Tinjauan Pustaka

Proses Pernapasan Pada Manusia dan Alat Pengukur Spirometri

Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana

Jalan Arjuna Utara No.6, Jakarta, 11510

edison@civitas.ukrida.ac.id

Pendahuluan

1. Latar belakang

Seperti yang kita tahu, kita sebagai makhluk hidup memiliki satu ciri yang sangat

penting yaitu bernapas. Bernapas merupakan proses keluar masuknya udara pernapasan.

Kita menghirup oksigen kemudian mengeluarkan karbondioksida dan uap air. Proses

pernapasan dimulai dari masuknya udara dari hidung kemudian masuk semakin dalam

hingga mencapai paru-paru kemudian dikeluarkan lagi melalui hidung. Ada pula

gangguan-gangguan pada pernapasan seperti sesak napas dan lain sebagainya. Untuk

lebih mengerti lebih spesifik, akan dijelaskan pada makalah ini.

2. Rumusan masalah

Untuk mengetahui kemampuan pernapasan seseorang menggunakan pemeriksaan

spirometri.

3. Hipotesis.

Pemeriksaan spirometri untuk mengetahui kemampuan pernapasan.

Isi

Sistem pernapasan dibentuk oleh beberapa struktur. Seluruh struktur tersebut terlibat

dalam proses respirasi eksternal yaitu proses pertukaran oksigen antara atmosfer dan darah serta

pertukaran karbondioksida antara darah dan atmosfer. Respirasi eksternal adalah proses

pertukaran gas antara darah dan atmosfer sedangkan respirasi internal adalah proses pertukaran

gas antara darah sirkulasi dan sel jaringan. Respirasi internal berlangsung di seluruh sistem

tubuh. Struktur yang membentuk sistem pernapasan dapat dibedakan menjadi struktur utama

(principal structure) dan struktur pelengkap (accessory structure).1

Struktur utama sistem pernapasan dibagi menjadi dua, yaitu saluran udara pernapasan

bagian atas dan saluran udara pernapasan bagian bawah. 2

Saluran udara pernapasan bagian atas:

1. Rongga hidung

Hidung terdiri atas dua nostril yang merupakan pintu masuk menuju rongga

hidung. Rongga hidung adalah dua kanal sempit yang satu sama lainnya dipisahkan oleh

septum. Dinding rongga hidung dilapisi oleh mukosa respirasi serta sel epitel batang,

bersilia, dan berlapis semu. Muksa tersebut menyaring, menghangatkan, dan

melembabkan udara yang masuk melalui hidung. Vestibulum merupakan bagian dari

rongga hidung yang berambut dan berfungsi menyaring partikel-partikel asing berukuran

besar agar tidak masuk ke saluran pernapasan bagian bawah. Dalam hidung juga terdapat

saluran-saluran yang menghubungkan antara rongga hidung dengan kelenjar air mata,

bagian ini dikenal dengan kantung nasolakrimalis. Kantung nasolakrimalis ini berfungsi

mengalirkan air melalui hidung yang berasal dari kelenjar air mata jika seseorang

menangis. 2

2. Sinus paranasal

Sinus paranasal berperan dalam menyekresi mukus, membantu pengaliran air

mata melalui saluran nasolakrimalis, dan membantu dalam menjaga permukaan rongga

hidup tetap bersih dan lembab. Sinus paranasal juga termasuk dalam wilayah pembau di

bagian posterior rongga hidung. Wilayah pembau tersebut terdiri atas permukaan inferior

palatum kribriform, bagian superior septum nasal, dan bagian superior konka hidung.

Reseptor di dalam epitel pembau ini akan merasakan sensasi bau.2

3. Faring

Faring (tekak) adalah pipa berotot yang bermula dari dasar tengkorak dan

berakhir sampai pesambungannya dengan esofagus dan batas tulang rawan krikoid.

Faring terdiri atas tiga bagian yang dinamai berdasarkan letaknya, yakni nasofaring,

orofaring, dan laringofaring.

Rongga nasofaring tidak pernah tertutup, berbeda dari orofaring dan

laringofaring. Nasofaring berhubungan dengan rongga hidung melalui choanae.

Sedangkan yang berhubungan dengan orofaring melalui isthimus pharingeum. Pada

nasofaring ini terdapat pharyngeal tonsil dan tuba eustachius. Nasofaring ini tersusun atas

epitel bertingkat torak bersilia bersel goblet.3

Orofaring merupakan pertemuan rongga mulut dengan faring, disini terdapat pula

pangkal lidah. Pada dinding lateralnya tedapat tonsilla palatina yang masing-masingnya

terletak di sinus tonsillaris. Berhubungan dengan rongga mulut melalui isthmus

oropharingeum. Makanan dalam bentuk bolus dari rongga mulut didodrong masuk ke

orofaring. Bolus menekan uvula sehingga menutup saluran menuju ke hidung. Hal ini

menjaga supaya makanan yang masuk tidak keluar ke hidung. Proses dilanjutkan dengan

menurunnya epiglotis yang menutup glotis. Bolus melalui laringofaring dan masuk ke

esophagus.4 Orofaring tersusun atas epitel berlapis gepeng tidak bertanduk.3

Laringofaring terjadi persilangan antara aliran udara dan aliran makanan. Laringofaring

terdiri dari epitel bervariasi tetapi sebagian besar terdiri dari epitel berlapis gepeng tidak

bertanduk. Laringofaring akan berhubungan dengan laring melalui aditus laringis.3

