Pengaruh Kondisi Tubuh Terhadap Mekanisme Pernapasan Antonius Jonathan*NIM 102011182Mahasiswa Fakultas Kedokteran UKRIDA, Jakarta

Pendahuluan

Untuk dapat melakukan aktivitas tubuh kita memerlukan suply energi yang dimana di dapatkan dari hasil pembakaran yang didasari oleh O2, dari hasil pembakaran tersebut dihasilkan sisa yang berupa CO2. Tubuh memerlukan O2 namun CO2 tidak boleh disimpan dalam tubuh dalam jangka waktu yang lama. Oleh karena itulah tubuh kita melakukan mekanisme pernapasan yang bermanfaat untuk mendapatkan O2 dan mengeluarkan CO2 . Proses-proses fungsional utama pada respirasi mencakup ventilasi paru yang dimana udara masuk dan keluar alveoli paru, kemudian proses difusi oksigen dan karbon dioksida anatara darah dan alveoli, transport oksigen dan karbon dioksida ke dan dari jaringan perifer, dan pengaturan respirasi.Secara anatomi makroskopik sistem pernapasan melibatkan rongga hidung, nasopharynx, oropharynx, dan bagian atas laryngo-pharynx, larynx, trachea, brokus, dan cabang-cabang pulmonal bronkiolus tersebut. Jaringan paru sebagai kumpulan seluruh cabang pulmonal bronkiolus, berada dalam rongga potensial, yakni cavum pleuarae, yang terlindungi oleh dinding thorax.1 Dalam mekanismenya, penapasan memastikan untuk mengambil oksigen dari amosfer ke dalam sel-sel tubuh dan untuk mentranspor karbon dioksida yang dihasilkan oleh sel-sel tubuh, agar kembali ke atmosfer. Organ-organ respiratorik juga berfungsi dalam produksi wicara dan berperan dalam keseimbangan asam basa, pertahanan tubuh melawan benda asing. Dalam pernapasan terdapat suatu kondisi tertentu yang mengatur agar pernapasan tersebut tidak berlangsung berlebihan ataupun kekurangan, hal tersebut diatur dengan baik oleh neuron-neuron yang mengatur proses pernapasan. Tentu dalam hal ini paru-paru memiliki beberapa faktor yang dapat mengurangi kinerja nya, dan oleh karena itulah dalam hal ini akan dibahas lebih lanjut lagi

*Alamat Korespondensi:Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida WacanaArjuna Utara No. 6 Jakarta 11510Telephone: (021) 5694-2061 (hunting),Fax: (021) 563-1731Email: antoniussjoo@yahoo.comPembahasanMakroskopik dan MikroskopikRongga hidung, nasal, dan rongga sinus

Hidung eksternal berbentuk piramid disertai dengan suatu akar dan dasar. Bagian ini tersusun dari kerangka kerja tulang, kartilago hialin, dan jaringan fibroareolar. Terdapat septum nasal yang membagi hidung menjadi sisi kiri dan sisi kanan (rongga nassal). Bagian anterior septum adalah kartilago. Nostril eksterna dibatasi oleh kartilago nasal, kartilago nasal lateral terletak dibawah jembatan hidung. Ala besar dan ala kecil kartilago nasal mengelilingi nostril. Tulang nasal membentuk jembatan dan bagian superior kedua sisi hidung. Os vomer dan lamina perpendicularis ossis ethmoidalis membentuk bagian posterior septum nasal. Lantai rongga nasal adalah palatum keras yang terbentuk dari os maxilla dan os palatinum. Langit-langit rongga nasal pada sisi medial terbentuk dari lempeng kribriform tulang etmoid, pada sisi anterior dari os frontal dan os nassal, dan sisi posterior dari os sphenoid.1,2

Konka (turbinatum) nasalis superior, tengah dan inferior menonjol pada sisi medial dinding lateral rongga nasal. Setiap konka dilapisi membran mukosa (epitel kolumnar bertingkat dan bersilia) yang berisi kelenjar pembuat mukus dan banyak mengandung pembuluh darah. Meatus superior, medial dan inferior merupakan Jalan udara rongga nasal yang terletak di bawah konka.1-3

Gambar 1. Potongan frontal kepala4Struktur berongga yang disebut dengan rongga hidung (cavum nasalis). Memiliki rambut pendek dan tebal untuk menyaring udara dan menangkap kotoran yang masuk bersama udara. Rongga hidung terdiri atas vestibulum dan fosa nasalis. Pada vestibulum di sekitar nares terdapat kelenjar sebasea dan vibrisa (bulu hidung). Epitel di dalam vestibulum merupakan epitel respirasi sebelum memasuki fosa nasalis. Pada fosa nasalis (cavum nasi) yang dibagi dua oleh septum nasi pada garis medial, terdapat konka (superior, media, inferior) pada masing-masing dinding lateralnya. Konka media dan inferior ditutupi oleh epitel respirasi, sedangkan konka superior ditutupi oleh epitel olfaktorius yang khusus untuk fungsi menghidu/membaui. Epitel olfaktorius tersebut terdiri atas sel penyokong/sel sustentakuler, sel olfaktorius (neuron bipolar dengan dendrit yang melebar di permukaan epitel olfaktorius dan bersilia, berfungsi sebagai reseptor dan memiliki akson yang bersinaps dengan neuron olfaktorius otak), sel basal (berbentuk piramid) dan kelenjar Bowman pada lamina propria. Kelenjar Bowman menghasilkan sekret yang membersihkan silia sel olfaktorius sehingga memudahkan akses neuron untuk membaui zat-zat. Adanya vibrisa, konka dan vaskularisasi yang khas pada rongga hidung membuat setiap udara yang masuk mengalami pembersihan, pelembapan dan penghangatan sebelum masuk lebih jauh.5

