Ventilasi paru

Adaptasi pernapasan pascanatal

Faring 3 bagian yang dari nasofaring yaitu bagian yang

1.3 Sistem Respiratori

1.3.1 Ventilasi paru

Mekanika paru

Otot-otot yang

menyebab kan

dan pa

Paru dapat mengembang dan mengempis 2 cara, yaitu: 1) gerakan naiknya

diafragma yang memanjang d a n memende knya rongga dada,

2)

gerakan

naik turunnya tulang rusu k yang menyebabkan bercambah dan ter

anteroposterior rongga dada (Gambar

Pernapasan yang tenang biasanya terjadi akibat cara ang yaitu

gerakan diafragma. Selama inspirasi, kontraksi diafragma akan menarik permukaan bawah paru ke bawah. Pada saat ekspirasi, diafiagma berelaksasi, kemudian eiastisitas paru,

dada, dan abdomen akan menekan paru. Namun, pada petnapasan yang

atau sulit, gaya elastisitas tidak cukup untuk dapat menyebabkan ekspirasi cepat yang normal. Pada keadaan ini dibutuhkan kontraksi otot-otot perut untuk isi

sehingga menyebabkan bagian bawah diafragma terdorong.

Cara yang kedua adalah gerakan tulang rusuk. Pada saat inspirasi, tulang rusuk terangkat sehingga sternum ke depan menjauhi tulang belakang,

bertambahnya diameter anterioposterior. Pada inspirasi maksimal, diameter ini dapat

bertambah

20

Otot-otot yang menyebabkan naiknya tulang rusuk disebut

otot-otot inspirasi, sedangkan otot-otot yang menyebabkan turunnya tulang rusuk t otot-otot ekspirasi. Otot-otot yang utama adalah otot interkostalis ekstemus, d a n otot-otot adalah: m. sternokleidomastoideus, 2) m. seratus anterior,

3)

m. scalenus. Otoc-otot ekspirasi adalah:

I)

rektus abdominis dan 2) m. interkostalis internus.

Gambar Pengempisan dan pengernbangan rangka dada pada saat ekspirasi dan inspirasi, menggambarkan kontraksi diafragma, otot interkostat, dan naik turunnya rangka dada.

AC, Hall JE. Pulmonary ventilation. Dalam: Hall penyunting. of

physiology. Philadelphia. WB

RUSUK dan VOLUME RONGGA DADA keadaan istirahat, yaitu pada saat tidak ada kontrabi otot, rusuk AB dan DC lunglai bawah dan volume rongga dada sebanding dengan luas ABCD.

Pada saat inspirasi terjadi kontraksi otot , .

yang menyebabkan rusuk AB dan DC terangkat ke dan volume rongga dada sebanding dengan luas dan masih dapat

dengan adanya diafragma. . . .

. .

Pergerakan udara paru dan tekanan yang menyebabkan pergera kan

Paru adalah struktur yang dapat atau seperti balon karet. Paru

dada akan mengkerut karena gaya (elastic recoil),

tidak dapat secara aktif dada. i tu

dada, walaupun paru, secara aktif atau akibat

respiratorik. Sebagai salah satu fungsi pernapasan, paru

baru dapat fungsinya berada

di

dalam rongga dada.

Tidak seluruh bagian paru melekat langsung pada dada, bagian

yang melekat langsung di daerah mediastinurn. Dalam keadaan ini paru seakan-akan mengambang dalam rongga dada, dikelilingi "rongga" di mana terdapat cairan pleura

yang merupakan perekat antara paru dan dada dan sekaligus sebagai

cairan pelumas (lubricant) pada saat paru mengembang atau

Pada posisi default istirahat paru) , terjadi keseirnbangan antara ke dalam karena pengkerutan paru recoil) dan gaya tarik ke karena peregangan rusuk. Pada posisi seperti ini, terjadi tekanan di dalam "rongga" antara pleura dan pleura parietal.

Tekanan pleura

Tekanan pleura adalah cairan di dalam rongga pleura viseral dan pleura

parietal. Tekanan pleura pada awal inspirasi adalah sebesar kira-kira

-5

Angka ini adalah nilai yang dibutuhkan untuk menjaga agar paru

pada keadaan (default). pada inspirasi normal,

rusuk juga akan meningkatkan tekanan negatif sebesar kira-kira

.

Perubahan tekanan pleura dari menjadi ini menyebabkan

peningkatan volume paru sebesar liter. Pada saat ekspirasi, peristiwa yang sebaliknya.