4. Laring

Laring terletak di antara faring dan trakea. Berdasarkan letak vertebra servikalis,

laring berada di ruas ke 4/5 dan berakhir di vertebra servikalis ruas ke 6. Laring disusun

oleh 9 kartilago yang disatukan oleh ligamen dan otot rangka pada tulang hioid di bagian

atas dan trakea di bawahnya. Kartilago yang terbesar adalah kartilago tiroid, dan di

depannya terdapat benjolan subkutaneus yang dikenal sebagai jakun yang terlihat nyata

pada pria. Kertilago tiroid dibangun oleh dua lempeng besar yang bersatu di bagian

anterior membentuk sebuah sudut seperti huruf V yang disebut tonjolan laringeal.

Kartilago krikoid adalah kartilago berbentuk cincin yang terletak di bawah kartilago

tiroid. Kertilago aritenoid adalah sepasang kartilago yang menjualang di belakang

krikoid, dan di atasnya terdapat kartilago cuneiform dan kornikulata yang sangat kecil. Di

atas kartilago tiroid terdapat epiglotis yang berupa katup dan berfungsi membantu

menutup laring saat menelan makanan.2 Laring berada diantara orofaring dan trakea, di

anterior laringofaring. Tersusun atas epitel bertingkat torak bersilia bersel gepeng kecuali

ujung plika vokalis merupakan epitel berlapis gepeng tidak bertanduk.3

Saluran pernapasan bagian bawah:

1. Trakea

Trakea adalah sebuah tabung yang berdiameter 2,5cm dengan panjang 11cm.

Trakea terletak setelah laring dan memanjang ke bawah setara dengan vertebra torakalis

ke 5. Ujung trakea bagian bawah bercabang menjadi dua bronkus kanan dan kiri.

Percabangan bronkus kanan dan kiri dikenal sebagai karina. Trakea tersusun atas 16-20

kartilago hialin berbentuk huruf C yang melekat pada dinding trakea dan berfungsi untuk

melindungi jalan udara. Kartilago ini juga berfungsi untuk mencegah terjadinya kolaps

atau ekspansi berlebihan akibat perubahan tekanan udara yang terjadi dalam sistem

pernapasan. Bagian terbuka dari bentuk C kertilago trakea ini saling berhadapan secara

posterior ke arah esofagus dan disatukan oleh ligamen elastis dan otot polos.2

2. Bronkus

Bronkus mempunyai struktur serupa dengan trakea. Bronkus kiri dan kanan tidak

simetris. Bronkus kanan lebih pendek, lebih lebar dan arahnya hampir vertikal dengan

trakea. Sebaliknya, bronkus kiri lebih panjang, lebih sempit, dan sudutnya pun lebih

runcing. Bentuk anatomi yang khusus ini memiliki implikasi klinis tersendiri seperti jika

ada benda asing yang terinhalasi, maka benda itu lebih memungkinkan berada di bronkus

kanan dibandingkan dengan brinkus kiri karena arah dan lebarnya. Bronkus pulmonalis

bercabang dan beranting sangat banyak. Cabang utama bronkus memiliki struktur serupa

trakea. Dinding bronkus dan cabang-cabangnya dilapisi epitelium batang, bersilia, dan

berlapis semu. Saluran yang semakin kecil menyebabkan jenis epitellium bronkus

mengalami penyesuaian sesuai dengan fungsinya.

Bronkiolus terminalis disebut saluran penghantar udara karena fungsi utamanya

adlaah mengantarkan udara ke tempat pertukaran gas di paru. Selain bronkiolus

terminalis terdapat pula asinus yang merupakan unit fungsional paru sebagai tempat

pertukaran gas. Asinus terdiri atas bronkiolus respiratorius dan duktur alveolaris yang

seluruhnya dibatasi alveoli dan sakus alveolus terminalis yang merupakan struktur akhir

paru. Bronkiolus respiratorius terbagi dan bercabang menjadi beberapa duktus alveolaris

dan berakhir pada kantung udara berdinding tipis yang disebut alveoli. Beberapa alveoli

bergabung membentuk sakus alveolaris. Setiap paru terdiri atas sekitar 150 juta alveoli.

Kepadatan sakus alveolaris inilah yang memberi bentuk paru tampak seperi spons.

Jaringan kapiler darah mengelilingi alveoili ditahan oleh serat elastis. Jaringan elastis ini

menjaga posisi antara alveoli dengan bronkiolus respiratorius. Adanya daya recoil dari

serat ini selama ekspirasi akan mengurangi ukuran alveoli dan membantu mendorong

udara agar keluar dari paru. 2

3. Paru-paru

Paru terletak di kedua sisi jantung di dalam rongga dada dan dikelilingi serta

dijaga oleh sangkar iga. Bagian dasar paru terletak di atas diafragma; bagian apeks paru

terletak setinggi klavikula.5 Paru merupakan organ yang elastis, berbentuk kerucut, dan

terletak dalam rongga toraks. Kedua paru dipisahkan oleh mediastinum sentral yang

berisi jantung dan beberapa pembuluh darah besar. Paru kanan lebih besar dari paru kiri.

