Tinjauan pustaka

Pengaruh Faktor Anatomi dan Faktor Fisiologi serta Faktor Biokimia terhadap Pemeriksaan Spirometri

Kelompok D8Yoda Desika Kolim (102011014)Maria Donata Keli (102011198)Jessyca Augustia (102011291)Nanda Tri Yulisa Putri Rumdan (102011076)Novia Chrystina (102011346)Kevin Jodjana (102011055)Rienaldi (102011238)Hendrikus Hendra Suseno (102011381)Bintang David C. (102010394)

Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida WacanaJl. Arjuna Utara No.6 Jakarta Barat 11510Pendahuluan

Semua makhluk hidup tidak dapat hidup tanpa bernapas. Pernapasan yang terjadi merupakan proses kelangsungan metabolisme yang disediakan oleh oksigen dan kemudian mengeluarkan karbondioksida hasil metabolisme yang secara terus menerus. Proses ini sangatlah penting karena jika terjadi gangguan pada sistem pernapasan dapat berakibat fatal pada diri kita sendiri. Untuk itu pemeriksaan spirometri merupakan salah satu pemeriksaan pernapasan yang menggunakan alat yang bernama spirometer.Volume udara dalam paru-paru dan kecepatan pertukaran saat inspirasi dan ekspirasi dapat diukur melalui spirometer. Melalui spirometer kita dapat mengetahui kondisi sistem raspirasi kita dalam keadaan yang normal atau sebaliknya. Skenario menggambarkan seseorang yang perlu menjalani melalui pemeriksaan spirometri demi kepentingan pemeriksaan kesehatannya. Maka di sini penggunaan pemeriksaan spirometri sangat bermanfaat dalam melihat tingkat kesehatan sistem pernapasan manusia di mana volume udara dalam paru-paru dan seberapa besar kecepatan pertukaran saat inspirasi dan ekspirasi dapat diukur.Fungsi sistem pernapasan adalah sebagai tempat terjadinya pertukaran gas dari atmosfer dengan sirkulasi darah, pemindahan udara dari dan ke permukaan paru, melindungi dan menjaga mukosa pernapasan dari dehidrasi, perubahan suhu atau variasi lingkungan sekitar serta mempertahankan permukaan mukosa lainnya dari invasi bakteri patogen, memproduksi bunyi atau suara, menyediakan sensasi penciuman untuk dikirim ke sistem saraf pusat dari epitelium saraf olfaktorius di bagian superior rongga hidung, serta membantu regulasi volume dan tekanan darah melalui kompresi angiotensin I ke angiotensin II. Tujuan dari penulisan ini adalah untuk menjelaskan pengaruh struktur anatomi makroskopis dan mikroskopis, mekanisme pernapasan, volume dan kapasitas paru serta mekanisme kerja dari alat spirometer.

Skenario 4Seorang polwan umur 37 tahun diusulkan untuk menerima kenaikan pangkat. Untuk melengkapi persyaratan ia diwajibkan menjalani pemeriksaan kesehatan. Oleh dokter ia diminta untuk menjalani pemeriksaan spirometri.Anatomi secara Makroskopis dan MikroskopisHidung Bagian Luar Berbentuk piramid; pangkalnya berkesinambungan dengan dahi dan ujung bebasnya disebut puncak hidung. Kearah inferior hidung memiliki dua pintu masuk berbentuk bulat panjang, yakni nostril atau nares, yang terpisah oleh septum nasi. Rangka bagian tulang terdiri atas os nasale, processus frontalis maxillae dan bagian nasal ossis frontalis. Rangka tulang rawannya terdiri atas cartilago septi nasi, cartilago nasi lateralis dan cartilago ala nasi major dan minor, yang bersama-sama dengan tulang di dekatnya saling dihubungkan.Otot hidung tersusun dari M. nasalis dan M. depressor septi nasi. Pendarahan hidung bagian luar disuplai oleh cabang-cabang A. facialis, A. dorsalis nasi cabang A. ophthalmica dan A. infraorbitalis cabang A. maxillaris interna. Pembuluh baliknya menuju V. facialis dan V. ophthalmica. Persarafan otot-otot hidung oleh N. facialis; kulit sisi medial punggung hidung sampai ujung hidung dipersarafi oleh cabang-cabang dipersarafi oleh cabang infraorbitalis N. maxillaris/N. V 2.1,2