Empat pasang sinus paranasal (frontal, ethmoid, maxillar, dan sphenoid) adalah kantong tertutup pada bagian frontal, ethmoid, maxillar dan sphenoid. Sinus ini dilapisi membran mukosa. Sinus berfungsi untuk meringankan tulang kranial, memberi area permukaan tambahan pada saluran nasal untuk menghangatkan dan melembabkan udara yang masuk, memproduksi mukus dan memberi efek resonansi dalam produksi wicara. Sinus paranasal mengalirkan cairannya ke meatus rongga nasal melalui duktus kecil yang terletak di area tubuh yang lebih tinggi dari area lantai sinus. Pada posisi tegak, aliran mukus ke dalam rongga nasal mungkin terhambat terutama pada kasus Infeksi sinus. Duktus naso lakrimal dari kelenjar air mata membuka ke arah meatus Inferior.1-3

PharynxTabung muskular berukuran 12.5 cm yang merentang dari bagian dasar tulang tengkorak sampai esofagus. Faring terbagi menjadi nasofaiing. orofaring, dan laringofaring. Nasofaring adalah bagian posterior rongga nasal yang membuka ke arah rongga nasal melalui dua naris internal (koana) dua tuba Eustachius (auditorik) menghubungkan nasofaring dengan telinga tengah. Tuba ini berfungsi untuk menyetarakan tekanan udara pada kedua sisi gendang telinga. Amandel (adenoid) faring adalah penumpukan jaringan limfatik yang terletak di dekat naris internal. Pembesaran adenoid dapat menghambat aliran udara. Orofaring dipisahkan dari nasofaring oleh palatum lunak muskular. Suatu perpanjangan palatum keras tulang. Uvula adalah prosesus kerucut kecil yang menjulur ke bawah dari bagian tengah tepi bawah palatum lunak. Amandel palatinum terletak pada kedua sisi orofaring posterior. Laringofaring mengelilingi mulut esofagus dan laring, yang merupakan gerbang untuk sistem resplratorik selanjutnya.1,2

Gambar 2. Bagian dalam pharynxTempat persimpangan antara saluran pernapasan pada bagian depan (anterior) dan saluran pencernaan pada bagian belakang (posterior). Nasofaring dilapisi oleh epitel respirasi pada bagian yang berkontak dengan palatum mole, sedangkan orofaring dilapisi epitel tipe skuamosa/gepeng.5

LayrnxLaring (kotak suara) menghubungkan faring dengan trakea. Laring adalah tabung pendek berbentuk seperti kotak triangular dan ditopang oleh sembilan kartilago. Tiga berpasangan dan tiga tidak berpasangan. Kartilago tidak berpasangan antara lain adalah Kartilago tiroid (jakun) terletak di bagian proksimal kelenjar tiroid biasanya berukuran lebih besar dan lebih menonjol pada laki-laki akibat hormon yang disekresi saat pubertas. Kartilago krikoid adalah cincin anterior yang lebih kecil dan lebih tebal, terletak di bawah kartilago tiroid. Epiglotis adalah katup kartilago elastis yang melekat pada tepian anterior kartilago tiroid. Saat menelan, epiglotis secara otomatis menutupi mulut laring untuk mencegah masuknya makanan dan cairan. Kartilago berpasangan antara lain adalah Kartilago aritenoid terletak di alas dan di kedua sisi kartilago krikoid. Kartilago ini melekat pada pita suara sejati yaitu lipatan berpasangan dari epltelium skuamosa bertingkat.1,2

Kartilago kornikulata melekat pada bagian ujung kartilago aritenoid. Kartilago kuneiform berupa batang-batang kecil yang membantu menopang jaringan lunak. Dua pasang lipatan lateral membagi rongga laring pasangan bagian atas adalah lipatan ventrikulr (pita suara semu) yang tidak berfungsi saat produksi suara. Pasangan bagian bawah adalah pita suara sejati yang melekat pada kartilago tiroid dan pada kartilago aritenold serta kartilago krikold. Pembuka di antara kedua pita ini adalah glotis. Saat bernapas, pita suara terabduksi (tertarik membuka) oleh otot laring, dan glotis berbentuk triangular. Saat menelan, pita suara teraduksi(tertarik menutup), dan glotis membentuk celah sempit. Dengan demikian, kontraksi otot rangka mengatur ukuran pembukaan glotis dan derajat ketegangan pita suara yang diperlukan untuk produksi suara.2

