Pernapasan perut berlangsung dalam dua tahap, yaitu:
a) Inspirasi, terjadi ketika otot diafragma berkontraksi sehingga posisi permukaan diafragma menjadi mendatar. Akibatnya, volume rongga dada dan paru-paru membesar. Membesarnya volume paru-paru menyebabkan tekanan udara di dalamnya menjadi lebih rendah daripada tekanan udara di luar paru-paru sehingga udara masuk ke paru-paru.
b) Ekspirasi, terjadi ketika otot diafragma mengalami relaksasi sehingga menyebabkan posisi permukaan diafragma menjadi melengkung ke atas. Akibatnya, volume rongga dada dan rongga paru-paru menjadi mengecil sehingga tekanan udara di dalam paru-paru lebih tinggi daripada tekanan udara di luar paru-paru. Perbedaan tekanan udara ini menyebabkan keluarnya udara dari dalam paru-paru (Ferdinand P &
Ariebowo, 2009, p. 121).
c. Volume dan Kapasitas Paru-Paru
Volume dan kapasitas paru-paru pada setiap orang berbeda-beda, bergantung pada beberapa faktor, misalnya jenis kelamin, usia, postur tubuh, kebiasaan merokok, kebiasaan berolahraga, ketinggian daerah tempat tinggal, kekuatan bernapas dan cara bernapas. Volume dan kapasitas paru-paru dapat diukur dengan menggunakan alat spirometer
(Irnaningtyas, 2013, p. 298). Volume udara di dalam paru-paru dapat dibedakan menjadi volume tidal, volume komplementer, volume suplementer, kapasitas vital, dan volume residu.
Paru-paru dapat menampung sekitar 5.000 ml udara yang disebut kapasitas total paru-paru. Apabila kita bernapas biasa, volume udara yang dapat keluar masuk lebih kurang 500 ml disebut volume tidal.
Volume tidal adalah volume udara yang masuk atau keluar dari paru-paru selama pernapaan normal. Jika kita menarik napas dalam-dalam maka volume udara yang masih dapat masuk sekitar 1.500 ml disebut volume komplementer. Sebaliknya, volume suplementer adalah jika kita mengembuskan napas sekuat-kuatnya masih dapat mengeluarkan volume udara sebanyak 1.500 ml. Ternyata, setelah kita mengeluarkan udara suplementer volume udara yang masih tersisa di dalam paru-paru kira-kira 1.500 ml. Sisa udara ini disebut udara residu.
Kemampuan paru-paru mengeluarkan udara sekuat-kuatnya dan mengambil udara sebanyak-banyaknya disebut dengan kapasitas vital paru-paru. Volume udara ini lebih kurang 3.500 ml (Bakhtiar, 2011, p.
153).
Kecepatan (frekuensi) pernapasan dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu:
1) Jenis kelamin. Kecepatan pernapasan pada wanita lebih tinggi dari pada laki-laki. Hal ini disebabkan paru-paru pada laki-laki dewasa sehat rata-rata mampu menampung udara sekitar 5,7 liter, sedangkan pada wanita hanya sekitar 4,2 liter.
2) Umur. Bayi dan balita memiliki frekuensi pernapasan banyak dibandingkan orang dewasa, karena sel-sel tubuh sedang mengalami pertumbuhan sehingga membutuhkan lebih banyak oksigen, sedangkan volume paru-parunya relatif lebih kecil.
3) Suhu tubuh. Perubahan suhu tubuh berkaitan dengan produksi panas dan pengeluaran panas yang berlebihan. Selama demam metabolisme meningkat dan konsumsi oksigen bertambah.
4) Posisi dan aktivitas tubuh. Frekuensi pernapasan pada posisi tubuh berdiri lebih banyak dari pada posisi duduk. Posisi tubuh berdiri menyebabkan otot-otot kaki berkontraksi untuk menjaga tubuh agar tetap tegak, sehingga diperlukan energi dan oksigen yang akan berpengaruh pada peningkatan frekuensi pernapasan. Frekuensi pernapasan saat berlari lebih banyak dibandingkan pada saat diam.
5) Emosi, rasa sakit, dan ketakutan. Hal ini menyebabkan terjadinya impuls yang merangsang pusat pernapasan, sehingga penghirupan udara semakin kuat.
6) Status kesehatan. Sistem kardiovaskular dan pernapasan pada orang yang sehat mampu menyediakan oksigen yang cukup untuk memenuhi kebutuhan. Namun, adanya penyakit pada sistem tersebut berakibat terganggunya pengiriman oksigen ke sel-sel tubuh, sehingga berpengaruh pula pada frekuensi pernapasan.
7) Ketinggian tempat. Tempat yang tinggi memiliki kadar oksigen yang rendah, sehingga jumlah oksigen yang dihirup lebih sedikit.
Hal ini menyebabkan sesak napas dan peningkatan frekuensi pernapasan (Irnaningtyas, 2013, pp. 295-296). Sebagaimana firman Allah dalam Qs. Al-An‟am : 125
“Barangsiapa yang Allah menghendaki akan memberikan kepadanya petunjuk, niscaya Dia melapangkan dadanya untuk (memeluk agama) Islam. Dan barangsiapa yang dikehendaki Allah kesesatannya, niscaya Allah menjadikan dadanya sesak lagi sempit, seolah-olah ia sedang mendaki langit. Begitulah Allah menimpakan siksa kepada orang-orang yang tidak beriman.”
