Sistem Pernafasan Pada ManusiaFerina evangelin10 2012 101Ferina.evangelin@civitas.ukrida.ac.id

Fakultas KedokteranUniversitas Kristen Krida Wacana2012 / 2013

PendahuluanSistem pernapasan atau respirasi sangat penting dalam kehidupan makhluk hidup. Ini merupakan salah satu ciri dari makhluk hidup itu sendiri. Sistem pernapasan itu sendiri yaitu dimana terjadinya pertukaran udara, dimana O2 masuk sedangkan CO2 keluar dalam paru-paru. Fungsi utama dari sistem pernafasan adalah suplai oksigen ke dalam darah serta memberikan oksigen ke seluruh bagian tubuh.Selama proses bernapas kita menghirup oksigen dan menghembuskan karbon dioksida.Pertukaran gas terjadi di alveoli dalamparu-paru manusia.Menghirup oksigen masuk ke dalam alveoli dan kemudian berdifusi melalui kapiler ke dalam darah arteri.Sementara itu, limbah yang kaya darah dari vena melepaskan karbon dioksida ke dalam alveoli.Karbondioksida mengikuti jalan yang sama keluar dari paru-paru saat kita mengeluarkan napas. Bila kita bernapas, paru-paru mengambil oksigen dari udara dan mengirimkannya ke aliran darah.Sel-sel dalam tubuh oksigen kebutuhan kita untuk bekerja dan tumbuh.

Struktur MakroskopikSatu bagian pernafasan berjalan didalam kepala yaitu saluran pernafasan bagian atas yang meliputi hidung, rongga hidung, sinus-sinus nasalis dan faring, bagian lainnya terdapat dileher dan batang badan yaitu saluran pernafasan bagian bawah meliputi laring, trakea, bronkus dan paru-paru.1

Hidung adalah bagian luar sistem pernafasan yang timbul seakan akan membentuk gambaran timbul pada bibir dan pipi dengan adanya lipatan nasolabial, kerangka hidung dibentuk oleh os nasale, processus frontalis maxillae dan bagian nasal ossis frontalis pada akarnya dan kearah puncaknya oleh tulang rawan hialin yang dapat digerakkan yaitu rangka tulang rawan terdiri dari cartilago septi nasi, cartilago nasi lateralis dan cartilago ala nasi major dan minor. Otot yang melapisi hidung yaitu m nasalis dan m depressor septi nasi. M nasalis dan m.levator labium superior ala nasi berfungsi untuk mengontrol gerakan-gerakan hidung. Pendarahan hidung bagian luar disuplai oleh cabang-cabang a facialis, a dorsalis nasicabang a ophtalmica dan a infraorbitalis cabang a maxilaris interna dan pembuluh baliknya menuju v facialis dan v ophthalmica. Sekat Rongga Hidung terdiri dari tulang dan tulang rawan membentang dari rongga hidung sampai ke lubang hidung luar dimana sekat tersebut berakhir sebagai jaringan ikat fibrotik. Tulang rawannya terdiri atas sebuah lamela septal, kartilago septum nasi dan sepasang lamela lateral ke punggung hidung yaitu kartilago nasalis lateralis. Tulang rawan tersisip kebelakang dan keatas diantara bagian-bagian tulang dekat rongga hidung yaitu lamina perpendicularis tulang tapisan dan os vomer serta kulit. Vomer membentuk sebuah birai tulang rawan yang sempit yang disebut kartilago vomeronasalis pada kedua sisi batas antara bagian tulang rawan dan bagian tulang sekat rongga hidung, birai tersebut mempunyai penebalan mukosa yang banyak berpembuluh darah, titik kiesselbach yang mudah berdarah pada cedera hidung. Ke arah anterior pada tiap sisi mukosa sehat rongga hidung terdapat korpus cavernosum yagn mempersempit atrium setinggi meatus media, keseringan sekat rongga hidung ini miring ke salah satu sisi yang disebut deviasi septum.1,2

Gambar 1. Pharynx, Larynx. (sobbota, 2012)

Nares Eksterna adalah lubang hidung luar. Bagian ini menuju vestibulum hidung, terletak di bagian hidung yang dapat digerakkan dan terpisah dari rongga hidung oleh suatu peninggian yang melengkung yaitu limen nasi. Vestibulum mempunyai sebuah lingkaran rambut, vibrisa yang melengkung keluar untuk menjaga dari masuknya benda asing. Rongga Hidung Sagital rongga hidung dibagi oleh sekat hidung kedua belah rongga ini terbuka ke arah wajah melalui nares dan kearah posterior berkesinambungan dengan nasopharynx melalui apertura nasi posterior ( choana).2

