Pemeriksaan Fungsi Paru dengan Menggunakan SpirometerCallista FernandaFakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana Jalan Arjuna Utara no. 6 Jakarta 11510callista.fernanda@yahoo.comPendahuluanSalah satu ciri dari makhluk hidup adalah bernafas. Oleh sebab itu, dibutuhkan udara untuk bernafas. Tujuan dari pernapasan adalah untuk menyediakan oksigen bagi jaringan dan membuang karbondioksida yang merupakan hasil dari metabolisme tubuh. Untuk mencapai tujuan ini, pernapasan dibagi menjadi empat fungsi utama yaitu ventilasi paru, yang berarti masuk dan keluarnya udara antara atmosfer dan alveoli paru; difusi oksigen dan karbondioksida antara alveoli dan darah; pengangkutan oksigen dan karbondioksida dalam darah dan cairan tubuh ke dan dari sel jaringan tubuh; pengaturan ventilasi dan hal-hal lain dari pernapasan.1Udara yang masuk kedalam paru melalui proses difusi yaitu perpindahan dari tekanan tinggi ke tekanan yang rendah. Untuk mengetahui fungsi dari paru, dapat diukur volume dan kapasitasnya dengan menggunakan alat berupa spirometer. Hasil dari rekamannya disebut dengan spirogram.2Untuk lebih memahami fungsi dari paru-paru, perlu diketahui struktur secara makroskopis dan mikroskopisnya, konsep dasar mekanisme pernapasan yang terdiri dari transpor O2 dan CO2, volume dan perubahan tekanan pada paru, otot-otot yang berperan dalam respirasi serta pengendalian pernafasan.Struktur Makroskopis pada Paru-paruParu-paru merupakan salah satu organ pada sistem pernapasan yang berfungsi sebagai tempat bertukarnya oksigen dari udara, yang menggantikan karbondioksida di dalam darah.Setiap manusia memiliki dua buah paru, yaitu paru kanan dan kiri. Paru kanan mempunyai tiga lobus yaitu superior, media dan inferior, yang dibagi menjadi dua fissura. Dan paru kiri mempunyai dua lobus yaitu superior dan inferior yang dibagi oleh sebuah fissura. Lobus paru terbagi lagi menjadi beberapa segmen. Paru kanan mempunyai 10 segmen sedangkan paru kiri mempunyai 8 segmen.3Paru kanan batas anterior menuju ke bawah dimulai di belakang sendi sternoklavikular dan mencapai linea mediana pada ketinggian angulus sterni. Batas paru ini terus ke bawah melalui belakang sternum pada ketinggian sternokondralis keenam, disini batas bawah melengkung ke lateral dan sedikit ke inferior, memotong iga keenam di linea medioklavikularis dan memotong iga ke delapan pada linea medioaksilaris. Batas ini kemudian menuju ke bagian posterior spinosus vertebra torasik kesepuluh. Pada keadaan inspirasi, batas inferior kira-kira turun dua iga. Bagian inferior fissura oblikus paru kanan berakhir di batas bawah paru pada linea medioklavikularis. Lokasi fissura horizontalis pada ketinggian kartilago keempat.3Batas anterior paru kiri hampir sama dengan batas anterior paru kanan, tetapi pada ketinggian kartilago iga keempat paru kiri berdeviasi ke lateral karena terdapat jantung. Batas bawah paru kiri lebih inferior dibandingkan paru kanan karena paru kanan terbatas oleh hepar. Tidak seperti pleura, paru jarang meluas ke inferior. Pleura parietalis kostalis sering bertemu berdempetan dengan pleura parietalis diafragmatika membentuk sulkus kostofrenikus.3Vaskularisasi paru mendapat darah dari dua sistem arteri, yaitu arteri pulmonalis dan arteri bronkialis. Arteri pulmonalis bercabang dua mengikuti bronkus utama kanan dan kiri untuk kemudian bercabang-cabang membentuk ramifikasi yang memasok darah ke interstisial 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 tekanan pada arteri pulmonalis. Darah yang dipasok oleh arteri bronkialis sampai ke saluran pernapasan, serta interlobular, dan pleura. Sepertiga darah yang meninggalkan paru melalui vena azigos menuju vena kava sedangkan yang dua per tiga lagi melalui vena pulmonalis ke atrium kiri.3Pada paru-paru, terdapat