Gambar 3. Larynx4 Gambar 4. Tulang pada Larynx4

Pada lamina propria laring terdapat tulang rawan hialin dan elastin yang berfungsi sebagai katup yang mencegah masuknya makanan dan sebagai alat penghasil suara pada fungsi fonasi. Epiglotis merupakan juluran dari tepian laring, meluas ke faring dan memiliki permukaan lingual dan laringeal. Bagian lingual dan apikal epiglotis ditutupi oleh epitel gepeng berlapis, sedangkan permukaan laringeal ditutupi oleh epitel respirasi bertingkat bersilindris bersilia. Di bawah epitel terdapat kelenjar campuran mukosa dan serosa. Di bawah epiglotis, mukosanya membentuk dua lipatan yang meluas ke dalam lumen laring: pasangan lipatan atas membentuk pita suara palsu (plika vestibularis) yang terdiri dari epitel respirasi dan kelenjar serosa, serta di lipatan bawah membentuk pita suara sejatiyang terdiri dari epitel berlapis gepeng, ligamentum vokalis (serat elastin) dan muskulus vokalis (otot rangka). Otot muskulus vokalis akan membantu terbentuknya suara dengan frekuensi yang berbeda-beda.5

TracheaTuba dengan panjang 10 cm sampai 12 cm dan diameter 2,5 cm serta terletak di atas permukaan anterior esofagus. Tuba Ini merentang dari laring pada area vertebra serviks keenam sampai area verte-bra toraks kelima tempatnya membelah menjadi dua bronkus utama. Trakea dapat tetap terbuka karena adanya 16 sampai 20 cincin kartilago berbentuk C. Ujung posterior mulut cincin dihubungkan oleh jaringan Ikat dan otot sehingga memungkinkan ekspansi esofagus. Trakea dilapisi epitellum respiratorik (kolumnar bertingkat dan bersllia) yang mengandung banyak sel goblet.2,5

Gambar 5. Trachea dan potongan melintang trachea4Mendorong keluar debu-debu dan bakeri dengan gerakan silia-silia di trakea. Permukaan trakea dilapisi oleh epitel respirasi. Terdapatkelenjar serosa pada lamina propria dan tulang rawan hialin berbentuk C (tapal kuda), yang mana ujung bebasnya berada di bagian posterior trakea. Cairan mukosa yang dihasilkan oleh sel goblet dan sel kelenjar membentuk lapisan yang memungkinkan pergerakan silia untuk mendorong partikel asing. Sedangkan tulang rawan hialin berfungsi untuk menjaga lumen trakea tetap terbuka. Pada ujung terbuka (ujung bebas) tulang rawan hialin yang berbentuk tapal kuda tersebut terdapatligamentum fibroelastis dan berkas otot polos yang memungkinkan pengaturan lumen dan mencegah distensi berlebihan.5

Percabangan bronkusBronkus primer kanan berukuran lebih pendek, lebih tebal, dan lebih lurus dibandingkan bronkus primer kiri karena arkus aorta membelokkan trakea bawah ke kanan. Objek asing yang masuk ke dalam trakea kemungkinan ditempatkan dalam bronkus kanan. Setiap bronkus primer bercabang 9 sampai 12 kali untuk membentuk bronki sekunder dan tertier dengan diameter yang semakin mengecil. Saat tuba semakin menyempit, batang atau lempeng kartilago mengganti cincin kartilago. Bronki disebut ekstrapulmonar sampai masuk paru- paru, setelah itu disebut intrapulmonar. Struktur mendasar dari kedua paru- paru adalah percabangan brongkial yang selanjutnya adalah bronki, bronkiolus, bronkiolus terminal, bronkiolus respiratorik, duktus alveolar, dan alveoli. Tidak ada kartilago dalam bronkiolus, silia tetap ada samapi bronkiolus respiratorik terkecil.2

Bronkus terdiri dari dua bagian yaitu bronkus kanan dan bronkus kiri. Mukosa bronkus secara struktural mirip dengan mukosa trakea, dengan lamina propria yang mengandungkelenjar serosa , serat elastin, limfosit dan sel otot polos. Tulang rawan pada bronkus lebih tidak teratur dibandingkan pada trakea; pada bagian bronkus yang lebih besar, cincin tulang rawan mengelilingi seluruh lumen, dan sejalan dengan mengecilnya garis tengah bronkus, cincin tulang rawan digantikan oleh pulau-pulau tulang rawan hialin.1,2,5

Percabangan bronkus yang banyak mengandung otot polos. Bronkiolus tidak memiliki tulang rawan dan kelenjar pada mukosanya. Lamina propria mengandung otot polos dan serat elastin. Pada segmen awal hanya terdapat sebaran sel goblet dalam epitel. Pada bronkiolus yang lebih besar, epitelnya adalah epitel bertingkat silindris bersilia, yang makin memendek dan makin sederhana sampai menjadiepitel selapis silindris bersilia atau selapis kuboid pada bronkiolus terminalis yang lebih kecil. Terdapat sel Clara pada epitel bronkiolus terminalis, yaitu sel tidak bersilia yang memiliki granul sekretori dan mensekresikan protein yang bersifat protektif. Terdapat juga badan neuroepitel yang kemungkinan berfungsi sebagai kemoreseptor.1,2

