makalah pbl blok 7
DESCRIPTION
proses pernapasan pada manusia dan alat pengukur spirometriTRANSCRIPT
Tinjauan Pustaka
Proses Pernapasan Pada Manusia dan Alat Pengukur Spirometri
Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana
Jalan Arjuna Utara No.6, Jakarta, 11510
Pendahuluan
1. Latar belakang
Seperti yang kita tahu, kita sebagai makhluk hidup memiliki satu ciri yang sangat
penting yaitu bernapas. Bernapas merupakan proses keluar masuknya udara pernapasan.
Kita menghirup oksigen kemudian mengeluarkan karbondioksida dan uap air. Proses
pernapasan dimulai dari masuknya udara dari hidung kemudian masuk semakin dalam
hingga mencapai paru-paru kemudian dikeluarkan lagi melalui hidung. Ada pula
gangguan-gangguan pada pernapasan seperti sesak napas dan lain sebagainya. Untuk
lebih mengerti lebih spesifik, akan dijelaskan pada makalah ini.
2. Rumusan masalah
Untuk mengetahui kemampuan pernapasan seseorang menggunakan pemeriksaan
spirometri.
3. Hipotesis.
Pemeriksaan spirometri untuk mengetahui kemampuan pernapasan.
Isi
Sistem pernapasan dibentuk oleh beberapa struktur. Seluruh struktur tersebut terlibat
dalam proses respirasi eksternal yaitu proses pertukaran oksigen antara atmosfer dan darah serta
pertukaran karbondioksida antara darah dan atmosfer. Respirasi eksternal adalah proses
pertukaran gas antara darah dan atmosfer sedangkan respirasi internal adalah proses pertukaran
gas antara darah sirkulasi dan sel jaringan. Respirasi internal berlangsung di seluruh sistem
tubuh. Struktur yang membentuk sistem pernapasan dapat dibedakan menjadi struktur utama
(principal structure) dan struktur pelengkap (accessory structure).1
Struktur utama sistem pernapasan dibagi menjadi dua, yaitu saluran udara pernapasan
bagian atas dan saluran udara pernapasan bagian bawah. 2
Saluran udara pernapasan bagian atas:
1. Rongga hidung
Hidung terdiri atas dua nostril yang merupakan pintu masuk menuju rongga
hidung. Rongga hidung adalah dua kanal sempit yang satu sama lainnya dipisahkan oleh
septum. Dinding rongga hidung dilapisi oleh mukosa respirasi serta sel epitel batang,
bersilia, dan berlapis semu. Muksa tersebut menyaring, menghangatkan, dan
melembabkan udara yang masuk melalui hidung. Vestibulum merupakan bagian dari
rongga hidung yang berambut dan berfungsi menyaring partikel-partikel asing berukuran
besar agar tidak masuk ke saluran pernapasan bagian bawah. Dalam hidung juga terdapat
saluran-saluran yang menghubungkan antara rongga hidung dengan kelenjar air mata,
bagian ini dikenal dengan kantung nasolakrimalis. Kantung nasolakrimalis ini berfungsi
mengalirkan air melalui hidung yang berasal dari kelenjar air mata jika seseorang
menangis. 2
2. Sinus paranasal
Sinus paranasal berperan dalam menyekresi mukus, membantu pengaliran air
mata melalui saluran nasolakrimalis, dan membantu dalam menjaga permukaan rongga
hidup tetap bersih dan lembab. Sinus paranasal juga termasuk dalam wilayah pembau di
bagian posterior rongga hidung. Wilayah pembau tersebut terdiri atas permukaan inferior
palatum kribriform, bagian superior septum nasal, dan bagian superior konka hidung.
Reseptor di dalam epitel pembau ini akan merasakan sensasi bau.2
3. Faring
Faring (tekak) adalah pipa berotot yang bermula dari dasar tengkorak dan
berakhir sampai pesambungannya dengan esofagus dan batas tulang rawan krikoid.
Faring terdiri atas tiga bagian yang dinamai berdasarkan letaknya, yakni nasofaring,
orofaring, dan laringofaring.
Rongga nasofaring tidak pernah tertutup, berbeda dari orofaring dan
laringofaring. Nasofaring berhubungan dengan rongga hidung melalui choanae.
