fisiologi respirasi all

FISIOLOGI RESPIRASI

dr. Susiana Candrawati

Editor M.BadrushshalihFisiologi Keperawatan

Fakultas Kedokteran dan Ilmu-Ilmu KesehatanUNSOED

PURWOKERTO2007

TUJUAN INSTRUKSIONAL

1. Memahami aspek mekanik dan fisiologik pernapasan,sebagai dasar untuk memahami berbagai kelainan yang timbul pada sistem pernapasan akibat gangguan aspek tersebut.

2. Memahami pengertian berbagai fungsi statik dan dinamik paru.

3. Memahami mekanisme yang mendasari proses terjadinya difusi gas antara udara alveol dan darah kapiler paru.

TUJUAN INSTRUKSIONAL

4. Memahami proses transportasi berbagai gas pernapasan ke dan dari jaringan tubuh oleh darah dalam memenuhi kebutuhan ambilan oksigen jaringan, makna kurve disosiasi O2 dan CO2 darah serta faktor – faktor yang mempengaruhi pergeseran kurve tersebut.

5. Memahami mekanisme pengendalian pernapasan normal serta berbagai faktor yang mempengaruhi.

PERNAPASAN PULMONAL

FUNGSI

Fungsi utama sistem respirasi adalah menjamin tersedianya O2 untuk kelangsungan metabolisme sel serta mengeluarkan CO2 hasil metabolisme sel secara terus menerus.

FUNGSI

Fungsi tambahan :1. Membantu pengeluaran air dan panas

dari dalam tubuh

2. Membantu meningkatkan aliran balik vena (sebagai pompa)

3. Membantu proses bicara (vokalisasi)

STRUKTUR SALURAN NAPAS

Sistem pernapasan manusia terdiri dari :1. Sistem saluran udara, praktis tidak terjadi

pertukaran gas 2. Organ pertukaran gas (alveol paru),

tempat terjadinya difusi3. Mekanisme pompa ventilasi paru,meliputi

struktur dinding dada & otot pernapasan4. Pusat pernapasan otak5. Sistem sirkulasi darah, membawa O2 dan

CO2 ke dan dari jaringan tubuh

KESEIMBANGAN ASAM BASA

Sistem buffer dalam darah :

1. Ion bikarbonat (HCO3)

Kemampuan sistem respirasi mengatur besar CO2 darah menjamin tersedianya konsentrasi buffer bikarbonat yang tinggi dalam darah.

2. Fosfat

3. Proteinat (albumin dan globulin)

Sistem Buffer BikarbonatRongga udara di dalam

paru-paru

CO2 fase gas

CO2 (d)

H2CO3

H+ + HCO3-

H2OH2O

P

L

A

S

M

A

pH rendah pH tinggi

pCO2 naik pCO2 turun

P

L

A

S

M

A

Sistem Buffer BikarbonatRongga udara di dalam

paru-paru

CO2 fase gas

CO2 (d)

H2CO3

H+ + HCO3-

H2OH2O

P

L

A

S

M

ApH rendah pH tinggi

PCO2 naik

Produk naikHipoventilasi

PCO2 turun

Alkalosis respiratorik

Produk turunHiperventilasi

Asidosis respiratorik

Sistem Buffer BikarbonatRongga udara di dalam

paru-paru

CO2 fase gas

CO2 (d)

H2CO3

H+ + HCO3-

H2OH2O

P

L

A

S

M

A

pH rendah pH tinggi

HCO3- turun

Asi

dosi

sm

etab

oli

k

HCO3- naik

Alkalosis

metabolik

1. Asidosis Respiratorik

Hipoventilasi retensi CO2 kadar H2CO3 (Asam karbonat) naik

HCO3 tetap ratio < 20 : 1 pH < 7,4

H2CO3 naik

Kompensasi: peningkatan reabsorbsi bikarbonat oleh ginjal.

Kasus : gangguan pernafasan seperti pneumonia, emfisema, asma, keracunan morfin.

2. Alkalosis Respiratorik

Pengeluaran CO2 naik H2CO3 turunHCO3 tetap ratio > 20:1 pH

>7,4.