Selain itu, paru juga dibagi menjadi tiga lobus, satu lobus pada paru kanan dan dua lobus

pada paru kiri. Lobus-lobus tersebut dibagi menjadi beberapa segmen, yaitu 10 segmen

pada paru kanan dan 9 segmen pada paru kiri. Paru-paru dibungkus oleh pleura. Pleura

merupakan kantung tertutup yang terbuat dari membran serosa yang di dalamnya

mengandung cairan serosa. Paru terinvaginasi (tertekan dan masuk ke dalam) lapisan ini,

sehingga membentuk dua lapisan penutup. Satu bagian melekat kuat pada paru dan

bagian lainnya pada dinding rongga toraks. Bagian pleura yang melekat kuat pada paru

disebut pleura viseralis dan laipas paru yang membatasi rongga toraks disebut pleura

parietalis. Pleura viseralis adalah pleura yang menempel pada paru, menutup masing-

masing lobus paru, dan melewati fisura yang memisahkan keduanya. Pleura parietalis

melekat pada dinding dada dan permukaan toraks diafragma. Pleura parietalis juga

melekat pada mediastinum dan bersambungan dengan pleura viseralis di sekeliling

perbatasan hilum. Kavitas pleural adalah sebuah ruang potensial. Dua lapisan pleura

dipisahkan oleh lapisan film tipis cairan serosa. Cairan pleura ini berfungsi sebagai

pelumas untuk mengurangi gesekan antara dua membran serosa. Pada orang normal,

cairan di rongga pleura sebanyak 1-20 ml. Tekanan dalam rongga pleura lebih rendah

dari tekanan atmosfer. Perbedaan tekanan ini berguna untuk mencegah terjadinya kolaps

paru. Tekanan intrapleura saat inspirasi sekitar -2 mmHg sampai -6 mmHg dan tekanan

saat ekspirasi -6 mmHg sampai -3 mmHg. Bila terserang penyakit, pleura mungkin akan

meradang, selain itu udara atau cairan dapat masuk ke dalam rongga pleura sehingga

menyebabkan paru tertekan atau kolaps.2

Yang termasuk struktur pelengkap sistem pernapasan adalah struktur penunjang yang

diperlukan untuk bekerjanya sistem pernapasan itu sendiri. Diantaranya adalah:

1. Dinding dada atau dinding toraks.

2. Tulang pembentuk rongga dada

Tulang iga

Vertebra torakalis

Sternum

Klavikula

Skapula

3. Otot pembatas rongga dada

Otot ekstremitas superior: M. pektoralis mayor, M. pektoralis minor, M. serratus

anterior, M. subklavius.

Otot anterolateral abdominal: M. abdominal oblikus eksternus, M. rektus abdominis.

Otot toraks intrinsik: M. interkostalis eksterna, M. interkostalis interna, M. sternalis,

M. toraksis transversus.

4. Otot pernapasan

Otot inspirasi utama: M. interkostalis eksterna, M. interkatilaginus parasternal, otot

diafragma.

Otot bantu napas: M. sternokleidomastoideus, M. skalenus anterior, M. skalenus

medius, M. skalenus posterior.

5. Diafragma

Ada tiga apertura pada diafragma: Hiatus aortikus, Hiatus esofagus, venga kava inferior.

6. Pleura

Mikroskopis

Saluran napas terdiri atas bagian konduksi dan bagian respirasi. Bagian konduksi adalah

saluran napas solid baik di luar maupun di dalam paru yang menghantar udara ke dalam paru

untuk respirasi. Bagian konduksi sistem pernapasan terdiri atas rongga hidung, faring, laring,

trakea, bronkus, bronkialis terminalis, dan sebagainya. Untuk menjamin agar saluran napas yang

lebih besar selalu terbuka, maka saluran ini ditunjang oleh tulang rawan hialin.6 Bagian respirasi

adalah lanjutan distal bagian konduksi dan terdiri atas saluran-saluran napas tempat berlangsung

pertukaran gas atau respirasi yang sebenarnya. Bronkiolus terminalis bercabang menjadi

bronkiolus respiratorius yang ditandai daengan mulai adanya kantong-kantong udara berdinding

tipis. Respirasi hanya dapat berlangsung di dalam alveoli karena sawar antara udara yang masuk

ke dalam alveoli dan darah vena dalam kapiler sangat tipis. Struktur intrapulmonal lain tempat

berlangsung respirasi adalah duktus alveolaris, sakus alveolaris, dan alveoli. Jadi unit fungsional

paru adalah alveoli.

