BAB 1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Suatu organisme atau mahluk hidup memiliki bermacam-macam sistem jaringan atau

organ dalam tubuhnya, dimana sistem tersebut memiliki fungsi dan peranan serta manfaat

tertentu bagi mahluk hidup.  Salah satu sistem yang ada pada suatu organisme yakni sistem

pernapasan. Sistem pernapasan ini sendiri memiliki fungsi dan peranan yang sangat struktural

dan terkoordinir.

Dalam ilmu histologi, sistem pernapasan akan dibahas secara detail bahkan sampai

anatominya, sehingga kita bisa mengetahui organ dan saluran apa saja yang ikut berperanan

dalam menyalurkan oksigen (O2) yang kita hirup.

1.2 Rumusan Masalah

1. Apa pengertian pernapasan dan bagaimana mekanisme pernapasan itu?

2. Apa saja saluran pada sistem pernapasan itu?

3. Apa saja gangguan pada sistem pernapasan?

1.3 Tujuan

1. Untuk mengetahui saluran-saluran pada sistem pernapasan.

2. Untuk mengetahui mekanisme pernapasan.

3. Untuk mengetahui penyakit-penyakit yang berhubungan dengans sistem pernapasan.

1

BAB 2. PEMBAHASAN

2.1 PENDAHULUAN

A. Fungsi sistem pernafasan adalah untuk mengambil oksigen (O2) dari atmosfer ke

dalam sel-sel tubuh untuk mentranspor karbon dioksida (CO2) yang dihasilkan sel-sel

tubuh kembali ke atmosfer.

B. Respirasi melibatkan proses berikut:

1. Ventilasi Pulmonar (pernafasan) adalah jalan masuk dan keluar udara dari saluran

pernafasan dan paru-paru .

2. Respirasi Eksternal adalah difusi (O2) dan (CO2) antara udara dalam paru-paru dan

kapiler pulmonar.

3. Respirasi Internal adalah difusi (O2) dan (CO2) antara sel darah dan sel-sel

jaringan.

4. Respirasi selular adalah penggunaan (O2) oleh sel-sel tubuh untuk produk energy,

dan pelepasan produk oksidasi (CO2 dan air) oleh sel-sel tubuh.

C. Saluran pernafasan terdiri dari cabang-cabang saluran dari lingkungan sampai ke

paru-paru.

2.2 ANATOMI DAN FISIONAL SALURAN PERNAPASAN

A. Rongga hidung dan nasal

1. Hidung eksternal berbentuk pyramid disertai dengan suatu akar dan dasar. Bagian

ini tersusun dari kerangka kerja tulang, kartilago hialin, dan jaringan fibroareolar.

a. Septum nasal membagi hidung menjadi sisi kiri dan sisi kanan rongga nasal.

Bagian anterior septum adalah kartilago.

b. Naris (nostril) eksternal dibatasi oleh kartilago nasal.

(1) Kartilago nasal lateral terletak di bagian bawah jembatan hidung.

(2) Ala besar dan ala kecil kartilago nasal mengelilingi nostril.

c. Tulang hidung

(1) Tulang nasal membentuk jembatan dan bagian superior kedua sisi hidung.

(2) Vomer dan lempeng perpendicular tulang etmiod membentuk bagian

posterior septum nasal.

(3) Lantai rongga nasal adalah palatum keras yang terbentuk dari tulang

maksila dan palatinum.

2

(4) Langit-langit rongga nasal pada sisi medial terbentuk dari lempeng

kribidriform tulang etmoid, pasa sisi anterior dari tulang frontal dan nasal,

dan pada sisi posterior dari tulang sphenoid.

(5) Konka (turbinatum) nasalis superior, tengah, dan inferior menonjol pada

sisi medial dinding lateral rongga nasal. Setiap konka dilapisi membrane

mukosa (epitel kolumnar bertingkat dan bersilia) yang berisi kelenjar

pembuat mukus dan banyak pembuluh darah.

(6) Meatus superior, medial, dan inferior merupakan jalan udara nasal yang

terletak di bawah konka.

d. Empat pasang sinus paranasal (frontal, etmoid, maksilar, dan sfenoid) adalah

kantong tertutup pada bagian frontal, etmoid, maksilar, dam sphenoid. Sinus

ini dilapisi membran mukosa.

(1) Sinus berfungsi untuk meringankan tulang cranial, member area

permukaan tambahan pada saluran nasal untuk menghangatkan dan

melembabkan udara masuk, memproduksi mukus dan member efek

resonansi dalam produksi wicara.

(2) Sinus paranasal mengalirkan cairannya ke meatus rongga nasal ke duktus

rongga kecil yang terletak di area tubuh yang lebih tinggi dari area lantai

sinus. Pada posisi tegak, aliran mukus ke rongga nasal mungkin terhambat,

terutama pada kasus infeksi sinus.

(3) Duktus nasolakrimal dari kelenjar air mata membuka kea rah meatus

inferior.

2. Membran mukosa nasal

a. Struktur

a. Kulit pada bagian eksternal hidung yang mengandung folokiel rambut,

keringat, dan kelenjar sebasea, merentang sampai vestibule yang terletak

di dalam nostril. Kulit di bagian dalam ini mengandung rambut(vibrissae)

yang berfungsi untuk menyaring partikel dari udara terhisap.

b. Di bagian rongga nasal yang lebih dalam, epithelium respiratorik

membentuk mukosa yang melapisi ruang nasal selebihnya. Lapisan ini

terdiri dari epithelium bersilia dengan sel globet yang terletak pada lapisan

jaringan ikat tervaskularisasi dan terus memanjang untuk melapisi saluran

pernapasan sampai ke bronkus.

3

b. Fungsi

(1) Penyaringan partikel kecil. Silia pada epithelium respiratorik melambai ke

depan dan belakang dalam suatu lapisan mukus. Gerakan dan mukus

membentuk suatu perangkap partikel yang kemudian akan disapu ke atas

untuk ditelan, dibatukkan atau dibersinkan keluar.

