2.1. Anatomi Sistem Pernapasan Pernapasan adalah pertukaran gas, yaitu oksigen (O²) yang dibutuhkan

tubuh untuk metabolisme sel  dan karbondioksida (CO²) yang dihasilkan dari

metabolisme tersebut dikeluarkan dari tubuh melalui paru.

Fungsi sistem pernapasan adalah untuk mengambil Oksigen dari atmosfer

kedalam sel-sel tubuh dan untuk mentranspor karbon dioksida yang dihasilkan sel-

sel tubuh kembali ke atmosfer. Organ–organ respiratorik juga berfungsi dalam

produksi wicara dan berperan dalam keseimbanga asam basa, pertahanan tubuh

melawan benda asing, dan pengaturan hormonal tekanan darah.

Sistem pernapasan pada manusia mencakup dua hal, yakni saluran

pernapasan dan mekanisme pernapasan. Urutan saluran pernapasan adalah

sebagai berikut: rongga hidung - faring – laring - trakea - bronkus - paru-paru

(bronkiolus dan alveolus).

Adapun alat-alat  Pernapasan pada manusia adalah sebagai berikut :

1. alat pernafasan atas

a. Rongga Hidung (Cavum Nasalis)

Udara dari luar akan masuk lewat rongga hidung (cavum nasalis). Rongga

hidung berlapis selaput lendir, di dalamnya terdapat kelenjar minyak (kelenjar

sebasea) dan kelenjar keringat (kelenjar sudorifera). Selaput lendir berfungsi

menangkap benda asing yang masuk lewat saluran pernapasan. Selain itu, terdapat

juga rambut pendek dan tebal yang berfungsi menyaring partikel kotoran yang

masuk bersama udara. Juga terdapat konka yang mempunyai banyak kapiler darah

yang berfungsi menghangatkan udara yang masuk.

Di dalam rongga hidung terjadi penyesuaian suhu dan kelembapan udara

sehingga udara yang masuk ke paru-paru tidak terlalu kering ataupun terlalu

lembap. Udara bebas tidak hanya mengandung oksigen saja, namun juga gas-gas

yang lain. Misalnya, karbon dioksida (CO2), belerang (S), dan nitrogen (N2). Selain

sebagai organ pernapasan, hidung juga merupakan indra pembau yang sangat

sensitif. Dengan kemampuan tersebut, manusia dapat terhindar dari menghirup gas-

gas yang beracun atau berbau busuk yang mungkin mengandung bakteri dan bahan

penyakit lainnya. Dari rongga hidung, udara selanjutnya akan mengalir ke faring.

b. Faring

Udara dari rongga hidung masuk ke faring. Faring merupakan percabangan 2

saluran, yaitu saluran pernapasan (nasofarings) pada bagian depan dan saluran

pencernaan (orofarings) pada bagian belakang.

Pada bagian belakang faring (posterior) terdapat laring (tekak) tempat

terletaknya pita suara (pita vocalis). Masuknya udara melalui faring akan

menyebabkan pita suara bergetar dan terdengar sebagai suara.

Makan sambil berbicara dapat mengakibatkan makanan masuk ke saluran

pernapasan karena saluran pernapasan pada saat tersebut sedang terbuka.

Walaupun demikian, saraf kita akan mengatur agar peristiwa menelan, bernapas,

dan berbicara tidak terjadi bersamaan sehingga mengakibatkan gangguan

kesehatan.

Gambar.Faring

c.  Laring

laring (tekak) adalah tempat terletaknya pita suara (pita vocalis). Masuknya

udara melalui faring akan menyebabkan pita suara bergetar dan terdengar sebagai

suara. Laring berparan untuk pembentukan suara dan untuk melindungi jalan nafas

terhadap masuknya makanan dan cairan. Laring dapat tersumbat, antara lain oleh

benda asing ( gumpalan makanan ), infeksi ( misalnya infeksi dan tumor).

