OKSIGENASI

1. Pengertian Oksigenasi

Oksigenasi adalah proses penambahan O2 ke dalam sistem (kimia dan fisika). Oksigen (O2) merupakan gas tidak berwarna dan tidak berbau yang sangat dibutuhkan dalam proses metabolisme sel. Sebagai hasilnya, terbentuklah karbondioksida, energi dan air. Akan tetapi, penambahan CO2 yang melebihi batas normal pada tubuh akan memberikan dampak yang cukup bermakna terhadap aktivitas sel.

2. Fungsi Pernapasan

Pernapasan atau respirasi adalah proses pertukaran gas antara individu dan lingkungan. Fungsi utama pernapasan adalah untuk  memperoleh O2 agar dapat digunakan oleh sel-sel tubuh dan mengeluarkan CO2 yang dihasilkan oleh sel. Saat bernapas, tubuh mengambil O2 dari lingkungan untuk kemudian diangkut ke seluruh tubuh (sel-selnya) melalui darah yang digunakan untuk pembakaran. Selanjutnya sisa pembakaran berupa CO2 akan kembali diangkut oleh darah ke paru-paru untuk dibuang ke lingkungan karena tidak berguna lagi oleh tubuh.

3. Kebutuhan Oksigen

Kapasitas (daya muat) udara dalam paru-paru adalah 4500-5000 ml (4,5-5 L) udara yang diproses di paru-paru sekitar 10% (500ml) yakni yang dihirup (inspirasi) dan yang dihembuskan (ekspirasi) pada pernapasan biasa.

4. Proses Oksigenasi

Proses pemenuhan kebutuhan oksigenasi di dalam tubuh terdiri atas tiga tahapan, yaitu ventilasi, difusi dan transportasi.

1.      Ventilasi

Proses ini merupakan proses keluar dan masuknya oksigen dan atmosfer ke dalam alveoli atau dari alveoli ke atmosfer. Proses ventilasi ini dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain:

a.       Adanya perbedaan tekanan antara atmosfer dengan paru, semakin tinggi tempat, maka tekanan udara semakin rendah. Demikian pula sebaliknya, semakin rendah, maka tempat tekanan udara semakin tinggi.

b.      Adanya kemampuan toraks dan paru pada alveoli dalam melaksanakan ekspansi atau kembang kempis.

c.       Adanya jalan napas yang dimulai dari hidung hingga alveoli yang terdiri atas berbagai otot polos yang kerjanya sangat dipengaruhi oleh sistem saraf otonom. Terjadinya rangsangan simpatis dapat menyebabkan relaksasi sehingga dapat terjadi vasodilatasi, kemudian kerja syaraf parasimpatis dapat menyebabkan kontriksi sehingga dapat menyebabkan vasokontriksi atau proses penyempitan.

d.      Adanya reflek batuk dan muntah

e.       Adanya peran mukusiliaris sebagai penangkal benda asing yang mengandung interveron dan dapat mengikat virus. Pengaruh proses ventilasi selanjutnya adalah complience recoil. Complience yaitu kemampuan paru untuk mengembang yang dipengaruhi oleh berbagai faktor, surfaktan pada lapisan alveoli yang berfungsi untuk menurunkan tegangan permukaan dan adanya sisa udara yang menyebabkan tidak terjadinya kolaps dan gangguan toraks. Surfaktan diproduksi saat terjadi peregangan sel alveoli, dan disekresi saat pasien menarik nafas, sedangkan recoil adalah kemampuan untuk mengeluarkan CO² atau kontraksi menyempitnya paru. Apabila complience baik akan tetapi recoil terganggu maka CO² tidak dapat keluar secara maksimal.

Pusat pernapasan yaitu medula oblongata dan pons dapat mempengaruhi proses ventilasi, karena CO² memiliki kemampuan merangsang pusat pernapasan. Peningkatan CO², dalam batas 60mmhg dapat dengan baik merangsang pusat pernapasan dan bila pada CO², kurang dari sama dengan 80mmhg maka dapat menyebabkan depresi pusat pernapasan.

