SISTEM PERNAPASAN

Semua sel mengambil oksigen (O2) yang akan digunakan dalam bereaksi dengan senyawa2 sederhana dalam mitokondria sel untuk menghasilkan senyawa2 yang kaya energi, air dan karbondioksida (CO2). Senyawa yang kaya energi tersebut digunakan dalam aktivitas yang menggunakan energi. Pertukaran O2 dan CO2 antara sel2 tubuh serta lingkungan disebut PERNAPASAN

PENDAHULUAN

O2 dibawa ke jaringan2 dan CO2 dibawa dari jaringan

Fungsi sistem pernapasan adalah untuk memungkinkan ambilan O2 dari udara ke dalam darah, dan memungkinkan CO2 terlepas dari darah ke udara bebas

PENDAHULUAN

Perpindahan gas dari satu tempat ke tempat lain bergantung sepenuhnya pada perbedaan tekanan gas yang ada antara satu tempat dengan tempat lain. Suatu gas selalu berdifusi dari tempat bertekanan tinggi menuju tekanan rendah

Atmosfir mengandung O2 pada tekanan 150mmHg dan hampir tidak ada CO2-nya, sedangkan pada jaringan O2 pada tekanan 40mmHg dan CO2 46mmHg. Tekanan ini berbeda karena pertukaran gas

Kecepatan pertukaran gas tergantung pada luasnya pemajanan darah terhadap udara di dalam paru

Sistem pernapasan meliputi:

PENDAHULUAN

RONGGA HIDUNG yang menghangatkan, melembabkan, dan menyaring udara inspirasi

LARING (Adam’s apple; jakun) yang berperan untuk pembentukan suara dan untuk melindungi jalan napas terhadap masuknya makanan dan cairan, karena ini dapat menyebabkan batuk bila terangsang

TRAKEA yang bercabang menjadi:2 BRONKUS. Setiap cabangnya kemudian bercabang2 lagi di dalam paru, akhirnya berujung dalam kantung tipis, ALVEOLI

PULMO, = paru, adalah struktur elastis seperti spons. Paru berada dalam rongga dada, dalam susunan tulang2 iga dan letaknya di sisi kiri dan kanan mediastinum. MEDIASTINUM adalah struktur blok padat yang berada di belakang tulang dada. Paru menutupi jantung, arteri dan vena besar, esofagus dan trakea

RONGGA HIDUNG terdiri dari tonjolan seperti rak, CONCHA, yaitu turbinat yang bekerja seperti kisi2 radiator untuk menghangatkan dan melembabkan udara. Mukosa rongga ini memiliki banyak pembuluh darah dan bervariasi

LINTASAN UDARA

MULUT normalnya hanya digunakan bila oksigen tambahan dibutuhkan

PALATUM MOLLE / lunak dapat menutup mulut dari faring dan hidung serta memungkinkan pernapasan saat mengunyah

LARING adalah suatu katup yang rumit pada persimpangan antara lintasan makanan dan lintasan udara. Laring terangkat di bawah lidah saat menelan dan karenanya mencegah makanan masuk ke trakea

TRAKEA dipertahankan terbuka oleh cincin2 kartilago berbentuk huruf C. Trakea dibagi menjadi satu pasang BRONKUS utama yang kemudian terus bercabang2 lagi. Jalan napas yang lebih besar ini mempunyai lempeng2 kartilago di dindingnya untuk mencegahnya dari kempes selama perubahan tekanan udara dalam paru. Cabang2 trakea dilapisi dengan silia yaitu epitelium yang menghasilkan lendir. Debu2 tertangkap mukosa kemudian disapu ke laring oleh silia dan dibatukkan kembali

Bronkus bercabang2 lagi dan seterusnya menjadi semakin kecil, yang membentuk BRONKIOLUS yang tidak memiliki penyokong kartilago, tetapi memiliki dinding otot polos yang dapat berkontraksi untuk menyempitkan jalan pernapasan

LINTASAN UDARA

Ujung dari bronkiolus akhirnya terbuka ke dalam lintasan berdinding tipis dan pendek yaitu BRONKIOLUS RESPIRATORIUS yang berakhir pada kelompok2 kantung berdinding tipis, ALVEOLI

