BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Sistem Pernapasan 2.1.1. Pengertian Pernapasan
Pernapasan atau respirasi adalah menghirup udara dari luar yang mengandung oksigen (O2) kedalam tubuh serta menghembuskan udara yang banyak mengandung karbondioksida (CO2) sebagai sisa dari oksidasi keluar dari tubuh. Sisa respirasi berperan untuk menukar udara ke permukaan dalam paru-paru. Udara masuk dan menetap dalam sistem pernapasan dan masuk dalam pernapasan otot sehingga trakea dapat melakukan penyaringan, penghangatan dan melembabkan udara yang masuk, juga melindungi organ lembut. Penghisapan ini disebut inspirasi dan penghembusan udara disebut ekspirasi (Syaifuddin, 1996).
Respirasi berperan dalam mempertahankan kelangsungan metabolisme sel sehingga diperlukan fungsi respirasi yang adekuat. Agar sel dapat melakukan metabolisme hingga mampu menghasilkan energi, sel membutuhkan adanya suplai oksigen dan nutrisi yang cukup ke dalam tubuh. Nutrisi diperoleh dari aspuan makanan dan cairan (Somantri, 2008).
2.1.2. Saluran Pernapasan
Secara fungsional (faal) saluran pernafasan dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu:
1. Zona Konduksi
Zona konduksi berperan sebagai saluran tempat lewatnya udara pernapasan, serta membersihkan, melembabkan dan menyamakan suhu udara pernapasan dengan suhu tubuh. Disamping itu zona konduksi juga berperan pada proses pembentukan suara. Zona konduksi terdiri dari hidung, faring, trakea, bronkus, serta bronkioli terminalis.
a. Hidung
Rambut, zat mukus, serta silia yang bergerak kearah faring berperan sebagai sistem pembersih pada hidung. Fungsi pembersih udara ini juga ditunjang oleh konka nasalis yang menimbulkan turbulensi aliran udara sehingga dapat mengendapkan partikel-partikel dari udara yang seterusnya akan diikat oleh zat mukus. Sistem turbulensi udara ini dapat mengendapkan partikel-partikel yang berukuran lebih besar dari 4 mikron. b. Faring
Faring merupakan bagian kedua dan terakhir dari saluran pernapasan bagian atas. Faring terbagi atas tiga bagian yaitu nasofaring, orofaring, serta laringofaring.
c. Trakea
Trakea berarti pipa udara. Trakea dapat juga dijuluki sebagai eskalator- muko-siliaris karena silia pada trakea dapat mendorong benda asing yang terikat zat mukus ke arah faring yang kemudian dapat ditelan atau dikeluarkan. Silia dapat dirusak oleh bahan-bahan beracun yang terkandung dalam asap rokok.
d. Bronki atau bronkioli
Struktur bronki primer masih serupa dengan struktur trakea. Akan tetapi mulai bronki sekunder, perubahan struktur mulai terjadi. Pada bagian akhir dari bronki, cincin tulang rawan yang utuh berubah menjadi lempengan-lempengan. Pada bronkioli terminalis, struktur tulang rawan menghilang dan saluran udara pada daerah ini hanya dilingkari oleh otot polos. Bronkioli mempunyai silia dan zat mukus sehingga berfungsi sebagai pembersih udara. Bahan-bahan debris di alveoli ditangkap oleh sel makrofag yang terdapat pada alveoli, kemudian dibawa oleh lapisan mukosa dan selanjutnya dibuang.
2. Zona Respiratorik
Zona respiratorik terdiri dari alveoli dan struktur yang berhubungan. Pertukaran gas antara udara dan darah terjadi dalam alveoli. Selain struktur diatas terdapat pula struktur yang lain, seperti bulu-bulu pada pintu masuk yang penting untuk menyaring partikel-partikel yang masuk. Sistem pernafasan memiliki sistem pertahanan tersendiri dalam melawan setiap bahan yang masuk yang dapat merusak .