Dikelilingi kapiler-kapiler darah yang dibatasi oleh membran alveoli kapiler tempat terjadinya pertukaran O2 dan CO2 atau pernapasan eksternal. Alveolus merupakan struktur berongga tempat pertukaran gas oksigen dan karbondioksida antara udara dan darah. Septum interalveolar memisahkan dua alveolus yang berdekatan, septum tersebut terdiri atas 2 lapis epitel gepeng tipis dengan kapiler, fibroblas, serat elastin, retikulin, matriks dan sel jaringan ikat. Terdapat sel alveolus tipe 1 yang melapisi 97% permukaan alveolus, fungsinya untuk membentuk sawar dengan ketebalan yang dapat dilalui gas dengan mudah. Sitoplasmanya mengandung banyak vesikel pinositotik yang berperan dalam penggantian surfaktan (yang dihasilkan oleh sel alveolus tipe 2) dan pembuangan partikel kontaminan kecil. Antara sel alveolus tipe 1 dihubungkan oleh desmosom dan taut kedap yang mencegah perembesan cairan dari jaringan ke ruang udara. Sel alveolus tipe 2 tersebar di antara sel alveolus tipe 1 keduanya saling melekat melalui taut kedap dan desmosom. Sel tipe 2 tersebut berada di atas membran basal, berbentuk kuboid dan dapat bermitosis untuk mengganti dirinya sendiri dan sel tipe 1. Sel tipe 2 ini memiliki ciri mengandung badan lamela yang berfungsi menghasilkan surfaktan paru yang menurunkan tegangan alveolus paru.2,5

PulmoParu-paru adalah organ berbentuk piramid seperti spons dan berisi udara, terletak dalam rongga toraks. Paru kanan memiliki tiga lobus, paru kiri memiliki dua lobus. Setiap paru memiliki sebuah apeks yang mencapai bagian atas iga pertama, sebuah permukaan diafragmatik terletak di atas diafragma, sebuah permukaan mediastinal yang terletak terpisah dari paru lain oleh mediastinum dan permukaan kostal terletak diatas kerangka iga.1,2

Gambar 6. Pulmo dextra dan sinistraPermukaan mediastinal memiliki hilus tempat masuk dan keluarnya pembuluh darah bronki, pulmonar, dan bronkial dari paru. Pleura adalah membran penutup yang membungkus setiap paru, pleura perietal melapisi rongga toraks (kerangka iga, diafragma, mediastinum) pleura viseral melapisi paru dan bersambungan dengan pleura parietal di bagian bawah paru, rongga pleura adalah ruang potensial antara pleura parietal dan viseral yang mengandung lapisan tipis cairan pelumas. Cairan ini disekresi oleh sel-sel pleural sehingga paru- paru dapat mengembang tanpa melakukan friksi. Tekanan cairan agak negatif dibandingkan tekana atmosfer. Resesus pleura adalah area rongga pleura yang tidak berisi jaringan paru. Area ini muncul saat pleura parietal bersilangan dari satu permukaan ke permukaan lain. Saat bernapas, paru- paru bergerak keluar masuk area ini. Resesus leura kostomediastinal terletak ditepi anterior kedua sisi pleeura, tempat pleura parietal berkelok dari kerangka iga ke permukaan lateral mediastinum. Resesus pleura kostodiagfragmatik terletak di tepi posterior kedua sisi pleura di antara diagfragma dan permukaan kostal internal toraks.2,5

Mekanisme pernapasan

Mekanisme sistem pernapasan dalam mengambil nafas ke dalam tubuh dan membuang napas ke udara dilakukan dengan dua cara pernapasan yakni pernapasan dada dan perut:6 Pernapasan Dada (Costal Breathing).Pernapasan dada adalah pernapasan yang melibatkan otot antar tulangrusuk. 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. Mekanismenya dapat dibedakan sebagai berikut.

Fase Inspirasi. Fase ini berupa berkontraksinya otot antar tulang rusuk sehingga rongga dada membesar, akibatnya tekanan dalam rongga dada menjadi lebih kecil daripada tekanan di luar sehingga udara luar yang kaya oksigen masuk.

Fase Ekspirasi. Fase ini merupakan fase relaksasi atau kembalinya otot antara tulang rusuk ke posisi semula yang dikuti oleh turunnya tulang rusuk sehingga rongga dada menjadi kecil. Sebagai akibatnya, tekanan di dalam rongga dada menjadi lebih besar daripada tekanan luar, sehingga udara dalam rongga dada yang kaya karbon dioksida keluar.

Pernapasan Perut (Diaphragmatic Breathing)Pernapasan perut adalah pernapasan yang melibatkan otot diafragma. 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. Mekanismenya dapat dibedakan sebagai berikut.

Fase Inspirasi. Fase ini berupa berkontraksinya otot diafragma sehingga rongga dada membesar, akibatnya tekanan dalam rongga dada menjadi lebih kecil daripada tekanan di luar sehingga udara luar yang kaya oksigen masuk.

Fase Ekspirasi. Fase ini merupakan fase relaksasi atau kembalinya otot diaframa ke posisi semula yang dikuti oleh turunnya tulang rusuk sehingga rongga dada menjadi kecil. Sebagai akibatnya, tekanan di dalam rongga dada menjadi lebih besar daripada tekanan luar, sehingga udara dalam rongga dada yang kaya karbon dioksida keluar.