selaput yang membungkusnya yaitu pleura. Pleura adalah membran serosa yang terdiri dari dua lapisan, yaitu parietal dan viseral, dimana saling berhubungan didaerah hilum. Kedua membran ini terdiri atas sel mesotel yang bertempat diatas jaringan ikat halus yang mengandung serat elastin dan kolagen. Dalam keadaan normal, rongga pleura mengandung sedikit cairan yang bekerja sebagai pelumas, sehingga memungkinkan gerakan yang halus diantara permukaan satu dengan permukaan lainnya.Struktur Mikroskopis dari Paru-paruSistem respirasi dibagi kedalam dua bagian yaitu bagian konduksi dan bagian respirasi. Bagian konduksi adalah bagian yang hanya berfungsi untuk menyalurkan udara/ gas. Sedangkan bagian respirasi adalah bagian dalam paru yang berhubungan dengan proses pertukaran gas.4 Pleura merupakan selaput pembungkus paru-paru yang disusun oleh jaringan ikat fibrosa dengan serat elastin, kolagen, dan fibroblas. Pleura dilapisi oleh selapis mesotel.Pada paru kanan, terdapat 10 segmen bronkopulmonal dan pada paru kiri terdapat 8 segmen bronkopulmonal. Bronkus dibagi atas dua macam yaitu bronkus ekstrapulmonal dan bronkus intrapulmonal. Bronkus ekstrapulmonal mirip dengan trakea, namun memiliki diameter yang lebih kecil.Bronkus intrapulmonal biasanya dikenali dari adanya beberapa lempeng tulang rawan yang letaknya berdekatan, membentuk rangka yang membantu mempertahankan lumen bronkus tetap paten. Epitelnya adalah epitel bertingkat 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.5Bronkiolus mempunyai epitel yang rendah, yaitu epitel selapis 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.5

Bronkiolus terminalis menampakkan mukosa yang berombak dengan epitel selapis silindris bersilia. Tidak ada sel goblet pada bronkiolus terminalis. Lamina propria tipis, selapis otot polos, dan masih ada adventisia pada bronkiolus terminalis.

Gambar 1. Bronkiolus Terminalis5Pada bronkiolus respiratorius langsung berhubungan dengan duktus alveolaris dan alveoli, dimana tersusun oleh epitel selapis silindris rendah atau kuboid dan dapat bersilia di bagian proksimal salurannya. Bagian terminal setiap bronkiolus respiratorius bercabang menjadi beberapa duktus alveolaris.

Gambar 2. Bronkiolus Respiratorius5Duktus alveolaris terbentuk oleh dinding yang tipis dengan epitel selapis gepeng dan dikelilingi oleh sakus alveolaris. Sekelompok alveoli bermuara ke dalam sebuah duktus alveolaris disebut sakus alveolaris. Pada sakus alveolaris terdapat serat elastin dan serat retikulin yang melingkari muaranya, serta tidak ditemukan lagi otot polos. Alveoli lonjong dilapisi epitel selapis gepeng, dimana terjadi pertukaran gas antara udara dan darah. Disekitar alveoli terdapat serat elastin dan serat kolagen. Pada dinding alveolus terdapat lubang-lubang kecil yang disebut porus alveolaris. Porus ini berfungsi untuk menghubungkan alveoli yang berdekatan sehingga terjadi sirkulasi udara kolateral. Alveoli yang berdekatan memiliki septum interalveolar bersama. Septum intraalveolar ini terdiri atas 4 macam sel yaitu sel alveolar tipe 1, sel alveolar tipe 2, sel alveolar fagosit dan sel endotel kapiler.Sel alveolar tipe 1/ pneumonosit 1 memiliki inti yang gepeng dan sitoplasma yang tipis. Terdapat membrana basalis yang memisahkan sel ini dengan sel endotel kapiler. Pneumosit 2 memiliki inti kubis dan menghasilkan cairan surfaktan yang berfungsi untuk menjaga permukaan alveoli tidak kolaps pada akhir ekspirasi. Sel alveolar fagosit/ sel debu memiliki inti yang bulat, berasal dari monosit darah. Sel ini bekerja untuk memfagosit debu, mikroorganisme dan benda asing yang terdapat di alveoli saat melakukan inspirasi. Sel endotel kapiler adalah sel yang melapisi kapiler darah, dimana terdiri dari inti yang gepeng dan kromatin inti yang halus.

