BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Fisiologi Pernafasan
Pernafasan adalah suatu proses yang melibatkan pertukaran oksigen dan karbon dioksida antara organisme hidup dan lingkungannya.9 Ventilasi atau bernafas adalah proses pemasukan ke dan pengeluaran udara dari paru secara bergantian sehingga udara alveolus lama yang telah ikut serta dalam pertukaran O2 dan CO2 dengan darah kapiler paru dapt ditukar dengan udara atmosfer segar. Fungsi utama pernafasan adalah memperoleh O2 untuk digunakan oleh sel tubuh dan untuk mengeluarkan CO2 yang diproduksi oleh sel.10
Respirasi mencakup dua proses yang terpisah tetapi berkaitan: respirasi internal dan respirasi eksternal. Respirasi internal merujuk kepada proses-proses metabolik intrasel yang dilakukan di dalam mitokondria, yang menggunakan O2 dan menghasilkan CO2 selama proses mengambil energi dari molekul nutrien. Respirasi eksternal merujuk kepada seluruh rangkaian kejadian pertukaran O2 dan CO2 antara lingkungan eksternal dan sel tubuh.10
Sistem respirasi mencakup saluran nafas yang menuju paru, paru itu sendiri, dan struktur-struktur dada yang berperan menyebabkan aliran udara masuk dan keluar paru melalui saluran nafas.Udara cenderung mengalir dari area dengan tekanan tinggi ke area dengan tekanan rendah, yaitu menuruni gradien tekanan. Udara mengalir masuk dan keluar paru selama tindakan
bernafas karena berpindah mengikuti gradien tekanan antara alveolus dan atmosfer yang berbalik arah secara bergantian dan ditimbulkan oleh aktivitas siklus otot pernafasan.10
Terdapat tiga tekanan yang berperan penting dalam ventilasi10 :
1. Tekanan atmosfer (barometrik) adalah tekanan yang ditimbulkan oleh berat udara di atmosfer pada benda di permukaan bumi. Tekanan atmosfer berkurang seiring dengan penambahan ketinggian di atas permukaan laut karena lapisan-lapisan udara di atas permukaan bumi juga semakin menipis.
2. Tekanan intra-alveolus (tekanan intraparu) adalah tekanan di dalam alveolus.
3. Tekanan intrapleura (tekanan intratoraks) adalah tekanan di dalam kantung pleura atau tekanan yang ditimbulkan di luar paru di dalam rongga toraks.
Hukum Boyle menyatakan bahwa pada suhu konstan, tekanan yang ditimbulkan oleh suatu gas berbanding terbalik dengan volume gas: yaitu, sewaktu volume gas meningkat, tekanan yang ditimbulkan oleh gas berkurang secara proporsional. Sebaliknya, tekanan meningkat secara proporsional sewaktu volume berkurang. Perubahan volume paru, dan karenanya tekanan intra-alveolus, ditimbulkan secara tak langsung oleh aktivitas otot pernafasan.10
n m a g d n t Gamba Cair nafas. Pad menghasilk alveoli yan gel mukus diproduksi nafas besa terakumula ar 1. Mekan an mukus a bronkiolu kan musin, g berdekat diproduksi dalam jum ar dilapisi asi dari mu isme pemb (lendir) m us yang pa dan paten tan. Pada s i oleh sel-s mlah yang r oleh epite ukus yang bersihan mu mengalir me aling distal nsi bronkio saluran naf sel sekretor rendah dan l semu, la dibawa da ukus pada j elalui dista , sel epitel lar distabilk fas kecil ya ri untuk int n terus dike apisan gel ri saluran n jalan nafas al ke proks l yang kubo kan oleh s ang berdek traseluler m eluarkan. P mukus teb nafas bagia s normal11 simal salura
oid dan tid surfaktan da katan, lapisa musin kare Pada salura bal (50 mm an distal da an ak ari an na an m) an
musin tambahan yang diproduksi oleh permukaan sel-sel sekretori dan kelenjar.11
