Mekanisme dan Pemeriksaan Fungsi Paru-paru Normal

Cecillia Yuniati

102012173

Mahasiswa Fakultas Kedokteran Universitas Krida Wacana 2012

Jalan Arjuna Utara No. 6, Jakarta Barat 11510

teruterushiny@yahoo.com

Pendahuluan

Setiap manusia pasti melakukan proses bernapas. Bernapas atau respirasi merupakan suatu proses dimana terjadi pengambilan O2 dari udara (inspirasi) yang digunakan untuk sel tubuh, dan terjadi pula proses pengeluaran CO2

(ekspirasi) yang diproduksi oleh sel ketika melakukan proses metabolismenya.

Tujuan penulisan makalah ini adalah agar kita dapat lebih memahami mengenai topografi dari saluran pernapasan yang normal, serta mengetahui bagaimana mekanisme pernapasan dalam tubuh dapat terjadi.

Struktur Makroskopik Paru-paru

Secara makroskopis, alat-alat pernapasan pada manusia meliputi hidung, faring, laring, trakea, dan alveoli. Adapun karakteristik dari masing-masing alat tersebut yaitu: hidung, faring, laring, trakea, paru-paru, dan alveoli. 1

HidungHidung terdiri atas bagian internal dan eksternal Bagian eksternal menonjol dari wajah dan disangga oleh tulang hidung dan kartilago, nares anterior (lubang hidung) merupakan ostium sebelah luar dari rongga hidung. Bagian internal adalah rongga berlorong yg dipisahkan oleh septum menjadi rongga hidung kanan dan kiri.1

Hidung berfungsi sebagai saluran udara ke dan dari paru – paru, penghidu (olfaktori), sebagai penyaring kotoran, melembabkan serta menghangatkan udara yg dihirup ke paru – paru.1

Faring

Faring adalah struktur seperti tuba yg menghubungkan hidung dan rongga mulut ke laring Faring dibagi menjadi tiga region yaitu nasal, oral dan laring. Fungsi faring adalah untuk menyediakan saluran pada traktus respiratorius dan digestif.1

Nasofaring terletak disebelah posterior hidung dan diatas palatum mole.2 Pada bagian posterior dari dinding nasofaring, terdapat adenoid atau tonsil, yakni suatu nodus limfe yang mengandung makrofag.1

Orofaring terletak di belakang mulut. Pada bagian lateral adalah tonsil palatinum yang juga merupakan nodulus limfe. Bersama dengan adenoid dan tonsil lingua terletak di bagian bawah lidah. Mereka membentuk suatu cincin lapisan limfatik sekitar faring untuk menghancurkan bakteri pathogen yang mempenetrasi mukosa.1

1

Laringofaring adalah suatu bagian yang terletak di bagian paling inferior dari faring. Batas atasnya adalah laring sedangkan batas bawahnya adalah oesofagus. Kontraksi dari dinding otot orofaring dan laringofaring adalah bagian dari reflex saat menelan.3

Laring

Laring adalah struktur epitel kartilago yang menghubungkan faring dan trakea. Fungsi utama adalah untuk memungkinkan terjadi vokalisasi. Fungsi lain dari laring adalah sebagai jalan udara antara faring dan trakea. Epiglotis terletak pada bagian teratas dari kartilago penyusun laring. Saat menelan, laring akan teragkat dan epiglotis menutup bagian atasnya. Pita suara ada pada kedua bagian pada glotis. Saat bernapas, pita suara menempel pada glottis, sehingga udara dapat melewati dengan bebas menuju dan keluar dari trakea.2

Saat bersuara, otot laring menarik pita suara melewati glottis dan udara yang berhembus menggetarkan pita suara untuk menghasilkan suara. Dapat juga terjadi untuk berbicara saat menarik nafas, namun ini bukanlah yang biasa kita alami.3

Trakea

Trakea memiliki panjang sekitar 4 sampai 5 inci dan terletak diantara laring dan bronki primer. Celah diantara cincin kartilago terletak di belakang untuk memungkinkan pembesaran dari oesofagus saat makanan ditelan. Bronki primer kanan dan kiri adalah percabangan dari trakea yang masuk ke dalam paru-paru. Dalam paru-paru, setiap bronki primer bercabang menjadi bronki sekunder yang menuju lobus setiap paru-paru (3 kanan dan 2 kiri).2

Paru-paru

Dasar setiap paru-paru terdapat diagfragma pada bagian bawahnya. Puncak paru-paru terletak setinggi klavikula. Pada bagian medial setiap paru-paru terdapat suatu lekukan yang disebut dengan hilus, dimana bronkus primer dan arteri dan vena pulmonal memasuki paru-paru.2

Alveoli

Unit fungsional paru-paru adalah suatu kantung udara yang disebut dengan alveoli. Dalam alveoli terdapat makrofag yang memfagosit bakteri patogen atau bahan-bahan asing lainnya yang tidak dikeluarkan oleh epitel silia bronki. Ada jutaan alveoli pada setiap jantung.3

Struktur Mikroskopik Saluran Pernapasan

Sistem pernapasan mencakup paru-paru dan sistem saluran bercabang yang menghubungkan tempat pertukaran gas dengan lingkungan luar. Secara fungsional, struktur dari saluran pernapasan dibedakan menjadi bagian konduksi dan bagian respiratorik. Bagian konduksi terdiri atas rongga hidung, nasofaring, laring, trakea, bronkus, bronkiolus, dan bronkiolus terminalis. Sementara bagian respiratorik merupakan tempat berlangsungnya pertukaran gas dan bagian ini terdiri dari bronkiolus respiratorius, duktus alveolaris, sakus alveolaris, dan alveoli.4

2

Sebagian besar bagian konduksi dilapisi epitel respirasi, yaitu epitel bertingkat silindris bersilia dengan sel goblet. Dengan menggunakan mikroskop elektron dapat dilihat ada 5 macam sel epitel respirasi yaitu sel silindris bersilia, sel goblet mukosa, sel sikat (brush cells), sel basal, dan sel granul kecil.4

Hidung

Hidung merupakan organ berongga, dibentuk dari tulang, kartilago, otot, dan jaringan pengikat. Dasarnya dibentuk oleh tulang, sisanya dibentuk oleh kartilago dan jaringan ikat. Bagian bawah lubang hidung disusun oleh kulit dan rambut-rambut (cilia) yang menyaring benda asing, cilia ini juga mendorong mukus ke faring untuk dieliminasi dengan cara ditelan atau dikeluarkan lewat batuk.4

Bagian atas lubang hidung disusun oleh membran mukus, sel epitel, dan sel goblet yang menghasilkan secret. Membran mukus berada di atap rongga hidung, di bawah epitel olfaktori (organ indra pembau). Di sekitar rongga hidung terdapat banyak pembuluh darah yang kaya akan darah yang berfungsi untuk menghangatkan dan melembabkan udara yang masuk ke dalam tubuh dari lingkungan luar.4 

Organ olfaktori merupakan reseptor rangsang bau yang terletak pada ephitelium olfaktori. Epitelnya merupakan epitel silindris semu berlapis dengan 3 macam sel, yaitu sel penyokong, sel basal, dan sek olfaktori.4Sel penyokong berbentuk langsing, di dalam sitoplasmanya tampak adanya berkas-berkas tonofibril dan jelas tampak terminal bar. Pada permukaannya tampak banyak mikrofili yang panjang yang terpendam dalam lapisan lender. Kompleks golgi yang kecil terdapat pada bagian puncak sel. Di dalamnya juga terdapat pigmen coklat yang memberi warna pada epitel olfactory tersebut.4