Sedangkan yang berhubungan dengan orofaring melalui isthimus pharingeum. Pada
nasofaring ini terdapat pharyngeal tonsil dan tuba eustachius. Nasofaring ini tersusun atas
epitel bertingkat torak bersilia bersel goblet.3
Orofaring merupakan pertemuan rongga mulut dengan faring, disini terdapat pula
pangkal lidah. Pada dinding lateralnya tedapat tonsilla palatina yang masing-masingnya
terletak di sinus tonsillaris. Berhubungan dengan rongga mulut melalui isthmus
oropharingeum. Makanan dalam bentuk bolus dari rongga mulut didodrong masuk ke
orofaring. Bolus menekan uvula sehingga menutup saluran menuju ke hidung. Hal ini
menjaga supaya makanan yang masuk tidak keluar ke hidung. Proses dilanjutkan dengan
menurunnya epiglotis yang menutup glotis. Bolus melalui laringofaring dan masuk ke
esophagus.4 Orofaring tersusun atas epitel berlapis gepeng tidak bertanduk.3
Laringofaring terjadi persilangan antara aliran udara dan aliran makanan. Laringofaring
terdiri dari epitel bervariasi tetapi sebagian besar terdiri dari epitel berlapis gepeng tidak
bertanduk. Laringofaring akan berhubungan dengan laring melalui aditus laringis.3
4. Laring
Laring terletak di antara faring dan trakea. Berdasarkan letak vertebra servikalis,
laring berada di ruas ke 4/5 dan berakhir di vertebra servikalis ruas ke 6. Laring disusun
oleh 9 kartilago yang disatukan oleh ligamen dan otot rangka pada tulang hioid di bagian
atas dan trakea di bawahnya. Kartilago yang terbesar adalah kartilago tiroid, dan di
depannya terdapat benjolan subkutaneus yang dikenal sebagai jakun yang terlihat nyata
pada pria. Kertilago tiroid dibangun oleh dua lempeng besar yang bersatu di bagian
anterior membentuk sebuah sudut seperti huruf V yang disebut tonjolan laringeal.
Kartilago krikoid adalah kartilago berbentuk cincin yang terletak di bawah kartilago
tiroid. Kertilago aritenoid adalah sepasang kartilago yang menjualang di belakang
krikoid, dan di atasnya terdapat kartilago cuneiform dan kornikulata yang sangat kecil. Di
atas kartilago tiroid terdapat epiglotis yang berupa katup dan berfungsi membantu
menutup laring saat menelan makanan.2 Laring berada diantara orofaring dan trakea, di
anterior laringofaring. Tersusun atas epitel bertingkat torak bersilia bersel gepeng kecuali
ujung plika vokalis merupakan epitel berlapis gepeng tidak bertanduk.3
Saluran pernapasan bagian bawah:
1. Trakea
Trakea adalah sebuah tabung yang berdiameter 2,5cm dengan panjang 11cm.
Trakea terletak setelah laring dan memanjang ke bawah setara dengan vertebra torakalis
ke 5. Ujung trakea bagian bawah bercabang menjadi dua bronkus kanan dan kiri.
Percabangan bronkus kanan dan kiri dikenal sebagai karina. Trakea tersusun atas 16-20
kartilago hialin berbentuk huruf C yang melekat pada dinding trakea dan berfungsi untuk
melindungi jalan udara. Kartilago ini juga berfungsi untuk mencegah terjadinya kolaps
atau ekspansi berlebihan akibat perubahan tekanan udara yang terjadi dalam sistem
pernapasan. Bagian terbuka dari bentuk C kertilago trakea ini saling berhadapan secara
posterior ke arah esofagus dan disatukan oleh ligamen elastis dan otot polos.2
2. Bronkus
Bronkus mempunyai struktur serupa dengan trakea. Bronkus kiri dan kanan tidak
simetris. Bronkus kanan lebih pendek, lebih lebar dan arahnya hampir vertikal dengan
trakea. Sebaliknya, bronkus kiri lebih panjang, lebih sempit, dan sudutnya pun lebih
runcing. Bentuk anatomi yang khusus ini memiliki implikasi klinis tersendiri seperti jika
ada benda asing yang terinhalasi, maka benda itu lebih memungkinkan berada di bronkus
kanan dibandingkan dengan brinkus kiri karena arah dan lebarnya. Bronkus pulmonalis
bercabang dan beranting sangat banyak. Cabang utama bronkus memiliki struktur serupa
trakea. Dinding bronkus dan cabang-cabangnya dilapisi epitelium batang, bersilia, dan
berlapis semu. Saluran yang semakin kecil menyebabkan jenis epitellium bronkus
mengalami penyesuaian sesuai dengan fungsinya.
Bronkiolus terminalis disebut saluran penghantar udara karena fungsi utamanya
adlaah mengantarkan udara ke tempat pertukaran gas di paru. Selain bronkiolus
terminalis terdapat pula asinus yang merupakan unit fungsional paru sebagai tempat
pertukaran gas. Asinus terdiri atas bronkiolus respiratorius dan duktur alveolaris yang
seluruhnya dibatasi alveoli dan sakus alveolus terminalis yang merupakan struktur akhir
paru. Bronkiolus respiratorius terbagi dan bercabang menjadi beberapa duktus alveolaris
dan berakhir pada kantung udara berdinding tipis yang disebut alveoli. Beberapa alveoli
bergabung membentuk sakus alveolaris. Setiap paru terdiri atas sekitar 150 juta alveoli.
Kepadatan sakus alveolaris inilah yang memberi bentuk paru tampak seperi spons.