Rongga HidungSecara sagital rongga hidung dibagi oleh sekat hidung. Kedua belah rongga ini terbuka ke arah wajah melalui nares dan ke arah posterior berkesinambungan dengan nasopharynx melalui apertura nasi posterior (choana). Masing-masing belahan rongga hidung mempunyai dasar, atap, dinding lateral dan dinding medial (sekat hidung).Rongga hidung terdiri atas tiga regio, yakni vestibulum, penghidu dan pernapasan. Vestibulum hidung merupakan sebuah pelebaran yang letaknya tepat di sebelah dalam nares. Vestibulum ini dilapisi kulit yang mengandung bulu hidung, berguna untuk menahan aliran partikel yang terkandung di dalam udara yang dihisap. Ke arah atas dan dorsal vestibulum dibatasi oleh limen nasi, yang sesuai dengan tepi atas cartilago ala nasi major. Dimulai sepanjang limen nasi ini kulit yang melapisi vestibulum dilanjutkan dengan mukosa hidung. Regio penghidu berada di sebelah cranial; dimulai dari atap rongga hidung daerah ini meluas sampai setinggi concha nasalis superior dan bagian septum nasi yang ada dihadapan concha tersebut. Regio pernapasan adalah bagian rongga hidung selebihnya.Dinding lateral hidung memperlihatkan tiga elevasi, yakni concha nasalis superior, medius dan inferior. Inferolateral terhadap masing-masing concha nasalis ini terdapat meatus nasi yang sesuai. Meatus nasi superior yang letak inferior terhadap concha nasalis superior memperlihatkan sebuah lubang sebagai muara sinus ethmoidalis posterior. Meatus nasi medius berada inferolateral terhadap concha nasalis medius dan ke arah anterior berkesinambungan dengan fossa dangkal di sebelah cranial vestibulum dan limen nasi, yakni atrium meatus nasi medius. Dinding medial atau septum nasi dibentuk oleh lamina perpendicularis ossis ethmoidalis, os vomer dan cartilage septi nasi.Dasar rongga hidung dibentuk oleh processus palatinus ossis maxilla dan lamina horizontalis ossis palatini. Dasar ini memisahkan rongga hidung dari rongga mulut, namun mempunyai hubungan dengan rongga mulut lewat canalis incisivus.

Gambar 1. Rangka Hidung.1 Pharynx (Tekak)Pharynx adalah sebuah pipa musculomembranosa, panjang 12-14 cm membentang dari basis cranii sampai setinggi vertebrata cervical 6 atau tepi bawah cartilago crinoidea. Paling lebar di bagian superior, berukuran 3,5 cm. Di sebelah caudal dilanjutkan dengan oesophagus (kerongkongan). Pada batas pharynx dengan oesophagus lebarnya menjadi sekitar 1,5 cm; tempat ini merupakan bagian tersempit saluran pencernaan, selain appendix vermiformis.Di sebelah ventral, pharynx terbuka ke dalam rongga hidung, mulut dan larynx; dengan demikian dinding anteriornya tidak sempurna.Spatium peripharyngeale terdiri atas dua bagian, yakni:1. spatium parapharyngeale (pharyngeale laterale)2. spatium retropharyngeale.

Spatium parapharyngeale mempunyai batas-batas sebagai berikut: Ventrolateral : ramus mandibulae dan M. pterygoideus medialis/internus;Posterolateral : glandula parotis dan pembungkusnya;Medial : dinding lateral pharynx;Caudal : sampai setinggi os hyoideum, dibatasi oleh glandula submandibularis dan pembungkusnya serta M. Stylohyoideus.Dorsal : fascia bersama yang membungkus A. carotis interna, V. jugularis interna dan N. vagus, yang dikenal sebagai sarung pembungkus buluh dan saraf (carotid sheath).

Gambar 2. Pandangan Dorsal Faring Bagian Dalam setelah Dinding Dorsal Faring dibelah Memanjang.1

Gambar 3. Penutupan Isthmus Pharyngeum dan Pembentukan Lipatan Passavant.1

Pharynx dibagi menjadi tiga bagian, yakni:1. Nasophrynx2. Oropharynx (Mesopharynx)3. Laryngopharynx (Hypopharynx).

Nasopharynx (Epipharynx)Nasopharynx berada di sebelah dorsal hidung dan sebelah cranial palatum molle. Berdinding statik, kecuali palatum molle. Rongga nasopharynx tidak pernah tertutup, berbeda dari oropharynx dan laryngopharynx. Nasopharynx dan oropharynx berhubungan melalui isthmus pharyngeum yang dibatasi oleh tepi palatum molle dan dinding posterior pharynx.3,4Tonsilla pharyngea (Gearlach) = ADENOID merupakan jaringan limfoid pada submukosa recessus pharyngeus di sekitar bursa pharyngea.

Oropharynx (Mesopoharynx)Oropharynx terbentang mulai dari palatum molle sampai tepi atas epiglottis atau setinggi corpus vertrebra cervical 2 dan 3 bagian atas.1Tonsilla palatina merupakan masa jaringan limfoid pada kedua dinding lateral oropharynx, masing-masing terletak pada sinus tonsillaris.

Laryngopharynx (Hypopharinx)Laryngopharynx membentang dari tepi cranial epiglottis sampai tepi inferior cartilago cricoidea atau mulai setinggi bagian bawah corpus vertebra cervical 3 sampai bagian atas vertebra cervical 6.1,2

Larynx (Pangkal Tenggorokan)Larynx merupakan saluran udara yang bersifat sphincter dan juga organ pembentuk suara, membentang antara lidah sampai trachea atau pada laki-laki dewasa setinggi vertebra cervical 3 sampai 6, tetapi sedikit lebih tinggi dari pada anak dan perempuan dewasa.Pada laring juga terdapat pita suara. Ujung posterior pita suara melekat pada kartilago aritenoid. Pergerakan kartilago dilakukan otot laringeal yang membuat pita suara dapat menegang dan mengendur sehingga menimbulkan beragam tekanan.2 pada laring pendarahan utamanya berasal dari cabang-cabang A. Thyreoidea superior dan inferior sedangkan persarafannya berasal dari cabang-cabang internus dan eksternus N. Laringeus superior, n. Recurrens, dan saraf simpatis.1