Luas permukaan total dari alveoli adalah 50m2

Selama pernapasan tenang, kira2 500ml udara atmosfir dimasukkan ke dalam paru pada saat bernapas. Udara ini terdiri dari kira2 21% oksigen, 79% nitrogen (yang tak berperan pada pernapasan) dan hampir tanpa CO2. Tekanan oksigen dalam udara kira2 150mmHg

PERTUKARAN GAS DALAM PARU

Dari 500ml udara inspirasi:150ml berada di rongga mulut, hidung, trakea dan bronkus; dan tidak ambil bagian dalam pertukaran gas

350ml mencapai alveoli dan bercampur dengan udara “sisa” yang sudah ada di sana

Campuran udara inspirasi ini dan udara “sisa” mempunyai tekanan oksigen 100mmHg dan tekanan karbondioksida 40mmHg

PERTUKARAN GAS DALAM PARU

Darah vena dalam kapiler yang menutupi alveoli mempunyai tekanan oksigen 40mmHg dan tekanan karbondioksida 46mmHg

Perbedaan besar tekanan oksigen menyebabkan oksigen ini berdifusi dengan cepat dari alveoli ke darah sampai tekanan keduanya kira2 100mmHg

Perbedaan tekanan karbondioksida lebih sedikit, tetapi gas ini sangat mudah larut dalam air dan sangat cepat berdifusi, karbondioksida berpindah dari darah ke alveoli sampai tekanannya kira2 40mmHg

Kedua pertukaran ini diselesaikan dalam waktu milidetik

Darah yang di deoksigenasi dari jaringan tubuh mengalir kembali ke sisi kanan jantung melalui vena2 besar

PERTUKARAN GAS DALAM JARINGANSisi kanan jantung memompakan darah yang di deoksigenasi dari jaringan tubuh ke dalam arteri pulmonal ke paru

Sel2 dalam jaringan mempunyai tekanan oksigen < 40mmHg, dan tekanan karbondioksida > 50mmHg, sehingga oksigen berdifusi keluar dari darah dan karbondioksida berdifusi ke dalam darah

Sisi kiri jantung memompa darah yang di oksigenasi ke arteri2 besar menuju jaringan2 tubuh

Di paru, darah di oksigenasi, kemudian mengalir di vena pulmonal ke sisi kiri jantung

O2 tidak terlalu larut dalam air dan tidak cukup mudah dibawa dalam larutan air sederhana untuk mempertahankan kehidupan jaringan. Tetapi jumlah besar dari O2 dibawa dalam darah. Darah ini mengandung sel2 (korpuskel merah) yang padat dengan pigmen merah yang diketahui sebagai HAEMOGLOBIN. Hb merupakan kombinasi antara haem (suatu ikatan porfirin-besi) dan globin (suatu protein). Hb berikatan dengan O2 membentuk oksihemoglobin (HbO2), bila gas ini ada pada tekanan tinggi. HbO2 melepaskan O2 pada tekanan rendah untuk membentuk Hb lagi

TRANSPOR OKSIGEN

Pada tekanan O2 100mmHg, seperti dalam kapiler alveolar, semua Hb teroksigenasi

TRANSPOR OKSIGEN

Sangat sedikit oksigen dilepaskan sampai tekanan O2 turun di bawah 60mmHg, dan kebanyakan dilepaskan pada tekanan O2 40mmHg sehingga bulk O2 dilepaskan dalam jaringan. Kadar tinggi CO2 dan asam (kondisi ini ditemukan dalam jaringan aktif) akan meningkatkan pelepasan oksigen

Semua Hb ditemukan dalam sel2 darah merah. Adanya Hb bebas dengan cepat diekskresikan oleh ginjal

Hb pada bayi sebelum lahir berbeda dengan Hb dewasa. Hb bayi sangat teroksigenasi pada tekanan rendah dan karenanya membawa O2 lebih efisien dari plasenta ke sirkulasi bayi

