HUKUM-HUKUM FISIKA YANG BERHUBUNGAN DENGAN PERNAPASAN PARU-PARU

1. HUKUM LAPLACETekanan di dalam alveolus berbanding lurus dengan besar tegangan permukaan,namun berbanding terbalik dengan besar jejari atau volume alveolus. Pernyataan inidinyatakan Laplace dalam sebuah Hukum yang diringkas dalam sebauah persamaan,yaitu

Laplace juga menyatakan bahwa rahasia dibalik alveolus tetap terkembang tanpameletus adalah adanya penyekat antar alveolus. Penyekat menjaga antar alveolus tidak saling berhubungan. Hal ini penting agar alvelolus tidak kolaps.

Penyekat alveolus merupakan jaringan ikat yang menghasilkan gaya recoil, sepertiotot. Gaya recoil tersebut menyebabkan paru memiliki elastisitas yang tinggi. Gaya recoilmembatasi paru untuk terus mengembang saat inspirasi. Jaringan ikat penyekat paruumumnya tidak bertambah banyak, namun dapat berkurang oleh karena prosesdegenerasi (penuaan). Hal ini menyebabkan gaya recoil melemah sehingga parukehilangan elastisitasnya dan molor saat inspirasi. Volume udara yang mengisi parumeningkat melebihi batas normal. Masalah muncul saat ekspirasi; volume udara yangbesar dikeluarkan secara bersamaan melalui jalan napas yang mengecil saat ekspirasisehingga munculah keluhan sesak.Gaya recoil dapat meningkat tanpa diikuti penambahan jumlah jaringan ikat penyekatalveolus. Penyebabnya adalah munculnya jaringan parut atau cicatrix yang memilikikekuatan tarikan lebih besar dari jaringan ikat penyekat itu sendiri. Jaringan parut munculsebagai hasil akhir proses keradangan paru, misalnya TB paru dan pneumonia. Alveolustak mampu mengembang maksimal oleh karena tertahan gaya recoil yang besar sehinggasesak muncul saat inspirasi.

2. HUKUM OHMAliran udara masuk dan keluar paru berlangsung dengan tidak mudah karena terdapattananan atau resistensi sepanjang jalan napas. Resistensi berbanding lurus dengan besartekanan udara di dalam jalan napas dan berbanding terbalik dengan kecepatan alir udaramelewati jalan napas. Hal ini dinyatakan oleh Ohm melalui hukum yang diringkas dalamsebuah persamaan berikut

Sesak napas dapat disebabkan oleh peningkatan tekanan udara yang melalui jalannapas, seperti pada kondisi emfisema dimana begitu besar tekanan udara di dalam parumelalui saluran napas yang menyempit saat ekspirasi. Sebaliknya penurunan kecepatan alir udara insprasi menunjukan adanya resistensi yang besar terutama pada saluran napasatas. Kondisi ini menunjukan adanya obstruksi, baik yang bersifat parsial maupun total.Volume udara di dalam paru sulit dapat diketahui secara langsung. Sebagian ahlimencoba menampung udara respirasi ke dalam sebuah kantong yang ditemukan Douglas.Metode ini sangat membahayakan orang coba, sehingga pengukran volume udararespirasi dilakukan dengan cara tidak langsung, yaitu melalui alat yang disebut spirometer.Alat ini mencatat volume udara saat inspirasi maupun ekspirasi dalam bentuk grafik yangmengikuti gerakan napas. Kelemahan pengukuran menggunakan spirometer adalah tidakmampu mengukur volume residu dan volume paru yang diperoleh belum menggambarkankondisi sebenarnya.

3. HUKUM BOYLE-GAY LUSSAC

Untuk mendapatkan volume paru sebenarnya diperlukan konversi melalui aplikasihukum Boyle Gay Lussac yang meyatakan bahwa hasil kali dari tekanan dan volume akantetap selamanya konstan sehingga bila tekanan dan volume diukur pada dua kondisiberbeda, hasil kalinya tetap akan sama. Kondisi berbeda tersebut adalah tekanan,volumedan suhu alat spirometer serta tekanan, volume dan suhu tubuh.

P1 : Patm – Palt pd suhu T1 (alt)T1 : suhu alat dalam KP2 : Patm – Ptbh pd suhu T2 (tbh)T2 : suhu tubuh dalam KV1 : hasil pengukuran spirometer V2 : vol paru sesungguhnya