Gambar 4. Susunan Tulang Rawan Laring dan Beberapa Jaringan Ikatnya.1

Struktur Trakea dan Bronkus UtamaTrakea dan bronkus utama yang letaknya ekstrapulmonal (di luar paru) memiliki rangka cincin tulang rawan yang hialin yang tidak sempurna, dipersatukan oleh jaringan fibrosa dan otot polos.Cincin trakea berjumlah 16-20, masing-masing sebagai cincin yang membentuk gambaran huruf U, yang membatasi dinding 2/3 bagian anterior; di sebelah dorsal pipa trachea ini datar, karena dinding dorsal cincin tulang rawan trachea tersebut disempurnakan oleh jaringan fibro-elastik dan otot polos. Tulang rawan bronchi ekstrapulmonal lebih pendek, lebih sempit dan kurang beraturan, tetapi umumnya serupa bentuk dan susunannya.Anatomi permukaan. Lebar trachea kira-kira 2 cm dan proyeksinya membentang hampir vertikal pada garis tengah dari cartilago cricoidea menuju anguius sterni, sedikit mengarah ke kanan. Bronchus principalis dexter melintas dari trachea menuju hilus di kanan bawah, sejauh 2,5 cm; proyeksi hilus ini berada di belakang ujung sternal cartilago costae ketiga. Bronchus principalis sinister melintas 5 cm serong menuju kiri bawah ke arah hilus, yang berproyeksi di sebelah dorsal cartilago costae ketiga kiri, 3,5 cm dari garis tengah.1

Gambar 5. Cabang-Cabang Trakea dan Bronkhus.1

Pulmo (Paru)Sewaktu lahir paru-paru berwarna merah muda; pada orang dewasa tampak bercak dan berwarna kelabu. Semakin berusia lanjut, bercak ini menjadi hitam, karena granuldengan kandungan bahan karbon yang dihirup, tersimpan pada jaringan penyambung dekat permukaan. Biasanya, apex pulmolis dan tepi belakang paru, yang kurang dapat bergerak, berwarna lebih gelap.Paru memiliki apex (puncak), basis, tiga tepi, dan dua permukaan. Bentuk paru menyerupai separuh kerucut. Normal paru kanan sedikit lebih besar daripada paru kiri, karena mediastinum yang berisi jantung, menonjol lebih ke arah kiri daripada kanan.

Lobus ParuParu kiri dibagi menjadi lobus-lobus superior dan inferior oleh fissura obliqua. Dimulai pada bagian posterosuperior hilus, fissura ini naik serong ke belakang, melintasi tepi posterior paru kira-kira 6 cm di bawah apex. Kemudian turun ke muka, menyebrangi permukaan costal, mencapai tepi bawah hampir pada ujung anteriornya. Akhirnya, naik pada permukaan medial menuju bagian bawah hilus. Lobus superior berada di sebelah anterosuperior terhadap fissura ini. Dekat ujung bawah tepi anterior lobus superior ini terdapat incisura cardiaca, karena dari arah mediastinummedius jantung berproyeksi ke dalam cavum pleura kiri. Biasanya ujung bawah incisura cardiaca lobus superior ini memiliki sebuah taju kecil, yakni lingula. Lobus inferior yang lebih besar, berada postero-inferior terhadap fissura obliqua tersebut.Paru kanan terbagi menjadi lobus superior, medius, dan inferior oleh dua fissura. Fissura obliqua memisahkan lobus inferior dari lobus medius dan lobus superior.1

Percobaan Bronchus Paru kanan :Lobus superior : (1) apicalis, (2) posterior, (3) anteriorLobus medius : (4) lateralis, (5) medialisLobus inferior : (6) superior, (7) mediobasalis, (8) anterobasal, (9) laterobasal, (10) posterobasal.Paru kiri :Lobus superior : (1) apicoposterior, (2) anterior, (3) lingula superior, (4) lingula inferiorLobus inferior : (5) superior, (6) anteromediobasal, (7) laterobasal, (8) posterobasal.1

TrakeaMerupakan tuba dengan panjang 10 cm sampai 12 cm dan memiliki diameter 2,5 cm serta terletak di atas permukaan anterior esofagus. Tuba ini merentang dari laring pada rea vertebra serviks ke-6 sampe vertebra toraks ke-5. Trakea terdapat tulang rawan hialin yang berbentuk huruf C. Trakea dilapisi oleh sel epitel bertingkat torak bersilia bersel goblet. Bagian trakea yang mengandung tulang rawan hialin disebut pars kartilaginea sedangkan bagian yang ditutupi oleh jaringan ikat dan jaringan otot polos disebut pars membranasea.2,3