Epiglotis adalah bagian superior laring, terjulur ke atas dari dinding anterior laring berupa

lembaran pipih. Tulang yang membentuk kerangka epiglotis adalah sepotong tulang rawan

epiglotis sentral. Permukaan anterior atau lingualnya dilapisi epitel berlapis gepeng tanpa lapisan

tanduk. Lamina propria dibawahnya menyatu dengan pekondrium tulang rawan epiglotis.

Mukosa anterior atau lingual menutupi bagian apeks epiglotis dan lebih dari separuh permukaan

posterior atau laringeal. Namun epitel berlapis gepengnya lebih rendah, jaringan ikat hilang, dan

terjadi peralihan menjadi epitel respiratorius, yaitu epitel bertingkat torak bersilia bersel goblet.

Kelenjar mukosa, serosa, atau tubuloasinar campur terdapat pada lamina propria. Kadang-kadang

kuncup kecap terlihat di epitel. Limfonodus soliter mungkin terlihat pada mukosa lingual atau

laringeal.6

Dinding trakea terdiri atas mukosa, submukosa, tulang rawan hialin, dan adventisia. Tulang

rawan pada trakea adalah sederetan cincin berbentuk C, dan di antara kedua ujung C itu terdapat

m.trakealis. Mukosa terdiri atas epitel bertingkat semu silindris bersilia dengan sel goblet.

Lamina propria mengandung serat jaringan ikat halus, jaringan limfatik difus dan kadang-kadang

limfonodus solitaries. Di lamina propria bagian dalam, serat-serat elastin membentuk sebuah

membran elastis memanjang. Di jaringan ikat longgar submukosa terdapat kelenjar tubuloasinar

campur yang duktusnya melalui lamina propria untuk memasuki lumen trakea. Tulang rawan

hialin dikelilingi jaringan ikat padat yaitu perikondrium yang menyatu dengan submukosa di satu

sisi dan dengan adventisia di sisi lain. Di dalam adventisia, terdapat banyak pembuluh darah dan

saraf yang bercabang halus ke lapisan luar.6 Bronkiolus terminalis memiliki diameter kecil.

Terdapat banyak lipatan mukosa yang menyolok dan epitelnya bertingkat semu silindris rendah

bersilia dan sedikit sel goblet. Pada bronkiolus terminal, epitelnya silindris bersilia tanpa sel

goblet. Lapisan otot polos yang berkembang baik mengelilingi lamina propria tipis, yang pada

gilirannya dikelilingi oleh adventisia. Di dekat bronkiolus terdapat sebuah cabang kecil yaitu

arteri pulmonaris. Bronkiolus ini dikelilingi oleh alveoli paru. Dinding bronkiolus respiratorius

dilapisi oleh epitel selapis kuboid. Pada bagian proksimalnya terdapat silia, namun hilang di

bagian distal bronkiolus respiratorius. Sebuah duktus alveolaris muncul dari bronkiolus

respiratorius dan banyak alveoli bermuara ke dalam duktus alveolaris. Pada setiap pintu masuk

ke alveolus terdapat epitel selapis gepeng. Dari ujung duktus alveolaris terbuka pintu lebar

menuju beberapa sakus alveolaris. Saluran ini terdiri atas beberapa alveolus yang bermuara

bersama membentuk ruangan serupa rotunda yang disebut atrium. Alveolus paru merupakan

kantong yang dibatasi oleh epitel selapis gepeng yang sangat tipis, yang salah satu sisinya

terbuka sehingga menyerupai busa atau mirip sarang tawon.7 Oleh karena alveolus berselaput

tipis dan disitu banyak bermuara kapiler darah maka memungkinkan terjadinya difusi gas

pernapasan. Selain itu terdapat juga sel epitel yang berbentuk kuboid yaitu sel saptal, yang di

dalam lumennya terdapat sel debu. Sel debu agak besar dan di dalam sitoplasmanya biasanya

terdapat partikel debu.7

Mekanisme Pernapasan

Pernapasan adalah suatu proses yang terjadi secara otomatis walau dalam keadaan

tertidur sekalipun karena sistem pernapasan dipengaruhi oleh susunan saraf otonom. Menurut

tempat terjadinya pertukaran gas maka pernapasan dapat dibedakan atas 2 jenis, yaitu pernapasan

luar dan pernapasan dalam. Pernapasan luar adalah pertukaran udara yang terjadi antara udara

dalam alveolus dengan darah dalam kapiler, sedangkan pernapasan dalam adalah pernapasan

yang terjadi antara darah dalam kapiler dengan sel-sel tubuh. Masuk keluarnya udara dalam

paru-paru dipengaruhi oleh perbedaan tekanan udara dalam rongga dada dengan tekanan udara di

luar tubuh. Jika tekanan di luar rongga dada lebih besar maka udara akan masuk. Sebaliknya,

apabila tekanan dalam rongga dada lebih besar maka udara akan keluar.8 Proses pernapasan

terdiri dari tiga bagian yaitu ventilasi, difusi gas, dan transportasi gas.

