Sistem Pernafasan Normal pada ManusiaFrancisca Noveliani (102013016)Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida WacanaJl. Arjuna Utara No. 6 Kebon Jeruk, Jakarta Barat. Telp. (021) 56742061francisca.2013fk016@civitas.ukrida.ac.id

PendahuluanManusia memiliki banyak mekanisme untuk mempertahankan keadaan tubuhnya agar terus bertahan dalam keadaan normal. Mekanisme pernafasan merupakan mekanisme yang penting pada manusia untuk meneruskan keberlangsungan hidup seorang manusia baik secara makroskopis maupun mikoskopis secara jaringannya. Pada pernafasan manusia, dibutuhkan zat yang terdapat diudara yaitu O(oksigen) dan kemudian akan dihasilkan CO(karbon dioksida) sehingga metabolisme dalam tubuh dapat seimbang dengan adanya pemasukan gas yang dibutuhkan dan pengeluaran gas hasil metabolisme tersebut. Pernafasan juga didukung oleh organ-organ dalam tubuh dan juga dibantu keberlangsungannya oleh adanya saluran-saluran udara untuk keluar masuknya dan otot-otot yang berkerja untuk memaksimalkan kerja dari pernafasan tersebut.

Sistem PernafasanSistem pernafasan merupakan mekanisme yang memenuhi kebutuhan tubuh akan oksigen sehingga fungsi utama sistem pernafasan ialah pertukaran udara, yang utamanya ialah O dan CO. Sistem pernafasan juga berfungsi dalam produksi wicara, kemudian peranan pada keseimbangan asam-basa tubuh, pertahanan tubuh dalam hal proteksi terhadap benda asing, dan pengaturan hormonal tekanan darah. 1Sistem pernafasan dibentuk oleh beberapa bagian yang memiliki masing-masing peranannya dalam respirasi eksternal. Sebelumnya diketahui bahwa terdapat 2 jenis respirasi, yaitu respirasi internal dan respirasi eksternal. Respirasi internal merupakan respirasi yang melibatkan pertukaran gas antara darah sirkulasi dan darah jaringan sekitar. Respirasi internal berlangsung dalam seluruh bagian tubuh. Sedangkan respirasi eksternal adalah pertukaran udara baik oksigen (O) antara atmosfer dengan darah, dan pertukaran antara udara (CO) pada darah dengan atmosfer.2Sistem pernafasan juga didukung oleh otot-otot pernafasan yang kemudian kegunaannya terbagi lagi berdasarkan peranannya dalam sistem pernafasan, yaitu otot inspirasi dan otot ekspirasi. Pada otot inspirasi terdapat otot inspirasi utama dan otot inspirasi tambahan, sedangkan untuk ekspirasi terdapat hanya otot ekspirasi tambahan. Otot inspirasi utama yaitu :1. Musculus intercostalis eksterna2. Musculus intercartilaginus parasternal3. Otot diafragmaOtot inspirasi tambahan yaitu otot yang biasa berperan dalam membantu pernafasan, yaitu :1. Musculus sternocleidomastoideus2. Musculus scalenus anterior3. Musculus scalenus medius4. Musculus scalenus posteriorPada pernafasan yang biasa (quiet breathing), pada proses ekspirasi tidak dibutuhkan otot untuk keberlangsungannya. Dengan adanya daya keelastisan paru, maka udara yang akan diekspirasi akan dikeluarkan. Tetapi ketika dalam keadaan yang tidak memungkinkan ekspirasi dengan hanya mengendalikan elastisitas paru, maka dibutuhkanlah aktivitas active breathing atau ekspirasi dengan bantuan kerja otot-otot ekspirasi tambahan. Otot ekspirasi tambahan juga memiliki peranan pnting dalam stimulasi pengaturan pernafasan saat bicara, menyanyi, batuk, bersin, dan saat berusaha mengeluarkan sesuatu dari tubuh (mengedan) saat persalinan maupun saat buang air besar.Otot ekspirasi tambahan ialah :1. Musculus intercostalis interna2. Musculus intercartilaginus parasternal3. Musculus rectus abdominis4. Musculus obliqus abdominis eksternus2Sistem pernafasan ini juga diperlengkap oleh beberapa struktur tambahan, yaitu berupa komponen dinding toraks, diafragma, dan pleura.2