Rongga hidung terdiri atas 3 regio yaitu vestibulum, penghidu dan pernafasan. Vestibulum hidung merupakan sebuah pelebaran yang letaknya tepat disebelah dalam nares. Regio penghidu berada disebelah cranial dimulai dari atap rongga hidung daerah ini meluas sampai setinggi concha nasalis superrior dan bagian septum nasi yang ada dihadapan concha tersebut. Regio pernafasan adalah bagian rongga hidung yang selebihnya. Dinding lateral hidung memperlihatkan tiga elevasi yakni concha nasalis superior, concha nasalis medius dan concha nasalis inferior di inferolateral bagian ini terdapat meatus nasi yang sesuai letaknya. Disebelah cranial dan dorsal terhadap concha nasalis superior terdapat recessus spheno-ethmoidalis yang mengandung muara sinus sphenoidalis, pada recessus ini terdapat concha nasalis suprema. Meatus nasi superior yang letak inferior terhadap concha nasalis superior memperlihatkan sebuah lubang sebagai muara sinus ethmoidalis posterior. Meatus nasi medius berada infero lateral terhadap concha nasalis medius dan kearah anterior berkesinambungan dengan fossa dangkal di sebelah cranial vestibulum dan limen nasi yakni atrium meatus nasi medius.1

Disebelah cranial atrium terdapat sebuah rigi yakni agger nasi, yang melandai ke arah bawah dan depan, mulai dari ujung atas tepi bebas bagian anterior concha nasalis medius. Setinggi meatus medius ini dinding lateral rongga hidung memperlihatkan sebuah elevasi bulat, yakni bulla ethmoidalis yang dibentuk oleh pembengkakan sinus ethmoidalis medius yang bermuara pada atau tepat diatas bulla ethmoidalis tersebut. Disebelah bawah bula tadi terdapat celah lengkung yang meluas ke atas sampai disebelah depan bulla yakni hiatus semiulnaris. Disebelah inferior hiatus semiulnaris dibatasi oleh rigi konkay yang dibentuk oleh processus uncinatus ethmoidalis, kearah depan dan atas hiatus ini menjadi sebuah saluran lengkung yakni infundibulum ethmoidale. Ke dalam infundibulum ethmoidale tersebut berkesinambungan dengan ductus nasofrontalis. Dengan demikian kesebelah ventral infundibulum berakhir pada sinus ethmoidalis anterior dan ductus nasofrontalis bermuara lewat infundibulum ini ke ujung anterior meatus nasi medius. Muara sinus maksilaris yang berada didekat atapnya berhubungan dengan rongga hidung melewati titik terendah hiatus semiulnaris, disebelah caudal bulla ethmoidalis. Meatus nasi inferior di caudal dan lateral terhadap concha nasalis inferior berisi muara ductus nasolacrimalis. Kesebelah ventral infundibulum berakhir pada pada sinus ethmoidalis anterior dan ductus nasofrontalis bermuara lewat infundibulum ini ke ujung dalam anterior meatus nasi medius. Muara sinus maksilares yang berada didekat atapnya, berhubungan dengan rongga hidung lewat titik terendah hiatus semiulnaris disebelah kaudal bulla ethmoidalis, ada meatus nasi inferior di caudal dan lateral terhadap concha nasalis inferior, berisi buara ductus naso lacrimalis.

Gambar 2. Hidung Bagian Dalam.

Dinding medial atau septum nasi dibentuk oleh lamina prepencicularis ossis ethmoidalis, os vomer dan cartilago septi nasi, dari arah belakang kedepan, atap cavum nasi di bagi tiga regio yaitu sphenoidalis, ethmoidales dan frontonasalis sesuai dengan nama tulang yang ditempatinya. Dasar rongga hidung terbentuk oleh processus palatinus ossis maxila dan lamina horizontalis ossis palatini. Dasar ini memisahkan rongga hidung dari rongga mulut, namun mempunyai hubungan dengan rongga mulut lewat canalis incisivus.

Sinus paranasalis berkembangnya setelah lahir pada bayi terbentuk baru mendekati tahun pertama, sinus-sinus ini mencapai setengah ukurannya pada tahun ke sepuluh dan berkembang lengkap bersamaan dengan pemanjangan wajah umur 15-20 tahun, sinus-sinus ini berlapiskan mukosa hidung, sinus ini berfungsi untuk menghangatkan udara pernafasan. Terbagi atas sinus maksilaris, sinus frontalis, sinus ethmoidalis, sinus sfenoidalis. Sinus ini dila[isi oleh membran mukosa, yang berfungsi meringankan tlang cranial, memberi area permukaan tambahan, memproduksi mucus dan memberi efek resonansi dalam produksi suara.1,2

Pharynx merupakan sebuah pipa musculo membranosa yang membentang dari bassis cranii sampai setinggi vertebra cervical 6 di tepi bawah cartilagi cricoidea, paling lebar dibagian superior disebelah caudal dilanjutkan dengan oesophagus. Dari atas kebawah tiap sisi pharynx melekat pada lamina medialis processus pterygoidei, raphe pterygomandibularis, mandibula, lidah, os hyoideum, cartilago thyroidea dan cartilago cricoidea., ke arah lateral berhubungan dengan cavum timpani lewat tuba auditiva eustachii berturut-turut dari cranial ke caudal berbatasan dengan processus styloideus dan otot-ototnya dan arteri dan muskulus disekitarnya. Spatium peripharyngeal dibagi dua yaitu spatium parapharyngeale (pharyngeale laterale) dan spatium retropharyngeale.3