Jaringan kapiler darah mengelilingi alveoili ditahan oleh serat elastis. Jaringan elastis ini
menjaga posisi antara alveoli dengan bronkiolus respiratorius. Adanya daya recoil dari
serat ini selama ekspirasi akan mengurangi ukuran alveoli dan membantu mendorong
udara agar keluar dari paru. 2
3. Paru-paru
Paru terletak di kedua sisi jantung di dalam rongga dada dan dikelilingi serta
dijaga oleh sangkar iga. Bagian dasar paru terletak di atas diafragma; bagian apeks paru
terletak setinggi klavikula.5 Paru merupakan organ yang elastis, berbentuk kerucut, dan
terletak dalam rongga toraks. Kedua paru dipisahkan oleh mediastinum sentral yang
berisi jantung dan beberapa pembuluh darah besar. Paru kanan lebih besar dari paru kiri.
Selain itu, paru juga dibagi menjadi tiga lobus, satu lobus pada paru kanan dan dua lobus
pada paru kiri. Lobus-lobus tersebut dibagi menjadi beberapa segmen, yaitu 10 segmen
pada paru kanan dan 9 segmen pada paru kiri. Paru-paru dibungkus oleh pleura. Pleura
merupakan kantung tertutup yang terbuat dari membran serosa yang di dalamnya
mengandung cairan serosa. Paru terinvaginasi (tertekan dan masuk ke dalam) lapisan ini,
sehingga membentuk dua lapisan penutup. Satu bagian melekat kuat pada paru dan
bagian lainnya pada dinding rongga toraks. Bagian pleura yang melekat kuat pada paru
disebut pleura viseralis dan laipas paru yang membatasi rongga toraks disebut pleura
parietalis. Pleura viseralis adalah pleura yang menempel pada paru, menutup masing-
masing lobus paru, dan melewati fisura yang memisahkan keduanya. Pleura parietalis
melekat pada dinding dada dan permukaan toraks diafragma. Pleura parietalis juga
melekat pada mediastinum dan bersambungan dengan pleura viseralis di sekeliling
perbatasan hilum. Kavitas pleural adalah sebuah ruang potensial. Dua lapisan pleura
dipisahkan oleh lapisan film tipis cairan serosa. Cairan pleura ini berfungsi sebagai
pelumas untuk mengurangi gesekan antara dua membran serosa. Pada orang normal,
cairan di rongga pleura sebanyak 1-20 ml. Tekanan dalam rongga pleura lebih rendah
dari tekanan atmosfer. Perbedaan tekanan ini berguna untuk mencegah terjadinya kolaps
paru. Tekanan intrapleura saat inspirasi sekitar -2 mmHg sampai -6 mmHg dan tekanan
saat ekspirasi -6 mmHg sampai -3 mmHg. Bila terserang penyakit, pleura mungkin akan
meradang, selain itu udara atau cairan dapat masuk ke dalam rongga pleura sehingga
menyebabkan paru tertekan atau kolaps.2
Yang termasuk struktur pelengkap sistem pernapasan adalah struktur penunjang yang
diperlukan untuk bekerjanya sistem pernapasan itu sendiri. Diantaranya adalah:
1. Dinding dada atau dinding toraks.
2. Tulang pembentuk rongga dada
Tulang iga
Vertebra torakalis
Sternum
Klavikula
Skapula
3. Otot pembatas rongga dada
Otot ekstremitas superior: M. pektoralis mayor, M. pektoralis minor, M. serratus
anterior, M. subklavius.
Otot anterolateral abdominal: M. abdominal oblikus eksternus, M. rektus abdominis.
Otot toraks intrinsik: M. interkostalis eksterna, M. interkostalis interna, M. sternalis,
M. toraksis transversus.
4. Otot pernapasan
Otot inspirasi utama: M. interkostalis eksterna, M. interkatilaginus parasternal, otot
diafragma.
Otot bantu napas: M. sternokleidomastoideus, M. skalenus anterior, M. skalenus
medius, M. skalenus posterior.
5. Diafragma
Ada tiga apertura pada diafragma: Hiatus aortikus, Hiatus esofagus, venga kava inferior.
6. Pleura
Mikroskopis
Saluran napas terdiri atas bagian konduksi dan bagian respirasi. Bagian konduksi adalah
saluran napas solid baik di luar maupun di dalam paru yang menghantar udara ke dalam paru
untuk respirasi. Bagian konduksi sistem pernapasan terdiri atas rongga hidung, faring, laring,
trakea, bronkus, bronkialis terminalis, dan sebagainya. Untuk menjamin agar saluran napas yang
lebih besar selalu terbuka, maka saluran ini ditunjang oleh tulang rawan hialin.6 Bagian respirasi
adalah lanjutan distal bagian konduksi dan terdiri atas saluran-saluran napas tempat berlangsung
pertukaran gas atau respirasi yang sebenarnya. Bronkiolus terminalis bercabang menjadi
bronkiolus respiratorius yang ditandai daengan mulai adanya kantong-kantong udara berdinding
tipis. Respirasi hanya dapat berlangsung di dalam alveoli karena sawar antara udara yang masuk
ke dalam alveoli dan darah vena dalam kapiler sangat tipis. Struktur intrapulmonal lain tempat
berlangsung respirasi adalah duktus alveolaris, sakus alveolaris, dan alveoli. Jadi unit fungsional
paru adalah alveoli.