(2) Penghangatan dan pelembapan udara yang masuk. Udara kering akan

dilembabkan melalui evoporasi sekresi serosa dan mukus serta

dihangatkan oleh radiasi panas dalam pembuluh darah yang terletak di

bawahnya.

(3) Resepsi odor. Epithelium olfaktori yang terletak di bagian atas rongga

hidung di bawah lempeng kribriform, mengandung sel-sel olfaktori yang

mengalami spesialisasi untuk indera penciuman.

B. Faring adalah tabung muscular berukuran 12.5 cm yang merentang dari bagian dasar

tulang tengkorak sampai esophagus. Faring terbagi menjadi nasofaring, orofaring, dan

laringofaring.

1. Nasofaring adalah bagian posterior rongga nasal yNasofaring adalah bagian

posterior rongga nasal yang membuka kea rah rongga nasal melalui dua naris

internal(koana).

a. Dua tuba eustasius (auditorik) menghubungkan nasofaring dengan telinga

tengah. Tuba ini berfungsi menyetarakan tekanan udara pada kedua sisi

gendang telinga.

b. Amandel (adenoid) faring adalah penumpukan jaringan limfatik yang terletak

di dekat naris internal.

2. Orofaring dipisahkan oleh nasofaring oleh palatum lunak muscular, suatu

perpanjangan palatum keras tulang.

a. Uvula (“anggur kecil”) prosesus kerucut kecil yang menjulur

Ke bawah dari bagian tengah tebi bawah palatum lunak.

b. Amandel palatinum di kedua sisi orofaring posterior.

3. Laringorafingmengelilingi mulut esophagus dan laring.

C. Laring (kotak suara) menghubungkan faring dengan trakea. Laring adalah tabung

pendek berbentuk seperti kotak triangular dan ditopang oleh sembilan kartilago: tiga

berpasangan dan tiga tidak berpasangan.

1. Kartilago tidak berpasangan

a. Kartilago tiroid (jakun) terletak di bagian proksimal kelenjar tiroid.

4

b. Kartilago krikoid, cincin anterior yang lebih kecil dan lebih tebal, terletak di

bagian bawah kelenjar tiroid.

c. Epiglotis adalah katup kartilago elastis yang melekat pada tepian anterior

kartilago tiroid.

2. Kartilago berpasangan

a. Kartilago aritenaoid terletak di atas dan di kedua sisi kartilago krikoid.

b. Kartilago kornikulata melekat pada bagian ujung kartilago aritenoid.

c. Kartilago kuneiform berupa batang-batang kecil yang membantu menopang

jaringan lunak.

3. Dua pasang lipatan lateral membagi rongga laring.

a. Pasangan bagian atas adalah lipatan ventricular (pita suara semu) yang tidak

berfungsi saat produksi suara.

b. Pasangan bagian bawah adalah pita suara sejati yang melekat pada kartilago

tiroid dan kartilago aritenoid serta kartilago krikoid. Pembuka di antara kedua

pita ini adalah glottis.

(1) Saat bernapas, pita suara terabduksi oleh otot laring dan glottis berbentuk

triangular.

(2) Saat menelan, pita suara teraduksi dan glottis membentuk celah sempit.

(3) Dengan demikian, kontraksi otot rangka mengatur ukuran pembukaan

glottis dan derajat ketegangan pita suara yang diperlukan untuk produksi

suara.

5

D. Trakea

Trakea adalah tuba dengan panjang 10 cm sampai 12 cm dan diameter 2,5 cm serta

terletak di atas permukaan anterior esophagus. Tuba ini merentang dari laring pada area

vertebrata serviks keenam sampai area vertebrata toraks kelima tempatnya membelah

menjadi dua bronkus utama. Trakea dapat tetap terbuka karena adanya 16 sampai 20 cincin

kartilago berbentuk-C. Ujung posterior mulut cincin dihubungkan oleh jaringan ikat dan otot

sehingga memungkinkan ekspansi esophagus. Trakea juga dilapisi epitelium respiratorik

(kolumnar brtingkat dan bersilia) yang mengandung banyak sel goblet.

Trakea bersifat fleksibel, sehingga mampu mengalami kontraksi dan kembali

mengalami relaksasi ke ukuran semula. Kontraksi otot polos trakea akan mengurangi ukuran

diameter rongga trakea dan pada keadaan ini dibutuhkan tenaga yang cukup besar untuk

mengeluarkan udara dari paru-paru. Tulang rawan berfungsi mencegah terjadinya

penyumbatan dan menjamin keberlangsungan jalannya udara, walaupun terjadi perubahan

tekanan selama pernafasan. Trakea berfungsi sebagai tempat perlintasan udara setelah

melewati saluran pernafasan bagian atas yang membawa udara bersih, hangat dan

lembab (Marieb dan Hoehn, 2007).

E.Percabangan Bronkus

Bronki (tunggal dikenal sebagai bronkus) adalah perpanjangan dari tenggorokan

udara yang mengantar-jemput ke dan dari paru-paru. Bronki disebut ekstrapulmonar sampai

memasuki paru-paru, setelah itu disebut intrapulmonary. Pikirkan mereka sebagai jalan raya

untuk pertukaran gas, dengan oksigen pergi ke paru-paru dan karbon dioksida meninggalkan

paru-paru melalui mereka. Mereka adalah bagian dari daerah dilakukannya sistem

pernapasan. Daerah yang meliputi tenggorokan dan faring, merupakan wilayah dari sistem

pernapasan yang hanya menggerakkan udara masuk dan keluar dari tubuh, dan bukan

merupakan bagian dari proses pertukaran gas.

Bronkus Primer (utama) kanan berukuran lebih pendek, lebih tebal, dan lebih lurus

dibandingkan bronkus primer kiri karena arkus aorta membelokkan trakea ke bawah ke

kanan. Objek asing yang masuk ke dalam trakea kemungkinan ditempatkan dalam bronkus

kanan. Setiap bronkus primer bercabang 9 sampai 12 kali untuk membentuk bronki sekunder

dan tertier dengan diameter yang semakin kecil. Saat tuba semakin menyempit, batang atau

lempeng kartilago mengganti cincin kartilago.