2.      Difusi gas

Difusi gas merupakan pusat pertukaran antara oksigen dialveoli dengan kapiler paru dan CO², dikapiler dengan alveoli. Proses pertukaran ini dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu:

a.   Luasnya permukaan paru

b. Tebal membran respirasi/permeabilitas yang terdiri atas epitel alveoli dan interstisial keduanya ini mempengaruhi proses difusi apabila terjadi proses penebalan.

c.   Perbedaan tekanan dan konsentrasi O² hal ini dapat terjadi sebagaimana O² dari alveoli masuk kedalam darah oleh karena tekanan O² dalam rongga alveoli lebih tinggi dari tekanan O² dalam darah vena pulmonalis, (masuk dalam darah secara berdifusi).

d.     Avinitas gas yaitu kemampuan untuk menembus dan saling mengikat Hb

3.      Transportasi gas

Transportasi gas merupakan proses pendistribusian antara O² kapiler ke jaringan tubuh dan CO² jaringan tubuh ke kapiler. Pada proses transportasi, akan berikatan dengan Hb membentuk oksihemoglobin (97%) dan larut dalam plasma (3%), sedangkan CO² akan berikatan dengan Hb membentuk karbominohemoglobin (30%), dan larut dalam plasma (50%) dan sebagian menjadi HCO3 berada pada darah (65%).

Transportasi gas dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya:

a.  Curah jantung (kardiak output) yang dapat dinilai melalui isi sekuncup dan frekuensi denyut jantung.

b.     Kondisi pembuluh darah, latihan, dll.

5. Pengaturan Pernapasan

Pengaturan pernapasan terdiri atas kontrol saraf dan kimia untuk mempertahankan konsentrasi normal oksigen, karbondioksida, dan ion hidrogen di dalam cairan tubuh. Sistem saraf tubuh menyesuaikan kecepatan ventilasi alveolar untuk memenuhi kebutuhan tubuh sehingga O2 dan CO2 tetap relatif konstan. “pusat pernapasan” tubuh sebenarnya merupakan sejumlah kelompok saraf yang berada di dalam medula oblongata dan pons serebral.

Pusat kemosensitif yang berada di medula oblongata sangat responsif terhadap peningkatan CO2 darah atau ion konsentrasi ion hidrogen. Dengan memengaruhi proses pernapasan lain, pusat ini dapat meningkatkan aktivitas pusat inspirasi dan frekuensi serta kedalaman respirasi. Selain stimulasi kimia secara langsung pada pusat pernapasan di otak, reseptor saraf khusus yang sensitif terhadap penurunan konsentrasiO2 berada di luar sisem saraf pusat di dalam korpus karotis ( tepat di atas percabangan arteri karotis komunis) dan korpus aorta. Penurunan konsentrasi oksigen arterial menstimulasi kemoreseptorini dan kemudian pada gilirannya akan menstimulasi pusat pernapasan untuk meningkatkan ventilasi. Dari ketiga gas darah ( hidrogen, oksigen dan karbondioksida) yang dapat mencetuskan kemoreseptor, peningktan konsentrasi karbon dioksida normalnya adalah yang paling kuat menstimulasi pernapasan.

Namun pada klien yang mempunyai penyakit paru kronis seperti emfisema, konsentrasi oksigen, bukan konsentrasi karbon dioksida, memainkan peran utama dalam pengaturan pernapasan. Untuk klien tersebut, penurunan konsentrasi oksigen merupakan stimulus utama untuk pernapasan. Ini kadang kala disebut sebagai dorongan hipoksik. Peningkatan konsentrasi oksigen menekan konsentrasi pernapasan. Dengan demikian, klien ini hanya diberikan seplemen oksigen berkonsentrasi rendah.

6. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Fungsi Pernapasan

·         Usia

Faktor perkembangan merupakan pengaruh yang sangat penting dalam fungsi pernapasan. Saat lahir, perubahan yang sangat jelas terjadi dalam sistem pernapasan. Air yang terdapat dalam paru akan keluar, CO2 meningkat, dan neonatus mengambil napas pertama. Paru secara bertahap akan berkembang pada setiap pernapasan berikutnya, mencapai inflasi penuh pada usia 2 minggu. Perubahan yang terjadi karena penuaan yang memengaruhi sistem pernapasan lansia menjadi sangat penting jika sistem mengalami gangguan akibat perubhan seperti infeksi, stres fisik atau emosional, pembedahan, anestesi, atau prosedur lain. Perubahan-perubahan tersebut adalah:

1.      dinding dada dan jalan napas menjadi lebih kaku dan kurang elastis

2.      jumlah pertukran darah menurun

3.      refleks batuk dan kerja silia berkurang

4.      membran mukosa menjadi lebih kerig dan lebih rapuh

5.      terjadi penurunan kekuatan otot dan daya tahan

6.      apabila terjadi osteoporosis, keadekuatan ekspansi paru dapat menurn.

7.      Terjadi penurunan efisiensi sistem imun

8.      Penyakit refluks gastroesofagus lebih sering terjadi pada lansia dan meningkatkan resiko aspirasi. Aspirasi isi lambung ke dalam paru sering kali menyebabkan bronkospasne dengan menimbulkan respons inflamasi

·         Lingkungan

Ketinggian, panas,dingin, dan polusi udara memengaruhi oksigenasi. Semakin tinggi permukaan tanah semakin rendah O2 dalam pernapasan individu. Akibatnya orang yang berada di ketinggian mengalami peningkatan frekuensi pernapasan dan frekuensi denyut nadi serta peningkatan kedalaman pernapasan, yang biasanya menjadi paling jelas terlihat saat individu berolahraga.

Orang sehat yang terpajan polusi udara, seperti asap, sering kali mengalami rasa seperti tersengat pada mata, sakit kepala, pusing, batuk, dan tersedak. Orang yang memiliki riwayat penyakit paru dan masih di derita hingga kini dan orang yang mengalami perubahan fungsi pernapasan mengalami berbagai tingkat kesulitan pernapasan di lingkungan yang berpolusi. Beberapa orang tidak mampu melakukan perawatan diri dalam lingkungan seperti itu.

·         Gaya Hidup

Olahraga fisik atau aktifitas fisik meningkatkan frekuensi dan  kedalaman pernapasan dan oleh karena itu  juga meningkatkan suplai okisigen di dalam tubuh. Sebaliknya, orang yang banyak duduk, kurang memiliki ekspansi alveolar dan pola napas dalam seperti yang dimiliki oleh orang yang melakukan aktivitas secara teratur dan mereka tidak mampu berespon secara efektif terhadap stresor pernapasan.

Pekerjaan tertentu menyebabkan individu terkena penyakit paru. Misalnya, silikosis lebih sering di derita oleh pemecah batu pasir dan pengrajin tembikar di bandingkan populasi lain; asbestosis dijumpai pada pekerja asbestos;antrakosis dijumpai pada penambang batu baru;dan penyakit debu organik dijumpai pada petani dan pekerja pertanian yang bekerja dengan jerami yang berjamur.

·         Status Kesehatan

Pada orang sehat, sistem pernapasan dapat memberikan cukup oksigen untuk memenuhi kebutuhan tubuh. Namun, penyakit sistem pernapasan dapat memengaruhi oksigenasi darah secara buruk.

·         Medikasi

Beragam pengobatan dapat mengurangi frekuensi dan kedalaman pernapasan. Obat yang paling sering menyebabka efek ini adalah hipnotik-sedatif benzodiazepin dan obat antiansietas [misalnya, diazepam (valium), flurazepam (dalmane), midazolam (versed)], barbiturat (misalnya, fenobarbital), dan narkotik seperti morfin dan meperidin hidroklorida (demerol). Saat memberikan obat ini, perawat harus memantau status pernapasan secara cermat, terutama jika obat baru dimulai atau jika dosisnya ditingkatkan. Walaupun keamanan obat ini mengkhawatirkan, seringkali manfaat obat melebihi resiko depresi pernapasan.

·         Stres

Apabila stres dan stresor dihadapi, baik respons psikologis maupun fisiologis dapat memengaruhi oksigenasi. Beberapa orang dapat mengalami hiperventilasi sebagai respons terhadap stres. Apabila ini terjadi, O2 arteri meningkat dan CO2 menurun. Akibatnya, orang dapat mengalami berkunang-kunang dan kebas serta kesemutan pada jari tangan, jari kaki, dan disekitar mulut.