Epiglotis adalah bagian superior laring, terjulur ke atas dari dinding anterior laring berupa
lembaran pipih. Tulang yang membentuk kerangka epiglotis adalah sepotong tulang rawan
epiglotis sentral. Permukaan anterior atau lingualnya dilapisi epitel berlapis gepeng tanpa lapisan
tanduk. Lamina propria dibawahnya menyatu dengan pekondrium tulang rawan epiglotis.
Mukosa anterior atau lingual menutupi bagian apeks epiglotis dan lebih dari separuh permukaan
posterior atau laringeal. Namun epitel berlapis gepengnya lebih rendah, jaringan ikat hilang, dan
terjadi peralihan menjadi epitel respiratorius, yaitu epitel bertingkat torak bersilia bersel goblet.
Kelenjar mukosa, serosa, atau tubuloasinar campur terdapat pada lamina propria. Kadang-kadang
kuncup kecap terlihat di epitel. Limfonodus soliter mungkin terlihat pada mukosa lingual atau
laringeal.6
Dinding trakea terdiri atas mukosa, submukosa, tulang rawan hialin, dan adventisia. Tulang
rawan pada trakea adalah sederetan cincin berbentuk C, dan di antara kedua ujung C itu terdapat
m.trakealis. Mukosa terdiri atas epitel bertingkat semu silindris bersilia dengan sel goblet.
Lamina propria mengandung serat jaringan ikat halus, jaringan limfatik difus dan kadang-kadang
limfonodus solitaries. Di lamina propria bagian dalam, serat-serat elastin membentuk sebuah
membran elastis memanjang. Di jaringan ikat longgar submukosa terdapat kelenjar tubuloasinar
campur yang duktusnya melalui lamina propria untuk memasuki lumen trakea. Tulang rawan
hialin dikelilingi jaringan ikat padat yaitu perikondrium yang menyatu dengan submukosa di satu
sisi dan dengan adventisia di sisi lain. Di dalam adventisia, terdapat banyak pembuluh darah dan
saraf yang bercabang halus ke lapisan luar.6 Bronkiolus terminalis memiliki diameter kecil.
Terdapat banyak lipatan mukosa yang menyolok dan epitelnya bertingkat semu silindris rendah
bersilia dan sedikit sel goblet. Pada bronkiolus terminal, epitelnya silindris bersilia tanpa sel
goblet. Lapisan otot polos yang berkembang baik mengelilingi lamina propria tipis, yang pada
gilirannya dikelilingi oleh adventisia. Di dekat bronkiolus terdapat sebuah cabang kecil yaitu
arteri pulmonaris. Bronkiolus ini dikelilingi oleh alveoli paru. Dinding bronkiolus respiratorius
dilapisi oleh epitel selapis kuboid. Pada bagian proksimalnya terdapat silia, namun hilang di
bagian distal bronkiolus respiratorius. Sebuah duktus alveolaris muncul dari bronkiolus
respiratorius dan banyak alveoli bermuara ke dalam duktus alveolaris. Pada setiap pintu masuk
ke alveolus terdapat epitel selapis gepeng. Dari ujung duktus alveolaris terbuka pintu lebar
menuju beberapa sakus alveolaris. Saluran ini terdiri atas beberapa alveolus yang bermuara
bersama membentuk ruangan serupa rotunda yang disebut atrium. Alveolus paru merupakan
kantong yang dibatasi oleh epitel selapis gepeng yang sangat tipis, yang salah satu sisinya
terbuka sehingga menyerupai busa atau mirip sarang tawon.7 Oleh karena alveolus berselaput
tipis dan disitu banyak bermuara kapiler darah maka memungkinkan terjadinya difusi gas
pernapasan. Selain itu terdapat juga sel epitel yang berbentuk kuboid yaitu sel saptal, yang di
dalam lumennya terdapat sel debu. Sel debu agak besar dan di dalam sitoplasmanya biasanya
terdapat partikel debu.7
Mekanisme Pernapasan
Pernapasan adalah suatu proses yang terjadi secara otomatis walau dalam keadaan
tertidur sekalipun karena sistem pernapasan dipengaruhi oleh susunan saraf otonom. Menurut
tempat terjadinya pertukaran gas maka pernapasan dapat dibedakan atas 2 jenis, yaitu pernapasan
luar dan pernapasan dalam. Pernapasan luar adalah pertukaran udara yang terjadi antara udara
dalam alveolus dengan darah dalam kapiler, sedangkan pernapasan dalam adalah pernapasan
yang terjadi antara darah dalam kapiler dengan sel-sel tubuh. Masuk keluarnya udara dalam
paru-paru dipengaruhi oleh perbedaan tekanan udara dalam rongga dada dengan tekanan udara di
luar tubuh. Jika tekanan di luar rongga dada lebih besar maka udara akan masuk. Sebaliknya,
apabila tekanan dalam rongga dada lebih besar maka udara akan keluar.8 Proses pernapasan
terdiri dari tiga bagian yaitu ventilasi, difusi gas, dan transportasi gas.