Tekanan alveolar

T e kanan alveolar adalah tekanan udara di dalam alveolus paru. Dalam keadaan pica suara terbuka dan tidak ada udara yang masuk paru, tekanan di seluruh saluran alveolus) sama dengan tekanan atmosfer, aitu dianggap rnerupakan

nilai dasar (nol) tekanan di dalam Nilai tekanan ini Agar

udara dapat masuk ke dalam alveolus pada saat inspirasi, tekanan alveolar harus sedikit lebih daripada tekanan atmosfer (di bawah 0, subarmosfer). Pada saat inspirasi

normal, tekanan alveolar rnenjadi -1 Perubahan tekanan ini

menyebabkan masuknya udara ke dalam paru sebanyak dalam

2

detik

(waktu yang dibutu hkan inspirasi pada pernapasan normal). Pada saat

ekspirasi, terjadi perubahan sebaliknya. Tekanan alveolar meningkat menjadi

+

dan menyebabkan liter udara paru selama 2-3 detik ekspirasi. Jelas di

dalam keadaan waktu yang lebih lama untuk mengeluarkan

udara dari paru dibandingkan dengan memasukkan udara ke dalam paru dalam

yang Hal ini te rjadi akibat diameter jalan diameter

jalan

Iebih

besar pada saat inspirasi daripada ekspirasi.

Tekanan ,

adalah tekanan tekanan alveolar dan

pleura. tekanan di dalam alveolus dengan

permukaan paru, dan merupakan gaya elastisitas paru yang menyebabkan paru mengempis pada setiap pernapasan Tekanan ini disebut sebagai tekanan

Compliance paru

Derajat paru setiap unit kenaikan tekanan disebut

compliance. total kedua paru pada manusia dewasa normal, adalah

200

udara setiap cm tekanan transpulmonal. Berarti, setiap kenaikan tekanan sebesar 1 cm volume paru bertambah sebesar 200

Compliance paru dipengaruhi ole

h

gaya-gaya elastisitas paru, yang cerdiri dari:

1)

gaya elastisitas jaringan paru, dan

2)

gaya elastisitas yang ditimbulkan oleh tegangan pernrukaan cairan yang bagian dalam alveolus dan rongga udara

Gaya elastisitas jaringan paru terutama ditimbulkan oleh serat elastin dan kolagen di jaringan paru. Gaya elastisitas yang ditimbulkan oleh tegangan

jauh lebih dan merupakan dari gaya elastisitas paru

Hal ini dibukcikan dengan percobaan yang bahwa tekanan pleura

yang dibutuhkan untuk mengembangkan paru yang terisi udara adaiah lebih besar daripada cekanan yang dibutuhkan untuk mengembangkan paru yang terisi salin. Berarti dapat disimpulkan bahwa elastisitas jaringan paru yang cendetung

kolapsnya paru, hanya merupakan dari total gaya elastisicas paru,

sedangkan gaya tegangan di dalam alveolus merepresentasikan

Surfaktan;

tegangan

permukaan, dan kolapsnya alveolus

Prinsip permukaan

saat permukaan air bersinggungan dengan udara, molekul-molekul air di permukaan mempunyai gaya yang kuat satu sama Iain. Akibatnya, luas

air . berusaha t. Molekul-mole kul air yang

mengelilingi te tesan air membentuk suatu membran yang kuat.

Hal inilah yang mempertahankan bentuk sebuah tetesan air.

Penerapan prinsip ini dalam alveolus paru adalah sebagai berikut. Di dalam

alveolus, air juga tiasa berusaha untuk

sehingga udara terdorong keluar dari alveolus bronkus dan' menyebatikan kolapsnya alveolus. Keseluruhan gaya tersebu t gaya

paru, yang disebut sebagai gaya tegangan permukaan.

Surfaktan dan efeknva terhadap permukaan.

