Oksigen (O2) adalah salah satu komponen gas dan unsur vital dalam proses metabolisme untuk mempertahankan kelangsungan hidup seluruh sel-sel tubuh. Secara normal elemen ini diperoleh dengan cara menghirup O2 ruangan setiap kali bernapas.
Penyampaian oksigen ke jaringan tubuh ditentukan oleh :
1. Sistem respirasi / pernapasan
Sistem pernapasan terdiri atas organ pertukaran gas yaitu paru-paru dan sebuah pompa ventilasi yang terdiri atas dinding dada, otot-otot pernapasan, diafragma, isi abdomen, dinding abdomen dan pusat pernapasan di otak.
Bernafas adalah pergerakan udara dari atmosfer ke sel tubuh dan pengeluaran CO2 dari sel tubuh sampai ke luar tubuh. Ada tiga langkah dalam proses oksigenasi yaitu ventilasi, perfusi paru dan difusi.
a. Ventilasi
Ventilasi adalah proses keluar masuknya udara dari dan ke paru. Ventilasi paru mencakup gerakan dasar atau kegiatan bernafas atau inspirasi dan ekspirasi. Udara yang masuk dan keluar terjadi karena adanya perbedaan tekanan antara intrapleura dengan tekanan atmosfer, dimana pada saat inspirasi tekanan intrapleural lebih negatif (752 mmHg) dari pada tekanan atmosfer (760 mmHg) sehingga udara akan masuk ke alveoli.
Hukum Boyle’s :
Jika volume meningkat maka tekanan menurun
Jika volume menurun maka tekanan meningkat
Inspirasi → bersifat aktif
Selama inspirasi terjadi kontraksi otot diafragma dan intercosta eksterna, hal ini akan meningkatkan volume intrathorak → menurunkan tekanan intratorak → tekanan intrapleural makin negatif → paru berkembang → tekanan intrapulmonary menjadi makin negatif → udara masuk paru.
Ekspirasi → bersifat pasif
Selama ekspirasi terjadi relaksasi otot diafragma dan interkosta eksterna, hal ini akan menurunkan volume intratorak → meningkatkan tekanan intratorak → tekanan intrapleural makin positif → paru mengempis → tekanan intrapulmonal menjadi makin positif → udara keluar paru.
Kepatenan ventilasi tergantung pada faktor :
- Kebersihan jalan nafas, adanya sumbatan atau obstruksi jalan nafas akan menghalangi masuk dan keluarnya udara dari dan ke paru.
- Adekuatnya sistem saraf pusat dan pusat pernafasan.
- Adekuatnya pengembangan dan pengempisan paru-paru
- Kemampuan otot-otot pernafasan seperti diafragma, eksternal interkosta, internal interkosta, otot abdominal.
b. Perfusi paru
Perfusi paru adalah gerakan darah yang melewati sirkulasi paru untuk dioksigenasi, dimana pada sirkulasi paru adalah darah deoksigenasi yang mengalir dalam arteri pulmonaris dari ventrikel kanan jantung. Darah ini memperfusi paru bagian respirasi dan ikut serta dalam proses pertukaran oksigen dan karbondioksida di kapiler dan alveolus. Sirkulasi paru merupakan 8-9% dari curah jantung. Sirkulasi paru bersifat fleksibel dan dapat mengakodasi variasi volume darah yang besar sehingga dapat dipergunakan jika sewaktu-waktu terjadi penurunan volume atau tekanan darah sistemik.
Adekuatnya pertukaran gas dalam paru dipengaruhi oleh keadaan ventilasi dan perfusi. Pada orang dewasa sehat pada saat istirahat ventilasi alveolar (volume tidal = V) sekitar 4,0 lt/menit, sedangkan aliran darah kapiler pulmonal (Q) sekitar 5,0 lt/menit, sehingga rasio ventilasi dan perfusi adalah :
Alveolar ventilasi (V) = 4,0 lt/mnt = 0,8
Aliran darah kapiler pulmonar(Q) 5,0 lt/mnt
Besarnya rasio ini menunjukkan adanya keseimbangan pertukaran gas. Misalnya jika ada penurunan ventilasi karena sebab tertentu maka rasio V/Q akan menurun sehingga darah yang mengalir ke alveolus kurang mendapatkan oksigen. Demikian halnya dengan jika perfusi kapiler terganggu sedangkan ventilasinya adekuat maka terjadi penigkatan V/Q sehingga daya angkut oksigen juga akan rendah.
c. Difusi
Difusi adalah pergerakan molekul dari area dengan konsentrasi tinggi ke area konsentrasi rendah. Oksigen terus menerus berdifusi dari udara dalam alveoli ke dalam aliran darah dan karbondioksida (CO2) terus berdifusi dari darah ke dalam alveoli. Difusi udara respirasi terjadi antara alveolus dengan membran kapiler. Perbedaan tekanan pada area membran respirasi akan mempengaruhi proses difusi. Misalnya pada tekanan parsial (P) O2 di alveoli sekitar 100 mmHg sedangkan tekanan parsial pada kapiler pulmonal 60 mmHg sehingga oksigen akan berdifusi masuk dalam darah. Berbeda halnya dengan CO2 dengan PCO2 dalam kapiler 45 mmHg sedangkan alveoli 40 mmHg maka CO2 akan berdifusi keluar alveoli.