Pharynx dibagi menjadi tiga bagian yaitu nasopharynx, oropharynx dan larynxopharynx. Nasopharinx (dibelakang hidung) yang membentuk bagian belakang hidung dan berada tepat di atas palatum mole. Gerakan palatum mole ke atas akan menutu nasopharinx ketika kita menelan untuk mencegah makanan masuk ke dalam rongga hidung. Kadang terjadi kesalahan koordinasi pada mekanisme tersebut yang dapat rasakan ketika bersin. Oropharinx (dibelakang mulut) yang merupakan saluran udara dari mulut ke paru-paru. Gerakan ototnya membantu membentuk suara yang kita ucapkan. Dengan bantuan lidah, otot-otot tersebut juga mendorong makanan ke bawah ke pintu masuk oesophagus. Organ paling penting pada oropharinx adalah notorious tonsil (amandel), dua jaringan menonjol yang berperan dalam system immune. Dibelakang larynx atau bagian terbawah dari pharynx yaitu laringopharinx, peran bagian ini lebih kepada proses menelan makanan. Gerakan pharynx harus terkoordinasi dengan baik untuk memastikan makanan ma\suk ke dalam oeosophagus dan udara ke jalur paru-paru. Koordinasi ini dilakukan oleh jaringan saraf pharyngeal plexus yang aktivitasnya diatur oleh bagian batang otak yang membawa informasi proses pernapasan dan pencernaan secara bersama-sama ke otak yang lebih tinggi.1,3

Gambar 3. Laring Dilihat dari Posterior. (sobbota,2012)

Lapisan otot pharynx terdiri atas tiga otot lingkar yakni m constrictor pharyngis inferior, medius dan superior serta tiga otot yang masing-masing turun dari processus styloideus, torus tubarius cartilaginis tubae auditivae dan palatum molle yakni m stylopharyngeus, m salpingopharyngeus dan m palatopharyngeus. Persyarafan berasala dari plexus pharyngeus.

Laring adalah tabung tak teratur yang menghubungkan faring dengan trakea. Didalam lamina propia terdapat jumlah tulang rawan laryngeal. Tulang rawan yang lebih besar (tiroid, krikoid, dan kebanyakan aritenoid) adalah tulang rawan hialin, dan beberapa di antaranya mengalami perkapura pada orang tua. Tulang rawan yang lebih kecil (epiglottis, kuneifrom, kornikulata, dan ujung aritenoid) adalah tulang rawan elastis. Ligament mengikat tulang-tulang rawan. Fungsi sebagai penyongkong (menjaga agar jalan napas terbuka), tulang rawan ini berfungsi sebagai katup untuk mencegah makanan atau cairan yang ditelan memasuki trakea, dan juga berfungsi sebagai alat pengahasil nada suara untuk fonasi.3,4

Kerangka laring terdiri atas kartilagi tiroidea yang terdiri atas dua lembaran segiempatyang bersatu di depan bagaikan haluan kapal, pada ujungnya terdapat suatu takik yaituincisura tiroidea superior, kartilago krikodea yang berbentuk cincin stempel. Epiglotis berbaring pada bagian tengah permukaan dalam kartilago tiroidea, mempunyai tangkai yang membentuk tuberkulum epiglotikum dibawah mukosa dan sebuah lamina lonjong yang cekung ke arah posterior. Otot-otot yang ada pada laring yaitu otot supra dan infrahioid, otot cricotiroideus, otot cricoaritenoidus posterior, otot cricoaritenoideus lateralis, otot vokalis, otot tiroaritenoideus, otot aritenoideus oblik dan transversus dan otot ariepiglotikus.

Trakea adalah tabung berdinding tipis, panjangnya lebih kurang 10 cm, meluas dari pangkal laring ke titik ia bercabang dua menjadi 2 bronkus primer. Trakea dilapisi oleh mukosa respirasi. Terdapat 16-20 cincin tulang rawan hialin membentuk C, yang terdapat dalam lamina propia, berfungsi menjaga agar lumen trakea tetap terbuka. Ujung terbuka dari cincin berbentuk C terletak dipermukaan posterior trakea. Ligamen fibroelastis dan berkas muskulus trakealis terikat pada periosteum dan menjebatani kedua ujung bebes tulang rawan berbentuk C ini. Ligamen mencegah overdistensi dari lumen, sedangkan muskulus memungkinkan lumen menutup.2

Sebagai lanjutan larynx membentang setinggi cervical 6 sampai tepi atas vertebra thoracal, ujung caudalnya menjadi bronchus principalis dexter dan sinister Bronkus akan bercabang menjadi bronkiolus. Bronkiolus dibedakan menjadi dua, yaitu bronkiolus terminalis dan brinkiolus respiratorik.