6

Setiap bronkus mengandung tulang rawan, lapisan mukosa, dan otot polos. Tulang

rawan adalah jaringan ikat yang memberikan dukungan untuk proses fisik, dan dalam hal ini,

ia mencegah keruntuhan pada bronkus selama menarik dan menghembuskan napas. Hal ini

penting, karena udara konduksi melibatkan tekanan dan dapat merusak jaringan lunak jika

tidak dilindungi. Lapisan mukosa menghasilkan lendir yang merupakan sebuah ketebalan

substansi semi-cair yang dirancang untuk menjebak partikel asing memasuki paru-paru. Otot

polos juga ditemukan di setiap bronkus. Ini adalah otot yang sengaja dikendalikan, yang

berarti Anda tidak bisa mengendalikan sendiri. Tubuh Anda menentukan apakah ini kontraksi

otot polos atau melemaskan didasarkan pada apakah atau tidak lebih atau kurang aliran udara

yang dibutuhkan.

Bronkus Primer (utama) kanan berukuran lebih pendek, lebih tebal, dan lebih lurus

dibandingkan bronkus primer kiri karena arkus aorta membelokkan trakea ke bawah ke

kanan. Objek asing yang masuk ke dalam trakea kemungkinan ditempatkan dalam bronkus

kanan. Setiap bronkus primer bercabang 9 sampai 12 kali untuk membentuk bronki sekunder

dan tertier dengan diameter yang semakin kecil. Saat tuba semakin menyempit, batang atau

lempeng kartilago mengganti cincin kartilago.

F. Paru-Paru

Paru-paru adalah salah satu organ sistem pernapasan yang berada di dalam kantong

yang dibentuk oleh pleura pariestaslis dan pleura viseralis. Paru-paru berbentuk pyramid

seperti spons dan berisi udara, terletak dalam rongga toraks. Kedua paru-paru sangat lunak,

elastis, sifatnya ringan terapung di dalam air, dan berada dalam rongga torak.Jika

dibentangkan luas permukaannya ± 90 m2. Banyaknya gelembung paru-paru. Paru-paru

merupakan sebuah alat tubuh yang sebagian besar terdiri dari gelembung (gelembung hawa,

alveoli). Gelembung alveoli terdiri dari sel-sel epitel dan endotel kurang lebih 700 juta buah.

Paru kanan memiliki tiga lobus, paru kiri memiliki dua lobus. Setiap paru memiliki sebuah

apeks yang mencapai bagian atas iga pertama. Sebuah permukaan diafragmatik (bagian

dasar) terletak di atas diafragma, sebuah permukaan mediastinal (medial) yang terpisah dari

paru lain oleh mediastinum, dan permukaan kostal terletak di atas kerangka iga.

Permukaan mediastinal memiliki hilus (akar), tempat masuk dan keluarnya pembuluh

darah bronki, pilmonar, dan bronkial dari paru. Setiap saat kita bernapas tanpa kita sadari.

Bayangkan saja setiap menit kita akan bernapas sekitar 15 ampai 25 kali permenit dengan

memompakan udara setiap hari sekitar 8.000 – 9.000 liter udara per hari. Masing-masing

7

paru-paru mempunyai apeks yang tumpul dan menjorok ke atas kira-kira 2,5 cm di atas

klavikula. Fasies kostalis yang berbentuk konveks berhubungan dengan dinding dada

sedangkan fasies mediastinalis yang berbentuk konkaf membentuk perikardium. Pada

pertengahan permukaan paru kiri terdapat hilus pulmonalis yaitu lekukan di mana bronkus,

pembuluh darah, dan saraf masuk ke paru-paru membentuk radiks pulmonalis. Paru-paru

terletak di rongga dada di atas sekat diafragma. Paru-paru terbungkus oleh selaput paru-paru

(pleura). Jika pleura ini terkena radang, penyakitnya disebut pleuritis. Paru-paru manusia

terbagi menjadi dua bagian, sebelah kanan memiliki tiga gelambir dan sebelah kiri kiri

memeliki dua gelambir. Di dalam paru-paru terdapat gelembung halus yang disebut

alveolus.Dinding alveolus mengandung kapiler darah, pada aveolus inilah terjadi pertukaran

antara O2 dan CO2.

Paru-paru manusia memiliki volume ± 5-6 liter. Daya tampung paru-paru terhadap

udara pernapasan disebut kapasitas total paru-paru.

G. Pleura

Pleura adalah suatu membran serosa yang halus membentuk suatu kantong tempat paru-

paru berada yang berjumlah dua buah yaitu kiri dan kanan, serta saling berhubungan yang

membungkus setiap paru-paru. Pleura mempunyai dua lapisan yaitu permukaan parietalis dan

permukaan viseralis.

- Lapisan permukaan disebut pleura parietalis yang langsung berhubungan dengan

paru-paru serta memasuki fisura paru-paru dan memisahkan lobu-lobus dari paru-paru

juga melapisi rongga toraks ( kerangka iga, diafragma, mendiastium).

- Lapisan dalam disebut pleura viseralis melapisi paru dan bersambung dengan pleura

parietal di bagian bawah paru.

Sesuai dengan letaknya pleura parietalis yang langsung memeliki empat bagian

sebagai berikut.

1. Pleura kostalis: menghadap ke permukaan lengkun kosta dan otot-otot yang terdapt

diantaranya. Bagian depan dari pleura kostalis mencapai sternum, sedangkan bagian

belakangnya melewati iga-iga di samping vertebrata. Bagian ini merupakan bagian

yang paling tebal dan yang paling kuat dalam dinding toraks.

8

2. Pleura servikalis: bagian pleura yang melewati apartura torasis superior, memiliki

dasar lebar, berbentuk seperti kubah, dan diperkuat oleh membran suprapleura.

3. Pleura diafragmatika: bagian pleura yang berada di atas diafragma.

4. Diafragma mediastinalis: bagian pleura yang menutup permukaan lateral

mediastinum serta susunan yang terletak di dalamnya.

