BAB II
TINJAUAN PUSTAKA 1.1. Perjalanan Udara
Pesawat komersial mempunyai kabin bertekanan (cabin pressure) yang biasanya telah disesuaikan dengan tekanan barometric pada ketinggian 1500 sampai 2500 meter
(5000-8000) dari permukaan laut. Tetapi tekanan kabin pesawat ini bervariasi sesuai dengan tipe
pesawat, kondisi cuaca dan adanya gangguan di dalam perjalanan udara.17
Munculnya gangguan di dalam perjalanan udara, secara umum disebabkan oleh
perubahan tekanan, suhu dan kelembaban atmosfir akibat ketinggian. Dimana tekanan udara
yang normal sebesar 760 mmHg pada permukaan laut akan menurun menjadi 180 mmHg
hingga 120 mmHg, dan penurunan tekanan udara ini akan menurunkan juga tekanan parsial
oksigen sekitar 20% dari seluruh tekanan udara. Selain itu, penurunan tekanan udara juga
mengakibatkan penurunan suhu udara 2° Celcius untuk setiap kenaikan 1000 kaki, hingga
mencapai ketinggian dengan suhu konstan yaitu pada suhu -55° Celcius. Ketinggian juga
mengakibatkan semakin keringnya udara sekitar. Kondisi inilah yang akhirnya akan
memberikan dampak negatif dan gangguan bagi fungsi fisiologis tubuh 3,8
Diperkirakan lebih kurang 2 miliar orang setiap tahun melakukan perjalanan udara
dengan pesawat udara komersial, tetapi sangat sedikit penelitian yang membahas tentang
hubungan perjalanan udara dengan gangguan kesehatan. Penelitian yang dilakukan FAA
(Federal Aviation Administration) padatahun 2000 menemukan bahwa, 1132 kejadian medis pada penerbangan domestik di tahun 1996 dan pada tahun 1997 ditemukan 13 kejadian
perharinya. Kejadian yang paling sering adalah episode vagal (pingsan, pusing dan
hiperventilasi). Gangguan pada sistem syaraf, pernafasan dan kardiovaskuler merupakan
kejadian serius dalam suatu penerbangan. Berikut gambaran tentang kejadian medis yang
Tabel 1. Kejadian medis yang ditemukan pada perjalanan udara17
penyakit paru obstruktif kronik (PPOK) dalam satu perjalanan dan jumlah ini terus bertambah
dengan meningkatnya jumlah penumpang pesawat udara pertahunnya. Hal ini menjadi
sebuah problema karena terjadinya hipoksemia yang berhubungan dengan ketinggian, dan
untuk itu para penumpang tersebut membutuhkan oksigen jangka panjang. Sehingga sangat
dianjurkan bagi para dokter untuk memberikan advis serta pencegahan mengenai resiko
2.2. Kabin Pesawat Udara
Semua pesawat udara rata-rata mempunyai kabin bertekanan yang aman dan sehat bagi penumpang, serta crew pesawat. Ada dua pertimbangan utama mengapa rata-rata pesawat udara diberikan fasilitas pressurized.19
a. Pengaruh menurunnya tekanan parsial oksigen dan ini sangat berpotensial untuk
menimbulkan hipoksia.
b. Dampak penurunan tekanan pada tubuh dan pengisian udara ke rongga tubuh.
Standard yang digunakan sebagai petunjuk operasional kabin pesawat selama
penerbangan adalah dari FAA dan JAA. System pressurization kabin pesawat dari FAA,
mengatur ruang kabin berada pada ketinggian kurang dari 8000 kaki (6000-8000 kaki telah
direkomendasikan pada semua jenis penerbangan), walaupun pesawat udara terbang pada
ketinggian operasional yang maksimal. Ketinggian 6000-8000 kaki ini masih berada dalam
zona ketinggian yang aman dan fisiologis, karena masih memiliki kadar oksigen 15,1% pada
permukaan laut, sehingga cukup bagi orang sehat untuk bernapas secara fisiologis tanpa
bantuan peralatan khusus. Jika kelembaban dalam kabin pesawat rendah berkisar 10-20%,
sangat potensial menyebabkan suatu eksaserbasi penyakit saluran napas.3,4,8,17,19,20
Pada kurva disosiasi oksigen pada ketinggian 8000 kaki dari permukaan laut, tekanan
parsial oksigen arterial (PaO2) pada orang sehat menurun menjadi 65-68 mmHg. Perjalanan
udara dengan pesawat udara memungkinkan penumpang akan terpapar dengan kondisi
hipoksia hipobarik, akibat turunnya tekanan inspirasi oksigen (PiO2) dan tekanan barometrik
(PB). Pada setiap kenaikan ketinggian 1000 kaki, terjadi penurunan PiO2 sekitar 5 mmHg.
