FISIOLOGI KARDIOVASKULER DAN PERNAPASAN

            Fungsi sistem jantung adalah mengantarkan oksigen, nutrien, dan substansi lain ke jaringan dan membuang produk sisa metabolisme seluler melalui pompa jantung, sistem vaskular sirkulasi, dan integrasi sistem lainnya. (misalnya sistem pernapasan, pencernaan, dan ginjal) (McCance dan Huether, 1994)

            Struktur dan Fungsi

            Ventrikel kanan memompa darah melalui sirkulasi pulmonar, sedangkan ventrikel kiri memompa darah ke sirkulasi sistemik yang menyediakan oksigen dan nutrien ke jaringan dan membuang sampah dari tubuh. Sistem sirkulasi mensuplai gas pernapasan, nutrien, dan produk sampah antara darah dan jaringan.

            Pompa Miokard

            Kerja pompa jantung sangat penting untuk mempertahankan aliran oksigen. Efektifitas pompa yang menurun, seperti yang terjadi pada penyakit arteri koroner dan kondisi kardiomiopati, menyebabkan volume curah jantung menurun, volume darah yang dikerluarkan dari ventrikel menurun. Pendarahan dan dehidrasi menurunkan kefektifan pompa dengan menurunkan volume darah yang dikeluarkan dari ventrikel.

            Kamar jantung diisi selama diastole dan dikosongkan selama sistole. Kefektifan keadaan diastolik dan sistolik dalam siklus jantung dapat dikaji dengan memantau tekanan darah klien.

            Serabut otot jantung (miokard) memiliki kontraktil yang memungkinkan akan meregang selama proses pengisian darah. Pada jantung yang sehat, regangan ini secara proporsional berhubungan dengan kekuatan kontraksi. Saat miokard meregang, maka kekuatan kontraksi berikutnya akan meningkat. Peristiwa ini dikenal dengan hukum jantung Frank-Starling (Starling). Pada jantung yang mengalami gangguan, hukum Starling tidak berlaku karena tegangan miokard diluar batas fisiologis jantung. Respons kontraktil yang berikutnya mengakibatkan insufisiensi semprotan vertikular (volume) dan darah mulai terkumpul di paru-paru (gagal jantung kiri) atau sirkulasi sistemik (gagal jantung kanan)

            Fisiologi Pernapasan

           Sebagian besar Sel dalam tubuh mempeeroleh energi dari reaksi kimia yang melibatkan oksigen dan pembuangan karbondioksida. Pertukaran gas pernapasan terjadi antara udara dilingkungan dan darah. Terdapat tiga langkah dalam proses oksigenasi, yaitu : ventilasi, perfusi, dan difusi. Supaya pertukaran gas dapat terjadi, organ, saraf, dan otot pernapasan harus utuh dan sistem saraf pusat mampu mengatur siklus pernapasan.

            Struktur dan Fungsi

            Pernapasan dapat berubah karena kondisi atau penyakit yang mengubah struktur dan fungsi paru. Otot-otot pernapasan, ruang pleura, dan alveoli sangat penting untuk ventilasi, perfusi, dan pertukaran gas pernapasan.

            Kerja Pernapasan

            Pernapasan adalah upaya yang dibutuhkan untuk mengembangkan dan membuat paru berkontraksi. Kerja pernapasan ditentukan oleh tingkat kompliansi paru, tahanan jalan napas, keberadaan ekspirasi yang aktif dan penggunaan otot-otot bantu pernapasan.

            Kompliansi merupakan kemampuan paru distensi (Dettenmeier, 1992) atau mengembang sebagai respons terhadap peningkatan tekanan intraalveolar. Kompliansi menurun pada penyakit, seperti edema pulmonar, interstisial, fibrosis pleura dan kelainan struktur traumatik atau kongenital, seperti kifosis atau fraktur iga.

            Surfaktan merupakan zat kimia yang diproduksi di paru oleh sel tipe dua alveolar yang mempertahankan tegangan permukaan alveoli dan mencegahnya kolaps.