Rongga pleura (ruang intra pleural) adalah ruang potensial antara pleura parietal dan

visceral yang mengandung lapisan tipis cairan pelumas. Cairan ini disekresi oleh sel-sel

pleural sehingga paru-paru dapat mengembang tanpa melakukan friksi. Tekanan cairan

(tekanan intrapleural) agak negative dibandingkan tekanan atmosfer.

Reseus pleura adalah area rongga pleura yang tidak berisi jaringan paru. Area ini muncul

saat pleura parietal bersilangan dari satu permukaan ke permukaan lain. Saat bernafas, paru-

paru bergerak keluar memasuki daerah ini.

- Reseus pleura kostomediastinal terletak di tepi anterior kedua sisi pleura, tempat

pleura parietal berbelok dari kerangka iga ke permukaan lateral mediastinum.

- Reseus pleura kostodiafragma terletak di tepi posterior kedua sisi pleura di antara

diafragma dan permukaan kostal internal toraks.

2.3 MEKANISME PERNAPASAN (VENTILASI PULMONAR)

A.Prinsip dasar

Toraks adalah rongga tertutup kedap udara di sekeliling paru-paru yang terbuka

keatmosfer hanya melalui jalur sistem pernafasan. Pernafasan adalah proses inspirasi

(inhalasi) udara kedalam paru-paru dan ekspirasi (ekshalasi) udara dari apru-paru ke

lingkungan luar tubuh. Sebelum inspirasi dimulai tekanan udara atmosfer ( sekitar 760

mmHg) samadengan tekanan udara dalam alveoli yang disebut sebagai tekanan intra-alveolar

(intra-pulmonar). Tekanan intra pleura dalam rngga pleura (ruang antar pleura) adalah

tekanan sub-atmosfer, atau kurang dari tekanan intra-alvolar.

Peningkatan atau penurunan volume rongga toraks mengubah tekanan intra pleura dan

intra-alveolar yang secara mekanik menyebabkan pengembangan atau penyempitan paru-

paru. Otot-otot inspirasi memperbesar rongga toraks dan meningkatkan volumenya. Otot-otot

ekspirasi menurunkan volume rongga toraks.

9

a. Inspirasi membutuhkan kontraksi otot dan energi.

1. Diafragma, yaitu otot berbentuk kuba yang jika sedang rileks akan memipih saat

berkontraksi dan memperbesar rongga toraks ke arah inferior.

2. Otot intrkostal eksternal, mengangkat iga ke atas dan kedepan saat berkontraksi

sehingga memperbesar rongga toraks ke arah anterior dan superior.

3. Dalam pernafasan aktif atau pernafasan dalam, otot-otot seternokleidomastoid,

pektoralis mayor, serratus anterior dan otot skalena juga akan memperbesar

rongga toraks.

b. Ekspirasi, pada pernafasan yag tenang dipengaruhi oleh relaksasi otot dan disebut

proses pasif. Pada espirasi dalam, otot interkostal internal menarik kerangka iga

kebawah dan otot abdomen berkontraksi sehingga mendorong isi abdomen menekan

diafragma.

Pernapasan manusia dibedakan atas pernapasan dada dan pernapasan perut.

1. Mekanisme Pernapasan Dada

1. Fase Inspirasi pernapasan dada

Mekanisme inspirasi pernapasan dada sebagai berikut:

Otot antar tulang rusuk (muskulus intercostalis eksternal) berkontraksi --> tulang

rusuk terangkat (posisi datar) --> Paru-paru mengembang --> tekanan udara dalam

paru-paru menjadi lebih kecil dibandingkan tekanan udara luar --> udara luar masuk

ke paru-paru

2. Fase ekspirasi pernapasan dada

Mekanisme ekspirasi pernapasan perut adalah sebagai berikut:

Otot antar tulang rusuk relaksasi --> tulang rusuk menurun --> paru-paru menyusut

--> tekanan udara dalam paru-paru lebih besar dibandingkan dengan tekanan udara

luar --> udara keluar dari paru-paru.

3. Mekanisme Pernapasan Perut

1. Fase inspirasi pernapasan perut

Mekanisme inspirasi pernapasan perut sebagai berikut:

sekat rongga dada (diafraghma) berkontraksi --> posisi dari melengkung menjadi

mendatar --> paru-paru mengembang --> tekanan udara dalam paru-paru lebih

kecil dibandingkan tekanan udara luar --> udara masuk

10

2. Fase ekspirasi pernapasan perut

Mekanisme ekspirasi pernapasan perut sebagai berikut:

otot diafraghma relaksasi --> posisi dari mendatar kembali melengkung --> paru-

paru mengempis --> tekanan udara di paru-paru lebih besas dibandingkan tekanan

udara luar --> udara keluar dari paru-paru.

B. FAKTOR-FAKTOR DALAM INFLASI DAN DEFLASI PARU-PARU

1. Tekanan intrapleur negative dalam rongga pleura menahan paru-paru tetap berkontak

dengan dinding toraks karena tekanan ini menghasilkan pengisapan (suction) antara

pleura parietal yang melekat pada dinding toraks, dan pleura visceral yang melapisi

permukaan paru-paru.

2. Jaringan elastic dalam paru-paru bertanggung jawab terhadap kecenderungan untuk

menjauh dari dinding toraks dan mengempis. Organ ini tidak mengempis dalam tubuh

karena pengisapan yang menahan paru-paru tetap pada dinding toraks lebih besar

dibandingkan daya elastik dalam paru-paru.

3. Meningkatnya pengisapan, bersamaan dengan kohesi cairan pleura, menarik

permukaan paru-paru keluar kea rah dinding toraks dan membantu ekspansi paru-

paru, hal itu disebabkan karena tekanan intrapleura negative semakin berkurang

(semakin negative) selama inspirasi dan ekspansi toraks.

4. Ekspansi paru menyebabkan tekana udara di dalam paru-paru menurun drastic sampai

di bawah tekanan atmosfer di luar tubuh. Udara luar diisap melalui saluran

pernapasan menuju paru-paru sampai tekanan intra-alveolar kembali sama dengan

tekanan atmosfer.