Tabel 2 menunjukkan, tekanan kabin dipertahankan sekitar 575 mmHg pada ketinggian di
Tabel 2. Tekanan gas pada kondisi hipobarik 21
dekompresi, kabin bertekanan dapat diatur dengan variasi tekanannya tergantung jenis
pesawat dan tugasnya. Untuk itu diperlukan struktur yang kuat dari kabin pesawat dalam
menahan perbedaan tekanan dari dalam dan luar kabin.
Perbedaan tekanan (∆P) dapat dirumuskan :
∆P = Pc – Pa
Pc : Tekanan barometer absolut kabin
Pa : Tekanan barometer absolut luar kabin
Sehingga untuk mempertahankan tekanan kabin pada ketinggian 8000 kaki pada
penerbangan 40.000 kaki diperlukan tekanan lebih sebesar 8 psi. Pada tabel berikut
menunjukkan hubungan tekanan ketinggian dan besarnya perubahan tekanan kabin
Tabel 3. Perbedaan tekanan dan ketinggian kabin pada penerbangan komersial di ketinggian
35.000 kaki23
Jenis pesawat Perbedaan tekanan (psi) Ketinggian kabin (meter)
B-727 8,6 5400 (1646)
B-737 7,45 8000 (2438)
B-757 8,6 5400 (1646)
B-767 8,6 5400 (1646)
B-747 8,9 4700 (1433)
DC-8 8,77 5000 (1524)
DC-9 7,76 7300 (2225)
DC-10 8,6 5400 (1646)
A-300 8,25 6100 (1859)
A-320 8,3 6000 (1829)
L-1011 8,4 5800 (1768)
BAC-111 7,5 7900 (2408)
Concord 10,7 1000 (303)
Penurunan tekanan barometrik akibat pengaruh ketinggian, menyebabkan ekspansi
udara (gas trapped) dalam tubuh, sesuai Hukum Boyle (tekanan berbanding terbalik dengan
volume). Ekspansi udara/gas di dalam tubuh dapat terlokalisir di beberapa tempat, seperti :
a. Rongga – rongga sinus.
b. Saluran di dalam telinga.
c. Abnormal pocket, di dalam paru (bullae).
d. Ruang antara lapisan luar paru dan lapisan dalam dinding dada.
2.3. Hipoksia Pada Perjalanan Udara
Pada perjalanan dengan pesawat udara dimana semakin bertambahnya ketinggian dari
permukaan laut menyebabkan terjadinya penurunan tekanan udara (hipobarik), konsentrasi
oksigen dan suhu udara. Juga menyebabkan penurunan tekanan parsial oksigen sehingga
awak pesawat dan penumpang dapat terpapar dengan keadaan kekurangan oksigen (hipoksia
hipobarik).7
Perjalanan dengan pesawat udara ini mengakibatkan terjadinya suatu sindrom akibat
oksigenasi jaringan yang kurang adekuat. Hal ini disebabkan karena perbedaan tekanan
antara kapiler dan jaringan menurun sehingga pengiriman O2 ke jaringan dari kapiler kurang
efektif. Hipoksia menyebabkan frekuensi napas meningkat (hiperventilasi), CO2 yang
dibuang bertambah sehingga PaCO2 menurun. Tubuh manusia sangat sensitif dan rentan
terhadap efek dari kekurangan oksigen dan hipoksia berat, sehingga dapat menyebabkan
kerusakan fungsi tubuh dengan cepat, bahkan kematian.3,15,21
Terdapat empat jenis hipoksia sebagai berikut3 :
1. Hipoksik Hipoksia
Hipoksia yang disebabkan oleh menurunnya tekanan O2 dalam udara yang dihirup
atau yang ada dalam paru-paru, atau oleh kondisi yang menghalangi atau
mengganggu penyebaran O2 menembus membran dari alveoli.
Contoh Hipoksik Hipoksia adalah :
- Berkurangnya tekanan atmosfir yang menyebabkan penurunan pO2 dalam alveoli
yang terjadi karena tingginya altitude.
- Gangguan pada pernapasan, seperti pada astma, dimana cartilage dari trakea
atau bronkiolus menyempit yang mengakibatkan terhambatnya ventilasi dalam
penyebaran oksigen menembus membran kapiler dari alveoli, serta hambatan
dalam jalur yang dilalui udara seperti akibat tumor.
2. Hipemik atau Anemik Hipoksia
Disebabkan karena turunnya kapasitas darah untuk membawa jumlah oksigen yang
mencukupi akibat berkurangnya hemoglobin.
3. Histotoksik Hipoksia
Timbul bila penggunaan O2 oleh jaringan tubuh terhambat. Alkohol, narkotika dan
racun-racun tertentu seperti sianida, menghambat kemampuan sel untuk
memanfaatkan O2 yang tersedia baginya, sekalipun jumlahnya normal.
