Istilah pernapasan yang lazim digunakan mencakup dua proses; pernapasan luar (eksterna), yaitu penyerapan O2 dan pengeluaran C

FISIOLOGI PERNAPASAN

Istilah pernapasan yang lazim digunakan mencakup dua proses; pernapasan luar (eksterna), yaitu penyerapan O2 dan pengeluaran CO2 dari tubuh secara keseluruhan; serta pernapasan dalam (interna), yaitu penggunaan O2 dan pembentukan CO2 oleh sel-sel serta pertukaran gas antara sel-sel tubuh dengan media cair sekitarnya. (W.F. Ganong hal. 621)Tujuan dari pernapasan adalah untuk menyediakan oksigen bagi jaringan dan membuang karbon dioksida. Untuk mencapai tujuan ini, pernapasan dapat dibagi menjadi 4 (empat) peristiwa fungsional utama:

1. Udara secara bergantian bergerak masuk dan keluar paru, sehingga dapat terjadi pertukaran antara atmosfer (lingkungan eksternal) dan kantung udara (alveolus) paru. Pertukaran ini dilaksanakan oleh kerja mekanis pernapasan, atau ventilasi. Kecepatan ventilasi diatur sedemikian rupa, sehingga aliran udara antara atmosfer dan alveolus disesuaikan dengan kebutuhan metabolic tubuh untuk menyerap O2 dan mengeluarkan CO2 2. Oksigen dan CO2 dipertukarkan antara udara dialveolus dan darah di dalam kapiler pulmonalis melalui proses difusi.3. Oksigen dan CO2 diangkut oleh darah antara paru dan jaringan.4. Pertukaran O2 dan CO2 terjadi antara jaringan dan darah melalui proses difusi melintasi kapiler sistemik. Untuk menjalankan fungsi tersebut maka sistem pernapasan terdiri dari organ pertukaran gas (paru) dan sebuah pompa ventilasi paru. Pompa ventilasi ini terdiri atas dinding dada; otot-otot pernapasan, yang memperbesar dan memperkecil ukuran rongga dada; pusat pernapasan di otak yang mengendalikan otot pernapasan; serta jaras dan saraf yang menghubungkan pusat pernapasan dengan otot pernapasan. Pada keadaan istirahat, frekuensi pernapasan manusia normal berkisar antara 12-15 kali per menit. Satu kali bernapas sekitar 500 ml udara, atau 6-8 liter udara permenit dimasukkan dan dikeluarkan dari paru. Udara ini akan bercampur dengan gas yang terdapat dalam alveoli, dan selanjutnya O2 masuk kedalam darah kapiler paru, sedangkan CO2 masuk kedalam alveoli, melalui proses difusi sederhana. Dengan cara ini 250 mL CO2 akan dikeluarkan.Sifat-Sifat GasTekanan bagian gas sebanding dengan suhu dan jumlah molekul gas per volume.

P = dimana :

P = Tekanan

N = jumlah molekul

R = Konstanta gas

V = VolumeTekanan Parsial.

Berbeda dengan zat cair, gas akan mengembang untuk mengisi ruang yang tersedia baginya, dan volume yang ditempati oleh sejumlah molekul gas tertentu, pada suhu dan tekanan tertentu akan tetap sama, bagaimanapun komposisi campuran gas tersebut.Dengan demikian tekanan yang dirimbulkan oleh setiap gas (tekanan parsial) dalam suatu campuran gas setara dengan persen volume gas tersebut dalam campuran gas dikalikan dengan tekanan total campuran gas.Fungsi pernapasan juga melakukan fungsi nonrespirasi yaitu :

1. Menyediakan jalan untuk mengeluarkan air dan panas. Udara atmosfer yang dihirup dilembabkan dan dihangatkan oleh jalan napas sebelum udara tersebut dikeluarkan. Pelembaban udara yang dihirup ini penting dilakukan agar dinding alveolus tidak mongering. Oksigen dan CO2 tidak dapat berdifusi melintasi membran yang kering.2. Berperan meningkatkan aliran balik vena.

3. Berperan dalam memelihara keseimbangan asam basa normal dengan mengubah jumlah CO2 penghasil asam (H+) yang dikeluarkan.4. Mempertahankan tubuh dari invasi bahan asing.

