BAB I PENDAHULUAN
Ventilasi mekanik adalah upaya bantuan nafas dengan alat bantu
nafas mekanik atau ventilator sebagai alat pengganti fungsi pompa
dada yang mengalami kelelahan atau kegagalan. Vesalius adalah orang
pertama yang mendiskripsikan konsep ventilasi mekanik dengan
memasukkan tongkat kayu yang berongga pada bagian dalamnya ke dalam
trakea hewan dan memasukkan sejumlah udara dengan meniupnya.
(Byrd,R.P.2006) Tujuan utama penggunaan ventilasi mekanik adalah
menjamin ventilasi-oksigenasi yang adekuat, mengurangi kerja nafas
atau work of breathingmemperbaiki gangguan pertukaran oksigen di
alveoli.Ventilator mekanik yang pertama kali digunakan adalah
ventilator dengan penerapan ventilasi mekanik bertekanan negative (
iron lung ) ditemukan oleh Drinker dan Shaw pada tahun 1929.
Selanjutnya wabah poliomyelitis di Eropa Utara pada tahun 1950-an
mendorong pemakaian ventilator secara luas untuk merawat pasien
yang mengalami paralysis otot pernapasan. Namun pemakaian iron lung
lambat laun ditinggalkan karena alatnya yang cukup besar dan tidak
praktis, biayanya mahal dan tidak higienis. (Mangku,2002) Konsep
yang dikembangkan oleh militer pada perang dunia ke 2 untuk memasok
oksigen dan gas pada pilot yang beroperasi pada ketinggian tinggi
merupakan dasar dikembangkannya ventilasi tekanan positif. Dalam
perkembangannya, ventilasi tekanan positif menggantikan iron lung.
Ventilasi mekanik dengan tekanan positif mulai digunakan secara
luas pada bidang anestesi dan terapi intensif pada tahun
1950.Perkmbangan ini didasari usaha mengatasi polio yang saat itu
banyak ditemukan dan meningkatnya penggunaan pelumpuh otot selama
anestesia. (Byrd,R.P.2006) Saat ini berbagai mode telah berkembang
dalam usaha penyempurnaan ventilasi mekanik. Namun penggunaan
ventilasi mekanaik tidak selamanya menguntungkan pasien. Strategi
penerapan ventilasi mekanik yang tidak tepat dapat menimbulkan
ketergantungan dan bahkan dapat memperparah kondisi pasien. Untuk
itu pengetahuan terhadap fisiologi pernapasan dan mekanisme kerja
ventilator mekanik mutlak diperlukan untuk memperoleh hasil akhir
yang optimal.
1
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Anatomi Sistem Pernapasan Sistem
pernapasan pada manusia terdiri dari komponen-komponen : pusat
nafas, saluran nafas, dada dan paru. Agar sistem pernapasan
berfungsi optimal, keempat komponen ini harus normal dan berfungsi
optimal. Pusat nafas terdiri dari sekelompok neuron yang tersebar
luas didalam substansia retikularis medula oblongota dan pons yang
terbagi menjadi tiga daerah utama, yaitu area inspirasi, area
ekspirasi dan area pneumotaksik.(Pierce,A.P dkk,1995)
Gambar 2.1 Pusat Nafas ( Sumber Respirasion,2006) Secara
anatomis, saluran nafas dibagi menjadi bagian atas ( upper ) yang
terdiri dari hidung, ruang hidung, sinus paranasalis dan faring,
yang berfungsi menyaring, menghangatkan dan melembabkan udara yang
masuk ke daluran pernafasan dan bagian bawah ( lower ) yang terdiri
dari laring, trakea, bronki, bronkioli dan alveoli.(Latief,
S.A.,2002) Dada atau rongga dada dibentuk oleh otot dan tulang
dengan paru terdapat di dalamnya. Otot yang berperan dalam proses
pernafasan terutama adalah diafragma. Selain itu, gerakan
tulang-tulang rusuk oleh berbagai macam jenis otot-otot pernafasan
lainmnya juga dapat membantu berlangsungnya proses bernafas.
Otot-otot tersebut antara lain M.intercostalis internus,
M.intercostalis ekternus, M.sternocleidomastoideus, M. Rectus
abdominis, M.scalenus dan M serratus anterior.(Pierce,A.P
dkk,1995)
2
Gambar 2.2 Anatomi saluran nafas (sumber: Respiration,2006) Paru
sebagai sunit fungsional terdiri dari alveoli berjumlah sekitar 300
sampai 500 juta di dalam paru-paru pada rata-rata orang dewasa.
