Terobosan Operasi Koreksi Rahang dengan 3D Printed Wafer

Cukup banyak orang yang memiliki kelainan berupa ketidakteraturan bentuk rahang, baik itu disebabkan oleh faktor bawaan atau kecelakaan, misalnya seseorang dengan posisi rahang bawah lebih maju dari pada rahang atasnya. Kelainan ini dapat menimbulkan masalah artikulasi kata saat bicara, kesulitan mengunyah dan bernapas, sampai pada aspek estetika dan kepercayaan diri penderitanya. Untuk mengatasi masalah ini, biasanya dilakukan tindakan medis berupa operasi koreksi rahang, yang dikenal dengan nama operasi ortognatik. Dalam operasi ini, rahang dan gigi pasien diposisikan kembali sedemikian rupa sehingga fungsi kerjanya dapat menjadi lebih baik. Proses ini melibatkan pemotongan dan penggeseran bagian rahang atas dan bawah, yang kemudian dihubungkan kembali menggunakan plat fiksasi. Selama ini, perencanaan operasi hanya dilakukan dengan mengambil foto pasien dari depan dan samping, kemudian dokter merencanakan arah dan posisi pemotongan dan penggeseran secara manual. Pada kebanyakan operasi, rahang hanya perlu digeser beberapa millimeter saja, sehingga hal ini menjadi tantangan tersendiri bagi para dokter bedah jika proses dilakukan secara manual. Dengan cara ini, operasi koreksi rahang dapat menghabiskan waktu hingga enam jam, dan hasil akhirnya sangat bergantung pada keterampilan dan keahlian dokter bedah mulut.

Dengan adanya kemajuan teknologi digital dan mesin cetak 3 dimensi, kesulitan perencanaan dan pelaksanaan operasi sebagaimana yang diuraikan di atas kini telah dapat diatasi. Menggunakan data CT-Scan, kepala pasien dapat direkonstruksi secara digital menggunakan komputer. Selanjutnya dilakukan simulasi operasi untuk memprediksi secara lebih akurat posisi susunan akhir rahang ideal bagi pasien. Perkiraan hasil akhir operasi ortognatik tersebut, termasuk perkiraan bentuk wajah, dapat dilihat di layar komputer. Dengan mengetahui posisi awal dan akhir rahang, maka dapat direncanakan pemotongan dan penggeseran rahang. Setelah itu, untuk memastikan bahwa posisi akhir hasil operasi ortognatik dapat sesuai dengan yang direncanakan, dibuatlah wafer, suatu alat bantu yang dicetak spesifik untuk setiap pasien menggunakan mesin cetak 3D. Fungsi utama wafer adalah sebagai penunjuk posisi rahang selama proses penataan ulang dan penahan posisi rahang selama proses fiksasi menggunakan plat. Dengan pemanfaatan teknologi seperti ini, maka dapat diperkirakan bahwa hasil operasi akan lebih baik dan waktu operasi akan berkurang.

Sayangnya, hingga saat ini belum ada penyedia lokal yang dapat melakukan perancangan dan pembuatan wafer, sehingga para dokter bedah mulut di Indonesia masih harus memesan wafer dari luar negeri. Hal ini tidak hanya menambah biaya operasi, tetapi juga dapat mengakibatkan kesulitan jika operasi perlu dilaksanakan secara mendadak. Jelaslah bahwa tersedianya wafer yang dirancang dan diproduksi lokal di Indonesia menjadi langkah penting untuk memudahkan akses dan mengurangi biaya operasi ortognatik. Pengembangan prosedur desain dan manufaktur wafer akan melepas ketergantungan impor wafer untuk operasi ortognatik. Ketersediaan wafer lokal akan meningkatkan aksesibilitas terhadap perawatan ortognatik. Pengembangan wafer lokal juga akan mengurangi waktu pengiriman serta memperkuat infrastruktur kesehatan lokal secara keseluruhan. Ini merupakan langkah menuju kesetaraan dalam peningkatan pelayanan kesehatan gigi dan mulut di Indonesia.

