2.2 Daya Tahan Kardiorespirasi .1Definisi
2.2.2 Anatomi dan Fisiologi Sistem Kardiorespirasi a. Sistem kardiovaskular
Sistem kardiovaskular yang terdiri dari jantung, pembuluh darah dan darah yang menjalankan fungsi sirkulasi yaitu untuk memenuhi kebutuhan jaringan tubuh, mengirim oksigen dan zat makanan ke jaringan tubuh, menghantarkan hormon dari satu bagian ke bagian tubuh lain dan memelihara lingkungan yang sesuai di dalam cairan tubuh agar sel dapat bertahan hidup dan berfungsi optimal. Sistem kardiovaskular terdiri dari jantung, pembuluh darah dan darah sebagai pembawa dan pengikat oksigen (Guyton & Hall, 2007).
1. Jantung
Jantung memiliki 4 ruang, yaitu dua ruang yang berdinding tipis disebut sebagai atrium (serambi) dan dua ruang yang berdinding tebal disebut
ventrikel (bilik). Jantung terdiri atas dua pompa yang terpisah, yakni jantung kanan yang memompakan darah ke paru-paru dan jantung kiri yang memompakan darah ke organ-organ perifer. Kemudian setiap bagian jantung yang terpisah ini merupakan dua ruang pompa yang dapat berdenyut yang terdiri atas satu atrium dan satu ventrikel. Atrium berfungsi sebagai pompa primer yang lemah dibandingkan dengan ventrikel, yang membantu mengalirkan darah masuk ke dalam ventrikel. Ventrikel selanjutnya menyediakan tenaga utama yang dapat dipakai untuk mendorong darah ke sirkulasi pulmonal melalui ventrikel kanan atau sirkulasi perifer melalui ventrikel kiri (Guyton & Hall, 2007).
Jantung memiliki tiga tipe otot utama, yakni otot atrium, otot ventrikel, dan serat otot khusus penghantar rangsangan dan pencetus rangsangan. Tipe otot atrium dan ventrikel berkontraksi dengan cara yang sama seperti otot rangka, hanya saja kontraksi otot-otot tersebut lebih lama. Sedangkan serat-serat khusus penghantar dan pencetus rangsangan berkontraksi dengan intensitas yang sangat lemah karena serat-serat ini hanya mengandung sedikit serat kontraktif. Dengan demikian serat-serat ini menghambat irama dan berbagai kecepatan konduksi, sehingga serat-serat ini dapat bekerja sebagai suatu sistem pencetus rangsangan bagi jantung (Guyton & Hall, 2007).
Saat kita melakukan aktivitas fisik seperti berjalan, terjadi peningkatan kebutuhan oksigen serta hasil pembuangan di sel-sel otot. Jantung akan memompa lebih banyak darah dan hasil pembuangan akan dibawa ke jantung lebih banyak. Ketika kita beraktivitas fisik, jantung melakukan fungsi yaitu
memastikan agar cardiac output (CO) atau curah jantung tetap dalam jumlah yang cukup (Corbin et al, 2014).
Cardiac output (CO) adalah volume darah yang dipompa oleh tiap ventrikel per menit. Jantung adalah pompa yang otomatis mampu memompa sekitar 5 liter per menit darah yang akan kembali ke jantung dari sirkulasi perifer. Oleh karena itu, faktor utama yang menentukan besarnya cardiac output adalah kecepatan alir balik vena. Cardiac output antara laki-laki dan perempuan memiliki perbedaan karena ukuran tubuh antara laki-laki dan perempuan berbeda (Guyton & Hall, 2007).
Pengaturan kerja jantung dipengaruhi oleh sistem saraf simpatis dan parasimpatis. Perangsangan simpatis yang kuat dapat meningkatkan frekuensi denyut jantung pada manusia dewasa muda. Perangsangan simpatis juga meningkatkan kekuatan kontraksi otot jantung sampai dua kali dari normal sehingga akan meningkatkan volume darah yang dipompa. Jadi, perangsangan simpatis dapat meningkatkan cardiac output maksimum sebanyak dua sampai tiga kali lipat (Guyton & Hall, 2007).