Gambar.Laring

2. Alat pernafasan bawah

a. Trakea

Tenggorokan berupa pipa yang panjangnya ± 10 cm, terletak sebagian di

leher dan sebagian di rongga dada (torak). Dinding tenggorokan tipis dan kaku,

dikelilingi oleh cincin tulang rawan, dan pada bagian dalam rongga bersilia. Silia-silia

ini berfungsi menyaring benda-benda asing yang masuk ke saluran pernapasan.

b.  Bronkus

Tenggorokan (trakea) bercabang menjadi dua bagian, yaitu bronkus kanan

dan bronkus kiri. Struktur lapisan mukosa bronkus sama dengan trakea, hanya

tulang rawan bronkus bentuknya tidak teratur dan pada bagian bronkus yang lebih

besar cincin tulang rawannya melingkari lumen dengan sempurna. Bronkus

bercabang-cabang lagi menjadi bronkiolus.

Gambar.Bronkus

c.  Paru-paru

Paru-paru terletak di dalam rongga dada bagian atas, di bagian samping

dibatasi oleh otot dan rusuk dan di bagian bawah dibatasi oleh diafragma yang

berotot kuat. Paru-paru ada dua bagian yaitu paru-paru kanan (pulmo dekster) yang

terdiri atas 3 lobus dan paru-paru kiri (pulmo sinister) yang terdiri atas 2 lobus.

Paru-paru dibungkus oleh dua selaput yang tipis, disebut pleura. Selaput

bagian dalam yang langsung menyelaputi paru-paru disebut pleura dalam (pleura

visceralis) dan selaput yang menyelaputi rongga dada yang bersebelahan dengan

tulang rusuk disebut pleura luar (pleura parietalis).

Gambar.paru-paru

Antara selaput luar dan selaput dalam terdapat rongga berisi cairan pleura

yang berfungsi sebagai pelumas paru-paru. Cairan pleura berasal dari plasma darah

yang masuk secara eksudasi. Dinding rongga pleura bersifat permeabel terhadap air

dan zat-zat lain.

Paru-paru tersusun oleh bronkiolus, alveolus, jaringan elastik, dan pembuluh

darah. Paru-paru berstruktur seperti spon yang elastis dengan daerah permukaan

dalam yang sangat lebar untuk pertukaran gas.

Di dalam paru-paru, bronkiolus bercabang-cabang halus dengan diameter ± 1

mm, dindingnya makin menipis jika dibanding dengan bronkus. Bronkiolus ini

memiliki gelembung-gelembung halus yang disebut alveolus. Bronkiolus memiliki

dinding yang tipis, tidak bertulang rawan, dan tidak bersilia.

Gas memakai tekanannya sendiri sesuai dengan persentasenya dalam

campuran, terlepas dari keberadaan gas lain (hukum Dalton). Bronkiolus tidak

mempunyi tulang rawan, tetapi rongganya masih mempunyai silia dan di bagian

ujung mempunyai epitelium berbentuk kubus bersilia. Pada bagian distal

kemungkinan tidak bersilia. Bronkiolus berakhir pada gugus kantung udara

(alveolus).

Alveolus terdapat pada ujung akhir bronkiolus berupa kantong kecil yang

salah satu sisinya terbuka sehingga menyerupai busa atau mirip sarang tawon. Oleh

karena alveolus berselaput tipis dan di situ banyak bermuara kapiler darah maka

memungkinkan terjadinya difusi gas pernapasan.

2.2. Proses Inspirasi Dan Ekspirasi2) Mekanisme Pernapasan

Pernapasan adalah suatu proses yang terjadi secara otomatis walau dalam

keadaan tertidur sekalipun karma sistem pernapasan dipengaruhi oleh susunan

saraf otonom. Menurut tempat terjadinya pertukaran gas maka pernapasan dapat

dibedakan atas dua jenis, yaitu pernapasan luar dan dalam.

Pernapasan luar adalah pertukaran udara yang terjadi antara udara dalam

alveolus dengan darah dalam kapiler, sedangkan pernapasan dalam adalah

pernapasan yang terjadi antara darah dalam kapiler dengan sel-sel tubuh.

Masuk keluarnya udara dalam paru-paru dipengaruhi oleh perbedaan tekanan

udara dalam rongga dada dengan tekanan udara diluar tubuh. Jika tekanan di luar

rongga dada lebih besar, maka udara akan masuk. Sebaliknya apabila tekanan

dalam rongga dada lebih besar maka udara akan keluar.