H2CO3 turunKompensasi: reabsorpsi bikarbonat

oleh ginjal dikurangi ekskresi bikarbonat melalui urin ditingkatkan.

Kasus : Depress SSP, hiperventilasi histeris, koma hepatikum.

3. Asidosis Metabolik

Penurunan kadar HCO3

HCO3 turun ratio < 20:1 pH < 7,4

H2CO3 tetap

Kompensasi: pengeluaran CO2 melalui pernafasan ditingkatkan (hiperventilasi).

Kasus : Diabetes melitus, renal failure, keracunan garam asam, diare.

4. Alkalosis Metabolik

Peningkatan kadar HCO3 tdk diimbangi oleh penurunan H2CO3

HCO3 naik ratio > 20:1 pH > 7,4

H2CO3 tetap

Kompensasi: pengeluaran CO2 melalui pernafasan ditekan atau retensi CO2 (hipoventilasi)

Syukron jazzakalloh khoiron katsiron

Subhanakallohumma wabihamdika asyhadu ala ilaha illa anta

astaghfiruka wa atubu ilaika

Pesan terakhir dari kamiClic

k here

SALURAN UDARA

Hidung faring laring trakea bronkus (ka & ki) bronkiolus bronkiolus terminalis bronkiolus respiratorius duktus alveolaris sakus alveolaris alveolus

FUNGSI HIDUNG DAN SALURAN UDARA1. Mekanisme pertahanan terhadap benda

asing.Udara yang masuk sal napas disaring bulu hidung shg partikel > 10 µm akan dihambat. Pada mukosa sal napas terdapat silia 2-10 µm, gerakan silia (Cilliary escalator) akan mendorong benda asing keluar dgn kec 16 mm/menit.

2. Memanaskan suhu udara pernapasan shg sesuai dgn suhu tubuh. Terdapat pembuluh darah.

3. Melembabkan udara pernapasan, penting untuk mencegah mengeringnya membran alveol. Dilakukan oleh mukus (dihasilkan kel sebasea dan sel goblet pd mukosa hidung dan faring).

4. Sebagai organ penciuman.

back

ALVEOLIAlveoli dapat digambarkan sebagai segerombol

kantung udara berdinding tipis, yang dapat mengembang dan mengempis.

Dindingnya terdiri dari 1 lapis sel epitel alveol tipe I berbentuk gepeng, di antara sel epitel tersebut terdapat sel alveol tipe II (pnemosit granuler) yang mensekresi surfaktan.

Surfaktan (surfactant = surface-active substance) adl kompleks fosfolipoprotein yang membantu pengembangan jaringan paru.

MEMBRAN ALVEOL – KAPILER

Pada tempat terjadinya difusi antara udara alveol dengan darah dalam kapiler paru, terdapat pembatas yang disebut membran alveol-kapiler / membran respirasi.

DIFUSI

Kecepatan difusi dipengaruhi :

1. Suhu, makin tinggi suhu makin cepat difusi

2. Beda tekanan/konsentrasi gas

3. Tebal membran

4. Berat molekul gas

5. Daya larut gas dalam air

DIFUSI

D = P . A . S

d . MW

KET : D = Kapasitas DifusiP = Perbedaan tekanan partialA = Luas membran respirasiS = Kelarutan sifat gasd = Tebal membran respirasiMW = Berat molekul gas

DIFUSI

Proses difusi gas antara alveol dan kapiler dibagi 3 fase :

1. Fase gas

Di dalam alveol, tjd difusi O2 dan CO2. Difusi O2 lebih cepat dibanding CO2 sebab BM O2 lebih rendah.

DIFUSI

2. Fase membranUdara dalam alveoli dipisahkan dari darah dalam pembuluh kapiler paru oleh membran alveol-kapiler. Pada keadaan ttt, membran difusi dapat menebal sehingga kecepatan difusi berkurang, msl akibat :pertambahan jar fibrosa, penumpukan cairan (edema) atau eksudat .

DIFUSI

3. Fase cairan (darah)

Setelah O2 berdifusi ke dalam cairan darah (plasma), O2 harus mencapai sel darah merah untuk berikatan dengan Hb. Kecepatan difusai pada fase ini bergantung daya larut dan berat molekul gas tersebut.