AlveolusDibentuk dan dibatasi oleh dinding alveolus yang dibentuk oleh dua macam sel, yaitu sel alveolar tipe I atau pneumosit tipe 1 dan sel alveolar tipe II atau pneumosit tipe II yang juga disebut sebagi granular pneumocyte. Kedua macam sel ini saling berhubungan secara erat. Sel skuamosa disebut tipe 1, sedangkan pneumosit kuboid disebut tipe II. Tugas dari pneumosit II adalah menghasilkan surfaktan.2-4

Duktus AlveolarisMerupakan dinding tipis yang sebagian besar terdiri dari alveoli. Duktus alveolaris dikelilingi oleh sakus alveolaris. Di mulut alveolus epitel selapis gepeng (sel alveolar tipe 1). Jaringan ikat fibroelastis otot polos sangat sedikit hanya terlihat seperti titik titik kecil. Duktus alveolaris terbuka ke atrium, atrium adalah ruang yang menghubungkan beberapa sakus alveolaris.5

Mekanisme Pernapasan Fungsi utama sistem pernapasan adalah untuk mengambil oksigen (O2) dari atmosfer ke dalam sel-sel tubuh dan untuk mentranspor karbon dioksida (CO2) yang dihasilkan sel-sel tubuh kembali ke atmosfer. Sistem pernapasan berkaitan dengan penyediaan oksigen untuk kelangsungan proses metabolisme sel-sel tubuh dan mengeluarkan karbon dioksida hasil metabolisme secara terus-menerus.Sistem respirasi mencakup dua proses yaitu respirasi dalam (internal respiration/ celluler respiration) dan respirasi luar (external respiration). Respirasi dalam meliputi proses metabolisme intrasel yang terjadi di mitokondria termasuk konsumsi oksigen dan produksi karbon dioksida selama pengambilan energi dari molekul nutrient. Sementara respirasi luar meliputi seluruh urutan langkah kejadian antara sel tubuh dengan lingkungan luar.Udara cenderung mengalir dari daerah dengan tekanan tinggi ke daerah dengan tekanan rendah, yaitu menuruni gradien tekanan. Mekanisme pernapasan terbagi menjadi dua yaitu: 61. InspirasiPermulaan respirasi dimulai dengan kontraksi otot-otot inspirasi. Sebelum inspirasi dimulai, otot-otot pernapasan berada dalam keadaan lemas, tidak ada udara yang mengalir, dan tekanan intra-alveolus setara dengan tekanan atmosfer. Otot inspirasi utama yang berkontraksi untuk melakukan inspirasi tenang adalah diafragma dan muskulus interkostal eksternal. Otot-otot ini dirangsang untuk berkontraksi sehingga rongga thorax membesar. Otot inspirasi utama adalah diafragma, suatu lembaran otot rangka yang membentuk lantai rongga thorax dan disarafi oleh N. Phrenicus. Diafragma dalam keadaan istirahat berbentuk kubah yang menonjol ke atas ke dalam rongga thorax dengan luas permukaan kurang lebih 250cm2. Ketika berkontraksi, diafragma akan turun atau mendatar dan memperbesar volume rongga thorax dengan meningkatkan ukuran vertikal (atas ke bawah). Dinding abdomen, jika melemas, menonjol keluar sewaktu inspirasi karena diafragma yang turun menekan isi abdomen ke bawah dan ke depan. Tujuh puluh lima persen pembesaran rongga thorax sewaktu bernapas tenang dilakukan oleh kontraksi diafragma.Dua set muskulus interkostal terletak antara iga-iga (inter artinya di antara; kosta artinya iga). Muskulus interkostal eksternus terletak di atas muskulus interkostal internus. Kontraksi muskulus interkostal eksternus, yang serat-seratnya berjalan ke bawah dan depan antara dua iga yang berdekatan, memperbesar rongga thorax dalam dimensi lateral (sisi ke sisi) dan anteroposterior ( depan ke belakang). Ketika berkontraksi, otot interkostal eksternus mengangkat iga dan selanjutnya sternum akan bergerak ke anterior atas. Saraf interkostal mengaktifkan otot-otot interkostal ini.Pada inspirasi kuat atau dalam, dapat dilakukan dengan mengontraksikan diafragma dan muskulus interkostal eksternus secara lebih kuat dan dengan mengaktifkan otot-otot inspirasi tambahan (aksesorius) untuk semakin memperbesar rongga thorax. Beberapa otot inspirasi tambahan antara lain adalah muskulus sternocleidomastoideus dan muskulus pectoralis mayor. Kontraksi otot-otot tambahan ini, yang terletak di leher, mengangkat sternum dan dua iga pertama, memperbesar bagian atas rongga thorax. Dengan semakin membesarnya volume rongga thorax dibandingkan dengan keadaan istirahat maka paru juga semakin mengembang, menyebabkan tekanan intra-alveolus semakin turun. Akibatnya, terjadi peningkatan aliran masuk udara sebelum tercapai keseimbangan dengan tekanan atmosfer; yaitu, tercapai pernapasan yang lebih dalam.6

