Anatomi sistem pernapasan
Proses inspirasi dan ekspirasi
Definisi pernapasan
Eksternal
Internal
Mekanik pernapasan
Inspirasi dan ekspirasi
Peran otot pernapasan
Transport gas pernapasan
Ventilasi, difusi, transportasi, perfusi
Pengukuran volume paru
Pengaturan pernapasan
Jenis-jenis dan lokasi pusat pernapasan
Istilah pernapasan mencakup 2 proses, yaitu:
Pernapasan luar
(external respiration).
Pernapasan dalam (internal respiration).
Pernapasan luar
Meliputi proses
penyerapan O2 serta pengeluaran CO2 dari tubuh secara
keseluruhan.
Pernapasan dalam
Ialah proses pertukaran gas antara sel jaringan dengan cairan sekitarnya.
Proses pernapasan (respirasi) dibagi menjadi empat mekanisme:
Ventilasi paru yang berarti masuk dan
keluarnya udara antara atmosfer dan alveoli,
Difusi dari O2 dan CO2 antara alveoli dan kapiler paru,
Transportasi O2 dan CO2 antara darah dan cairan tubuh dengan sel jaringan,
Pengaturan ventilasi paru.
Ventilasi paru adalah proses mekanikal
yang tergantung pada perubahan volume didalam rongga thoraks
Perubahan volume berperan terhadap perubahan tekanan, dan berperan
terhadap aliran gas untuk menyamakan tekanan.
Proses ventilasi paru meliputi dua fase,
yaitu:
Inspirasi (inhalasi), bila udara mengalir kedalam paru.
Ekspirasi (ekshalasi),
bila udara bergerak
keluar dari paru.
Inspirasi merupakan proses aktif akibat kontraksi otot-otot inspirasi.
Otot-otot diaphragma dan intercostal berkontraksi
Ukuran rongga thoraks meningkat
Udara eksternal didorong kedalam paru-paru
sehingga meningkatkan volume intrapulmonal
Ekspirasi merupakan proses pasif
Tergantung pada sifat elastisitas paru
Karena otot-otot relaks, maka udara terdorong keluar dari paru-paru
Ekspirasi kuat (paksa) dapat dapat terjadi
dengan
mengkontraksikan otot-
otot interkostalis internal
Adekuasi ventilasi paru tergantung pada beberapa faktor:
Kebersihan jalan napas.
Keutuhan sistem saraf pusat dan pusat pernapasan.
Keutuhan kemampuan rongga thoraks untuk mengembang dan kontraksi.
Adekuasi compliance dan recoil paru.
Otot inspirasi
Pada inspirasi
tenang, pembesaran rongga toraks
disebabkan oleh kontraksi:
● Diafragma (utama)
● Muskulus interkostalis eksternus.
Pada pernapasan kuat dan darurat (misalnya sesak napas waktu
serangan asma bronkiale), terjadi kontraksi otot
inspirasi tambahan yaitu:
● Muskulus skalenus, muskulus sterno- kleidomastoideus, muskulus pektoralis minor, muskulus levator kostarum dan muskulus seratus postikus superior.
Otot ekspirasi
Pada pernapasan tenang (eupneu),
ekspirasi merupakan gerak pasif, bukan oleh kontraksi otot.
Jaringan paru dan toraks yang teregang pada waktu inspirasi akan kembali ke
kedudukan semula, setelah kerutan otot inspirasi terhenti,
karena adanya gaya rekoil paru dan
toraks.
Pada ekspirasi kuat terjadi kontraksi otot- otot ekspirasi.
Otot utama ekspirasi ialah otot dinding
anterior abdomen, antara lain:
● Muskulus rektus abdominalis dan muskulus
transversus abdominis.
● Otot-otot ekspirasi tambahan lainnya ialah muskulus interkostalis internus.
Setelah alveoli di ventilasi, fase kedua dari proses pernapasan adalah difusi oksigen dari alveoli dan kedalam
pembuluh darah pulmonal dimulai.
Difusi adalah pergerakan gas atau partikel lain dari area dengan tekanan atau
konsentrasi lebih tinggi ke area dengan tekanan atau konsentrasi yang lebih
rendah.
Perbedaan tekanan gas pada setiap sisi dari
membran respiratori sangat mempengaruhi difusi.
Bila oksigen lebih besar dalam alveoli daripada dalam darah, maka oksigen berdifusi kedalam darah.
Tekanan parsial (tekanan mendesak oleh setiap gas dalam campuran gas sesuai dengan
konsentrasinya dalam campuran).
Tekanan parsial oksigen (PO2) didalam alveoli ± 100 mm Hg, sedangkan PO2 dalam darah arteri pulmonari ± 60 mm Hg.
Tekanan parsial karbon dioksida (PCO2) dalam kapiler pulmonal ± 45 mm Hg, sedangkan PCO2
dalam alveoli ± 40 mm Hg.
Bagian ketiga dari proses pernapasan melibatkan transport gas pernapasan.
Oksigen harus di transport dari paru- paru ke jaringan, dan karbon dioksida
harus di transport
dari jaringan ke paru- paru.
Normalnya, sebagian besar (97%) oksigen ditransport dalam
bentuk kombinasi dengan hemoglobin dalam sel darah
merah, dan dibawa ke jaringan sebagai oxyhemoglobin [HbO2].
Oksigen sisanya terlarut dan
ditransport dalam
cairan plasma dan
sel-sel.
Beberapa faktor
yang mempengaruhi kecepatan transport oksigen dari paru- paru ke jaringan:
Cardiac output.