Secara fisiologis tepatnya proses inspirasi adalah sebagai berikut; diafragma berkontraksi, bergerak ke arah bawah, dan mengembangkan rongga dada dari atas ke bawah. Otot-otot interkosta eksternal menarik iga ke atas dan keluar, yang mengembangkan rongga dada kearah samping kiri dan kanan serta ke depan dan kebelakang. Dengan mengembangnya rongga dada, pleura parietal ikut mengembang. Tekanan intrapleura menjadi makin negative karena terbentuk isapan singkat antara membrane pleura. Perlekatan yang diciptakan oleh cairan serosa, memungkinan pleura visceral untuk mengembang juga, dan hal ini juga mengembangkan paru-paru.2,3,7

Dengan mengembangnya paru-paru, tekanan intrapulmonal turun di bawah tekanan atmosfir, dan udara memasuki hidung dan terus mengalir melalui saluran pernapasan sampai ke alveoli. Masuknya udara terus berlanjut sampai tekanan intrapulmonal sama dengan tekanan atmosfir; ini merupakan inhalasi normal. Tentu saja inhalasi dapat dilanjutkan lewat dari normal, yang disebut sebagai napas dalam. Pada napas dalam diperlukan kontraksi yang lebih kuat dari otot-otot pernapasan untuk lebih mengembangkan paru-paru, sehingga memungkinan masuknya udara lebih banyak. Sedangkan proses ekspirasi atau yang juga disebut ekshalasi dimulai ketika diafragma dan otot-otot interkosta rileks. Karena rongga dada menjadi lebih sempit, paru-paru terdesak, dan jaringan ikat elastiknya yang meregang selama inhalasi, mengerut dan juga mendesak alveoli. Dengan meningkatnya tekanan intrapulmonal di atas tekanan atmosfir, udara didorong ke luar paru-paru sampai kedua tekanan sama kembali.7

Pertukaran Gas Pertukaran gas mencakup dua proses yang independen, pernapasan internal-pertukaran gas antara alveoli dengan aliran darah dan pernapasan eksternal-pertukaran gas antara kapiler dalam tubuh dengan sel-sel tubuh. Kedua proses tersebut mencakup perpindahan gas melalui difusi-perpindahan gas dari tempat yang berkonsentrasi tinggi ke tempat berkonsentrasi lebih rendah. Kecepatan perpindahan gas ini bergantung pada konsentrasi (kepekatan) atau pada tekanan yang dikeluarkan oleh gas (tekanan parsial). Secara umum udara yang kita hirup sebenarnya merupakan campuran yang mengandung kira-kira 21% oksigen, 0,04% karbon dioksida, dan 78% nitrogen. Tekanan parsial (yang juga dikenal dengan hukum Dalton) adalah tekanan yang dikelarukan oleh salah satu dari sembarang gas dalam suatu campuran gas-gas yang secara langsung berhubungan dengan konsentrasi gas tersebut dalam campuran dan dengan tekanan total campuran gas. Tekanan parsial, kadang cukup disebut tension mempunyai symbol P dan satuan mm Hg. Pertukaran gas yang terjadi dengan proses difusi terdapat dua cara yaitu transport O2 dan CO2.3,7,8Transport O2Sekitar 97% oksigen dalain darah dibawa eritrosit yang telah berikatan dengan hemoglobin (Hb) 3% oksigen sisanya larut dalam plasma. Setiap molekul dalam keempat molekul besi dalam hemoglobin berikatan dengan satu molekul oksigen untuk membentuk oksihemoglobin (HbO2) berwarna merah tua. Ikatan ini tidak kuat dan reversibel. Hemoglobin tereduksi berwarna merah kebiruan. Kapasitas oksigen adalah volume maksirnum oksigen yang dapat berikatan dengan sejumlah hemoglobin dalam darah. Setiap sel darah merah mengandung 280 juta molekul hemoglobin. Kejenuhan oksigen darah adalah rasio antara volume oksigen aktual yang terikat pada hemoglobin dan kapasitas oksigen. Kejenuhan oksigen dibatasi oleh jumlah hemoglobin atau pO2.3,7,8,9

Besarnya oksigen yang berdifusi ke dalam darah setiap menit bergantung pada faktor:3Gradient tekanan oksigen antara udara alveolar dan darah pulmonal yang masuk (pO2 alveolar-pO2 darah)

Area permukaan fungsional total membrane pernapasan

Volume pernapasan satu menit

Ventilasi alveolar. Keempat faktor tersebut mempunyai hubungan langsung dengan difusi oksigen. Apa saja yang menurunkan pO2 alveoli cederung akan menurunkan gradient tekanan oksigen darah alveolar dan karenanya cenderung menurunkan jumlah oksigen yang memasuki darah.9

Transport CO2Karbon dioksida yang berdifusi ke dalam darah dan janingan dibawa ke paru-paru melalui cara berikut ini:7,8Sejumlah kecil karbon dioksida (7% sampai 8%) tetap terlarutdalamplasma. Karbon dioksida yang tersisa bergerak ke dalam sel darah merah, di mana 25%-nya bergabung dalam bentuk reversibel yang tidak kuat dengan gugus amino di bagian globin pada hemoglobin untuk membentuk karbaminohemoglobin.

Sebagian besar karbon dioksida dibawa dalam bentuk bikarbonat, terutama dalam plasma. Karbon dioksida dalam sel darah merah berikatan dengan air untuk membentuk asam karbonat dalam reaksi bolak-balik yang dikatalis oleh anhidrase karbonik. Reaksi di atas berlaku dua arab, bergantung konsentrasi senyawa.

Jika konsentrasi CO2 tinggi, seperti dalam Jaringan, reaksi beglangsung ke kanan sehingga lebih banyak terbentuk ion hidrogen dan bikarbonat. Dalam paru yang konsentrasi CO2-nya lebih rendah, reaksi berlangsung ke kiri dan melepaskan karbon dioksida.