Paru terbagi 2, yaitu kanan dan kiri. Paru kanan mempunyai tiga lobus dan paru kiri mempunyai dua lobus. Lobus paru terbagi lagi menjadi beberapa segmen. Paru kanan mempunyai 10 segmen sedangkan paru kiri mempunyai 8 segmen. paru mendapat darah dari dua system arteri, yaitu arteri pulmonalis dan arteri bronkialis. Arteri pulmonalis bercabang dua mengikuti bronkus utama kana dan kiri untuk kemudian bercabang-cabang membentuk ramifikasi yang memasok darah ke intersisial paru. Tekanan darah pada arteri pulmonalis sangat rendah sehingga memungkinkan pertukaran gas dengan baik. Tekanan darah pada pembuluh yang berasal dari arteri bronkialis lebih tinggi dibandingkan tekananpada arteri pulmonalis. Otot pernafasan terbagi 3. Otot inspirasi utama yaitu M. interkostalis ekternus, M. interkartilaginus parasternal, Otot diafragma. Otot inspirasi tambahan yaitu M. Sternokleidomastoideus, M. skalenus anterior, M. skalenus medius, M. skalenus posterior. Otot ekspirasi tambahan, diperlukan ketika ada serangan asma yang membutuhkan pernafasan aktif, yaitu M. interkostalis interna, M. interkartilaginus parasternal, M. rektus abdominis, M. oblikus abdominis ekternus.1,2

Pleura adalah membrane serosa yang membungkus paru. Ia terdiri atas dua lapisan, parietal dan visceral yang saling berhubungan didaerah hilum. Kedua membrane itu terdiri atas sel mesotel yang bertempat diatas jaringan ikat halus yang mengandung serat elastin dan kolagen. Dalam keadaan normal rongga pleura ini mengandung sedikit cairan bekerja sebagai bagian pelumas, memungkinkan permukaan satu terhadap yang lainnya secara halus selama gerakan bernapasan.1

Struktur MikroskopikSaluran nafas terdiri atas bagian konduksi dan bagian respirasi. Bagian konduksi adalah saluran nafas solid baik di luar maupun di dalam paru yang menghantar udara ke dalam paru untuk respirasi. Sedangkan bagian respirasi adalah saluran nafas di dalam paru tempat berlangsungnya respirasi atau pertukaran gas. Bagian superior atau atap rongga hidung mengandung epitel yang yang sangat khusus untuk mendeteksi dan meneruskan bebauan. Epitel ini adalah epitel olfaktoris yang terdiri atas tiga jenis sel, yaitu sel penyokong (sustentakular), sel basal, dan sel olfaktoris. Sel olfaktoris adalah neuron bipolar sensoris yang berakhir pada permukaan epitel olfaktori sebagai bulbus olfaktoris kecil. Di dalam jaringan ikat di bawah epitel olfaktoris terdapat N.olfaktoris dan kelenjar olfaktoris.5

Faring adalah ruangan di belakang kavum nasi, yang menghubungkan traktus digestivus dan traktus respiratorius. Yang termasuk bagian dari faring adalah nasofaring, orofaring, dan laringofaring. Nasofaring tersusun dari epitel bertingkat torak bersilia bersel goblet. Orofaring terdiri dari epitel berlapis gepeng tanpa lapisan tanduk, sedangkan pada laringofaring epitelnya bervariasi, sebagian besar epitel berlapis gepeng tanpa lapisan tanduk.Laring terdiri dari epitel bertingkat torak bersilia bersel goblet kecuali ujung plika vokalis berlapis gepeng. Dindingnya tersusun dari tulang rawan hialin, tulang rawan elastis, jaringan ikat, otot bercorak, dan kelenjar campur. Epiglotis adalah bagian superior laring, terjulur ke atas dari dinding anterior laring berupa lembaran pipih. Tulang yang membentuk kerangka epiglotis adalah sepotong tulang rawan (elastis) epiglotis sentral. Permukaan anterior dilapisi epitel berlapis gepeng tanpa lapisan tanduk. Lamina propia dibawahnya menyatu dengan perikondrium tulang rawan epiglotis. Sedangkan pada permukaan posterior yang menghadap ke arah laring terdiri dari epitel bertingkat torak bersilia bersel goblet.6

Bagian konduksi sistem pernafasan terdiri atas rongga hidung, faring, laring, trakea, bronki ekstrapulmonal dan sederetan bronki dan bronkioli intrapulmonal dengan diameter yang semakin kecil dan berakhir pada bronkioli terminalis. Saluran ini ditunjang oleh tulang rawan hialin. Trakea dilingkari oleh cincin-cincin tulang rawan hialin berbentuk C. Setelah bercabang menjadi bronki yang kemudian memasuki paru, cincin hialin diganti oleh lempeng-lempeng tulang rawan hialin. Saat diameter brinkiolus mengecil, semua lempeng hialin menghilang dari saluran pernafasan bagian konduksi. Bagian konduksi saluran nafas yang terkecil adalah bronkiolus terminalis. Bronkiolus yang lebih besar dilapisi epitel bertingkat semu bersilia, seperti pada trakea dan bronki. Epitel ini berangsur memendek sampai menjadi epitel selapis bersilia. Bronkiolus yang lebih besar masih mengandung sel goblet yang berangsur berkurang sampai tidak dijumpai lagi pada bronkiolus terminalis. Bronkioli yang lebih kecil dilapisi oleh epitel selapis kuboid. Pada bronkioli terminalis juga terdapat sel kuboid tanpa silia yang disebut sel clara. Bagian respirasi adalah lanjutan distal bagian konduksi dan terdiri atas saluran-saluran napas tempat berlangsungnya pertukaran gas atau respirasi yang sebenarnya.6

