FISIOLOGI

2.1       Definisi Fisiologi

            Berdasarkan objek kajiannya dikenal fisiologi manusia, fisiologi tumbuhan, dan fisiologi hewan, meskipun prinsip fisiologi bersifat universal, tidak bergantung pada jenis organisme yang dipelajari. Sebagai contoh, apa yang dipelajari pada fisiologi sel khamir dapat pula diterapkan sebagian atau seluruhnya pada sel manusia (Wignjosoebroto, 1993).

Berdasarkan kedua definisi tersebut, maka dapat ditarik kesimpulan bahwa fisiologi adalah cabang dari ilmu biologi yang mempelajari tentang fungsi normal dari suatu organisme mulai dari tingkat sel, jaringan, organ, sistem organ hingga tingkat organisme itu sendiri. Fungsi yang dipelajari adalah fungsi kerja yang meliputi fungsi mekanik, fisik, dan biokimia dari makhluk hidup (Wignjosoebroto, 1993).

2.2       Penilaian Beban Kerja Berdasarkan Denyut Nadi Kerja

Pengukuran denyut nadi selama bekerja merupakan suatu metode untuk menilai cardiovasculair strain. Salah satu peralatan yang dapat digunakan untuk menghitung denyut nadi adalah telemetri dengan menggunakan rangsangan Electro Cardio Graph (ECG). Peralatan tersebut jika tidak tersedia, maka dapat dicatat secara manual memakai stopwatch dengan metode 10 denyut (Kilbon, 1992). Dengan metode tersebut dapat dihitung denyut nadi kerja sebagai berikut:

              

Kepekaan denyut nadi terhadapa perubahan pembebanan yang diterima tubuh cukup tinggi. Denyut nadi akan segera berubah seirama dengan perubahan pembebanan, baik yang berasal dari pembebanan mekanik, fisik maupun kimiawi (Oemijati, 1995). Grandjean (2000) juga menjelaskan bahwa konsumsi energi sendiri tidak cukup unutk mengestimasi beban kerja fisik. Beban kerja fisik tidak hanya ditentukan oleh jumlah kJ yang dikonsumsi, tetapi juga ditentukan oleh jumlah otot yang terlibat dan beban statis yang diterima serta tekanan panas dari lingkungan kerjanya yang dapat meningkatkan denyut nadi. Berdasarkan hal tersebut maka denyut nadi lebih mudah dan dapat untuk menghitung indek beban kerja. Astrand & Rodahl (1997); Rodahl (1989) menyatakan bahwa denyut nadi mempunyai hubungan linier yang tinggi dengan asupan oksigen pada waktu kerja. Salah satu cara yang sederhana untuk menghitung denyut nadi adalah dengan merasakan denyutan pada arteri radialis di pergelangan tangan.

Denyut nadi untuk mengestimasi indek beban kerja fisik terdiri dari beberapa jenis yang didefinisikan oleh Grandjean (2000). Berikut merupakan denyut nadi untuk mengestimasi indek beban kerja fisik :

1.      Denyut nadi istirahat adalah rerata denyut nadi sebelum pekerjaan dimulai.

2.      Denyut nadi kerja adalah rerata denyut nadi selama bekerja.

3.      Nadi kerja adalah selisih antara denyut nadi istirahat dan denyut nadi kerja.

Peningkatan denyut nadi mempunyai peran yang sangat penting dalam peningkatan cardiac output dari istirahat sampai kerja maksimum. Manuaba (1996) menentukan klasifikasi beban kerja berdasarkan peningkatan denyut nadi kerja yang dibandingkan dengan denyut nadi maksimum karena beban kardiovaskular (cardiovascular load = % CVL ) yang dihitung dengan rumus sebagai berikut :

               

   

   Denyut nadi maksimum = 220 – umur (Astrand and Rodahl, 1977). Hasil perhitungan % CVL tersebut kemudian dibandingkan dengan klasifikasi seperti jika X ≤ 30 % maka tidak terjadi kelelahan, jika 30 < X ≤ 60 % maka diperlukan perbaikan, jika 60 < X ≤ 80 % maka kerja dalam waktu singkat, jika 80 < X ≤ 100 % maka diperlukan tindakan segera, jika X > 100 % maka tidak diperbolehkan beraktivitas.