(Alsagaff, 2005).
2.1.3. Fungsi Pernapasan
Adapun fungsi pernapasan, yaitu:
1. Mengambil oksigen yang kemudian dibawa oleh darah keseluruh tubuh (sel-selnya) untuk mengadakan pembakaran.
2. Mengeluarkan karbon dioksida yang terjadi sebagai sisa dari pembakaran, kemudian dibawa oleh darah ke paru-paru untuk dibuang (karena tidak berguna lagi oleh tubuh).
3. Melembabkan udara. (Syaifuddin, 1996).
Proses dari sistem pernapasan atau sistem respirasi berlangsung beberapa tahap, yaitu:
1. Ventilasi, yaitu pergerakan udara ke dalam dan keluar paru.
2. Pertukaran gas di dalam alveoli dan darah. Proses ini disebut pernapasan luar.
3. Transportasi gas melalui darah.
4. Pertukaran gas antara darah dengan sel-sel jaringan. Proses ini disebut pernapasan dalam.
5. Metabolisme penggunaan O2 di dalam sel serta pembuatan CO2 yang disebut juga pernapasan seluler.
Pernapasan pada manusia sangat dipengaruhi oleh beberapa hal berikut ini. 1. Efek Ketinggian
Pada tempat yang tinggi biasanya tekanan parsial oksigen (PO2) turun, darah dalam arteri di bawah tekanan parsial oksigen arteri (PaO2), sehingga terjadi peningkatan laju dan kedalaman respiratori.
2. Lingkungan
Pada lingkungan yang panas terjadi dilatasi (pelebaran) pembuluh darah perifer, hal ini mengakibatkan darah mengalir ke kulit sehingga akan meningkatkan jumlah kehilangan panas dari permukaan tubuh. Vasodilatasi menyebabkan lumen pembuluh darah membesar sehingga resistensi terhadap aliran darah menurun. Pada respons ini, cardiac output meningkat, guna menjaga tekanan darah. Peningkatan cardiac output ini akan membutuhkan oksigen tambahan sehingga laju dan kedalaman pernapasan meningkat. 3. Emosi
Kerja dari jantung dipengaruhi oleh pusat tertinggi dari serebrum melalui hipotalamus, di mana terdapat pusat stimulasi jantung di medula. Jaras motorik dari pusat tersebut dibawa oleh impuls kepada neuron simpatis dan parasimpatis, yang kemudian ditransmisikan ke jantung.
4. Aktivitas dan Istirahat
Latihan/kegiatan akan meningkatkan laju respirasi dan menyebabkan peningkatan suplai serta kebutuhan oksigen dalam tubuh.
5. Kesehatan
Pada seseorang yang sehat, sistem kardiovaskular dan pernapasan secara normal menyediakan oksigen bagi kebutuhan tubuh. Pada penyakit sistem kardiovaskular, hal ini sering kali berdampak terhadap pengangkutan oksigen ke sel tubuh, sedangkan penyakit sistem pernapasan dapat memengaruhi oksigenasi dalam darah. Pada kedua kasus tadi, hipoksemia dapat timbul. 6. Gaya Hidup
Klien yang merokok atau terpapar polusi udara akan dapat mengindikasi adanya gangguan paru-paru.
(Somantri, 2009).
2.1.4. Mekanika Pernapasan
Proses terjadinya pernapasan terbagi 2 bagian, yaitu: 1. Menarik napas (inspirasi)
2. Menghembus napas (ekspirasi) (Syaifuddin, 1996).
Bernapas berarti melakukan inspirasi dan ekspirasi secara bergantian, teratur, berirama dan terus menerus. Bernapas merupakan gerak reflek yang terjadi pada otot-otot pernapasan. Reflek bernapas ini diatur oleh pusat pernapasan yang terletak di dalam sumsum penyambung (medula oblongata). Oleh karena seseorang dapat menahan, memperlambat atau mempercepat napasnya, ini berarti bahwa refleks napas juga di bawah pengaruh korteks serebri. Pusat pernapasan sangat peka terhadap kelebihan kadar karbon dioksida dalam darah dan kekurangan oksigen dalam darah (Syaifuddin, 1996).