Ventilasi mekanis pulmonal
Udara mengalir dari bagian bertekanan tinggi ke bagian bertekanan rendah. Namun
demikian, bila tak ada aliran udara masuk atau keluar paru, itu berarti tekanan alveolar dan
atmosfer berada dalam keadaan seimbang. Untuk memulai pernapasan, aliran udara ke dalam
paru harus dicetuskan oleh turunnya tekanan dalam alveoli. Ini melibatkan proses yang rumit dan
berhubungan dengan banyak variabel. Ventilasi mekanis melibatkan adanya daya rekoil
elastibilitas, komplians, tekanan, dan gravitasi.
Daya rekoil elastisitas
Paru dan dada bersifat elastis, memerlukan energi untuk bergerak tetapi dapat dengan
cepat kembali ke bentuk awalnya bila energi tidak efektif lagi. gerakan ke atas dan ke bawah
diafragma, memanjangkan dan memendekkan kapasitas dada. Gerakan itu juga dikombinasikan
dengan naik dan turunnya tulang rusuk yang mampu meningkatkan dan menurunkan diameter
rongga anteroposterior sehingga menyebabkan ekspansi dan kontraksi paru. Diperkirakan ± 70%
ekspansi dan kontraksi paru diselesaikan oleh perubahan ukuran anteroposterior dan ± 30% nya
dicapai melalui perubahan panjang karena gerakan diafragma. Ventilasi adalah proses inspirasi
dan ekspirasi yang merupakan proses aktif dan pasif yang melibatkan kontraksi otot-otot
interkosta interna dan mendorong dinding dada sedikit ke arah luar. Akibatnya, diafragma turun
dan otot diafragma berkontraksi. Pada saat ekspirasi, diafragma dan otot-otot diafragma turun
dan oto diafragma berkontraksi. Pada saat ekspirasi, diafragma dan otot-otot interkosta eksterna
berelaksasi sehingga rongga dada kembali mengecil dan udara terdorong keluar. Selama proses
inspirasi, diafragma dan otot interkostal berkontraksi dan meningkatkan volume rongga dada.
Paru mengembang dan tekanan dalam kantung alveolar menjadi lebih negatif (-3 mmHg) dari
tekanan atmosfer. Tekanan negatif ini mengisap udara ke dalam kantung alveolar melalui jalan
napas. Setelah inspirasi, otot yang digunakan untuk inspirasi akan berelaksasi dan rongga dada
kembali ke posisi istirahat. Dengan penurunan ukuran dada ini, maka tekanan yang dihasilkan
paru dan tekanan intra alveolar menjadi ± +3 mmHg dapat mendorong udara keluar melewati
jalan napas. Selama upaya pernapasan maksimal, tekanan intra alveolar bervariasi dari -80
mmHg selama inspirasi sampai +100 mmHg. Selama ekspirasi, satu siklus pernapasan terdiri
atas satu inhalasi dan satu ekhalasi. Pada saat istiragat, inhalasi normal memerlukan ± 1 detik,
yang berarti lebih sedikit dari ekhalasi. Ekhalasi berakhir ± 2 deitk. Paru secara terus menerus
cenderung untuk mengempis. Ada dua faktor yang bertanggung jawab pada fenomena ini.
pertama, banyaknya serat elastis yang ada dalam jaringan paru. Kedua, tekanan yang tinggi pada
permukaan lapisan cairan alveoli. Bila tekanan permukaan tinggi, permukaan anterior alveoli
sulit untuk terpisah satu sama lain. Ini akan meningkatkan energi yang diperlukan untuk
membuka dan mengisi alveoli dengan udara selama inspirasi. Bila tekanan tinggi, permukaan
anterior alveoli sulit untuk terpisah satu sama lain. Ini akan menignkatkan energi yang
diperlukan untuk membuka dan mengisi alveoli dengan udara selama inspirasi. Bila tekanan
permukaan rendah dinding alveoli menjadi lebih mudah terpisah. Hal ini membuat pengisian
alveolar selama inspirasi hanya memerlukan sedikit upaya.
Komplians
Komplians merupakan ukuran elastisitas paru. Komplians ditunjukan sebagai
peningkatan volume dalam paru untuk tiap unit peningkatan tekanan intra alveolar. Komplians
paru normal, pada kedua paru dan toraks adalah 0,13l/ cmH2O. dengan kata lain, setiap tekanan
ditingkatkan sampai jumlah tertentu untuk meningkatkan tinggi kolam air 1cm, diperlukan
pengembangan paru dengan volume hingga 130ml. Mekanisme inspirasi memerlukan kontraksi
otot, aktivitas ini merupakan proses aktif yang memerlukan energi. Energi juga diperlukan untuk
menghasilkan dua faktor lain yang cenderung untuk mencegah ekspansi paru, yaitu tahanan
jaringan tak elastis dan tahanan jalan napas. Hal ini berarti energi tersebut dibutuhkan untuk
mengatur besar molekul jaringan ikat paru itu sendiri sehingga saling bergesekan satu sama lain
selama gerakan ekspirasi. Pada kondisi normal, ekhalasi adalah proses pasif yang tidak
memerlukan energi. Paru dengan dinding dada, rekoil sederhana ke posisi semula. Orang normal
pada saat istirahat menggunakan kurang dari 6% oksigen total tubuhnya pada waktu bernapas.