Mukus yang naik ke trakea, didorong melalui pita suara oleh epitel silier dalam komisura posterior laring. Kemudian memasuki faring dan ditelan, ± 30 ml mukus saluran nafas dieliminasi setiap hari melalui saluran pencernaan. Pita suara tidak berpartisipasi dalam pembersihan jalan nafas karena tertutup oleh epitel skuamosa, tekanan ekspirasi menutup dan terbuka secara tiba-tiba sehingga menyebabkan batuk.11
Gel mukus didorong kearah proksimal oleh epitel silier, membersihkan partikel yang terhirup, patogen, dan bahan kimia terlarut yang dapat merusak paru-paru. Batuk merupakan mekanisme kedua dalam pembersihan mukus dari saluran nafas.11
2.2. Patofisiologi Paru
Manusia memiliki sebuah sistem pernafasan yang kompleks dan efisien. Jika terjadi kerusakan pada sistem pernafasan, maka fungsi pernafasan akan terganggu. Trauma atau disfungsi saluran nafas dapat menyebabkan kelainan obstruktif paru, termasuk bronkitis dan asma, menimbulkan kerusakan parenkim paru yang dapat menghasilkan penyakit paru restriktif atau penyakit pembuluh paru.10
Pernafasan adalah suatu proses pertukaran oksigen dan karbon dioksida antara organisme hidup dan lingkungannya. Kegagalan pernafasan
m m h y r e s k m merupakan memadai hipoksia jar Berd yang men remodeling epitel kare serta men kebocoran menonjol k n suatu k dan mem ringan dan Gambar 2 dasarkan ga nghasilkan g saluran n ena epitel ingkatnya selama te ecuali pada kondisi yan erlukan in kerusakan 2. Penyakit ambar di at mukus a nafas ditan di permuka jumlah pe erjadi rada a penyakit y ng menye ntervensi k organ.9 saluran na tas menunj abnormal. ndai denga aan mukos embuluh da ang. Perub yang berat. babkan ha klinis sege
afas dan kar jukkan kon Pada pe an semakin sa terjadi arah di ep bahan kele .11 antaran o era untuk rakteristik m tribusi peny enderita as n meningk metaplasia pitel yang enjar subm ksigen tid menghinda mukus11 yakit muko sma, terja katnya mus a, hiperplas g mengala mukosa tid ak ari sa adi sin sia mi ak
Penyakit paru obstruktif kronik (PPOK), terhadi peningkatan musin karena terjadi metaplasia dan beberapa terjadi hiperplasia pada permukaan mukosa serta meningkatkan volume dan jumlah kelenjar di submukosa. Pada semua penyakit saluran nafas terjadi peningkatan sel radang pada dinding dan saluran nafas.11
Penyakit infeksi saluran nafas dapat menyebabkan terjadinya disfungsi mukus. Selain itu, pada pasien yang terintubasi dan penderita yang mengalami kelainan paru – paru akibat dari kelumpuhan, imobilisasi, pembedahan dan pneumonia merupakan komplikasi umum pada pasien terintubasi dapat menyebabkan peningkatan mukus.11 Mukus cenderung tertahan di di ujung tabung endotrakeal dan kemampuan untuk batuk tidak berkurang oleh karena pemakaian relaksan otot dan sedasi yang digunakan selama pemakaian ventilasi mekanik.4
2.3. Ventilasi Mekanik
Ventilasi mekanik merupakan suatu alat yang dibuat untuk menggantikan pernafasan spontan. Digunakan untuk kesembuhan pasien dari krisis pernafasan akut dan/atau terapi jangka panjang untuk pasien dengan hipoventilasi kronik. Akses ke sistim pernafasan untuk jangka pendek digunakan pipa endotrakeal sedangkan untuk jangka panjang digunakan trakeostomi. Trakeostomi dapat berguna tanpa ventilasi mekanik untuk melewati pernafasan bagian atas dan menjaga patensi jalan nafas,
mengurangi risiko terjadinya aspirasi dan pembersihkan sekret dari jalan nafas.12
2.4. Indikasi Penggunaan Ventilasi Mekanik