Sehubungan dengan organ yang terlibat dalam pemasukan udara (inspirasi)

dan pengeluaran udara (ekspirasi) maka mekanisme pernapasan dibedakan atas

dua macam, yaitu pernapasan dada dan pernapasan perut. Pernapasan dada dan

pernapasan perut terjadi secara bersamaan.

a. Pernapasan dada

Pernapasan dada adalah pernapasan yang melibatkan otot antartulang rusuk.

Mekanismenya dapat dibedakan sebagai berikut.

1. Fase inspirasi.

Fase ini berupa berkontraksinya otot antartulang rusuk sehingga rongga dada

membesar, akibatnya tekanan dalam rongga dada menjadi lebih kecil daripada

tekanan di luar sehingga udara luar yang kaya oksigen masuk

2. Fase ekspirasi.

Fase ini merupakan fase relaksasi atau kembalinya otot antara tulang rusuk

ke posisi semula yang dikuti oleh turunnya tulang rusuk sehingga rongga dada

menjadi kecil. Sebagai akibatnya, tekanan di dalam rongga dada menjadi lebih besar

daripada tekanan luar, sehingga udara dalam rongga dada yang kaya karbon

dioksida keluar.

Gambar.pernapasan dada

b. Pernapasan perut

Pernapasan perut merupakan pernapasan yang mekanismenya melibatkan

aktifitas otot-otot diafragma yang membatasi rongga perut dada.

Mekanisme pernapasan perut dapat dibedakan menjadi dua tahap yakni :

1. Fase Inspirasi.

Pada fase ini otot diafragma berkontraksi sehingga diafragma mendatar,

akibatnya rongga dada membesar dan tekanan menjadi kecil sehingga udara luar

masuk.

2. Fase Ekspirasi.

Fase ekspirasi merupakan fase berelaksasinya otot diafragma (kembali ke

posisi semula, mengembang) sehingga rongga dada mengecil dan tekanan menjadi

lebih besar, akibatnya udara keluar dari paru-paru.

Beberapa fungsi pernafasan antara lain adalah:

     1. Mengambil oksigen yang kemudian dabawa oleh darah keseluruh tubuh.

  2. Mengeluarkan karbon dioksida yang terjadi sebagai sisa dari pembakaran

pernafasan kemudian dibawa oleh darah ke paru-paru untuk di buang ke luar tubuh.

Gambar.pernapasan perut

-       Inspirasi Tepatnya proses inspirasi adalah sebagai berikut diafragma berkontraksi,

bergerak ke arah bawah, dan mengembangkan rongga dada dari atas ke bawah.

Otot-otot interkosta eksternal menarik iga ke atas dan ke luar, yang

mengembangkan rongga dada ke arah samping kiri dan kanan serta ke depan dan

ke belakang.

Dengan mengembangnya rongga dada, pleura parietal ikut mengembang.

Tekanan intrapleura menjadi makin negatif karena terbentuk isapan singkat antara

membran pleura. Perlekatan yang diciptakan oleh cairan serosa, memungkinkan

pleura viseral untuk mengembang juga, dan hal ini juga mengembangkan paru-paru.

     Dengan mengembangnya paru-paru, tekanan intrapulmonal turun di bawah

tekanan atmosfir, dan udara memasuki hidung dan terus mengalir melalui saluran

pernapasan sampai ke alveoli. Masuknya udara terus berlanjut sampai tekanan

intrapulmonal sama dengan tekanan atmosfir; ini merupakan inhalasi normal. Tentu

saja inhalasi dapat dilanjutkan lewat dari normal, yang disebut sebagai napas dalam.

Pada napas dalam diperlukan kontraksi yang lebih kuat dari otot-otot pernapasan

untuk lebih mengembangkan paru-paru, sehingga memungkinkan masuknya udara

lebih banyak.

Otot-otot inspirasi memperbesar rongga toraks dan meningkatkan volumenya

dimana otot-otot yang berkontraksi adalah :

a. Diafragma, yaitu otot berbentuk kubah yang jika sedang rileks akan memipih saat

berkontraksi dan memperbesar rongga toraks kearah inferior.

b.  Otot intrerkostal eksternal mengangkat iga keatas dan kedepan saat berkontraksi

sehingga memperbesar rongga toraks kearah anterior dan superior.

c.  Dalam pernafasan aktif atau pernafasan dalam, otot-otot sternokleidomastoid,

pektoralis mayor, serratus-anterior, dan otot skalena juga akan memperbesar rongga

toraks.

