ROSID MARWANTO, S. Pd: Tulang (Rangka) dan Persendian pada Sistem Gerak Manusia

Sistem Gerak Manusia

Tulang (Rangka) dan Persendian

Rangka

Di dalam tubuh, rangka tersusun oleh banyak tulang dengan berbagai bentuk dan ukuran (Gambar 1). Adanya rangka, menjadikan otot-otot rangka dapat melekat, sel-sel darah merah terbentuk (hemopoesis) dan limfosit B.Selain itu, rangka menjadi tempat penyimpanan kalsium terutama fosfat, sehingga sewaktu diperlukan dapat dilepaskan dari darah. Fungsi rangka bagi tubuh adalah sebagai alat gerak pasif.

Gambar 1. Rangka Manusia

Ket:

         1.   Scapula
         2.   Sternum
         3.   Iga
         4.   Vertebrae
         5.   Ilium
         6.   Iskum
         7.   Pubis
         8.   Tengkorak
         9.   Kalvikula
       10. Humeris
       11. Radius
       12. Ulna
       13. Karpal
       14. Metacarpal
       15. Falangeus
       16. Femur
       17. Patela
       18. Tibia
       19. Fibula
       20. Tarsal
       21. Metatarsal
a.      Macam-macam rangka
Secara umum, rangka tubuh manusia dikelompokkan menjadi 2 bagian, yaitu rangka/skeleton aksial dan rangka/skeleton apendikuler.
1)      Rangka aksial (rangka sumbu)
Rangka aksial merupakan jenis rangka yang tidak langsung terkait dengan sistem gerak. Karena itu, tugasnya adalah melindungi organ-organ yang berada dalam tubuh, misalnya otak, jantung, paru-paru, dan organ dalam lainnya. Rangka aksial manusia terdiri atas tengkorak, tulang dada, dan tulang rusuk.
a)      Tengkorak
Tengkorak sebagian besar tersusun atas tulang-tulang yang pipih. Tulang-tulang tersebut bersambungan sedemikian rupa hingga membentuk rongga. Di dalam rongga itulah tersimpan otak dan beberapa organ wajah, misalnya mata dan gigi. Tulang tengkorak dapat dibedakan menjadi dua bagian yaitu tulang-tulang bagian kepala dan tulang-tulang bagian muka (Gambar 2).

Gambar 2. Tengkorak dan bagian-bagiannnya

1.      Tulang kepala
Tulang-tulang kepala meliputi tulang dahi, tulang kepala belakang, tulang baji, tulang tapis, dan tulang pelipis.
2.       Tulang muka
Tulang bagian muka terdiri dari tulang rahang bawah, tulang pipi, tulang langit-langit, tulang hidung, tulang air mata, dan tulang lidah. Tulang-tulang muka bersatu dan tidak dapat digerakkan, kecuali tulang rahang bawah. Tulang rahang bawah dapat digerakkan untuk berbicara dan mengunyah makanan.
b)      Tulang belakang (vertebrae)
            Tulang belakang berfungsi menopang berdiri tegaknya tubuh, menyangga tengkorak dantempat melekatnya tulang rusuk. Tulang belakang terdiri dari 7 ruas tulang leher, 12 ruas tulang punggung, 5 ruas tulang pinggang, serta tulang kelengkang (sakrum) dan tulang ekor. Pada orang dewasa, tulang kelangkang tunggal merupkan gabunga (fusi) 5 ruas tulang belakang. Demikian juga, tulang ekor merupakan tulang tunggal hasil fusi 4 tulang belakang  (Gambar. 3).

