Regulasi Dan Adaptasi Sistem Pernafasan Terhadap Latihan [PDF]

Citation preview

REGULASI DAN ADAPTASI SISTEM PERNAPASAN TERHADAP LATIHAN



Oleh :



Filly Mamuaja AKADEMI FISIOTERAPI ST. LUKAS TOMOHON Semester Genap 2016



…. Pendahuluan …. • Sistem pernapasan atau respirasi merupakan proses yang sangat penting di dalam tubuh manusia, yang bertujuan untuk mengambil oksigen dari luar tubuh dan diedarkan ke seluruh tubuh untuk proses metabolisme sel-sel dengan hasil keluaran karbondioksida dan air. • Bernapas terdiri dari menghirup dan menghembuskan udara (inspirasi dan ekspirasi). • Inspirasi adalah : proses dimana oksigen masuk ke dalam paru-paru yang dipicu oleh kontraksinya m. diafragma dan m. intercostalis  me↑ ukuran dada sehingga secara pasif paru-paru didorong untuk mengembang. • Ekspirasi adalah : proses dimana udara yang



A. Sistem Pernafasan 1. Rongga hidung –



Adalah jalan utama untuk masuk dan keluarnya udara, selain itu berfungsi untuk menghangatkan, melembabkan dan menyaring udara yang masuk.



2. Faring – –



–



Atau pangkal tenggorok disusun oleh beberapa tulang rawan yang membentuk jakun. Pangkal tenggorok dapat ditutup oleh katup pangkal tenggorok (epiglotis) Pada saat menelan makanan, katup tersebut menutup faring dan pada saat bernapas katup membuka.



3. Laring –



Merupakan organ yang terletak memanjang dari langitlangit lidah dan tulang hyoid hingga trakea, yang berfungsi sebagai pita suara, jalan masuknya udara, pelembab udara, dan pelindung saluran nafas bawah



4. Paru-paru –



Terdiri dari 2 bagian kanan dan kiri, yang berbentuk menyerupai kerucut.



• Fungsi dari respirasi : – – – – –



Menyediakan oksigen untuk sel dan jaringan Mengontrol suhu tubuh Membantu mempertahankan keseimbangan cairan Menghangatkan dan melembabkan udara Mengeluarkan karbondioksida sebagai hasil dari pembakaran di dalam sel



• Bentuk pernafasan :



– Pernapasan luar adalah suatu proses pertukaran oksigen dan karbondioksida yang terjadi di dalam paru-paru. – Pernapasan dalam adalah suatu proses pertukaran oksigen dan karbondioksida yang berjalan di dalam jaringan tubuh



• Jenis pernapasan :



– Pernapasan dada : terjadi ketika sangkar thorax bergerak, lebih banyak pada anak-anak dan perempuan. – Pernapasan perut : disebut pernapasan diafragma.



• Pernapasan terdiri dari :



– Pernapasan internal : mengacu pada proses metabolisme intrasel yang sedang berlangsung di dalam mitokondria yang menggunakan oksigen dan menghasilkan karbondioksida selama penyerapan energi dan molekul nutrien. – Pernapasan eksternal : mengacu pada keseluruhan proses yang terlihat dalam pertukaran oksigen dan karbondioksida antara



Presentase Udara yang di Hirup dan di Keluarkan ketika Bernapas :



Gas



Jumlah yang Jumlah di hirup yang di hembusk an Nitrogen 79% 79% Oksigen



20%



16%



Karbondi



0 – 0,4%



4 – 0,4%



B. Volume & Kapasitas Paru • Adalah jumlah udara atau volume oksigen yang dapat dihirup dan kemudian dihembuskan. • Alat yang digunakan untuk mencatat volume paru-paru di sebut = spirometer.



• Volume tidal – adalah volume udara yang diinspirasi atau diekspirasi setiap kali bernapas normal. Besarnya 500 ml.



• Volume cadangan inspirasi – adalah volume udara ekstra yang dapat di inspirasi setelah bernapas normal dan diatas volume tidal normal bila dilakukan inspirasi dengan kuat. Volume ini biasanya mencapai 3000 ml.



• Volume cadangan ekspirasi – adalah volume udara ekstra yang masih dapat di ekspirasi, melalui ekspirasi yang kuat pada akhir ekspirasi tidal normal. Jumlah normalnya adalah



• Kapasitas paru merupakan kesanggupan paru-paru dalam menampung udara di dalamnya • Oksigen yang dihirup maupun yang dihembuskan oleh paru-paru bergantung pada tekanan alveoli. • Ketika volume meningkat tekanan akan menurun, dan ketika volume menurun tekanan akan meningkat. • Pada keadaan normal, paru-paru dapat menampung udara sebanyak ± 5 liter • Berbagai kapasitas paru yang penting : – Kapasitas Inspirasi



• Sama dengan volume tidal ditambah dengan volume cadangan inspirasi. • Adalah jumlah udara (± 3500 ml) yang dapat dihirup oleh seseorang, dimulai dari tingkat ekspirasi normal dan pengembangan paru sampai jumlah maksimum.