Inspirasi merupakan proses aktif. Disini kontraksi otot-otot inspirasi akan meningkatkan tekanan di dalam ruang antara paru-paru dan dinding dada (tekanan intraktorakal) (Price, 1995). Inspirasi terjadi bila muskulus diafragma telah dapat rangsangan dari nervus prenikus lalu mengkerut datar. Muskulus interkostalis yang letaknya miring, setelah dapat dapat rangsangan kemudian mengkerut datar. Dengan demikian jarak antara sternum (tulang dada) dan vertebrata semakin luas dan lebar. Rongga dada membesar maka pleura akan tertarik, dengan demikian menarik paru-paru maka tekanan udara di dalamnya berkurang dan masuklah udara dari luar (Syaifuddin, 1996).
Ekspirasi merupakan proses pasif yang tidak memerlukan konstraksi otot untuk menurunkan intratorakal (Price, 1995).Ekspirasi terjadi apabila pada suatu saat otot-otot akan kendur lagi (diafragma akan menjadi cekung, muskulus interkostalis miring lagi) dan dengan demikian rongga dada menjadi kecil kembali, maka udara didorong keluar. Terjadilah proses respirasi (Syaifuddin, 1996).
2.2. Anatomi Paru
Kedua paru-paru berbentuk seperti kerucut dengan dasar yang lebar dan bagian atas yang sempit. Paru-paru kanan memiliki tiga lobus, tetapi paru-paru kirinya hanya memiliki dua lobus sehingga ada ruang untuk jantung (Sarah, 1997).
Paru-paru manusia terbentuk setelah embrio mempunyai panjang 3 mm. Pembentukan paru-paru dimulai dari sebuah groove yang berasal dari foregut. Selanjutnya pada groove ini terbentuk dua kantung yang dilapisi oleh suatu jaringan yang disebut primary lung bud (Alsagaff, 2005).
Bagian proksimal foregut membagi diri menjadi dua, yaitu esophagus dan trakea. Pada perkembangan selanjutnya trakea akan bergabung dengan primary
lung bud. Primary lung bud merupakan cikal bakal bronki dan cabang-cabangnya. Bronchial tree terbentuk setelah embrio berumur 16 minggu, sedangkan alveoli
baru berkembang setelah bayi lahir dan jumlahnya terus meningkat hingga anak berumur 8 tahun. Ukuran alveoli bertambah besar sesuai dengan perkembangan dinding toraks. Jadi, pertumbuhan dan perkembangan paru-paru berjalan terus menerus tanpa terputus sampai pertumbuhan somatic berhenti (Alsagaff, 2005).
Paru kanan dan kiri berkonsistensi lunak dan berbentuk seperti spons dan sangat elastis. Jika rongga toraks dibuka, volume paru segera mengecil sampai 1/3 atau kurang. Pada anak-anak, paru-paru berwarna merah muda tetapi dengan bertambahnya usia paru menjadi gelap dan berbintik-bintik akibat inhalasi partikel-partikel debu yang akan terperangkap di dalam fagosit paru.
Masing-masing paru berbentuk kerucut dan diliputi oleh pleura visceralis, dan terdapat bebad di dalam kavitas pleuralisnya masing-masing hanya dilekatkan pada mediastinum oleh radiks pulmonalis (Snell, 2006).
Fungsi paru-paru adalah pertukaran gas oksigen dan karbon dioksida. Pada pernapasan melalui paru-paru atau pernapasan eksterna, oksigen dipungut melalui hidung dan mulut pada waktu bernapas; oksigen masuk melalui trakea dan pipa bronkial ke alveoli, dan dapat berhubungan erat dengan darah di dalam kapiler pulmonaris (Pearce, 2009).