Gambar 3. Tulang belakang dan bagian-bagiannya

c)      Tulang dada
Tulang dada (sternum) berbentuk seperti pisau belati. Tulang dada terdiri dari tiga bagian, yaitu hulu (manubrium), badan dan taju pedang (simploid processus). Manubrium bersambung dengan klavicula dan tulang rusuk pertama. Bagian badan merupakan tempat melekatnya 9 tulang rusuk berikutnya (Gambar. 4).
d)     Tulang rusuk
            Tulang rusuk berbentuk tipis, pipih dan melengkung. Bersama-samadengan tulang dada membentuk rongga dada untuk melindungi jantungdan paru-paru. Tulang rusuk dibedakan atas tiga bagian (Gambar 4) yaitu :
1.      Tulang rusuk sejati berjumlah tujuh pasang. Tulang-tulang rusuk inipada bagian belakang berhubungan dengan ruas-ruas tulangbelakang sedangkan ujung depannya berhubungan dengan tulangdada dengan perantaraan tulang rawan
2.      Tulang rusuk palsu berjumlah 3 pasang. Tulang rusuk ini memilikiukuran lebih pendek dibandingkan tulang rusuk sejati. Pada bagianbelakang berhubungan dengan ruas-ruas tulang belakang sedangkanketiga ujung tulang bagian depan disatukan oleh tulang rawan yangmelekatkannya pada satu titik di tulang dada.
3.      Rusuk melayang berjumlah 2 pasang. Tulang rusuk ini pada ujungbelakang berhubungan dengan ruas-ruas tulang belakang, sedangkanujung depannya bebas.

Gambar 4. Tulang dada dan tulang rususk

2)      Rangka apendikuler (rangka anggota badan)
Rangka apendikuler terkait langsung dengan sistem gerak. Rangka apendikuler tersusun atas tulang anggota gerak atas dan tulang anggota gerak bawah.
a)      Anggota gerak atas
Tulang anggota gerak atas manusia terdiri atas tulang bahu (pectoralis), tulang lengan atas (humerus), dan tulang lengan bawah. Tulang bahu ada pada bagian kanan dan kiri tubuh, tersusun atas tulang selangka (clavicula) dan tulang belikat (scapula) (Gambar. 5)

  Gambar 5. Tulang anggota gerak atas

b)      Anggota gerak bawah
anggota gerak bawah tersusun atas tulang pelvis (pinggul) dan tulang-tulang kaki. Tulang pinggul tersusun atas tulang duduk ((iscium), tulang usus (illium) dan tulang kemaluan (pubis). Pada tulang pnggul terdapat lekukan yang disebut asetabulum (tempat melekatnya tulang paha) (Gambar.6).
tulang kaki tersusun atas tulang paha (femur), tulang tempurung lutut (patella), tulang betis (fibula), tulang kering (tibia), tulang pangkal kaki (tarsal), tulang telapak kaki (metatarsus), dan tulang jari kaki (falang) (Gambar 7).

Gambar 6. Tulang pinggul pria dan tulang pinggul wanita

Gambar 7. Anggota gerak bawah

b.      Tulang penyusun rangka
Tulang orang dewasa mempunyai 206 tulang sedangkan bayi memiliki lebih dari 340 tulang. Penyebabnya adalah saat tubuh bagi tumbuh, beberapa tulang yang terpisah menyatu membentuk satu tulang. Tulang-tulang tersebut merupakan jaringan ikat yang tersusun dari matriks tulang. Matriks ini mengandung garam-garam organik yang mengalami mineralisasi. Komponen tulang terdiri atas air sebanyak 25%, zat organik berupa serabut sebanyak 30%, dan 45% meliputi zat mineral kalsium fosfat dan garam magnesium. Saat terjadi infeksi atau cidera, tulang akan segera mengalami pemulihan. Ini terjadi karena tulang memiliki daya regenerasi (pemulihan diri) yang sangat besar.
1)      Bentuk tulang
Berdasarkan bentuknya, tulang dibedakan menjadi empat jenis meliputi tulang pipa, tulang pipih, tulang pendek, dan tulang tak beraturan
a)      Tulang pipa (tulang panjang)