Fungsinya sebagai tempat pertukaran gas antara lingkungan eksternal
dan aliran darah. Setiap alveolus terdiri atas ruang udara
mikroskopik yang dikelilingi oleh dinding yang tipis yang terdiri
atas satu lapis epitel mukosa, yang memisahkan satu alveolus dengan
alveolus lainnya, dan dari kapiler didekatnya. Di antara sel epitel
terdapat surfaktan yang melapisi permukaan dalam dinding
alveolar.Tanpa surfaktan, tekanan permukaan akan menjadi demikian
besar sehingga membutuhkan upaya muskular yang sangat besar untuk
mengembangkan kembali alveoli.(Nurcerdas,2009) 2.2 Fisiologi Sistem
Pernafasan Fisiologi pernapasan adalah serangkaian proses interaksi
dan koordinasi yang kompleks yang mempunyai peranan sangat penting
dalam mempertahankan kestabilan, atau homeostasis lingkungan
internal tubuh kita. Pengaturan pertukaran gas antara sel-sel tubuh
dan darah yang bersirkulasi adalah inti dari fisiologi pernapasan.
Secara fungsional, sistem pernapasan terdiri atas serangkaian
proses teratur yang terintegrasi yang mencakup ventilasi pulmonal
(bernapas), pertukaran gas dalam paru-paru dan jaringan, transpor
gas oleh darah, dan regulasi pernapasan secara keseluruhan.
(Nurcerdas,2009) Ventilasi pulmonal adalah istilah teknis dari
bemapas. Salah satu fase dari ventilasi pulmonal adalah inspirasi
yaitu gerakan perpindahan udara masuk ke dalam paru-paru
3
dan fase lainnya adalah ekspirasi yaitu gerakan perpindahan
udara meninggalkan paruparu.
Gambar 2.3 Mekanisme ventilasi paru (sumber :Nurcerdas,2009)(a).
saat rangka iga bergerak keatas atau diafragma bergerak kebawah,
volume rongga dada akan bertambah. (b). dari anterior saat
diafragma diam, tidak ada pergerakan udara. (c).inspirasi: rangka
iga terangkat dan diafragma berkontraksi akan menyebabkan
peningkatan volume rongga dada dan turunnya tekanan didalam paru
sehingga udara bergerak masuk paru. (d). ekspirasi: saat rangka iga
kembali ke posisi awal, volume ronga dada berkurang dan tekanan
bertambah sehingga udara keluar paru.
Pernafasan atau disebut juga respirasi ialah pertukaran gas-gas
antara organisme hidup dan lingkungan sekitarnya. Pada manusia
dikenal dua macam respirasi, yaitu respirasi eksternal dan
respirasi internal.
Gambar 2.4 Respirasi Eksternal (sumber :Respiration,2006)
Respirasi eksternal adalah pertukaran gas-gas antara darah dan
udara sekitarnya O2 berdifusi masuk ke kapiler dan CO2 berdifusi
masuk ke alveoli yang terjadi karena adanya perbedaan tekanan
parsial O2 dan CO2 antara alveoli dan kapiler. Proses ini
berlangsung 4
sampai tercapainya keseimbangan dimana darah yang meninggalkan
alveoli mempunyai kondisi yang sama dengan alveoli yaitu PO2 100
mmHg dan PCO2 40 mmHg. (Nurcerdas,2009) Respirasi internal adalah
pertukaran gas-gas antara darah dan jaringan. O2 berdifusi keluar
dari kapiler masuk ke jaringan dan CO2 berdifusi keluar dari
jaringan masuk ke darah kapiler. Proses berlanjut sampai tercapai
keseimbangan antara tekanan parsial kapiler dan jaringan, yaitu PO2
40 mmHg dan PCO2 45 mmHg. (Nurcerdas,2009)
Gambar 2.5 Respirasi Internal (sumber :Respiration,2006) 2.3
Mekanisme Ventilasi Pulmonal Udara mengalir masuk dan keluar dari
paru-paru dengan dasar hukum yang sama seperti cairan, baik dalam
bentuk cair maupun gas, yaitu mengalir dari satu tempat ke tempat
lainnya karena adanya perbedaan tekanan. Adanya perbedaan tekanan
ini (tekanan gradien) menyebabkan cairan mengalir atau berpindah.
Cairan selalu mengalir dari tempat dengan tekanan yang tinggi ke
tempat dengan tekanan yang lebih rendah. Dalam kondisi standar,
udara atmosfir mengeluarkan tekanan 760 mm Hg. Udara dalam alveoli
pada akhir satu ekspirasi dan sebelum dimulai inspirasi berikutnya
juga mengeluarkan tekanan 760 mm Hg. Itulah sebabnya pada titik
ini, udara tidak memasuki dan tidak meninggalkan paru-paru.
Mekanisme yang menyebabkan ventilasi pulmonal adalah mekanisme yang
menimbulkan tekanan gradien antara udara atmosfir dan udara
alveolar.(Nurcerdas,2009) Proses inspirasi adalah sebagai berikut;
diafragma berkontraksi, bergerak ke arah bawah, dan mengembangkan
rongga dada dari atas ke bawah. Otot-otot interkosta eksternal
menarik iga ke atas dan ke luar, yang mengembangkan rongga dada ke
arah samping kiri kiri dan kanan serta ke depan dan ke
belakang.