Diafragma ialah sebuah septum yang berupa jaringan musculotendineus yang memisahkan antara rongga thoraks dengan rongga abdomen. Diafragma merupakan dasar dari rongga thoraks. Pada diafragma, didapatkan tiga pintu masuk, atau tiga apertura, yaitu :1. Hiatus aortikusHiatus aortikus ini dilalui oleh aorta desendens, vena azigos, dan duktus thoraksikus.2. Hiatus esofageusHiatus esofagus ini dilalui oleh esofagus.3. Apertura terakhir, dilalui oleh vena cava inferior.2Sistem pernafasan ini dibentuk oleh berbagai macam bagian yang terdiri atas jalan pernafasan atau biasa dikenal dengan saluran pernafasan atas, saluran pernafasan atau dikenal dengan saluran pernafasan bawah, serta paru-paru. Jalan pernafasan memiliki bagian-bagian tertentu, yaitu nares (hidung bagian luar atau external nose), hidung bagian dalam (internal nose), sinus paranasi, faring, dan laring. Saluran pernafasan terdiri atas trakea, bronkus dan bronkiolus. Sedangkan pada paru-paru, terdapat bagian yang dinamakan dengan parenkim paru. Yang dimaksud dari bagian tersebut adalah organ yang merupakan kumpulan dari kelompok-kelompok alveolus yang mengelilingi setiap percabangan dari bronkus.2

Saluran Pernafasan Atas dan BawahSaluran pernafasan atau disebut juga tractus respiratorius adalah bagian tubuh yang berperan besar dalam proses pernafasan. Dimulai dari hidung atau mulut, dan kemudian berakhir pada paru-paru. Udara pada saat inspirasi biasanya masuk melalui lubang hidung (nares) kiri maupun kanan. Ketika udara masuk, udara tersebut akan mulai disaring oleh bulu hidung dalam lubang hidung tersebut. Dalam rongga hidung, udara akan mengalami penyesuaian tingkat kelembapan dan suhu oleh karena adanya sekat rongga hidung (concha nasalis). Pada hidung kiri maupun hidung kanan terdapat masing-masing tiga conchae yang membagi rongga itu menjadi tiga bagian. Udara yang terlalu panas akan diturunkan temperaturnya dan yang terlalu dingin akan dihangatkan pada saat melewati concha dan dinding rongga hidung.3Hidung terbagi menjadi dua bagian, hidung bagian luar yaitu external nose, dan hidung bagian dalam atau internal nose. Hidung bagian luar berbentuk menyerupai piramid yaitu berupa segitiga yang disertai oleh akar, dasar, dan puncaknya. Bagian piramid ini terdiri atas kerangka tulang, kartilago hialin, dan jaringan fibroareolar. Septum nasi dibentuk oleh tulang bagian dalam dan tulang rawan pada bagian luarnya. Rongga hidung kiri dan kanan dipisahkan oleh sekat hidung atau septum nasi. Karena adanya tulang rawan ini, maka hidung dapat dikembang-kempiskan. Anterior dari septum nasi ialah kartilago hialin. Pada bagian hidung luar ini, nares atau nostril eksternal dibatasi oleh kartilago nasi, dimana kartilago nasi bagian lateral akan terletak pada bagian bawah hidung, sedangkan terdapat bagian lain yaitu ala besar dan ala kecil yang kemudian akan mengelilingi bagian nostril. Tulang hidung atau tulang nasi akan membentuk bagian superior kedua sisi hidung. Tulang vomer dan lempeng perpendikular os ethmoid akan membentuk sisi posterior septum nasi. Dasar dari rongga nasi ialah tulang pallatum yang keras yang terdiri atas tulang maxilla dan palatinum. Pada bagian langit-langit rongga nasi bagian medial, sisi ini dibentuk oleh lempeng cribiformis os ethmoid. Pada sisi anterior di isi oleh os frontal dan os nasi, sedangkan bagian posterior diisi oleh os sphenoid. Pada bagian dalam hidung, terdapat bagian yang bernama concha nasi yang terdiri atas 3, yaitu concha nasalis superior, concha nasalis medius, dan concha nasalis inferior. Concha ini merupakan bagian yang menonjol pada bagian medial sisi lateral dari rongga nasi. Setiap bagian concha dilapisi oleh membran mukosa berupa epitel berlapis gepeng bersilia yang berisi kelenjar yang akan menghasilkan mukus dan vaskuler. Dibawah concha, terdapat rongga yang disebut meatus pada setiap posisinya dengan nama yang berbeda, yaitu meatus nasi superior yang terletak di bawah concha nasalis superior, meatus nasi medius yang terletak dibawah concha nasalis medius, dan meatus nasi inferior yang terletak dibawah concha nasalis inferior. Rongga ini berfungsi sebagai tempat jalannya udara. Selain itu, pada struktur hidung terdapat 4 buah sinus yang berupa kantong tertutup dan terdapat pada bagian frontal, ethmoid, sphenoid, dan maxillaris. Masing-masing sinus ini dilapisi oleh membran mukosa. Sinus ini berfungsi untuk memberi efek ringan pada tulang cranial, menghangatkan udara, memberi perluasan permukaan tambahan, melembabkan udara yang masuk, memproduksi mukus, dan memberikan efek resonansi pada saat berbicara. Pada hidung bagian luar terdapat folikel rambut, kelenjar keringat, kelenjar sebasea, terentang dalam vestibuli alam nostril. Kulit bagian ini mengandung rambut atau disebut juga sebagai vibrissae untuk menyaring udara yang masuk. Pada bagian rongga nasi, terdapat epitelium respiratorik yang membentuk mukosa yang kemudian melapisi sisa dari ruang nasi tersebut. Lapisan tersebut terdiri atas epitelium bersilia dan bersel goblet, letaknya pada lapisan jaringan ikat tervaskularisasi dan kemudian akan terus memanjang untuk melapisi saluran pernafasan hingga ke bronkus. 