5. Saat otot-otot inspirasi relaks, ukuran rongga toraks berkurang, elastisitas paru-paru

menariknya kea rah dalam tekanan intra-alveolar meningkat sampai diatas tekanan

atmosfer, dan udara dikeluarkan dari paru-paru.

6. Surfaktan adalah sejenis lipoprotein yang disekresi oleh sel-sel epitel dalam alveoli

paru matur. Surfaktan mengurangi tegangan permukaan cairan yang menurunkan

kecenderungan pengempisan alveoli dan memungkinkan alveoli untuk berinflasi

dalam tekanan yang lebih rendah. Lapisan surfaktan terletak antara lapisan lembap

dan udara dalam alveolus. Surfaktan lebih banyak mengurangi tegangan permukaan

dalam alveoli kecil dibandingkan dalam alveoli besar. Surfaktan tidak diproduksi

sampai akhir perkembangan janin, bayi premature mungkin lahir dengan insufisien

surfaktan. Pengempisan alveoli, dan menyebabkan kesulitan dalam bernapas, kondisi

11

seperti ini disebut dengan sindrom distress respiratorik yang dapat diatasi dengan

penggunaan mesin ventilasi mekanik sampai bayi tersebut cukup umur untuk

memproduksi cukup surfaktan.

7. Komplians merupakan suatu ukuran peningkatan volume paru yang dihasilkan setiap

unit perubahan dalam tekanan intra-alveolar, yang dinyatakan dalam liter (volume

udara) persentimeter air (tekanan) dan mengacu pada distensibilitas paru-paru atau

kemudahan dalam inflasi.

a. Pembentukan perbedaan tekanan yang lebih besar daripada tekanan normal

saat inspirasi untuk menginflasi paru-paru dibutuhkan untuk menurunkan

komplians paru. Setiap keadaan yang menghambta ekspansi dan kontraksi

paru akan menurunkan komplians sehingga dibutuhkan tenaga yang lebih

untuk menginflasi paru-paru.

b. Komplians dapat berkurang akibat penyakit pulmonary yang menyebabkan

perubahan elastisitas paru, kongesti pulmonary atau edema di paru,

gangguan tegangan permukaan alveoli, atau obstruksi jalan udara. Hal

inilah yang juga dapat dipengaruhi oleh deformalitas kerangka toraks.

8. Secara normal, tidak ada udara yang masuk ke rongga pleura. Pneumotoraks yaitu

apabila udara masuk dalam ruang intrapleura(karena luka tusuk atau tulang iga patah).

Atalektasis yaitu pengempisan paru-paru yang disebabkan oleh menghilangnya

tekanan negative dalam rongga intrapleura .

C. VOLUME DAN KAPASITAS PARU

Untuk mengatur volume udara yang keluar masuk paru-paru digunakan suatu alat

yang disebut spirometer. Spirometer terdiri dari suatu drum terbalik yang teletak di dalam

bejana berair. Di dalam drum mengandung udara yang disambungkan dengan pipa ke mulut

seseorang. Sewaktu ekspirasi udara masuk ke dalam drum, gerakan drum yang naik dicatat

sebagai grafik pada kertas yang berputar.

1.Terdapat berbagai jenis perubahan volume paru-paru pada berbagai keadaan pernapasan,

yaitu:

a. Volume tidal, yaitu volume udara yang masuk atau keluar dari hidung sewaktu

bernapas dalam keadaan istirahat,sebanyak 500 ml.

12

b. Volume cadangan ekspirasi, yaitu volume udara ekspirasi yang masih dapat

dikeluarkan setelah ekspirasi normal (tidal),adalah 1250 ml.

c. Volume cadangan inspirasi, yaitu volume udara inspirasi yang masih dapat dihirup

setelah inspirasi normal (tidal),adalah 3000 ml.

d. Volume residu. Walaupun kita melakukan ekspirasi semaksimal mungkin, tetapi

terdapat sisa udara dalam paru-paru yang tidak dapat dikeluarkan dengan ekspirasi

biasa. Volume udara residu hanya dapat dikeluarkan bila dada kita tertindas

stoomwool,sebanyak 1200 ml.

2. Terdapat berbagai jenis kapasitas paru-paru

a. Kapasitas residual fungsional (KRF) yaitu jumlah volume residual dan volume

cadangan ekspirasi (KRF=VR+VCE). Nilai rata-ratanya adalah 2200 ml.

b. Kapasitas inspirasi (KI) yaitu jumlah volume tidal dan volume cadangan inspirasi

(KI=VT+VCI). Nilai rata-ratanya adalah 3500 ml.

c. Kapasitas vital yaitu jumlah volume tidal, volume cadangan inspirasi, dan volume

cadangan ekspirasi (KT=VT+VCI+VCE). Kapasitas vital merupakan jumlah udara

maksimal yang dikeluarkan dengan kuat setelah inspirasi maksimal, yang dipengaruhi

oleh beberapa factor seperti postur,ukuran rongga toraks, dan komplians paru, tetapi

nilai rata-ratanya sekitar 4500 ml.

d. Kapasitas total paru (KTP) adalah jumlah total udara yang dapat ditampung dalam

pru-paru dan sama dengan kapasitas vital ditambah volume residual (KTP=KV+VR).

Nilai rata-ratanya adalah 5700 ml.

3.Volume ekspirasi kuat dalam satu detik (VEK),adalah jumlah udara yang dapat dikeluarkan

dari paru yang terinflasi maksimal saat detik pertama ekhalasi maksimum. Nilai normal VEK

sekitar 80% KV>

4.Volume respirasi menit adalah volume tidal dikalikan jumlah pernapasn per menit.

D. ANGKA VENTILASI ALVEOLAR

Angka ventilasi alveolar adalah volume udara baru yang masuk alveolar per menit,

dan sama dengan nilai VT dikali kecepatan respirasi.