Gambar 6. Aktivitas Otot Pernapasan.62. EkspirasiPermulaan ekspirasi adalah relaksasi otot inspirasi. Pada akhir inspirasi, otot inspirasi melemas, diafragma mengambil posisi aslinya yang seperti kubah ketika melemas. Jaringan paru yang semula teregang akan mengalami daya recoil ke kedudukan semula sesudah teregang karena sifat-sifat elastiknya. Sewaktu paru kembali mengecil, tekanan intra-alveolus meningkat, karena jumlah molekul udara yang lebih banyak yang semula terkandung di dalam volume paru yang besar pada akhir inspirasi kini termampatkan ke dalam volume yang lebih kecil. Udara kini meninggalkan paru menuruni gradien tekanannya dari tekanan intra-alveolus yang lebih tinggi ke tekanan atmosfer yang lebih rendah. Aliran keluar udara berhenti ketika tekanan intra-alveolus menjadi sama dengan tekanan atmosfer dan gradien tekanan tidak ada lagi.Selama pernapasan tenang, ekspirasi normalnya merupakan suatu proses pasif, karena dicapai oleh daya recoil paru ketika otot-otot inspirasi melemas, tanpa memerlukan kontraksi otot atau pengeluaran energi. Sebaliknya, inspirasi selalu aktif karena ditimbulkan hanya oleh kontraksi otot inspirasi dengan menggunakan energi. Ekspirasi dapat menjadi aktif untuk mengosongkan paru secara lebih tuntas dan lebih cepat daripada yang dicapai selama pernapasan tenang, misalnya sewaktu pernapasan dalam ketika olahraga. Tekanan intra-alveolus harus lebih ditingkatkan di atas tekanan atmosfer daripada yang dicapai oleh relaksasi biasa otot inspirasi dan recoil elastik paru. Untuk menghasilkan ekspirasi paksa atau aktif tersebut, otot-otot ekspirasi harus lebih berkontraksi untuk mengurangi volume rongga thorax dan paru.Otot ekspirasi yang paling penting adalah otot dinding abdomen. Sewaktu otot abdomen berkontraksi terjadi peningkatan tekanan intra-abdomen yang menimbulkan gaya ke atas pada diafragma, mendorongnya semakin ke atas ke dalam rongga thorax daripada posisi lemasnya sehingga ukuran vertikal rongga thorax menjadi semakin kecil. Otot ekspirasi lain adalah muskulus interkostal internus, yang kontraksinya menarik iga turun dan masuk, mendatarkan dinding dada dan semakin mengurangi ukuran rongga thorax; tindakan ini berlawanan dengan muskulus interkostal eksternus.Sewaktu kontraksi aktif otot ekspirasi semakin mengurangi volume rongga thorax, volume paru juga menjadi semakin berkurang karena paru tidak harus teregang lebih banyak untuk mengisi rongga thorax yang lebih kecil; yaitu, paru dibolehkan mengempis ke volume yang lebih kecil. Tekanan intra-alveolus lebih meningkat sewaktu udara di paru tertampung di dalam volume yang lebih kecil. Perbedaan antara tekanan intra-alveolus dan atmosfer kini menjadi lebih besar daripada ketika ekspirasi pasif sehingga lebih banyak udara keluar menuruni gradien tekanan sebelum tercapai keseimbangan. Dengan cara ini, selama ekspirasi paksa aktif pengosongan paru menjadi lebih tuntas dibandingkan ketika ekspirasi tenang pasif.6

Gambar 7. Aktivitas Otot Pernapasan.6

Alat dan Mekanisme Kerja Spirometer Metode sederhana untuk meneliti ventilasi paru adalah merekam volume pergerakan udara yang masuk dan ke luar dari paru-paru. Proses ini disebut dengan spirometri. Sedangkan alatnya disebut spirometer.7

Gambar 8. Spirometer.7 Perubahan-perubahan volume paru yang terjadi selama bernapas dapat diukur dengan spirometer. Pada dasarnya, spirometer terdiri dari sebuah tong berisi udara yang mengapung dalam wadah yang berisi air. Sewaktu seseorang menghirup dan menghembuskan udara ke dalam tong tersebut melalui selang yang menghubungkan mulut ke wadah udara, tong akan naik dan turun diwadah air. Naik-turunnya tong tersebut dicatat sebagai spirogram. Tidal volume (TV) merupakan volume udara yang masuk atau keluar paru selama satu kali bernapas, nilai pada keadaan istirahat adalah 500 ml. Volume cadangan inspirasi (inspiratory reserve volume, VCI) merupakan volume tambahan yang dapat secara maksimal dihirup melebihi tidal volume istirahat. VCI dihasilkan oleh kontraksi maksimum diafragma, otot intercostalis eksternus dan otot inspirasi tambahan, nilai rata-ratanya adalah 3000 ml. Kapasitas inspirasi (KI) merupakan vulome maksimu udara yang dapat dihirup pada akhir ekspirasi normal tenang (KI = VCI + TV), nilai rata-ratanya adalah 3500 ml. Volume cadangan ekspirasi (ekspiratory reserve volume, VCE) merupakan tambahan udara yang secara aktif dikeluarkan oleh kontraksi maksimum melebihi udara yang dikeluarkan secara pasif pada akhir tidal volume biasa, nilai rata-ratanya 1000 ml. Volume residual (VR) merupakan volume minimum udara yang tersisa diparu bahkan setelah ekpirasi maksimum, nilai rata-ratanya adalah 1200 ml. Kapasitas residual fungsional (KFR) merupakan volume udara di paru ada akhir ekspirasi pasif normal ( KFR = VCE+VR), nilai rata-ratanya 2200 ml. Kapasitas vital (KV) merupakan volume maksimum udara yang dapat dikeluarkan selama satu kali bernapas setelah inspirasi maksimum (KV = VCI+TV+VCE), nilai rata-ratanya adalah 4500 ml. Volume ini jarang dipakai karena kontraksi otot maksimum yang terlibat menimbulkan kelelahan, tetapi bermanfaat untuk menilai kapasitas fungsional paru. Kapasitas paru total (KPT) merupakan volume udara maksimum yang dapat ditampung oleh paru (KPT = KV+VR), nilai rata-ratanya 5700 ml.8