4Faring merupakan tabung muskular yang berukuran sekitar 12.5 cm yang terentang dari bagian dasar cranial hingga esofagus. Faring terbagi menjadi 3 bagian, yaitu:1. NasofaringNasofaring merupakan bagian posterior dari rongga nasi yang membuka ke arah rongga nasi melalui koana. Tuba eustachius (auditorik) menghubungkan nasofaring dengan telinga tengah. Tuba ini memiliki fungsi sebagai tuba yang mempersamakan tekanan udara pada gendang telinga. Pada nasofaring, terdapat amandel faring atau disebut adenoid merupakan jaringan limfatik yang terletak pada nares internal. Pembesaran adenoid dapat menghambat aliran udara.2. OrofaringOrofaring merupakan bagian yang dipisahkan oleh palatum lunak terhadap nasofaring. Uvula merupakan processus kerucut (conical) yang berukuran kecil yang menjulur ke bawah dari bagian bawah pallatum lunak. Pada bagian ini juga terdapat amandel palatinum yang terletak pada bagian posterior.3. LaringofaringLaringofaring adalah bagian yang mengelilingi pangkal esofagus dan bagian laring.

Laring memiliki nama lain kotak suara yang menghubungkan bagian faring dengan trakea. Laring berbentuk tabung pendek yang seperti kotak triangular. Laring memiliki beberapa kartilago yang berpasangan dan tidak berpasangan.Berikut merupakan kartilago yang tidak berpasangan.1. Kartilago Tiroid Kartilago tiroid merupakan bagian yang pada pria akan menjadi jakun, terletak pada bagian proximal tiroid.2. Kartilago Krikoid3. EpiglotisEpiglotis merupakan bagian yang berperan sebagai katup kartilago elastis yang melekat pada tepi anterior kartilagi tiroid. Penutupan epiglotis berperan dalam pencegahan masuknya makanan saat makan kedalam mulut laring.Kartilago berpasangan yaitu:1. Kartilago ArytaenoideaKartilago arytaenoidea terletak pada bagian atas dan kedua sisi kartilago krikoid yang juga menempel pada pita suara asli. Pita suara asli merupakan lipatan yang berpasangan epitel toraks bertingkat.2. Kartilago Corniculatum3. Kartilago CuneiformePada laring ini terdapat pita suara yang terletak pada sebelah dalam laring. Pita suara ini dapat digerakan dari tulang rawan arytaenoidea dan otot laringeal. Ketika bernafas, maka pita suara akan abduksi, dan ketika menelan maka pita suara akan teradduksi. Dengan adanya gerakan tersebut, maka kontraksi ototnya juga mengatur pembukaan glotis dan derajat ketegangan pita suara untuk produksi suara. Trakea merupakan batang tenggorok yang kurang lebih memiliki panjang 7 cm dan berjalan dari laring hingga thorakalis ke 5 dan kemudian akan bercabang menjadi 2 bronkus. Bagian ini tersusun atas 16 hingga 20 lingkaran tak sempurna dengan cincin tulang rawan yang disatukan oleh jaringan fibrosa yang menyempurnakan lingkaran pada bagian posterior trakea tersebut. Daerah tersebut juga mengandung beberapa jaringan otot. Trakea dilapisi oleh lapisan lendir yaitu epitel bersilia dan sel cangkir dan silia ini dapat bergerak ka arah atas laring untuk mengeluarkan debu yang masuk. Tulang rawan pada trakea berfungsi agar trakea tidak menyatu dengan tulang vertebra. Trakea cervicalis akan berjalan di sebelah leher dan bersilangan pada isthmus glandula thyreoidea. Trakea thoracica berjalan melintasi mediastinum dan melintasi bagian posterior dari sternum . Esofagus terletak di belakang trakea. Pada percabangan trakea menjadi bronkus pada thorakalis ke 5, strukturnya serupa dengan trakea dan lapisan sel yang sama. Bronkus tersebut akan berjalan ke arah samping dan bawah ke arah paru yang kemudian bronkus kanan akan menjadi lebih pendek dan lebar dari bronkus kiri, lebih tinggi dari arteri pulmonalis