Gambar 3. Alveolus5Mekanisme RespirasiRespirasi mencakup dua proses yang terpisah tetapi berkaitan, yaitu respirasi internal dan respirasi eksternal. Respirasi internal/ respirasi sel merupakan proses-proses metabolik intrasel yang dilakukan di dalam mitokondria, menggunakan O2 dan menghasilkan CO2 selagi mengambil energi dari molekul nutrien. Respirasi eksternal adalah seluruh rangkaian kejadian pertukaran O2 dan CO2 antara lingkungan ekstrasel dan sel tubuh. Respirasi eksternal mencakup empat tahap, yaitu:81. Udara secara bergantian dimasukkan ke dan dikeluarkan dari paru sehingga udara dapat dipertukarkan antara atmosfer dan kantung udara paru. Pertukaran ini dilaksanakan oleh tindakan mekanis bernapas atau ventilasi. Kecepatan ventilasi diatur untuk menyesuaikan aliran udara antara atmosfer dan alveolus sesuai kebutuhan metabolik tubuh akan penyerapan O2 dan pengeluaran CO2.1. O2 dan CO2 dipertukarkan antara udara di alveolus dan darah di kapiler paru melalui proses difusi.1. Darah mengangkut O2 dan CO2 antara paru dan jaringan.1. O2 dan CO2 dipertukarkan antara jaringan dan darah melalui proses difusi menembus kapiler sistemik (jaringan).

Proses pertukaran udara atau ventilasi memiliki dua fase yaitu inspirasi dan ekspirasi. Inspirasi adalah gerakan perpindahan udara yang masuk ke dalam paru-paru, sedangkan ekspirasi adalah gerakan perpindahan udara meninggalkan paru-paru.Udara mengalir masuk dan keluar dari paru-paru memiliki dasar hukum yang sama seperti halnya cairan, yaitu mengalir dari satu tempat ke tempat lainnya karena adanya perbedaan tekanan. Adanya perbedaan tekanan ini menyebabkan udara mengalir dari tekanan yang tinggi ke tekanan yang lebih rendah. Dalam kondisi standar, udara atmosfer mengeluarkan tekanan 760 mmHg. Udara dalam alveoli pada akhir satu ekspirasi dan sebelum dimulai inspirasi berikutnya juga mengeluarkan tekanan 760 mmHg. Itulah sebabnya pada titik ini, udara tidak memasuki dan tidak meninggalkan paru-paru.Selama inspirasi, pergerakan diafragma dan otot bantu pernapasan lainnya memperluas rongga dada, sehingga menurunkan tekanan rongga dada sampai di bawah atmosfer. Hal ini menyebabkan udara tertarik melalui trakhea dan bronkus lalu masuk hingga ke dalam alveoli. Pada saat ekspirasi normal, diafragma relaksasi dan paru-paru mengempis. Hal tersebut menyebabkan penurunan luas rongga dada. Tekanan alveol kemudian melebihi tekanan di atmosfer, sehingga udara terdesak keluar dari paru-paru menuju atmosfer. Pada waktu oksigen dihirup dan sampai pada alveolus, tekanan parsial ini mengalami penurunan sampai sekitar 103 mmHg sebagai akibat dari udara yang tercampur dengan ruang rugi anatomis pada saluran udara dengan uap air.Oksigen yang masuk dan sampai di alveolus akan berdifusi masuk ke kapiler paru. Tekanan oksigen dalam alveoli tinggi dan tekanan karbondioksida rendah. Darah dalam kapiler pulmonal, yang berasal dari dalam tubuh mempunyai kandungan tekanan oksigen yang rendah dan tekanan karbondioksida yang tinggi. Itulah sebabnya, dalam pernapasan oksigen akan berdifusi dari udara di dalam alveoli ke dalam darah, dan karbondioksida berdifusi dari darah ke dalam udara di alveoli. Darah yang kembali dari jantung sekarang mempunyai kandungan tekanan oksigen yang tinggi dan tekanan karbondioksida yang rendah dan dipompakan oleh ventrikel kiri ke dalam sirkulasi sistemik. Darah arteri yang mencapai kapiler sistemik mempunyai kandungan tekanan oksigen yang tinggi dan tekanan karbondioksida