LAPORAN PRAKTIKUM BIOLOGI PENGUJIAN VOLUME PARU-PARU ARU-PARU
Disusun oleh kelompok 2, yang beranggotakan: Agi Prilyani (2) Andreas Sugeng (5) Irna Nurhidayah (9) Nanda Sheia Ellanova (24)
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam banyak keadaan, bernafas dapat diatur sesuai dengan keperluan yang bergantung pada aktivitas yang dilakukan. Semua orang sangat tergantung pada oksigen demi keberlangsungan hidupnya, jika paru-paru tidak memperoleh oksigen selama lebih dari empat menit maka akan mengakibatkan kerusakan pada otak yang tidak dapat diperbaiki dan dapat mengakibatkan seseorang meninggal dunia. Bila oksigen di dalam darah tidak mencukupi maka warna merah pada darah akan hilang dan menjadi kebiru-biruan, hal ini akan terlihat dengan warna bibir, telinga, lengan, dan kaki seseorang yang kekurangan oksigen akan menjadi biru pula. Oleh sebab itu, mengukur volume paru-paru sangat penting untuk mengetahui ada tidaknya gangguan pada sistem pernapasan. Setiap orang memiliki volume paru yang berbeda-beda. Misalnya olahragawan cenderung memiliki kapasitas paru-paru yang lebih besar.Hal tersebut diakibatkan oleh beberapa faktor, antara lain usia, jenis kelamin, berat badan, ukuran paru-paru, kekuatan bernapas, cara bernapas dan tinggi badan serta aktivitas seseorang. Volume paru juga dapat dikombonasikan untuk menguraikan peristiwa dalam siklus paru. Salah satunya adalah kapasitas vital paru-paru. Kapasitas vital sama dengan volume cadangan inspirasi ditambah volume tidal dan volume cadangan ekspirasi. Atau dengan kata lain, kapasitas vital adalah udara yang masuk dan keluar pada saat tubuh melakukan inspirasi dan ekspirasi sekuat-kuatnya dan banyaknya sekitar 3,5 liter. Kapasitas vital paru dapat dapat diukur dengan menggunakan alat yang disebut spirometer. Spirometer ditemukan oleh John Hutchinson. Namun demikian, kita juga dapat mencari kapasitas paru-paru dengan menggunakan alat-alat yang dirangkai secara khusus seperti dalam penelitian yang kami lakukan. 1.2. Dasar Teori
Volume udara di paru-paru selama proses pernafasan tidak tetap. Salah satu faktor penyebabnya adalah cara bernafas. Pengertian udara pernafasan adalah sebagai berikut : 1.
Volume Tidal (VT) adalah volume pernafasan biasa, kurang lebih 500 cc atau 500 ml
2.
Volume Cadangan Inspirasi (VCI) adalah udara yang masih dapat dimasukkan secara maksimal setelah inspirasi biasa, besar volumenya kurang lebih 1500cc atau 1500 ml.
3.
Volume Cadangan Ekspirasi (VCE)adalah udara yang masih dapat dikeluarkan secara maksimal setelah ekspirasi biasa, besar volumenya kurang lebih 1500 cc atau 1500
4.
Volume Residu (VR) adalah volume yang masih tersisa di dalam paru – paru setelah ekspirasi maksimal, besar volumenya kurang lebih 1000 cc atau 1000 ml.
Berdasarkan volume udara pernafasan tersebut, dapat ditentukan kapasitas paru-paru. Beberapa jenis kapasitas paru-paru adalah sebagai berikut : Kapasitas Inspirasi
: Volume tidal (VT) + Volume Cadangan Inspirasi (VCI)
Kapasitas Residu Fungsional : Volume Cadangan Ekspirasi (VCE)+Volume Residu (VR) Kapasitas Vital
: Volume Cadangan Inspirasi (VCI) + Volume Tidal (VT) + Volume Cadangan Ekspirasi (VCE)
Kapasitas Total
: Volume Tidal (VT) + Volume Cadangan Inspirasi (VCI) + Volume Cadangan Ekspirasi (VCE) + Volume Residu (VR)
1.3. Tujuan
Mengetahui perbedaan volume udara atau kapasitas paru-paru seseorang dengan menggunakan alat-alat yang dirangkai secara khusus.
Mengetahui hubungan antara frekuensi pernapasan dan volume paru-paru.