dan memiliki cabang yaitu bronkus pulmonaris. Sebelum masuk ke paru, bronkus percabangan dari trakea ini akan bercabang sebelumnya. Bronkus pulmonaris akan memiliki cabang dan ranting yang sangat banyak. Saluran besar yang mempertahankan struktur sama dengan trakea memiliki dinding fibrosa yang berotot yang memiliki tulang rawan dan epitel bersilia. Semakin kecil saluran tersebut, maka tulang rawan akan semakin hilang sehingga yang tersisa hanyalah jaringan otot dan epitel bersilia tersebut. Bronkus terminalis akan masuk ke dalam sebuah lapisan lain yang dinamakan dengan vestibula dan mengalami perubahan lapisan membran. Epitelium bersilia disana akan berangsur diganti dengan epitelium pipih. dari vestibula, akan dilanjutkan ke dalam infundibula yang didalamnya akan ditemukan kantong udara atau alveolus. Alveolus terdiri atas sel selapis pipih. Alveolus memiliki dinding yang mengandung sel alveolus tipe I. Selain itu disela-sela alveolus tipe I terdapat sel alveolus tipe II yang berfungsi dalam sekresi surfaktan yaitu kompleks fosfolipoprotein yang mempermudah ekspansi paru. Pada alveolus yang berdekatan, terdapat minutes of pores yang kemudian dapat menjalani proses pertukaran udara diantara keduanya dan disebut dengan ventilasi kolateral. 5 Pada daerah alveolus, jaringan pembuluh darah atau kapiler mengitari alveolus sehingga pertukaran gas dapat terjadi. 4Pada paru-paru, paru bagian kanan terdiri atas 3 bagian atau dapat disebut dengan 3 lobus, yaitu lobus kanan atas (lobus superior), lobus kanan bagian tengah (lobus medius), dan lobus kanan bawah (lobus inferior). Sedangkan pada paru kiri hanya terdapat 2 bagian atau 2 lobus, yaitu lobus kiri atas (lobus superior) dan lobus kiri bawah (lobus inferior).2Pleura merupakan jaringan yang berasal dari pertumbuhan mesodermal. Pleura dibedakan atas 2, yaitu:1. Pleura ParietalisPleura parietalis adalah pleura yang melapisi bagian diafragma, organ-organ ditengah, dan bagian dari dinding thoraks.2. Pleura VisceralisPleura visceralis merupakan pleura yang melapisi paru-paru.Diantara kedua pleura ini, terbentuk sebuah ruang yang dalam keadaan normalnya berisi cairan pleura yang berjumlah sangat sedikit dan menyelaputi kedua bagian pleura. Cairan ini berfungsi agar kedua pleura dapat terpisah secara sempurna dan tidak bersinggungan.2Proses PernafasanDalam sistem pernafasan beberapa proses dilibatkan didalamnya dalam memaksimalkan pertukaran udara dalam tubuh, beberapa proses tersebut yaitu :1. VentilasiVentilasi ialah proses keluar masuknya udara dari atmosfir menuju alveoli dan sebaliknya.2. DifusiDifusi ialah proses pertukaran gas pada alveoli dan kapiler darah.3. PerfusiPerfusi ialah proses yang menunjukan besarnya aliran darah kapiler pulmonal yang kemuian melewati membran alveoli.4. TransportasiTransportasi merupakan proses pengangkutan O yang sudah mengalami proses perfusi oleh darah untuk dibawa kepada sel dan pengangkutan CO dari sel menuju atmosfir untuk pembuangannya. 6Terdapat beberapa jenis proses pertukaran udara dalam tubuh yang didapatkan dengan proses sebagai berikut:1. Ventilasi pulmonar (proses pernafasan) yaitu masuk dan keluarnya udara dari saluran pernafasan dan paru-paru.2. Respirasi eksternal yaitu difusi O dan CO antara udara dalam paru dan kapiler pulmonar.3. Respirasi internal yaitu difusi O dan CO antara sel darah dengan sel jaringan.4. Respirasi seluler yaitu penggunaan O oleh sel-sel tubuh untuk produksi energi dan pelepasan produk oksidasi (yaitu CO dan H2O) oleh sel-sel tubuh.1Pertukaran udara melalui paru-paru atau pernafasan external akan dimulai dari masuknya udara dan berakhir dengan dikeluarkannya udara dari paru sehingga dapat bertukar dengan udara atmosfer dan alveolus paru. Pertukaran ini dapat dilaksanakan karena adanya mekanisme bernafas atau ventilasi. Kecepatan ventilasi dapat diatur untuk menyesuaikan aliran udara antara atmosfer dan alveolus sesuai dengan kebutuhan metabolic tubuh mengenai penyerapan dan pengeluaran O dan CO. O dan CO ini kemudian akan dipertukarkan melalui proses difusi yang melibatkan alveolus dan kapiler paru. Darah kemudian akan mengangkut O dan CO ke jaringan. O dan CO kemudian akan dipertukarkan antara jaringan dan darah melalui difusi kembali untuk menembus kapiler sistemik atau jaringan. 