Secara fisiologis, sistem saraf simpatik di stimulasi dan epinefrin dilepaskan. Epinefrin menyebabkan bronkiolus berdilatasi, meningkatkan aliran darah dan penghantaran oksigen ke otot aktif. Walaupun respon ini bersifat adaptif dalam jangka pendek, apabila stres berlanjut maka respon ini dapat merusak, yang meningkatkan resiko penyakit kardiovaskuler.

7. Perubahan Dalam Fungsi Pernapasan

Fungsi pernapasan dapat berubah karena kondisi yang memengaruhi

1.      Pergerakan udara masuk atau keluar dari paru

2.      Difusi oksigen dan karbon dioksida antara alveolus dan kapiler paru

3.      Transpor oksigen dan karbon dioksida melalui darah ke dan dari sel jaringan

Tiga perubahan utama dalam pernapasan adalah hipoksia, perubahan pola pernapasan dan obstruksi jalan napas total atau sebagian.

·         Hipoksia

Hipoksia adalah suatu kondisi ketidakcukupan oksigen di tempat manapun di dalam tubuh, dari gas yang di inspirasi ke jaringan. Hipoksia dapat dihubungksn dengan setiap bagian dalam pernapasan-ventilas, difusi gas, atau transpor gas oleh darah-dan dapat disebabkan oleh setiap kondisi yang mengubah satu atau semua bagian dalam proses tersebut.

Hipoventilasi yaitu ketidakadekuatan ventilasi alveolar, dapat menyebabkan hipoksia. Hipoventilasi dapat terjadi karena penyakit otot pernapasan, obat-obatan, atau anestesi. Dengan hipoventilasi, karbon dioksida sering kali menumpuk dalam darah, sebuah kondisi yang disebut hiperkarbia (hiperkapnia).

Hipoksia juga dapat terjadi jika difusi oksigen dari alveolus ke darah arterial menurun, seperti pada edema paru, atau hipoksia dapat terjadi akibat masalah dalam penghantaran oksigen kejaringan (misalnya, anemia, gagal jantung, dan embolisme). Istilah hipoksemia menunjukkan penurunan oksigen di dalam darah dan ditandai dengan rendahnya tekanan parsial oksigen di darah arterial atau rendahnya saturasi hemoglobin. Tanda-tanda hipoksia antara lain :

-          Denyut nadi cepat

-          Pernapasan cepat, dangkal, dan dispnea

-          Peningkatan gelisah atau berkunang-kunang

-          Napas cuping hidung

-          Retraksi substernum atau interkosta

-          Sianosis

Sianosis (tanda kebiruan pada kulit, bantalan kuku, dan membran mukosa, akibat penurunan saturasi oksigen hemoglobin) dapat juga terjadi. Sianosis terjadi apabila terdapat dua kondisi berikut; darah harus mengandung sekitar 5 gram atau lebih hemoglobin tanpa oksigen/100ml darah dan permukaan kapiler darah harus dilatasi. Beberapa faktor yang memengaruhi kedua kondisi ini (misalnya, anemia berat atau pemberian epinefrin) akan menghilangkan tanda sianosis bahkan jika klien mengalami hipoksia.

Oksigenasi yang adekuat sangat penting untuk fungsi serebral. Korteks serebral dapat menoleransi hipoksia hanya selama 3-5 menit sebelum terjadi kerusakan permanen. Wajah orang yang mengalami hipoksia akut biasanya tampak cemas, letih dan tertekan. Individu biasanya mengambil posisi duduk, sering kali agak condong kedepan untuk memungkinkan ekspansi rongga toraks yang lebih besar.

Dengan hipoksia kronis, klien seringkali tampak letih dan letargi. Jari tangan dan jari kaki klien dapat menjadi seperti gada akibat kekurangan oksigen dalam waktu lama di dalam suplai darah arterial. Pada jari gada, dasar kuku menjadi membengkak dan ukuran ujung jari tangan dan kaki membesar. Sudut antara kuku dan dasar kuku meningkat sampai lebih dari 180 derajat.

