• Keadaan normal dengan rasio ventilasi dan perfusi seimbang

• Keadaan dead space, yaitu ventilasi normal, namun perfusi berkurang sehingga rasio V/Q meningkat. Dampaknya, tidak terjadi pertukaran gas pada area ini dan udara yang diventilasi menjadi sia sia

• Keadaan shunt, yaitu terjadi penurunan ventilasi namun perfusi normal atau tidak menurun separah ventilasi sehingga rasio V/Q menurun. Dampaknya adalah sirkulasi yang melalui area ini tidak mendapatkan oksigenasi yang adekuat dan menyebabkan hipoksemia dan hiperkapnia. Pada kerusakan paru luas seperti pada tuberkulosis paru, area shunt dapat menjadi banyak dan menyebabkan hipoksemia yang bermakna pada pasien

• Silent unit, merupakan segmen paru yang tidak mendapatkan ventilasi dan perfusi

Penyebab utama dari gagal napas hipoksemik adalah ketidakseimbangan V/Q. Beberapa penyebab ketidakseimbangan ini misalnya emboli paru, obstruksi jalan napas, pneumonia, atelektasis. Hipoksemia pada keadaan-keadaan ini umumnya dapat dikoreksi sementara dengan bantuan terapi oksigen dan ventilasi mekanik.

Right-To-Left Shunt

Pirau dari kanan ke kiri atau right-to-left shunt terjadi akibat sirkulasi paru (sirkulasi kanan) yang langsung masuk ke sirkulasi sistemik (sirkulasi kiri) tanpa melewati alveolus sehingga darah tidak mengalami oksigenasi. Semakin besar aliran pada pirau ini, maka akan semakin berat hipoksemia yang terjadi. Keadaan hipoksemia pada kasus ini tidak dapat dikoreksi dengan suplementasi oksigen. Terapi harus dengan koreksi langsung penyebab adanya pirau. [2]

Fraksi Oksigen Rendah

Rendahnya oksigen yang diinspirasi lebih sering ditemukan pada orang-orang pada dataran tinggi. Tekanan parsial oksigen pada lingkungan dataran tinggi lebih rendah dibandingkan permukaan laut. Keadaan ini juga dapat ditemukan pada orang yang menghirup kembali udara ekspirasi. Rendahnya fraksi oksigen juga dapat menjadi penyebab hipoksemia pada pasien yang sudah terpasang ventilator. Hal ini mungkin terjadi bila ventilator mengalami malfungsi.

Gangguan Difusi

Pada keadaan seperti edema paru akut, terjadi gangguan pertukaran gas alveolus dengan sirkulasi paru. Gangguan seperti ini terutama mempengaruhi pertukaran oksigen. Karbon dioksida memiliki kelarutan di air yang besar sehingga tidak menerima dampak sebesar oksigen. [2]

Hiperkapnia

Penyebab hiperkapnia pada gagal napas hiperkapnik secara garis besar ada dua, yaitu peningkatan produksi karbon dioksida dan gangguan pembuangan karbon dioksida. Faktor yang paling berperan adalah pembuangan karbon dioksida.

Parameter ventilasi alveolar (VA) dipakai untuk menjelaskan pembuangan karbon dioksida. Retensi karbon dioksida terjadi akibat hipoventilasi alveolar. Sebab-sebab hipoventilasi alveolar adalah:

Penurunan Frekuensi Pernapasan

Penurunan frekuensi pernapasan terjadi akibat penurunan dorongan napas (respiratory drive). Secara garis besar, depresi napas ini disebabkan:

• Obat dengan efek sedasi
• Cedera kepala
• Infeksi intrakranial
• Tumor intrakranial

Depresi napas ini umumnya juga disertai dengan penurunan kesadaran sehingga meningkatkan risiko aspirasi pada saluran napas.

Selain depresi napas, gangguan neuromuskular pada n. frenikus dan otot diafragma juga dapat menyebabkan gagal napas dengan hipoventilasi berat, misalnya pada kasus:

• Cedera medulla spinalis servikal di atas C3, karena n. frenikus berasal dari C3-C5
• Sindrom Guillain-Barre

• Amyotrophic lateral sclerosis (ALS)

• Myasthenic crisis
• Intoksikasi organofosfat

Penurunan Volume Tidal

Penurunan volume tidal menyebabkan penurunan oksigenasi dan penurunan pembuangan karbon dioksida. Penurunan ini dapat disebabkan oleh kelainan neuromuskular pada otot-otot pernapasan. Selain itu, juga dapat disebabkan karena masalah pada dinding dada yang menganggu mekanika pernapasan, misalnya:

• Kyphoscoliosis
• Flail chest
• Distensi abdomen hebat (misalnya akibat asites masif)
• Masalah pada pleura (misalnya pneumothoraks dan efusi pleura masif)

Peningkatan Volume Dead Space

Pada penyakit seperti emfisema, terjadi penurunan komplians paru dan peningkatan volume dead space. Emboli paru juga dapat meningkatkan volume dead space karena menyebabkan tidak adanya perfusi pada area yang disumbat embolus. Pada mulanya tubuh akan berusaha melakukan kompensasi dengan hiperventilasi, namun lama-kelamaan akan mengalami kelelahan sehingga mulai terjadi hiperkapnia. [2,3]