5 Faktor fisik yang memengaruhi keluar masuknya udara dari dan ke paru-paru merupakan gabungan dari ventilasi mekanik yang terdiri atas:1. Perbedaan tekanan udaraUdara mengalir dari daerah bertekanan tinggi ke daerah bertekanan rendah. Selama inspirasi, pergerakan diafragma dan otot pernapasan lainnya memperluas rongga dada, sehingga menurunkan tekanan dalam rongga dada sampai di bawah tekanan atmosfer. Hal ini menyebabkan udara tertarik melalui trakhea dan bronkus lalu masuk hingga ke dalam alveoli. Saat ekspirasi normal, diafragma relaksasi dan paru-paru mengempis. Hal tersebut menyebabkan penurunan luas rongga dada. Tekanan alveoli kemudian melebihi tekanan di atmosfer, sehingga udara terdesak keluar dari paru-paru menuju atmosfer.2. Resistensi jalan udaraPeningkatan tekanan dari cabang bronkus dan adanya benda asing dalam saluran napas akan mengakibatkan udara terhambat masuk ke dalam alveolus.3. Komplian paru-paruKomplian paru-paru adalah kemampuan paru-paru untuk mengembang dan mengempis. Pada saat inspirasi paru-paru mengembang dan saat ekspirasi paru-paru mengempis.7Tahap kedua proses respirasi mencakup proses difusi gas-gas melintasi membran antara alveolus-kapiler yang tipis (< 0,5 mm). Kekuatan pendorong untuk pemindahan ini adalah selisih tekanan parsial antara darah dan fase gas. Tekanan O atmosfer kurang lebih 147 mmHg. Pada waktu O diinspirasi dan sampai pada alveolus, tekanan parsial ini mengalami penurunan sampai sekitar 103 mmHg sebagai akibat dari udara yang tercampur dengan ruang rugi anatomi pada saluran udara dan dengan uap air.7Terdapat beberapa faktor yang menentukan kecepatan difusi gas melalui membran paru-paru, yaitu semakin besar perbedaan tekanan pada membrane maka semakin cepat kecepatan difusi, semakin besar area membrane paru-paru maka semakin besar kuantitas gas yang dapat berdifusi melewati membrane dalam waktu tertentu, semakin tipis membrane maka semakin cepat difusi gas melalui membrane tersebut ke bagian yang berlawanan, dan koefisien difusi secara langsung berbanding lurus terhadap kemampuan terlaur suatu gas dalam cairan membrane paru-paru dan berbanding terbalik terhadap ukuran molekul. Molekul kecil berdifusi lebih tinggi atau cepat daripada ukuran gas besar yang kurang dapat larut.7Pernafasan interna merupakan pernafasan yang melibatkan pertukaran udara dengan jaringan. Darah yang dalam bentuk oxyhemoglobin akan berputar pada seluruh tubuh dan kemudian akan mencapai kapiler yang merupakan tempat dimana darah akan berjalan sangat lambat. Kemudian jaringan akan mengambil oksigen dari hemoglobin tersebut dan hasil metabolismenya yaitu karbon dioksida akan ditukar sejumlah dengan oksigen yang diambil tersebut. 4Pernafasan interna maupun external akan mengubah komposisi udara alveoli sebagai berikut:Pada saat inspirasi :Nitrogen 77%Oksigen 20%Karbon dioksida 0-04 %

Pada saat ekspirasi :Nitrogen 77%Oksigen 16%Karbon dioksida 4-0.4 %4

Pusat Pernafasan

Sistem pernafasan memiliki polanya tersendiri dalam mempertahankan kelangsungan prosesnya. Otot-otot yang berperan dalam inspirasi harus dapat menyeimbangkan antara kontraksi dan relaksasinya secara tidak sadar. Dengan demikian, terdapat suatu pusat yang mengatur mekanisme pernafasan tersebut. Pernafasan yang ritmik yang berirama dan tanpa sadar terus menerus dilakukan terdapat pada bagian batang otak. Pola pernafasan ini dihasilkan melalui aktivitas saraf yang siklik ke otot-otot pernafasan. Pada intinya, pengatur adanya pernafasan yang terus menerus berlangsung tersebut pusatnya berada di otak. Saraf yang menuju ke sistem pernafasan memiliki fungsi yang penting yaitu mempertahankan mekanisme pernafasan tersebut dan refleks penyesuaian tingkat ventilasi untuk memenuhi kesamaan kebutuhan penyerapan O dan pengeluaran CO yang terus berubah-ubah. Aktivitas pernafasan tidak hanya terdapat pada sistem involunter atau tidak sadar, tetapi juga dapat dimodifikasi secara sadar agar dapat berbicara, bernyanyi, bersiul, bermain