Udara bergerak masuk dan keluar paru-paru karena ada selisih tekanan yang terdapat antara atmosfir dan alveolus akibat kerja mekanik otot-otot. Seperti yang telah diketahui, dinding toraks berfungsi sebagai penembus. Selama inspirasi, volume toraks bertambah besar karena diafragma turun dan iga terangkat akibat kontraksi beberapa otot yaitu sternokleidomastoideus mengangkat sternum ke atas dan otot seratus, skalenus, dan interkostalis eksternus mengangkat iga-iga (Price,1994)
Selama pernapasan tenang, ekspirasi merupakan gerakan pasif akibat elastisitas dinding dada dan paru-paru. Pada waktu otot interkostalis eksternus relaksasi, dinding dada turun dan lengkung diafragma naik ke atas ke dalam rongga toraks, menyebabkan volume toraks berkurang. Pengurangan volume toraks ini meningkatkan tekanan intrapleura maupun tekanan intrapulmonal. Selisih tekanan antara saluran udara dan atmosfir menjadi terbalik, sehingga udara mengalir keluar dari paru-paru sampai udara dan tekanan atmosfir menjadi sama kembali pada akhir ekspirasi (Price,1994)
Tahap kedua dari proses pernapasan mencakup proses difusi gas-gas melintasi membran alveolus kapiler yang tipis (tebalnya kurang dari 0,5 µm). Kekuatan pendorong untuk pemindahan ini adalah selisih tekanan parsial antara darah dan fase gas. Tekanan parsial oksigen dalam atmosfir pada permukaan laut besarnya sekitar 149 mmHg. Pada waktu oksigen diinspirasikan dan sampai di alveolus maka tekanan parsial ini akan mengalami penurunan sampai sekitar 103 mmHg. Penurunan tekanan parsial ini terjadi berdasarkan fakta bahwa udara inspirasi tercampur dengan udara dalam ruangan sepi anatomik saluran udara dan dengan uap air. Perbedaan tekanan karbondioksida antara darah dan alveolus yang jauh lebih rendah menyebabkan karbondioksida berdifusi kedalam alveolus. Karbondioksida ini kemudian dikeluarkan ke atmosfir (Price,1994)
Dalam keadaan beristirahat normal, difusi dan keseimbangan oksigen di kapiler darah paru-paru dan alveolus berlangsung kira-kira 0,25 detik dari total waktu kontak selama 0,75 detik. Hal ini menimbulkan kesan bahwa paru-paru normal memiliki cukup cadangan waktu difusi. Pada beberapa penyakit misal; fibosis paru, udara dapat menebal dan difusi melambat sehingga ekuilibrium mungkin tidak lengkap, terutama sewaktu berolahraga dimana waktu kontak total berkurang. Jadi, blok difusi dapat mendukung terjadinya hipoksemia, tetapi tidak diakui sebagai faktor utama (Rab,1996).
2.4. Sistem Pertahanan Paru
Paru-paru mempunyai pertahanan khusus dalam mengatasi berbagai kemungkinan terjadinya kontak dengan aerogen dalam mempertahankan tubuh. Sebagaimana mekanisme tubuh pada umumnya, maka paru-paru mempunyai pertahanan seluler dan humoral. Beberapa mekanisme pertahanan tubuh yang penting pada paru-paru dibagi atas:
1. Filtrasi udara
Partikel debu yang masuk melalui organ hidung akan : - Yang berdiameter 5-7 µ akan tertahan di orofaring
- Yang berdiameter 0,5-5 µ akan masuk sampai ke paru-paru
- Yang berdiameter 0,5 µ dapat masuk sampai ke alveoli, akan tetapi dapat pula di keluarkan bersama sekresi
2. Mukosilia
Baik mukus maupun partikel yang terbungkus di dalam mukus akan digerakkan oleh silia keluar menuju laring. Keberhasilan dalam mengeluarkan mukus ini tergantung pada kekentalan mukus, luas permukaan bronkus dan aktivitas silia yang mungkin terganggu oleh iritasi, baik oleh asap rokok, hipoksemia maupun hiperkapnia.