Gambar 4. Traktus respiratorius dengan larynx, trachea dan bronchi. (sobbota,2012)

Trakea berbentuk huruf C yang terdiri dari tulang rawan hialin. Cincin-cincin tulang rawan satu dengan yang lain dihubungkan oleh jaringan penyambung padat fibroelastis dan retikulin disebut ligamentum anulare untuk mencegah agar lumen trakea tidak meregang berlebihan. Trakea terdiri dari tiga lapisan, yaitu: Tunika mukosa, tersusun dari epitel bertingkat torak bersilia bersel goblet. Lamina basalis agak tebal dan jelas. Lamina propria mempunyai serat-serat elastin yang berjalan longitudinal membentuk membran elastika interna. Pada tunika ini terdapat kelenjar-kelenjar campur. Tunika submukosa, terdiri dari jaringan ikat jarang, lemak, kelenjar campur (glandula trakealis) yang banyak di bagian posterior. Tunika adventisia, terdapat kelenjar campur. Terdapat lima jenis sel-sel epitel trakea/respiratorius, yaitu Sel goblet, merupakan sel mukus yang menggelembung dan berisi granula sekretorik. Sel silindris bersilia, sel ini memiliki sekitar 300 silia di apikalnya. Pada sel ini terdapat banyak mitokondria kecil yang menyediakan ATP untuk pergerakan sel. Sel sikat, sel ini memiliki mikrovili di apex yang berbentuk seperti sikat. Sel basal, merupakan sel induk yang akan bermitosis dan berubah menjadi sel lain. Sel sekretorik/bergranula, sel yang memiliki granula yang berfungsi mengatur sekresi mukosa dan serosa.5-6

Gambar 5. Trachea. (sobbota,2012)

Bronkus intrapulmonal biasanya dikenali dari adanya beberapa lempeng tulang rawanyang letaknya berdekatan. Epitelnya adalah epitel bertingkat semu silindris bersilia dengan sel goblet. Sisa dindingnya terdiri atas lamina propria tipis, selapis tipis otot polos, submukosa dengan kelenjar bronkial, lempeng tulang rawan hialin, dan adventisia. Bronkiolus mempunyai epitel yang rendah, yaitu epitel semu silindris bersilia dengan sel goblet. Mukosanya berlipat dan otot polos yang mengelilingi lumennya relatif banyak. Tidak ada tulang rawan dan kelenjar lagi, adventisia mengelilingi struktur ini.6

Bronkiolus terminalis menampakkan mukosa yang berombak dengan epitel silindris bersilia. Tidak ada sel goblet pada bronkiolus terminalis. Lamina propria tipis, selapis otot polos, dan masih ada adventisia pada bronkiolus terminalis. Bronkiolus respiratorius langsung berhubungan dengan duktus alveolaris dan alveoli. Bronkiolus terminalis bercabang menjadi bronkiolus respiratorius yang ditandai dengan mulai adanya kantong-kantong udara (alveoli) 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 berlangsungnya respirasi adalah duktus alveolaris, sakus alveolaris, dan alveoli. Pada alveoli paru terdapat dua jenis sel yaitu sel alveolar gepeng pneumosit tipe 1 yang melapisi seluruh permukaan alveoli dan sel alveolar besar yaitu pneumosit tipe 2 yangterselip di antara sel alveolar gepeng. Epitel pada bronkiolus ini adalah selapis silindris rendah atau kuboid dan dapat bersilia di bagian proksimal saluran ini. Bagian terminal setiap bronkiolus respiratorius bercabang menjadi beberapa duktus alveolaris. Sekelompok alveoli bermuara ke dalam sebuah duktus alveolaris disebut sakus alveolaris.6

Mekanisme Pernafasan Pernafasan yang lazim digunakan mencakup dua proses yaitu pernafasan luar (eksterna) yang merupakan penyerapan O2 dan pengeluaran CO2 dari tubuh secara keseluruhan serta dalam pernafasan dalam (interna) yang merupakan penggunaan O2 dan pembentukan CO2 oleh sel-sel. Fungsi utama sistem respirasi ialah untuk membekalkan tubuh dengan oksigen dan menyingkirkan karbon dioksida. Untuk menyempurnakan fungsi ini, sekurang-kurangnya diperlukan 4 proses untuk berlaku yang secara kolektif disebut sebagai respirasi yaitu Ventilasi pulmonal yang merupakan pergerakan udara masuk dan keluar dari paru-paru sehingga tersedia gas yang terus menerus ditukar dan segar. Biasanya disebut bernafas. Kedua Respirasi eksternal yaitu pergerakan oksigen dari paru ke darah dan karbon dioksida dari darah ke paru-paru. Ketiga Transport gas yaitu pengangkutan oksigen dari paru ke jaringan tubuh dan pengangkutan karbon dioksida dari jaringan tubuh ke paru-paru.3,5