Gambar 8. Tulang pipa

Disebut tulang pipa karena tulang tersebut berbentuk seperti pipa dengan kedua ujungnya yang bulat.Ujung tulangnya yang berbentuk bulat dan tersusun atas tulang rawan disebut epifise. Sedangkan bagian tengah tulang pipa yang berbentuk silindris dan berongga disebut diafise. Di antara epifise dan diafise terdapat bagian yang disebut metafise (Gambar. 8). Metafise tersusun atas tulang rawan. Bagian metafise ini terdapat cakra epifise, yang memiliki kemampuan memanjang.
Di dalam rongga tulang pipa, terdapat bagian yang disebut sumsum tulang.Sumsum tulang tersusun dari pembuluh darah dan pembuluh saraf (Gambar. 9). Tulang pipa memiliki dua sumsum tulang yakni sumsum tulang merah dan kuning. Tempat sel-sel darah dibentuk berada di dalam sumsum tulang merah. Adapun tempat pembentukan sel-sel lemak terdapat pada sumsum tulang kuning.Saat kita masih bayi,hampir seluruh tulang mengan dung sumsum merah. Namun, saat mulai tumbuh, beberapa di antaranya berubah menjadi sumsum tulang kuning.

Gambar 9. Struktur tulang pipa
Selain sumsum, pada tulang pipa juga terdapat bagian lainnya, misalnya bagian luar yang keras disebut cangkang. Kemudian tulang pipa juga memiliki lapisan periostumyang menyelimuti seluruh tulang. Bagian tubuh yang memiliki tulang pipa meliputi tulang paha, tulang hasta, tulang lengan atas, tulang pengumpil, tulang betis, dan tulang kering.
b)      Tulang pipih
            Tulang pipih bentuknya pipih terdiri atas lempengan tulang kompak dan tulang spons. Di dalam tulang pipih terisi sumsum merah. Contoh tulah pipih adalah tulang rusuk, tulang dada, tulang belikat, tulang panggul, dan tulang dahi.
c)      Tulang pendek
Tulang pendek memiliki bentuk mirip kubus, pendek tak beraturan, atau bulat. Adanya tulang ini dimungkinkan goncangan yang keras dapat diredam dan gerakan tulang yang bebas dapat dilakukan. Sebagai contoh, tulang telapak kakidan telapak tangan.
d)     Tulang tak beraturan
Dari namanya saja kita tentu tahu, bila tulang ini memiliki bentuk tidak beraturan. Contohnya dapat kita temukanpada tulang rahang dan ruas tulang belakang.
2)      Jenis tulang
Menurut zat penyusunnya, tulang dapat dibedakan menjadi tulang rawan (kartilago) dan tulang keras (osteon). Secara fisik, kedua tulang ini memiliki ciri yang berbeda. Tulang rawan bersifat lentur dan warnanya terang, sementara tulang keras atau tulang sejati tidak lentur dan warnanya lebih keruh.
a)      Tulang rawan (kartilago)
            Tulang rawan tersusun dari sel-sel tulang rawan yang disebut kondrosit, yang menghasilkan matriks berupa kondrin. Ada 3 tipe tulang rawan yaitu:
1.      Tulang rawan hialin
Tulang rawan hialin merupakan tipe tulang rawan yang paling banyak terdapat di tubuh manusia. Matriksnya transparan jika dilihat dengan mikroskop. Tulang rawan hialin merupakan penyusun rangka embrio, yang kemudian akan berkembang menjadi tulang keras. Pada individu dewasa, tulang rawan hialin terdapat pada sendi gerak sebagai pelicin permukaan tulang dan sendi, tulang ujung rusuk, hidung, laring, trakea, dan bronkus.
2.      Tulang rawan serat
             Tulang rawan serat mempunyai matriks berisi berkas serabut kalogen. Karena kandungan matriksnya, tulang rawan serat bersifat kuat dan kaku, serta dapat menahan guncangan. Tulang rawan serat terdapat antar ruas tulang belakang dan cakram sendi lutut.