yang rendah. Sel tubuh dan cairan jaringan mempunyai tekanan oksigen yang rendah dan tekanan karbondioksida tinggi karena sel-sel secara kontinu menggunakan oksigen dalam pembentukan energi dan menghasilkan karbondioksida. Itulah sebabnya oksigen berdifusi dari darah ke cairan jaringan dan karbondioksida berdifusi dari cairan jaringan ke dalam darah.Kecepatan proses difusi dipengaruhi oleh perbedaan tekanan parsial gas, luas penampang lintang antar muka gas-cairan, panjang jarak yang harus ditembus molekul-molekul gas, daya larut gas dan berat molekul gas tersebut.Otot-otot PernafasanOtot-otot pernafasan merupakan salah satu struktur penunjang yang diperlukan agar sistem pernapasan dapat bekerja dengan baik. Dalam satu kali siklus pernafasan, terdapat satu kali inspirasi dan ekspirasi.Inspirasi adalah proses menghirup udara, dimana merupakan suatu proses aktif karena menyebabkan kontraksinya otot-otot inspirasi. Otot-otot inspirasi dibagi kedalam dua macam yaitu otot inspirasi utama dan otot inspirasi tambahan. Saat melakukan inspirasi tenang, otot-otot yang berkontraksi adalah otot-otot utama, yaitu m. interkostalis ekternus, m. interkartilaginus parasternal dan otot diafragma.6 Otot diafragma merupakan otot yang berperan 75% dalam meningkatkan volume paru. Sedangkan pada inspirasi kuat, digunakan otot-otot inspirasi tambahan, yaitu m. sternokleidomastoideus, m. skalenus anterior, m. skalenus medius, m. skalenus posterior, dan m. pektoralis mayor. Otot-otot ini mengalami kontraksi sehingga menekan diafragma ke bawah dan mengangkat rongga dada untuk memperbesar volume udara yang dapat masuk.Ekspirasi adalah proses menghembuskan nafas, dimana pada ekspirasi tenang merupakan proses pasif karena hanya merelaksasikan otot-otot inspirasi. Pada ekspirasi tenang, jaringan paru yang teregang akan kembali ke kedudukan semula. Sedangkan ekspirasi kuat terjadi karena adanya kontraksi dari m. interkostalis interna, m. interkartilaginus parasternal, m. rektus abdominis, dan m. oblikus abdominis ekternus, sehingga mengangkat diafragma dan menarik rongga dada untuk mengeluarkan udara dari paru.7Pengaruh Tekanan pada Proses VentilasiSeperti yang telah kita ketahui, pertukaran udara didalam paru-paru terjadi melalui proses difusi, yaitu udara mengalir dari daerah dengan tekanan tinggi ke daerah tekanan rendah, menuruni gradien tekanan. Terdapat tiga tekanan yang berperan penting dalam ventilasi, yaitu:81. Tekanan atmosfer (barometrik) adalah tekanan yang ditimbulkan oleh berat udara di atmosfer pada benda di permukaan bumi. Pada ketinggian permukaan laut, tekanan ini sama dengan 760 mmHg. Pada perbedaan ketinggian akan menyebabkan perbedaan tekanan pula.1. Tekanan intra-alveolus atau tekanan intrapulmo adalah tekanan di dalam 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 tekanannya seimbang.1. Tekanan intrapleura adalah tekanan di dalam kantung pleura. Tekanan ini merupakan tekanan yang ditimbulkan di luar paru di dalam rongga thoraks. Tekanan intrapleura biasanya lebih rendah daripada tekanan atmosfer, sekitar 756 mmHg saat istirahat. Tekanan intrapleura tidak menyeimbangkan diri dengan tekanan atmosfer atau intra-alveolus karena tidak ada komunikasi langsung antara rongga pleura dengan atmosfer maupun paru. Karena kantung pleura adalah suatu kantung tertutup tanpa lubang, maka udara tidak dapat keluar atau masuk meskipun terdapat gradien tekanan antara kantung pleura dan daerah sekitarnya. Transpor OksigenKarena oksigen