alat musik, maupun menahan napas. Kontrol saraf respirasi melibatkan tiga komponen, yaitu:1. faktor yang menghasilkan irama inspirasi dan ekspirasi secara bergantian2. faktor yang mengatur besarnya ventilasi (kecepatan dan kedalaman napas)3. faktor yang memodifikasi aktivitas pernafasanModifikasi pernafasan dapat bersifat volunter dan involunter. Volunter contohnya pada pengontrolan pernafasan untuk bicara, bernyanyi sedangkan pada involunter seperti batuk atau bersin.Pusat kontrol pada batang otak menghasilkan pernafasan berirama. Untuk pusat pernapasan primer adalah pusat respirasi medula yang terdiri atas beberapa badan saraf medula yang dapat menghasilkan sinyal ke otot pernafasan. Terdapat dua pusat pernafasan lain pada posisi yang lebih tinggi di batang otak yaitu terletak pada pons yaitu pusat pneumotaksik dan pusat apneustik. Kedua pusat ini mempengaruhi sinyal keluar dari pusat pernafasan pada medula. Badan sel dan serat saraf yang membentuk saraf ini terletak pada medula spinalis. Impuls yang berasal dari pusat medula akan berakhir pada badan sel neuron motorik ini. ketika neuron motorik ddiaktifkan maka otot-otot pernafasan di aktifkan dan inspirasi dapat berlangsung, ketika neuron motorik ini dinonaktifkan maka impuls tidak berlangsung, otot melemas dan ekspirasi berlangsung.1. Pusat pernafasan medullaPusat pernafasan medula terdiri atas dua kelompok neuron, yaitu:a. Kelompok respiratorik dorsal (KRD)Terdiri terutama atas neuron inspiratorik yang serat desendensnya kemudian berakhir pada neurok motorik yang mempersarafi otot-otot inspirasi. Ketika KRD melepaskan muatan, inspirasi akan terjadi. Sebaliknya, jika KRD tidak mengirimkan impuls, maka yang terjadi ialah ekspirasi yang kemudian diakhiri karena neuron-neuron inspiratorik kembali mencapai ambang dan melepaskan muatan. KRD memiliki hubungan penting dengan KRV.b. Kelompok respiratorik ventral (KRV)Terdiri atas neuron inspiratorik dan neuron ekspiratorik. Neuron-neuron tersebut inaktif pada saat pernafasan normal atau pernafasan tenang. Ketika ventilasi meningkat, Bagian ini akan diaktifkan oleh KRD sebagai penguat dan hal ini penting pada ekspirasi aktif. Pada neuron ekspiratorik jalur desendens tidak terdapat impuls pada pernafasan tenang. Ketika ekspirasi aktif, barulah neuron ekspiratorik merangsang neuron motorik yang mempersarafi otot-otot ekspirasi (yaitu otot abomen dan otot intercostal internal). Ketika kebutuhan ventilasi tinggi, neuron inspiratorik KRV akan memacu aktivitas inspirasi.2. Pusat pneumotaksikPusat ini berfungsi mengirimkan impuls ke KRD untuk membantu menghentikan neuron-neuron inspiratorik sehingga inspirasi durasinya akan dibatasi.3. Pusat apneustikPusat ini bekerja secara berlawanan dengan pusat pneumotaksis. Pusat ini berfungsi untuk mencegah diberhentikannya neuron-neuron inspiratorik sehingga dorongan inspirasi akan meningkat. Dengan sistem check and balance, pusat pneumotaksik mendominasi pusat apneustik sehingga inspirasi dapat dihentikan dan ekspirasi dapat berlangsung secara normal. 5

Transportasi O dan COTransportasi oksigen Sistem pengangkutan O dalam tubuh terdiri atas paru-paru dan sistem kardiovaskular. Pengangkutan O ke jaringan tertentu tergantung pada jumlah O yang masuk paru-paru, pertukaran gas yang cukup pada paru-paru, aliran darah ke jaringan, dan kapasitas pengangkutan O dalam darah. Dinamika reaksi hemoglobin (Hb) dengan O sangat memudahkan pengangkutan O. Hemoglobin adalah protein yang tersusun dari empat subunit, masing-masing subunit mengandung heme yang terikat pada rantai polipeptida.7Oksigen dapat disalurkan dari paru-paru ke jaringan melalui dua cara yaitu secara fisik larut dalam plasma atau secara kimia berikatan dengan Hb sebagai oksihemoglobin (HbO). Ikatan ini bersifat reversibel. Pada tingkat jaringan, O mengalami disosiasi (berpisah) dari hemoglobin kemudian berdifusi ke dalam plasma. Selanjutnya O masuk ke sel-sel jaringan tubuh untuk memenuhi kebutuhan jaringan yang bersangkutan.7Transport karbondioksidaTransport karbondioksida dari jaringan ke paru-paru yang selanjutnya untuk dibuang dilakukan dengan tiga