-        Ekspirasi

Ekspirasi atau yang juga disebut ekshalasi dimulai ketika diafragma dan otot-

otot interkosta rileks. Karena rongga dada menjadi lebih sempit, paru-paru terdesak,

dan jaringan ikat elastiknya yang meregang selama inhalasi, mengerut dan juga

mendesak alveoli. Dengan meningkatnya tekanan intrapulmonal di atas tekanan

atmosfir, udara didorong ke luar paru-paru sampai kedua tekanan sama kembali.

     Perhatikan bahwa inhalasi merupakan proses yang aktif yang memerlukan

kontraksi otot, tetapi ekshalasi yang normal adalah proses yang pasif, bergantung

pada besarnya regangan pada elastisitas normal paru-paru yang sehat. Dengan

kata lain, dalam kondisi yang normal kita harus mengeluarkan energi untuk inhalasi

tetapi tidak untuk ekshalasi.

Namun begitu kita juga dapat mengalami ekshalasi diluar batas normal,

seperti ketika sedang berbicara, bernyanyi, atau meniup balon. Ekshalasi yang

demikian adalah proses aktif yang membutuhkan kontraksi otot-otot lain.

Otot-otot ekspirasi menurunkan volume rongga toraks. Ekspirasi pada

pernafasan yang tenang dipengaruhi oleh relaksasi otot dan disebut proses pasif.

Pada ekspirasi dalam, otot interkostal internal menarik kerangka iga ke bawah dan

otot abdomen berkontraksi sehingga mendorong isi  abdomen menekan diafragma.

Kepatenan Ventilasi tergantung pada empat factor :

a)    Kebersihan jalan nafas, adanya sumbatan atau obstruksi jalan nafas akan

menghalangi masuk dan keluarnya dari dan ke paru-paru

b)    Adekuatnya system syaraf pusat dan pusat pernafasan

c)    Adekuatnya pengembangan dan pengempesan peru-peru

d)    Kemampuan oto-otot pernafasan seperti diafpragma, eksternal interkosa, internal

interkosa, otot abdominal.

Ventilasi paru mengacu kepada pergerakan udara dari atmosfir masuk dan

keluar paru. Ventilasi berlangsung secara bulk flow.Bulk flow adalah perpindahan

atau pergerakan gas atau cairan dari tekanan tinggi ke rendah.

Faktor-faktor yang mempengaruhi ventilasi antara lain :

Ø  tekanan

Ø  resistensi bronkus

Ø  persyarafan bronkus

2.3. Pernafasan Eksternal dan Internal

Bentuk dari pernafasan secara garis besar dibagi menjadi 2 bagian yaitu:

1.  Proses Pernafasan pulmonal atau paru-paru (external)

Pernafasan external adalah pertukaran gas oksigen dan karbondioksida.

Pada pernafasan melalui paru-paru atau penafasan externa, oksigen didapatkan

melalui hidung dan mulut, pada waktu bernafas oksigen mesul melalui trachea dan

pipa bronchial ke alveoli dan berhubungan erat dengan darah di kapiler pulmonalis.

Hanya satu lapis membrane, yaitu membrane alveoli-kapiler, memisahkan oksigen

dan darah oksigen menembus membrane ini dan dipungut oleh hemoglobin sel

darah merah di bawa ke jantung. Dari sini di pompa di dalam arteri ke seluruh

bagian tubuh. Didalam paru-paru karbon dioksida merupakan hasil buangan yag

menembus membrane alveoli. Dari kapiler darah dikeluarkan melalui pipa bronkus

berakhir sampai pada mulut dan hidung. Darah meninggalkan paru-paru pada

tekanan oksigen 100 mmHg dan pada tingkat hemoglobinnya 95% jenuh oksigen.