Asidosis AlkalosispH darah arteri normal adalah kurang lebih 7,40 atau di antara 7,38 7.40. proses perubahan ph ada dua macam, yaitu proses perubahan yang bersifat metabolik, karena perubahan konsentrasi ion nikarbonat yang disebabkan gangguan metabolisme. Dan proses perubahan yang bersifat respiratorik, karena perubahan tekanan parsial CO2 disebabkan gangguan respirasi. Perubahan pCO2 akan menyebabkan perubahan pH darah. PH darah akan turun atau yang disebut asidosis jika pCO2 naik (asidosis respiratorik primer) atau jika HCO3- turun (asidosis metabolik primer). PH darah akan naik atau yang disebut alkalosis jika pCO2 turun (alkalosis respiratorik primer) atau jika HCO3- naik (alkalosis metabolik primer).10

Proses asidosis respiratorik terjadi jika terdapat akumulasi CO2 sehingga terjadi peningkatan pCO2. Karena pCO2 naik, pH darah akan turun. Pada proses asidosis yang baru saja terjadi, setiap perubahan pCO2 sebesar 10 mmHg akan menurunkan pH darah sebesar 0,08 unit, sedangkan pada proses asidosis yang telah lama terjadi dan telah terdapat hasil upaya ginjal untuk mengompensasi, perubahan pCO2 sebesar 10 mmHg hanya menurunkan pH darah sebesar 0,03 unit. Sebaliknya pada alkalosis respiratorik, menurunnya pCO2 akan meningkatkan pH darah, setiap perubahan sebesar 10 mmHg akan terjadi perubahan darah sebesar 0,08 unit pada proses akut dan 0,3 unit pada proses kronik.10,11

Pada asidosis metabolik, konsentrasi HCO3- akan turun. Pada keadaan ini dibedakan apakah terdapat peningkatan anion gap atau tidak. Anion gap adalah perbedaan antara umlah muatan ion positif pada Na+ dan jumlah muatan ion negatif pada Cl- dan HCO3-. Anion HCO3- turun karena kehadiran anion lain. Karena anion HCO3- turun, akan terdapat peningkatan harga anion gap atau anion gap melampaui angka normal. Sedangkan pada alkalosis metabolik,terjadinya peningkatan anion HCO3- . Kejadian ini diakibatkan oleh hilangnya ion H+. Sebagai upaya kompensasi, paru akan berusaha menciptakan keadaan hipoventilasi sehingga CO2 tertimbun dan pCO2 naik, dengan demikian pH akan naik kembali.10,11

Volume Kapasitas Paru

Secara rerata pada orang dewasa sehat, udara maksimal yang dapat ditampung paru adalah sekitar 5,7 liter pada pria dan 4,2 liter pada wanita. Ukuran anatomik, usia, dan daya regang paru, serta ada tidaknya penyakit pernapasan mempengaruhi kapasitas paru total ini. Perubahan volume paru yang terjadi selama berbagai upaya bernapas dapat diukur dengan menggunakan spirometer, suatu alat untuk menentukan berbagai volume dan kapasitas paru. Dalam melihat hasil dari spirometer atau yang bisa disebut spirogram terdapat perubahan kurva yang dapat kita lihat hal tersebut merupakan perubahan dari volume paru, hal tersebut dapat diuraikan sebagai berikut:3,7,8Volume Tidal (TV) adalah volume udara yang masuk atau keluar paru selama satu kali bernapas. Nilai rerata pada kondisi istirahat = 500 ml.

Volume Cadangan Inspirasi (Inspiratory Reserve Volume, IRV) adalah volume tambahan udara yang dapat secara maksimal dihirup di atas volume tidal. IRV dicapai oleh kontraksi maksimal diaftagma, otot interkostal eksternal, dan otot inspirasi tambahan, dengan nilai rerata = 3000 ml.

Volume Cadangan Ekspirasi (Expiratory Reserve Volume, ERV) adalah volume tambahan udara yang didapat secara aktif di keluarkan dengan mengkontraksikan secara maksimal otot-otot ekspirasi melebihi udara yang secara normal dihembuskan secara pasif dan akhir volume tidal, dengan nilai rerata = 1000 ml.

Volume Residual (Residual Volume, RV) adalah volume udara yang tertinggal di paru bahkan setelah ekspirasi maksimal. Nilai rerata = 1200 ml. Volume residual tidak dapat diukur secara langsung dengan spirometer, karena volume udara ini tidak keluar dan masuk paru.

Volume Ekspirasi paksa dalam satu detik (Forced Expiratory Volume in one second, FEV1) adalah volume udara yang dapat dihembuskan selama detik pertama ekspirasi dalam suatu penentuan VC. Biasanya FEV1 adalah sekitar 80% udara yang dapat dihembuskan secara paksa dari paru yang telah mengembang maksimal dapat dihembuskan dalam satu detik. Pengukuran ini menunjukkan laju aliran udara paru maksimal yang dapat dicapai.

Dalam menguraikan peristiwa-peristiwa pada siklus paru, kadang-kadang diperlukan untuk menyatukan dua volume atau lebih. Kombinasi seperti itu disebut kapasitas paru. Dalam hal ini terdapat berbagai kapasitas paru yang dapat diuraikan sebagai berikut:3,7,8Kapasitas Inspirasi ( Inspiratory Capacity, IC) adalah volume udara maksimal yang dapat dihirup pada akhir ekspirasi tenang normal. (IC = IRV + TV) dengan nilai rerata = 3500 ml.