Udara ruang mati adalah udara yang mengisi jalan udara penghantar (hidung, faring,

trakea, bronkus, bronkiolus) yang tidak berpartisipasi dalam pertukaran gas. Volume

13

udara tersebut sekitar 150 ml setelah inspirasi rata-rata VT 500 ml. Terdapat istilah

ruang mati anatomis dan fisologis. Ruang mati anatomis mengacu pada jalan

penghantar yang berisi udara ruang mati. Sedangkan ruang mati fisiologis meliputi

semua area alveoli yang tidak atau sebagian seperti ruang mati anatomis.

Kapasitas residual fungsional paru-paru sekitar 2.400 ml dan hanya 350 ml udara

baru yang dibawa dalam satu nafas.

2.4 PERTUKARAN GAS

Komposisi udara atmosfer pada tekanan 760 mmHg di hari yang hangat terdiri atas : 21%

oksigen, 79% nitrogen, 0,04% karbondioksida dan berbagai gas mulia. Sifat dan konsep

tekanan gas parsial :

1. Hukum Dalton : dalam campuran gas, setiap gas memakai tekanannya sendiri sesuai

persentase dalam campuran terlepas dari keberadaan gas lain.

2. Tekanan parsial dinyatakan dengan symbol “P” did pan lambing kimia gas serta

dinyatakan dalam millimeter mercuri (mmHg).

3. Solubilitas gas dalam air bervariai sesuai tekanan parsial dan temperaturnya. Hukum

Henry : solubilitas meningkat setara dengan peningkatan tekanan parsial dan menurun

sesuai dengan peningkatan temperatur. Jadi solubilitas berbanding lurus dengan

tekanan parsial namun berbanding terbalik dengan temperatur.

4. Hukum Henry : volume gas berbanding terbalik dengan tekanan gas.

Pertukaran gas pulmonar: membran respirasi(tempat pertukaran gas) terdiri atas lapisan

sulfaktan, epithelium skuomosa, sinyal pada dinding alveolar, membran dasar pada dinding

alveolar, ruang interstial, membrane kapilar dan endotelium kapilar. Oksigen dan

karbondioksida menurunkan gradien tekanan parsial saat melewati membrane respitorik.

Faktor-faktor yang mempengaruhi difusi gas :

1. Ketebalan membran respirasi. Penyebab apapun yang dapat meningkatkan ketebalan

membran, seperti edema pada ruang interstial.

2. Area permukaan membran respirasi. Pada penyakit tertentu seperti emfisema,

sebagian besar permukaan yang tersedia untuk pertukaran gas berkurang.

3. Solubilitas gas dalam membran respirasi. Solubilitas CO2 20 kali lebih besar dari O2.

Sehingga CO2 berdifusi melalui membran 20 kali lebih cepat dari O2. Jadi solubilitas

berbanding lurus dengan kecepatan berdifusi suatu zat dalam membran.

14

2.5 TRANSPOR GAS MELALUI DARAH

A. Transpor oksigen. Sekitar 97% oksigen dalam darah dibawa eritrosit yang telah

berkaitan dengan hemoglobin (Hb), 30% oksigen sisanya larut dalam plasma.

1. Setiap molekul dalam keempat molekul besi dalam Hb berikatan dengan satu

molekul oksigen untuk membentuk oksihemoglobin berwarna merah tua. Ikatan

ini tidak kuat dan reversibel. Hemoglobin tereduksi berwarna merah kebiruan.

2. Kapasitas oksigen adalah volume maksimum oksigen yang dapat berikatan

dengan sejumlah hemoglobin dalam darah.

a. setiap sel darah merah mengandung 280 juta molekul hemoglobin. Setiap

gram hemoglobin dapat mengikat 1,34 ml oksigen.

b. 100 ml darah rata-rata mengandung 15 gram hemoglobin untuk maksimum 20

ml O2 per 100 ml darah.

3. Kejenuhan oksigen darah adalah rasio antara volume oksigen aktual yang terkait

pada hemoglobin dan kapasitas oksigen: kejenuhan oksigen sama dengan kandungan

oksigen dibagi kapasitas oksigen dikali 100.

4. Kurva disosiasi oksigen-hemoglobin. Grafik memperlihatkan presentase kejenuhan

Hb pada garis vertikal dan tekanan parsial oksigen pada garis horisontal.

a) Kurva bentuk S (sigmoid) karena kapasitas pengisian oksigen pada Hb

bertambah jika kejenuhan bertambah. Hb dikatakan 97% jenuh pada PO2 100

mgHg.

b) Lereng kurva disosiasi ini menjadi tajam di antara tekanan 10 sampai 50

mmHg dan mendatar diantara 70 sampai 100 mmHg. Pada tingkat PO yang

tinggi, muatan yang besar hanya sedikit mempengaruhi kejenuhan Hb, seperti

penurunan PO2 sampai 50 mmHg.

c) Jika PO2 turun sampai di bawah 50 mmHg, seperti yang terjadi dalam jaringan

tubuh. Perubahan PO2 ini walaupun sangat sedikit dapat mengakibatkan

perubahan yang besar.

d) Darah arteri secara normal membawa 97% oksigen dari kapasitasnya untuk

melakukan hal tersebut.

e) Dalam darah vena, PO2 mencapai 40 mmHg dan Hb masih 75% jenuh, ini

menunjukkan bahwa darah hanya melepas sekitar seperempat muatan

oksigennya saat melewati jaringat. Hal ini memberi rentang keamanan yang

tinggi jika sewaktu-waktu pernapasan terganggu atau kebutuhan oksigen

jaringan meningkat.

15

5. Afinitas hemoglobin terhadap oksigen dan kurva disosiasi oksigen hemoglobin

dipengaruhi oleh Ph, temperature, dan konsentrasi 2,3-difosfogliserat (2,3-DPG).

a) Hemoglobin dan Ph. Peningkatan PCO2 darah atau peningkatan asiditas darah

(penurunan pH darah dan peningkatan konsentrasi ion hydrogen) melemahkan ikatan

antara oksigen dan hemoglobin, sehingga kurva bergerak ke kanan. Terhadap tingkat

PO2 manapun, peningkatan asiditas darah menyebabkan hemoglobin melepaskan

lebih benyak oksigen ke jaringan.