sangat tidak larut dalam air, maka sangat sedikit oksigen yang diangkut dalam darah dalam bentuk O2 terlarut. Oksigen dibawa dalam darah dengan mengikat hemoglobin. Hemoglobin terdiri atas 4 subunit, masing-masing dengan satu kofaktor yang disebut gugus heme yang mempunyai sebuah atom besi di pusatnya. Besi itulah yang sesungguhnya berikatan dengan oksigen dan masing-masing molekul hemoglobin dapat membawa empat molekul O2. Untuk berfungsi dalam transpor oksigen, hemoglobin berikatan dengan gas secara tidak permanen, sehingga dapat mengikat oksigen di paru-paru dan melepaskannya di bagian tubuh yang lain. Pemuatan dan pembongkaran bergantung pada kerja sama di antara keempat subunit molekul hemoglobin tersebut. Pengikatan oksigen ke salah satu subunit akan menginduksi subunit sisanya untuk sedikit mengubah bentuknya sedemikian rupa sehingga afinitasnya terhadap oksigen meningkat. Ketika satu subunit membongkar oksigennya, ketiga subunit yang lain akan segera mengikuti karena perubahan konformasi akan menurunkan afinitasnya terhadap oksigen.9Pengikatan dan pembebasan oksigen secara kooperatif sangat terlihat jelas pada kurva dissosiasi oksi Hb. Sepanjang kisaran tekanan parsial (PO2) di mana kurva dissosiasi mempunyai kemiringan yang tajam, perubahan nilai sedikit saja akan menyebabkan hemoglobin memuat atau melepaskan oksigen dalam jumlah yang sangat banyak. Ketika sel dalam lokasi tertentu mulai bekerja lebih keras selama olahraga, nilai PO2 menurun tajam di sekitarnya ketika O2 dikonsumsi dalam respirasi seluler.9Seperti halnya semua protein, konformasi hemoglobin sensitif terhadap berbagai faktor lingkungan. Sebagai contoh, suatu penurunan pH akan menurunkan afinitas hemoglobin terhadap O2, yang merupakan suatu pengaruh yang disebut pergeseran Bohr (Bohr Shift). Karena CO2 bereaksi dengan air untuk membentuk asam karbonat, maka jaringan aktif dan menurunkan pH sekelilingnya dan menginduksi hemoglobin supaya melepaskan lebih banyak oksigennya sehingga dapat digunakan untuk respirasi seluler. Faktor lainnya yang dapat meningkatkan dissosiasi oksi Hb adalah temperatur suhu dan 2,3 BPG yang meningkat. Protein pembawa O2 yang lainnya adalah mioglobin dalam otot dan Hb fetus. Mereka memiliki bagian kurva yang meningkat dan lebih curam sehingga bergeser ke kiri. Hb juga dapat berikatan dengan gas lainnya, seperti karbon monoksida. CO memiliki kurva disosiasi yang jauh lebih curam dan oleh karena itu, walaupun dalam konsentrasi rendah, CO dapat memindahkan sejumlah oksigen yang besar dari Hb dan menyebabkan toksisitas CO yang tinggi.10 Transpor KarbondioksidaKarbondioksida yang berdifusi ke dalam darah dari jaringan dibawa ke paru-paru dimulai dari sejumlah kecil karbondioksida (7% sampai 8%), yang terlarut dalam plasma, lalu karbondioksida yang tersisa bergerak ke dalam sel darah merah, di mana 25% nya bergabung dalam bentuk reversible yang tidak kuat dengan gugus amino di bagian globin pada hemoglobin, membentuk karbaminohemoglobin.1Sebagian besar karbondioksida dibawa dalam bentuk bikarbonat, terutama dalam plasma. Jika karbondioksida dalam sel darah merah berikatan dengan air, akan membentuk asam karbonat dalam reaksi bolak-balik yang dikatalis oleh enzim anhidrase karbonik.Reaksi bolak balik tersebut berjalan ke dua arah, bergantung pada besarnya konsentrasi senyawa. Jika konsentrasi CO2 tinggi seperti di dalam jaringan, reaksi berlangsung ke kanan sehingga lebih banyak terbentuk ion hidrogen dan bikarbonat. Dalam