cara yaitu 10% larut secara fisik larut dalam plasma, 20% berikatan dengan gugus amino pada hemoglobin dalam sel darah merah (hemoglobin yang berikatan dengan CO disebut karbaminohemoglobin), dan 70% ditranspor sebagai bikarbonat plasma.7Kelarutan CO dalam darah kurang lebih 20 kali lebih besar daripada kelarutan O. Dengan demikian, pada larutan sederhana dapat dipastikan terdapat lebih banyak CO daripada O. Karbondioksida yang berdifusi kedalam sel darah merah dapat dengan cepat mengalami hidrasi menjadi H2CO3 yang disebabkan adanya aktivitas enzim anhidrase karbonat. selanjutnya H2CO3 berdisosiasi menjadi H+ dan HCO3-. Reaksi tersebut dapat digambarkan sebagai berikut:CO + H2O H2CO3 H+ + HCO3-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 ekskresi CO dari paru-paru berlebihan yang mengakibatkan naiknya pH darah (pH darah > 7,4). Sedangkan hipoventilasi dapat menyebabkan asidosis akibat tertahannya CO 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).7Kurva disosiasi oksihemoglobinDeoksihemoglobin mempunyai struktur dengan afinitas yang rendah terhadap oksigen sedangkan oksihemoglobin mempunyai struktur dengan afinitas yang tinggi terhadap oksigen. Ketika oksigen terikat secara berturut-turut pada keempat gugus heme molekul hemoglobin, afinitas oksigen dari gugus heme lainnya akan meningkatkan. Pengaruh yang ditimbulkan secara bersamaan menghasilkan kurva disosiasi oksigen berbentuk sigmoidal. Senyawa 2,3 BPG dihasilkan dalam sel darah merah berbagai spesies, dan bekerja untuk mengubah afinitas pengikatan oksigen pada hemoglobin. BPG adalah suatu senyawa polianionik dan terikat dalam rongga pusat deoksihemoglobin. Pengikatan BPG dan oksigen saling terpisah, dan BPG dapat memberi efek mengurangi afinitas oksigen pada hemoglobin.8Metabolisasi jaringan tubuh yang bekerja cepat memerlukan kadar oksigen yang tinggi, dan dengan demikian diperlukan pelepasan oksigen lebih banyak dari oksihemoglobin ke sel-sel jaringan ini. Dalam jaringan ini terjadi pembentukan CO secara cepat yang berasal dari oksidasi bahan bakar seperti glukosa. Hal ini menyebabkan peningkatan konsentrasi proton (penurunan pH) melalui reaksi berikut:H2O + CO HCO3- + H+Deoksihemoglobin mempunyai afinitas lebih besar untuk proton dibandingkan dengan oksighemoglobin, sehingga pengikatan proton bersaing dengan pengikatan oksigen melalui reaksi berikut:Hb(O)4 + 2H+ Hb(H+)2 + 4OEfek ini, yang dikenal dengan efek Bohr. Penurunan pH dari 7,6 ke 7,2 dapat memperbanyak jumlah oksigen yang dilepaskan di dalam jaringan tubuh sebanyak hampir dua kali lipat. Jadi dapat disimpulkan bahwa BPG, H+, dan CO ketiganya dapat menurunkan afinitas hemoglobin terhadap oksigen.8

Kapasitas dan Volume Paru-ParuParu-paru memiliki daya muat 4.500 ml hingga 5000 ml. Sedangkan volume tidal paru-paru hanya sekitar 500ml saja. Volume tidal ialah udara yang dihirup dan dikeluarkan pada pernafasan tenang. Kapasitas vital paru-paru ialah volume udara yang dapat dicapai masuk dan keluar paru-paru saat inspirasi dan ekspirasi pernafasan yang kuat. Kapasitas vital paru-paru ini dapat diukur menggunakan alat bernama spirometer. Normalnya, seorang laki-laki memiliki kapasitas vital 4-5 liter, sedangkan pada wanita normalnya 3-4liter. Kapasitas ini dapat berkurang akibat pengaruh penyakit paru, jantung, dan lemahnya otot pernafasan yang berperan.4Spirometer merupakan sebuah alat yang berupa sebuah drum yang terisi oleh udara yang mengapung dalam ruang yang terisi air. Ketika seseorang menghirup udara dan kemudian menghembuskannya melalui selang yang menghubungkan mulut dan wadah udara dalam drum tersebut yang kemudian akan membuat drum tersebut mengapung engan gerakan naik turun. Ketika drum ini kemudian naik turun, maka aktivitas naik turunnya ini dapat direkam sebagai spirogram yang dihubungkan dengan volume yang berubah. Pena perekan akan merekam gerakan inspirasi ke atas dan ekspirasi ke bawah. Volume dan kapasitas paru dapat digambarkan sebagai berikut. 