3.      Tulang rawan elastik
             Tulang rawan elastik mengandung serabut elastik. Tulang rawan ini terdapat pada daun telinga dan epiglotis. Pada masa pertumbuhan, terutama pada saat bayi, tulang-tulang manusia masih berupa tulang rawan. Dibeberapa bagian, misalnya di tulang ubun-ubun, hubungan antartulang masih belum menutup. Semakin lama, ruas antarselnya berisi zat kapur sehingga semakin bertambah keras. Namun, pada bagian tertentu, tulang itu tetap sebagai tulang rawan. Misalnya pada daun telinga, cuping hidung, sendi, dan antar ruas tulang belakang. Oleh karena tulang rawan tidak memiliki pembuluh darah dan kondrosit kehilangan kemampuan untuk membelah, tulang rawan sulit pulih jika terluka.
b)      Tulang sejati (tulang keras atau osteon)
Rangka tubuh manusia terbentuk lengkap setelah embrio berusia duabulan di dalam kandungan dan masih berbentuk tulang rawan. Karena prosespengapuran, lama-kelamaan terbentuklah tulang keras. Penulangan (osifikasi)yang diawali dengan bentuk tulang rawan disebut penulangan endokondral.Tidak semua rangka tubuh terbentuk dengan cara ini. Sebagian besar tulangtengkorak, tulang-tulang pipih, dan tulang-tulang pendek terbentuk denganpenulangan intramembran. Pada proses penulangan intramembran sel-selmesenkim dari jaringan embrional memperbanyak diri, selanjutnya sel-selanak menggelembung menjadi osteoblas (sel tulang muda). Osteoblasmenggetahkan matriks tulang yang menyelubungi osteoblas sendiri.Kemudian terjadi invasi pembuluh darah lalu pengendapan garam kapurmenyebabkan matriks tulang mengeras. Osteoblas sekarang disebut osteosit (sel tulang tua).
Berdasarkan strukturnya tulang sejati dibagi menjadi:
1.      Tulang spons; lamela tulang tidak tersusun konsentris, banyak mengandung rongga yang diisi sumsum merah yang memproduksi sel-sel darah sebagai organ kemopoitik. Tulang spons banyak terdapat pada epifisis tulang panjang, tulang pendek atau pipih, dan tulang vertebra.
2.      Tulang kompak; lamela tulang tersusun konsentris mengelilingi saluran havers, tidak terdapat rongga-rongga, melapisi tulang spons atau tulang pipa. Tulang kompak terdiri atas sistem-sistem havers, yaitu sistem yang dibangun oleh saluran havers yang berisi pembuluh darah dan saraf yang dikelilingi oleh lamela-lamela dan lakuna-lakuna yang berisi osteosit.
Di sekitar saluran havers terdapat lamela-lamela yang konsentris danberlapis. Lamela ialah jaringan interseluler. Pada lamela terdapat lakuna yangberisi osteosit (sel tulang). Dari lakuna keluar saluran-saluran kecil yangdisebut kanalikuli yang menghubungkan lakuna satu dengan yang lainnya.Kanalikuli berperan baik dalam pemberian nutrisi pada osteosit karena tidak terdapat darah maupun difusi (Gambar 10).
Berdasarkan bentuknya, tulang dapat dibedakan menjadi 3 macam, yaitu:
1.      Tulang pipa, misalnya tulang paha, tulang betis, tulang kering, tulang pengumpil, dan tulang hasta;
2.      Tulang pipih, misalnya tulang usus, tulang rusuk, tulang belikat, dan tulang tengkorak;
3.      Tulang pendek, misalnya tulang tangan, tulang pangkal kaki, dan ruasruas tulang belakang.