DIFUSI GAS O2 Proses difusi di paru-paru

Terjadi karena : * pO2 kapiler paru = 40 mmHg* pO2 alveoli = 104 mmHg* Permukaan membran luas dan tipis

Proses difusi di JaringanTerjadi karena :* pO2 arteri = 95 mmHg* pO2 interstitial = 40 mmHg

DIFUSI GAS CO2 Proses difusi di paru-paru

Terjadi karena : * pCO2 kapiler paru = 45 mmHg* pCO2 alveoli = 40 mmHg

Proses difusi di JaringanTerjadi karena :* pCO2 kapiler jar = 40 mmHg* pCO2 vena = 45 mmHg

back

MEKANIKA PERNAPASAN

Seperti halnya air, udara mengalir dari daerah bertekanan tinggi ke daerah bertekanan rendah.

Bila tekanan di dalam alveoli sama dengan tekanan atmosfer udara luar, tidak terjadi aliran udara.

Selama inspirasi, yaitu masuknya udara ke dalam paru, tekanan di alveol harus lebih rendah dibandingkan tekanan atmosfer.

Selama ekspirasi, yaitu keluarnya udara dari dalam paru, tekanan di alveol harus lebih tinggi dibandingkan tekanan atmosfer.

VENTILASI

Paru dapat kembang kempis :1. Gerakan naik turun diafragma

2. Elevasi dan depresi costa

• Otot pernafasan :

1. Otot inspirasi

2. Otot ekspirasi

VENTILASI-diafragma

DIAFRAGMA : bangunan yang membatasi rongga dada & rongga perut

• Relaksasi diafragma cembung ke dada rongga dada menyempit : ekspirasi

• Kontraksi diafragma cembung ke perut rongga dada membesar : inspirasi

Pernafasan dengan diafragma ini disebut pernafasan perut

back

VENTILASI-elevasi

Elevasi dan depresi costa untuk meningkatkan dan menurunkan diameter anterior dan posterior rongga dada

Elevasi costa rongga dada membesar : inspirasi

Depresi costa rongga dada mengecil : ekspirasi

Pernafasan ini disebut pernafasan thoracal

back

OTOT INSPIRASI

1. m. sternocleidomastoideus

2. m. serratus anterior

3. m. skalenus

4. m. interkostalis eksternus

5. Diafragma

1,2,3,4 pernafasan thoracal

5 pernafasan abdominal

backVENTILASI

OTOT EKSPIRASI

1. m. interkostalis internus

2. m. rectus abdominal

3. m. transversus

4. m. obliquus

1 pernafasan thoracal 2,3,4 pernafasan abdominal

VOLUME PARU

1. Volume Tidal

2. Volume Cadangan Inspirasi

3. Volume Cadangan Ekspirasi

4. Volume Residual

VOLUME TIDAL -VOLUME CADANGAN INSPIRASI

VOLUME TIDAL Merupakan volume udara yang diinspirasi dan diekspirasi setiap pernafasan normalJumlah 500 ml

VOLUME CAD INSPIRASIMerupakan volume udara yang masih dapat diinspirasi stlh inspirasi biasaJumlah 3000 ml

VOLUME PARU

VOL CADANGAN EKSPIRASI – VOL RESIDUAL

VOLUME CADANGAN EKSPIRASIMerupakan vol tambahan udara yang

masih dapat dikeluarkan dengan ekspirasi kuat setelah akhir suatu ekspirasi biasa

Jumlah 1100 mlVOLUME RESIDUALMerupakan vol udara yg msh tersisa di

dlm paru setelah ekspirasi kuatJumlah 1200 ml

KAPASITAS PARU - PARU

1. Kapasitas Inspirasi

2. Kapasitas Residual Fungsional

3. Kapasitas Vital

4. Kapasitas Total paru – paru

KAPASITAS INSPIRASI

Merupakan jumlah udara yg dapat dihirup seseorang pd tkt inspirasi normal dan menembangkan paru-parunya sampai maksimal

Yaitu jumlah volume tidal ditambah dgn vol cad inspirasi (3500 ml)