Perangsangan serabut saraf parasimpatis di dalam nervus vagus yang kuat pada jantung dapat menghentikan denyut jantung selama beberapa detik, tetapi biasanya jantung akan mengatasinya dan berdenyut dengan kecepatan 20 sampai 40 kali per menit selama perangsangan parasimpatis terus berlanjut. Selain itu, perangsangan vagus yang kuat dapat menurunkan kekuatan kontraksi otot jantung sebesar 20 sampai 30 persen. Serabut-serabut
saraf vagus didistribusikan terutama ke atrium dan tidak begitu banyak ke ventrikel, tempat terjadinya kontraksi (Guyton & Hall, 2007).
2. Pembuluh Darah
Pembuluh darah bertugas mengalirkan darah yang dipompa dari jantung. Terdapat tiga jenis utama dari pembuluh darah yaitu arteri, kapiler dan vena dimana terdapat arteri dengan ukuran lebih kecil yang disebut dengan arteriola dan vena dengan ukuran lebih kecil yang disebut dengan venula (Saladin, 2007).
- Arteri adalah pembuluh darah yang bersifat kuat dan lentur yang membawa darah dari jantung dan menanggung tekanan darah yang paling tinggi. Kelenturannya membantu mempertahankan tekanan darah antara denyut jantung.
- Arteriola merupakan pembuluh darah arteri yang lebih kecil yang dindingnya berotot sehingga menyesuaikan diameternya untuk meningkatkan atau menurunkan aliran darah ke daerah tertentu.
- Kapiler merupakan pembuluh darah yang halus dan berdinding sangat tipis yang berfungsi sebagai jembatan diantara arteri yang membawah darah dari jantung dan vena yang membawah darah kembali ke jantung. Kapiler memungkinkan oksigen dan zat makanan berpindah dari darah ke dalam jaringan dan memungkinkan hasil metabolisme berpindah dari jaringan ke dalam darah, dari kapiler darah mengalir ke dalam venula.
- Vena memiliki dinding yang tipis tetapi biasanya berdiameter lebih besar dari pada arteri sehingga vena mengangkut darah dalam volume yang sama
tetapi dengan kecepatan yang lebih rendah dan tidak terlalu di bawah tekanan.
- Venula merupakan pembuluh darah yang ukurannya lebih kecil dari pembuluh darah vena yang berfungsi untuk mengalirkan darah ke dalam vena kemudian kembali ke jantung.
3. Darah
Darah merupakan alat pembawa pada sistem kardiorespirasi. Darah memiliki dua komponen utama, yaitu (Muttaqin, 2009) :
- Plasma darah merupakan bagian cairan darah yang sebagian besar terdiri dari air, elektrolit dan protein darah.
- Sel-sel darah yang terdiri dari eritrosit (sel darah merah), leukosit (sel darah putih terdiri dari basofil, eosinofil, neutrofil, limfosit dan monosit), serta trombosit (sel pembeku darah atau platelet).
Sel darah merah memiliki fungsi penting dalam sistem kardiorespirasi yaitu mengangkut oksigen dan zat-zat makanan ke sel-sel tubuh. Dalam sel darah merah terdapat hemoglobin yang memiliki fungsi untuk mengikat oksigen. Hemoglobin memiliki dua komponen yaitu heme berupa gabungan protoporfirin dengan besi dan globin berupa protein yang terdiri atas dua alfa dan dua rantai beta. Terdapat sekitar 300 molekul hemoglobin dalam satu sel darah merah dimana satu gram hemoglobin akan mengikat 1,34 ml oksigen (Handayani & Haribowo, 2008).