Gambar 10. Struktur makroskopis dan mikroskopis tulang kompak

3)      Osifikasi (pembentukan tulang)
Pembentukan tulang rawan terjadi segera setelah terbentuk tulang rawan (kartilago). Mula-mula pembuluh darah menembus perichondrium di bagian tengah batang tulang rawan, merangsang sel-sel perichondrium berubah menjadi osteoblas. Osteoblas ini akan membentuk suatu lapisan tulang kompakta, perichondrium berubah menjadi periosteum. Bersamaan dengan proses ini pada bagian dalam tulang rawan di daerah diafisis yang disebut juga pusat osifikasi primer, sel-sel tulang rawan membesar kemudian pecah sehingga terjadi kenaikan pH (menjadi basa) akibatnya zat kapur didepositkan, dengan demikian terganggulah nutrisi semua sel-sel tulang rawan dan menyebabkan kematian pada sel-sel tulang rawan ini.
Kemudian akan terjadi degenerasi (kemunduran bentuk dan fungsi) dan pelarutan dari zat-zat interseluler (termasuk zat kapur) bersamaan dengan masuknya pembuluh darah ke daerah ini, sehingga terbentuklah rongga untuk sumsum tulang.

Pada tahap selanjutnya pembuluh darah akan memasuki daerah epiphise sehingga terjadi pusat osifikasi sekunder, terbentuklah tulang spongiosa (Gambar 11). Dengan demikian masih tersisa tulang rawan dikedua ujung epifise yang berperan penting dalam pergerakan sendi dan satu tulang rawan di antara epifise dan diafise yang disebut dengan cakram epifise.
Selama pertumbuhan, sel-sel tulang rawan pada cakram epifise terus-menerus membelah kemudian hancur dan tulang rawan diganti dengan tulang di daerah diafise, dengan demikian tebal cakram epifise tetap sedangkan tulang akan tumbuh memanjang. Pada pertumbuhan diameter (lebar) tulang, tulang didaerah rongga sumsum dihancurkan oleh osteoklas sehingga rongga sumsum membesar, dan pada saat yang bersamaan osteoblas di periosteum membentuk lapisan-lapisan tulang baru di daerah permukaan.
Massa tulang dipertahankan untuk mencegah penurunan massa tulang, dimana penurunan massa tulang ini akan mengakibatkan berkurangnya kepadatan tulang, dan tulang akan mengalami osteoporosis.
Proses terbentuknya tulang terjadi dengan 2 cara yaitu melalui osifikasi intramembran dan osifikasi endokondral.
a)      Osifikasi intra membran
Proses pembentukan tulang dari jaringan mesenkim menjadi jaringan tulang, contohnya pada proses pembentukan tulang pipih. Mesenkim merupakan bagian dari lapisan mesoderm, yang kemudian berkembang menjadi jaringan ikat dan darah. Tulang tengkorak berasal langsung dari sel-sel mesenkim melalui proses osifikasi intrammebran.
b)      Osifikasi endokondral
Proses pembentukan tulang yang terjadi dimana sel-sel mesenkim berdiferensiasi lebih dulu menjadi kartilago (jaringan rawan) lalu berubah menjadi jaringan tulang, misal proses pembentukan tulang panjang, ruas tulang belakang, dan pelvis. Proses osifikasi ini bertanggungjawab pada pembentukan sebagian besar tulang manusia. Pada proses ini sel-sel tulang (osteoblas) aktif membelah dan muncul di bagian tengah dari tulang rawan yang disbeut center osifikasi. Osteoblas selanjutnya berubah menjadi osteosit, sel-sel tulang dewasa ini tertanam dengan kuat pada mtariks tulang.
Fungsi tulang dalam sistem rangka manusia meliputi:
1)      Sebagai alat gerak pasif
2)      Menegakkan badan, misalnya tulang-tulang punggung
3)      Memberi bentuk badan, misalnya tulang-tulang punggung
4)      Melindungi bagian-bagian tubuh yang penting, misalnya jantung
5)      Tempat melekatnya otot-otot
6)      Tempat pembuatan sel darah merah dan sel darah putih

4)      Hubungan antar tulang
Hubungan antar tulang yang satu dengan yang lain disebut artikulasi atau sendi. Berdasarkan sifat geraknya, artikulasi dapat dibedakan atas sinartrosis (sendi mati) anfiartrosis (sendi kaku), dan diastrosis (sendi gerak).
a)      Sinartrosis
Sinartrosis adalah hubungan antara kedua ujung tulang yang direkatkan oleh suatu jaringan ikat, yang kemudian mengalami osifikasi (penulangan), sehingga tidak memungkinkan adanya gerakan. Sebagai contoh adalah hubungan antara tulang-tulang tengkorak (Gambar 12).