Ayat tersebut menjelaskan bahwa setiap bertambah ketinggian naik ke udara maka akan bertambah sesak napasnya karena berkurangnya tekanan udara. Juga karena berkurangnya
jumlah oksigen yang di hirup paru-paru. Allah yang Maha Pencipta dan Maha Bijaksana telah memberikan kelebihan kepada orang-orang yang tinggal di tempat-tempat tinggi, dimana mereka telah beradaptasi sedemikian rupa terhadap tekanan udara yang rendah.
Ini merupakan nikmat yang diberikan Allah SWT yang begitu besar kepada manusia yang patut kita syukuri sungguh bayak sekali nikmat yang diberikan oleh Allah kepada manusia yang kita sendiripun tidak akan mampu menghitungnya.
d. Transport dan Pertukaran Gas
Oksigen dan karbon dioksida tidak begitu saja dapat ditransportasikan oleh darah dan berdifusi ke jaringan. Ada mekanisme khusus penyusutannya, yaitu larut secara fisik dan larut secara kimiawi dalam darah.
1) Pertukaran Oksigen dan Karbon Dioksida
Komposisi udara di atmosfer pada tekanan 760 mmHg di hari yang hangat, terdiri atas nitrogen 78%, oksigen 21%, argon 0,93%, karbon dioksida 0,038%, serta uap air dan gas lainnya. Pertukaran O2 dan CO2 dalam kapiler terjadi secara difusi di alveolus dan jaringan-jaringan tubuh. Pada alveolus, molekul gas bergerak melalui membran respirasi dari tekanan parsial tinggi ke area yang bertekanan parsial lebih rendah. O2 dari lingkungan luar masuk kedalam tubuh masuk melalui hidung hingga ke alveolus. P O2 di alveolus paru-paru 100 mmHg, sedangkan P O2 dalam kapiler paru-paru 40 mmHg, sehingga O2 berdifusi dari alveolus menembus membran respirasi menuju ke kapiler paru-paru P CO2
di alveolus 40 mmHg, sedangkan P CO2 dalam kapiler 46 mmHg, sehingga CO2 berdifusi dari kapiler ke alveolus. (Irnaningtyas, 2013, p. 297).
2) Tranpor Karbon Dioksida
Ketika darah arteri mengalir melalui kapiler jaringan, CO2 berdifusi dari sel-sel jaringan ke dalam darah. Karbon dioksida diangkut oleh darah dengan tiga cara, sebagai berikut.
a. CO2 larut dalam plasma darah. Kelarutan CO2 dalam plasma darah sekitar 20 kali lebih besar dari pada kelarutan O2. Meskipun demikian, hanya 10% dari kandungan CO2 total darah yang terangkut dengan cara ini.
b. CO2 terikat oleh hemoglobin. Sebanyak 30% CO2 berikatan dengan Hb membentuk karbamino hemoglobin (HbCO2).
Karbon dioksida terikat oleh hemoglobin di bagian globin.
c. CO2 berbentuk bikarbonat, sebnayak 60% CO2 diubah menjadi HCO3- di dalam sel darah merah dengan enzim karbonat anhidrase (Irnaningtyas, 2013, p. 298).
e. Gangguan Sistem Pernapasan
Gangguan, kelainan, dan penyakit yang berkaitan dengan sistem pernapasan pada manusia sebagai berikut:
1) Tuberkulosis (TBC) adalah penyakit infeksi oleh bakteri Mycobacterium tuberculosis yang penularannya terjadi melalui udara.
2) Faringitis adalah peradangan pada faring dan tenggorokan yang menyebabkan rasa sakit ketika menelan makanan.
3) Difteri adalah penyakit yang disebabkan oleh bakteri Corynebacterium diphtheria, dengan gejala sakit tenggorokan, sulit bernapas dan menelan, mengeluarkan lender dari mulut dan hidung, demam, serta pembengkakan kelenjar getah bening.
4) Pneumonia (radang paru-paru) adalah peradangan paru-paru yang dapat mengakibatkan alveolus terisi cairan yang berlebihan.
Pneumonia dapat disebabkan oleh infeksi bakteri, virus atau jamur.
Peminum alkohol dan perokok lebih rentan terhadap penyakit ini.
5) Kanker paru-paru disebabkan oleh kelainan sel pada epitel bronkial. Sel ini tumbuh dengan cepat membentuk tumor ganas.
Kelainan sel ini disebabkan epitel bronkial terlalu sering menerima bahan-bahan karsinogenik (penyebab kanker) yang banyak terkandung di dalam rokok yang dihisap penderita.
6) Asfiksia merupakan kondisi kekurangan oksigen pada pernapasan yang dapat menyebabkan kematian sebagai akibat dari kegagalan fungsi paru-paru.
7) Asma merupakan gangguan pada sistem pernapasan dengan gejala sukar bernapas. Asma akan kambuh oleh alergi terhadap beberapa jenis partikel di udara seperti serbuk sari bunga dan debu.
8) Bronkitis adalah peradangan pada selaput lendir bronkus. Penyakit ini di sebabkan oleh infeksi bakteri dan virus, merokok, polusi udara, debu, asap zat kimia, dan penyakit paru-paru.
9) Emfisema adalah kerusakan pada kantong udara (alveolus) secara bertahap, berupa lubang-lubang menganga pada dindingnya, sehingga mengurangi luas permukaan paru-paru. Emfisema dapat disebabkan oleh kebiasaan merokok, infeksi bakteri, dan polusi udara.
10) Dispnea (sesak napas) adalah perasaan sulit bernafas ditandai dengan napas yang pendek, karena suplai oksigen kedalam jaringan tubuh lebih sedikit dari pada yang dibutuhkan. Dispnea dapat terjadi pada orang yang cemas (emosi tidak stabil), penderita kardiovaskular, asma, dan penyakit paru-paru.