Hemoglobin dan jumlah darah menentukan kemampuan mengangkut oksigen. Jika jumlah total hemoglobin meningkat, maka kemampuan untuk
mengikat oksigen juga meningkat. Namun peningkatan jumlah total hemoglobin juga akan menyebabkan terjadinya peningkatan viskositas darah sehingga menyebabkan tekanan dalam pembuluh darah meningkat dan berakibat menurunnya kapasitas mengangkut oksigen. Peningkatan jumlah total hemoglobin disebabkan karena peningkatan volume darah sesudah latihan dalam waktu cukup lama (Kadir, 2001).
b. Sistem Respirasi
Sistem respirasi memiliki tujuan utama yaitu sebagai sarana untuk pertukaran gas antara lingkungan eksternal tubuh dan lingkungan internal dalam tubuh. Sistem repirasi terdiri dari saluran pernapasan atas dan bawah, dan organ paru-paru itu sendiri (Powers & Howley, 2009).
1. Saluran pernapasan atas
- Hidung berfungsi dalam sistem pembersih yang menimbulkan turbulensi aliran udara sehingga dapat mengendapkan partikel-partikel dari udara yang seterusnya akan diikat oleh zat mucus.
- Sinus paranasalis yaitu sinus frontalis, sinus ethmoidalis, sinus sphenoidalis, dan sinus maxillaris yang berfungsi untuk menghangatkan dan humidifikasi, meringankan berat tulang tengkorak dan mengatur bunyi suara manusia dengan ruang resonansi.
- Faring merupakan pipa berotot berbentuk cerobong yang letaknya bermula dari dasar tengkorak sampai dengan esofagus pada ketinggian tulang rawan (kartilago) krikoid. Berdasarkan letaknya faring dibagi
menjadi tiga yaitu di belakang hidung (naso-faring), belakang mulut (oro-faring), dan belakang laring (laringofaring).
- Laring berperan sebagai sphincter pelindung pada pintu masuk jalan napas dan berperan dalan pembentukan suara. Laring merupakan bagian terbawah dari saluran nafas bagian atas.
2. Saluran pernapasan bawah
- Trakea yang dijuluki sebagai eskalatormuko-siliaris karena silia pada trakea dapat mendorong benda asing yang terikat zat mucus kearah faring yang kemudian dapat ditelan atau dikeluarkan.
- Bronkus dan Bronkhiolus. Trakea bercabang menjadi dua yaitu bronkus kanan dan kiri. Bronkus terus menerus bercabang membentuk jutaan bronkiolus terminalis yang berakhir dalam satu atau lebih bronkiolus respiratorius yang terbagi lagi menjadi dua sampai sebelas ductus alveolus yang masuk ke dalam saccus alveolus. Struktur pada bronkiolus menyebabkan bronkiolus lebih rentan terhadap penyimpatan yang dapat disebabkan oleh beberapa faktor.
Dilihat dari segi fungsional, saluran pernapasan dibagi menjadi dua zona fungsional, yaitu zona konduksi dan zona respiratorik (Power & Howley, 2009).
1. Zona Konduksi
Zona konduksi berperan sebagai saluran tempat lewatnya udara pernapasan untuk mencapai zona respiratori, serta membersihkan, melembabkan dan menyamakan suhu udara pernapasan dengan suhu
tubuh. Disamping itu zona konduksi juga berperan pada proses pembentukan suara. Zona konduksi dimulai dari trakea, cabang bronkus dan bronkiolus.
2. Zona Respiratorik
Zona respiratorik terdiri dari alveoli, dan struktur yang berhubungan. Pertukaran gas antara udara dan darah terjadi dalam alveoli. Selain struktur diatas terdapat pula struktur yang lain, seperti bulu-bulu pada pintu masuk yang penting untuk menyaring partikel-partikel yang masuk. Sistem pernafasan memiliki sistem pertahanan tersendiri dalam melawan setiap bahan yang masuk yang dapat merusak.