·         Perubahan Pola Pernapasan

Pola pernapasan menunjukkan frekuensi, volume, irama, dan kemudahan relatif atau upaya pernapasan. Respirasi normal (eupnea) bersifat tenang, berirama, dan tanpa mengeluarkan usaha. Takipnea (frekuensi cepat) dijumpai pada saat demam, asidosis metabolik, nyeri, dan hiperkepnia atau hipoksemia. Bradipnea adalah frekuensi pernapasan yang lambat secara abnormal, yang dapat dijumpai pada klien yang menggunakan obat-obatan seperti morfin, yang mengalami alkalosis metabolik, atau yang mengalami peningkatan tekanan intrakranial (misalnya, akibat cedera otak). Apnea adalah henti napas.

Hiperventilasi, yang seringkali disebut hiperventilasi alveolar, adalah suatu peningkatan pergerakan udara masuk dan keluar dari paru. Selama hiperventilasi, frekuensi dan kedalaman pernapasan meningkat, dan lebih banyak CO2 yang dibuang daripada yang dihasilkan. Sebuah tipe hiperventilasi tertentu yang menyertai asidosis metabolik adalah pernapasan  kusmaul, yaitu tubuh berupaya untuk mengompensasi (mengeluarkan kelebihan asam tubuh) dengan menghembuskan karbon dioksida melalui napas dalam dan pernapasan cepat. Hiperventilasi dapat juga terjadi sebagai respons terhadap stres, seperti yang dijelaskan sebelumnya.

Irama pernapasan abnormal menyebabkan pola pernapasan yang tidak teratur. Dua irama pernapasan yang tidak normal adalah

-          Pernapasan Cheyne-stokes. Irama penguatan dan pelemahan pernapasan yang sangat jelas dari pernapasan yang sangat dalam ke pernapasan yang sangat dangkal dan apnea temporer, penyebab umum mencakup gagal jantung kongestif, peningkatan tekanan intrakranial, dan overdosis obat.

-          Pernapasan blot (cluster). Pernapasan dangkal yang diselingi dengan apnea; dapat terjadi pada klien penderita penyakit sistem saraf pusat.

Ortopnea adalah ketidakmampuan untuk bernapas kecuali dalam posisi tegak atau berdiri. Kesulitan atau ketidaknyamanan pernapasan disebut dispnea. Orang yang mengalami dispnea seringkali tampak cemas dan dapat mengalami pendek napas (shortness of breath (SOB)), suatu perasaan tidak mampu memperoleh cukup udara  (susah bernapas). Seringkali terjadi napas cuping hidung karena peningkatan upaya inspirasi. Kulit dapat tampak gelap; frekuensi jantung meningkat. Dispnea dapat memiliki banyak penyebab, sebagian besar berasal dari gangguan jantung atau pernapasan. Dispnea adalah perasaan subjektif; yaitu, dispnea mungkin tidak dapat di observasi atau diukur secara langsung tetapi dilaporkan oleh klien. Karena terapi ditujukan untuk menyingkirkan kondisi yang menyebabkan dispnea, sangat penting bagi perawat untuk melakukan pengkajian menyeluruh tentang awitan, durasi, dan faktor pencetus serta pereda dispnea klien ditambah dengan pengkajian fisik yang komprehensif.

·      Obstruksi Jalan Napas

Obstruksi jalan napas total dan parsial dapat terjadi dimanapun di sepanjang slauran pernapasan atas atau bawah. Obstruksi jalan napas atas yaitu, di hidung, faring, atau laring, dapat terjadi karena benda asing seperti makanan, karena lidah akan terjatuh ke belakang menutuo orofaring saat seseorang tidak sadar, atau saat sekresi menumpuk di saluran napas. Dalam kondisi selanjutnya, pernapasan akan terdengar,seperti suara gelembung saat udara berupaya melalui sekresi. Obstruksi jalan napas bawah melibatkan sumbatan parsial atau komplet jalan napas di bronkus dan paru.