Kapasitas Residual Fungsional (Functional Residual Capaticy, FRC) adalah volume udara di paru pada akhir ekspirasi pasif normal (FRC = ERV + RV) dengan nilai rerata = 2200 ml.

Kapasitas Vital (Vital Capacity, VC) adalah volume udara maksimal yang dapat dikeluarkan dalam satu kali bernapas setelah inspirasi maksimal. Subjek pertama-tama melakukan inspirasi maksimal lalu ekspirasi maksimal (VC = IRV + TV + ERV). VC mencerminkan perubahan volume maksimal yang dapat terjadi pada paru. Hal ini jarang digunakan, karena kontraksi otot maksimal yang terlibat melelahkan, tetapi berguna untuk memastikan kapasitas fungsional paru dengan nilai rerata = 4500 ml.

Kapasitas Paru Total (Total Lung Capacity, TLC) adalah volume udara maksimal yang dapat ditampung oleh paru (TLC = VC + RV) dengan nilai rerata = 5700 ml.

Gambar 7. Variasi volume paru

Pengendalian PernapasanKita dapat menahan napas secara sadar dalam waktu singkat atau juga bernapas lebih cepat dan lebih dalam. Akan tetapi hampir setiap waktu, terdapat mekanisme otomatis yang mengatur pernapasan kita. Kontrol otonom tersebut menjamin bahwa kerja sistem respirasi dikoordinasikan dengan kerja sistem kardiovaskuler. Pusat kontrol pernapasan kita berlokasi di dua daerah di otak, yaitu medula oblongata dan pons. Dibantu oleh pusat kontrol di pons, pusat medula menentukan irama dasar pernapasan. Ketika kita napas dalam-dalam, mekanisme umpan-balik negatif mencegah paru-paru kita supaya tidak membesar secara berlebihan, sensor pereganggan dalam jaringan paru-paru mengirimkan impuls saraf kembali ke medula, yang akan menghambat pusat kontrol pernapasannya.6-8Sistem saraf menyesuaikan kecepatan ventilasi alveolus hampir tepat seperti permintaan tubuh sehingga tekanan oksigen (pO2) dan tekanan karbon dioksida (pCO2) darah hampir tidak berubah.8 Pusat pernapasan terdiri dari tiga kelompok utama neuron:3,7kelompok pernapasan dorsal menghasilkan potensial aksi inspiratorik yang terus meningkat dan berperan menentukan irama dasar pernapasan. kelompok ini terletak di bagian distal medula dan menerima input dari kemoreseptor perifer dan reseptor jenis lain melalui saraf vagus dan glosofaringeus.

Kelompok pernapasan ventral, yang terletak di bagian ventrolateral medula, dapat menyebabkan ekspirasi atau inspirasi, bergantung pada neuron mana dalam kelompok ini yang terstimulasi. Pusat ini inaktif sewaktu pernapasan normal tenang tetapi penting untuk merangsangotot-otot pernapasan abdomen jika dibutuhkan tingkat pernapasan yang lebih tinggi.

Pusat pneumotaksik dan pusat apnustik, pusat pneumotaksik terletak di sebelah dorsal di bagian superior pons, membantu mengontrol kecepatan dan pola bernapas. Pusat ini menyalurkan sinyal inhibitorik ke kelompok respiratorik dorsal dan karenanya mengontrol fase pengisian pada siklus pernapasan. Karena membantu inspirasi, pusat ini memiliki efek sekunder meningkatkan kecepatan pernapasan. Sedangkan pusat apnustik mencegah neuron-neuron inspiratorik dipadamkan, sehingga dorongan inspirasi meningkat. Dengan sistem chek and balance ini, pusat pneumotaksik mendominasi pusat apnustik, membantu menghentikan inspirasi dan membiarkan ekspirasi terjadi secara normal tanpa rem pneumotaksik ini, pola bernapas akan berupa tarikan napas panjang yang terputus mendadak dan singkat oleh ekspirasi. Pola bernapas yang abnormal ini dikenal sebagai apnusis; karena itu, pusat yang mendorong tipe bernapas ini disebut pusat apnustik.

Refleks Hering-Breuer mencegah pengembangan berlebihan paru. Relfleks ini dipicu oleh reseptor saraf di dinding bronkus dan bronkiolus. Jika paru berkembang berlebihan, reseptor-reseptor ini mengirim sinyal melalui saraf vagus ke kelompok pernapasan dorsal yang mematikan laju inspirasi, sehingga 'menghentikan' inspirasi lebih lanjut. Hal ini disebut inflasi Hering-Breuer.7Tujuan terpenting dari respirasi adalah mempertahankan konsentrasi oksigen, karbon dioksida, dan ion hidrogen. Kelebihan karbon dioksida atau ion hidrogen terutama akan merangsang pusat pernapasan itu sendiri, menyebabkan perningkatan kekuatan sinyal inspiratorik dan ekspiratorik ke otot-otot pernapasan. Oksigen, sebaliknya, bekerja pada kemoreseptor perifer yang terletak di badan aorta dan karotis, dan reseptor ini pada gilirannya menyalurkan sinyal saraf yang sesuai ke pusat pernapasan untuk mengontrol respirasi.7,8Pusat kontrol yang ada di medula oblongata juga membantu mempertahankan homeostasis dengan cara memonitor kadar CO2 dalam darah dan mengatur jumlah CO2 yang dibuang oleh alveoli ketika kita menghembuskan napas. Petunjuk utama mengenai konsentrasi CO2 datang dari munculnya sedikit perubahan pH darah dan cairan jaringan yang menggenangi otak. Karbon dioksida bereaksi dengan air untuk membentuka asam karbonat, yang menurunkan pH. Ketika pusat kontrol yang ada di medula oblongata mendeteksi sedikit penurunan pH cairan serebrospinal atau darah, pusat kontrol tersebut akan mengikat kedalaman dan laju pernapasan, dan kelebihan CO2 dibuang di dalam udara yang dihembuskan, hal ini terjadi ketika kita berolahraga.6-8