            Tahanan jalan napas merupakan perbedaan tekanan antara mulut dan alveoli terkait dengan kecepatan aliran gas yang diinspirasi. Tahanan jalan napas dapat mengalami peningkatan akibat obstruksi jalan napas, penyakit di jalan napas kecil (seperti asma), dan edema trakeal.Jika tahanan meningkat, jumlah udara yang melalui jalan napas anatomis menurun

Pendekatan Keperawatan Dalam Pemenuhan Kebutuhan Oksigen (Difusi, ventilasi, transportasi, dan respirasi dalam sel)

Proses bernafas terdiri dari 3 bagian, yaitu :

Ventilasi

Ventilasi merupakan proses untuk menggerakkan gas ke dalam dan keluar paru-paru. Ventilasi membutuhkan koordinasi otot paru dan thoraks yang elastis dan persarafan yang utuh. Otot pernapasan inspirasi utama adalah diafragma. Diafragma dipersarafai oleh saraf frenik, yaitu keluar dari medulla spinalis pada vertebra servikal keempat.

Proses keluar masuknya udara paru-paru tergantung pada perbedaan tekanan antara udara atmosfir dengan alveoli. Pada inspirasi, dada ,mengembang, diafragma turun dan volume paru bertambah. Sedangkan ekspirasi merupakan gerakan pasif.
Faktor-faktor yang mempengaruhi ventilasi :

a. Tekanan udara atmosfir

b. Jalan nafas yang bersih

c. Pengembangan paru yang adekuat

Difusi

Difusi merupakan gerakan molekul dari suatu daerah dengan konsentrasi yang lebih tinggi ke daerah dengan konsentrasi yang lebih rendah. Difusi gas pernapasan terjadi di membran kapiler alveolar dan kecepatan difusi dapat dipengaruhi oleh ketebalan membran.

Peningkatan ketebalan membran merintangi proses difusi karena hal tersebut dapat membuat gas memerlukan waktu lebih lama untuk melewati membran tersebut. Klien yang mengalami edema pulmonar, infiltrasi pulmonar, atau efusi pulmonar memiliki ketebalan membran alveolarkapiler yang meningkat akan mengakibatkan proses difusi yang lambat, pertukaran gas pernapasan yang lambat dan menganggu proses pengiriman oksigen ke jaringan.

Daerah permukaan membran dapat mengalami perubahan sebagai akibat suatu penyakit kronik (mis.pneumothoraks), atau proses pembedahan (mis. Lobektomi). Apabila alveoli yang berfungsi lebih sedikit, maka daerah permukaan menjadi berkurang.

Proses keluar masuknya udara yaitu dari darah yang bertekanan/konsentrasi lebih besar ke darah dengan tekanan/konsentrasi yang lebih rendah. Karena dinding alveoli sangat tipis dan dikelilingi oleh jaringan pembuluh darah kapiler yang sangat rapat, membran ini kadang disebut membran respirasi.

Perbedaan tekanan pada gas-gas yang terdapat pada masing-masing sisi membran respirasi sangat mempengaruhi proses difusi. Secara normal gradien tekanan oksigen antara alveoli dan darah yang memasuki kapiler pulmonal sekitar 40 mmHg.
Faktor-faktor yang mempengaruhi difusi :

a.       Luas permukaan paru

b.      Tebal membran respirasi

c.   Jumlah darah

d.  Keadaan/jumlah kapiler darah

f.  Waktu adanya udara di alveoli

Transportasi

Transpor yaitu pengangkutan oksigen melalui darah ke sel-sel jaringan tubuh dan sebaliknya karbondioksida dari jaringan tubuh ke kapiler. Oksigen perlu ditransportasikan dari paru-paru ke jaringan dan karbondioksida harus ditransportasikan dari jaringan kembali ke paru-paru. Secara normal 97 % oksigen akan berikatan dengan hemoglobin di dalam sel darah merah dan dibawa ke jaringan sebagai oksihemoglobin. Sisanya 3 % ditransportasikan ke dalam cairan plasma dan sel-sel.