Surfaktan yang d i dalarn air, yaitu

tegangan permukaan air. Surfaktan disekresi sel epitel 'alveolar cipe

, merupakan 10% dari alveolus. ini granula-

granula dan Iipid. Surfaktan adalah campuran dari beberapa

fosfolipid, protein, dan ion. yang paling

dari ion

, ,

beberapa fosfolipid lainnya yang

penting, penurunan tegangan permukaan. Molekul

dari bagian yang dalam air dan bagian hidrofobik yang cidak

dalam air. Bagian hidrofobik ke kaan udara se terjadi

gaya tarik menarik antara air dan tegangan permukaan.

ukuran alveolus alveolus oleh

permukaan

Jika jalan keluar udara dari alveolus certutup, tegangan permukaan di alveolus akan cenderung menyebabkan kolapsnya alveolus dengan

yang akan mendorong udara keluar. Besarnya tekanan dalam alveolus ini

d

dihitung dengan sebagai beri kuc:

Berarti, kecil ukuran alveolus, besar tekanan oleh tegangan permukaan. Hal ini penting dikecahui

yang kecil cenderung mengalami kolaps paru. Bay i n

ukuran alveolus yang kecil serta surfaktan yang ada atau

. mengalami kolaps Hal ini menyebabkan suatu kondisi yang

disebut sindrom gawat neonatus. Keadaan ini fatal jika cidak diatasi dengan tindakan tertentu, misalnya bantuan pernapasan dengan

secara kontinyu.

Dinamika paru

, dibahas mengenai mekanika pernapasan pada kondisi ditimbulkan oleh permukaan dan elastisicas jaringan paru. Pada bagian

dibahas kondisi pada saat paru mengembang. Resiscensi

dari: 1) resistensi saluran udara yang masuk ke paru. J a n

resistensi jaringan paru yaitu resistensi yang timbul pada saat satu jaringan dengan bagian yang lain.

merupa 20%

. .

Resistensi

saluran

(saluran h

darah)

,

terdapat tekanan di antara kedua

pada aliran yang tirnbul. Pada yang

aliran, aliran menjadi tidak stabil dan membentuk pusaran kecil, terutama di daerah percabangan (Gambar Akhimya, pada aliran yang lebih besar tirnbul aliran yang tidak teratur yang aliran turbulen (Gambar

Terbentuknya kedua aliran ini ditentukan oleh kecepatan aliran,

gas acau cairan, serta ukuran yang dilewati. Hal ini dapac dilihat pada persamaan yang oleh Reynolds, yaitu sebagai beriku

Keterangan: r = radius

v (velocity)

n =

viskositas

LAMINAR

Gambar 1.3.2 aliran di A. Aliran laminar; Aliran

transisional dengan pembentukan pusaran pada percabangan; C. Aliran turbulen.

West JB. Ventilation. ke-5.

1995.

Aliran laminar biasanya terjadi jika Re

1500,

sedangkan aliran turbulen biasanya terjadi pada Re Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa aliran

biasanya timbul pada kecepatan aliran yang diameter saluran respiratori yang besar,

viskositas yang dan yang tinggi.

Pada paru, dengan banyaknya saluran respiratori yang aliran

murni mungkin te pada saluran respiratori yang (nilai Re

kecil). Aliran turbulen murni di trakea terutama pada wakcu aktivitas, kecepatan aliran udara Namun pada

aliran yang timbul adalah

resistensi saluran respiratori adalah yang terhadap aliran gas di dalam respiratori Hal yang diingar

bahwa resistensi ini hanya timbul adanya gas di dalam

dan resistensi dapat timbul pada laminar maupun turbulen. Poiseuille, besar (flow) untuk aliran ditencukan dengan sebagai berikut:

Keterangan:

F

= besar aliran

P

= perbedaan cekanan di kedua ujung

r = radius viskositas

L

= panjang pipalsaluran

Resistensi terhadap dapar didefinisikan sebagai perbandingan cekanan

aliran, atau sebagai berikut:

Poiseuille, didapatkan

setengah dari seluruh resistensi saluran respiracori terdapat pada sedangkan serengahnya terdapat pada saluran

Dengan menggunakan Poiseuille, dapat diperkirakan ba hwa

respiratori yang paling besar terletak pada saluran berdiarneter paling pada

tidak terjadi, karena saluran respiratori kecil

sehingga resistensi totalnya menjadi

Pada

saat berolahraga, resistensi saluran respiratori dapat akiba t

bertambah yang menimbulkan

normal berusaha resistensi saluran respiracori den,

bernapas mulut. ^.

Pedu diingat bahwa saluran respiratori kecil sanga t akan

tetapi' mempengaruhi resistensi saluran respiratori. Oleh itu,

pada pemeriksaan resistensi saluran respiratori. ini menyebabkan timbulnya 'silent zone' yang ditujukan terhadap saluran respiratori kecil tersebut.