Gangguan fungsi paru

Pada individu normal terjadi perubahan (nilai) fungsi paru secara fisiologi ssesuai dengan perkembangan umur dan pertumbuhan parunya (lung growth). Mulai dari fase anak sampai kira- kira umur 22-24 tahun terjadi pertumbuhan paru sehingga pada waktu itu nilai fungsi paru semakin besar bersamaan dengan pertambahan umur. Beberapa waktu nilai fungsi paru menetap (stasioner) kemudian menurun secara gradual, biasanya pada usia 30 tahun mulai mengalami penurunan, selanjutnya nilai fungsi paru mengalami penurunan rata-rata sekitar 20 ml tiap pertambahan satu tahun usia seseorang. Gangguan fungsi ventilasi paru menyebabkan jumlah udara yang masuk kedalam paru-paru akan berkurang dari normal. Gangguan fungsi ventilasi paruyang utama adalah :2,3Restriksi yaitu penyempitan saluran paru-paru yang diakibatkan oleh bahanyang bersifat alergen seperti debu, spora jamur, dan sebagainya yang menganggu saluran pernapasan.

Obstruksi yaitu penurunan kapasitas fungsi paru yang diakibatkan oleh penimbunan debu sehingga menyebabkan penurunan kapasitas fungsi paru.

Kombinasi obstruksi dan restriksi (mixed), yaitu terjadi juga karena prosespatologi yang mengurangi volume paru, kapasitas vital dan aliran udara yang juga melibatkan saluran nafas.

Selain hal tersebut ada beberapa faktor yang sering kita jumpai seperti, usia, jenis kelamin, suhu tubuh, posisi tubuh, dan kegiatan tubuh.

Penutup

Berdasarkan pembahasan-pembahasan tersebut, pernapasan merupakan suatu mekanisme yang berjalan secara satu kesatuan yang dimana jika terdapat suatu hambatan pada salah satu proses dari mekanisme terebut maka akan dapat mempengaruhi mekanisme secara keseluruhan. Dalam sistem pernapasan seseorang, setiap orang memiliki batasan-batasan yang berbeda-beda tergantung dari kondisi fisik atau ketahanan dari pengaturan pernapasan, sehingga orang tersebut dapat cukup menadapat oksigen dari luar tubuhnya, akan tetapi ada suatu keadaan seperti dalam skenario yang dimana terdapat masalah mengenai radang pada rongga sinus, hal tersebut dapat mempengaruhi seluruh sistem pernapasan, karena rongga sinus dapat mempengaruhi jalan masuk nya oksigen ke dalam tubuh. Seperti halnya dengan pilek yang akan menyumbat saluran pada rongga hidung yang akhirnya membuat oksigen kesulitan untuk masuk karena rongga tersebut terhambat. Akibat dari hal itulah maka mekanisme pernapasan tidak dapat berjalan dengan lancar. Banyak faktor lain yang dapat mempengaruhi seperti usia, jenis kelamin, suhu tubuh, posisi tubuh, dan kegiatan tubuh.

DAFTAR PUSTAKAGunardi S. Anatomi sistem pernapasan. Jakarta: Balai Penerbit Fakultas Kedokteran Universitas Indonesia; 2009.h.2-50.78.

Sloane E. Anatomi dan fisiologi untuk pemula. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2004.h.266-277.

Sherwood L. Fisiologi manusia dari sel ke sistem. 6th ed. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2012.h.496-556.

Putz R, Pabst R. Sobotta atlas of human anatomy. Vol 1. 14th ed. Munich: Urban & Fischer verlag; 2006.p.120-140.

Fawcett D. Buku ajar histologi. 12th ed. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2002.h.629-649.

Campbell NA, Reece JB, Mitchell LG. Biologi. 5th ed. Jilid ke-3. Jakarta: Penerbit Erlangga; 2002.h.61-67.

Hall J, Guyton A. Buku saku fisiologi kedokteran. 11th ed. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2010.h.293-332.

Guyton A. Fisiologi manusia dan mekanisme penyakit. 3Rded. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2012.h.343-371

Asih NGY, Effendy C. Keperawatan medical bedah: klien dengan gangguan system pernapasan. Jakarta: EGC; 2002.h.11.

Darmanto DR. Respirologi. Jakarta: Penerbit Buku Kedoteran EGC; 2009.h.40-45.

James J, Baker C, Swain H. Prinsip-prinsip sains untuk keperawatan. Jakarta: Penerbit Erlangga; 2008.h.40-50.