Empat proses berhubungan dengan pernafasan paru-paru atau pernafasan externa :

a)   Ventilisasi pulmorter, atau gerak pernafasan yang menukar udara dalam alveoli

dengan udara luar.

b) Arus darah melalui paru-paru, darah mengandung oksigen masuk ke seluruh

tubuh, karbondioksida dari seluruh tubuh masuk ke paru-paru.

c)  Distribusi arus udar dan arus darah sedemikian sehingga jumlah tepat dari

setiapnya dapat mencapai semua bagian tubuh.

d) Difusi gas yang menembusi membrane pemmisah alveoli dan kapiler.

Karbondioksida lebih mudah berdifusi dapi pada oksigen.

Semua proses ini diatur sedemikian sehingga darah yang meninggalkan paru-

paru menerima jumlah tepat CO2 dan O2. Pada waktu gerak badan lebih banyak,

darah dating ke paru-paru membawa terlalu banyak CO2 dan terlampau sedikit O2,

jumlah CO2 tidak dapat di keluarkan, maka konsentrasinya dalam darah arteri

bertambah. Hal ini merangsang pusat pernafasan dalam otak untuk memperbesar

dan didalam pernafasan.penambahan fentilasi yang dengan demikian terjadi

mengeluarkan CO2 dan memungut lebih benyak O2.

Struktur.pernapasan eksternal

2.   Proses pernafasan Jaringan (internal)

Darah yang telah dijernihkan hemoglobinnya dengan oksigen

(oxihemoglobin), mengitari seluruh tubuh dan akhirnya mencapai kapiler, dimana

darah bergerak sangat lambat. Sel jaringan memungut oksigen dari hemoglobin

untuk memungkinkan sel melakukan oksidasi pernafasan, sebagai gantunya hasil

dari oksidasi yaitu karbondioksida.

Perubahan-parubahan berikut terjadi dalam komposisi udara dalam olveoli,

yang disebabkan pernafasan externa dan interna.

-       Udara yang di hirup: Nitrogen (79%), Oksigen (20%), karbondioksida (0-0,4%).

Udara yang masuk ke alveoli mempunyai suhu dan kelembaban atmosfer.

-       Udara yang dihembuskan: Nitrogen(79%), Oksigen(16%), karbondoiksida ( 4-0.4%).

2.4. Transport Gas Pernapasan Ventilasi, Difusi, transportasi, perfusi

a)    Ventilasi paru

Ventilasi merupakan proses untuk menggerakan gas ke dalam dan keluar

paru-paru.Ventilasi membutuhkan koordinasi otot paru dan thoraks yang elastis dan

pernapasan yang utuh. Otot pernapasan inspirasi utama adalah diafragma.

Diafragma dipersarafi oleh saraf frenik yang keluar dari medulla spinalis pada

vertebra servicalkeempat. Perpindahan O2 di atmosfer ke alveoli,dari alveoli CO2

kembali ke atmosfer.

Faktor yang mempengaruhi proses oksigenasi dalam sel adalah :

a. Tekanan O2 atmosfer

b. Jalan nafas

c. daya kembang toraks dan paru)

d. Pusat nafas (Medula oblongata) yaitu kemampuan untuk meransang CO2 dalam

darah

Gambar.ventilasi paru

b)    Difusi gas

Difusi merupakan gerakan molekul dari suatu daerah dengan konsentrasi

yang lebih tinggi ke konsentrasi yang lebih rendah. Difusi gas pernapasan terjadi di

membran kapiler alveolar dan kecepatan difusi dapat dipengaruhi oleh ketebalan

membran. Peningkatan ketebalan membrane merintangi proses kecepatan difusi

karena hal tersebut membuat gas memerlukan waktu lebih lama untuk melewati

membrane tersebut. Klien yang mengalami edema pulmonar, atau efusi pulmonar

Membrane memiliki ketebalan membrane alveolar kapiler yang meningkat akan

mengakibatkan

proses difusi yang lambat, pertukaran gas pernapasan yang lambat dan menganggu

proses pengiriman oksigen ke jaringan. Daerah permukaan membran dapat

mengalami perubahan sebagai akibat suatu penyakit kronik, penyakit akut, atau

proses pembedahan. Apabila alveoli yang berfungsi lebih sedikit maka darah

permukaan menjadi berkurang O2 alveoli berpindah ke

kapiler paru, CO2 kapiler paru berpindah ke alveoli.