Mempertahankan jalan napas tetap terbuka (paten) adalah tanggung jawab keperawatan, salah satu kondisi yang seringkali memerlukan tindakan segera. Obstruksi parsial pada jalan napas atas diindikasikan oleh dengkuran bernada tinggi selama inhalasi. Obstruksi komplet diindikasikan oleh upaya inspirasi ekstrem yang tidak menghasilkan pergerakan dada. Klien tersebut, dalam upaya untuk mendapatkan udara, juga dapat memperlihatkan retraksi sternum dan interkosta yang nyata. Obstruksi jalan napas bawah tidak selalu mudah dipantau stridor, sebuah suara keras bernada tinggi, dapat didengar selama inspirasi. Klien dapat mengalami perubahan kadar gas darah arteri, gelisah, dispnea, dan mempunyai bunyi napas tambahan (suara napas abnormal).

8. Mekanisme Pertukaran Gas

Pertukaran gas secara difusi. Proses pertama yaitu pertukaran O² dari udara dalam alveolus dengan CO² dalam kapiler darah yang disebut dengan pernapasan luar ( pernapasan eksternal), sedangkan proses yang kedua adalah pertukaran O² dari aliran darah dengan CO² dari sel-sel jaringan tubuh yang disebut pernapasan dalam (pernapasan internal).

Ø  Pengangkutan O2

Pertukaran gas antara O2 dengan CO2 terjadi di dalam alveolus dan jaringan tubuh, melalui proses difusi. Oksigen yang sampai di alveolus akan berdifusi menembus selaput alveolus dan berikatan dengan hemoglobin (Hb) dalam darah yang disebut deoksigenasi dan menghasilkan senyawa oksihemoglobin (HbO) seperti reaksi berikut:

 

Adapun tahapan proses pengikatan oksigen diatas adalah sebagai berikut:

·         Alveolus memiliki O2 lebih tinggi dari pada O2 di dalam darah.

·         O2 masuk ke dalam darah melalui difusi melewati membran alveolus

·         Di dalam darah, O2 sebagian besar (98%) diikat oleh Hb yang terdapat pada eritrosit menjadi oksihemoglobin (HbO2)

·         Selain diikat oleh Hb, sebagian kecil O2 larut di dalam plasma darah (2%)

·         Setelah berada di dalam darah, O2 kemudian masuk ke dalam jantung melalui vena pulmonalis untuk diedarkan keseluruh tubuh yang membutuhkan melalui jaringan sel untuk proses oksidasi.

O2 yang sudah terikat oleh hemoglobin dalam bentuk oksihemoglobin tadi diangkut menuju sel, dengan reaksi :

O2 yang masuk kedalam jaringan kemudian akan diberikan kepada mitokondria (organela sel) untuk respirasi seluler. Dari respirasi seluler itulah energi dihasilkan. Tetapi dalam peristiwa ini tidak hanya O2 saja yang diperlukan, melainkan juga makanan yang terlarut dalam darah.

Ø  Pengangkutan CO²

Proses oksidasi atau pembakaran dalam sel akan menghasilkan CO2 sebagai hasil respirasi sel yang kemudian akan diangkut lewat kapiler vena darah menuju alveolus. CO2 dalam alveolus  ini akan dikeluarkan lewat paru-paru. Pengankutan CO2 ke luar tubuh umumnya berlangsung menurut reaksi kimia berikut:

Adapun tahapan proses pengeluaran karbondioksida diatas adalah sebagai berikut:

·         Di jaringan, CO2 lebih tinggi dibandingkan yang ada di dalam darah. Ketika O2 di dalam darah berdifusi ke jaringan, maka CO2 di jaringan akan segera masuk ke dalam darah.

·         Ketika CO2 berada di dalam darah sebagian besar (70%) CO2 akan di ubah menjadi ion bikarbonat (HCO3ˉ)

·         20% CO2 akan terikat oleh Hb pada eritrosit. Sedangkan 10% CO2 lainnya larut dalam plasma darah.

·         Di dalam darah, CO2 di bawah ke jantung, kemudian oleh jantung CO2 dalam darah di pompa ke paru-paru melalui arteri pulmonalis.

Di paru-paru CO2 akan dikeluarkan dari tubuh melalui ekspirasi