Mengidentifikasi dan menganalisa faktor-faktor yang berhubungan dengan volume paru-paru
BAB II METODE PRAKTIKUM
2.1. Waktu dan Tempat
Praktikum pengujian volume paru-paru ini berlangsung pada hari Rabu, 23 April 2014 di koridor lantai dasar gedung baru SMAN 33 Jakarta Barat. Praktikum berlangsung selama 90 menit, yakni dari jam pelajaran pertama hingga jam pelajaran kedua. 2.2. Alat dan Bahan
1.
Ember/baskom besar
2.
Galon plastik yang bervolume 4 liter
3.
Selang plastic diameternya ½ cm dan panjangnya 1 meter
4.
Gelas ukur 100 ml
5.
Spidol
6.
Air secukupnya
7.
Isolasi
8.
Blao
9.
Sedotan
2.3. Prosedur Kerja
1. Buatlah skala pada galon plastik dengan spidol. Caranya dengan menuangkan 100 mL air dari gelas ukur ke dalam galon. Tandai ketinggian air setiap penambahan air dari gelas ukur. Isilah galon dengan air hingga ¾ penuh. 2. Tambahkan serbuk belao ke dalam air secukupnya sehingga warnanya menjadi cukup jelas. Pasang tutup botol dan kocoklah agar belao bercampur merata. Tambahkan belao bila dirasa belum cukup jelas. 3. Balik galon yang telah berisi air dengan cepat ke dalam ember/baskom besar yang juga berisi air. Jangan sampai ada gelembung udara yang terbentuk di dalam galon. Galon diusahakan juga agar tidak penyok. 4. Masukkan selang plastik melalui mulut galon sekitar 10 cm pada ujung. Ujung yang satunya lagi disisipi sedotan plastik
5. Lakukan pengukuran volume tidal, volume tidal + volume cadangan ekspirasi, dan vokapasitas vital paru-paru, dengan cara sebagai berikut: a. Volume Tidal Lakukan inspirasi normal/biasa, lalu lakukan ekspirasi dengan normal/biasa pula melalui ujung selang plastik. Catat volume air yang keluar dari galon (skala akhir yang di hasilkan). Hitunglah selisih antara skala awal dan skala akhir yang terbentuk. Jangan lupa untuk menutup ujung selang yang digunakan untuk meniup karena skala akhir akan terus turun bila ujung selang tidak ditutup. b. Volume Tidal + Volume Cadangan Ekspirasi Selanjutnya kosongkan galon dan isi kembali. Ambil napas normal, lalu hembuskan seluruh udara dalam paru-paru yang dapat dikeluarkan melalui selang plastik hingga tidak dapat dikeluarkan lagi. Hitunglah selisih antara skala aw al dan skala akhir yang terbentuk. c. Kapasitas Vital Selanjutnya kosongkan gallon dan isi kembali, ambil napas dalam – dalam dan hembuskan sekuat – kuatnya melalui selang. Hitunglah selisih antara sk ala awal
6. Ulangi percobaan 3 kali per peserta percobaan untuk setiap kategori volume. 7. Catatlah hasilnya pada tabel.
BAB III HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1. Data Hasil Percobaan
1. Agi Prilyani Percobaan keVolume Paru-Paru
Volume Tidal
Rata-Rata 1
2
3
400 mL
350 mL
500 mL
416 mL
900 mL
900 mL
1000 mL
933 mL
1100 mL
1200 mL
1100 mL
1133 mL
Volume Tidal + Cadangan Ekspirasi Kapasitas Vital
2. Andreas Sugeng Percobaan keVolume Paru-Paru
Volume Tidal
Rata-Rata 1
2
3
800 mL
900 mL
1000 mL
900 mL
2500 mL
2000 mL
2300 mL
2266 mL
3500 mL
3400 mL
3500 mL
3466 mL
Volume Tidal + Cadangan Ekspirasi Kapasitas Vital
3. Irna Nurhidayah Percobaan keVolume Paru-Paru
Volume Tidal Volume Tidal + Cadangan
Rata-Rata 1
2
3
500 mL
600 mL
500 mL
533 mL
1000 mL
700 mL
700 mL
800 mL
Ekspirasi Kapasitas Vital
1400 mL
1200 mL
1300 mL
1300 mL
4. Nanda Sheia Ellanova Percobaan keVolume Paru-Paru
Volume Tidal
Rata-Rata 1
2
3
500 mL
700 mL
500 mL
566 mL
1100 mL
1300 mL
1200 mL
1200 mL
2000 mL
1700 mL
1500 mL
1733 mL
Volume Tidal + Cadangan Ekspirasi Kapasitas Vital
Dari data tersebut juga dapat ditentukan volume cadangan ekspirasi (volume suplementer), volume cadangan inspirasi (volume komplementer), dan volume total paru-paru. Volume cadangan ekspirasi atau volume suplementer dapat diperoleh dengan mengurangi volume tidal + cadangan ekspirasi rata-rata dengan volume tidal rata-rata.