5. Mengeluarkan, memodifikasi, mengaktifkan, atau menginaktifkan berbagai bahan yang melewati sirkulasi paru. Semua darah yang kembali ke jantung dari jaringan harus melewati paru sebelum dikembalikan ke sirkulasi sistemik. Paru, dengan demikian, memiliki letak yang unik untuk secara parsial atau total menyingkirkan bahan-bahan tertentu yang telah ditambahkan ke dalam darah di tingkat jaringan sebelum bahan-bahan tersebut memiliki kesempatan mencapai bagian tubuh lain melalui system arteri. Sebagai contoh prostaglandin, sekumpulan zat perantara kimiawi yang dikeluarkan oleh banyak jaringan untuk memperantarai respons lokal tertentu dapat tumpah kedalam darah tetapi dinonakatifkan pada saat melewati paru, sehingga zat-zat tersebut tidak menimbulkan efek sistemik. Dipihak lain, paru mengaktifkan angiotension II, suatu hormon yang berperan penting dalam mengatur konsentrasi Na+ di cairan ekstrasel.6. Hidung bagian system penghidu.

Saluran pernapasan menyalurkan udara antara atmosfer dan alveolus.

System pernapasan mencakup saluran pernapasan yang berjalan ke paru, paru itu sendiri, dan struktur struktur toraks (dada) yang terlibat menimbulkan gerakan udara masuk-keluar paru melalui saluran pernapasan. Saluran pernapasan adalah saluran yang mengangkut udara antara atmosfer dan alveolus, tempat terakhir yang merupakan satu-satunya tempat pertukaran gas-gas antara udara dan darah dapat berlangsung. Saluran pernapasan berawal di saluran hidung (nasal). Saluran hidung berjalan ke faring, yang berfungsi sebagai saluran bersama bagi system pernapasan maupun system pencernaan. Terdapat dua saluran yang berjalan dari faring-trakea, tempat lewatnya udara ke paru, dan esophagus saluran tempat lewatnya makanan ke lambung. Udara dalam keadaan normal masuk ke faring melalui hidung, tetapi udara juga masuk melalui mulut jika hidung tersumbat; jadi manusia bisa bernapas melalui mulut sewaktu pilek. Karena faring berfungsi sebagai saluran bersama untuk mekanan dan udara, terdapat mekanisme-mekanisme refleks untuk menutup trakea selama proses menelan, sehingga makanan masuk ke esophagus dan tidak kesaluran napas. Esophagus tetap tertutup, kecuali sewaktu menelan, untuk mencegah udara masuk ke lambung sewaktu kita bernapas.Laring atau kotak suara, yang terletak di pintu masuk trachea, memiliki penonjolan dibagian anterior yang membentuk jakun (Adams apple). Pita suara, dua pita jaringan elastis yang terentang di bukaan laring, dapat diregangkan dan diposisikan dalam berbagai bentuk otot-otot laring. Pada saat udara mengalir cepat melewati pita suara yang tegang, pita suara tersebut bergetar untuk menghasilkan bermacam-macam bunyi. Setelah laring, trachea terbagi menjadi dua cabang utama, bronkus kanan dan kiri yang masing-masing masuk ke paru kanan dan kiri. Di dalam setiap paru, bronkus terus bercabang-cabang menjadi saluran napas yang semakin sempit, pendek dan banyak, seperti percabangan pohon. Cabang terkecil dikenal sebagai bronkhiolus. Di ujung-ujung bronkiolus terkumpul alveolus, kantung udara kecil tempat terjadinya pertukaran gas-gas antara udara dan darah.

Agar udara dapat masuk keluar bagian paru tempat terjadinya pertukaran gas tersebut, keseluruhan saluran pernapasan dari pintu masuk melalui bronkiolus terminal ke alveolus harus tetap terbuka. Trakea dan bronkus besar merupakan saluran tidak berotot dan cukup kaku yang dikelilingi oleh serangkaian cincin tulang rawan yang mencegah kompresi saluran tersebut. Bronkiolus yang lebih kecil tidak memiliki tulang rawan yang dapat menahannya tetap terbuka. Dinding bronkiolus memiliki otot polos yang dipersarafi oleh system saraf ototnom dan peka terhadap hormone dan zat kimia local tertentu. Faktor-faktor ini, dengan mengubah-ubah derajat kontraksi otot polos bronkiolus, mampu mengatur jumlah udara yang mengalir antara atmosfir dan setiap kelompok alveolus.Alveolus.