Kurva disosiasi oksigen-hemoglobin pada kondisi tubuh standar. Kurva PO2 akan

bergerak ke kanan sejalan dengan peningkatan PCO2, penurunan pH, peningkatan

temperatur, atau peningkatan konsentrasi difosfogliserat.

1. Sel-sel yang bermetabolis aktif, seperti saat berolahraga, melepas lebih

banyak CO2 dan ion hydrogen.

2. Efek peningkatan CO2 dan penurunan pH darah disebut efek Bohr. Efek ini

semakin besar pada tingkat PO2 yang rendah, seperti yang terjadi dalam

jaringa, dan meningkatkan pelepasan oksigen dari hemoglobin untuk

penggunaannya.

b) Hemoglobin dan temperatur yang terjadi dalam visinitas sel-sel yang bermetabolis

aktif juga akan menggerakkan kurva ke kanan dan meningkatkan penghantaran

oksigen ke otot yang bergerak.

16

c) Hemoglobin dan DPG. Peningkatan konsentrasi 2,3-DPG, suatu metabolit glikolisis

yang ditemukan dalam sel darah merah akan menurunkan afinitas hemoglobin

terhadap oksigen dan menggerakkan kurva disosiasi oksigen-hemoglobin ke kanan.

1. konsentrasi 2,3-DPG perlahan meningkat saat kadar oksigen secara kronik

menurun, seperti pada saat anemia atau insufisiensi jantung. Metabolit ini

bereaksi tehadap hemoglobin dan mengurangi afinitasnya terhadap oksigen

sehingga semakin banyak oksigen yang tersedia untuk jaringan.

2. Konsentrasi 2,3-DPG juga penting dalam transfer oksigen dari darah meternal

ke darah janin. Hemoglobin janin (hemoglobin F) memiliki afinitas lebih

besar terhadap oksigen dibandingkan hemoglobin dewasa (hemoglobin A),

inilah perubahan akibat kerja 2,3-DPG terhadap hemoglobin F.

5. P50 adalah indeks yang tepat untuk pemindahan kurva disosiasi oksigen-hemoglobin.

Sebenarnya, PO2-lah yang menunjukkan hemoglobin 50% jenuh dengan oksigen.

Semakin tinggi P50, semakin rendah afinitas hemoglobin terhadap oksigen.

B. Transport karbon dioksida

Karbon dioksida yang berdifusi ke dalam darah dari jaringan dibawa ke paru-paru

melalui cara berikut ini :

1. Sejumlah kecil karbon dioksida (7% sampai 8%) tetap terlarut dalam plasma.

2. Karbon dioksida yang tersisa bergerak ke dalam sel darah merah, dimana 25%nya

bergabung dalam bentuk reversibel yang tidak kuat dengan gugus amino di bagian

globin pada hemoglobin untuk membentuk karbaminohemoglobin.

3. Sebagian besar karbon dioksida dibawa dalam bentuk bikarbonat, terutama dalam

plasma.

a. Karbon dioksida dalam sel darah merah berikatan dengan air untuk membentuk

asam karbonat dalam reaksi bolak-balik yang dikatalis oleh anhidrase karbonik

CO2 + H2O ↔H2CO3 ↔ H+ + HCO3-

b. Reaksi di atas berlaku dua arah, bergantung konsentrasi senyawa. Jika konsentrasi

CO2 tinggi, seperti dalam jaringan, reaksi berlangsung ke kanan sehingga lebih

banyak terbentuk ion hidrogen dan bikarbonat. Dalam paru yang konsentrasi CO2-

nya lebih rendah, reaksi berlangsung ke kiri dan melepaskan karbon dioksida.

17

4. Pergeseran klorida

Ion bikarbonat yang bermuatan negatif yang terbentuk dalam sel darah merah

berdifusi ke dalam plasma dan hanya menyisakan ion bermuatan positif berlebihan.

a. Unuk mempertahankan netralitas elektrokimia, ion bermuatan negatif lain yang

sebagian besar klorida, bergerak ke dalam sel darah merah untuk memulihkan

ekuilibrium ion. Inilah yang disebut sebagai pergeseran klorida.

b. Kandungan klorida dalam sel darah merah di vena yang memiliki konsentrasi

karbon dioksida lebih tinggi akan lebih besar dibandingkan dalam darah arteri.

5. Ion hidrogen bermuatan positif yang terlepas akibat disosiasi asam karbonat,

berikatan dengan hemoglobin dalam sel darah merah untuk meminimisasi perubahan

pH.

2.6 PENGENDALIAN RESPIRASI

A. Kendali Saraf. Respirasi dikendalikan oleh dua mekanisme saraf yang

terpisah;sistem volunter yang berasal dari korteks serebral dan pengendalian

pernapasan saat melakukan aktivitas seperti berbicara dan makan, serta sistem

involunter yang terletak di bagian medula dan batang otak serta mengatur respirasi

sesuai kebutuhan metabolik tubuh.

1. Pusat respiratorik medular mengandung neuron inspirasi dan ekspirasi yang terletak

sebagai agregasi longgar dalam formasi retikular pada medula. Agregasi ini dilepas

untuk memproduksi respirasi otomatis.

a. Neuron inspirasi terletak dalam medula dorsal. Neuron ini mengirim impuls ke

neuron motorik yang berujung pada otot inspirasi. Saat neuron inspirasi

menghentikan aktivitasnya, otot-otot inspirasi menjadi relaks dan ekspirasi

berlangsung.

b. Neuron ekspirasi terletak dalam medula ventral (kelompok medular ventral).

Selama pernapasan aktif atau kuat, neuron mengeluarkan impuls ke neuron

motorik yang berujung ke otot interkostal internal dan abdominal serta

memfasilitasi ekspirasi.

c. Mekanisme yang pasti untuk menjelaskan irama respiratorik tidak diketahui,

tetapi pola dasarnya (2 detik untuk inspirasi dan 3 detik untuk ekspirasi)

dipercaya dilakukan oleh neuron inspirasi disertai inhibisi impuls resiprokal

antara neuron inspirasi dan ekspirasi.