Presentase ini meningkat sesuai penurunan diameter jalan napas atau penurunan komplians.
Kondisi atau situasi yang merusak jaringan paru menyebabkannya menjadi fibrosis,
menghasilkan edema paru, blok alveoli, atau mengganggu ekspansi paru dan kemampuan
pengembangan toraks sehingga menurunkan komplians paru. Bila komplians meningkat,
jaringan paru lebih mudah mengembang. Pada kejadian adanya edema jaringan, paru akan
kehilangan banyak kualitas elastisnya, sifat liat jaringan menjadi meningkat, serta adanya cairan
yang dapat meningkatkan tahanan. Kerja pernapasan meningkat dan energi yang diperlukan
untuk menyelesaikan tugas juga meningkat. Energi diperlukan lebih banyak untuk ekhalasi bila
elastisitas hilang atau jalan napas tersumbat.
Tekanan
Udara yang ditangkap jalan napas adalah campuran nitrogen dan oksigen (99,5%) serta
sejumlah kecil karbon dioksida dan uap air (0,5%). Molekul dari berbagai gas bekerja bagai
dalam larutan. Namun demikian, campuran gas-gas seperti udara mempunyai semua jenis
molekul dan tersebat melalui volume yang ada. Pelepasan molekul yang konstan membuat
volume gas menimbulkan tekanan terhadap dinding penampung. Tekanan ini dapat didefinisikan
sebagai kekuatan dimana gas atau campuran gas berusaha untuk bergerak dari batas lingkungan
yang ada. Oleh karena itu, tiap komponen dari campuran seperti udara bertanggung jawab atas
bagian tekanan total dari seluruh campuran. Akibatnya, bila kita mengambil 100 volume udara
dan menaruhnya dalam wadah di bawah tekanan 1 atmosfer (760 mmHg), hasil analisis akan
mengetahui bahwa nitrogen merupakan 79 dari 100 volume dan volume oksigen 29 dari 100
volume. Kedua gas ini ditampung dalam suatu wadah pada tekanan 760 mmHg. Jika diambil
pada volume yang sama dan membiarkannya menyebar sampai seluruh volume terisi (100%),
maka akan terlihat tekanan dalam wadah kedua menurun dari 760 menjadi 600 mmHg. Jika hal
yang sama dilakukan pada 21 volume oksigen dan membiarkannya menyebar sampai seluruh
volume terisi (100%), maka akan terlihat tekanan pada wadah ketiga yang merupakan wadah asal
bagian dari tekanan total nitrogen menjadi 600 mmHg dan bagian oksigen menjadi 160 mmHg.
Tekanan nitrogen ini disebut tekanan parsial dari nitrogen (PN2) dan tekanan parsial oksigen
(PO2). Tekanan parsial dari gas untuk menciptakan volume adalah memaksakan gas ini keluar
melawan dinding wadah. Bila dinding wadah permeabel seperti dinding membran paru, maka
kekuatan penetrasi atau difusi gas akan langsung dengan proporsional terhadap tekanan parsial.
Gravitasi
Pada orang dewasa normal saat berdiri tegak, kekuatan gravitasi meningkatkan tekanan
intrapleural pada dasar paru. Akibatnya, semakin banyak pertukaran udara yang terjadi pada
bagian atas paru daripada di dasar paru. Pada berbagai posisi tubuh kekuatan gravitasi
meningkatkan jumlah upaya yang dibutuhkan untuk ventilasi bagian paru yang menggantung. Ini
menyebabkan pertukaran dalam ventilasi dimana ventilasi bagian ini menurun dan ventilasi lain
dari area yang menggantung meningkat.
Difusi gas
Untuk memenuhi kebutuhan oksigen di jaringan, proses difusi gas pada saat respirasi
haruslah optimal. Difusi gas adalah bergeraknya gas O2 dan CO2 atau partikel lain dari area yang
bertekanan tinggi ke arah yang bertekanan rendah. Di dalam alveoli, O2 melintasi membran
alveoli kapiler dari alveoli ke darah karena adanya perbedaan tekanan PO2 yang tinggi di alveoli
(100 mmHg) dan tekanan pada kapileryang lebih rendah (PO2 40 mmHg), CO2 berdifusi dengan
arah berlawanan akibat perbedaan tekanan PCO2 darah 45 mmHg dan di alveoli 40 mmHg.
Proses difusi dipengaruhi oleh faktor ketebalan, luas permukaan, dan komposisi membran;
koefisien difusi O2 dan CO2; serta perbedaan tekanan gas O2 dan CO2. Dalam difusi gas ini,
organ pernapasan yang berperan penting adalah alveoli dan darah. Adanya perbedaan tekanan
parsial dan difusi pada sistem kapiler dan cairan intertisial akan menyebabkan pergerakan O2 dan
CO2 yang kemudian akan masuk pada zona respirasi untuk melakukan difusi respirasi.