Adalah tempat pertukaran gas adalah suatu kantung udara kecil, berdinding tipis, dan dapat mengembang yang dikelilingi oleh kapiler paru. Paru memiliki struktur ideal untuk melaksanakan fungsinya melakukan pertukaran gas. Ingatlah menurut hukum difusi Fick, semakin pendek jarak yang ditempuh melewati tempat difusi terjadi, semakin tinggi kecepatan difusi. Demikian juga, semakin besar luas permukaan tempat berlangsungnya difusi, semakin tinggi kecepatan difusi.Alveolus adalah kantung udara berdinding tipis, dapat mengembang, dan berbentuk seperti anggur yang terdapat di ujung percabangan saluran pernapasan.alveolus type I yang gepeng. Jaringan padat kapiler paru yang mengelilingi setiap alveolus juga hanya setebal satu lapisan sel. Ruang interstisium antara alveolus dan jaringan kapiler di sekitarnya membentuk suatu sawar yang sangat tipis, dengan ketebalan hanya 0,2 m yang memisahkan udara di dalam alveolus dan darah di dalam kapiler paru.

Di paru terdapat sekitar 300 juta alveolus, masing-masing bergaris tengah sekitar 300 m (1/3 mm).luas permukaan total yang terpajan antara udara alveolus dan darah kapiler paru adalah sekitar 75 meter persegi. Type II dari sel alveolus mengeluarkan surfaktan paru, suatu kompleks fosfoliprotein yang mempermudah pengembangan (ekspansi) paru. Di dalam lumen kantung udara juga terdapat makrofag alveolus yang berdekatan, suatu proses yang dikenal sebagai ventilasi kolateral. Saluran-saluran ini penting untuk mengalirkan udara segar ke suatu alveolus yang salurannya tersumbat akibat penyakit. ParuParu menempati sebagian besar rongga toraks. Terdapat dua buah paru, masing-masing dibagii menjadi beberapa lobus dan masing-masing dipasok oleh satu bronkus. Jaringan paru itu sendiri terdiri dari serangkaian saluran napas yang bercabang-cabang, yaitu alveolus, pembuluh darah paru, dan sejumlah besar jaringan ikat elastis. Satu-satunya otot didalam paru adalah otot polos di dinding arteriol dan bronkiolus, keduanya dapat dokontrol. Tidak terdapat otot didalam dinding alveolus yang dapat menyebabkan alveolus mengembang atau menciut selama proses bernapas. Perubahan volume paru ditimbulkan oleh perubahan dimensi-dimensi toraks.Dinding dada luar (toraks) dibentuk oleh dua belas pasang iga yang melengkung dan menyatu di sternum disebelah anterior dan vertebra torakalis diposterior. Sangkar iga membentuk dasar (lantai) rongga toraks, adalah lembaran besar otot rangka berbentuk kubah yang memisahkan secara total rongga toraks dari rongga abdomen.

Diafragma hanya ditembus oleh esofagus dan pembuluh darah yang melintas di antara rongga toraks dan abdomen. Rongga toraks ditutup di daerah leher oleh otot-otot dan jaringan ikat. Satu-satunya komunikasi antara toraks dan atmosfer adalah melalui saluran pernapasan ke dalam alveolus. Seperti paru, dinding dada mengandung sejumlah besar jaringan ikat elastis.Pleura

Terdapat kantung tertutup berdinding ganda, yang disebut kantung pleura. Memisahkan tiap-tiap paru dari dinding toraks dan struktur disekitarnya. Dalam ilustrasi, ukuran rongga pleura di dalam kantung pleura sangat diperbesar untuk mempermudah visualisasi; pada kenyataannya lapisan-lapisan kantung pleura berkontak satu sama lain. Permukaan pleura sewaktu kedua permukaan saling bergeser satu sama lain saat gerakan bernapas. Pleuritis menyebabkan rasa nyeri sewaktu bernapas karena setiap pengembangan atau penciutan paru menyebabkan friction rubMekanika Pernapasan