2. Sistem kardiovaskuler
Kemampuan oksigenasi pada jaringan sangat dipengaruhi oleh fungsi jantung untuk memompa darah sebagai transpor oksigen. Darah masuk ke atrium kiri dari vena pulmonaris. Aliran darah keluar dari ventrikel kiri menuju aorta melalui katup aorta. Kemudin dari aorta darah disalurkanke seluruh sirkulasi sistemik melalui arteri, arteriol, dan kapiler serta menyatu kembali membentuk vena yang kemudian di alirkan ke jantung melalui atrium kanan. Darah dari atrium kanan masuk dalam ventrikel kanan melalui katup trikuspidalis kemudian keluar ke arteri pulmonaris melalui katup pulmonaris untu kemudian dialirkan ke paru-paru kanan dan kiri untuk berdifusi. Darah mengalir di dalam vena pulmonaris kembali ke atrium kiri dan bersirkulasi secara sistemik. Sehingga tidak adekuatnya sirkulasi sistemik berdampak pada kemampuan transpor gas oksigen dan karbondioksida.
3. Hematologi
Oksigen membutuhkan transpor dari paru-paru ke jaringan dan karbondioksida dari jaringan ke paru-paru. Sekitar 97% oksigen dalam darah dibawa eritrosit yang telah berikatan dengan hemoglobin (Hb) dan 3% oksigen larut dalam plasma. Setiap sel darah merah mengandung 280 juta molekul Hb dan setiap molekul dari keempat molekul besi dalam hemoglobin berikatan dengan satu molekul oksigen membentuk oksihemoglobin (HbO2). Reaksi pengikatan Hb dengan O2 adalah Hb + O2 - HbO2. Afinitas atau ikatan Hb dengan O2 dipengaruhi oleh suhu, pH, konsentrasi 2,3 difosfogliserat dalam darah merah. Dengan demikian besarnya Hb dan jumlah eritrosit akan mempengaruhi transpor gas.
Jenis – jenis respirasi :
1. Pernapasan Eupnoe : Pernafasan normal dan tenang
Proses pernapasan normal terdiri dari :
- IRV (Inspiration Reserve Volume)
Jumlah udara yang masuk paru pada pernapasan normal, kurang lebih 1500 cc.
- TV (Tidal Volume)
Jumlah udara yang keluar masuk paru pada pernafasan normal 500 cc.
- ERV (Expiration Reserve Volume)
Jumlah udara yang keluar dari paru setelah ekspirasi 1000 cc
- RV (Residual Volume)
Jumlah udara yang tertinggi dalam paru setelah ekspirasi maksimum 1200 cc
2. Pernapasan Cheyne stokes : Pernafasan kadang-kadang apnoe, frekuensi pernafasan di bawah 20x/menit.
3. Pernafasan Biot : Pernafasan yang tidak teratur ritmenya dan kadang-kadang diikuti apnoe
4. Pernafasan Kussmaul : Pernapasan yang kadang-kadang cepat dan lambat sehingga frekuensi tidak teratur.
Faktor-faktor yang mempengaruhi pernafasan :
1. Faktor Fisiologi
- Menurunnya kapasitas pengikatan O2 seperti pada anemia
- Menurunnya konsentrasi O2 yang diinspirasi seperti pada obstruksi saluran napas bagian atas.
- Hipovolemia sehingga tekanan darah menurun mengakibatkan transpor O2 terganggu.
- Meningkatnya metabolisme seperti adanya infeksi, demam, ibu hamil, luka dan lain-lain.
- Kondisi yang mempengaruhi pergerakan dinding dada seperti kehamilan, obesitas, muskulus skeleton yang abnormal, penyakit kronik seperti TBC paru.
2. Faktor Perkembangan
- Bayi prematur : yang disebabkan kurangnya pembentukan surfactan
- Bayi dan toddler : adanya risiko infeksi saluran pernapasan akut
- Anak usia sekolah dan remaja : resiko infeksi saluran pernapasan dan merokok
- Dewasa muda dan pertengahan : diet yang tidak sehat, kurang aktivitas, stress yang mengakibatkan penyakit jantung dan paru-paru
- Dewasa tua : adanya proses penuaan yang mengakibatkan kemungkinan arteriosklerosis, elastisitas menurun, ekspansi paru menurun.