4. Stagnan Hipoksia
Disebabkan karena berfungsinya sistem di dalam darah yang kurang baik (gangguan
dalam sirkulasinya). Sementara kapasitas darah untuk membawa oksigen
mencukupi, tetapi terdapat kekurangan dalam sirkulasi darah.3
Variabel yang mempengaruhi gejala hipoksia akut :
- Ketinggian absolut (absolute altitude)
- Tingkat kenaikan (rate of ascent)
- Lamanya di ketinggian (duration at altitude)
- Temperatur di sekitarnya (ambient temperatur)
- Aktivitas fisik (phisical activity)
- Faktor-faktor individual, yakni :
a. Toleransi yang inheren (inherent tolerance)
b. Kesegaran jasmani (Physical fitness)
c. Emosionalitas (emotionality)
d. Aklimatisasi (acclimatization)
1. Terpapar dengan ketinggian pada penerbangan tanpa kabin (non-pressurized cabin)
dan tanpa suplemen oksigen.
2. Tidak memadainya peralatan pernapasan pribadi untuk memasok kebutuhan
oksigen dengan konsentrasi dan tekanan yang cukup.
3. Dekompresi kabin bertekanan akibat terpapar ketinggian yang ekstrim.
CO2 merupakan stimulasi utama pernapasan pada ketinggian 0 kaki dari permukaan
laut, sedangkan pada ketinggian di atas permukaan laut, hipoksia merupakan stimulasi utama
pernapasan kecuali jika tekanan inspirasi oksigen kurang dari 13,3 kPa (>3000 meter).21
Jika PiO2 menurun, organisme berusaha memelihara kebutuhan minimal PO2 mitokondria
dengan meningkatkan ventilasi paru dan curah jantung; barrier kapiler dan volume darah
kapiler bertambah; peningkatan waktu difusi sepanjang kapiler; menggeser kurva disosiasi
oksihemoglobin ke kanan.24,25
Persamaan yang dipakai untuk memprediksi tingkat hipoksia pada ketinggian 8000 kaki
dalam suatu penerbangan adalah :
PaO₂Alt = 0,519 x ( PaO₂ sea level ) + 11,855 (FEV1(L)) 760. 6
Rekomendasi pemberian oksigen tambahan selama penerbangan, jika ditemukan
penurunan PaO2 < 6,7 kPa ( < 50 mmHg ), sehingga diperlukan tes skrining untuk evaluasi
preflight pada penumpang yang berisiko, antara lain14,26
- VEP1 < 50% nilai prediksi
- TLCO2 < 50% nilai prediksi
- Dispnea memberat jika berjalan 50 meter
- KVP < 50% nilai prediksi
2.4. Faal paru pada ketinggian
Test faal paru merupakan alat ukur objektif yang dapat mendeteksi tingkat kerusakan
paru pada penyakit cardiopulmonary; monitor evaluasi penyakit dan respons terapi; monitor
dampak lingkungan dan occupational terhadap fungsi paru dan memperkirakan risiko
operasi. Interpretasi fungsi paru yang ditemukan pada pemeriksaan test faal paru,
dikelompokkan dalam kelainan obstruksi dan restriksi.27 Kelainan obstruksi disebabkan oleh
peningkatan tahanan pada saat ekspirasi, ditemukan pada penyakit asma dan PPOK dengan
kriteria derajat obstruksi.25
Tabel 4. Kriteria dari derajat obstruksi25
Derajat VEP1/KVP VEP1 (ml)
Sangat berat
Berat
Sedang
Ringan
Sangat ringan
< 0,30
0,3 – 0,4
0,4 – 0,6
0,6 – 0,7
> 0,7
< 600
600 – 1000
1000 – 2000
2000 – 3000
> 3000
Kelainan restriksi merupakan indikasi adanya penurunan volume dan distensibilitas
(pengembangan) paru serta elastisitas yang meningkat. Hal ini disebabkan karena
peningkatan jumlah jaringan interstisial di paru. Kompartemen volume yang dipengaruhi
adalah penurunan vital capacity (VC), residual volume (VR) dan functional residual capacity
(FRC). Penyakit paru yang memberikan gambaran kelainan restriksi adalah penyakit
parenkim paru (Fibrosis paru), efusi pleura, fibrosis pleura visceral dan sub jaringan pleura,
penyakit neuromuskuler, dll. Derajat kelainan restriksi penyakit paru tampak pada tabel
Tabel 5. Kriteria dari derajat restriksi25
Derajat VC % prediksi TLC % prediksi
Sangat ringan Ringan Sedang Berat
> 80 60 – 80 30 – 60 < 30