Hubungan timbal balik antara tekanan atmosfer, tekanan intra-alveolus, dan tekanan intrapleura.Udara cenderung bergerak dari daerah bertekanan tinggi ke daerah bertekanan rendah, yeitu, menuruni gradien tekanan. Udara mengalir masuk dan keluar paru selama proses bernapas dengan mengikuti penurunan gradien tekanan yang berubah berselang seling antara alveolus dan atmosfer akibat aktivitas siklik otot-otot pernapasan. Terdapat tiga tekanan berbeda yang penting pada ventilasi.1. Tekanan atmosfer (barometrik) adalah tekanan yang ditimbulkan oleh berat udara di atmosfer terhadap benda-benda dipermukaan bumi. Di ketinggian permukaan laut, tekanan ini sama dengan 760 mmHg. Tekanan atmosfer berkurang seiring dengan penambahan ketinggian di atas permukaan bumi menurun. Dapat terjadi fluktuasi minor tekanan atmosfer akibat perubahan kondisi-kondisi cuaca.2. Tekanan intra-alveolus, yang juga dikenal sebagai tekanan intrapulmonalis, adalah tekanan di dalam alveolus. Karena alveolus berhubungan dengan atmosfer melalui saluran pernapasan, udara dengan cepat mengalir mengikuti penurunan gradien tekanan setiap kali terjadi perbedaan antara tekanan intra-alveolus dan tekanan atmosfer, udara terus mengalir sampai tekanan keduanya seimbang (ekuilibrium).

3. Tekanan intrapleura adalah tekanan di dalam kantung pleura. Tekanan ini juga dikenal sebagai tekanan intratoraks, yaitu tekanan yang terjadi diluar paru di dalam rongga toraks. Tekanan intrapleura biasanya lebih kecil daripada tekanan atmosfer, rata-rata 756 mmHg saat istirahat. Sepeti tekanan darah yang dicatat dengan menggunakan tekanan atmosfer sebagai titik rujukan.

Selain itu mekanika pernapasan juga diatur oleh mekanika ventilasi paru yaitu; paru-paru dapat dikembang kempiskan melalui dua cara :

1. Diafragma bergerak turun naik untuk memperbesar atau memperkecil rongga dada.

2. Depresi dan elevasi tulang iga untuk memperbesar atau memperkecil diameter anterio-poterior rongga dada.

Pernapasan normal dan tenang dapat dicapai dengan hampir sempurna melalui metoda pertama dari kedua metode tersebut, yaitu melalui gerakan diafragma. Selama inspirasi, kontraksi diafragma menarik permukaan bawah paru kearah bawah. Kemudian selama ekspirasi, diafragma mengadakan relaksasi, dan sifat elastis daya lenting paru (elastic recoil), dinding dada, dan struktur abdominal akan menekan paru-paru. Namun, selama bernapas kuat, daya elastis tidak cukup kuat untuk menghasilkan ekspirasi cepat yang diperlukan tenaga ekstra yang terutama diperoleh dari kontraksi otot-otot abdominal, yang mendorong isi abdomen ke atas melawan dasar diafragma.Metode keua untuk mengembangkan paru adalah dengan mengangkat rangka iga. Pengembangan paru ini dapat terjadi karena pada posisi istirahat, iga miring kebawah, dengan demikian sternum turun ke belakang ke arah columna vertebralis. Tetapi bila rangka iga dielevasikan, tulang iga langsung maju sehingga sternum sekarang bergerak kedepan menjauhi spinal, membentuk jarak antero-posterior. Tugas Mata Kuliah : Fisiologi Respirasi

Dosen

: Dr.dr.H.Ilhamjaya Patellongi, MS

FISIOLOGI RESPIRASI

Oleh :

SUKRIYADI

NIM : P1502204002

UNIVERSITAS HASANUDDIN

PROGRAM PASCASARJANA

PROGRAM STUDI BIOMEDIK

KONSENTRASI FISIOLOGI TUBUH MANUSIAMARET 2005 nRT (dari persamaan gas ideal)

V