Indikasi pemakaian ventilasi mekanik terutama pada penderita hipoksemia berat, hiperkapni berat, atau kerja nafas yang berlebihan.13
Tabel 1. Indikasi pemakaian ventilasi mekanik14
Kelainan ventilasi Kelainan oksigenasi Disfungsi otot pernafasan Refractory hypoxemia
- Otot nafas yang lemah Memerlukan PEEP, pada edema - Kelainan dinding dada paru atau perdarahan pada paru - Penyakit neuromuscular Kerja nafas yang berlebihan
Penurunan kerja ventilasi
Peningkatan resistensi dan/atau obstruksi jalan nafas
Kebanyakan ventilasi mekanik tersedia di perawatan intensif, dan umumnya digunakan dalam jangka pendek (beberapa hari) sampai penyebab krisis pernafasannya dapat teratasi atau terjadikematian.12
Parameter dari ventilasi mekanik bervariasi tergantung dari pembuatannya. Parameter dasar yang sering dijumpai adalah persen oksigen, tidal volume dan/atau ventilasi menit, tekanan puncak/waktu inspirasi atau tekanan aliran rata-rata, dan aturan batas alarm. Pemilihan modus berdasarkan kebiasaan pengalaman klinisi dan pilihan institusional.15
Pengaturan ventilator meliputi 2 hal yaitu pemilihan modus dan pemilihan setting. Modus ventilator terbagi menjadi 3 target utama:16
1. Target volume
Besarnya volume udara yang masuk ke dalam paru-paru pasien tergantung pada jumlah tidal volume (TV) dan atau minute volume (MV)
yang ditentukan di mesin ventilator.
2. Target tekanan (pressure)
Besarnya volume udara yang masuk ke paru-paru pasien tergantung pada besarnya tekanan udara inspirasi atau IPL (Inspiratory Pressure Level) pada mesin ventilator.
3. Gabungan volume dan tekanan
Besarnya volume dan tekanan udara di dalam paru-paru tergantung pada TV atau MV dan IPL yang ditentukan pada mesin.
Dari aspek ketergantungan, ventilator dapat pula terbagi menjadi 2 bagian besar yaitu:16
1. Modus bantuan penuh terdiri dari modus VC, PC, IPPV, CMV, PCV+, (S)CMV, P-CMV
2. Modus bantuan sebagian terdiri dari modus SIMV, P support, SIMV+PS,
BIPAP, APRV, ILV, FDAP, P-SIMV, APV simv, ASV, Duo PAP (Peak Airway Pressure), APRV, SPON.
2.6. Pemilihan Modus Ventilasi
Pemilihan modus ventilator tidak mutlak harus menggunakan modus volume atau modus tekanan. Namun pemilihan ditentukan oleh kondisi pasien.16
2.7. Fisioterapi
Pada rumah sakit di negara berkembang, fisioterapi merupakan bagian yang erat hubungannya dengan pengelolaan pasien perawatan intensif. Peran fisioterapi di perawatan intensif bervariasi, tergantung pada faktor-fakor seperti negara di mana perawatan intensif berada, kebiasaan lokal, ketenagaan, pelatihan dan keahlian.2
Pada umumnya teknik yang digunakan para fisioterapis pada perawatan intensif yaitu positioning, mobilisasi, hiperinflasi manual, perkusi,
getar, suction, batuk, dan variasi latihan pernafasan.1,2,17 Teknik terapi, terdiri
dari:2
Memposisikan tubuh pasien pada perawatan intensif digunakan dengan tujuan mengoptimalkan transportasi oksigen secara fisiologis dengan meningkatkan efek ventilasi/perfusi, meningkatkan volume paru, mengurangi kerja pernafasan, meminimalkan kerja jantung dan meningkatkan pembersihan mukosiliar.
Contoh spesifik yang dapat digunakan adalah memposisikan pasien pada posisi tegak dalam proses penyapihan dari ventilasi mekanik, dapat meningkatkan volume paru dan mengurangi kerja pernafasan, meningkatkan ventilasi/perfusi, redistribusi edema dan meningkatkan kapasitas residu fungsional pada pasien ARDS (Acute Respiratory Distress Syndrome).