Sel Basal merupakan sel kecil, sferis atau berbentuk kerucut. Sel ini membentuk suatu lapisan pada lamina basal. Sel sel ini adalah sel punca untuk kedua tipe sel lainnya.4

Sel Olfaktori terdapat diantara sel-sel penyokong sebagai sel saraf yang berbentuk bipolar. Bagian puncak sel olfaktori membulat dan menonjol merupakan dendrite yang meluas sebagai tonjolan silindris pada permukaan epitel. Bagian basal mengecil menjadi lanjutan sel halus yang tidak berselubung myelin. Bagian yang membulat di permukaan disebut vesicular olfactorius, dari bagian yang menonjol ini timbul tonjolan yang berpangkal pada corpuscullum basale sebagai cilia olfactory yang tidak dapat bergerak. Ujung cilia inilah yang merupakan komponen indra pembau dan dapat menerima rangsang.4

Di indera pembau terdapat epitel khusus , yang pada bagian bawahnya terdapat membrane basalis yang memisahkan epitel dengan jaringan pengikat yang banyak mengandung kelenjar serosa-mukosa. Di bawah epitel yang menutupi concha nasalis inferior banyak plexus fenosus yang berguna untuk memanasi udara yang lewat.4

Rongga hidung terdiri atas vestibulum dan fosa nasalis. Pada vestibulum di sekitar nares terdapat kelenjar sebasea dan vibrisa (bulu hidung). Epitel di dalam vestibulum merupakan epitel respirasi sebelum memasuki fosa nasalis. Pada fosa nasalis (cavum nasi) yang dibagi dua oleh septum nasi pada garis medial, terdapat konka (superior, media, inferior) pada masing-masing dinding lateralnya. Konka media dan inferior ditutupi oleh epitel respirasi, sedangkan konka superior ditutupi oleh epitel olfaktorius yang khusus untuk fungsi menghidu/membaui. Epitel olfaktorius tersebut terdiri atas sel penyokong/ sel sustentakuler, sel olfaktorius (neuron bipolar dengan dendrit yang melebar di permukaan epitel olfaktorius dan bersilia, berfungsi sebagai

3

reseptor dan memiliki akson yang bersinaps dengan neuron olfaktorius otak),  sel basal (berbentuk piramid) dan kelenjar Bowman pada lamina propria. Kelenjar Bowman menghasilkan sekret yang membersihkan silia sel olfaktorius sehingga memudahkan akses neuron untuk membaui zat-zat. Adanya vibrisa, konka dan vaskularisasi yang khas pada rongga hidung membuat setiap udara yang masuk mengalami pembersihan, pelembapan dan penghangatan sebelum masuk lebih jauh.4

Sinus paranasal terdiri atas sinus frontalis, sinus maksilaris, sinus ethmoidales dan sinus sphenoid, semuanya berhubungan langsung dengan rongga hidung. Sinus-sinus tersebut dilapisi oleh epitel respirasi yang lebih tipis dan mengandung sel goblet yang lebih sedikit serta lamina propria yang mengandung sedikit kelenjar kecil penghasil mukus yang menyatu dengan periosteum. Aktivitas silia mendorong mukus ke rongga hidung.4

Faring

Berbentuk seperti pipa, penghubung hidung dan laring. Laring terbagi menjadi tiga bagian, yaitu nasofaring, orofaring, dan lariongofaring. Nasofaring merupakan yang pertama menerima udara dari hidung, terdapat eustachian tubes dari telinga. Orofaring dipakai untuk pernapasan dan pencernaan, menerima udara dari nasofaring dan menyalurkan makanan untuk dicerna dari mulut. Nasofaring dilapisi oleh epitel respirasi pada bagian yang berkontak dengan palatum mole, sedangkan orofaring dilapisi epitel tipe skuamosa/gepeng. Laringofaring merupakan bagian paling bawah dari faring, penghubung dengan laring.4

Laring

Biasa disebut kotak suara, penghubung saluran pernapasan bagian atas (faring) dan saluran pernapasan bawah (trakea). Laring terdiri dari 9 kartilago, 3 kartilago besar (epiglotis, tiroid, cricoid) dan 3 pasang kartilago yang lebih kecil (aritenoid, corniculate, cuneiform). Epiglotis berfungsi untuk mencegah makanan, minuman, dan air liur masuk trakea, tiroid menonjol di depan laring membentuk jakun pada lelaki, sedangkan cricoid berada di bawah kartilago tiroid, membuka jalan ke trakea. Laring tersambung ke tulang hyoid oleh otot dan ligament dan bagian dalamnya terbentuk dari otot yang dapat membantu menelan, bicara, bernapas, dan dapat meyesuaikan diri dengan intonasi suara.4

Otot bercorak dari laring dapat dibagi menjadi : Otot ekstrinsik, yang berfungsi untuk menopang dan menghubungkan sekitarnya. Kontraksinya terjadi pada proses menelan. Otot instrinsik, yang berfungsi menghubungkan masing-masing kartilago laring . kontraksinya berpereran dalam proses bersuara. Epiglottis, merupakan kartilago elastis yang berbentuk seperti sendok pipih. Permukaan depan, bagian atas permukaan belakang epiglotia (plica aryepiglotica) dan plica vokalis dilapisi oleh epitel gepeng berlapis. Plica vokalis merupakan lipatan membrane mukosa yang didalamnya mengandung ligamentum vokalis yang merupakan pengikat elastis. Epitel yang menutupi merupakan epitel gepeng berlapis.Pada lamina propria laring terdapat tulang rawan hialin dan elastin yang berfungsi sebagai katup yang mencegah masuknya makanan dan sebagai alat penghasil suara pada fungsi fonasi. Epiglotis merupakan juluran dari tepian laring, meluas ke faring dan memiliki permukaan lingual dan laringeal. Bagian lingual dan apikal epiglotis ditutupi oleh epitel gepeng berlapis, sedangkan permukaan laringeal ditutupi oleh epitel respirasi bertingkat bersilindris bersilia. Di bawah epitel terdapat kelenjar campuran mukosa dan serosa.4

4

Di bawah epiglotis, mukosanya membentuk dua lipatan yang meluas ke dalam lumen laring: pasangan lipatan atas membentuk pita suara palsu (plika vestibularis) yang terdiri dari epitel respirasi dan kelenjar serosa, serta di lipatan bawah membentuk pita suara sejati yang terdiri dari epitel berlapis gepeng, ligamentum vokalis (serat elastin) dan muskulus vokalis (otot rangka). Otot muskulus vocalis akan membantu terbentuknya suara dengan frekuensi berbeda-beda.4

Trakea

Trakea disebut juga tenggorokan, saluran udara utama menuju paru-paru. Bersifat fleksibel, muskular, dengan panjang sekitar 12 cm dan diameter 2,5 cm. Trakea berakhir dengan cabang dua yang disebut sebagai bronkus. Trakea selalu terbuka meskipun mendapat tekanan dari organ sekitarnya karena adanya cincin kartilago berbentuk huruf C. Ujung mulut cincin dihubungkan oleh jaringan ikat dan otot sehingga memungkinkan perluasan trakea tanpa menimbulkan kerusakan. Trakea dilapisi epitel kolumnar yang mengandung banyak sel goblet dan cilia. Cilia mengarah ke atas, jadi bisa membawa benda asing dan mukus berlebih dari paru-paru ke faring (tidak terdapat cilia di alveoli).4

