelitian meliputi: pertama, menentukan model matematika penyempitan aliran darah pada katup aorta akibat aortic stenosis. Tahapan ini meliputi studi pustaka tentang penyempitan aliran darah, kemudian membuat model matematika persamaan momentum, kemudian melakukan penurunan persamaan elemen dan penyelesaian dalam waktu. Setelah mendapatkan matriks global penyelesaian dalam waktu langkah kedua adalah membuat program matematika aliran darah pada katup aorta akibat aortic stenosis dengan MATLAB. Ketiga, melakukan simulasi dengan FLUENT untuk mengetahui pola kecepatan aliran darah pada katup aorta akibat aortic stenosis. Adapun hasil penelitian dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Model matematika aliran darah pada katup aorta akibat aortic stenosis merupakan persamaan yang dinyatakan pada persamaan momentum. Berikut ini adalah persamaannya. 2. Pada alran darah normal, kecepatan aliran cenderung konstan. tetapi ketika aliran darah mengalami aortic stenosis, maka kecepatan alirannya meningkat ketika aliran mendekati daerah penyempitan dan kecepatan aliran kembali seperti semula ketika menjauhi daerah penyempitan. 3. Pada penyempitan aliran darah katup aorta (aortic stenosis), kecepatan awal juga mempengaruhi besarnya peningkatan kecepatan aliran. Semakin besar kecepatan awal yang diberikan, maka semakin besar pula kecepatan di daerah penyempitan. 4. Persamaan penyempitan aliran darah katup aorta (aortic stenosis) adalah model yang efektif dalam menyelesaikan pengaruh luas area katup dan kecepatan awal terhadap kecepatan aliran udara didapatkan error relatif 0.0012243 dan 0.0017641 dengan tingkat toleransi kesalahan perhitungan 0.01. 5. Cara mengasah kemampuan TCK pada aliran darah katup aorta akibat aortic stenosis yaitu dengan menggunakan 5 indikator pada masing-masing kemampuan (TK dan CK) dimana setiap indikator rentang skornya 1-5 dan divalidasi oleh 5 validator.