Ventilasi pulmonal ialah suatu proses mekanik yang mengandalkan pada perubahanvolume pada rongga thoraks atau rongga dada. Perubahan volume membawa kepada perubahan tekanan yang selanjutnya membawa kepada aliran gas untuk menyeimbangkan tekanan tersebut.Dalam kata lain, ventilasi pulmonal ialah pertukaran udara antara atmosfer dengan alveoli di paru-paru atau lebih dikenal sebagai bernafas. Ventilasi pulmonal terbagi kepada dua yaitu inspirasi dan ekspirasi.3

Ekspirasi kuat atau ekspirasi aktif membutuhkan kontraksi dari otot-otot ekspirasiyaitu otot dinding perut dan otot interkostal internus. Kontraksi otot dinding perut meningkatkan tekanan intra-abdominal menyebabkan diafragma terdorong ke atas dan mengurangkan dimensi vertikal rongga thoraks. Kontraksi otot interkostal internus pula menurunkan volume rongga thoraks dalam dimensi lateral dan anteroposterior dengan meratakan sternum dan tulang-tulang iga.4

Gambar 6. Inspirasi dan Ekspirasi. (Biology, 1994)

Proses pernapasan sangat penting untuk dapat mensuplai oksigen ke semua jaringan tubuh dan untuk mengeluarkan karbondioksida yang dihasilkan oleh darah melalui paru-paru (Brian, 2008). Udara masuk ke paru-paru melalui sistem berupa pipa yang menyempit (bronchi dan bronkiolus) yang bercabang di kedua belah paru-paru utama (trachea). Pipa tersebut berakhir di gelembung-gelembung paru-paru (alveoli) yang merupakan kantong udara terakhir dimana oksigen dan karbondioksida dipindahkan dari tempat dimana darah mengalir. Ada lebih dari 300 juta alveoli di dalam paru-paru manusia bersifat elastis. Ruang udara tersebut dipelihara dalam keadaan terbuka oleh bahan kimia surfaktan yang dapat menetralkan kecenderungan alveoli untuk mengempis. Alveoli paru-paru/ kantong udara merupakan kantong kecil dan tipis yang melekat erat dengan lapisan pembuluh darah halus (kapiler) yang mebawa darah yang bebas oksigen (deoxgenated) dari jantung. Molekul oksigen dapat disaring melalui dinding pembuluh darah tersebut untuk masuk ke aliran darah. Sama halnya dengan karbondioksida yang dilepaskan dari darah ke dalam kantong udara untuk dikeluarkan melalui pernapasan, menentukan jumlah oksigen yang masuk ke dalam darah dan jumlah karbondioksida yang dikeluarkan dari darah.4

Permukaan bagian luar paru-paru ditutup oleh selaput pleura yang licin dan selaput serupa membatasi permukaan bagian dari dinding dada. Kedua selaput tersebut terletak dekat sekali dan hanya dipisahkan oleh lapisan cairan yang tipis, karenanya dapat dipisahkan dan terdapat suatu rongga diantara selaput-selaput tersebut yang disebut ruang antar rongga selaput dada (intra pleura space). Sewaktu menarik napas (inspirasi) dinding dada secara aktif tertarik keluar oleh pengerutan dinding dada, dan sekat rongga dada (diafragma) tertarik ke bawah. Berkurangnya tekanan di dalam menyebabkan udara mengalir ke paru-paru. Dengan upaya yang maksimal pengurangan dapat mencapai 60-100 mmHg di bawah tekanan atmosfir. Hembusan napas keluar (ekspirasi) disebabkan mengkerutnya paru-paru dan dinding yang mengikuti pengembangan. Tekanan udara yang meningkat di dalam dada memaksa gas-gas keluar dari paru-paru. Hal tersebut terutama terjadi tanpa upaya otot tetapi dapat dibantu oleh hembusan napas yang kuat (Anonim, 2008a). Respirasi ekstrnal artinya udara dari atmosfer masuk ke dalam aliran darah untuk dibawa ke dalam sel jaringan dan karbondioksida yang terkumpul di dalam paru dikeluarkan dari tubuh. Respirasi internal meliputi aktivitas vital kimia yang memerlukan kombinasi oksigen dan glikogen, kemudian dilepaskan menjadi energi, air dan karbondioksida.2,4