Permukaan trakea dilapisi oleh epitel respirasi. Terdapat kelenjar serosa pada lamina propria dan tulang rawan hialin berbentuk C (tapal kuda), yang mana ujung bebasnya berada di bagian posterior trakea. Cairan mukosa yang dihasilkan oleh sel goblet dan sel kelenjar membentuk lapisan yang memungkinkan pergerakan silia untuk mendorong partikel asing. Sedangkan tulang rawan hialin berfungsi untuk menjaga lumen trakea tetap terbuka. Pada ujung terbuka (ujung bebas) tulang rawan hialin yang berbentuk tapal kuda tersebut terdapat ligamentum fibroelastis dan berkas otot polos yang memungkinkan pengaturan lumen dan mencegah distensi berlebihan.4

Epitel yang melapisi sebelah dalam ialah epitel silindris semu berlapis bercilia dan bertumpu pada membrane basalis yang tebal. Di antara sel-sel tersebar sel-sel piala. Dibawah membrane basalis terdapat lamina propria yang banyak mengandung serabut elastis. Di lapisan dalam lamina propria serabut elastis membentuk anyaman padat sebagai suatu lamina elastis, maka jaringan pengikat dibawahnya kadang-kadang disebut tunica submukosa. Di dalam tunica submukosa inilah terdapat kelenjar-kelenjar kecil seperti pada dinding laring yang bermuara pada permukaan epitel.4

Trakea selalu terbuka meskipun mendapat tekanan dari organ sekitarnya karena adanya cincin kartilago hialin berbentuk huruf C sebanyak 16-20 buah yang berderet mengelilingi lumen dengan bagian yang terbuka di bagian belakang( pars cartilaginea). Masing-masing cincin dibungkus oleh serabut fibro elastis. Bagian belakang tidak memiliki cincin cartilage (pars membranacea) diisi oleh serabut-serabut otot polos yang sebagian berjalan melintang dan berhubungan dengan jaringan fibro elastis disekitarnya.4

Bronkus dan Bronkiolus

Trakea bercabang menjadi 2 bronkus primer yang masuk ke jaringan paru-paru melalui hilus pulmonalis dengan arah ke bawah dan lateral. Bronkus sebelah kanan bercabang menjadi 3 dan sebelah kiri becabang menjadi 2. Bronkus kanan lebih pendek, lebih lebar, dan lebih lurus dibanding bronkus kiri, karenanya benda asing lebih memungkinkan masuk ke bronkus kanan. Bronkus primer bercabang membentuk bronkus sekunder dan tersier dengan diameter yang semakin kecil. Kartilago mengelilingi saluran udara di bronkus, tapi tidak di bronkiolus. Bronkiolus

5

terminalis adalah saluran udara paling kecil. Sepanjang area saluran udara dari hidung sampai bronkiolus terminalis tidak terdapat pertukaran gas.4

Mukosa bronkus secara struktural mirip dengan mukosa trakea, dengan lamina propria yang mengandung kelenjar serosa , serat elastin, limfosit dan sel otot polos. Tulang rawan pada bronkus lebih tidak teratur dibandingkan pada trakea; pada bagian bronkus yang lebih besar, cincin tulang rawan mengelilingi seluruh lumen, dan sejalan dengan mengecilnya garis tengah bronkus, cincin tulang rawan digantikan oleh pulau-pulau tulang rawan hialin.4

Lamina propria terdiri dari jaringan pengikat yang banyak mengandung serabut elastis dan serabut kolagen dan retikuler serta beberapa limfosit. Di bawah membrane mukosa terdapat stratum muskular yang tidak merupakan lapisan tertutup. Banyaknya serabut elastis berhubungan erat dengan sel-sel otot polos dan serabut elastis ini sangat penting dalam proses respirasi. Di dalam anyaman muskuloelastis ini terdapat banyak jalinan pembuluh darah kecil.4

Dengan bercabangnya bronkus, maka kalibernya akan semakin mengecil, yang menyebabkan gambaran stukturnya akan semakin berbeda karena lempeng-lempeng cartilage yang makin berkurang. Cabang bronkus yang memasuki lobulus pada puncaknya disebut bronkiolus. Biasanya dinding bronkiolus berdiameter lebih kecil dari 1mm dengan epitel silindris selapis bercilia dan tanpa kartilago.4

Bronkiolus tidak memiliki tulang rawan dan kelenjar pada mukosanya. Lamina propria mengandung otot polos dan serat elastin. Pada segmen awal hanya terdapat sebaran sel goblet dalam epitel. Pada bronkiolus yang lebih besar, epitelnya adalah epitel bertingkat silindris bersilia, yang makin memendek dan makin sederhana sampai menjadi epitel selapis silindris bersilia atau selapis kuboid pada bronkiolus terminalis yang lebih kecil. Terdapat sel Clara pada epitel bronkiolus terminalis, yaitu sel tidak bersilia yang  memiliki granul sekretori dan mensekresikan protein yang bersifat protektif. Terdapat juga badan neuroepitel yang kemungkinan berfungsi sebagai kemoreseptor.4

Mukosa bronkiolus respiratorius secara struktural identik dengan mukosa bronkiolus terminalis, kecuali dindingnya yang diselingi dengan banyak alveolus. Bagian bronkiolus respiratorius dilapisi oleh epitel kuboid bersilia dan sel Clara, tetapi pada tepi muara alveolus, epitel bronkiolus menyatu dengan sel alveolus tipe 1. Semakin ke distal alveolusnya semakin bertambah banyak dan silia semakin jarang/tidak dijumpai. Terdapat otot polos dan jaringan ikat elastis di bawah epitel bronkiolus respiratorius.4

Paru-paru dan Alveolus

Paru-paru pada manusia terdapat sepasang yang menempati sebagian besar dalam cavum thoracis. Kedua paru-paru dibungkus oleh pleura yang terdiri atas 2 lapisan yang saling berhubungan sebagai pleura visceralis dan pleura parietalis. Paru-paru berada di celah dada, di kedua sisi dari jantung, berbentuk kerucut, dengan apex ada di tulang rusuk pertama dan dasarnya menempel pada diafragma. Paru-paru dipisahkan oleh ruang yang berisi jantung, aorta, vena cava, pembuluh pulmonari, esofagus, serta sebagian dari trakea dan bronkus. Paru-paru kanan memiliki 3 lobus, sedangkan yang kiri 2 lobus, masing-masing dapat dibagi menjadi 10 bagian yang mewakilkan porsi paru yang disuplai dari bronkus tersier tertentu. Paru-paru berisi gas, darah, struktur pendukung, dan dinding tipis alveolar yang elastis dan berserta kolagen, artinya bisa melar. Di arteri pulmonary darahnya tidak kaya oksigen karena

6

mereka akan membawa oksigen, sedangkan pembuluh di trakea dan bronkiolus yang tidak terdapat pertukaran zat, mengandung darah yang kaya oksigen.4