BACK

KAPASITAS RESIDUAL FUNGSIONAL

Merupakan jumlah udara yang tersisa dalam paru paru pada akhir ekspirasi normal

Yaitu vol cadangan ekspirasi ditambah volume residual (2300 ml)

back

KAPASITAS VITAL

Merupakan jumlah udara maksimum yang dapat dikeluarkan dari paru – paru seseorang setelah ia mengisinya sampai batas maksimum dan kemudian mengeluarkannya sebanyak – banyaknya

Yaitu penjumlahan vol cad inspirasi, vol cadf ekspirasi dan volume tidal (4600 ml)

KV pria = (27,63 – 0,112 U) TBKV wanita = (21,78 – 0,101U) TB

back

KAPASITAS TOTAL PARU

Merupakan volume maksimum pengembangan paru–paru dengan usaha inspirasi yang sebesar-besarnya

Yaitu penjumlahan ke 4 jenis volume paru

Kapasitas Total 5800

Kapasitas Vital 4600

Vol tidal

Vol Cad Insp

Vol Cad Eksp

Vol Residual Fungsional 1200

Kap Insp

Kap Residual Fungsional

Note : Semua volume & kapasitas paru wanita kira-kira 20 – 25 % di bawah pria

back

PUSAT PERNAPASAN

Pusat mekanisme pengaturan pernapasan ada 2 :

1. Pusat pengaturan pernapasan volunter

terletak di korteks serebri

2. Pusat pengaturan pernapasan otomatis

treletak di pons dan medulla oblongata

PUSAT PERNAPASAN OTOMATIS• Pusat pernapasan otomatis di

batang otak bertanggung jawab dalam membentuk pola pernapasan ritmik.

• Pusat pernapasan ini terdiri dari :

1. Pusat respirasi

2. Pusat apneustik

3. Pusat pneumotaksik

PUSAT RESPIRASI

Terletak di formasio retikularis medulla oblongata, menyebabkan terjadinya pernapasan spontan.

Secara anatomis, pusat respirasi dibagi 2 kelompok :– Kelompok dorsal– Kelompok ventral

back

Kelompok Dorsal

Terletak di bagian dorsal medula (terutama menyebabkan inspirasi)

Kelompok neuron pernapasan dorsal ini memegang peranan paling mendasar dalam mengatur pernapasan

pst resp

VENTRAL

Terletak di ventrolateral medula

Dapat menyebabkan ekspirasi atau inspirasi, bergantung pada kelompok neuron mana yang dirangsang pst resp

PUSAT APNEUSTIK

Pusat ini terletak di formasio retikularis pons bagian bawah dan mempunyai pengaruh tonik terhadap pusat respirasi.

back

PUSAT PNEUMOTAKSIK

Terletak di sebelah dorsal bagian superior pons, yang membantu mengatur kecepatan dan pola bernapas

PENGATURAN PUSAT PERNAPASANPusat pernapasan di batang otak

dipengaruhi berbagai rangsang :

1. Rangsang kimiaKemoreseptor periferKemoreseptor sentral

2. Rangsang non kimia

Sewaktu berbicara, mandi air dingin (stres dtg tiba - tiba), terjadi perubahan irama napas akibat perangsangan pusat resp di berbagai tempat.

back resp

KEMORESEPTOR PERIFER

Glomus karotikum yang terletak pada percabangan a. karotis komunis, dan glomus aortikum pada arkus aorta.

Reseptor kimia perifer ini peka terhadap peningkatan p CO2 dan penurunan pO2 / pH darah.

Akibat perangsangan reseptor ini, ventilasi akan meningkat.

back

KEMORESEPTOR SENTRAL

Bagian ventral medula oblongataReseptor ini peka terhadap

peningkatan kadar ion H (penurunan pH) dalam cairan otak

Bila terjadi peningkatan pCO2 arteri, CO2 akan menembus sawar darah otak, berubah mjd H2CO3 dan terurai mjd ion H dan ion HCO3, mk tjd peningkatan ion H di cairan otak ventilasi meningkat

back

SIRKULASI DARAH PARU

SIRKULASI PULMONALberfungsi untuk membawa gas hasil pertukaran antara darah kapiler dan udara alveol, menyaring partikel dari dalam darah selama mengalir melewati paru menuju kembali ke jantung.