3.Sekresi Humoral Lokal
Zat-zat yang melapisi permukaan bronkus antara lain, terdiri dari : - Lisozim, dimana dapat melisis bakteri
- Interferon, protein dengan berat molekul rendah mempunyai kemampuan dalam membunuh virus
- IgA yang dikeluarkan oleh sel plasma berperan dalam mencegah terjadinya infeksi virus. Kekurangan IgA akan memudahkan terjadinya infeksi paru yang berulang
4.Fagositosis
Sel fagositosis yang berperan dalam memfagositkan mikroorganisme dan kemudian menghancurkannya. Makrofag yang mungkin sebagai derivat monosit berperan sebagai fagositer. Untuk proses ini diperlukan opsonim dan komplemen. Faktor yang mempengaruhi pembersihan mikroba di dalam alveoli adalah :
- Gerakan mukosiliar - Faktor humoral lokal - Reaksi sel
- Virulensi dari kuman yang masuk - Reaksi imunologis yang terjadi
- Berbagai faktor bahan-bahan kimia yang menurunkan daya tahan paru, seperti alkohol, stress, udara dingin, kortekosteroid, dan sitostatik
(Rab,1996).
2.5. Volume dan Kapasitas Paru 2.5.1. Volume Paru
1. Volume tidal adalah volume udara yang diinspirasi atau diekspirasi setiap kali bernapas normal, besarnya kira-kira 500 mililiter pada laki-laki dewasa
2. Volume cadangan inspirasi adalah volume udara ekstra yang dapat diinspirasi setelah dan di atas volume tidal normal bila dilakukan inspirasi kuat; biasanya mencapai 3000 mililiter
3. Volume cadangan ekspirasi adalah volume udara ekstra maksimal yang dapat diekspirasi melalui ekspirasi kuat pada akhir ekspirasi tidal normal; jumlah normalnya adalah sekitar 1100 mililiter
4. Volume residu yaitu volume udara yang masih tetap berada dalam paru setelah ekspirasi paling kuat; volume ini besarnya kira-kira 1200 mililiter
(Guyton, 2007).
2.5.2. Kapasitas Paru
Kombinasi dari dua atau lebih volume paru disebut dengan kapasitas paru.
1. Kapasitas inspirasi sama dengan volume tidal ditambah volume cadangan inspirasi. Ini adalah jumlah udara (kira-kira 3500 mililiter) yang dapat dihirup oleh seseorang, dimulai dari tingkat ekspirasi normal dan pengembangan paru sampai jumlah maksimum.
2. Kapasitas residu funsional sama dengan volume cadangan ekspirasi ditambah volume residu. Ini adalah jumlah udara yang tersisa dalam pari pada akhir ekspirasi normal (kira-kira 2300 mililiter).
3. Kapasitas vital sama dengan volume cadangan inspirasi ditambah volume tidal dan volume cadangan ekspirasi. Ini adalah jumlah udara maksimum yang dapat dikeluarkan seseorang dari paru, setelah terlebih dahulu mengisi paru secara maksimum dan kemudian mengeluarkan sebanyak-banyaknya (kira-kira 4600 mililiter).
4. Kapasitas paru total adalah volume maksimum yang dapat mengembangkan paru sebesar mungkin dengan inspirasi sekuat mungkin (kira-kira 5800 mililiter); jumlah ini sama dengan kapasitas vital ditambah dengan volume residu.
2.6. Spirometri
2.6.1. Defenisi spirometri
Spirometri adalah suatu pemeriksaan fungsi paru rutin yang mengukur jumlah dan kecepatan udara yang keluar dan masuk paru-paru seseorang (NHANES, 2008).