Unit fungsional dalam paru-paru disebut lobulus primerius yang meliputi semua struktur mulai bronkiolus terminalis, bronkiolus respiratorius, ductus alveolaris, atrium, saccus alveolaris, dan alveoli bersama-sama dengan pembuluh darah, limfe, serabut syaraf, dan jarinmgan pengikat. Lobulus di daerah perifer paru-paru berbentuk kerucut didasar perifer, sedangkan untuk mengisi celah-celah diantaranya terdapat lobuli berbentuk tidak teratur dengan dasar menuju ke sentral. Cabang terakhir bronkiolus dalamlobulus biasanya disebut bronkiolus terminalis. Kesatuan paru-paru yang diurus oleh bronkiolus terminalis disebut acinus.4

Bronkiolus respiratorius memiliki diameter sekitar 0.5mm. saluran ini mula-mula dibatasi oleh epitel silindris selapis bercilia tanpa sel piala, kemudian epitelnya berganti dengan epitel kuboid selapis tanpa cilia. Di bawah sel epitel terdapat jaringan ikat kolagen yang berisi anyaman sel-sel otot polos dan serbut elastis. Dalam dindingnya sudah tidak terdapat lagi cartilago. Pada dinding bronkiolus respiratorius tidak ditemukan kelenjar. Disana-sini terdapat penonjolan dinding sebagai alveolus dengan sebagian epitelnya melanjutkan diri. Karena adanya alveoli pada dinding bronkiolus inilah maka saluran tersebut dinamakan bronkiolus respiratorius.4

Bronkiolus respiratorius bercabang menjadi 2-11 saluran yang disebut ductus alveolaris. Saluran ini dikelilingi oleh alveoli sekitarnya. Saluran ini tampak seperti pipa kecil yang panjang dan bercabang-cabang dengan dinding yang terputus-putus karena penonjolan sepanjang dindingnya sebagai saccus alveolaris. Dinding ductus alveolaris diperkuat dengan adanya serabut kolagen elastis dan otot polos sehingga merupakan penebalan muara saccus alveolaris.4

Semakin ke distal dari bronkiolus respiratorius maka semakin banyak terdapat muara alveolus, hingga seluruhnya berupa muara alveolus yang disebut sebagai duktus alveolaris. Terdapat anyaman sel otot polos pada lamina proprianya, yang semakin sedikit pada segmen distal duktus alveolaris dan digantikan oleh serat elastin dan kolagen. Duktus alveolaris bermuara ke atrium yang berhubungan dengan sakus alveolaris. Adanya serat elastin dan retikulin yang mengelilingi muara atrium, sakus alveolaris dan alveoli memungkinkan alveolus mengembang sewaktu inspirasi, berkontraksi secara pasif pada waktu ekspirasi secara normal, mencegah terjadinya pengembangan secara berlebihan dan pengrusakan pada kapiler-kapiler halus dan septa alveolar yang tipis.4

Alveolus merupakan gelembung berbentuk polyhedral yang berdinding tipis. Saat lahir biasanya manusia memiliki 24 juta alveoli, umur 8 tahun menjadi 300 juta. Oksigen dan CO2 bertukar melalui membran respiratory, dengan tebal sekitar 0,2 mm. Diameter kapiler paru sekitar 5 μm dan sel darah merah 7 μm sel darah merah harus menyentuh dinding kapiler saat pertukaran gas. Yang menarik, dindingnya penuh dengan anyaman kapiler darah yang saling beranastomose. Kadang ditemukan lubang yang disebut porus alveolaris dan terdapat sinus pemisah(septa) antara 2 alveoli. Fungsi lubang tersebut belum jelas, namun dapat diduga untuk mengalirkan udara apabila terjadi sumbatan pada salah satu bronkus.4

Sel alveolar kecil membatasi alveolus secara kontinyu, kadang diselingi oleh alveolus yang besar. Inti sel alveolus kecil ini gepeng. Bentuk dan ketebalan sel alveolar kecil tergantung dari derajat perkembangan alveolus dan tegangan sekat antara alveoli. Sel alveolar besar ialah sel yang tampak sebagai dinding alveolus pada pengamatan dengan mikroskop cahaya. Kompleks golginya sangat besar disertai granular endoplasma reticulum dengan ribosom bebas. Kadang-kadang tampak bangunan ini terdapat dipermukaan sel seperti gambaran sekresi sel kelenjar. Diduga benda-benda

7

ini merupakan cadangan zat yang berguna untuk menurunkan tegangan permukaan dan mempertahankan bentuk dan besar alveolus.4

Alveolus merupakan struktur berongga tempat pertukaran gas oksigen dan karbondioksida antara udara dan darah. Septum interalveolar memisahkan dua alveolus yang berdekatan, septum tersebut terdiri atas 2 lapis epitel gepeng tipis dengan kapiler, fibroblas, serat elastin, retikulin, matriks dan sel jaringan ikat.4

Terdapat sel alveolus tipe 1 yang melapisi 97% permukaan alveolus, fungsinya untuk membentuk sawar dengan ketebalan yang dapat dilalui gas dengan mudah. Sitoplasmanya mengandung banyak vesikel pinositotik yang berperan dalam penggantian surfaktan (yang dihasilkan oleh sel alveolus tipe 2) dan pembuangan partikel kontaminan kecil. Antara sel alveolus tipe 1 dihubungkan oleh desmosom dan taut kedap yang mencegah perembesan cairan dari jaringan ke ruang udara.4

Sel alveolus tipe 2 tersebar di antara sel alveolus tipe 1, keduanya saling melekat melalui taut kedap dan desmosom. Sel tipe 2 tersebut berada di atas membran basal, berbentuk kuboid dan dapat bermitosis untuk mengganti dirinya sendiri dan sel tipe 1. Sel tipe 2 ini memiliki ciri mengandung badan lamela yang berfungsi menghasilkan surfaktan paru yang menurunkan tegangan alveolus paru. Septum interalveolar mengandung pori-pori yang menghubungkan alveoli yang bersebelahan, fungsinya untuk menyeimbangkan tekanan udara dalam alveoli dan memudahkan sirkulasi kolateral udara bila sebuah bronkiolus tersumbat.4

Sebagian besar pulmo menerima darah dari arteri pulmonalis yang bertripe elastis. Cabang arteri ini masuk melalui hilus pulmonalis dan bercabang-cabang mengikuti percabangan bronkus sejauh bronchioli respiratorius. Dari sini arteri tersebut memberi percabangan menuju ke ductus alveolaris, dan memberi anyaman kapiler di sekeliling alveolus. Venula menampung darah dari anyaman kapiler di pleura dan dinding penyekak alveolus. Vena yang menampung darah dari venula tidak selalu seiring dengan arterinya, tetapi melalui jaringan pengikat di antara lobulus dan segmen. Pulmonalis dan vena pulmonalis terutama untuk pertukaran gas dalam alveolus. Disamping itu terdapat arteri bronchialis yang lebih kecil, sebagai cabang serta mengikuti bronkus dengan cabang-cabangnya. Arteri ini diperlukan untuk nutrisi dinding bronkus termasuk kelenjar dan jaringan pengikat sampai di bawah pleura. Darah akan kembali sebagian besar melalui vena pulmonalis disamping vena bronchialis. Terdapat anastomosis dengan kapiler dari arteri pulmonalis.4