Gambar 9. Variasi Volume Paru.1

Transport OksigenOksigen yang larut menurut etab Henry adalah 0,393 mL/100 mL darah. Dan pada keadaan sebenarnya adalah 20 mL/100 mL darah. Perbedaan yang besar ini karena kemampuan hemoglobin dalam transportasi oksigen. Ikatan oksigen dan hemoglobin disebut ikatan fisis. Karbon dioksida terdapat di dalam sel darah merah dan plasma. Bentuk pengakutan karbon dioksida sebagai karbon dioksida yang larut dalam plasma (sedikit, 6%), asam karbonat (sedikit 4%), ikatan karbamino (20%), ion bikarbonat dalam plasma (70%). Sekitar 97% oksigen dalam 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 reversible. Hemoglobin tereduksi (HHb) berwarna merah kebiruan. Kapasitas oksigen adalah volume maksimum oksigen yang dapat berikatan dengan sejumlah hemoglobin dalam darah. Setiap sel darah merah mengandung 280 juta molekul hemoglobin, setiap gram hemoglobin dapat mengikat 1,34 ml oksigen. Proses difusi adalah proses masuknya molekul gas ke dalam cairan. Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan difusi adalah: perbedaan tekanan parsiil gas dan tekanan gas (dalam cairan), semakin tinggi tekanan maka semakin cepat proses difusinya. Luas penampang lintang antar muka gas-cairan, semakin banyak luas penampang makin cepat prosesnya. Panjang jarak yang harus ditembus molekul-molekul gas, semakin panjang jarak yang harus ditembus maka semakin lambat proses difusinya. Daya larut gas. Jadi proses difusi berbanding lurus dengan perbedaan tekanan, luas penampang, daya larut gas, berbanding terbalik dengan panjang jarak yang harus ditembus dan berat molekul.9Oksigen terutama diangkut dalam bentuk terikat dengan hemoglobin ke kapiler jaringan. Di sel jaringan tersebut, oksigen bereaksi dengan berbagai bahan makanan sehingga menghasilkan karbon dioksida dalam jumlah besar. Karbondioksida tersebut akan masuk ke kapiler jaringan dan diangkut kembali ke paru.10Pengiriman oksigen ke dalam jaringanPengiriman oksigen ke dalam jaringan membutuhkan kerjasama antara sistem respirasi dengan sistem kardiovaskular. Banyaknya oksigen yang dapat didistribusikan ke dalam jaringan tertentu ditentukan oleh banyaknya O2 yang memasuki paru-paru, pertukaran gas paru yang adekuat, aliran darah ke dalam jaringan, dan kemampuan darah untuk membawa O2. Aliran darah ditentukan oleh derajat konstriksi vascular bed dan cardiac output sedangkan banyaknya O2 dalam darah ditentukan oleh jumlah O2 terlarut, hemoglobin dan afinitas hemoglobin untuk O2.Reaksi Hemoglobin dan OksigenHemoglobin merupakan pembawa O2 yang baik. Hemoglobin merupakan protein yang tersusun dari empat subunit yang masing-masing berisi heme yang separuhnya menempel pada rantai polipeptida. Pada orang dewasa yang normal, kebanyakan hemoglobin berisi dua rantai alfa dan dua rantai beta. Heme merupakan komplek cincin porfirin yang meliputi satu atom ferrous besi. Masing-masing atom besi tersebut secara etabolism dapat mengikat satu molekul oksigen. Besi tersebut selalu dalam bentuk ferrous sehingga reaksi tersebut dinamakan oksigenasi, bukan oksidasi. Reaksi hemoglobin dengan oksigen adalah Hb+O2 HbO2.Karena berisi empat deoksihemoglobin , molekul hemoglobin juga direpresentasikan sebagai Hb4, dan sebenarnya bereaksi dengan empat molekul O2 untuk membentuk Hb4O8. Reaksi tersebut berlangsung dengan sangat cepat, hanya kurang dari 0,01 detik. Begitu juga dengan deoksigenasi Hb4O8 juga berlangsung dengan sangat cepat.11Oxygen-hemoglobin dissociation curve menghubungkan persentase saturasi kekuatan pembawaan hemoglobin dengan PO2. Kurva ini ditandai dengan bentuk sigmoid karena ada interkonversi antara T dan R. Kombinasi heme pertama pada molekul Hb dengan O2 meningkatkan afinitas heme kedua, begitu juga seterusnya. Oleh karena itu, afinitas Hb yang keempat jauh lebih banyak dari yang pertama.PO2 jaringan ditentukan oleh laju pengangkutan oksigen ke jaringan dan laju pemakaian oksigen oleh jaringan. Jika aliran darah dalam suatu jaringan meningkat, lebih banyak oksigen yang diangkut ke jaringan dalam periode tertentu sehingga PO2 meningkat. Sementara penggunaan oksigen untuk etabolism jaringan akan menurunkan nilai PO2 cairan interstitium.PO2 di bagian-bagian awal kapiler adalah 95 mmHg dan PO2 di cairan interstitium di sekitar sel jaringan adalah sekitar 40mmHg. Karena terdapat perbedaan tekanan inilah, oksigen berdifusi cepat dari darah ke dalam jaringan dan PO2 darah yang meninggalkan kapiler juga menjadi sekitar 40 mmHg.

