BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Sistem Pernapasan 2.1.1.

Fisiologi Pernapasan Fungsi sistem pernapasan adalah untuk mengambil oksigen (O2) dari

atmosfer ke dalam sel-sel tubuh dan untuk mentranspor karbon dioksida (CO2) yang dihasilkan

sel-sel tubuh kembali ke atmosfer (Sloane, 2004). Respirasi melibatkan proses berikut :

1. Ventilasi pulmonal (pernapasan) adalah jalan masuk dan keluar udara dari saluran pernapasan

dan paru-paru.

2. Respirasi eksternal adalah difusi O2 dan CO2 antara udara dalam paru dan kapilar pulmonar.

3. Respirasi internal adalah difusi O2 dan CO2 antara sel darah dan sel-sel jaringan

4. Respirasi selular adalah penggunaan O2 oleh sel-sel tubuh untuk produksi energi dan

pelepasan produksi oksidasi (CO2 dan air) oleh sel-sel tubuh (Sloane, 2004). Sistem pernapasan

mencakup paru dan sistem saluran yang menghubungkan tempat berlangsungnya pertukaran gas

dengan lingkungan luar. Juga terdapat suatu mekanisme ventilasi yang terdiri atas rangka toraks,

otot interkostal, diafragma dan unsur elastis serta kolagen paru penting dalam memindahkan

udara melalui bagian konduksi dan respirasi paru.

Sistem pernapasan dibagi dalam 2 bagian utama; - Bagian konduksi, terdiri atas rongga hidung,

nasofaring, laring, trakea,bronkus, dan bronkiolus terminalis. - Bagian respirasi (tempat

berlangsungnya pertukaran gas), terdiri atas bronkiolus respiratorius, duktus alveolaris, dan

alveolus (Junqueira, 1997).

Dalam mengambil napas ke dalam tubuh dan membuang napas ke udara dilakukan dengan dua

cara pernapasan, yaitu:

1. Respirasi / Pernapasan Dada- Otot antar tulang rusuk luar berkontraksi atau mengerut - Tulang

rusuk terangkat ke atas - Rongga dada membesar yang mengakibatkan tekanan udara dalam dada

kecil sehingga udara masuk ke dalam badan.

2. Respirasi / Pernapasan Perut - Otot difragma pada perut mengalami kontraksi - Diafragma

datar - Volume rongga dada menjadi besar yang mengakibatkan tekanan udara pada dada

mengecil sehingga udara pasuk ke paru-paru. Normalnya manusia butuh kurang lebih 300 liter

oksigen perhari. Dalam keadaan tubuh bekerja berat maka oksigen atau O2 yang diperlukan pun

menjadi berlipat-lipat kali dan bisa sampai 10 hingga 15 kali lipat. Ketika oksigen tembus

selaput alveolus, hemoglobin akan mengikat oksigen yang banyaknya akan disesuaikan dengan

besar kecil tekanan udara. Pada pembuluh darah arteri, tekanan oksigen dapat mencapat 100

mmHg dengan 19 cc oksigen. Sedangkan pada pembuluh darah vena tekanannya hanya 40

milimeter air raksa dengan 12 cc oksigen. Oksigen yang kita hasilkan dalam tubuh kurang lebih

sebanyak 200 cc di mana setiap liter darah mampu melarutkan 4,3 cc karbondioksida / CO2.

CO2 yang dihasilkan akan keluar dari jaringan menuju paru dengan bantuan darah (Komunitas &

perpustakaan Indonesia). Prosesi kimiawi respirasi pada tubuh manusia: 1. Pembuangan CO2

dari paru-paru : H + HCO3 ---> H2CO3 ---> H2 + CO2 2. Pengikatan oksigen oleh hemoglobin :

Hb + O2 ---> HbO2 3. Pemisahan oksigen dari hemoglobin ke cairan sel : HbO2 ---> Hb + O2 4.