Terdapat 2 kelompok besar pembuluh limfe, sebagian dalam pleura dan sebagian dalam jaringan paru-paru. Terdapat hubungan antara 2 kelompok tersebut dan keduanya mengalirkan limfa ke arah nodus limfatikus yang terdapat di hilus. Pembuluh limfe ada yang mengikuti jaringan pengikat septa interlobularis dan ada pula yang mengikuti percabangan bronkus untuk mencapai hilus.4

Pleura merupakan lapisan yang memisahkan antara paru dan dinding toraks. Pleura terdiri atas dua lapisan: pars parietal dan pars viseral. Kedua lapisan terdiri dari sel-sel mesotel yang berada di atas serat kolagen dan elastin. Cairan serosa berperan sebagai pelumas yang melembabkan dan menempelkan kedua lapis. Dianalogikan dua keping kaca yang tengahnya ada lapisan tipis air. Sangat susah untuk memisahkan kedua lapis, tapi kedua lapisan itu tetap bisa menggeser-geser kemana pun. Pleura tersebut terdiri atas jaringan pengikat yang banyak mengandung serabut kolagen, elastis, fibroblas dan makrofag. Di dalamnya banyak terdapat anyaman kapiler darah dan pembuluh limfe.4

Mekanisme Pernafasan

8

Udara mengalir masuk dan keluar paru selama tindakan bernapas karena berpindah mengikuti gradien tekanan antara alveolus dan atmosfer yang berbalik arah secara bergantian dan ditimbulkan oleh aktivitas siklik otot pernafasan. Terdapat tuga tekanan yang berperan penting dalam ventilasi yaitu :1

Tekanan atmosfer (barometric)

Adalah tekanan yang ditimbulkan oleh berat udara di atmosfer pada benda di permukaan bumi. Pada ketinggian permukaan laut tekanan ini sama dengan 760 mmHg. Tekanan atmosfer berkurang seiring denga penambahan ketinggian diatas permukaan laut karena lapisan-lapisan udara diatas permukaan bumi juga semakin menipis. Pada setiap ketinggian terjadi perubahan minor tekanan atmosfer karena perubahan kondisi cuaca (yaitu tekanan barometric niak atau turun).

Tekanan intra-alveolus

Biasa dikenal sebagai tekanan intraparu, adalah tekanan didalam alveolus. Karena alveolus berhubungan dengan atmosfer melalui saluran napas penghantar, udara cepat mengalir menuruni gradien tekanannya setiap tekanan intra-alveolus berbeda dari tekanan atmosfer; udara terus mengalir sampai kedua tekanan seimbang (ekuilibrium).

Tekanan intrapleura

Adalah tekanan di dalam kantung pleura. Tekanan ini , yang juga dikenal sebagai tekanan intrathoraks, adalah tekanan yang ditimbulkan diluar paru di dalam rongga thoraks. Tekanan intrapleura biasanya lebih rendah daipada tekanan atmosfer, rerata 756 mmHg saat istirahat. Seperti tekanan darah yang dicatat dengan menggunakan tekanan atmosfer sebagai titik referensi(yaitu tekanan darah sistolik 120mmHg adalah 120mmHg lebih besar daripada tekanan atmosfer 760 mmHg, atau dalam kenyataan, 880 mmHg), 756 mmHg kadang – kadang disebut juga sebagai tekanan -4 mmHg. Namun, sebenarnya tidak ada tekanan negative absolute. Tekanan -4 mmHg menjadi negative karena dibandingkan dengan tekanan atmosfer normal sebesar 760 mmHg. Untuk menghindari kebinggungan maka digunakan nilai positif absolute sepanjang pembahasan mengenai pernapasan.

Tekanan intrapleura tidak menyeimbangkan diri dengan tekanan atmosfer atau intra-alveolus karena tidak ada komunikasi langsung antara rongga pleura dan atmosfer atau paru. Karena kantung pleura adalah suatu kantung tertutup tanpa lubang, maka udara tidak dapat masuk atau keluar meskipun mungkin terdapat gradien tekanan antara kantung pleura dan daerah sekitar.1

Gradien tekanan transmural

Tekanan intra-alveolus, yang menyeimbangkan diri dengan tekanan atmosfer pada 760 mmHg, lebih besar daripada tekanan intrapleura 756 mmHg, sehingga tekanan yang menekan keluar dinding paru lebih besar daripada tekanan yang mendorong ke dalam. Perbedaan netto tekanan kea rah luar ini, gradien tekanan transmural, mendorong paru keluar, meregangkan, atau menyebabkan distensi paru. Karena gradien tekanan ini maka paru selalu dipaksa mengembang untuk mengisi rongga thoraks.1

9

Terdapat gradien tekanan transmural serupa di kedua sisi dinding thoraks. Tekanan atmosfer yang mendorong kea rah dalam pada dinding thoraks lebih besar daripada tekanan intrapleura yang mendorong keluar di dinding yang sama sehingga dada cenderung “terperas” atau mengalami kompresi dibandingkan dengan jika dalam keadaan tidak dibatasi. Namun, efek gradien tekanan transmural di kedua sisi dinding paru jauh lebih besar karena perbedaan tekanan yang ringan ini jauh lebih berpengaruh pada paru yang sangat mudah teregang dibandingkan dengan dinding dada yang kaku. Bila tekanan subasmoferik rongga pleura hilang tekanan transmural pada dinding dada dan jaringan paru hilang akibatnya dinding dada dan jaringan paru terpisah disebut pneumothorax. (paru kolaps/atelectasis dan dinding dada lebih mengembang).1

Pergerakan otot – otot pernafasan

Karena udara mengalir mengikuti penurunan gradien tekanan, maka tekanan intra-alveolus harus lebih kecil dari tekanan atmosfer agar udara mengalir masuk ke dalam paru sewaktu inspirasi. Demikian juga, tekanan intra-alveolus harus lebih besar daripada tekanan atmosfer agar udara mengalir keluar paru sewaktu ekspirasi. Tekanan intra-alveolus dapat diubah dengan mengubah volume paru, sesuai hukum boyle. Hukum boyle menyatakan bahwa pada suhu konstan, tekanan yang ditimbulkan oleh gas berkurang secara proporsional. Sebaliknya, tekanan meningkat secara proporsional sewaktu volume berkurang. Perubahan bolume paru, dan karenanya tekanan intra-alveolus, ditimbulkan secara tak langsung oleh aktivitas otot pernafasan. Otot – otot pernafasan yang melakukan gerakan bernapas tidak bekerja langsung pada paru untuk mengubah volumenya. Otot – otot ini mengubah volume rongga thoraks, menyebabkan perubahan serupa pada volume paru karena dinding thorakas dan dinding paru berhubungan melalui daya rekat cairan intrapleura dan gradien tekanan transmural.1

Permulaan respirasi : kontraksi otot inspirasi Sebelum insiprasi dimulai, otot-otot pernapasan berada dalam keadaan lemas, tidak ada udara yang mngalir, dan tekanan intra-alveolar setara dengan tekanan atmosfer. Otot inspirasi utama (otot yang kontraksi untuk melakukan inspirasi sewaktu bernafas tenang) adalah diagfragma dan otot interkostal eksternal. Pada awitan inspirasi, otot-otot ini dirangsang untuk berkontraksi sehingga rongga thoraks membesar. Otot inspirasi utama adalah diagfragma, suatu lembaran otot rangka yang membentuk lantai rongga thoraks. Ketika berkontraksi (pada stimulasi saraf frenikus),diagfragma turun dan memperbesar volume rongga thoraks dengan meningkatkan ukuran vertical. Dinding abdomen, jika melemas, menonkol keluar sewaktu inspirasi karena diagfragma yang turun menekan isi abdomen ke bawah dan ke depan. tujuh puluh lima persen pembesaran rongga thoraks sewaktu bernafas tenang dilakukan oleh kontraksi diagfragma.1