– Kapasitas Residu fungsional



• Sama dengan volume cadangan ekspirasi • Adalah jumlah udara (± 2300 ml) yang tersisa dalam paru pada akhir ekspirasi normal.



– Kapasitas Vital



• Sama dengan volume tidal, volume cadangan inspirasi dan volume cadangan ekspirasi.



• Pada wanita mempunyai kapasitas paru yang lebih kecil daripada pria, sekitar 75 – 80%, dan kapasitas paru bagi atlit dan bukan atlit akan berbeda. • Pada saat berolahraga, darah akan lebih banyak ke paru – paru dengan membawa karbondioksida yang lebih banyak, karbondioksida tersebut akan dikeluarkan dan akan menambah konsumsi oksigen dalam darah untuk diangkut ke sel-sel jaringan di seluruh tubuh



Perubahan Volume dan Kapasitas Paru Selama Melakukan Latihan VOLUME DAN KAPASITAS PARU Volume tidal



Volume cadangan inspirasi



PERUBAHAN SELAMA MELAKUKAN LATIHAN Meningkat



Menurun



Volume cadangan ekspirasi Volume residu



Sedikit menurun



Kapasitas total paru



Sedikit menurun



Kapasitas vital



Sedikit menurun



Kapasitas inspirasi Kapasitas fungsional



Sedikit menurun



Meningkat Sedikit meningkat



• Meningkatnya volume tidal merupakan hasil pemakaian volume cadangan inspirasi dan volume cadangan ekspirasi, tetapi lebih besar kemungkinanya pada pemakaian volume cadangan inspirasi daripada volume cadangan ekspirasi. • Kapasitas vital paru dipengaruhi oleh posisi tubuh, kekuatan otot pernafasan, kemampuan paru dan rongga dada untuk berkembang. • Orang yang memiliki kapasitas vital besar akan lebih beruntung karena frekuensi



C. Ventilasi Paru • Ventilasi adalah proses pertukaran udara didalam paruparu. • Ventilasi paru dalam 1 menit adalah berapa banyak udara yang dihirup atau dihembuskan dalam 1 menit. • VE = VT x f – VE : ventilasi semenit – VT : volume tidal (liter) – F : frekuensi bernafas (permenit)



• Ventilasi paru akan meningkat seiring dengan meningkatnya aktivitas fisik yang dilakukan, sebaliknya ventilasi akan berkurang jika aktivitas fisik dihentikan • Frekuensi bernapas pada saat istirahat normalnya 12 x/menit dengan 0,5 liter volume tidal dalam 1 kali bernafas. • Ventilasi paru dalam semenit : VE = VT x f  VE = 0,5 x 12 = 6 liter / menit.



• Jumlah frekuensi pernapasan dalam menit :



• Saat melakukan aktivitas fisik , jumlah oksigen yang masuk ke aliran darah akan meningkat oleh karena naiknya jumlah O₂ yang ditambahkan pada tiap satuan darah dan bertambahnya aliran darah dan bertambahnya aliran darah yang melewati paru permenit. • Faktor – faktor yang berperan dalam respon ventilasi terhadap olahraga / latihan : – Refleks yang berasal dari gerakan tubuh



• Reseptor sendi dan otot yang tereksistasi selama otot berkontraksi akan secara refleks merangsang pusat pernapasan dan akan cepat meningkatkan ventilasi.



– Peningkatan suhu tubuh



• Banyak energi yang diubah menjadi energi panas selama kontraksi otot berlangsung. • Suhu tubuh akan meningkat selama melakukan olahraga dan akan merangsang peningkatan ventilasi pada pernapasan.



– Pengeluaran hormon epinefrin



• Kadar hormone epinefrin akan meningkat selama melakukan aktivitas olahraga • Peningkatan ini sebagai respon terhadap pembentukkan potensial aksi di sistem saraf simpatis yang menyertai peningkatan aktivitas fisik.