paru, konsentrasi karbondioksidanya lebih rendah sehingga reaksi berlangsung ke kiri dan melepaskan karbondioksida.1Reaksi karbamino dan pembentukan ion bikarbonat keduanya menghasilkan ion hidrogen, di mana menurunkan pH darah dari 7,40 (arteri) menjadi 7,36 (vena). Sebagian yang jauh lebih besar dibuffer, terutama oleh Hb. Dengan memperbaiki buffer H+ dalam eritrosit mendorong reaksi ke kanan dan menyebabkan lebih banyak CO2 untuk diambil (efek Haldane).10Dalam kapiler pulmonar, semua reaksi ini dibalik oleh penurunan PCO2. Ion bikarbonat berdifusi kembali ke dalam sel darah merah, menerima ion hidrogen dan membentuk CO2 + H2O. Reaksi ini didukung oleh pembebasan ion H+ yang menyertai oksigenisasi Hb dalam paru (efek Haldane). Jadi, CO2 dihasilkan melalui dua proses. CO2 berdifusi sepanjang gradien konsentrasinya ke dalam alveoli di mana PCO2 rendah dan keluar bersama udara ekspirasi.Berhubungan pergeseran klorida jika ion bikarbonat bermuatan negatif yang terbentuk dalam sel darah merah berdifusi ke dalam plasma dan hanya menyisakan ion bermuatan positif berlebihan, jika sudah terjadi ketidakseimbangan untuk mempertahankan netralitas elektrokimia maka ion bermuatan negatif lain yang sebagian besar ion klorida, bergerak ke dalam sel darah merah untuk memulihkan ekuilibrium ion, hal inilah yang disebut dengan pergeseran klorida, kandungan klorida dalam sel darah merah di arteri akan lebih besar dibandingkan dalam darah vena.Volume Paru dan Kapasitas ParuUji fungsi paru digunakan untuk mengevaluasi kemampuan paru dan menangani pasien penyakit paru. Pemeriksaan fungsi paru berguna untuk menilai hasil terapi dan perkembangan penyakit. Yang digolongkan sebagai uji faal paru adalah uji spirometri, analisis gas darah arteri dan uji kapasitas difusi.2Yang akan dibahas lebih lanjut adalah uji spirometri. Uji spirometri merupakan suatu cara pengujian yang sederhana dan tidak rumit. Ada beberapa macam spirometer yaitu water sealed spirometer, bellow spirometer, dan electronic spirometer. Hasil pemeriksaan spirometri berupa gambar langsung dari pena pada kymograph disebut spirogram.2Saat bernapas normal dimana tubuh dalam keadaan istirahat, kita menghirup sekitar 0,5 liter udara setiap kalinya. Ini disebut sebagai volume alun napas (tidal volume). Pada awal dan akhir bernapas normal, terdapat cadangan yang cukup bermakna. Saat akhir inspirasi normal, dengan sedikit berupaya, paru diisi lebih lanjut dengan udara. Tambahan udara yang dihirup disebut volume cadangan inspirasi (inspiratory reserve volume). Demikian juga pada akhir ekspirasi normal, kita dapat memaksakan lebih banyak udara yang keluar dari paru. Udara ekspirasi tambahan ini disebut volume cadangan ekspirasi (expiratory reserve volume). Meskipun paru sudah mengeluarkan ekspirasi sekuat-kuatnya, namun paru akan tetap mengandung sebagian udara, yang disebut volume residu. Volume residu ini terdiri dari volume kolaps dan volume minimal. Volume kolaps adalah udara yang masih dapat dikeluarkan dari paru sesudah ekspirasi maksimal bila paru kolaps. Sedangkan volume minimal adalah udara yang masih tersisa dalam paru sesudah paru tersebut kolaps. 8 Udara tertinggal di paru setelah ekspirasi normal disebut kapasitas residu fungsional (functional residual capacity). Kapasitas residual fungsional (FRC) adalah penambahan volume residual dan volume cadangan ekspirasi, dengan besar kapasitas 2200 ml. Kapasitas inspirasi (IC) adalah penambahan volume tidal dan volume cadangan respirasi. Nilai rata-ratanya adalah 3500 ml. Apabila menghirup napas sedalam mungkin dan mengeluarkannya sebanyak mungkin, disebut kapasitas vital. Kapasitas vital menggambarkan kemampuan pengembangan pada paru, yang merupakan hasil penjumlahan dari volume cadangan inspirasi ditambah volume cadangan ekspirasi ditambah total volume. Kapasitas paru total (TLC) adalah volume udara maksimal yang dapat ditampung oleh paru saat inspirasi maksimal, yaitu penjumlahan dari kapasitas vital dengan volume residu.8