Faktor-faktor yang mempengaruhi laju transportasi :

a. Curah jantung (cardiac Output / CO)

b. Jumlah sel darah merah

c. Hematokrit darah

d. Latihan (exercise)

  

Faktor yang Mempengaruhi Oksigenasi

Faktor-faktor yang mempengaruhi oksigenasi adalah :

1. Tahap Perkembangan

Saat lahir terjadi perubahan respirasi yang besar yaitu paru-paru yang sebelumnya berisi cairan menjadi berisi udara. Bayi memiliki dada yang kecil dan jalan nafas yang pendek. Bentuk dada bulat pada waktu bayi dan masa kanak-kanak, diameter dari depan ke belakang berkurang dengan proporsi terhadap diameter transversal. Pada orang dewasa thorak diasumsikan berbentuk oval. Pada lanjut usia juga terjadi perubahan pada bentuk thorak dan pola napas.

2. Lingkungan

Ketinggian, panas, dingin dan polusi mempengaruhi oksigenasi. Makin tinggi daratan, makin rendah PaO2, sehingga makin sedikit O2 yang dapat dihirup individu. Sebagai akibatnya individu pada daerah ketinggian memiliki laju pernapasan dan jantung yang meningkat, juga kedalaman pernapasan yang meningkat. Sebagai respon terhadap panas, pembuluh darah perifer akan berdilatasi, sehingga darah akan mengalir ke kulit. Meningkatnya jumlah panas yang hilang dari permukaan tubuh akan mengakibatkan curah jantung meningkat sehingga kebutuhan oksigen juga akan meningkat. Pada lingkungan yang dingin sebaliknya terjadi kontriksi pembuluh darah perifer, akibatnya meningkatkan tekanan darah yang akan menurunkan kegiatan-kegiatan jantung sehingga mengurangi kebutuhan akan oksigen.

3. Gaya Hidup

Aktifitas dan latihan fisik meningkatkan laju dan kedalaman pernapasan dan denyut jantung, demikian juga suplay oksigen dalam tubuh. Merokok dan pekerjaan tertentu pada tempat yang berdebu dapat menjadi predisposisi penyakit paru.

4. Status Kesehatan

Pada orang yang sehat sistem kardiovaskuler dan pernapasan dapat menyediakan oksigen yang cukup untuk memenuhi kebutuhan tubuh. Akan tetapi penyakit pada sistem kardiovaskuler kadang berakibat pada terganggunya pengiriman oksigen ke sel-sel tubuh. Selain itu penyakit-penyakit pada sistem pernapasan dapat mempunyai efek sebaliknya terhadap oksigen darah. Salah satu contoh kondisi kardiovaskuler yang mempengaruhi oksigen adalah anemia, karena hemoglobin berfungsi membawa oksigen dan karbondioksida maka anemia dapat mempengaruhi transportasi gas-gas tersebut ke dan dari sel.

5. Narkotika

Narkotika seperti morfin dan dapat menurunkan laju dan kedalam pernapasan ketika depresi pusat pernapasan dimedula. Oleh karena itu bila memberikan obat-obat narkotik analgetik, perawat harus memantau laju dan kedalaman pernapasan.

6. Perubahan atau gangguan pada fungsi pernapasan

Fungsi pernapasan dapat terganggu oleh kondisi-kondisi yang dapat mempengarhi pernapasan yaitu :

a.  Pergerakan udara ke dalam atau keluar paru

b. Difusi oksigen dan karbondioksida antara alveoli dan kapiler paru
c.  Transpor oksigen dan transpor dioksida melalui darah ke dan dari sel jaringan.

Gangguan pada respirasi yaitu hipoksia, perubahan pola napas dan obstruksi sebagian jalan napas. Hipoksia yaitu suatu kondisi ketika ketidakcukupan oksigen di dalam tubuh yang diinspirasi sampai jaringan. Hal ini dapat berhubungan dengan ventilasi, difusi gas atau transpor gas oleh darah yang dapat disebabkan oleh kondisi yang dapat merubah satu atau lebih bagian-bagian dari proses respirasi. Penyebab lain hipoksia adalah hipoventilasi alveolar yang tidak adekuat sehubungan dengan menurunnya tidal volume, sehingga karbondioksida kadang berakumulasi didalam darah.
             Sianosis dapat ditandai dengan warna kebiruan pada kulit, dasar kuku dan membran mukosa yang disebabkan oleh kekurangan kadar oksigen dalam hemoglobin. Oksigenasi yang adekuat sangat penting untuk fungsi serebral. Korteks serebral dapat mentoleransi hipoksia hanya selama 3 - 5 menit sebelum terjadi kerusakan permanen. Wajah orang hipoksia akut biasanya terlihat cemas, lelah dan pucat.