5
Dengan mengembangnya rongga dada, pleura parietal ikut
mengembang. Tekanan intrapleura menjadi makin negatif karena
terbentuk isapan singkat antara membran pleura.Dengan mengembangnya
paru-paru, tekanan intrapulmonal turun di bawah tekanan atmosfir,
dan udara memasuki hidung dan terus mengalir melalui saluran
pernapasan sampai ke alveoli. Masuknya udara terus berlanjut sampai
tekanan intrapulmonal sama dengan tekanan atmosfir; ini merupakan
inhalasi normal. Ekspirasi atau yang juga disebut ekshalasi dimulai
ketika diafragma dan otot-otot interkosta rileks. Karena rongga
dada menjadi lebih sempit, paru-paru terdesak, dan jaringan ikat
elastiknya yang meregang selama inhalasi, mengerut dan juga
mendesak alveoli. Dengan meningkatnya tekanan intrapulmonal di atas
tekanan atmosfir, udara didorong ke luar paru-paru sampai kedua
tekanan kontraksi otot-otot lain. (Nurcerdas,2009) Mekanisme
ventilasi disajikan dalam gambar berikut : sama kembali.
Gambar 2.6 Mekanisme ventilasi pulmonal (sumber :Nurcerdas,2009)
2.4 Ventilasi Mekanik Ventilasi mekanik adalah upaya bantuan nafas
dengan alat bantu nafas mekanik atau ventilator sebagai alat
pengganti fungsi pompa dada yang mengalami kelelahan atau
kegagalan. Tujuan utama penggunaan ventilasi mekanik adalah
menjamin ventilasi -oksigenasi yang adekuat, mengurangi kerja nafas
atau work of breathing dan memperbaiki gangguan pertukaran oksigen
di alveoli.(Mangku,2002)
6
2.4.1.Indikasi Indikasi utama penggunaan ventilasi mekanik
adalah bila ada kegagalan fungsi pernafasan, sehingga ventilasi
spontan pasien tidak adekuat untuk menunjang kehidupannya. Gagal
nafas merupakan ketidakmampuan sistim pernafasan untuk memasukkan
oksigen dan atau mengeluarkan karbondioksida yang dapat terjadi
secara mendadak pada paru-paru yang semula sehat.(Pierce, L.
N.B,1995) Klasifikasi berbagai macam kelainan yang dapat memicu
terjadinya kegagalan fungsi pernafasan dapat dilihat pada tabel
2.1. Selain itu ventilasi mekanik juga diindikasikan pada keadaan
setelah tindakan operasi mayor. Tabel 2.1 Categories of
intrapulmonary and extrapulmonary disorders predisposing to
respiratory failure( Sumber : Pierce, L. N.B,1995)
Category
Examples
Disorders of the CNS associated with a reduced drive Overdose of
respiratory depressant drugs (sedatives and to breathe narcotics)
Cerebrovascular accident Cerebral trauma Subarachnoid hemorrhage
Disorders associated with neuromuscular function Guillain-Barre
Syndrome Multiple sclerosis Poliomyelitis Myastenia gravis Spinal
cord injury Kyphoscoliosis Flail chest, Pleural effusion
Pneumothorax, Hematothorax Upper airway obstruction Post-extubation
laryngeal edema Asthma Bronchospasm Pulmonary contusion, pneumonia
Pulmonary edema ARDS
Disorders associated with musculosceletal and pleural Function
Disorders of the conducting airways
Disorders of the gas exchanging units (alveoli and pulmonary
capillaries)
Indikasi umum penggunaan ventilasi mekanik meliputi
(Mangku,2002) : 1. Kegagalan fungsi pompa dada akibat depresi pusat
nafas, misalnya akibat intoksikasi, trauma kepala , infeksi
intrakranial, stroke dan tumor otak. 2. Depresi pada dada, misalnya
pada trauma toraks, lesi medula spinalis, penyakit saraf otak,
distensi abdomen, pasca laparotomi, pasca torakotomi.
7
3. Kegagalan fungsi pertukaran gas di alveoli misalnya pada
odema paru, pneunomi, atelektasis dan lain-lainya. 4. Hipoksia
jaringan, karena hipoksemik, anemik, syok dan histotoksik. 5. Pasca
iskemia otak, akibat henti jantung. Sedangkan kriteria untuk
memberikan tunjangan ventilasi mekanik berdasarkan parameter
mekanik dan parameter kimiawi pernafasan dapat dilihat pada Tabel
2.2 Tabel 2.2 Kriteria Aplikasi Ventilasi Mekanik(sumber : Gde
Mangku,2002)
PARAMETER MEKANIK Frekuensi nafas Volume tidal Kapasitas
vital
APLIKASI >35 X / menit