SIRKULASI BRONKIALsebagai bagian sirkulasi sistemik, berfungsi untuk menyediakan nutrien bagi jar paru kec dinding alveoli

TRANSPORTASI

Transportasi

Transportasi Oksigen

Transportasi karbondioksida

Transpor oksigen

DARI ALVEOLI KE JARINGAN

ERITROCYTE

HAEMOGLOBIN

MYOGLOBINE

TrA

NS

pO

R O

Ksi

Gen

via

ER

YTR

OC

YTE

Oksigen terlarut

Oksigen terikat Dan terangkutSecara kimia

Dengan hemoglobin20 ml O2/100 ml darah

JAR

ING

AN

6,5 ml O2 per 100 ml

darah

TrANSpOR OKsiGen via HAEMOGLOBINE

HbO2 Hb + O2

Ke kiri : reaksi asosiasi terjadi di alveolus, daya ikat lemah namun

banyak

Ke kanan : reaksi disosiasi terjadi di jaringan, O2 banyak bebas

Kurva disosiasi : sigmoid

Faktor –faktor yang mempengaruhi derajad saturasi/kejenuhan Hb.

A. Tekanan Parsial O2

B. Tekanan Parsial CO2

C. Elektrolit

D.Suhu

E. Fosfat organik

A. Tekanan Parsial O2

Penambahan tekanan O2 meningkatkan

saturasi Hb

Pd P O2=100 mmHg, saturasi Hb= 98–99%

Bila P O2 turun, Hb oxy melepaskan O2

back

B. Tekanan Parsial CO2

Bila P CO2 tinggi, HbO2 mudah melepaskan O2

Utk saturasi yg sama diperlukan P O2 yg lebih tinggi kurve disosiasi HbO2 bergeser kekanan

Kemampuan CO2 dalam menggeser kurve disosiasi HbO2 ke kanan (pembebasan oksigendisebut BOHR EFFECT.

back

C. ELEKTROLIT

Elektrolit mempermudah HbO2 melepaskan O2

P O2 jaringan/sel rendah Cl mudah masuk jaringan kadar Cl darah naik O2 mudah dilepaskan. CHLORIDE SHIFT

back

D. SUHU

Suhu naik saturasi Hb turunPada suhu 25oC saturasi Hb 93%

Pada suhu 30oC saturasi Hb 90%

back

E. FOSFAT ORGANIK

Bila ada senyawa yang mengikat Hb pelepasan O2

Senyawanya : 2,3 Diphosphogliserat (DPG)

Fosfat dlm tubuh digunakan sbg:– Koenzim– Senyawa bertenaga tinggi/ATP– Senyawa organik

PERGESERAN Kurva kejenuhan oksigen

Pergeseran ke kanan, bila :

1. Peningkatan ion Hidrogen

2. Peningkatan CO2

3. Peningkatan Suhu

4. Penurunan pH

5. Peningkatan 2,3 DPG

HbO2 Hb + O2

Geser ke kanan, terjadiO2 bebas lbh banyak.ATAU dgn kata lain

MENGURANGIAFINITAS Hb utk O2

Geser ke kiri, terjadiO2 bebas lbh sedikit.ATAU dgn kata lain

MENAMBAHAFINITAS Hb utk O2

Kurva kejenuhan oksigen PENGARUH 2,3 DPG

TrANSpOR OKsiGen via MYOGLOBINE

Mioglobin + O2 Oksimioglobin

Ke kanan : reaksi asosiasi terjadi di sel otot, daya ikat kuat

Ke kiri : reaksi disosiasi terjadi di jaringan, O2 sedikit bebas

Kurva disosiasi : hiperbola

Kurva kejenuhan oksigen mioglobin dan hemoglobin

Back

TRANSPORT CO2

CO2 yang dihasilkan oleh metabolisme sel jaringan akan berdifusio ke dalam darah dan diangkut dalam 3 bentuk :1. CO2 terlarut (10%)2. Ikatan dengan Hb dan protein plasma (30%)3. Ion HCO3 (60%)Ion HCO3 terbentuk melalui reaksi :CO2+H2O H2CO3 H +HCO3

back resp