Transportasi Gas
Transportasi gas adalah perpindahan gas dari paru ke jaringan dan dari jaringan ke paru
dengan bantuan darah (aliran darah). Maksudnya O2 ke dalam sel darah yang bergabung dengan
hemoglobin yang kemudian membentuk oksihemoglobin sebanyak 97% dan sisanya 3%
ditransportasikan ke dalam cairan plasma dan sel. Agar oksigen dapat disuplai ke sel-sel tubuh
secara optimal maka diperlukan hemoglobin dalam jumlah dan fungsi yang optimal untuk
mengangkut dari sirkulasi yang efektif ke jaringan tubuh. Jumlah O2 yang dikirim setiap
menitnya sama dengan jumlah curah jantung per liter dalam satu menit dikalikan dengan jumlah
mililiter O2 yang terkandung dalam 1 liter darah arteri. Dalam keadaan istirahat sekitar 5 x 200
atau 1000 mlO2/menit, sekitar ¼ digunakan jaringan dan ¾ sisanya bercampur kembali dengan
darah vena. Selama melakukan latihan fisik, jumlah O2 dalam arteri tetap, tetapi curah jantung
akan meningkat. Dengan curah jantung sebesar 24 l/menit, oksigen yang diangkut adalah 24 x
200 atau 4900 ml/menit akan digunakan jaringan sebesar ¾ dari total darah yang tersirkulasi dan
¼ sisanya akan kembali ke jantung dan bercampur dengan arah vena.
Inspirasi
Inspirasi terjadi bila tekanan intrapulmonal lebih rendah dari tekanan udara luar. Pada
inspirasi biasa tekanan ini berkisar antara -1 mmHg sampai -3 mmHg. Pada inspirasi dalam,
tekanan intra alveoli mencapai -30 mmHg.
Ekspirasi
Ekspirasi berlangsung bila tekanan intrapulmonal lebih tinggi daripada tekanan udara luar,
sehingga udara bergerak ke luar paru. Meningkatnya tekanan dalam rongga paru terjadi apabila
volume rongga paru mengecil akibat proses penguncupan yang disebabkan daya elastisitas
Kontraksi otot diafragma dan interkostalis
Volume toraks membesar
Otot inspirasi relaksasi
Tekanan intra-alveoli menurun
Tekanan intrapleura menurun
Paru mengembang
Volume toraks mengecil
jaringan paru. Penguncupan paru terjadi bila otot-otot inspirasi mulai berelaksasi. Pada proses
ekspirasi biasa tekanan intra alveoli sekitar +1 cmHg sampai +3 cmHg
Kapasitas dan Volume Paru
Kapasitas dan volume paru adalah jumlah udara yang masuk ke dalam paru setiap
inspirasi (atau jumlah udara yang keluar dari paru setiap ekspirasi) dinamakan tidal volume
(TV). Jumlah udara yang masih dapat masuk ke dalam paru pada inspirasi maksimal, setelah
inspirasi biasa disebut volume cadangan inspirasi (inspiratory reserve volume/IRV). Jumlah
udara yang dapat dikeluarkan secara aktif dari dalam paru melalui kontraksi otot ekspirasi,
setelha ekspirasi biasa disebut volume cadangan ekspirasi (ekspiratory reserve volume/ERV),
dan udara yang masih tertinggal di dalam paru setelah ekspirasi maksimal disebut volume residu
(residu volume/RV). Nilai normal berbagai volume dan istilah yang digunakan untuk kombinasi
berbagai volume paru tersebut. Ruang di dalam saluran napas yang tidak ikut serta dalam proses
pertukaran gas dengan darah dalam kapiler paru disebut ruang rugi pernapasan. Pengukuran
kapasitas vital, yaitu jumlah udara terbesar yang dapat dikeluarkan dari paru-paru setelah
inspirasi maksimal, sering kali digunakan di klinik sebagai indeks fungsi paru. Nilai tersebut
bermanfaat dalam memberikan informasi mengenai kekuatan otot-otot pernapasan serta beberapa
aspek fungsi pernapasan lain. Fraksi volume kapasitas vital yang dikeluarkan pada satu detik
pertama melalui ekspirasi paksa dapat memberikan informasi tambahan, mungkin diperoleh nilai
kapasitas vital yang normal pada nilai FEV menurun pada penderita penyakit seperti asma, yang
mengalami peningkatan tahanan saluran udara akibat konstriksi bronkus. Pada keadaan normal,
jumlah udara yang diinspirasikan selama 1 menit sekitar 6L. Ventilasi volunter maksimal atau
yang dahulu disebut kapasitas pernapasan maksimum adalah volume gas terbesar yang dapat
dimasukkan dan dikeluarkan selama 1 menit volunter. Pada keadaan normal, MVV berkisaran
antara 125-170 L/menit.8
Uji spirometri
Udara masuk ke dalam paru
Udara bergerak ke luar paru
Tekanan intrapleura meningkat
Tekanan intra-alveoli meningkatVolume paru mengecil
Pemeriksaan ini tidak bersifat invasif dan dilakukan dengan indikasi:
- Pemeriksaan kesehatan berkala
- Penyakit paru obstruktif
- Penyakit paru restriktif
- Follow up penyakit
- Pada perokok
- Mengevaluasi disability
- Evaluasi prabedah
- Penyakit paru pekerja
- Mengevaluasi respon saluran pernapasan terhadap bronkodilator dan kortikosteroid
Ada beberapa macam spirometri, antara lain water sealed spirometer, bellow spirometer,
dan electronic spirometer. Hasil pemeriksaan spirometri berupa gambar langsung dari pena pada
kymograph disebut spirogram, sedangkan gambar yang diperoleh dari office-spirometer sebagai
hasil dari pneumotach disebut diagram. Parameter yang biasanya diperlukan adalah kapasitas
vital (KV) atau vital capacity (VC), volume ekspiratori paksa (VEP) atau forced expiratory
volume (FEV) pada beberapa interval waktu, misalnya 0,5; 0,75 maupun 1 detik, tetapi yang
paling sering digunakan adalah FEV1 atau VEP1 . Parameter yang lebih sensitif adalah arus
ekspiratori tengah maksimal atau maximal mid expiratory flow (MMEF). Harus diingat bahwa
nilai spirogram ataupun diagram ekspiratori tergantung pada upaya pasien yang diperiksa (effort
dependent) sehingga diperlukan latihan yang benar bagi pasien agar didapat hasil pemeriksaan
yang akurat. Hasilnya harus dapat diulang (repeatable) dengan akurasi tidak kurang dari 3%.