Jumlah erythrocyte dan hematocrit
darah.
Latihan.
Beberapa kondisi patologik yang
menurunkan cardiac output (misal.,
kerusakan otot
jantung, kehilangan darah, akumulasi darah dalam
pembuluh darah perifer), dapat
menurunkan jumlah oksigen yang di
kirim ke jaringan.
Faktor kedua yang mempengaruhi
transport oksigen adalah jumlah
erythrocyte dan hematocrit (pro- sentasi erythrocit dalam darah).
Pada pria, jumlah erythrocyte yang bersirkulasi ± 5 juta per mL3, dan
hematocrit ± 40 – 45%.
Pada wanita, ± 4.5 juta per mL3, dan hematocrit ± 37 – 48%.
● Peningkatan
hematocrit darah akan meningkatkan viskositas darah, menurunkan cardiac output sehingga
menurunkan transport oksigen.
● Penurunan hematokrit (misal., anemia),
dapat juga
menurunkan transport oksigen.
Latihan juga memiliki pengaruh langsung pada transport oksigen.
Pada atlit yang berlatih dengan baik, transport oksigen dapat meningkat sampai 20 kali dari
kecepatan normal.
● Hal ini karena terjadinya peningkatan cardiac output dan peningkatan penggunaan oksigen oleh sel-sel.
Karbon dioksida, secara terus-menerus
diproduksi dalam proses metabolisme sel.
Di transport dari sel ke paru-paru melalui tiga cara:
● 65% dibawa ke kapiler dalam bentuk
bicarbonate (HCO3-).
● 30% dalam bentuk carbaminohemoglobin.
● 5% ditransport dalam bentuk terlarut dalam plasma dan sebagai carbonic acid (H2CO3).
Didalam kapiler alveoli, bikarbonat bergabung dengan ion hidrogen (proton) untuk membentuk asam karbonat, yang selanjutnya akan dipecah menjadi karbon dioksida dan air. Karbon dioksida
kemudian berdifusi kedalam alveoli dan keluar dari tubuh melalui ekshalasi.
Pulmonary Function Tests (PFT):
Tidal Volume (Vt):
Volume udara yang masuk dan keluar paru dengan
pernapasan biasa.
● Besar tidal volume pada pria dan wanita 0.5 liter. Volume ini akan meningkat bila ada keaktifan fisik.
Inspiratory Reserve Volume (IRV):
Volume udara yang masih dapat
dimasukkan ke dalam paru pada inspirasi maksimal, setelah inspirasi biasa.
● Normal pada pria 3,3 liter dan pada wanita 1,9 liter.
Expiratory Reserve Volume (ERV):
Volume udara yang dapat dikeluarkan dari paru dengan ekspirasi maksimal, setelah ekspirasi
biasa.
Normal pada pria 1,0 liter dan wanita 0,7 liter.
Residual Volume (RV): Volume gas yang tersisa dalam paru-paru setelah ekspirasi maksimal.
Normal pada pria 1,2
liter dan wanita 1,1
liter.
Forced Vital Capacity (FVC):
Volume gas yang dapat
dikeluarkan dengan ekspirasi maksimal setelah inspirasi maksimal (Vt + IRV + ERV).
Forced Expiratory Volume dalam 1 detik (FEV1):
Volume gas yang dikeluarkan dalam satu detik pertama
dari FVC.
Total Lung Capacity (TLC):
Volume gas dalam paru-paru setelah inspirasi maksimal.
FVC + RV
Normal pada pria 6,0 liter dan wanita 4,2 liter.
Functional Residual Capasity (FRC): Jumlah udara yang masih tertinggal di dalam paru setelah ekspirasi biasa.
(RV + ERV).
Inspiratory Capasity (IC):
Volume udara yang dapat di inspirasi setelah akhir
ekspirasi biasa.
(Vt + IRV).
Regulasi pernapasan dilakukan oleh neural maupun chemical, untuk memelihara konsentrasi yang tepat dari oksigen, karbon dioksida dan ion hidrogen dalam cairan tubuh.
Sistem saraf mengatur kecepatan ventilasi
alveolar untuk memenuhi kebutuhan tubuh
sehingga PO2 dan PCO2 relatif konstan.
● Pusat pernapasan tepatnya adalah
sekelompok saraf yang terletak dalam medulla oblongata dan pons dari otak.
Pusat chemosensitive
dalam medulla oblongata, sangat responsif
terhadap peningkatan konsentrasi CO2 atau ion hidrogen dalam darah.
Disamping itu, terdapat reseptor saraf
(chemoreceptor) yang sensitif terhadap
penurunan konsentrasi O2 yang terletak dalam carotid bodies (diatas percabangan arteri carotid) dan aortic bodies.
Penurunan konsentrasi oksigen arterial,
menstimulasi
chemoreceptor ini menstimulasi pusat pernapasan untuk
meningkatkan ventilasi.
Dari ketiga gas darah (H+, O
2dan CO
2), yang dapat mentrigger chemoreceptor konsentrasi karbon dioksida yang normalnya dapat menstimulasi
pernapasan.
Akan tetapi, pada pasien dengan penyakit paru (emphysema), maka konsentrasi oksigen, bukan
konsentrasi karbon dioksida, yang memainkan peran penting dalam mengendalikan pernapasan disebut hypoxic drive.
Peningkatan konsentrasi oksigen akan menekan kecepatan pernapasan.
Oleh karena itu, diperlukan supplemen konsentrasi oksigen yang rendah pada pasien tersebut.