2.3       Pengukuran Konsumsi Energi dan Konsumsi Oksigen

Kerja fisik mengakibatkan pengeluaran energi yang berhubungan erat dengan konsumsi energi. Konsumsi energi pada waktu kerja biasanya ditentukan dengan cara tidak langsung, yaitu dengan pengukuran tekanan darah, aliran darah, komposisi kimia dalam darah, temperatur tubuh, tingkat penguapan dan jumlah udara yang dikeluarkan oleh paru-paru. Penentuan konsumsi energi biasa digunakan parameter indeks kenaikan bilangan kecepatan denyut jantung. Indeks ini merupakan perbedaan antara kecepatan denyut jantung pada waktu kerja tertentu dengan kecepatan denyut jantung pada saat istirahat. Untuk merumuskan hubungan antara energy expenditure dengan kecepatan heart rate (denyut jantung), dilakukan pendekatan kuantitatif hubungan antara energy expediture dengan kecepatan denyut jantung dengan menggunakan analisa regresi. Bentuk regresi hubungan energi dengan kecepatan denyut jantung secara umum adalah regresi kuadratis dengan persamaan sebagai berikut (dian.staff.gunadarma.ac.id, 26 Mei 2014) :

                         

Y = 1,80411 – 0,0229038X + 4,71733.10-4X2

Dimana:

Y  : Energi (kilokalori per menit)

X  : Kecepatan denyut jantung (denyut per menit)

            Besaran kecepatan denyut jantung disetarakan dalam bentuk energi. Konsumsi energi untuk kegiatan kerja tertentu bisa dituliskan dalam bentuk matematis sebagai berikut :

                                                    

KE = Et – Ei

Dimana :

KE  : Konsumsi energi untuk suatu kegiatan kerja tertentu  (kilokalori/menit)

Et    : Pengeluaran energi pada saat waktu kerja tertentu (kilokalori/menit)

Ei    : Pengeluaran energi pada saat istirahat (kilokalori/menit)

            Perhitungan kosumsi oksigen dilakukan untuk mengetahui besaran konsumsi oksigen yang dibutuhkan operator. Berikut merupakan rumus untuk mencari besaran konsumsi oksigen yang dibutuhkan operator:

                                                     

KO2     = KE : 4,8

1.      Konsumsi energi berdasarkan kapasitas oksigen terukur

Konsumsi energi dapat diukur secara tidak langsung dengan mengukur konsumsi oksigen. Jika satu liter oksigen dikonsumsi oleh tubuh, maka tubuh akan mendapatkan 4,8 kcal energi (dian.staff.gunadarma.ac.id, 26 Mei 2014).

Dimana :

                                           

R      :  Istirahat yang dibutuhkan dalam menit (Recoveery)

T       :  Total waktu kerja dalam menit

B      :  Kapasitas oksigen pada saat kerja (liter/menit)

S       :  Kapasitas oksigen pada saat diam (liter/menit)

2.      Konsumsi energi berdasarkan denyut jantung (heart rate)

Denyut nadi dipantau selama istirahat, kerja dan pemulihan, maka recovery (waktu pemulihan) untuk beristirahat meningkat sejalan dengan beban kerja. Keadaan yang ekstrim, pekerja tidak mempunyai waktu istirahat yang cukup sehingga mengalami kelelahan yang kronis. Murrel membuat metode untuk menentukan waktu istirahat sebagai kompensasi dari pekerjaan fisik (dian.staff.gunadarma.ac.id, 26 Mei 2014):

Dimana :

R      :  Istirahat yang dibutuhkan dalam menit (Recoveery)

T       :  Total waktu kerja dalam menit

W     :  Konsumsi energi rata-rata untuk bekerja dalam kkal/menit

S       :  Pengeluaran energi rata-rata yang direkomendasikan dalam kkal/menit

           (biasanya 4 atau 5 Kkal/menit)

            Nilai pengeluaran energi rata-rata yang direkomendasikan dalam kkal/menit (S) dapat dicari dengan rumus interpolasi. Berikut merupakan rumus interpolasi:

                           

........................... 2.8

Perhitungan konsumsi energi dan konsumsi oksigen jika data denyut jantung berkelompok, maka harus mencari nilai rata-rata denyut jantung ketika kerja dan istirahat. Berikut merupakan rumus untuk mencari nilai rata-rata denyut jantung ketika kerja dan istirahat:

                                        

2.4       Menentukan Waktu Standar Dengan Metode Fisiologi

Waktu standar ditentukan untuk tugas, pekerjaan yang spesifik dan jelas definisinya. Pengukuran fisiologis dapat digunakan untuk membandingkan cost energi pada suatu pekerjaan yang memenuhi waktu standar dengan pekerjaan serupa yang tidak standar, tetapi perundingan harus dibuat untuk orang yang sama. Dr. Lucien Broucha telah membuat tabel klasifikasi beban kerja dalam reaksi Fisiologi, untuk menentukan berat ringannya pekerjaan (apk.lab.uii.ac.id, 26 Mei 2014) :

Tabel 2.1 Klasifikasi Beban Kerja dalam Reaksi Fisiologi

Work Load	Oxygen Consumtion   (liter/min)	Energy Expenditure   (cal/min)	Heart Rate during Work   (Beats/min)
Light	0.5 – 1.0	2.5 – 5.0	60 – 100
Moderete	1.0 – 1.5	5.0 – 7.5	100 – 125
Heavy	1.5 – 2.0	7.5 – 10.0	125 – 150
Very Heavy	2.0 – 2.5	10.0 – 12.5	150 – 175