Dua set otot interkostal terletak antara iga –iga. Otot interkostal eksternal terletak diantas oto interkostal internal. Kontraksi otot interkostal eksternal, yang serat-seratnya berjalan ke bawah dan depan antara dua iga yang berdekatan, memperbesar rongga thoraks dalam dimensi lateral (sisi kiri) dan anterior posterior (depan ke belakang). Ketik berkontraksi, otot interkostal eksternal mengangkat iga dan

10

selanjutnya sternum ke atas dan ke depan. saraf interkostal mengaktifkan otot – otot ini.1

Sebelum isnpirasi, pada akhir ekspirasi sebelumnya tekanan intra-alveolus sama dengan tekanan atmosfer, sehingga tidak ada udara mengalir masuk atau keluar paru. Sewaktu thoraks membesar, paru juga dipaksa mengembang untuk mengisi rongga thoraks yang lebih besar. Sewaktu paru membesar, tekanan intra-alveolus turun karena jumlah molekul udara yang sama kini menempati volume paru yang lebih besar. Pada gerakan inspirasi biasa, tekanan intra-alveolus turun 1 mmHg menjadi 759 mmHg. Karena tekanan intra-alveolus sekarang lebih rendah daripada tekanan tinggi ke rendah. Udara terus masuk ke paru sampai tidak ada lagi gradien-yaitu, sampai tekanan intra alveolus setara dengan tekanan atmosfer. Karena itu, ekspansi paru tidak disebabkan oleh udara masuk ke dalam paru; udara mengalir ke dalam paru karena turunnya tekanan intra-alveolus yang ditimbulkan oleh ekspansi paru.1

Sewaktu inspirasi, tekanan intrapleura turun menjadi 754 mmHg akibat ekspansi thoraks. Peningkatan gradien tekanan transmural yang terjadi sewaktu inspirasi memastikan bahwa paru teregang untuk mengisi rongga thoraks yang mengembang.1

Peran otot inspirasi tambahan

Inspirasi dalam (lebih banyak udara dihirup) dapat dilakukan dengan mengontraksikan diagfragam dan otot interkostal eksternal secara lebih kuat dan dengan mengaktifkan otot inspirasi tambahan (aksesorius) untuk semakin memperbesar rongga thoraks. Kontraksi otot-otot tambahan ini, yang terletak di leherm mengangkat sternum dan dua iga pertama, memperbesar rongga volume rongga thorakas dibandingkan dengan keadaan istirahat maka paru juga semakin mengembang, menyebabkan tekanan intra-alveolus semakin turun. Akibatnya, terjadi peningkatan aliran masuk udara sebelum tercapai keseimbangan dengan tekanan atmosfer; yaitu, tercapai pernapasan yang lebih dalam.1

Permulaan ekspirasi : relaksasi otot inspirasi

Pada akhir inspirasi, otot inspirasi melemas. Diagfragma mengambil posisi aslinya yang seperti kubah ketika melemas. Ketika otot interkostal eksternal melemas, sangkar iga yang sebelumnya terangkat turun karena gravitasi. Tanpa gaya – gaya yang menyebabkan ekspansi dinding dada (dan karenanya, ekspansi paru) maka dinding dada dan paru yang semula teregang mengalami recoil ke ukuran prainspirasinya karena sifat – sifat elastiknya, seperti balon teregang yang dikempiskan. Sewaktu paru kembali mengecil, tekanan intra-alveolus meningkat, karena jumlah molekul udara yang lebih banyak yang semula terkandung di dalam volume paru yang besar pada akhir inspirasi kini termampatkan ke dalam volume yang lebih kecil. Pada ekspirasi biasa, tekanan intra-alveolus meningkat sekitar 1 mmHg diatas tekanan atmosfer menjadi 761 mmHg. Udara kini meninggalkan paru menuruni gradien tekanannya dari tekanan intra-alveolus yang lebih tinggi ke tekanan atmosfer yang lebih rendah. Aliran keluar udara berhenti ketika tekanan intra-alveolus menjadi sama dengan tekanan atmosfer dan gradien tekanan tidak ada lagi.1

Karena diagfragma adalah otot inspirasi utama dan relaksasinya juga menyebabkan ekspirasi, maka paralisis otot interkostal saja tidak secara serius memperngaruhi

11

pernafasan tenang. Namun, gangguan aktifitas diagfragma karena kelainan saraf atau otot dapat menyebabkan parlisis pernafasan. Untungnya, saraf frenikus berasal dari medulla spinalis didaerah leher (segmen servikalis 3,4, dan 5) dan kemudian turun ke diagfragma didasar thoraks, dan bukan berasal dari daerah thoraks medulla spinalis seperti diperkiran sebelumnya. Karena itu, orang yang mengalami kelumpuhan total dibawah leher oleh trauma medulla spinalis masih dapat bernafas, meskipun mereka tidak dapat menggunakan semua otot rangka di lengan dan tungkai mereka.1

Ekspirasi paksa : kontraksi otot ekspirasi

Selama pernafasan tenang, ekspirasi normalnya merupakan suatu proses pasif, karena dicapai oleh recoil elastic paru ketika otot – otot inspirasi melemas, tanpa memerlukan kontraksi otot atau pengeluaran energy. Sebaliknya, inspirasi selalu aktif karena ditimbulkan hanya oleh kontraksi otot inspirasi dengan menggunakan energy. Ekspirasi dapat menjadi aktif untuk mengosongkan paru secara lebi tuntas dan lebih cepat daripada yang dicapai selama pernapasan tenang, misalnya sewaktu pernapasan dalam ketika olahraga. Tekanan intra-alveolus harus lebih ditingkatkan diatas tekanan atmosfer daripada yang dicapai oleh relaksasi biasa otot inspirasi dan recoil elastic paru. Untuk menghasilkan ekspirasi paksa atau aktif tersebut, otot- otot ekspirasi harus lebih berkontraksi untuk menggurangi volum rongga thoraks dan paru. Otot ekspirasi yang paling penting adalah (yang mungkin tidak didunga sebelumnya) otot dinding abdomen.1

Sewaktu otot abdomen berkontraksi terjadi peningkatan tekanan intra-abdomen yang menimbulkan gaya keatas pada diagfragma, dorongnya semakin keatas kedalam rongga thoraks daripada posisi lemasnya sehingga ukuran vertical rongga thoraks semakin kecil. Otot ekspirasi lain adalah otot interkostal internal, yang kontraksinya menarik iga turun dan masuk, mendatarkan dinding dada dan semakin mengurangi ukuran rongga thoraks; tindakan ini berlawanan dengan otot interkostal eksternal.1