Ventilasi mekanis pulmonal

Udara mengalir dari bagian bertekanan tinggi ke bagian bertekanan rendah. Namun

demikian, bila tak ada aliran udara masuk atau keluar paru, itu berarti tekanan alveolar dan

atmosfer berada dalam keadaan seimbang. Untuk memulai pernapasan, aliran udara ke dalam

paru harus dicetuskan oleh turunnya tekanan dalam alveoli. Ini melibatkan proses yang rumit dan

berhubungan dengan banyak variabel. Ventilasi mekanis melibatkan adanya daya rekoil

elastibilitas, komplians, tekanan, dan gravitasi.

Daya rekoil elastisitas

Paru dan dada bersifat elastis, memerlukan energi untuk bergerak tetapi dapat dengan

cepat kembali ke bentuk awalnya bila energi tidak efektif lagi. gerakan ke atas dan ke bawah

diafragma, memanjangkan dan memendekkan kapasitas dada. Gerakan itu juga dikombinasikan

dengan naik dan turunnya tulang rusuk yang mampu meningkatkan dan menurunkan diameter

rongga anteroposterior sehingga menyebabkan ekspansi dan kontraksi paru. Diperkirakan ± 70%

ekspansi dan kontraksi paru diselesaikan oleh perubahan ukuran anteroposterior dan ± 30% nya

dicapai melalui perubahan panjang karena gerakan diafragma. Ventilasi adalah proses inspirasi

dan ekspirasi yang merupakan proses aktif dan pasif yang melibatkan kontraksi otot-otot

interkosta interna dan mendorong dinding dada sedikit ke arah luar. Akibatnya, diafragma turun

dan otot diafragma berkontraksi. Pada saat ekspirasi, diafragma dan otot-otot diafragma turun

dan oto diafragma berkontraksi. Pada saat ekspirasi, diafragma dan otot-otot interkosta eksterna

berelaksasi sehingga rongga dada kembali mengecil dan udara terdorong keluar. Selama proses

inspirasi, diafragma dan otot interkostal berkontraksi dan meningkatkan volume rongga dada.

Paru mengembang dan tekanan dalam kantung alveolar menjadi lebih negatif (-3 mmHg) dari

tekanan atmosfer. Tekanan negatif ini mengisap udara ke dalam kantung alveolar melalui jalan

napas. Setelah inspirasi, otot yang digunakan untuk inspirasi akan berelaksasi dan rongga dada

kembali ke posisi istirahat. Dengan penurunan ukuran dada ini, maka tekanan yang dihasilkan

paru dan tekanan intra alveolar menjadi ± +3 mmHg dapat mendorong udara keluar melewati

jalan napas. Selama upaya pernapasan maksimal, tekanan intra alveolar bervariasi dari -80

mmHg selama inspirasi sampai +100 mmHg. Selama ekspirasi, satu siklus pernapasan terdiri

atas satu inhalasi dan satu ekhalasi. Pada saat istiragat, inhalasi normal memerlukan ± 1 detik,

yang berarti lebih sedikit dari ekhalasi. Ekhalasi berakhir ± 2 deitk. Paru secara terus menerus

cenderung untuk mengempis. Ada dua faktor yang bertanggung jawab pada fenomena ini.

pertama, banyaknya serat elastis yang ada dalam jaringan paru. Kedua, tekanan yang tinggi pada

permukaan lapisan cairan alveoli. Bila tekanan permukaan tinggi, permukaan anterior alveoli

sulit untuk terpisah satu sama lain. Ini akan meningkatkan energi yang diperlukan untuk

membuka dan mengisi alveoli dengan udara selama inspirasi. Bila tekanan tinggi, permukaan

anterior alveoli sulit untuk terpisah satu sama lain. Ini akan menignkatkan energi yang

diperlukan untuk membuka dan mengisi alveoli dengan udara selama inspirasi. Bila tekanan

permukaan rendah dinding alveoli menjadi lebih mudah terpisah. Hal ini membuat pengisian

alveolar selama inspirasi hanya memerlukan sedikit upaya.

Komplians

Komplians merupakan ukuran elastisitas paru. Komplians ditunjukan sebagai

peningkatan volume dalam paru untuk tiap unit peningkatan tekanan intra alveolar. Komplians

paru normal, pada kedua paru dan toraks adalah 0,13l/ cmH2O. dengan kata lain, setiap tekanan

ditingkatkan sampai jumlah tertentu untuk meningkatkan tinggi kolam air 1cm, diperlukan

pengembangan paru dengan volume hingga 130ml. Mekanisme inspirasi memerlukan kontraksi

otot, aktivitas ini merupakan proses aktif yang memerlukan energi. Energi juga diperlukan untuk

menghasilkan dua faktor lain yang cenderung untuk mencegah ekspansi paru, yaitu tahanan

jaringan tak elastis dan tahanan jalan napas. Hal ini berarti energi tersebut dibutuhkan untuk

mengatur besar molekul jaringan ikat paru itu sendiri sehingga saling bergesekan satu sama lain

selama gerakan ekspirasi. Pada kondisi normal, ekhalasi adalah proses pasif yang tidak

memerlukan energi. Paru dengan dinding dada, rekoil sederhana ke posisi semula. Orang normal

pada saat istirahat menggunakan kurang dari 6% oksigen total tubuhnya pada waktu bernapas.