Sumber: http://jw1.nwnu.edu.Gambar 10. Proses transport oksigen.

Sumber: http://www.elp.manchester.ac.ukGambar 11. Transport O2 di darah

Faktor yang mempengaruhi afinitas hemoglobin untuk oksigenMeskipun PO2 merupakan faktor terpenting yang menentukan persentase saturasi oksigen hemoglobin, ada beberapa faktor yang mempengaruhi afinitas pengikatan oksigen terhadap O2. Ada empat kondisi penting yang mempengaruhi kurva disosiasi oksigen-hemoglobin, yaitu pH, tekanan parsial karbon dioksida, suhu, dan konsentrasi 2,3-bifosfogliserat (2,3-BPG). Peningkatan suhu atau penurunan pH akan menggeser kurva ke kanan. Pada keadaan ini, semakin tinggi PO2 yang dibutuhkan hemoglobin untuk mengikat oksigen.11,12Peningkatan keasaman akan meningkatkan pelepasan oksigen dari hemoglobin. Asam utama yang dihasilkan jaringan yang aktif secara metabolik di antaranya adalah asam laktat dan asam karbonat. Pengurangan afinitas hemoglobin saat pH turun disebut efek bohr. Efek Bohr bekerja dengan dua jalur yaitu peningkatan H+ dalam darah akan menyebabkan O2 terlepas dari hemoglobin dan pengikatan oksigen ke hemoglobin menyebabkan pelepasan H+ dari hemoglobin. Dengan begitu, hemoglobin juga bisa berfungsi sebagai buffer. Namun, jika berikatan dengan asam amino dalam hemoglobin, H+ akan mengubah struktur dari hemoglobin sehingga kemampuannya dalam membawa oksigen turun.12,13Efek Bohr berkaitan dengan fakta bahwa hemoglobin yang terdeoksigenasi mengikat H+ lebih aktif daripada hemoglobin yang teroksigenasi. Selain itu, pH akan turun saat kadar CO2 meningkat sehingga saat PCO2 meningkat, kurva juga akan bergeser ke kanan dan P50 meningkat (P50 merupakan PO2 saat hemoglobin tersaturasi setengah dengan O2).11,122,3-BPG dibentuk dari 3-fosfogliseraldehid yang merupakan produk glikolisis melalui jalur Embden-Meyerhof . Molekul banyak terkandung di dalam sel darah merah. Ini merupakan anion bermuatan tinggi yang mengikat rantai deoksihemoglobin. Satu mol deoksihemoglobin mengikat 1 mol 2,3-BPG. Rumusnya adalah HbO2 + 2,3-BPG Hb 2,3-BPG + O2. Pada kesetimbangan ini, pengingkatan konsentrasi 2,3-BPG akan menggeser reaksi ke kanan menyebabkan lebih banyak oksigen dilepaskan. Karena asidosis menghambat glikolisis sel darah merah, kadar 2,3-BPG turun saat pH rendah. Sebaliknya, hormon tiroid, hormon pertumbuhan dan androgen dapat menginkatkan konsentrasi 2,3-BPG dan P50.11

Sumber: http://www.frca.co.ukGambar 12. Kurva dissosiasi oksi Hb.

Sumber: http://www.coheadquarters.comGambar 13. Faktor yang mempengaruhi dissosiasi oksi Hb.