Rekonstruksi digital kepala pasien, simulasi operasi dan perancangan wafer menggunakan komputer

Melihat kebutuhan ini, kelompok riset Biomekanika dari Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara (FTMD) Institut Teknologi Bandung (ITB) yang terdiri atas Satrio Wicaksono, Tatacipta Dirgantara, Andi Isra Mahyuddin, dan Muhammad Yusril Sulaiman bersama dengan Seto Adiantoro Sadputranto dan Eka Marwansyah Oli’i dari Kelompok Staf Medis (KSM) Bedah Mulut Rumah Sakit Hasan Sadikin (RSHS) Bandung menjalin kerjasama riset untuk pengembangan wafer. Kerja sama ini kemudian dikembangkan dengan menggandeng Benny Tjahjono dari Research Centre for Business in Society, Coventry University, UK, dengan didanai oleh program UKICIS (UK - Indonesia Consortium for Interdisciplinary Sciences). Pihak FTMD ITB bertanggung jawab atas pengembangan prosedur desain dan manufakturnya secara rinci sedangkan pihak RSHS yang bertugas untuk memberikan kasus pasien, informasi terkait rincian desain sesuai kebutuhan, dan menguji prototipe wafer. Coventry University akan melihat proses bisnis agar program ini dapat berkelanjutan dan berdampak luas bagi masyarakat.

Pengembangan desain dan manufaktur wafer

Dengan memperhatikan kebutuhan yang ada, dilakukan serangkaian langkah inovatif untuk pengembangan prosedur desain dan manufaktur wafer. Saat ini tim telah berhasil mengembangkan penggunaan piranti lunak untuk melakukan rekonstruksi digital kepala pasien dengan data CT-Scan, melakukan simulasi dan perencanaan opersasi, serta mengembangkan desain wafer yang dibuat spesifik untuk setiap pasien, mudah difabrikasi, terbuat dari bahan yang aman untuk tubuh, dan mudah digunakan.

Fitur utama wafer yang penting adalah patient-specific. Setiap wafer dirancang sesuai dengan struktur anatomi rahang dan gigi, tingkat keparahan, dan kebutuhan yang unik dari masing-masing pasien. Sering kali pemotongan dan penggeseran rahang tersebut hanya beberapa milimeter dengan sudut yang kecil saja. Oleh karena itu akurasi geometri dan dimensi wafer yang dibuat harus terjamin. Untuk itu wafer didesain menggunakan model digital rekonstruksi rahang hasil CT-Scan yang kemudian dicetak dengan teknologi 3D printer jenis Fused Deposition Modeling (FDM) untuk memastikan bahwa setiap wafer dibuat sesuai dengan spesifikasi pasien.

Kemudahan pembuatan dan penggunaan wafer saat operasi juga menjadi fokus utama. Dalam upaya untuk memperluas aksesibilitas prosedur ini, dilakukan standarisasi rekonstruksi model kepala pasien, geometri penanda pemotongan dan desain wafer. Hasil desain wafer yang dikembangkan tim FTMD ITB kemudian diuji coba oleh tim dari RSHS dan umpan balik yang diperoleh digunakan untuk perbaikan dalam proses desain selanjutnya. Proses iteratif ini, terus berlanjut dan saat ini telah lebih dari 30 pasien yang dioperasi menggunakan wafer dengan desain yang telah jauh lebih optimal, dengan kualitas yang seragam, mudah dipasang saat operasi dan sesuai dengan kebutuhan pasien.

Uji coba pengunaan wafer terhadap pasien pada operasi ortognatik

Untuk menjamin keselamatan pasien, maka dipilih bahan yang aman untuk tubuh. Ini penting karena wafer akan masuk ke dalam mulut pasien meskipun hanya beberapa jam saja. Oleh karena itu wafer ini dibuat dari asam polilaktik, atau Polylactic acid/ PLA, suatu monomer termoplastik yang diperoleh dari sumber organik dan terbarukan, seperti pati jagung atau tebu. Filamen PLA ini ramah lingkungan dan aman untuk tubuh, sehingga wafer tidak menimbulkan risiko bagi kesehatan pasien.