2.5       Tingkat Energi

Terdapat tiga tingkat kerja fisiologis yang umum yaitu istirahat, limit kerja aerobik dan kerja anaerobik. Pada tahap istirahat pengeluaran energi diperlukan untuk mempertahankan kehidupan tubuh yang disebut tingkat metabolisme basa. Hal tersebut mengukur perbandingan oksigen yang masuk dalam paru-paru dengan karbondioksida yang keluar. Berat tubuh dan luas permukaan merupakan faktor penentu yang dinyatakan dalam kalori/area permukaan/jam. Rata-rata manusia mempunyai berat 65 kg dan mempunyai luas permukaan 1,77 meter persegi memerlukan energi sebesar 1 kilokalori permenit.  Kerja disebut aerobik bila suplay oksigen pada otot sempurna, sistem akan kekurangan oksigen dan kerja menjadi anaerobik. Hal ini dipengaruhi oleh aktivitas fisiologi yang dapat ditingkatkan melalui latihan (apk.lab.uii.ac.id, 26 Mei 2014).

Tabel 2.2 Klasifikasi Beban Kerja

Tingkat Pekerjaan	Energy Expenditur		Detak Jantung	Konsumsi Oksigen
	KKal / Menit	Kkal / 8 Jam	Detak / Menit	Liter / Menit
Unduly Heavy	> 12,5	> 6000	> 175	> 2,5
Very Heavy	10,0 – 12,5	4800 - 6000	150 – 175	2,0 – 2,5
Heavy	7,5 – 10,0	3600 - 4800	125 – 150	1,5 – 2,0
Moderete	5,0 – 7,5	2400 - 3600	100 – 125	1,0 – 1,5
Light	2,5 – 5,0	1200 - 2400	60 – 100	0,5 – 1,0
Very Light	< 2,5	< 1200	< 60	< 0,5

2.6       Fatigue atau Kelelahan

            Fatigue adalah kelelahan yang terjadi pada syaraf dan otot-otot manusia sehingga tidak berfungsi lagi sebagaimana mestinya. Semakin berat beban yang dikerjakan dan semakin tidak teraturnya pergerakan, maka timbulnya fatigue akan semakin cepat. Seseorang yang bekerja pada tingkat energi diatas 5,2 kkal per menit, maka pada saat itu timbul rasa lelah. Menurut Murrel (1965) manusia masih mempunyai cadangan sebesar 25 kkal sebelum munculnya asam laktat sebagai tanda saat dimulainya waktu istirahat. Cadangan energi akan hilang jika manusia bekerja lebih dari 5,0 kkal per menit. Selama periode istirahat, cadangan energi tersebut dibentuk kembali. Timbulnya fatigue ini perlu dipelajari untuk menentukan kekuatan otot manusia, sehingga kerja yang akan dilakukan atau dibebankan dapat disesuaikan dengan kemempuan otot tersebut.

Ralph M Barnes (1980) menggolongkan kelelahan ke dalam 3 golongan tergantung dari mana hal ini dilihat yaitu: pertama merasa lelah, kedua kelelahan karena perubahan fisiologi dalam tubuh, dan ketiga menurunkan kemampuan kerja. Ketiga tersebut pada dasarnya berkesimpulan sama yaitu bahwa kelelahan terjadi jika kemampuan otot telah berkurang dan lebih lanjut lagi mengalami puncaknya bila otot tersebut sudah tidak mampu lagi bergerak (kelelahan sempurna).

1.      Faktor-faktor yang mempengaruhi fatigue

Pada hakekatnya kekuatan dan daya tahan tubuh ini tidak hanya dipengaruhi oleh otot saja tetapi juga dipengaruhi oleh faktor-faktor subyektif. Berikut merupakan faktor-faktor yang mempengaruhi fatigue (apk.lab.uii.ac.id, 26 Mei 2014):

a.       Besarnya tenaga yang diperlukan

b.      Kecepatan

c.       Cara dan sikap melakukan aktivitas

d.      Jenis olah raga

e.       Jenis kelamin

f.       Umur

2.      Cara mengukur fatigue

Ada beberapa cara untuk mengukur fatigue. Berikut merupakan beberapa cara untuk mengukur fatigue (apk.lab.uii.ac.id, 26 Mei 2014):

a.       Mengukur kecepatan denyut jantung dan pernafasan.

b.      Mengukur tekanan darah, peredaran udara dalam paru-paru, jumlah oksigen yang dipakai, jumlah CO2 yang dihasilkan, temperatur badan, komposisi kimia dalam urine dan darah.

c.       Menggunakan alat penguji kelelahan Riken Fatigue Indikator dengan

ketentuan pengukuran elektroda logam melalui tes variasi perubahan air

liur (saliva) karena lelah.