Faktor-faktor yang mempengaruhi resistensi saluran

Faktor-faktor yang nrempengaruhi resistensi saluran adalah: volume paru, 2) otot bronkiolus,

3)

perubahan diameter saluran respiracori,

4)

perubahan

dan viskositas gas. I) Volume paru

Saluran respiracori ditopang oleh tarikan (traksi) radial parenkim paru, sehingga diameter dan resistensinya terhadap gas di pengaruhi oleh volume paru. Volume paru yang cenderung paru kolaps dan menekan saluran respiratori, akibatnya diameter respiratori berkurang sehingga meningkatkan resistensinya. Volume paru yang besar cenderung meningkatkan carikan radial, sehingga menambah panjang dan diameter saluran respiratori. Pettambahan diameter akan mengurangi resistensi saluran

respiratori, sedangkan pertambahan panjang hanya resistensi.

2) Otot bronkiolus

Kontraksi otot bron kiolus (bronkokonstriksi) akan meningkatkan resistensi saluran respiratori, sedangkan bronkodilacasi penurunan resistensi.

Hal-

yang

dapat bronkokonstriksi saluran respiratori, mediator-mediator

radang (seperti leukotrien, dan prostaglandin), scimulasi parasimpacis (misalnya oleh ase tilkolin)

,

rangsangan terhadap paru, serta penurunan konsentrasi

Bronkodilatasi dapat disebabkan (misalnya oleh

katekolamin, danlain-lain) dan peningkatan

3)

Perubahan diameter saluran

Perubahan diameter dapat disebabkan oleh adanya benda

asing di saluran respiratori. Pada keadaan ini, biasanya terjadi pengurangan akan meningkatkan resistensi saluran respiratori.

4)

Perubahan dan viskositas gas

Pada orang yang di dalam air, terjadi peningkatan

menyebabkan pertambahan gas yang diinspirasi. resistensi saluran

respiratori akan meningkat. tidak akan terjadi jika

pernapasan yang berisi campuran oksigen dan helium .

, . ^{. -}

pernapasan ('Work' o f breathing) . . . .

direbutkan pada normal,

hanya terjadi pada te akibat

yang disebabkan oleh elastisitas paru dada. Kerja

menjadi tiga, yaitu: . .

1) work: yang

2 )

Tissue work: tenaga yang dibutuhkan untuk viskositas paru dada.

3 )

work: tenaga yang dibutuhkan untuk mengatasi resistensi

pada saat udara masuk ke paru.

Jika kelainan atau paru, ketiga inspirasi

dapat menjadi meningkat. Compliance work dan tissue work akan

meningkat jika terdapat fibrosis paru, sedangkan airway resistance work akan

pada yang menirnbulkan obstruksi jalan

Pada pernapasan yang akibat adanya paru, resistensi jalan

dan resistensi jaringan paru meningkat hingga dibu upaya e (kontraksi o tot-otot ekspirasi)

.

Upaya ekspirasi ini kadang-kadang dapac besar

daripada upaya inspirasi, misalnya pada yang peningkacan

jalan betkali-kali pada waktu ekspirasi.

Pada keadaan normal, energi yang dibutuhkan untuk berlangsungnya paru hanya

3-5%

dari energi total yang oleh cubuh. Namun pada

jurnlah yang dibutuhkan dapat rneningkat hingga 50 kali pada orang ang mengalami peningkatan resistensi jalan acau penu paru.

Volume dan kapasitas paru

Ventilasi paru dapat dipelajari dengan mengukur volume udara yang masuk-keluar paru. Pengukuran ini dapat dilakukan dengan suatu sederhana, yaicu spirometri.

Suatu sederhana dilihat pada Gambar Spirometer ini dari

sebuah silinder yang dimasukkan secara terbalik ke dalam sebuah berisi air sehingga silinder mengapung. Silinder ini berisi gas respirasi, biasanya biasa acau

oksigen. Dengan se buah ke mulu t orang yang akan

Silinder juga dihubungkan dengan yang dilengkapi dengan pena untu

gambaran grafik pada yang diletakkan pada silinder lain yang bepucar. Pada saat seseorang menghembuskan atau menarik silinder a kan bergerak naik dan turun sehingga terbentuk grafik pada kertas.

apung

Oksigen

Air

Silinder

Gambar 1.3.3 Spirometer sederhana.

Hall JE. ventilation. AC. Hall

physiology. Edisi Philadelphia. WB

1.3.4 adalah

sebuah spiragram yang perubahan