Pada jaringan tubuh dimana konsentrasinya relatif tinggi, CO2 berkombinasi dengan air dalam korpuskel darah merah untuk membentuk ion2 bikarbonat (HCO3) dan ion2 hidrogen (H+). Korpuskel darah merah ini mengandung suatu enzim, anhidrase karbonat, yang mempercepat reaksi ini. Ion2 HCO3- berdifusi keluar dari korpuskel masuk ke dalam plasma

TRANSPOR KARBONDIOKSIDA

Bila ion2 bikarbonat mencapai paru, dimana konsentrasi CO2 relatif rendah, terbentuk kembali CO2 dan air, dan CO2 tersebut dilepaskan sebagai gas

CO2 juga dibawa dalam darah, dalam larutan plasma, dan berkombinasi dengan molekul2 protein

Fungsi utama laring adalah untuk melindungi jalan napas, juga sebagai organ pembentuk suara

PEMBENTUKAN SUARA

Laring merupakan suatu kotak kartilaginosa, yang bagian depannya dibentuk oleh KARTILAGO TIROID dan bagian belakang oleh KARTILAGO KRIKOID

EPIGLOTTIS terletak di atas seperti katup penutup

2 pita ligamentum menyeberang ke depan dari puncak kartilago krikoid menuju tepi depan kartilago tiroid. Pita ini adalah pita suara / PLICA VOCALIS dan bagian ini bekerja seperti pasangan tirai penutup. Pasangan ini menutup jalan napas saat saling bertemu dan membuka lebar bila saling menjauh. Gerakan pita ini dikendalikan oleh beberapa otot kecil

Saat bernapas, pita suara saling menjauh dan udara bergerak bebas di antara keduanya

PEMBENTUKAN SUARA

Selama pembentukan suara, pita suara saling mendekat sehingga hanya ada celah sempit di antara keduanya. Saat udara dikeluarkan dari paru, pita suara ini bergetar dan menghasilkan bunyi

Tinggi nada suara bergantung pada tegangan pita suara. Kualitas dan volume suara dipengaruhi oleh mulut, hidung, sinus, faring dan dada, yang bertindak sebagai resonatorBunyi2 ini tersamar dalam bicara oleh bibir, lidah, palatum dan gigi

Semua benda yang menyentuh pita suara akan menyebabkan kedua pita akan merapat dengan mendadak. Hal ini merupakan hembusan udara diluar kehendak yang melawan tertutupnya pita suara dengan cara meningkatkan tekanan udara di trakea. Pita suara membuka sejenak dan hembusan udara yang keras meniup objek menjauh. Ini adalah batuk. Selama batuk keras, aliran udara dalam trakea dapat mendekati kecepatan suara.

Paru dapat diibaratkan sebuah balon yang dibungkus rapat dalam sebuah bejana pompa, dengan leher balon terbuka terhadap udara. Saat penghisap pompa ditarik, balon mengembang sebagai vakum parsial yang diciptakan dalam pompa. Udara ditarik ke dalam balon dan mengembangkannya

MEKANIKA PERNAPASAN

Paru berada dalam rongga tertutup, rongga THORAX

Rongga toraks ditutupi oleh:

Tulang iga, COSTA Otot interkostal STERNUM DIAPHRAGMA Dan COLUMNA VERTEBRALIS

Paru dan rongga toraks dilapisi oleh membran tipis yang lembab, PLEURA. Lapisan ini ada di dalam rongga toraks (PLEURA PARIETAL) dan berjala dari dasar paru ke seluruh permukaan paru (PLEURA VISCERAL) sebagai lapisan kontinu. Lapisan ini memungkinkan paru bergerak dengan bebas dalam rongga toraks

MEKANIKA PERNAPASAN

Pada keadaan normal, paru dikembangkan untuk mengisi rongga toraks sepenuhnya. Pleura parietalis dan viseralis bersentuhan satu sama lain dan ruang pleural di antaranya terisi oleh sedikit cairan pelumasParu diregangkan untuk memenuhi toraks, seperti contoh sederhana dari balon yang dikembangkanBila lubang dibuat ke dalam dada (misal pada luka tusuk) yang memungkinkan udara bocor masuk ke dalam rongga pleura, maka paru elastis yang teregang itu menjadi kempes (kolaps). Akumulasi udara dalam rongga pleura disebut sebagai PNEUMOTORAKS