– Impuls dari korteks serebri



D. Konsumsi Oksigen dalam Latihan (VO₂ max)



• VO₂ adalah oksigen yang digunakan oleh otot selama interval tertentu (biasanya 1 menit) untuk metabolisme sel dan memproduksi energi. • VO₂ max adalah



– volume maksimum oksigen yang dapat digunakan permenit. – Kecepatan pemakaian oksigen dalam metabolisme aerob maksimum. – Volume maksimal O₂ yang diproses oleh tubuh manusia pada saat melakukan kegiatan yang intensif. – Suatu tingkatan kemampuan tubuh yang dinyatakan dalam liter permenit atau ml/menit/kg berat badan.



• VO₂ max bergantung :



– Kapasitas – Cardiac output – Kemampuan otot untuk mengambil oksigen dari darah



Konsumsi Oksigen dan Energi pada Aktivitas Sehari-hari Aktivitas



Konsumsi O₂ ( x 10⁻⁶ m ³/ S



Produksi panas ekivalen Kkal / menit



J/s (W)



Konsumsi energy (J/m²s)



Tidur



4,0



1,2



83



47,7



Istirahat duduk



5,7



1,7



120



66,8



Berdiri santai



6,0



1,8



125



72,6



Naik mobil



6,7



2,0



140



78,5



Duduk saat kuliah (terjaga)



10,0



3,0



210



119,1



Berjalan lambat (5 km/jam)



12,7



3,8



265



151,1



Bersepeda (15 km/jam)



19,0



5,7



400



226,6



Main tennis



21,0



6,3



440



250,0



Berenang gaya dada (1,6 km/jam)



22,7



6,8



475



265,0



Main seluncur es (15 km/jam)



26,0



7,8



545



310,0



Naik tangga 116 langkah / menit



32,7



9,8



685



390,0



Naik sepeda (21 km/jam)



33,3



10,0



700



395,0



Main basket



38,0



11,4



800



450,0



Cara Mengukur VO² Max • Setiap sel dalam tubuh manusia membutuhkan oksigen untuk mengubah makanan menjadi ATP. • Sel otot yang berkontraksi membutuhkan banyak ATP, otot yang dipakai dalam latihan membutuhkan lebih banyak O² dan CO². • Kebutuhan akan O² dan menghasilkan CO² dapat diukur melalui pernafasan. • Dengan mengukur jumlah O² yang dipakai selama latihan, dapat diketahui jumlah O² yang dipakai oleh otot yang bekerja. • Makin tinggi jumlah otot yang dipakai maka makin tinggi intensitas kerja otot. • Tingkat kebugaran dapat diukur dari volume dalam mengkonsumsi oksigen saat latihan pada volume dan kapasitas maksimum. • Kelelahan yang dirasakan akan menyebabkan turunnya



• VO² Max diukur dalam banyaknya O² dalam liter per menit (liter/menit) atau banyaknya O² dalam ml perberat badan dalam kilogram per menit (ml/kg/min). • Semakin tinggi VO² max maka seseorang akan memiliki daya tahan dan stamina yang baik. • Sebagai pertimbangan dalam mengukur VO² max adalah tes harus diciptakan demikian rupa sehingga tekanan pada pasokan O² ke otot jantung berlangsung maksimal. Kegiatan fisik yang memenuhi kriteria harus : – Melibatkan minimal 50% dari total massa otot. (lari, bersepeda, mendayung). Cara yang paling umum dilakukan dengan lari di Treadmill, yang bisa diatur kecepatan dari sudut inklinasinya. – Lamanya tes harus menjamin terjadinya kerja jantung maksimal. Umumnya berlangsung 6 – 12 menit



1. Metode Cooper Test •



Pelaksanaannya : melakukan lari / jalan selama 12 menit pada lintasan lari sepanjang 400 meter. Setelah waktu habis jarak yang dicapai dicatat. Rumusnya : ( jarak yang ditempuh dalam meter – 504.9) / 44.73



2. Harvard Step Test •



Pelaksanaannya : dengan cara naik turun bangku selama 5 menit. Rumusnya : Durasi NTB (detik) X 100 / (5,5 X DN 1)



3. 2.4 Km Run Test 4. Astrand 6 Minute Cycle test (VO² Max test on static bike) 5. Balke VO₂ Max test (suitable for endurance sports) 6. Conconi Test



E. Mekanisme Pertukaran Gas 1. Pengangkutan O₂ – Pertukaran gas antara O₂ dan CO₂ terjadi didalam alveolus dan jaringan tubuh melalui proses difusi. – Latihan dapat meningkatkan difusi O₂ dari dalam paru-paru ke dalam darah. – O₂ yang sampai dialveolus akan berdifusi menembus selaput alveolus dan berikatan dengan Hb dalam darah (deoksigenasi) dan menghasilkan senyawa Oksihemoglobin (HbO). – Faktor – faktor yang berpengaruh dalam pengambilan dan pengangkutan O₂ adalah : • Kandungan O₂ dalam darah • Jumlah darah yang mengalir • Peningkatan penggunaan O₂ oleh sel-sel otot