Spirometri merupakan sebuah dasar dari program evaluasi respirasi. Spirometri berperan sebagai pencegahan primer, sekunder, dan tersier dari penyakit paru (Townsend, 2011).
2.6.2. Deskripsi spirometri
Pemeriksaan spirometri dilakukan dengan menggunakan alat bernama spirometer. Spirometer adalah alat untuk mengukur volume udara yang dihirup dan dihembuskan; alat ini terdiri dari sebuah tong yang berisi udara yang terapung pada sebuah wadah berisi air. Sewaktu seseorang menghirup dan menghembuskan udara keluar-masuk tong melalui sebuah selang penghubung, tong akan naik turun yang kemudian dicatat sebagai suatu spirogram. Pencatatan tersebut dikalibrasikan ke besarnya perubahan volume (Sherwood, 2001).
2.6.3. Tujuan spirometri
Spirometri berguna untuk memeriksa fungsi paru, mendeteksi penyakit paru, memantau efek dari terapi yang diberikan pada pasien penyakit paru, mengevaluasi dispnea, mengevaluasi kerusakan respirasi, dan mengevaluasi resiko untuk operasi (McCarthy, 2012).
Indikasi yang diperlukan untuk melakukan pemeriksaan adalah sebagai berikut,:
1. Pasien dengan gejala yang belum dapat didiagnosa, seperti : a. Dispnea
b. Mengi c. Batuk
2. Pasien yang dicurigai PPOK, khususnya dengan riwayat merokok dan faktor sebagai berikut :
a. Usia lanjut b. Batuk kronik
c. Bernapas dengan dibantu otot-otot pernapasan bantuan d. Mengi pada setiap hari
3. Pasien yang didiagnosa PPOK 4. Pasien yang didiagnosa asma (Levy, 2009).
2.7. Ventilasi
2.7.1. Definisi Ventilasi
Proses pergerakan udara ke dan dari dalam paru. Proses ini terdiri atas dua tahap :
1. Inspirasi yaitu pergerakan udara dari luar ke dalam paru. 2. Ekspirasi yaitu pergerakan udara dari dalam ke luar paru. (Alsagaff, 2005).
2.7.2. Kelainan ventilasi 1. Hipoventilasi
Hipoventilasi berarti penurunan ventilasi. Penurunan ini ada kaitannya dengan metabolisme atau kecepatan metabolisme yang sedang berlangsung.
2. Hiperventilasi
Hiperventilasi juga berarti peningkatan ventilasi paru tetapi terminologi ini lebih ditujukan kepada ventilasi sebagai akibat metabolisme yang berlebihan.
3. Takipneu
Takipneu merupakan peningkatan frekuensi pernapasan tanpa memperhatikan ada atau tidaknya perubahan pada ventilasi paru secara keseluruhan. Takipneu dapat timbul bersamaan dengan hiperpneu atau hiperventilasi.
4. Dispneu
Dispneu merupakan kesukaran bernapas dan keluhan subjektif akan kebutuhan oksigen yang meningkat. Dapat juga diartikan sebagai suatu tanda bahwa diperlukan peningkatan pernapasan.
5. Ortopneu
Ortopneu adalah sesak napas yang terjadi bila penderita dalam posisi berbaring. Sesak napas berkurang bila penderita berada dalam posisi tegak. 6. Hiperneu
Hiperpneu adalah peningkatan ventilasi paru yang dihubungkan dengan kebutuhan metabolisme karena kebutuhan oksigen meningkat.
7. Apneu
Apneu berarti pernapasan berhenti atau pernapasan hilang. Apneu yang abnormal terjadi bila menyertai hiperventilasi atau timbul sebagai akibat trauma. Jika apneu berlangsung cukup lama, keadaan ini disebut respiratory
arrest. (Alsagaff, 2005)