Pengangkutan karbondioksida di dalam tubuh : CO2 + H2O ---> H2 + CO2 2.2. Mekanika

Pernapasan Hubungan timbal balik antara tekanan atmosfer,tekanan intra-alveolus, dan tekanan

intrapleura penting dalam mekanika pernapasan. Udara cenderung Universitas Sumatera Utara

bergerak dari daerah bertekanan tinggi ke daerah bertekanan rendah, yaitu, menuruni gradien

tekanan. 2.2.1. Tekanan pada Ventilasi Terdapat tiga tekanan yang berbeda dalam ventilasi; 1.

Tekanan atmosfer (barometik) adalah tekan yang ditimbulkan oleh berat udara di atmosfer

terhadap benda-benda dipermukaan bumi. Tekanan atmosfer berkurang seiring dengan

penambahan ketinggian diatas permukaan lautkarena kolom udara di atas permukaan bumi

menurun. 2. Tekanan intra-alveolus, yang juga dikenal sebagai tekanan intrapilmonalis, adalah

tekanan di dalam alveolus. Karena alveolus berhubungan dengan atmosfer melalui saluran

pernapasan. 3. Tekanan intrapleura adalah tekanan di dalam kantung pleura. Tekanan ini juga

dikenal sebagi tekanan intratoraks yaitu tekanan yang terjadi diluar paru di dalam rongga toraks.

Tekanan intrapleura biasanya lebih kecil daripada tekanan atmosfer (Sherwood, 2001). 2.3.

Pengaturan Pernapassan 2.3.1. Pusat pernapasan di batang otak Bernapas, seperti denyut jantung,

harus berlangsung dalam pola siklik dan kontinu agar proses kehidupan dapat terus berjalan. Otot

jantung harus berkontraksi dan berelaksasi secara berirama untuk secara bergantian

mengosongkan darah dari jantung dan mengisinya kembali. Demikian juga, otototot pernapasan

harus secara berirama berkontraksi dan berelaksasi agar udara dapat masuk dan keluar paru

secara bergantian. 2.3.2. Olahraga meningkatkan ventilasi Olahraga sangat sangat meningkatkan

ventilasi, tetapi mekanisme yang berperan masih belum jelas. Ventilasi alveolus dapat meningkat

sampai dua puluh kali lipat selama olahraga berat untuk mengimbangi peningkatan kebutuhan

akan penyerapan O2 dan pengeluaran CO2. Penyebab peningkatan ventilasi selama Universitas

Sumatera Utara olahraga masih bersifat spekulatif. Dapatlah diterima akal sehat bahwa

perubahan ”tiga besar” faktor kimia-penurunan PO2, peningkatan PCO2, dan peningkatan H+

dapat menyebabkan peningkatan ventilasi tersebut. 2.4. Volume dan Kapasitas Paru 2.4.1.

Volume Paru Untuk memudahkan penjelasan mengenai peristiwa ventilasi paru, maka udara

dalam paru dibagi menjadi empat volume dan empat kapasitas, yang merupaka rata-rata pada

laki-laki dewasa muda. 1. Volume tidal adalah volume udara yang diinspirasi atau diekspirasi

setiap kali bernapas normal, besarnya kira-kira 500ml 2. Volume cadangan inspirasi adalah

volume udara ekstra yang dapat diinspirasi setelah dan diatas volume tidal normal, biasanya

mencapai 3000ml. 3. Volume cadangan ekspirasi adalah volume udara ekstra maksimal yang

dapat diekspirasi melalui ekspirasi kuat pada akhir ekspirasi tidak normal, jumlah normalnya

sekitar 1100ml. 4. Volume residu yaitu volume udara yang masih tetap berada dalam paru

setelah ekspirasi paling kuat, besarnya kira-kira 1200ml. 2.4.2. Kapasitas Paru Untuk

menguraikan peristiwa-peristiwa dalam siklus paru, kadang perlu menyatukan dua atau lebih

volume diatas. Berbagai kapasitas paru yang penting yang dapat diuraikan sebagai berikut: 1.