Sewaktu kontraksi aktif otot ekspirasi semakin menggurangi volum rongga thoraks, volum paru juga semakin berkurang karena paru tidak harus teregang lebih banyak untuk mengisi rongga thoraks yang lebih kecil; yaitu, paru diperbolehkan mengempis ke volume yang lebih kecil. Tekanan intra-alveolus lebih meningkat sewaktu udara di paru tertampung di dalam volum yang lebih kecil. Perbedaan antara tekanan intra-alveolus dan atmosfer kini menjadi lebih besar daripada ketika ekspirasi pasif sehingga lebih banyak udara keluar menuruni gradien tekanan sebelum tercapai keseimbangan. Dengan cara ini, selama ekspirasi paksa aktif penggosongan paru menjadi lebih tuntas dibandingkan ekpirasi tenang pasif.1

Selama ekspirasi paksa, tekanan intrapleura melebihi tekanan atmosfer tetapi paru tidak kolaps. Karena tekanan intra-alvolus juga meningkat setara maka tetap terdapat gradien tekanan transmural menembus dinding pari sehingga paru tetepa terenggang dan mengisi rongga toraks.1

Selama siklus pernafasan, paru bergantian mengembang saat isnpirasi dan mengempis saat ekspirasi. Hal ini disebabkan karena terdapat dua konsep yang saling berkaitan yang berperan dalam elastisitas paru : compliance dan recoil elastic.5 

12

Kata compliance meruju kepada seberapa banyak upaya dibuthkan untuk meregangkan atau mengembangkan paru; ini analago dengan seberapa keras manusia harus bekerja untuk meniup sebuah balon. Secara spesifik, compliance adalah ukuran seberapa banyak perubahan dalam volum paru yang terjadi akibat perubahan tertentu gradien tekanan transmural, gaya yang merengangkan paru. Paru yang sangat compliance mengembang lebih besar untuk peningkatan tertentu perbedaan tekanan daripada paru yang kurang compliance. Dengan kata lain, makin rendah compliance paru makin besar gradien tekanan transmural yang harus diciptakan selama inspirasi untuk menghasilkan ekspansi paru normal. Sebaliknya, gradien tekanan transmural yang lebih besar daripada normal dapat dicapai hanya dengan membuat tekanan intra-alveolus lebih subatmosfer daripada biasa. Hal ini dicapai dengan ekspansi thoraks yang lebih besar melalui kontraksi yang lebih kuat otot – otot inspirasi. Karenanya, makin kecil compliance paru makin besar kerja yang harus dilakukan untuk menghasilkan pengembanggan paru yang sama. Paru yang kurang compliance disebut sebagai paru kaku karena tidak dapat diregangkan secara normal.1

Pengendalian Pernafasan

Aktivitas pemacu yang menciptakan irama napas teletak pada pusat kontrol yang ada di otak. Saraf yang menuju sistem pernapasan sangat penting untuk mempertahankan agar kita bisa bernapas dan secara refleks menyesuaikan tingkat ventilasi untuk menyamai kebutuhan akan penyerapan O2 dan pengeluaran CO2 yang berubah-ubah.1

Kontrol saraf atas respirasi melibatkan tiga komponen berbeda, yaitu (1) faktor yang menghasilkan irama inspirasi/ekspirasi bergantian, (2) faktor yang mengatur besar ventilasi, (3) faktor yang memodifikasi aktivitas pernapasan untuk tujuan lain.1

Pusat kontrol pernapasan pada batang otak menghasilkan pola bernapas berirama. Pusat kontrol pernapasan primer, pusat respirasi medulla, terdiri dari beberapa agregat badan saraf di dalam medulla yang menghasilkan sinyal ke otot-otot pernapasan. Dua pusat pernapasan lain terletak lebih tinggi di batang otak di pons disebut pusat pneimotaksik dan pusat apnustik.1

Pusat pernapasan medulla terdiri dari dua kelompok neuron yang dikenal sebagai kelompok respiratorik dorsal ( KRD ) dan kelompok respiratorik ventral ( KRV).1

Kelompok KRD terdiri dari neuron inspiratorik yang serat-serat descendensnya berakhir di neuron motorik yang menyarafi otot inspirasi. Ketika neuron KRD melepaskan muatan, maka terjadi inspirasi. Ketika tidak menghasilkan sinyal disebut ekspirasi. Ekspirasi diakhiri karena neuron-neuron inspiratorik kembali mencapai ambang dan melepaskan muatan. KRD memiliki hubungan penting dengan kelompok respiratorik ventral.1

Kelompok KRV terdiri dari neuron onspiratorik dan ekspiratorik, yang keduanya inaktif selama pernapasan normal yang tenang. Bagian ini diaktifkan oleh KRD sebagai mekanisme penguat selama periode saat kebutuhan akan ventilasi meningkat. Hal ini terutama penting pada ekspirasi aktif. Selama bernapas tenang tidak ada impuls yang dihasilkan di jalur descendens oleh neuron

13

ekspiratorik. Ketika respiratori aktif barulah neuron ekspiratorik merangsang neuron motorik yang menyarafi otot-otot ekspirasi. Selain itu, neuron-neuron inspiratorik KRV, ketika dirangsang KRD memacu aktivitas inspirasi ketika kebutuhan akan ventilasi tinggi.1

Pusat pernapasan di pons melakukan penyesuaian halus terhadap pusat di medulla untuk menghasilkan inspirasi dan ekspirasi yang lancar dan mulus. Pusat pneumotaksik mengirim impuls ke KRD yang membantu memadamkan neuron-neuron inspiratorik sehingga durasi inspirasi dibatasi. Pusat apnustik mencegah neuron-neuron inspiratorik dipadamkan sehingga dorongan inspirasi meningkat. Pusat pneumotaksik mendominasi pusat apnustik, membantu menghentukan inspirasi dan membiarkan ekspirasi terjadi secara normal.1

Refleks Hering-Breur

Ketika volume alun napas besar (> 1 liter), misalnya sewaktu olahraga, refleks hering-breur terpicu mencegah inflasi paru berlebihan. Reseptor regang paru di lapisan otot polos saluran napas diaktifkan oleh peregangan paru pada volume alun napas yang besar. Potensial aksi dari reseptor-reseptor regang merambat melalui serat saraf aferen ke pusat medulla dan menghambat neuron inspiratorik. Umpan balik negatif dari paru yang sangat teregang ini membantu menghentikan inspirasi tepat sebelum paru mengalami pengembangan berlebihan.1

Volume Pernafasan

Rata-rata paru orang dewasa yang sehat dapat menampung udara maximal sekitar 5,7 liter pada pria dan 4,2 liter pada wanita. Ukuran anatomik, usiam dan gaya regang paru, serta ada tidaknya penyakit pernapasan mempengaruhi kapasitas paru total.1

Paru pada manusia tidak mungkin dikosongkan secara total bahkan selama upaya ekspirasi maksimal, pertukaran gas masih berlangsung antara darah yang mengalir melalui paru dan udara alveolus yang tersisa. Akibatnya, kandungan gas darah yang meninggalkan paru untuk disalurkan ke jaringan konstan di sepanjang siklus pernapasan.1

Perubahan volume paru yang terjadi selama bernapas dapat diukur dengan menggunakan spirometer, yaitu suatu alat untuk menentukan berbagai volume dan kapasitas paru.1

Spirometer terdiri dari drum/tong terisi udara yang terapung dalam ruang berisi air. Sewaktu seseorang menghirup dan menghembuskan udara dari dan kedalam drum melalui suatu selang yang menghubungkan mulut dengan wadah udara, drum naik turun dalam wadah air. Naik turunnya drum dapat direkam sebagai spirogram, yang dikalibrasikan terhadap perubahan volume. Berikut ini adalah volume dan kapasitas paru yang dihitung menggunakan spirometer :1