Selama inspirasi, udara mengalir ke dalam paru karena meningkatkan semua dimensi rongga toraks

Volume udara yang dihirup dan dikeluarkan selama bernapas dapat diukur pada sebuah SPIROMETER

VOLUME PERNAPASAN

Saat seseorang bernapas, udara keluar dan masuk, sehingga bejana (yang terletak terbalik dalam bejana lain) berisi air

Sebuah pena, yang terikat bejana, mencatat kedalaman inspirasi dan ekspirasi relatif pada kertas yang ada pada silinder berputar

VOLUME TIDAL (kira2 500ml) adalah jumlah udara yang diinspirasi dan diekspirasi selama pernapasan tenang

VOLUME PERNAPASANCADANGAN INSPIRASI adalah jumlah udara yang dapat diinspirasi dengan kuat setelah inspirasi normal (kira2 2500ml)

CADANGAN EKSPIRASI adalah jumlah udara yang dapat diekspirasi dengan kuat setelah ekspirasi normal (kira2 1000ml)

KAPASITAS VITAL adalah jumlah dari volume tidal + volume cadangan inspirasi + volume cadangan ekspirasi (kira2 4000ml)

VOLUME RESIDU adalah jumlah sisa udara dalam paru setelah ekspirasi paling kuat (kira2 1500cc)

Belum ada definisi yang baik dari “pusat saraf pernapasan”. Pernapasan dikendalikan oleh sel2 saraf dalam susunan retikularis di batang, terutama pada MEDULLA.Sel2 ini mengirim impuls menuruni medula spinalis, kemudian melalui SARAF FRENIKUS ke diafragma, dan melalui SARAF2 INTERKOSTALIS ke otot2 interkostalis

KONTROL SARAF

Susunan retikularis mempunyai pola aktivitas saraf dengan irama teratur yang mempertahankan aktivitas berirama dari otot2 iniIrama ini dilengkapi dengan refleks Hering-Breuer. Reseptor regangan di jaringan paru mengirim impuls2 melalui nervus vagus ke batang otak. Impuls ini menghambat inspirasi saat paru dikembangkan, dan merangsang inspirasi bila paru dikempeskan

KONTROL SARAF

Selain nyeri, impuls saraf dari gerakan anggota badan menyebabkan peningkatan pada kecepatan dan kedalaman pernapasan, karena kerjanya pada susunan retikular

Refleks2 ini, bersama dengan kontrol kimia dan pernapasan, menyebabkan kecepatan dan kedalaman pernapasan meningkat selama latihan dan mempertahankan gas darah normal meskipun latihan sangat keras

BADAN KAROTIS adalah massa sel berukuran sebesar kepala paku yang kaya aliran darah. Badan ini adalah reseptor kadar oksigen dan berada di samping arteri karotis. Melalui suplai sarafnya, badan ini mengirim impuls ke susunan retikular otak bila kandungan oksigen darah turun.

KONTROL KIMIALatihan menyebabkan peningkatan pada jumlah CO2 dan asam yang dihasilkan oleh kerja otot. Peningkatan kadar CO2 dalam darah atau peningkatan konsentrasi ion H+ darah mempunyai efek kuat langsung pada neuron2 susunan retikular, yang menyebabkan peningkatan kecepatan dan kedalaman pernapasan dengan peningkatan ekskresi CO2

KONTROL KIMIA

Peningkatan kadar CO2 itu sendiri adalah stimulus yang sangat kuat untuk meningkatkan pernapasan, tetapi penurunan pada kadar O2 mempunyai efek yang sangat mengejutkan. Bila seseorang bernapas di udara atmosfir yang tekanan O2-nya rendah, tidak akan merasa kehabisan napas, tetapi akan segera merasakan bila kadar CO2 tinggi. Orang ini mungkin akan kolaps karena kekurangan oksigen sebelum ia terlihat mengalami kesulitan bernapas, atau ia sendiri belum merasakan bahwa ada sesuatu yang tidak beres dengan dirinya