> 90 70 – 90 50 – 70 < 50
Kapasitas Vital Paksa (KVP) adalah jumlah udara maksimal yang dapat dikeluarkan
dengan kekuatan setelah inspirasi maksimal, biasanya digunakan untuk melihat kemampuan
elastisitas jaringan paru. Volume Ekspirasi Paksa-1 (VEP1) adalah jumlah udara yang dapat
dikeluarkan pada detik pertama secara paksa setelah inspirasi maksimal dan digunakan untuk
mengetahui ada tidaknya obstruksi. Penurunan VEP1 merupakan bentuk kelainan obstruksi
akibat dari puncak aliran ekspirasi yang berkurang, yang dikaitkan oleh penurunan kekuatan
saluran napas, sehingga aliran ekspirasi menjadi rendah.28
Gangguan fungsi paru akibat paparan ketinggian dapat memperberat hipoksemia,
cadangan ventilasi untuk aktivitas berkurang dan predisposisi terjadinya kesakitan akibat
ketinggian. Perubahan fungsi paru pada ketinggian disebabkan oleh29 :
-Edema paru interstisial
-Vasokonstriksi arteri pulmonalis
-Redistribusi volume darah paru
-Perubahan elastisitas recoil paru
-Distensi udara pada rongga dada dan perut
-Penurunan kekuatan otot pernapasan
Gautier dkk, menemukan perubahan volume paru statis pada ketinggian disebabkan
ruang kabin bertekanan (8000 kaki) menemukan penurunan KVP (-8,7% prediksi), VEP1
(-5,7% prediksi) dan peningkatan PEF (+ 7,3% prediksi).13,29
2.4.1. Ventilasi
Perubahan ketinggian akan menyebabkan penurunan tekanan barometrik dan
penurunan dari tekanan oksigen (PaO2), dimana hal ini merupakan kompensasi dari
meningkatnya ventilasi yang disebut juga dengan hypoxic ventilatory response (HVR).30
Basu dkk, melaporkan bahwa ventilasi pada keadaan istirahat pada laki-laki sehat
meningkat dari 7,03 ± 0,3 L/menit diatas permukaan laut menjadi 11,8 ± 0,5 L/menit pada
ketinggian 3110 meter pada hari pertama.30
Respon ventilasi merupakan keadaan fisiologis yang terjadi akibat ketinggian.
Peningkatan ventilasi ini merupakan akibat perangsangan hipoksia dari badan carotid yang
derajatnya berbeda pada tiap individu. Menurunnya tekanan barometer mengakibatkan
ventilasi meningkat untuk meminimalkan penurunan PaO2. Peningkatan ventilasi terjadi bila
tekanan oksigen inspirasi menurun sampai kira-kira 13,3 kPa atau pada ketinggian 3000
Tabel 6. Tekanan barometer sesuai ketinggian31
Ketinggian Tekanan % O2 % O2 barometer PO2 inspirasi ekuivalen dibutuhkan pd dpl
Kaki meter KPa MmHg KPa MmHg
00101 760 19,9 149 20,9 20,9
2000 610 94,7 707 18,4 138 19,4 22,6 4000 1220 87,8 659 16,9 127 17,8 24,5 6000 1830 81,2 609 15,7 118 16,6 26,5 8000 2440 75,3 564 14,4 108 15,1 28,8 10000 3050 69,7 523 13,3 100 14,0 31,3
12000 3660 64,4 483 12,1 91 12,8 34,2 14000 4270 59,5 446 11,1 83 11,6 37,3 16000 4880 54,9 412 10,1 76 10,7 40,8 18000 5490 50,5 379 9,2 69 9,7 44,8 20000 6100 46,5 349 8,4 63 8,8 49,3
22000 6710 42,8 321 7,6 57 8,0 54,3 24000 7320 39,2 294 6,9 52 7,3 60,3 26000 7930 36,0 270 6,3 47 6,6 66,8 28000 8540 32,9 247 5,6 42 5,9 74,5 30000 9250 30,1 226 4,9 37 5,2 83,2 35000 10700 23,7 178 3,7 27 3,8 - 40000 12200 18,8 141 2,7 20 2,8 - 45000 13700 14,8 111 1,8 13 1,9 - 50000 15300 11,6 87 1,1 8 1,1 - 63000 19200 6,3 47 0 0 0 -
2.4.2. Difusi
Penurunan tekanan partial oksigen menyebabkan penurunan tekanan oksigen alveolar.
Keseimbangan oksigen ke darah tergantung pada lamanya sel darah merah melewati kapiler
paru, biasanya dibutuhkan 0,25 detik pada permukaan laut. Keseimbangan oksigen yang
adekuat tidak terjadi pada ketinggian walaupun lamanya waktu untuk melewati kapiler paru
volume darah kapiler sehingga terjadi pelebaran kapiler dan peningkatan luas permukaan
difusi oksigen.21
2.5. Kerangka Konsep
2.6. Hipotesis