Gambar 3. Volume dan Kapasitas Paru-paru1Tidak semua udara yang kita hirup menambahkan O2 ke darah. Volume trakea dan bronkus disebut ruang mati anatomik (anatomic dead space) karena udara di ruang ini tidak terpajan ke darah di kapiler paru. Ruang mati anatomik biasanya sekitar 0,15 liter. Selain itu, pada sebagian penyakit beberapa kapiler alveolus tidak terisi darah dan di alveolus ini tidak terjadi penyerapan O2. Volume yang tidak digunakan ini disebut ruang mati fisiologik atau ruang mati alveolus.1 Pengendalian Pernafasan 1. Pusat kontrol pernapasan (respiratory control centers)Sel saraf pengontrol pernapasan terletak berpencar di beberapa level, yaitu di batang otak (pons dan medulla oblongata) serta di korteks cerebri. Sentrum pernapasan yang terdapat di medulla oblongata berperan untuk pernapasan spontan (involuntary). Pada pusat respirasi ini terdiri dari dua kelompok neuron, yaitu kelompok dorsal (DRG) dan kelompok ventral (VRG). Kelompok dorsal terutama terdiri dari neuron I yaitu untuk inspirasi. Secara periodik, neuron ini melepaskan impuls dengan frekuensi 12-15/ menit. Serat-serat saraf yang keluar dari neuron ini sebagian besar akan berakhir di motor neuron medulla spinalis dan akan mempersarafi otot-otot inspirasi. Namun sebagian serat saraf dari kelompok dorsal ini akan berjalan ke kelompok ventral.8 Kelompok ventral terdiri dari neuron I dan neuron E. Pada kelompok ventral ini neuronnya akan aktif apabila dibutuhkan pada peningkatan ventilasi. Bila dibutuhkan peningkatan ventilasi, neuron I ventral akan diaktifkan neuron I dorsal. Impuls yang sampai di neuron I ventral akan diteruskan ke otot-otot inspirasi tambahan. I dorsal juga akan merangsang neuron E ventral, yang menyebabkan keluarnya impuls untuk otot-otot ekspirasi aktif. Bila neuron E ventral sudah teraktifkan maka akan memberikan umpan balik dengan mengeluarkan impuls yang menghambat neuron I dorsal.8Pusat pengaturan di pons melakukan penyesuaian halus terhadap pusat di medulla untuk membantu menghasilkan inspirasi dan ekspirasi yang lancar dan mulus. Pusat pneumotaksik terdapat di pons bagian atas, berfungsi memutuskan inspirasi dengan menghambat aktifitas neuron I. Pusat apneustik terdapat di pons bagian bawah, berpengaruh tonik terhadap pusat inspirasi yang berfungsi mempertahankan inspirasi dan dihambat oleh impulse aferen melalui N X. Pusat pneumotaksik mendominasi pusat apneustik. Apabila tidak ada pusat pneumotaksik, akan mengakibatkan apneusis (berhentinya nafas pada fase inspirasi).8Pusat pengaturan pernapasan volunter berada di korteks cerebri. Impulsnya disalurkan melalui traktus kortikospinalis ke motor neuron saraf pernapasan. Bila hubungan pusat dengan perifer terputus, pernapasan spontan akan berhenti tetapi pernapasan yang disengaja masih dapat dilakukan. Pusat pernafasan volunter ini merupakan modifikasi aktivitas pernapasan untuk tujuan lain. Contohnya adalah mengontrol napas untuk berbicara, menyanyi, dan lain-lain.