Kapasitas inspirasi sama dengan volume tidal ditambah volume volume cadangan inspirasi. Ini

adalah jumlah udara (kira-kira 3500ml) yang dapat dihirup oleh seseorang, dimulai dari tingkat

eksirasi normal dan pengembangan paru sampai jumlah maksimum.. 2. Kapasitas residu

fungsional sama dengan volume cadangan ekspirasi ditambah volume residu. Ini adalah jumlah

udara yang tersisa dalam paru pada akhir ekspirasi normal (kira-kira 2300ml). Universitas

Sumatera Utara 3. Kapasitas vital sama dengan volume cadangan inspirasi ditambah volume

tidal dan volume cadangan ekspirasi, ini adalah jumlah udara maksimum yang dapat dikeluarkan

seseorang dari paru, setelah terlebih dahulu mengisi paru secara maksimum dan kemudian

mengeluarkan sebanyak-banyaknya (kira-kira 4600ml). 4. Kapasitas paru total adalah volume

maksimum yang dapat mengembangkan paru sebesar mungkin dengan inspirasi sekuat mungkin

(kira-kira 5800ml). Volume dan kapsitas seluruh paru pada wanita kira-kira 20 sampai 25 persen

lebih kecil daripada pria dan lebih lagi pada orang yang atletis dan bertubuh besar daripada orang

yang bertubuh kecil dan astenis (Guyton & Hall, 2008) 2.5. Pengaruh Olahraga Terhadap

VO2max Kecepatan pemakaian oksigen dalam metabolisme aerob maksimum disingkat menjadi

VO2max. Dampak progresif latihan atletik terhadap VO2max yang dicatat dalam satu kelompok

subjek yang dimulai pada tingkat tanpa latihan dan kemudian meningkat ke program latihan

selama 7 sampai 13 minggu. Dalam penelitian ini, sangat mengejutkan bahwa VO2max

meningkat hanya 10 persen. Seperti yang telah diterangkan sebelumnya VO2max pelari

marathon kira-kira 45 persen lebih besar dari VO2 orang yang tidak berlatih. Sebagian VO2max

yang lebih besar ini mungkin ditentukan secara genetik, yaitu orang yang memiliki ukuran dada

lebih besar berkaitan dengan ukuran tubuh dan otot pernapasan yang lebih kuat (Guyton & Hall,

2008). 2.6. Pengambilan Oksigen Maksimal (VO2max) 2.6.1. Pengertian VO2max Pengertian

VO2max adalah V singkatan dari "volume" sementara O2 adalah notasi kimia untuk oksigen.

VO2max, juga dikenal sebagai "pengambilan oksigen maksimal" dapat dinyatakan dalam banyak

cara (dari liter oksigen per menit atau lebih dinormalisasi mililiter oksigen per kilogram berat

badan per menit). Pengukuran ditentukan oleh gabungan dari kemampuan sistem pernapasan

Universitas Sumatera Utara dan jantung untuk mengirim O2 untuk mengkontaktilkan otot skelet

dan kemampuan otot tersebut mengkonsumsi O2 (Hargreaves, 2003). 2.6.2. Pengukuran

VO2max VO2max dapat diukur dengan beberapa cara, VO2max diukur dengan meminta

seseorang untuk berolahraga, biasanya dengan treadmill atau ergometer sepeda (sepeda stasioner

dengan berbagai tingkat resistensi). Beban kerja secara bertahap ditingkatkan sampai orang

tersebut kelelahan. Sampel udara ekspirasi yang dikumpulkan selama menit-menit terkahir olah

raga, pada saat konsumsi O2 maksimum karena yang bersangkutan bekerja sekeras mungkin,

dianalitis untuk mengetahui presentase kandungan O2 dan CO2 nya. Selain itu, voume udara

yang diekspirasi juga diukur. Kemudian digunakan persamaan untuk menentukan jumlah O2

yang dikonsumsi, dengan memperhitungkan presentase O2 dan CO2 dalam udara inspirasi,

volume total udara ekspirasi dan presentase O2 dan CO2 dalam udara ekspirasi (Sherwood,

2001). Tabel .2.1. Modbalke Treadmill Test Protocol *Based on the Cooper Clinic modified

Balke treadmill protocol Fitness Category*