Pengangkutan O₂



• Pengangkutan O₂ oleh darah ke jaringan ditentukan juga oleh jumlah aliran darah yang menuju jaringan yang dituju (Oxygen delivery) • Oxygen delivery adalah jumlah oksigen yang diangkut oleh darah dalam 1 menit. Cara menghitung : DO₂ = CO x CaO₂ – DO₂ = oxygen delivery – CO = cardiac output – CaO₂ = kandungan oksigen dalam arteri (5000ml/min x 200 mlO₂/ 100 ml darah = 1000 O₂ / min)



• Makin berat seseorang melakukan aktivitas olahraga, maka semakin tinggi pula frekuensi pernapasan., meningkatkan aliran darah ke paru-paru dan ventilasi, kapasitas difusi oksigen meningkat  hal ini disebabkan oleh kapiler paru yang melebar dan pertukaran gas yang baik antara ventilasi alveoli dan perfusi kapiler alveolus dengan darah. • Dengan melakukan aktivitas olahraga secara rutin, dapat memanfaatkan oksigen : – Dapat memperkuat otot jantung sehingga dapat memompa



2. Pengangkutan CO₂ – Karbondioksida yang dihasilkan dari proses respirasi sel akan berdifusi ke dalam darah yang selanjutnya akan diangkut ke paru-paru untuk dikeluarkan sebagai udara pernapasan. – Proses difusi gas karbondioksida dalam proses respirasi : 1. Proses difusi yang berada didalam paru-paru 2. Proses difusi terjadi di dalam jaringan



– 3 cara pengangkutan CO₂ : • • • •



Sebagai ion karbonat (HCO³) 60 – 70% Sebagai karbominohemoglobin (HbCO₂) 25% Sebagai asam karbonat (H₂CO₃), 6 – 10% Dalam bentuk CO₂ yang terlarut secara fisik



Pengangkutan CO₂



Variabel – variabel terkait O₂ dan CO₂ selama Latihan



Variabel Terkait O₂ Perubahan Keterangan dan CO₂ Pemakaian O₂ Sangat Otot yang aktif meningkat mengoksidasi molekul nutrient lebih cepat untuk memenuhi peningkatan kebutuhan energinya. Produksi CO₂ Sangat Otot yang lebih aktif meningkat melakukan metabolisme dengan memproduksi lebih banyak karbondioksida Ventilasi alveolus Sangat Ventilasi alveolus meningkat mengimbangi atau bahkan sedikit melebihi peningkatan kebutuhan



…. Lanjutan Variabel – variabel terkait O₂ dan CO₂ selama Latihan



Variabel – Perubahan variabel terkait O₂ dan CO₂ Penyaluran O₂ ke otot



Sangat meningkat



Ekstraksi O₂ ke otot



Sangat meningkat



Keterangan



Walaupun tekanan parsial arteri tetap normal, penyaluran oksigen ke otot sangat meningkat karena peningkatan aliran darah ke otot melalui peningkatan curah jantung dan vasodilatasi lokal di otot-otot yang aktif Peningkatan pemakaian oksigen menurunkan tekanan parsial oksigen di



…. Lanjutan Variabel – variabel terkait O₂ dan CO₂ selama Latihan



Variabel – Perubahan variabel terkait O₂ dan CO₂ Pengurangan CO₂ Sangat dari otot meningkat



Konsentrasi asam (H⁺) arteri Olahraga ringan – Normal



Keterangan



Aliran darah yang meningkat ke otot mengurangi kelebihan karbondioksida yang dihasilkan oleh jaringan yang melakukan metabolisme aktif



Karena CO₂ penghasil



Perubahan yang terjadi pada sistem respirasi ketika melakukan olahraga secara teratur : • Peningkatan ventilasi semenit maksimal – Peningkatan ventilasi dipengaruhi oleh adanya peningkatan volume tidal dan frekuensi napas, sehingga hal ini akan berakibat terhadap peningkatan VO₂ Max.



• Peningkatan efisiensi ventilator



– Efisiensi ventilator yang lebih tinggi sebagai alat yang menyebabkan sejumlah udara bebas bergerak pada level konsumsi yang sama lebih tinggi pada orang yang terlatih



• Peningkatan berbagai macam volume dalam paruparu



– Disebabkan oleh karena olahraga yang teratur akan mengakibatkan peningkatan fungsi pulmoner sehingga volume paru-paru menjadi lebih besar.