2. Rangsangan kimia/ kemoreseptorKekuatan dari ventilasi merupakan respon dari tiga faktor kimiawi yaitu PO2, PCO2, dan H+. Kandungan gas didalam darah arteri diatur secara tepat sehingga tekanan oksigen dan tekanan karbondioksida nya selalu konstan. Untuk mempertahankan gas-gas darah arteri dalam kisaran yang normal maka dilakukan variasi pada besarnya ventilasi, yang disesuaikan dengan kebutuhan tubuh dalam penyerapan oksigen dan pengeluaran karbondioksida. Jika lebih banyak oksigen yang diserap maka karbondioksida yang lepaskan juga banyak karena jaringan melakukan metabolisme yang lebih aktif, ventilasi pun akan meningkat. Dua sinyal yang paling jelas meningkatkan ventilasi adalah penurunan dari PO2 dan peningkatan dari PCO2. Jika tekanan oksigen menurun, ventilasi akan meningkat dengan mengikat lebih banyak oksigen. Dan apabila terjadi peningkatan tekanan karbondioksida maka tubuh akan mengeluarka kelebihan karbondioksida tersebut. Faktor H+ juga berpengaruh dalam keseimbangan asam-basa didalam tubuh.3. Reseptor non kimia/ mekanoreseptor Yang termasuk dalam rangsangan non kimia adalah peningkatan suhu. Apabila suhu dalam tubuh meningkat maka secara otomatis tubuh akan mengeluarkan panasnya dengan meningkatkan ventilasi. Rangsangan yang lainya adalah reseptor regang (refleks Hering Breuer). Refleks ini berfungsi untuk mencegah inflasi paru yang berlebihan. Reseptor ini diaktifkan oleh perangsangan paru pada tidal volume yang besar. Reseptor regang ini akan menghambat neuron inspiratorik sehingga paru yang sangat teregang akan menghentikan inspirasi tepat sebelum paru mengalami pengembangan yang berlebihan. Rangsangan juga terjadi pada propioreseptor, yaitu mengatur koordinasi aktivitas otot saat melakukan respirasi. PenutupSistem pernapasan berperan menyediakan oksigen yang diambil di atmosfer dan mengeluarkan karbondioksida dari sel-sel tubuh menuju udara bebas. Sistem ini mencakup seluruh saluran pernapasan yang berjalan ke paru dan paru yang merupakan tempat pertukaran gas. Oksigen yang masuk, akan berdifusi ke kapiler darah dan akan diedarkan ke seluruh jaringan oleh darah. Begitu juga sebaliknya, karbondioksida dari jaringan akan akan berdifusi masuk ke paru, yang nantinya akan berdifusi masuk ke alveol dan di buang saat proses ekspirasi. Proses pernafasan ini melibatkan otot-otot pernapasan dan diatur oleh pusat pernapasan. Untuk mengetahui fungsi dari paru-paru, dapat diukur volume dan kapasitasnya dengan menggunakan alat berupa spirometer.

Daftar Pustaka1. Guyton AC, Hall JE. Buku ajar fisiologi kedokteran. Edisi ke-11. Jakarta: EGC; 2007.h.527-78.1. Darmanto R. Respirologi. Jakarta: EGC; 2009. h. 25, 219-21.1. Gunardi S. Anatomi sistem pernapasan. Jakarta: FKUI; 2007. h. 88. 1. Bloom, Fawcett. Buku ajar histologi. Ed ke-12. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2003. h. 629-49.1. Eroschenko VP. Atlas histologi di fiore dengan korelasi fungsional. Ed ke-9. Jakarta: EGC; 2003. h. 333-44.1. Faiz O, Moffat D. At a glance series anatomi. Jakarta: Erlangga; 2004.h.1-22.1. Somantri I. Asuhan keperawatan pada pasien dengan gangguan sistem pernapasan. Jakarta: Salemba Medika; 2007. h.1-15.1. Sherwood L. Fisiologi manusia dari sel ke sistem. Ed ke-6. Jakarta: EGC; 2011. h. 497-538.1. Campbell NA, Reece JB, Mitchell LG. Biologi. Ed ke-5. Jakarta: Erlangga; 2004. h. 65-7.1. Despopoulos A, Silbernagl S. Atlas berwarna dan teks fisiologi. Ed ke-4. Jakarta: Hipokrates; 1998. h. 96-101.

15