Fisioterapi dengan tindakan posisi tegak lebih dari 40o secara teratur dapat menurunkan insiden terjadinya Ventilator-Associated Pneumonia
(VAP).18
2. Mobilisasi
Mobilisasi akan mengoptimalkan transport oksigen, sehingga meningkatkan ventilasi alveolar dan penyesuaian ventilasi/perfusi. Secara jangka panjang, mobilisasi bertujuan untuk mengoptimalkan kapasitas kerja dan kemandirian fungsional dan untuk meningkatkan fungsi jantung-paru.2
3. Hiperinflasi manual
Tindakan ini diyakini dapat meningkatkan inflasi pasif dari paru dan aliran ekspirasi.7 Hiperinflasi manual dilakukan dengan melepaskan pasien dari ventilator dan mengisi paru dengan TV yang besar secara manual melalui
resuscitator bag. Tujuan teknik ini untuk mencegah terjadinya kolaps paru
atau atelektasis,19
reexpanding kolaps alveoli, meningkatkan oksigenasi
dan pergerakan sekresi paru menuju saluran nafas sentral,2 memperbaiki komplien statik dan dinamik, meningkatkan jumlah sekresi saat disuction
dan menurunkan penyebab terjadinya VAP.7,19,20 Parameter yang dilihat yaitu PIP, volume delivered, Mean Inspiratory Flow Rate (MIFR) dan Peak Expiratory Flow Rate (PEFR).19
4. Perkusi dan getar (vibration)
Adanya hantaran gelombang energi melalui dinding dada, perkusi dan getar dipercaya dapat meningkatkan pembersihan sekresi jalan nafas.2 Perkusi dada merupakan energi mekanik pada dada yang diteruskan ke saluran nafas,21 dapat dilakukan dengan telapak tangan, jari dan jempol menepuk (mengetuk) daerah dada,2 dengan kecepatan ketukan masih kontroversi.21
Perkusi harus dilakukan hati-hati pada keadaan patah tulang rusuk, emfisema subkutan daerah leher dan dada, skin graf yang baru, luka
bakar, infeksi kulit, emboli paru dan pneumotoraks tension yang tidak diobati.21
Getar merupakan tindakan fisioterapi tradisional yang digunakan pada pasien yang mengalami gangguan pernafasan.22 Getar dilakukan untuk menggerakkan sekret ke saluran pernafasan.21 Getar dilakukan hanya pada waktu penderita mengeluarkan nafas. Getar diterapkan secara manual dengan alat getar, shaking, atau kompresi dada selama
ekspirasi.2 Fisioterapi getar meningkatkan aliran ekspirasi dan meningkatkan jumlah sekret serta dapat mengurangi kejadian VAP sekitar 27% jika dikombinasi dengan positioning.18
Penderita disuruh bernafas dalam dan kompresi dada dan vibrasi dilakukan pada puncak inspirasi dan dilanjutkan sampai akhir ekspirasi. Bila penderita tidak dapat bernafas dalam dapat dibantu dengan ambubag
dan hati-hati pada penderita patah tulang dan hemoptisis.21
Tindakan kompresi dan osilasi selama fisioterapi getar berfungsi untuk pembersihan sekresi yang mempengaruhi beberapa mekanisme fisiologi, seperti:22
1) peningkatan PEFR
2) meningkatkan aliran udara ekspirasi serta meningkatkan aliran mukus kembali ke orofaring, dapat terjadi jika PEFR 10% lebih besar dari
3) meningkatkan aliran mukus dengan menurunkan kekentalan mukus dan meningkatkan aliran ekspirasi dengan kekuatan getaran 3 sampai 17 Hz, dan
4) terjadinya batuk yang spontan melalui stimulasi mekanik jalan nafas. Fisioterapi getar menyebabkan aliran ekspirasi rata-rata lebih besar dan rasio PEFR/PIFR lebih tinggi dibandingkan dengan intervensi fisioterapi lainnya. Sebuah studi memperkirakan bahwa fisioterapi getar efektif terhadap pengeluaran sekret, meningkatkan proses pertukaran udara dan TV.8
5. Latihan anggota gerak