Transport KarbondioksidaKelarutan karbondioksida dalam darah sekitar 20 kali dari pada oksigen. Karena adanya karbonat anhidrase, karbondioksida yang berdifusi ke dalam sel darah merah akan segera dihidrasi menjadi H2CO3. H2CO3 tersebut nantinya akan dipecah menjadi H+ dan HCO3- . H+ akan bereaksi dengan hemoglobin sementara ion bikarbonat akan berdifusi ke plasma. Karbon dioksida bereaksi secara langsung dengan berbagai radikal amin pada molekul hemoglobin dan protein plasma untuk membentuk senyawa karbaminohemoglobin (CO2Hb). Kombinasi karbon dioksida dan hemoglobin ini adalah suatu reaksi reversibel yang membentuk ikatan longgar sehingga karbon dioksida mudah dilepaskan ke dalam alveolus yang PCO2nya lebih rendah daripada di kapiler jaringan.Jumlah karbon dioksida yang dapat ditransportasikan di dalam darah dipengaruhi oleh persentase saturasi hemoglobin dengan oksigen. Semakin sedikit jumlah oksihemoglobin, semakin tinggi kapasitas darah dalam membawa CO2. Hubungan itulah yang disebut efek Haldane. Selain lebih mampu mengikat oksigen daripada bentuk oksihemoglobin, deoksihemoglobin juga mengikat lebih banyak H+ sehingga H+ pada larutan dikurangi dan terjadi promosi konversi CO2 menjadi HCO3-. Konsekuensinya, darah vena membawa banyak CO2 daripada darah arteri. Pengambilan CO2 dibantu oleh jaringan sementara pelepasannya dibantu oleh paru-paru. 11,12Pergeseran KloridaKarena peningkatan konten HCO3- sel darah merah lebih besar daripada di plasma saat darah memasuki kapiler, sekitar 70% HCO3- yang dibentuk di dalam sel darah merah memasuki plasma dan bertukaran dengan Cl-. Proses ini difasilitasi oleh anion exchanger 1 (AE1, atau yang juga disebut sebagai band 3) yang merupakan sebuah protein utama di dalam sel darah merah. Oleh karena itu, kadar Cl- dalam sel darah merah vena lebih banyak daripada arteri. Pergeseran klorida ini berlangsung dengan cepat dan lengkap dalam waktu 1 detik. 14

Sumber: http://jw1.nwnu.edu.Gambar 14. Proses transport karbondioksida

Keseimbangan asam dan basa sangat dipengaruhi oleh fungsi paru-paru serta homeostasis karbondioksida.Istilah yang menggambarkan terganggunya keseimbangan asam dan basa pada sistem respirasi adalah hiperventilasi dan hipoventilasi.Hiperventilasi terjadi jika metabolism tubuh terlampau tinggi sehingga mendesak alveolus melakukan ventilasi secara berlebihan.Kondisi tersebut akan menyebabkan alkalosis respiratorik.Alkalosis adalah suatu kondisi di mana ekspresi CO2 dari paru-paru berlebihan yang mengakibatkan naiknya pH darah (pH darah > 7,4).Sedangkan hipoventilasi dapat menyebabkan asidosis akibat retensi tertahannya CO2 di dalam paru-paru.Hipoventilasi alveolus akan menyebabkan asidosis respiratorik sehingga pH akan turun.Hipoventilasi alveolus dapat terjadi jika total volume paru-paru berkurang (pengaruh ruang rugi) seperti yang terjadi apabila seseorang bernapas cepat dan dangkal.14

Kesimpulan

Sistem pernapasan atau sistem respirasi sangatlah penting dalam kehidupan manusia. Tujuan dari manusia bernapas adalah untuk memperoleh energi. Sistem pernapasan bekerja sama dengan sistem peredaran darah untuk mengirimkan oksigen ke dalam tubuh dan mengeluarkan karbondioksida dari dalam tubuh. Selama proses bernapas, paru-paru bergerak dikendalikan oleh otot-otot dan diafragma, terjadi proses kontraksi dan relaksasi disini. Volume dan kapasitas paru yang terbentuk selama proses pernapasan dapat diukur dengan alat yang disebut dengan spirometer.

Daftar pustaka

1. Gunardi S. Anatomi sistem pernapasan. Jakarta: Fakultas Kedokteran Universitas Indonesia; 2009. h.2-4,9,14-5,19,25,27-8,30-1,33,35-6,41,47,51-6,66,76-80,93.2. Sloane E. Anatomi dan fisiologi:untuk pemula. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2004.h.266-77. 3. Reece C,Mitchell. Biologi. Edisi 5. Jakarta: Penerbit Erlangga; 2004.4. Djojodibroto RD. Respirologi. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2009.h.19.5. Blomm,Fawett. Buku ajar histologi. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2002.h.623. 6. Sherwood L. Fisiologi manusia dari sel ke sistem. Ed 6. Jakarta: EGC; 2011.h.506-9,517,519. 7. Guyton. Fisiologi manusia. Ed 6. Jakarta: EGC; 2008.h.346.8. Sherwood L. Fisiologi manusia dari sel ke sistem. Edisi 2. Jakarta: EGC; 2001.h.411-58.9. Slonane E. Anatomy & physiologi untuk pemula. Jakarta: EGC; 2003.h.273-4.10. Guyton AC, Hall JE. Buku saku fisiologi kedokteran: Transport oksigen dan karbon dioksida dalam darah dan cairan jaringan. Edisi 11. Jakarta: EGC; 2007. h.316-21.11. Barret KE, Barman SM, Boitano S, Brooks HL. Ganongs review of medical physiology: Gas transport & pH dalam paru. Edisi 23. United States: Mc Graw Hill; 2010. h.609-13.12. Tortora GJ. Prinsiples of anatomy and physiology: Transport oksigen and carbondioxide. Edisi 12. Vol.2. United States: Wiley; 2009.h. 900-5.13. Sherwood L. Human physiology: The respiratory system. Edisi 7. Canada: Brooks/Cole; 2010.h.490-7.14. Marks DB, Marks AD, Smith CM. Biokimia kedokteran dasar: Struktur protein. Jakarta: EGC; 2000.h.86-7.

2