Presentase ini meningkat sesuai penurunan diameter jalan napas atau penurunan komplians.

Kondisi atau situasi yang merusak jaringan paru menyebabkannya menjadi fibrosis,

menghasilkan edema paru, blok alveoli, atau mengganggu ekspansi paru dan kemampuan

pengembangan toraks sehingga menurunkan komplians paru. Bila komplians meningkat,

jaringan paru lebih mudah mengembang. Pada kejadian adanya edema jaringan, paru akan

kehilangan banyak kualitas elastisnya, sifat liat jaringan menjadi meningkat, serta adanya cairan

yang dapat meningkatkan tahanan. Kerja pernapasan meningkat dan energi yang diperlukan

untuk menyelesaikan tugas juga meningkat. Energi diperlukan lebih banyak untuk ekhalasi bila

elastisitas hilang atau jalan napas tersumbat.

Tekanan

Udara yang ditangkap jalan napas adalah campuran nitrogen dan oksigen (99,5%) serta

sejumlah kecil karbon dioksida dan uap air (0,5%). Molekul dari berbagai gas bekerja bagai

dalam larutan. Namun demikian, campuran gas-gas seperti udara mempunyai semua jenis

molekul dan tersebat melalui volume yang ada. Pelepasan molekul yang konstan membuat

volume gas menimbulkan tekanan terhadap dinding penampung. Tekanan ini dapat didefinisikan

sebagai kekuatan dimana gas atau campuran gas berusaha untuk bergerak dari batas lingkungan

yang ada. Oleh karena itu, tiap komponen dari campuran seperti udara bertanggung jawab atas

bagian tekanan total dari seluruh campuran. Akibatnya, bila kita mengambil 100 volume udara

dan menaruhnya dalam wadah di bawah tekanan 1 atmosfer (760 mmHg), hasil analisis akan

mengetahui bahwa nitrogen merupakan 79 dari 100 volume dan volume oksigen 29 dari 100

volume. Kedua gas ini ditampung dalam suatu wadah pada tekanan 760 mmHg. Jika diambil

pada volume yang sama dan membiarkannya menyebar sampai seluruh volume terisi (100%),

maka akan terlihat tekanan dalam wadah kedua menurun dari 760 menjadi 600 mmHg. Jika hal

yang sama dilakukan pada 21 volume oksigen dan membiarkannya menyebar sampai seluruh

volume terisi (100%), maka akan terlihat tekanan pada wadah ketiga yang merupakan wadah asal

bagian dari tekanan total nitrogen menjadi 600 mmHg dan bagian oksigen menjadi 160 mmHg.

Tekanan nitrogen ini disebut tekanan parsial dari nitrogen (PN2) dan tekanan parsial oksigen

(PO2). Tekanan parsial dari gas untuk menciptakan volume adalah memaksakan gas ini keluar

melawan dinding wadah. Bila dinding wadah permeabel seperti dinding membran paru, maka

kekuatan penetrasi atau difusi gas akan langsung dengan proporsional terhadap tekanan parsial.

Gravitasi

Pada orang dewasa normal saat berdiri tegak, kekuatan gravitasi meningkatkan tekanan

intrapleural pada dasar paru. Akibatnya, semakin banyak pertukaran udara yang terjadi pada

bagian atas paru daripada di dasar paru. Pada berbagai posisi tubuh kekuatan gravitasi

meningkatkan jumlah upaya yang dibutuhkan untuk ventilasi bagian paru yang menggantung. Ini

menyebabkan pertukaran dalam ventilasi dimana ventilasi bagian ini menurun dan ventilasi lain

dari area yang menggantung meningkat.

Difusi gas

Untuk memenuhi kebutuhan oksigen di jaringan, proses difusi gas pada saat respirasi

haruslah optimal. Difusi gas adalah bergeraknya gas O2 dan CO2 atau partikel lain dari area yang

bertekanan tinggi ke arah yang bertekanan rendah. Di dalam alveoli, O2 melintasi membran

alveoli kapiler dari alveoli ke darah karena adanya perbedaan tekanan PO2 yang tinggi di alveoli

(100 mmHg) dan tekanan pada kapileryang lebih rendah (PO2 40 mmHg), CO2 berdifusi dengan

arah berlawanan akibat perbedaan tekanan PCO2 darah 45 mmHg dan di alveoli 40 mmHg.

Proses difusi dipengaruhi oleh faktor ketebalan, luas permukaan, dan komposisi membran;

koefisien difusi O2 dan CO2; serta perbedaan tekanan gas O2 dan CO2. Dalam difusi gas ini,

organ pernapasan yang berperan penting adalah alveoli dan darah. Adanya perbedaan tekanan

parsial dan difusi pada sistem kapiler dan cairan intertisial akan menyebabkan pergerakan O2 dan

CO2 yang kemudian akan masuk pada zona respirasi untuk melakukan difusi respirasi.