Gambar 12. Sinartrosis

Ada dua jenis sinartrosis, yaitu sikondrosis dan sutura. Sinkondrosis adalah hubungan antar tulang yang dihubungkan oleh kartilago hialin. Sutura adalah hubungan antartulang yang dihubungkan oleh jaringan ikat serabut padat.
b)      Amfiartrosis
Anfiartrosis adalah bentuk hubungan antara kedua ujung tulang yang dihubungkan oleh jaringan kartilago (tulang rawan), sehingga memungkinkan tetap adanya sedikit gerakan. Amfiartrosis dibagi menjadi dua yaitu sindesmosis dan simfisis. Pada sindesmosis, sendi di hubungkan oleh jaringan ikat, serabut, dan ligamen, contohnya sendi antara tulang betis dan tulang kering. Pada simfisis, sendi dihubungkan oleh kartilago (tulang rawan) serabut yang pipih seperti cakram. Sebagai contohnya adalah hubungan antara ruas-ruas tulang belakang. Adanya sedikit gerakan antara kedua tulang tersebut memungkinkan kita mengatur volume rongga dada, sehingga terjadi proses pernapasan, yaitu inspirasi dan ekspirasi (Gambar 13).

Gambar 13. Amfiatrosis

c)      Diartrosis
Diartrosis adalah hubungan antara tulang yang satu dengan yang lain yang tidak dihubungkan oleh jaringan sehingga memungkinkan terjadinya gerakan tulang secara lebih bebas. Diartrosis disebut sebagai persendian. Terjadinya gerakan yang bebas pada persendian dimungkinkan oleh adanya suatu susunan atau struktur khusus yang dibangun oleh ligamen, kapsul, cairan sinovial, membran sinovial, dan tulang rawan hialin.
1.   Ligamen, merupakan suatu jaringan yang berfungsi seperti karet gelang yang kuat guna mengikat kedua ujung tulang. Ligamen mencegah terkilirnya (dislikasi) kaki atau lengan pada bagian pergelangan, namun tetap menjaga adanya pergerakan tulang.
2.   Kapsul, merupakan lapisan serabut yang menyelimuti sendi dan membentuk suatu rongga sendi.
3.   Membran sinovial, merupakan selaput yang membatasi permukaan kapsul dan dapat mensekresikan cairan sinovial. Cairan sinovial berfungsi sebagai cairan pelumas bagi ujung-ujung tulang.
4.   Tulang rawan hialin, adalah jaringan tulang rawan yang menutup kedua ujung tulang. Hal ini penting untuk menjaga benturan antara dua ujung tulang yang keras, sehingga menjadi lebih bebas dan aman untuk bergerak.
Hubungan antartulang yang bersifat diartrosis, adalah sebagai berikut:
a.       Sendi peluru
Sendi ini disebut sendi peluru karena dari hubungan dua tulang tersebut dapat terjadi gerakan ke segala arah. Hal ini disebabkan bagian bongkol sendi yang bentuknya seperti bola atau peluru masuk ke dalam cawan sendi dari tulang lain. Misalnya hubungan antara tulang gelang bahu dengan tulang lengan atas, dan hubungan antara gelang panggul dengan tulang paha (Gambar 14).


Gambar 14. Sendi peluru

b.      Sendi engsel
Sendi ini disebut sendi engsel karena arah gerakannya hanya satu arah, seperti engsel pintu. Hal ini terjadi karena hubungan antara bongkol tulang yang masuk ke dalam mangkuk tulang yang tidak berlaku dalam, dan juga adanya bagian pengganjal. Misalnya hubungan tulang atau sendi pada siku dan pada lutut (Gambar 15).


Gambar 15. Sendi engsel

c.       Sendi pelana
Sendi ini disebut sebagai sendi pelana karena dari hubungan dua tulang tersebut, tulang yang satu dapat bergerak kedua arah seperti orang yang naik kuda di atas pelana. Contohnya hubungan antara pergelangan tangan dan tulang ibu jari (Gambar 16)

Gambar 16. Sendi pelana

d. Sendi putar

Sendi ini disebut sendi putar karena dari hubungan dua tulang tersebut, tulang yang satu dapat berputar mengitari tulang yang lain. Misalnya hubungan antara tulang atlas dan tulang pemutar (tulang aksis) sehingga kepala kita dapat bergerak berputar, dan juga hubungan antara tulang hasta dan pengupil (Gambar 17)