Kapasitas vital paksa adalah volume udara ekspirasi maksimal yang dapat dikeluarkan
setelah inspirasi maksimal; pengeluaran udara ekspirasi ini dilakukan dengan cepat. Jika
dilakukan dengan pelan, kapasitas ini dinamakan kapasitas vital. Pada orang sehat dan normal,
nilai VC hampir sama dengan FVC. Pada orang yang mengalami obstruksi jalan napas, FVC
lebih kecil dibandungkan VC. Adapun nilai VC menurun pada penurunan keteregangan paru,
perubahan bentuk dada, kelemahan otot respirasi, dan obstruksi saluran pernapasan. Udara yang
keluar dari paru, masuk ke dalam spirometri yang bersuhu lebih rendah dibandingkan dengan
suhu tubuh sehingga mengalami pengurangan volume. Berkaitan dengan hal ini, terdapat istilah
ATPS (ambient temperature and pressure, saturated) dan istilah BTPS (body temperature and
pressure, saturated). Hasil yang dinilai secara ATPS dibandingkan dengan cara BTPS kira-kira
berbeda sebesar 8%. Agar nilai pemeriksaan dapat dibandingkan, penilaian harus menggunakan
ukuran yang sama. Oleh karena itu, nilai hasil uji spirometri sebaiknya menggunakan BTPS.
Menurut perjanjian, nilai spirometri yang dihasilkan pada pemeriksaan dengan office spirometer
telah dikonversi ke nilai BTPS. Untuk keperluan pemeriksaan paru di klinik, diperlukan
spirometer kering (office spirometer), yaitu spirometer dengan pneumotach yang memiliki
thermister dan integrating circuit di dalamnya sehingga akan menghasilkan angka sesuai upaya
dan kemampuan yang diperiksa. Untuk mendeteksi small airway disease, dgunakan MEFV
curve (maximal expiratory flow volume) dan uji closing volume. Ventilatory performance untuk
setiap individu sangat bervariasi nilainya; tergantung pada ukuran tubuh (tinggi dan berat badan),
umur serta jenis kelamin.1
Kesimpulan
Jadi pernapasan yang singkat yang kita lakukan itu melewati banyak sekali organ-organ
dan membutuhkan proses yang cukup panjang, mulai dari masuknya oksigen hingga keluar
menjadi karbondioksida. Pernapasan seseorang bisa diperiksa menggunakan spirometri untuk
mengetahui kapasitas paru-paru nya, seberapa besar ia dapat menghirup udara,
mengeluarkannya, dan berapa besar kapasitas total untuk menampung oksigen.
Daftar Pustaka
1. Darmanto D. Respirologi. Jakarta: EGC; 2007. Hal 5-11, 219-23
2. Muttaqin A. Buku ajar asuhan keperawatan dengan gangguan sistem pernapasan.
Jakarta: Salemba Medika;2008. Hal 2-19
3. Singh I. Teks dan atlas histologi manusia. Jakarta: Binarupa aksara; 2006. Hal 115-20
4. Woodburne RT. Essential of human anatomy. 6th . New York: Oxford University;
2007. Hal 181-200.
5. Asih NGY, Effendy C. Keperawatan medikal bedah: klien dengan gangguan sistem
pernafasan. Jakarta:EGC; 2004.
6. Eroschenko VP. Atlas histologi di fiore dengan korelasi fungsional. Edisi ke-9.
Jakarta: EGC; 2005. Hal 231-45.
7. Arifin GF. Kumpulan foto mikroskopik histologi. Edisi ke-2. Jakarta: Penerbit
universitas Trisakti; 2007. Hal 161-8.
8. Ganong WF. Buku ajar fisiologi kedokteran. Jakarta: Penerbit EGC; 2008. Hal 683