7. Perubahan pola nafas

Pernapasan yang normal dilakukan tanpa usaha dan pernapasan ini sama jaraknya dan sedikit perbedaan kedalamannya. Bernapas yang sulit disebut dyspnoe (sesak). Kadang-kadang terdapat napas cuping hidung karena usaha inspirasi yang meningkat, denyut jantung meningkat. Orthopneo yaitu ketidakmampuan untuk bernapas kecuali pada posisi duduk dan berdiri seperti pada penderita asma.

8. Obstruksi jalan napas

Obstruksi jalan napas lengkap atau sebagaian dapat terjadi di sepanjang saluran pernapasan di sebelah atas atau bawah. Obstruksi jalan napas bagian atas meliputi : hidung, pharing, laring atau trakhea, dapat terjadi karena adanya benda asing seperti makanan, karena lidah yang jatuh kebelakang (otrhopharing) bila individu tidak sadar atau bila sekresi menumpuk disaluran napas.
Obstruksi jalan napas di bagian bawah melibatkan oklusi sebagian atau lengkap dari saluran napas ke bronkhus dan paru-paru. Mempertahankan jalan napas yang terbuka merupakan intervensi keperawatan yang kadang-kadang membutuhkan tindakan yang tepat. Onbstruksi sebagian jalan napas ditandai dengan adanya suara mengorok selama inhalasi (inspirasi).

9. Faktor Fisiologis

Setiap kondisi yang mempengaruhi fungsi kardiopulmonar secara langsung akan mempengaruhi kemampuan tubuh untuk memenuhi kebutuhan oksigen. Klasifikasi umum gangguan jantung meliputi ketidakseimbangan konduksi, kerusakan fungsi valvular, hipoksia miokard, kondisi-kondisi kardiomiopati, dan hipoksia jaringan perifer. Gangguan pernapasan meliputi hiperventilasi, hipoventilasi, dan hipoksia.

 Dalam faktor fisiologis juga meliputi :

a)      Penurunan kapasitas pembawa oksigen

b)      Penurunan konsentrasi oksigen yang diinspirasi

c)      Hipovolemia

d)     Peningkatan laju metabolisme

e)      Kondisi yang mempengaruhi gerak dinding dada, terdiri dari ;

·      Kehamilan

·      Obesitas

·      Kelainan Muskuloskeletal

·      Konfigurasi struktural yang abnormal

·      Trauma

·      Penyakit otot

·      Penyakit sistem persarafan

·      Perubahan sistem saraf pusat

·      Pengaruh penykit kronik

Perubahan Fungsi Pernapasan

Perubahan dalam fungsi pernapasan disebabkan penyakit dan kondisi-kondisi yang mempengaruhi ventilasi atau transpor oksigen. Ketiga perubahan primer tersebut adalah hiperventilasi, hipoventilasi, dan hipoksia.

a)      Hiperventilasi

Merupakan suatu kondisi ventilasi, yang berlebihan, yang dibutuhkan untuk mengeliminasi karbondiaksida normal di vena, yang diproduksi melalui metabolisme selular. Ini disebabkan oleh ansietas, infeksi, obat-obatan, ketidakseimbangan asam-basa, dan hipoksia yang terkait dengan embolus paru atau syok.

Ansietas akut dapat mengarah kepada hiperventilasi dan menyebabkan kehilangan kesadaran akibat ekshalasi karbon dioksida yang berlebihan. Demam menyebabkan hiperventilasi. Untuk setiap peningkatan satu derajat Fahrenheit, terdapat peningkatan kecepatan metabolisme sebesar 7%, sehingga menyebabkan peningkatan produksi karbon dioksida. Respon klinis yang dihasilkan ialah peningkatan frekuensi dan kedalaman pernapasan.