3. Faktor Perilaku
- Nutrisi : misalnya pada obesitas mengakibatkan penurunan ekspansi paru, gizi yang buruk menjadi anemia sehingga daya ikat oksigen berkurang, diet yang tinggi lemak menimbulkan arteriosklerosis.
- Exercise, exercise akan meningkatkan kebutuhan oksigen.
- Merokok : nikotin menyebabkan vasokonstriksi pembuluh darah perifer dan koroner.
- Substance abuse (alkohol dan obat-obatan) : menyebabkan intake nutrisi/Fe menurun mengakibatkan penurunan hemoglobin, alkohol menyebabkan depresi pusat pernapasan.
- Kecemasan : menyebabkan metabolisme meningkatkan.
4. Faktor Lingkungan
- Tempat kerja
- Suhu lingkungan
- Ketinggian tempat dari permukaan laut
5. Faktor Emosi
Percepatan frekuensi nadi merupakan suatu reaksi tubuh terhadap emosi seperti takut, cemas dan marah. Menerangkan bahwa kerja jantung dipengaruhi oleh impuls dari pusat yang lebih tinggi di otak dengan jalan hypotalamus yang menstimulasi pusat cardiac (Penghambat dan pemacu jantung) di medulla otak. Jaringan penggerak pusat tersebut membawa impuls ke para sympatis nerves dan sympatis yang kemudian mengirim impuls ke jantung.
6. Faktor Kesehatan
Pada orang sehat, sistem cardio vaskuler sering mempengaruhi distribusi oksigen dalam sel tubuh. Penyakit sistem pernafasan dapat menyebabkan hypoxemia, karena hemoglobin membawa oksigen dan karbondioksida.
7. Faktor Latihan
Latihan fisik atau aktifitas meningkatnya pernafasan dan kebutuhan oksigen dalam tubuh. Mekanisme yang mendasarinya tidak banyak diketahui. Walaupun demikian hal ini menerangkan bahwa beberapa faktor yang terlibat didalamnya antara lain kimiawi, neural dan perubahan.
8. Faktor Gaya hidup
Penting untuk mengkaji gaya hidup seseorang khususnya kebutuhan oksigen. Data menunjukkan bahwa merokok dan penghisapan udara berpolusi dapat memberikan indikasi atau gambaran keadaan paru seseorang.
Perubahan-perubahan fungsi jantung yang mempengaruhi kebutuhan oksigenasi :
1. Gangguan konduksi sepeti disritmia (takikardia/bradikardia)
2. Perubahan cardiac output. Menurunnya cardiac output seperti pada pasien decom menimbulkan hipoksia jaringan.
3. Kerusakan fungsi katup seperti pada stenosis, obstruksi, regurgitasi darah yang mengakibatkan ventrikel bekerja lebih keras
4. Myocardial iskhemia infark mengakibatkan kekurangan pasokan darah dari arteri koroner ke miokardium.
Perubahan Fungsi Pernafasan :
1. Hiperventilasi
Merupakan upaya tubuh dalam meningkatkan jumlah O2 dalam paru-paru agar pernapasan lebih cepat dan dalam. Hiperventilasi dapat disebabkan karena :
- Kecemasan
- Infeksi/sepsis
- Keracunan obat-obatan
- Ketidakseimbangan asam basa
Tanda-tanda dan gejala hiperventilasi adalah takikardia, napas pendek, nyeri dada (chest pain), menurunnya konsentrasi, disorientasi, tinitus.
2. Hipoventilasi
Hipoventilasi terjadi ketika ventilasi alveolar tidak adekuat untuk memenuhi penggunaan O2 tubuh atau untuk mengeluarkan CO2 dengan cukup. Biasanya terjadi pada keadaan atelektasis (kolaps paru).
Tanda-tanda dan gejala pada keadaan hipoventilasi adalah nyeri kepala, penurunan kesadaran, disorientasi, kardiakdisritmia, ketidakseimbangan elektrolit, kejang dan kardiak arrest
3. Hipoksia
Tidak adekuatnya pemenuhan O2 seluler akibat dari defisiensi O2 yang diinspirasi atau meningkatnya penggunaan O2 pada tingkat seluler. Hipoksia dapat disebabkan oleh :
- Menurunnya haemoglobin
- Berkurangnya konsentrasi O2 jika berada di puncak gunung
- Ketidakmampuan jaringan mengikat O2 seperti pada keracunan sianida
- Menurunnya difusi O2 dari alveoli ke dalam darah seperti pada pnemonia
- Menurunnya perfusi jaringan seperti pada syok
- Kerusakan/gangguan ventilasi
Tanda-tanda hipoksia antaralain : kelelahan, kecemasan, menurunnya kemampuan konsentrasi, nadi meningkat, pernapsan cepat dan dalam, sianosis, sesak napas dan clubbing.