Volume paru menggambarkan fungsi statik paru. Volume dan kapasitas paru dipengaruhi oleh jenis kelamin, umur, ukuran dan komposisi badan. Pengukuran fungsi pernapasan ada banyak dan bermacam-macam. Namun secara umum dapat dijelaskan sebagai berikut : Selama bernapas,kira-kira 500 ml udara bergerak ke saluran napas dalam setiap inspirasi, dan jumlah yang sama bergerak keluar dalam setiap eskpirasi. Hanya kira -kira 350 ml volume tidal/tidal volume (TV) benar-benar mencapai alveoli, sedangkan 150 ml tetap berda di hidung, faring, trachea, dan bronki disebut sebagai volume udara mati (dead space). Udara total yang diambil selama satu menit disebut volume menit respirasi/respiratory minute volume (RMV), yang dihitung dengan perkalian udara tidal dan laju pernapasan normal setiap menit. Volume rata-rata adalah500 ml x 12 respirasi setiap menit 6.000 ml/menit dalam keadaan istirahat. Apabila bernapas kuat, maka jumlah udara yang masuk ke dalam saluran napas dapat melebihi 500 ml udara. Kelebihan udara tersebut disebut volume udara cadangan inspiratori, rata-rata 3.100 ml. Dengan demikian sistem pernapasan normal dapat menarik 3.100 ml (volume udara cadangan respiratori) + 500 ml (volume udara tidal) sama dengan 3.600 ml. Namun dalam kenyataan, lebih banyak lagi udara yang dapat ditarik bila inspirasi mengikuti eskpirasi kuat.Selanjutnya apabila seseorang melakukan inspirasi normal dan kemudian melakukan ekspirasi sekuat-kuatnya, maka akan dapat mendorong keluar 1.200 ml udara, volume udara tersebut adalah volume udara cadangan eskpiratori. Setelah volume udara cadangan eskpiratori dihembuskan, sejumlah udara masih tetap berada dalam paru-paru, karena tekanan intrapleural lebih rendah sehingga udara yang tinggal tersebut dipakai untuk mempertahankan agar alveoli tetap sedikit menggembung, dan juga sejumlah udara masih tetap ada pada saluran udara pernapasan. Udara yang masih berada pada saluran pernapasan tersebut adalah udara residu yang jumlahnya kira-kira 1.200 ml. Kapasitas paru-paru dapat dihitung dengan menjumlahkan semua volume udara paru. Kapasitas inspiratori adalah keseluruhan kemampuan inspirasi paru, yaitu jumlah volume udara tidal dan volume cadangan inspiratori = 500 ml + 3.100 ml = 3.600 ml. Kapasitas residu fungsional adalah jumlah volume udara residu dan volume udara cadangan ekspiratori = 2.400 ml. Kapasitas vital adalah volume udara cadangan inspiratori = volume udara tidal + volume udara cadangan eskpiratori = 4.800 ml. Akhirnya kapasitas total paru merupakan jumlah semua volume udara yaitu kurang lebih 6.000 ml.1,3

Gambar 7. Volume Paru. (Sherwood, 2011)Batuk dapat dipicu secara refleks ataupun disengaja. Reflex batuk penting untuk kehidupan, karena batuk merupakan cara jalan ke paru dipertahankan bebas dari benda asing. Bronkus dan trakea begitu sensitif sehingga tiap benda asing atau penyebab iritasi lain memulai reflex batuk. Impus aferen berasal dari jalan pernafasan, terutama melalui nervus vagus ke medulla oblongata. Disana rangkaian kejadian automatis dicetuskan oleh sirkuit neuron medulla oblongata. Efek yang ditimbulkan, pertama sekitar 2,5 liter udara diinspirasikan setelah itu epiglotis menutup dan pita suara menutup rapat untuk menjebak udara didalam paru-paru. Selanjutnya otot-otot perut berkontraksi kuat, medorong diafragma sementara otot-otot ekspirasi lain juga berkontraksi kuat dan akibatnya tekanan di dalam paru-paru meningkat 100mmHg atau lebih. Selanjutnya pita suara dan epiglotis tiba-tiba terbuka lebar sehingga udara tang tertekan dalam paru-paru meledak keluar. Lebih lanjut, kompresi kuat paru-paru juga mengempiskan brinki dan trakea, sehingga udara yang diledakan sebenarnya melintasi celah bronkus dan trakea.3

Transport O2 dan CO2Pertukaran gas di kedua-dua kapiler pulmonal dan kapiler jaringan melibatkan difusi pasif O2 dan CO2 menuruni gradient tekanan parsial. PO2 dalam udara alveolar adalah 100 mmHg, sementara PO2 pada darah terdeoksigenisasi dalam kapiler pulmonal sekitar alveoli adalah 40 mmHg. Disebabkan tekanan parsial O2 adalah lebih tinggi pada udara alveoli berbanding PO2 pada darah kapiler paru, maka O2 berdifusi dari udara alveolar menembusi membrane respiratorik menuju ke kapiler paru. PCO2 dalam udara alveolar adalah 40 mmHg dan PCO2 dalam kapiler di sekitarnya adalah 45 mmHg. Oleh yang demikian, CO2 berdifusi dari kapiler ke alveoli. Darah yang memasuki kapiler pulmonal mempunyai PCO2 46 mmHg manakala PCO2 alveolar adalah 40 mmHg. CO2 berdifusi dari darah ke dalam alveoli sehingga PCO2 darah menyamai PCO2 alveolar.Oleh itu, darah yang meninggalkan kapiler pulmonal mempunyai PCO2 40 mmHg dihantar kembali ke jantung dan dipompa ke jaringan tubuh sebagai darah arteri sistemik.5

Pengendalian PernapasanMekanisme pernapasan diatur dan dikendalikan oleh dua faktor utama, kimiawi dan pengendalian oleh saraf. Beberapa faktor tertentu merangsang pusat pernapasan yang terletak didalam medula oblongata, dan kalau diransang maka pusat itu mengeluarkan impuls yang disalurkan oleh saraf spinalis ke otot pernapasan- yaitu otot diafragma dan otot interkostalis.2