Hiperventilasi juga disebabkan kimiawi.Keracunan salisilat (aspirin) menyebabkan kelebihan stimulasi pada pusat pernapasan karena tubuh berusaha mengompensasi kelebihan karbon dioksida. Amfetamin juga meningkatkan ventilasi dengan meningkatkan produksi karbondioksida.

Hiperventilasi juga dapat terjadi ketika tubuh berusaha mengompensasi asidosis metabolik dengan memperoduksi alkalosis respiratorik. Ventilasi meningkat untuk menurunkan jumlah karbon dioksida yang tersedia untuk membentuk asam karbonat.

Hiperventilasi alveolar menghasilkan banyak tanda dan gejala yang dapat dikaji. Hemoglobin tidak membebaskan oksigen ke jaringan dengan mudah sehingga terjadi hipoksia jaringan. Apabila gejala memburuk, klien menjadi lebih terganggu, yang pada tahap lanjut akan meningkatkan frekuensi pernapasan dan menyebabkan alkalosis respiratorik.

b)     Hipoventilasi

Terjadi ketika ventilasi alveolar tidak adekuat memenuhi kebutuhan oksigen tubuh atau mengeliminasi karbondioksida secara adekuat. Apabila ventilasi alveolar menurun, maka PaCO2 akan meningkat. Atelektasis akan menghasilkan hipoventilasi. Atelektasis merupakan kolaps alveoli yang mencegah pertukaran oksigen dan karbondioksida dalam pernapasan. Karena alveolikolaps, maka paru yang diventilasi lebih sedikit dan menyebabkan hipoventilasi.

c)      Hipoksia

Merupakan oksigenasi jaringan yang tidak adekuat pada tingkat jaringan. Ini disebabkan akibat defisiensi penghantar oksigen di selular. Hipoksia dapat disebabkan oleh :

1)   Penurunan kadar hemoglobin dan penurunan kapasitas darah yang membawa oksigen

2)   Penurunan konsentrasi oksigen yang diinspirasi

3)   Ketidakmampuan jaringan untuk mengambil oksigen dari darah

4)   Penurunan difusi oksigen dari alveoli ke darah

5)   Perfusi darah

6)   Kerusakan ventilasi

Tanda dan gejala klini8s hipoksia termasuk rasa cemas, gelisah, tidak mampu berkonsentrasi, penurunan tingkat kesadaran, pusing, perubahan prilaku. Klien yang mengalami hipoksia tidak mampu berbaring, tampak letih dan gelisah. Perubahan tanda vital meliputi peningkatan frekuensi nadi dan peningkatan frekuensi dan kedalaman pernapasan. Selama tahap awal hipoksia, tekanan darahy meningkat, kecuali jika kondisi tersebut disebabkan syok. Seiring dengan semakin memburuknya hipoksia, maka frekuensi pernapasan menurun sebagai akibat keletihan otot pernapasan.

d)     Sianosis

Merupakan suatu perubahan warna kulit dan membran mukosa menjadi kebiruan akibat adanya hemoglobin yang tersaturasi di kapiler, merupakan tanda hipoksia tahap lanjut. Ada tidaknya sianosis bukan merupakan alat pengukur status oksigenasi yang dapat dipercaya. Sianosis pusat, yang terlihat di lidah, palatum mole, dan konjungtiva mata, tempat alirah darah tinggi, mengindikasikan hipoksemia. Sianosis perifer, yang terlihat pada ekstremitas, bantalan kuku, dan daun telinga seringkali merupakan akibat vasokontriksi dan aliran darah yang mengalami stagnansi. 

Hipoksia merupakan kondisi yang mengancam kehidupan. Apabila tidak ditangani, kondisi ini menyebabkan disritmia jantung, yang mengakibatkan kematian. Hipoksia ditangani dengan pemberian oksigen dan mengobati penyebab yang mendasari hipoksia, seperti obstruksi jalan napas.