Gambar 2.2 Zona Konduksi dan Respiratorik Sumber : Power & Howley, 2009 3. Paru-paru
Paru-paru merupakan tempat pertukaran gas oksigen dengan karbondioksida. Paru-paru dibagi menjadi dua bagian yaitu paru-paru bagian kanan dan kiri yang terletak di bagian samping kanan dan kiri mediastinum. Antara paru-paru kanan dan kiri terletak jantung dan pembuluh darah besar.
Paru-paru berbentuk kerucut dan diliputi oleh pleura visceralis. Masing-masing paru memiliki apex yang tumpul, yang menonjol ke atas sekitar 2,5 cm di atas clavicula (Snell, 2011).
Paru-paru dibungkus oleh selaput tipis yaitu pleura. Pleura terbagi menjadi pleura visceralis dan pleura parietal. Pleura visceralis yaitu selaput yang langsung membungkus paru, sedangkan pleura parietal yaitu selaput yang menempel pada rongga dada. Diantara kedua pleura terdapat rongga yang disebut cavum pleura. Dalam proses pemenuhan kebutuhan oksigen oleh paru-paru terhadap tubuh, paru-paru memiliki tiga fungsi yaitu ventilasi, difusi gas, dan transportasi gas (Guyton & Hall, 2007).
1. Ventilasi paru
Ventilasi merupakan proses keluar masuknya oksigen dari atmosfer ke dalam alveoli lalu ke atmosfer. Proses ventilasi dipengaruhi oleh beberapa hal, yaitu adanya perbedaan tekanan antara atmosfer dengan paru-paru. Proses ventilasi dibagi menjadi dua yaitu inspirasi dan ekspirasi.
a. Inspirasi
Sebelum menarik napas (inspirasi) kedudukan diafragma melengkung ke arah rongga dada dan otot-otot inspirasi (otot interkostalis eksternus) keadaan mengendur. Bila otot diafragma dan otot interkostalis eksternus berkontraksi, maka diafragma akan mendatar dan tulang-tulang costae akan terangkat. Hal tersebut menyebabkan peningkatan volume pada cavum thorax (rongga dada), secara bersamaan paru-paru juga akan ikut mengembang sehingga tekanan
intra pulmonal menurun dan udara masuk ke dalam paru-paru. Setelah inspirasi normal biasanya kita masih bisa menghirup udara dalam-dalam (menarik nafas dalam-dalam), hal ini terjadi karena kerja dari otot-otot tambahan inspirasi yaitu muskulus sternokleidomastoideus dan muskulus skalenus.
b. Ekspirasi
Bila otot antar tulang rusuk dan otot diafragma mengendur, maka diafragma akan kembali melengkung ke arah rongga dada dan tulang rusuk akan kembali ke posisi semula. Kedua hal tersebut menyebabkan rongga dada mengecil, akibatnya udara dalam paru-paru terdorong ke luar. Inilah yang disebut mekanisme ekspirasi. Setelah ekspirasi normal, kita masih bisa menghembuskan nafas dalam-dalam karena adanya kerja dari otot-otot ekspirasi yaitu muskulus interkostalis internus dan muskulus abdominis.
2. Difusi gas
Difusi gas merupakan pertukaran antara oksigen di alveoli dengan kapiler paru dan karbon dioksida di kapiler dengan alveoli. Proses pertukaran ini dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu luasnya permukaan paru, tebal membran respirasi yang terjadi atas epitel alveoli dan interstisial, perbedaan tekanan dan konsentrasi oksigen, tekanan parsial karbon dioksida dalam arteri pulmonalis akan berdifusi ke dalam alveoli, dan afinitas gas.
3. Transportasi gas
Transportasi gas merupakan proses pendistribusian oksigen kapiler ke jaringan tubuh ke kapiler. Pada proses transportasi oksigen akan berikatan dengan Hb (hemoglobin) membentuk oksihemoglobin (97%) dan larut dalam plasma (3%), sedangkan karbon dioksida akan berikatan dengan Hb membentuk karbominohemoglobin (30%), larut dalam plasma (5%), dan sebagian menjadi asam karbonat yang berada dalam darah (65%).