Dalam upaya untuk mengurangi waktu operasi dan meningkatkan akurasi, tim mengembangkan prosedur simulasi komputer sebelum operasi sebenarnya dilakukan. Melalui simulasi ini, dokter dapat memprediksi dengan lebih akurat susunan akhir rahang yang ideal. Posisi akhir rahang yang diperoleh kemudian digunakan sebagai panduan untuk desain dan pembuatan wafer. Dari uji coba di ruang operasi, ditemukan bahwa rata-rata waktu operasi berkurang dari 4,8 jam saat dilakukan secara manual menjadi 3,2 jam jika menggunakan wafer. Lebih lanjut, juga diperoleh peningkatan akurasi operasi setelah tim dari RSHS melakukan evaluasi kondisi pasien sebelum dan setelah operasi.

Saat ini, paten untuk prosedur desain dan manufaktur wafer telah diajukan dan didaftarkan ke Direktorat Jenderal Kekayaan Intelektual (DJKI) Kemenkumham.

Sosialisasi dan edukasi

Dalam rangka mengedukasi dan memperoleh masukan dari para dokter yang tidak terlibat dalam tim pengembangan, hasil penelitian ini telah dipresentasikan pada dua acara, yaitu Kongres Nasional Bedah Mulut (KONAS PABMI) pada tanggal 28-30 Januari 2022 di Hotel El Royale Bandung dan Bandung Orthodontics Meeting pada tanggal 3-4 Desember 2022 di Hotel Grand Tjokro Premiere. Pada kedua acara tersebut, dipaparkan prinsip dasar teknik operasi ortognatik menggunakan wafer oleh tim dokter RSHS, didukung oleh pemaparan tim Biomekanika ITB tentang alur proses desain wafer dari mulai simulasi operasi hingga wafer siap untuk dipakai.

Selain dipresentasikan dalam acara tahunan, Seto Adiantoro Sadputranto dan Eka Marwansyah Oli’I juga sering mengadakan sesi diskusi daring perencanaan operasi ortognatik setiap ada pasien baru. Sesi ini dihadiri oleh dokter gigi dan ahli bedah mulut di luar RSHS dengan tujuan berbagi ilmu terbaru, khususnya tentang teknik operasi ortognatik, dan memperoleh masukan untuk meningkatkan kualitas teknik operasi serta wafer yang sedang dikembangkan. Dari kesempatan-kesempatan tersebut, antusiasme peserta dan potensi penggunaan wafer oleh lebih banyak dokter gigi sangatlah tinggi.

Untuk mempercepat penyebarluasan penggunaan teknologi baru ini, maka diperlukan beberapa upaya lanjutan, seperti pengembangan antarmuka perangkat lunak perencanaan operasi agar lebih ramah pengguna dan lebih intuitif bagi dokter gigi, perluasan kemampuan desain dan manufaktur wafer agar dapat lebih tersebar, dan alur distribusi pemasaran yang lebih baik. Untuk itu telah dilakukan beberapa sesi pelatihan yang lebih terstruktur dan tersertifikasi tentang teknik operasi dan penggunaan perangkat lunak simulasi operasi. Selain itu, dirintis juga kerjasama dengan industri.

Untuk menjamin dampak yang luas terhadap pemanfaatan teknologi baru ini, dibutuhkan pengembangan model bisnis yang optimal dan berkelanjutan, yang saat ini sedang dikaji oleh tim. Selain itu juga dukungan keberpihakan dan regulasi dari pemerintah sangat diperlukan untuk memastikan kelancaran proses produksi dan distribusi produk medis ini.

Kerja sama ini adalah suatu contoh kerja sama multidisiplin yang telah berhasil membuka cakrawala pengetahuan, memberi dampak signifikan terhadap pelayanan medis dan membangun kemandirian bangsa Indonesia dalam pemenuhan alat-alat kesehatan yang diperlukan. Melalui kerja sama ini juga telah terbangun komunikasi dan interaksi lintas disiplin, serta terbentuk suatu fondasi yang kuat untuk masa depan yang lebih sehat bagi semua orang.

 

228

views