Transportasi Gas

Transportasi gas adalah perpindahan gas dari paru ke jaringan dan dari jaringan ke paru

dengan bantuan darah (aliran darah). Maksudnya O2 ke dalam sel darah yang bergabung dengan

hemoglobin yang kemudian membentuk oksihemoglobin sebanyak 97% dan sisanya 3%

ditransportasikan ke dalam cairan plasma dan sel. Agar oksigen dapat disuplai ke sel-sel tubuh

secara optimal maka diperlukan hemoglobin dalam jumlah dan fungsi yang optimal untuk

mengangkut dari sirkulasi yang efektif ke jaringan tubuh. Jumlah O2 yang dikirim setiap

menitnya sama dengan jumlah curah jantung per liter dalam satu menit dikalikan dengan jumlah

mililiter O2 yang terkandung dalam 1 liter darah arteri. Dalam keadaan istirahat sekitar 5 x 200

atau 1000 mlO2/menit, sekitar ¼ digunakan jaringan dan ¾ sisanya bercampur kembali dengan

darah vena. Selama melakukan latihan fisik, jumlah O2 dalam arteri tetap, tetapi curah jantung

akan meningkat. Dengan curah jantung sebesar 24 l/menit, oksigen yang diangkut adalah 24 x

200 atau 4900 ml/menit akan digunakan jaringan sebesar ¾ dari total darah yang tersirkulasi dan

¼ sisanya akan kembali ke jantung dan bercampur dengan arah vena.

Inspirasi

Inspirasi terjadi bila tekanan intrapulmonal lebih rendah dari tekanan udara luar. Pada

inspirasi biasa tekanan ini berkisar antara -1 mmHg sampai -3 mmHg. Pada inspirasi dalam,

tekanan intra alveoli mencapai -30 mmHg.

Ekspirasi

Ekspirasi berlangsung bila tekanan intrapulmonal lebih tinggi daripada tekanan udara luar,

sehingga udara bergerak ke luar paru. Meningkatnya tekanan dalam rongga paru terjadi apabila

volume rongga paru mengecil akibat proses penguncupan yang disebabkan daya elastisitas

Kontraksi otot diafragma dan interkostalis

Volume toraks membesar

Otot inspirasi relaksasi

Tekanan intra-alveoli menurun

Tekanan intrapleura menurun

Paru mengembang

Volume toraks mengecil

jaringan paru. Penguncupan paru terjadi bila otot-otot inspirasi mulai berelaksasi. Pada proses

ekspirasi biasa tekanan intra alveoli sekitar +1 cmHg sampai +3 cmHg

Kapasitas dan Volume Paru

Kapasitas dan volume paru adalah jumlah udara yang masuk ke dalam paru setiap

inspirasi (atau jumlah udara yang keluar dari paru setiap ekspirasi) dinamakan tidal volume

(TV). Jumlah udara yang masih dapat masuk ke dalam paru pada inspirasi maksimal, setelah

inspirasi biasa disebut volume cadangan inspirasi (inspiratory reserve volume/IRV). Jumlah

udara yang dapat dikeluarkan secara aktif dari dalam paru melalui kontraksi otot ekspirasi,

setelha ekspirasi biasa disebut volume cadangan ekspirasi (ekspiratory reserve volume/ERV),

dan udara yang masih tertinggal di dalam paru setelah ekspirasi maksimal disebut volume residu

(residu volume/RV). Nilai normal berbagai volume dan istilah yang digunakan untuk kombinasi

berbagai volume paru tersebut. Ruang di dalam saluran napas yang tidak ikut serta dalam proses

pertukaran gas dengan darah dalam kapiler paru disebut ruang rugi pernapasan. Pengukuran

kapasitas vital, yaitu jumlah udara terbesar yang dapat dikeluarkan dari paru-paru setelah

inspirasi maksimal, sering kali digunakan di klinik sebagai indeks fungsi paru. Nilai tersebut

bermanfaat dalam memberikan informasi mengenai kekuatan otot-otot pernapasan serta beberapa

aspek fungsi pernapasan lain. Fraksi volume kapasitas vital yang dikeluarkan pada satu detik

pertama melalui ekspirasi paksa dapat memberikan informasi tambahan, mungkin diperoleh nilai

kapasitas vital yang normal pada nilai FEV menurun pada penderita penyakit seperti asma, yang

mengalami peningkatan tahanan saluran udara akibat konstriksi bronkus. Pada keadaan normal,

jumlah udara yang diinspirasikan selama 1 menit sekitar 6L. Ventilasi volunter maksimal atau

yang dahulu disebut kapasitas pernapasan maksimum adalah volume gas terbesar yang dapat

dimasukkan dan dikeluarkan selama 1 menit volunter. Pada keadaan normal, MVV berkisaran

antara 125-170 L/menit.8

Uji spirometri

Udara masuk ke dalam paru

Udara bergerak ke luar paru

Tekanan intrapleura meningkat

Tekanan intra-alveoli meningkatVolume paru mengecil

Pemeriksaan ini tidak bersifat invasif dan dilakukan dengan indikasi:

- Pemeriksaan kesehatan berkala

- Penyakit paru obstruktif

- Penyakit paru restriktif

- Follow up penyakit

- Pada perokok

- Mengevaluasi disability

- Evaluasi prabedah

- Penyakit paru pekerja

- Mengevaluasi respon saluran pernapasan terhadap bronkodilator dan kortikosteroid

Ada beberapa macam spirometri, antara lain water sealed spirometer, bellow spirometer,

dan electronic spirometer. Hasil pemeriksaan spirometri berupa gambar langsung dari pena pada

kymograph disebut spirogram, sedangkan gambar yang diperoleh dari office-spirometer sebagai

hasil dari pneumotach disebut diagram. Parameter yang biasanya diperlukan adalah kapasitas

vital (KV) atau vital capacity (VC), volume ekspiratori paksa (VEP) atau forced expiratory

volume (FEV) pada beberapa interval waktu, misalnya 0,5; 0,75 maupun 1 detik, tetapi yang

paling sering digunakan adalah FEV1 atau VEP1 . Parameter yang lebih sensitif adalah arus

ekspiratori tengah maksimal atau maximal mid expiratory flow (MMEF). Harus diingat bahwa

nilai spirogram ataupun diagram ekspiratori tergantung pada upaya pasien yang diperiksa (effort

dependent) sehingga diperlukan latihan yang benar bagi pasien agar didapat hasil pemeriksaan

yang akurat. Hasilnya harus dapat diulang (repeatable) dengan akurasi tidak kurang dari 3%.

Kapasitas vital paksa adalah volume udara ekspirasi maksimal yang dapat dikeluarkan

setelah inspirasi maksimal; pengeluaran udara ekspirasi ini dilakukan dengan cepat. Jika

dilakukan dengan pelan, kapasitas ini dinamakan kapasitas vital. Pada orang sehat dan normal,

nilai VC hampir sama dengan FVC. Pada orang yang mengalami obstruksi jalan napas, FVC

lebih kecil dibandungkan VC. Adapun nilai VC menurun pada penurunan keteregangan paru,

perubahan bentuk dada, kelemahan otot respirasi, dan obstruksi saluran pernapasan. Udara yang

keluar dari paru, masuk ke dalam spirometri yang bersuhu lebih rendah dibandingkan dengan

suhu tubuh sehingga mengalami pengurangan volume. Berkaitan dengan hal ini, terdapat istilah

ATPS (ambient temperature and pressure, saturated) dan istilah BTPS (body temperature and

pressure, saturated). Hasil yang dinilai secara ATPS dibandingkan dengan cara BTPS kira-kira

berbeda sebesar 8%. Agar nilai pemeriksaan dapat dibandingkan, penilaian harus menggunakan

ukuran yang sama. Oleh karena itu, nilai hasil uji spirometri sebaiknya menggunakan BTPS.

Menurut perjanjian, nilai spirometri yang dihasilkan pada pemeriksaan dengan office spirometer

telah dikonversi ke nilai BTPS. Untuk keperluan pemeriksaan paru di klinik, diperlukan

spirometer kering (office spirometer), yaitu spirometer dengan pneumotach yang memiliki

thermister dan integrating circuit di dalamnya sehingga akan menghasilkan angka sesuai upaya

dan kemampuan yang diperiksa. Untuk mendeteksi small airway disease, dgunakan MEFV

curve (maximal expiratory flow volume) dan uji closing volume. Ventilatory performance untuk

setiap individu sangat bervariasi nilainya; tergantung pada ukuran tubuh (tinggi dan berat badan),

umur serta jenis kelamin.1

Kesimpulan

Jadi pernapasan yang singkat yang kita lakukan itu melewati banyak sekali organ-organ

dan membutuhkan proses yang cukup panjang, mulai dari masuknya oksigen hingga keluar

menjadi karbondioksida. Pernapasan seseorang bisa diperiksa menggunakan spirometri untuk

mengetahui kapasitas paru-paru nya, seberapa besar ia dapat menghirup udara,

mengeluarkannya, dan berapa besar kapasitas total untuk menampung oksigen.

Daftar Pustaka

1. Darmanto D. Respirologi. Jakarta: EGC; 2007. Hal 5-11, 219-23

2. Muttaqin A. Buku ajar asuhan keperawatan dengan gangguan sistem pernapasan.

Jakarta: Salemba Medika;2008. Hal 2-19

3. Singh I. Teks dan atlas histologi manusia. Jakarta: Binarupa aksara; 2006. Hal 115-20

4. Woodburne RT. Essential of human anatomy. 6th . New York: Oxford University;

2007. Hal 181-200.

5. Asih NGY, Effendy C. Keperawatan medikal bedah: klien dengan gangguan sistem

pernafasan. Jakarta:EGC; 2004.

6. Eroschenko VP. Atlas histologi di fiore dengan korelasi fungsional. Edisi ke-9.

Jakarta: EGC; 2005. Hal 231-45.

7. Arifin GF. Kumpulan foto mikroskopik histologi. Edisi ke-2. Jakarta: Penerbit

universitas Trisakti; 2007. Hal 161-8.

8. Ganong WF. Buku ajar fisiologi kedokteran. Jakarta: Penerbit EGC; 2008. Hal 683