̅ ̅ = ( + ) − Dimana adalah volume suplementer, (̅ + ) adalah volume tidal + cadangan ekspirasi rata-rata, dan ̅ adalah volume tidal rata-rata. Adapun data yang dihasilkan untuk volume suplementer adalah sebagai berikut:
Volume Suplementer
Agi Prilyani
Andreas Sugeng
Irna Nurhidayah
Nanda Sheia
517 mL
1366 mL
367 mL
634 mL
Volume cadangan inspirasi atau volume komplementer dapat diperoleh dengan mengurangi kapasitas vital rata-rata dengan volume tidal + cadangan ekspirasi rata-rata.
̅ ̅ − ( = + ) Dimana adalah volume komplementer, ̅ adalah kapasitas vital rata-rata, dan (̅ + ) adalah volume tidal + cadangan ekspirasi rata-rata. Adapun data yang dihasilkan untuk volume komplementer adalah sebagai berikut:
Volume Komplementer
Agi Prilyani
Andreas Sugeng
Irna Nurhidayah
Nanda Sheia
200 mL
1200 mL
500 mL
533 mL
Volume total dapat diperoleh dengan menjumlahkan kapasitas vital rata-rata dengan volume residu paru-paru. Volume residu paru-paru nilainya dianggap konstan yakni sebesar 1000 mL.
= ̅ + 1000 mL Adapun data yang dihasilkan untuk volume total adalah sebagai berikut:
Volume Komplementer
Agi Prilyani
Andreas Sugeng
Irna Nurhidayah
Nanda Sheia
2133 mL
4466 mL
2300 mL
2733 mL
3.2. Analisa dan Pembahasan
Merujuk kepada data hasil percobaan laju napas dan laju denyut nadi yang lalu, dengan menghilangkan data laju denyut nadi, maka kita akan mendapatkan data laju pernapasan sebagai berikut: 1. Agi Prilyani Aktivitas
Laju Napas (frekuensi per menit)
Duduk
24
Berdiri
24
Berjalan
32
Lari Santai
38
Lari Cepat
40
Aktivitas
Laju Napas (frekuensi per menit)
Duduk
16
Beridiri
14
Berjalan
16
Lari Santai
24
Lari Cepat
40
2. Andreas Sugeng
3. Irna Nurhidayah
Aktivitas
Laju Napas (frekuensi per menit)
Duduk
18
Beridiri
14
Berjalan
20
Lari Santai
28
Lari Cepat
44
4. Nanda Sheia Ellanova Aktivitas
Laju Napas (frekuensi per menit)
Duduk
20
Beridiri
22
Berjalan
24
Lari Santai
36
Lari Cepat
38
Jika kita membandingkan data laju pernapasan tersebut dengan data volume pernapasan, maka kita dapat mendapatkan adanya hubungan antara laju pernapasan, atau selanjutnya disebut sebagai frekuensi pernapasan dengan volume pernapasan. Dengan meninjau perbedaan frekuensi pernapasan setiap peserta dalam suatu kondisi, dimana kita pilih kondisi duduk karena sesuai dengan keadaan saat melakukan percobaan kapasitas volume, maka akan terlihat grafik sebagai berikut:
Frekuensi Pernapasan Saat Duduk 1000 800
900
Andreas Sugeng
600 400
533
Irna Nurhidayah
566 416
200 0
Nanda Sheia Ellanova Agi Prilyani
Andreas Sugeng
Irna Nurhidayah
Nanda Sheia Ellanova
Agi Prilyani
Dengan meninjau perbedaan volume paru-paru setiap peserta dalam kategori yang sama, dimana kita pilih volume tidal yang telah dirata-ratakan karena pada saat rileks kita cenderung bernapas pada kisaran volume tidal, maka akan terlihat grafik sebagai berikut:
Volume Tidal Rata-Rata 30 25 20 15 10 5 0
24 16
18
20
Andreas Sugeng Irna Nurhidayah Nanda Sheia Ellanova Agi Prilyani
Andreas Sugeng
Irna Nurhidayah
Nanda Sheia Ellanova
Agi Prilyani
Maka dari itu, secara garis besar dapat dilihat adanya hubungan antara frekuensi pernapasan dengan volume pernapasan rata-rata, dimana frekuensi pernapasan berbanding terbalik terhadap volume paru-paru yang bisa dituliskan
∝
1