Pengendalian oleh saraf, Pusat pernapasan adalah suatau pusat otomatik didalam medulla oblongata yang mengeluarkan impuls eferen ke otot pernapasan. Melalui beberapa radix saraf servikalis impul ini diantarkan ke diafragma oleh saraf frenikus. Dibagian yang lebih rendah pada sumsum belakang, impulsnya berjalan dari daerah torax melalui saraf interkostalis untuk merangsang otot interkostalis. Impuls ini menimbulkan kontraksi ritmik pada otot diafragma dan interkostal yang kecepatannya kira-kira lima belas kali setiap menit. Impuls aferen yang dirangsang oleh pemekaran gelembung udara diantarkan oleh saraf vagus ke pusat pernapasan didalam medulla.3,4

Pengendalian secara kimiawi, Faktor kimiawi ini ialah faktor utama dalam pengendalian dan pengaturan frekuensi, kecepatan dan dalamnya gerakan pernapasan. Pusat pernapasan di dalam sumsum sangat peka pada reaksi; kadar alkali darah harus dipertahankan. Karbon dioksida adalah produk asam dari metabolism, dan bahan kimia yang asam ini merangsang pusat pernapasan untuk mengirim keluar impuls saraf yang kerja atas otot pernapasan.5

Proses MenelanFaring berfungsi untuk membantu proses menelan dan pernapasan. Pada orofaring dan laringofaring terdapat persilangan jalan yaitu persilangan jalan udara pernapasan dan jalan makanan/minuman. Udara pernapasan dari hidung akan menyilang masuk ke trakea yang letaknya di depan esophagus, sedangkan makanan dari mulut akan menyilang masuk ke esophagus yang berada di belakang trakea. Dengan demikian, agar tidak terjadi salah jalan, yaitu udara pernapasan masuk ke jalan makanan atau sebaliknya, pada persilangan jalan ini, udara pernapasan dan makanan harus bergantian lewat. Dalam hal ini epiglottis akan mengatur giliran bagi udara dan makanan/ minuman dalam mempergunakan ersilangan tersebut, yaitu dengan cara jika udara pernapasan akan masuk trakea, epiglotis akan membuka rima glottis, sedangkan jika makanan/minuman akan masuk esophagus, apiglotis menutup rima glottis sehingga tidak akan terjadi salah jalan. Karena itu, tidak mungki seseorang menelan sambil menarik napas, atau sebaliknya menarik napas sambil menelan. Proses menelan dimulai dengan fase volunter (oral), makanan dan minuman akan dibawa dari mulut ke faring. Laring ditarik ke atas dan depan oleh kontraksi M. milohioideus, kemudian ujung lidah menekan palatum durum. Diikuti oleh bagian lain dari lidah secara berturut-turut dari anterior ke posterior. Dengan demikian, makanan akan didorong kearah orofaring. Kemudian masuk di fase faringeal (involunter) saat laring telah diangkat dan ditarik ke anterior sehingga laring akan tertutup oleh epiglotis. Pada saat yang sama dengan kontraksi M.tensor palatine dan M.levator veli palatine, palatum mole bergerak ke atas dan menutup hubungan antara nasofaring dan ororfaring. Dengan demikian hanya tinggal satu jalan yang terbuka, yaitu ke esophagus. Fase esophageal, setelah makanan itu berada di dalam esophagus, dengan gerakan peristaltic dari esophagus makanan itu akan dibawa masuk ke dalam lambung.2,5

PenutupBernafas adalah hal yang sangat penting bagi kelangsungan hidup. Karena itu dalam tubuh memiliki sistem pernafasan yang meliputi hidung, tenggorokan dan paru. Dalam sistem pernafasan terdapat struktur makroskopik dan mikroskopik yang masing-masing memiliki fungsi yang penting. Organ ini membentuk mekanisme respirasi yang mempengaruhi pengambilan oksigen yang digunakan untuk metabolisme dalam tubuh dan pengeluaran karbon dioksida yang merupakan hasil metabolisme. Adanya gangguan ataupun infeksi pada saluran pernafasan dapat mengganggu proses bernafas. Adanya reflex batuk dapat menjadi jalan pertahanan agar saluran nafas bebas dari benda asing.

Daftar Pustaka1. Sloane E. Anatomi dan fisiologi untuk pemula. Ed-1. Jakarta: EGC; 2003. 389.p.184.2. Pearce E. Anatomi dan Fisiologi untuk Paramedik. Jakarta: PT.Gramedia Pustaka Utama; 2009.403.p.256-8.3. Djojodibroto D. Respirologi. Jakarta: EGC ; 2009. 269.p.7-11.4. Sherwood L. Fisiologi manusia dari sel ke sistem. Ed-6. Jakarta: EGC; 2011.870.p.211-5.5. Gyuton, Hall. Buku ajar fisiologi kedokteran. Ed-11. Jakarta: EGC; 2007.p.304-5. 6. Fawcett DW. Buku ajar histologi. Jakarta: EGC; 2002.889.p.629.17