Volume alun napas (tidal volume, TV), merupakan volume udara yang masuk atau keluar dari paru-paru selama satu kali bernapas. Nilai rerata pada kondisi istirahat adalah 500ml.1

14

Volume cadangan inspirasi (inspiratory reserve volume, IRV), merupakan volume udara tambahan yang dapat secara maksimal dihirup di atas volume alun napas istirahat. IRV dicapai oleh kontraksi maksimal diafragma, otot interkostal eksternal, dan otot inspirasi tambahan. Nilai rerata adalah 3000 ml.1

Kapasitas inspirasi (inspiratory capacity, IC), merupakan volume udara maksimal yang dapat dihirup ketika akhir dari ekspirasi tenang (IC = IRV + TV). Nilai reratanya adalah 3500 ml.1

Volume cadangan ekspirasi (expiratory reserve volume, ERV), merupakan volume udara tambahan yang dapat secara aktif dikeluarkan dengan mengontraksikan secara maksimal otot-otot ekspirasi melebihi udara yang secara normal dihembuskan secara pasif pada akhir volume alun napas istirahat. Nilai reratanya adalah 1000 ml.1

Volume residual (residual volume, RV), merupakan volume udara minimal yang tertinggal di paru bahkan setelah ekspirasi maksimal. Nilai reratanya adalah 1200 ml. volume residual tidak dapat diukur secara langsung dengan spirometer, karena volume udara ini tidak pernah keluar dan masuk paru. Namun, volume ini dapat ditentukan secara tak langsung melalui teknik pengenceran gas yang melibatkan inspirasi sejumlah tertentu gas penjejak tak berhaya misalnya helium.1

Kapasitas residu fungsional (functional residual capacity, FRC), merupakan volume udara yang ada di paru ketika akhir dari ekspirasi pasif normal (FRC = ERV + RV). Nilai reratanya adalah 2200 ml.1

Kapasitas vital (vital capacity, VC), merupakan volume udara maksimal yang dapat dikeluarkan dalam satu kali bernapas setelah inspirasi maksimal. Subyek pertama-tama melalui inspirasi maksimal, lalu ekspirasi maksimal (VC = IRV + TV + ERV). VC mencerminkan perubahan volume maksimal yang dapat terjadi pada paru. Hal ini jarang digunakan, karena kontraksi otot maksimal yang terlibat melelahkan, tetapi berguna untuk memastikan kapasitas fungsional paru. Nilai reratanya adalah 4500 ml.1

Kapasitas paru total (total lung capacity, TLC), merupakan volume dari udara maksimal yang dapat ditampung oleh paru-paru. ( TLC = VC + RV). Nilai reratanya adalah 5700 ml.1

Transport O2

Sistem pengangkut O2 di tubuh terdiri atas paru dan sistem kardiovaskular. Pengangkutan O2 menuju jaringan tertentu bergantung pada jumlah O2 yang masuk ke dalam paru, adanya pertukaran gas di paru yang adekuat, aliran darah yang menuju jaringan, dan kapasitas darah untuk mengangkut O2. Aliran darah bergantung pada derajat konstriksi jalinan vaskular di jaringan serta curah jantung. Jumlah O2 di dalam darah ditentukan oleh jumlah O2 yang larut, jumlah hemoglobin dalam darah, dan afinitas hemoglobin terhadap O2.

5

Terdapat tiga keadaan penting yang memengaruhi kurva disosiasi hemoglobin-oksigen yaitu pH, suhu dan kadar 2,3-bifosfogliserat (BPG; 2,3-BPG). Peningkatan suhu atau penurunan pH mengakibatkan PO2 yang lebih tinggi diperlukan agar

15

hemoglobin dapat mengikat sejumlah O2. Sebaliknya, penurunan suhu atau peningkatan pH dibutuhkan PO2 yang lebih rendah untuk mengikat sejumlah O2. Suatu penurunan pH akan menurunkan afinitas hemoglobin terhadap O2, yang merupakan suatu pengaruh yang disebut pergeseran Bohr. Karena CO2 bereaksi dengan air untuk membentuk asam karbonat, maka jaringan aktif akan menurunkan pH di sekelilingnya dan menginduksi hemoglobin supaya melepaskan lebih banyak oksigennya, sehingga dapat digunakan untuk respirasi selular.5

Transport CO2

Selain perannya dalam transport oksigen, hemoglobin juga membantu darah untuk mengangkut karbon dioksida dan membantu dalam penyanggan pH darah yaitu, mencegah perubahan pH yang membahayakan. Sekitar 7% dari karbon dioksida yang dibebaskan oleh sel-sel yang berespirasi diangkut sebagai CO2 yang terlarut dalam plasma darah. Sebanyak 23% karbon dioksida terikat dengan banyak gugus amino hemoglobin. Sebagian besar karbon dioksida, sekitar 70%, diangkut dalam darah dalam bentuk ion bikarbonat. Karbon dioksida yang dilepaskan oleh sel-sel yang berespirasi berdifusi masuk ke dalam plasma darah dan kemudian masuk ke dalam sel darah merah, dimana CO2 tersebut diubah menjadi bikarbonat. Karbon dioksida pertama bereaksi dengan air untuk membentuk asam karbonat, yang kemudian berdisosiasi menjadi ion hydrogen dan ion bikarbonat. Sebagian besar ion hydrogen berikatan di berbagai tempat pada hemoglobin dan protein lain sehingga tidak mengubah pH darah. Ion bikarbonat lalu berdifusi ke dalam plasma. Ketika darah mengalir melalui paru-paru, proses tersebut dibalik. Difusi O2 keluar dari darah akan menggeser kesetimbangan kimiawi di dalam sel darah merah kea rah pengubahan bikarbonat menjadi CO2.

6

Sehubungan dengan organ yang terlibat dalam pemasukkan udara (inspirasi) dan pengeluaran udara (ekspirasi) maka mekanisme pernapasan dibedakan atas dua macam, yaitu pernapasan dada dan pernapasan perut. Pernapasan dada dan perut terjadi secara bersamaan.5

Kesimpulan

Polwan ingin memeriksa apakah paru-parunya masih berfungsi dengan normal atau tidak menggunakan tes spirometri. Paru-paru yang dapat berfungsi dengan normal adalah paru-paru yang memiliki struktur sistem pernapasan yang normal dan tidak terdapat gangguan, sehingga mekanisme pernapasan dapat berjalan dengan normal.

Daftar Pustaka

1. Sherwood L. Fisiologi manusia : dari sel ke sistem. Edisi 6. Jakarta : EGC; 2011 : h. 498-540.

2. Sloane, Ethel. Anatomi dan fisiologi untuk pemula. Jakarta : EGC; 2003 : h.

266-277.

3. Victor EP. Atlas histologi di fiore dengan korelasi fungsional. Edisi ke-9.

Jakarta: EGC; 200 : h.231-45.

16

4. Carlos L. Histologi dasar junqueira : teks dan atlas. Jakarta : EGC; 2007 :

h.335-53.

5. Ganong WF. Buku ajar fisiologi kedokteran. Edisi ke-22. Jakarta: EGC; 2008 : h.683-94.

6. Campbell Neil A. Biologi. Edisi ke-5. Jakarta: Erlangga; 2004 : h. 65-7.

17