1. Volume alun napas (tidal volume)Merupakan volume udara yang masuk dalam satu kali bernapas, mengenai masuk dan keluarnya udara. Nilai rata-rata pada kondisi istirahat ialah 500ml.2. Volume cadangan inspirasi (inspiratory reserve volume)Merupakan volume udara tambahan yang dapat dihirup di atas volume tidal. IRV ini dapat dicapai dengan adanya kontraksi maksimum dari otot diafragma, otot interkostal eksternus, dan otot inspirasi tambahan. Nilainya adalah 3000ml.3. Kapasitas inspirasi (inspiratory capacity)Merupakan volume uara maksimum yang dapat dihirup diakhir respirasi tenang normal. Nilainya ialah 3500ml.IC=IRV+TV4. Volume cadangan ekspirasi (expiratory reserve volume)Merupakan volume tambahan udara yang dapat secara aktif dikeluarkan dengan adanya kontraksi maksimal otot ekspirasi melebihi udara yang secara normal dihembuskan secara pasif pada akhir volume tidal istirahat. Nilainya adalah 1000ml. 5. Volume residual (residual volume)Merupakan volume udara minimal di paru yang tertinggal dan tetap ada pada keadaan setelah ekspirasi maksimal. Volume ini tidak dapat diukur menggunakan spirometer, tetapi dapat secara tidak langsung diukur menggunakan gas penjejak tidak berbahaya, contohnya helium. Nilainya adalah 1200ml.6. Kapasitas residual fungsional (functional residual capacity)Merupakan volume udara diparu di akhir ekspirasi pasif normal. Nilainya adalah 2200ml.FRC=ERV+IRV7. Kapasitas Vital (vital capacity)Merupakan volume udara yang dapat dikeluarkan secara maksimal dalam satu kali bernapas setelah inspirasi maksimal. Sebeleumnya dilakukan inspirasi maksimal dan kemudian dilanjutkan ekspirasi maksimal. Kapasitas vital ini mencerminkan mengenai perubahan volume maksimal yang dapat terjadi pada paru tetapi jarang digunakan karena kontraksi otot yang terlibat melelahkan. Fungsinya juga dapat sebagai pemastian kapasitas fungsional paru tersebut. Nilainya adalah 4500ml.VC=IRV+TV+ERV8. Kapasitas paru total (total lung capacity)Merupakan kapasitas volume udara maksimal yang dapat ditampung oleh paru. Nilainya adalah 5700ml.TLC=VC+RV9. Volume ekspirasi paksa dalam satu detik (forced expiratory volume in one second FEV)Merupakan volume udara yang dapat dihembuskan dalam satu detik pertama ekspirasi dalam penentuan kapasitas vital. Pada keadaan yang normal, 80% udara yang dapat dihembuskan secara paksa dari paru yang telah mengembang maksimal dapat dihembuskan dalam satu detik. Pengukurannya berfungsi sebagai penentu laju aliran udara paru maksimal yang dapat dicapai.5PenutupSistem pernafasan dapat berlangsung secara normal apabila bagian-bagian yang mendukung jalannya sistem tersebut dapat bekerja dengan baik, yang dimaksud dengan baik disini adalah dengan tidak adanya gangguan pada bagian apapun. Terdapat saluran-saluran seperti hidung, faring dan laring sebagai saluran napas atas dan trakea, bronkus, bronkiolus sebagai bagian yang memiliki peran penting dalam pernafasan ini. Sistem pernafasan melibatkan O untuk dibawa kedalam paru untuk kemudian dibawa dalam darah dan masuk ke dalam jaringan. Setelah dimetabolisme oleh tubuh, CO akan dihasilkan untuk dikeluarkan melalui jaringan menuju darah dan kemudian ke paru untuk diekspirasikan. Dalam sistem ini terdapat batasan kapasitas dan volume yang dapat ditampung oleh paru-paru tersebut. Kapasitas pernapasan normal seseorang dapat diukur menggunakan spirometer.

Daftar Pustaka1. Sloname Ethel. Anatomi dan fisiologi untuk pemula. Jakarta : Penerbit Buku Kedokteran EGC. 2004. H 266-71.2. Djojodibroto D. Respirologi (respiratory medicine). Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC. 2007. h. 5-73. Wibowo D.S. Anatomi tubuh manusia. Jakarta : Grasindo. 2005.4. Pearce E.C. Anatomi dan Fisiologi untuk Paramedis. Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama. 2007.5. Sundana K. Ventilator : Pendekatan praktis di unit perawatan kritis edisi revisi. Bandung : CICU. 2014.6. Sherwood L. Human physiology : The central nervous system. 7th ed. Philadephia : Brooks/Cole Cenggage Learning. 2010.7. Somantri I. Keperawatan medikal bedah asuhan keperawatan pada pasien dengan gangguan sistem pernapasan. Jakarta: Penerbit Salemba Medika; 2007. h. 11-68. Kuchel P, Ralston GB. Schaums easy outlines biokimia. Jakarta: Penerbit Erlangga; 2006. h. 30-116