Latihan anggota gerak dapat dilakukan pada pasien perawatan intensif dengan tujuan mempertahankan atau meningkatkan rentang gerak sendi, jaringan lunak, fungsi dan kekuatan otot, dan penurunan risiko tromboemboli.2
6. Continuous Rotational Therapy
Dengan menggunakan tempat tidur khusus, pasien diputar terus menerus dan perlahan sepanjang sumbu longitudinal hingga sudut 600 ke setiap sisi dengan tingkat kecepatan dan perputaran sudah diatur. Terapi ini bertujuan untuk mencegah penutupan saluran nafas, menurunkan
kompliens, atelektasis, penyatuan dan stagnasi sekresi paru, dan infeksi dari imobilisasi berkepanjangan.2
2.8. Hubungan Fisioterapi dengan Perubahan Nilai Parameter Pemantauan Ventilasi Mekanik
Teknik fisioterapi yang sering digunakan pada anak yang menggunakan ventilator yaitu postural drainage, hiperinflasi manual, perkusi dinding dada
dan getar, saline instillation dan suction.17
Walaupun masih terbatas faktanya, namun endotracheal suctioning
dan fisioterapi dada merupakan tindakan yang sering dilakukan pada anak yang terintubasi di ruang intensif.23
Sebuah studi uji klinis acak cross-over membandingkan efek fisioterapi
dada (FD) dengan endotracheal suctioning pada pasien yang dilumpuhkan
memakai sedasi dan ventilator didapatkan, 15 menit setelah FD terjadi penurunan bermakna nilai base excess (BE), bikarbonat, saturasi oksigen
dan resistensi pernafasan. Tiga puluh menit setelah FD terjadi peningkatan ruang rugi fisiologis (physiological deadspace). Bila hanya dilakukan
endotracheal suctioning, setelah 15 menit tidak terjadi perubahan volume
tidal ekspirasi (expired tidal volume), komplien paru, nilai analisa gas darah
ataupun ruang rugi fisiologis.23
Bila kelompok FD dibandingkan dengan kelompok endotracheal suctioning, setelah 15 menit dijumpai nilai BE yang lebih tinggi pada
kelompok FD, setelah 30 menit dijumpai volume tidal ekspirasi (expired tidal volume), komplien paru, dan ruang rugi fisiologik yang lebih tinggi pada
kelompok FD. Nilai pCO2, pO2 dan pH antara kedua kelompok tidak berbeda secara bermakna.23
Fisioterapi dilakukan dengan aman dan efektif untuk meningkatkan volume pernafasan tanpa mengganggu kerja jantung.19 Pada pasien rawatan intensif yang terintubasi banyak faktor yang dapat menyebabkan terjadinya perburukan pembersihan jalan nafas, termasuk adanya kotoran di jalan nafas, humidifikasi yang tidak adekuat, obat-obatan, penyakit paru yang mendasarinya, dan kerusakan mukosa akibat tindakan suction. Ini
merupakan alasan mengapa fisioterapi rutin perlu dilakukan. Beberapa penelitian menunjukkan efikasi tindakan fisioterapi pada pasien yang kritis dan yang dirawat di unit perawatan intensif,24 didapati peningkatan TV, PIFR, PEFR dan rasio inspirasi-ekspirasi.19
Sebuah studi systematic review menilai fisioterapi dada lebih efektif
dalam pembersihan sekret dibandingkan tanpa fisioterapi atau hanya mengharapkan usaha batuk spontan pada penderita kistik fibrosis.25
Pembedahan dan bius umum memberikan efek langsung terhadap sistem pernafasan. Pembedahan perut bagian atas mempengaruhi fungsi paru setelah operasi, antara lain penurunan kapasitas total paru, kapasitas vital dan volume tidal. Fisioterapi dada yang dilakukan setelah pembedahan
perut bagian atas efektif memperbaiki saturasi hemoglobin oksigen tanpa meningkatkan nyeri perut.26
Pada sebuah penelitian, fisioterapi kompresi-getar secara signifikan meningkatkan peak expiratory flow dan membuat aliran udara lebih baik (ratio