18

2. Pusat respirasi batang otak (pons)

a. Pusat pneumotaksis dalam batang otak bagian atas membatasi durasi inspirasi,

tetapi meningkatkan frekuensi respirasi, mengakibatkan pernapasan dangkal dan

cepat.

b. Pusat apneustik pada batang otak bawah memfasilitasi efek terhadap inspirasi.

3. Refleks respiratorik

c. Refleks inflasi (refleks Hering-Breuer, refleks vagal). Reseptor peregang dalam

otot polos paru-paru terstimulasi saat paru mengembang. Reseptor ini mengirim

impuls penghambat di sepanjang serabut vagus aferen menuju neuron inspirasi

medular.

1. Refleks ini mencegah terjadinya overinflasi paru-paru yang dapat muncul saat

melakukan olahraga berat. Refleks ini dipercaya tidak penting dalam

pernapasan tenang.

2. Refleks ini bekerja seperti pusat pneumotaksis dengan mengurangi kedalaman

pernapasan dan meningkatkan frekuensinya.

d. Refleks spinal. Berkas otot dalam otot respirasi memantau panjang serabut otot.

Pemendekan serabut akan terasa dan disampaikan ke medulla spinalis, yang

mengakibatkan impuls motorik untuk memperbesar kontraksi.

e. Iritasi jalan udara akibat asap, uap, atau partikel dalam udara yang terhirup akan

menyebabkan batuk dan bersin untuk mengeluarkan iritan.

f. Input proprioseptor pada SSP dari persendian dan tendon membantu mengatur

respirasi saat berolahraga.

B. Kendali kimiawi. Kemoreseptor mendeteksi perubahan kadar oksigen, karbondioksida,

dan ion hidrogen dalam darah arteri dan cairan serebro spinalis serta menyebabkan

penyesuaian yang tepat antara frekuensi dan kedalaman respirasi.

1. Kemoreseptor sentral adalah neuron yang terletak di permukaan ventral lateral

medula.

a. Peningkatan kadar CO2 dalam darah arteri dan cairan serebro spinalis

merangsang peningkatan frekuensi dan kedalaman respirasi.

1. Stimulus primer untuk kemoreseptor sentral yaitu peningkatan konsentrasi

ion hidrogen (penurunan PH) di dalam neuron. Akan tetapi, membran sel

neuron tidak terlalu permeabel untuk difusi ion hidrogen ke arah dalam.

19

2. Karbon dioksida berdifusi dengan cepat ke dalam neuron, bereaksi dengan

air, dan membentuk asam karbonat. Asam ini kemudian berubah menjadi

bikarbonat dan ion hidrogen yang akan menstimulasi kemoreseptor sentral.

b. Penurunan kadar oksigen hanya sedikit berpengaruh pada kemoreseptor sentral.

2. Kemoreseptor perifer terletak di badan aorta dan karotid pada sistem arteri.

Kemoreseptor ini merespons terhadap perubahan konsentrasi ion oksigen, karbon

dioksida, dan ion hidrogen.

a. Reseptor perifer sensitif terutama terhadap penurunan kadar oksigen. Badan

aorta merespons terhadap perubahan oksigen yang terikat dengan

hemoglobin; badan karotid merespons terhadap perubahan oksigen terlarut

dalam plasma.

b. Peningkatan konsentrasi ion hidrogen (penurunan PH) langsung merangsang

kemoreseptor perifer. Peningkatan karbon dioksida juga dapat

menstimulasinya, tetapi efek utama karbon dioksida adalah pada

kemoreseptor sentral.

2.7 Masalah pernafasan

A. Hipoksia (anoksia) kondisi berkurangnya kadar oksigen dibandingkan kadar

normalnya secara fisiologis dalam jaringan dan organ.

Hipoksia dapat terjadi karena:

1. Akibat insufisiensi oksigen dalam atmosfer

2. Insufisiensi sel darah merah (anemia)

3. Gangguan sirkulasi darah

4. Penyakit paru yang mengganggu ventilasi pulmonar

5. Keberadaan zat toksik(Karbon monoksida atau sianida dalam tubuh)

Karbon monoksida zat toksik yang berikatan dengan hemoglobin dan di sisi yang sama

mengikat oksigen. 320 kali lebih besar mengikat hemoglobin dari pada mengikat oksigen

. Oleh karena itu karbon monoksida di udara dapat mematikan

B. Hiperkapnia adalah peningkatan kadar CO2 dalam cairan tubuh dan sering disertai

dengan hipoksia. CO2 berlebih, meningkatkan respirasi dan konsentrasi ion hidrogen

yang akan menyebabkan asidosis (kadar asam berlebih) .

C. Hipokapnia adalah penurunan kadar CO2 dalam darah, biasanya terjadi akibat

hiperentilasi (pernafasan cepat) dan penghembusan CO2. Penurunan kadar CO2

menyebabkan terjadinya alkalosis (jumlah bikarbonat berlebih) dalam cairan tubuh .

20

D. Asfisia atau sufokasi , suatu kondisi hipoksia dan hiperkapnia akibat ketidak cukupan

ventilasi pulmonar.

E. PPOM (Penyakit Pulmonar obstruktif menahun). Penyakit karena rokok terus

menerus dan / atau karena polutan industri yang ada di lingkungan .

1. Asma,bronkitis kronik,dan emfisema

2. Penyakit industrial seperti asbestosis, dan black lung

F. Kanker paru (karsinoma pulmonari) dikaitkan dengan orang merokok, tapi dapat juga

terjadi pada orang bukan merokok.

G. Tuberkulosis adalah penyakit yang disebabkan bakteri yang dapat mempengaruhi

semua jaringan tubuh, tetapi paling umum terlokalisasi di paru-paru.

H. Pneumonia adalah proses inflamasi infeksius akut yang mengakibatkan alveoli penuh

terisi cairan. Penyakit ini dapat disebabkan oleh bakteri,jamur,protozoa,virus dan zat

kimia.

21