Dimana adalah frekuensi pernapasan dan adalah volume paru-paru. Dengan demikian, semakin tinggi frekuensi pernapasan mengindikasikan bahwa volume pernapasan atau volume paru-paru yang semakin kecil dan juga sebaliknya. Untuk membuktikan kevalidan pernyataan tersebut, mungkin bisa dilihat pada tabel di atas terdapat anomali antara grafik frekuensi pernapasan dengan volume tidal rata-rata bagi peserta Irna Nurhidayah dan Nanda Sheia Ellanova (bar grafik peserta masing-masing diberi warna hijau dan merah). Untuk meninjau anomali ini, kita perlu melihat grafik frekuensi pernapasan lain kedua peserta. Marilah kita ambil grafik frekuensi pernapasan kedua peserta pada saat berlari cepat (untuk menguji kevalidan pernyataan tersebut pada keadaan ekstrim). Grafik frekuensi pernapasan kedua peserta pada saat berlari cepat adalah sebagai berikut:
Frekuensi Pernapasan Saat Berlari Cepat 46 44 42 40 38 36 34
44
Irna Nurhidayah
38 Nanda Sheia Ellanova
Nanda Sheia Ellanova
Irna Nurhidayah
Jadi, pernyataan bahwa frekuensi pernapasan berbanding terbalik dengan volume paru-paru dapatlah dianggap valid , walau terdapat sedikit anomali dalam penerapannya.
Sebenarnya, jika ditinjau secara lebih cermat, juga terdapat anomali yang terjadi pada peserta Agi Prilyani pada data frekuensi pernapasan saat berlari cepat. Hal tersebut dimungkinkan oleh kesalahan perhitungan yang dilakukan saat menghitung frekuensi pernapasan. Fruekuensi pernapasan dapat berbanding terbalik dengan volume paru-paru karena semakin kecil volume paru-paru, maka luas permukaan respirasi tentunya akan semakin sempit. Dengan menyempitnya luas permukaan respirasi, maka oksigen yang berdifusi ke dalam kapiler darah dan karbondioksida yang berdifusi keluar akan semakin sedikit. Dalam hal ini, tubuh akan melakukan frekuensi pernapasan yang lebih tinggi untuk luas permukaan respirasi yang sempit dibandingkan dengan luas permukaan respirasi yang lebih luas. Hal ini akan berpengaruh pada frekuensi pernapasan seseorang ketika dirinya dihadapkan pada berbagai aktivitas. Semakin berat suatu aktivitas, maka tentunya seseorang yang memiliki luas permukaan respirasi yang lebih sempit akan bernapas dengan frekuensi yang lebih sering. Volume paru-paru dipengaruhi oleh beberapa faktor, di antara lain: 1. Faktor Jenis Kelamin Faktor jenis kelamin merupakan faktor yang sangat nampak dalam percobaan kali ini. Dari data, dapat terlihat dengan jelas bahwa peserta pria memiliki volume paru-paru yang lebih besar dibandingkan peserta wanita. Secara umum, volume dan kapasitas seluruh paru pada wanita kira-kira 20 – 25% lebih kecil daripada pria. 2. Faktor Kebiasaan Berolahraga dan Kebiasaan Aktivitas
Faktor olahraga dan kebiasaan aktivitas adalah faktor yang mempengaruhi volume pernapasan. Hal ini karena kebiasaan berolahraga akan meningkatkan kapasitas pernapasan seseorang. Seorang atlit atau olahragawan yang terlatih tentunya akan memiliki kapasitas pernapasan yang lebih tinggi daripada mereka yang jarang berolahraga. Kebiasaan aktivitas, seperti yang telah dibahas pada laporan percobaan sebelumnya, dapat mempengaruhi frekuensi pernapasan seseorang, dimana juga dapat mempengaruhi volume pernapasan seseorang. Dari data keempat peserta, maka dapat dianalisa sebagai berikut:
Agi Prilyani, jarang berolahraga sehingga secara keseluruhan memiliki volume pernapasan yang paling sedikit. Mungkin faktor lainnya yang lebih relevan adalah faktor bawaan sejak lahir.