PEF:PIF >1.1) dan peningkatan volume tidal dan tekanan jalan nafas setelah fisioterapi dada manual.4
Sebuah studi menilai usaha pernafasan secara simultan pada pasien yang menggunakan ventilator. Didapati peningkatan PEF, PIP dan volume inspirasi selama dilakukan fisioterapi dada manual dengan atau tanpa fisioterapi dada getar dibandingkan pemantauan ventilator awal.27
Pada beberapa rumah sakit, fisioterapi rutin dilakukan pada pasien rawatan intensif yang terintubasi dan menggunakan ventilator, untuk mengurangi terjadinya komplikasi paru, seperti nosocomial pulmonary, bronchopulmonary infection, atelektasis.2
Fisioterapi dianggap dapat mengeluarkan radang eksudat dan sekret trakeobronkial, mencegah sumbatan jalan nafas, mengurangi resistensi jalan nafas, meningkatkan pertukaran udara dan mengurangi kerja nafas. Sebuah studi uji klinis acak menyimpulkan fisioterapi dada sebagai tambahan pengobatan standar tidak mempercepat perbaikan anak yang dirawat dengan pneumonia akut dan memperpanjang durasi dari batuk dan adanya ronki, dan dapat diberikan hanya pengobatan standar untuk pneumonia.5
Sebuah penelitian menilai komplien paru sebelum dan 2 jam setelah fisioterapi dada (postural drainage, perkusi, getar dan suction) menunjukkan
peningkatan komplien paru setelah 2 jam dilakukan fisioterapi sehingga pemeriksaan radiologi dada perlu dilakukan untuk mengetahui daerah dada mana yang perlu dilakukan fisioterapi agar menghasilkan perubahan komplien paru.28
Fisioterapi dada dianggap sebagai prosedur perawatan yang paling mempengaruhi pada pasien yang memakai ventilasi mekanik dan tidak boleh diberikan kepada anak dengan kelainan jantung paru yang membutuhkan asupan oksigen tinggi dan anak dengan peningkatan intrakranial. Fisioterapi dada sebaiknya diberikan pada pasien yang mengalami gangguan pernafasan dan dimonitor juga hemodinamiknya.6
Suatu penelitian yang menilai efek getar terhadap sistem pernafasan menyatakan tidak ada perbedaan puncak inspirasi, akhir ekpirasi dan volume paru setelah dilakukan fisioterapi getar maupun manual.29 Tindakan fisioterapi dada pada pasien dengan ventilasi mekanik harus dievaluasi dalam hal proses penyapihan dari ventilasi, kejadian atelektasis dan lamanya rawatan. Variasi respon terhadap fisioterapi dada pada kelompok usia yang berbeda karena perubahan sifat fisiologis seperti kapasitas dan komplien paru.6
2 G Faktor r 1. Kela 2. Kela 3. Hip 4. Pem pel 2.9. Kera Gambar 1. Ke risiko: ainan ventilasi ainan oksigena perventilasi makaian sed umpuh otot sa Penga gabun press peme angka Kon erangka konse Perub volum inspir peme asi dasi dan/at araf aturan settin ngan dengan ure (PIP), p eriksaan anali nsep Penel eptual peneli Peng bahan nilai p me tidal (VT), ratory flow, eriksaan anal Jumlah au Pen pemb ng ventilato parameter p peak inspira
isa gas darah
itian tian Pasien denga ventilasi mekanik ggunaan fisiot dada Suction arameter pe peak inflatio dan peak isa gas darah h sekret, rang batuk ngeluaran sek bersihan jalan r dengan m pemantauan atory flow, an terapi mantauan ve on pressure (P expiratory f gsangan kret, n nafas modus volum : volume tid dan peak entilator : PIP), peak flow dan Disebabkan mendasarin gagal nafas tekanan intr me, tekanan dal (VT), peak expiratory f = Yang dite oleh pen ya seperti s, trauma, p rakranial ataupun k inflation flow dan eliti yakit yang pneumonia, peningkatan