Andreas Sugeng, jarang berolahraga namun memiliki volume paru-paru yang paling besar dibandingkan peserta lainnya. Hal ini mungkin lebih disebabkan oleh faktor gender
Irna Nurhidayah, sekarang jarang berolahraga. Hal ini yang menyebabkan volume pernapasannya tidak besar
Nanda Sheia, beraktivitas dengan berjalan kaki sepulang sekolah. Hal ini menyebabkan volume pernapasannya secara umum lebih besar diantara peserta wanita lainnya. 3. Faktor Berat Badan dan Tinggi Badan Faktor berat badan dan tinggi badan merupakan salah satu faktor yang menentukan volume paru-paru seseorang. Kedua faktor ini sebenarnya dapat digabungkan menjadi suatu faktor tunggal yakni indeks massa tubuh, yang merupakan perbandingan antara berat badan terhadap tinggi badan. Namun, sebelum menggabungkan kedua faktor ini, marilah meninjau kedua faktor secara terpisah. Berat badan dapat mempengaruhi volume paru-paru seseorang, walau tidak tampak secara signifikan dalam percobaan ini. Semakin banyak lemak yang menutupi rongga paru-paru, maka paru-paru akan semakin sulit mengembang. Hal inilah yang menjadi alasan mengapa seseorang yang obesitas (kelebihan berat badan) akan mengalami sesak napas bila beraktivitas berat. Tinggi badan dapat mempengaruhi volume paru-paru seseorang, walau juga tidak tampak secara signifikan dalam percobaan ini. Bila kita membandingkan pernapasan seseorang yang jangkung dengan seseorang yang pendek, maka seseorang yang jangkung akan memiliki
volume pernapasan yang lebih besar daripada seseorang yang pendek. Hal inilah yang mungkin menjadi alasan mengapa para atlit yang berbadan besar (bukan berarti obsesitas) memiliki volume pernapasan yang lebih besar. Ternyata, kedua faktor ini dapat digabungkan menjadi sebuah faktor tunggal, yakni adalah faktor indeks massa tubuh, yang merupakan perbandingan antara berat badan terhadap tinggi badan. Menurut penelitian yang dilakukan oleh Rizaldy Pinzon yang berjudul “Hubungan Indeks Massa Tubuh dengan Kapasitas Vital Paru-Paru Golongan Usia Muda”. Dalam penelitian tersebut, lebih terfokus pada gabungan kedua variabel tersebut yakni berat badan dan tinggi badan karena gabungan dari kedua variabel itulah yang menjadi patokan apakah seseorang tergolong obesitas atau tidak. Hasil penelitian menunjukkan bahwa orang yang digolongkan sebagai obesitas (perbandingan antara berat badan dan tinggi badan tidak mencapai proporsi normal), cenderung memiliki VO 2 Max yang lebih kecil dibandingkan dengan orang normal. VO 2 Max artinya, saat tubuh bekerja sekeras mungkin, seseorang tetap dapat menjaga kinerja pernapasan (termasuk paru-paru) untuk mensuplai oksigen. Dari hasil percobaan dapat dilakukan analisa terhadap faktor ini sebagai berikut:
Agi Prilyani, dengan berat 53 kg, tinggi 165 cm, sehingga indeks massa tubuhnya (dalam
mencari
BMI
menggunakan
BMI
Calculator
yang
tersedia
di
https://www.nhlbi.nih.gov/guidelines/obesity/BMI/bmi-m.htm) 19.5 yang termasuk normal. Namun, Agi memiliki volume pernapasan terkecil sehingga faktor yang lebih relevan adalah faktor bawaan lahir
Andreas Sugeng, dengan berat 75 kg, tinggi 169 cm, sehingga indeks massa tubuhnya 26.3 yang termasuk kelebihan berat badan. Namun, Sugeng memiliki volume pernapasan terbesar sehingga faktor yang lebih relevan adalah faktor gender.
Irna Nurhidayah, dengan berat 42 kg, tinggi 153 cm, sehingga indeks massa tubuhnya 17.9 yang termasuk kekurangan berat badan. Namun, Irna memiliki volume pernapasan yang lebih besar daripada Agi.
Nanda Sheia, dengan berat badan 55 kg, tinggi 154 cm, sehingga indeks massa tubuhnya 23.2 yang termasuk normal. Namun, Nanda memiliki volume pern apasan terbesar diantara peserta wanita lainnya.
BAB IV KESIMPULAN
Dari hasil percobaan dan analisa yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa: 1. Setiap peserta memiliki volume pernapasan yang berbeda-beda dan tidak ada yang sama. 2. Ada hubungan antara frekuensi pernapasan dengan volume pernapasan, dimana frekuensi pernapasan berbanding terbalik dengan volume pernapasan. 3. Beberapa faktor yang mempengaruhi volume pernapasan diantaranya adalah jenis kelamin, kebiasaan berolahraga dan beraktivitas, faktor berat badan dan tinggi badan yang dapat digabung sebagai faktor indeks massa tubuh.