Faktor yang mempengaruhi difusi :

Luas permukaan paru

Tebal membrane respirasi

Jumlah eryth/kadar Hb

Perbedaan tekanan dan konsentrasi gas

Waktu difusi

Afinitas gas

Gambar.difusi gas

c)    Transportasi gas

Gas pernapasan mengalami pertukaran di alveoli dan kapiler jaringan tubuh.

Oksigen ditransfer dari paru- paru alveoli dan kapiler jaringan tubuh. Oksigen

ditransfer dari paru- paru ke darah dan karbon dioksida ditransfer dari darah ke

alveoli untuk dikeluarkan sebagai produk sampah. Pada tingkat jarinagn, oksigen

ditransfer dari darah ke jaringan, dan karbon dioksida ditransfer dari jaringan ke

darah untuk kembali ke alveoli dan dikeluarkan. Transfer ini bergantung pada proses

difusi.

-       Transpor O2

Sistem transportasi oksigen terdiri dari system paru dan sitem

kardiovaskular.  Proses pengantaran ini tergantung pada jumlah oksigen yang

masuk ke paru-paru (ventilasi), aliran darah ke paru-paru dan jaringan (perfusi),

kecepatan divusi dan kapasitas membawa oksigen. Kapasitas darah untuk

membawa oksigen dipengaruhi oleh jumlah oksigen yang larut

dalam plasma, jumlah hemoglobin dan kecenderungan hemoglobin untuk berikatan 

dengan oksigen (Ahrens, 1990).

Jumlah oksigen yang larut dalam plasma relatif kecil, yakni hanya sekitar 3%.

Sebagian besar oksigen ditransportasi oleh hemoglobin. Hemoglobin berfungsi

sebagai pembawa oksigen dan karbon dioksida. Molekul

hemoglobin dicampur dengan oksigen untuk membentuk oksi hemoglobin.

Pembentukan oksi hemoglobin dengan mudah berbalik (revesibel), sehingga

memungkinkan hemoglobin dan oksigen berpisah, membuat oksigen menjadi

bebas. Sehingga oksigen ini bias masuk ke dalam jaringan.

       Transpor CO2

Karbon dioksida berdifusi ke dalam sel-sel darah merah dan dengan

cepat di hidrasi menjadi asam karbonat(H2 CO3 ) akibat adanya anhidrasi

karbonat. Asam karbonat  kemudian berpisah menjadi ion hydrogen(H+ )dan ion

bikarbonat (HCO3-) berdifusi dalam plasma. Selain itu beberapa karbon dioksida

yang ada dalam sel darah merah bereaksi dengan kelompok asam amino

membentuk senyawa karbamino. Reaksi ini dapat bereaksi dengan

cepat tanpa adanya enzim. Hemoglobin yang berkurang (deoksihemoglobin) dapat

bersenyawa dengan karbon dioksida dengan lebih midah daripada oksi

hemoglobin. Dengan demikian darah vena mentrasportasi sebagian besar karbondoi

ksida.

d) perfusi

Perfusi pulmonal adalah aliran darah aktual melalui sirkulasi pulmonal

O2 diangkut dlm darah;  dalam eritrosit bergabung dgn Hbà(oksi Hb) /

Oksihaemoglobin (98,5%)  dalam plasma sbg O2 yg larut dlm plasma (1,5%)

Fungsi paru, yg mencerminkan mekanisme ventilasi disebut volume paru dan

kapasitas paru.

Volume paru dibagi menjadi : :

volume tidal (TV) volume udara yang dihirup dan dihembuskan setiap kali bernafas.

Volume cadangan inspirasi (IRV) , volume udara maksimal yg dapat dihirup

setelah inhalasi normal.

Volume Cadangan Ekspirasi (ERV), volume udara maksimal yang dapat

dihembuskan dengan kuat setelah exhalasi normal.

Volume residual (RV) volume udara yg tersisa dalam paru-paru setelah

ekhalasi maksimal.

Kapasitas Paru :

Kapasitas vital (VC), volume udara maksimal dari poin inspirasi maksimal

Kapasitas inspirasi (IC) Volume udara maksimal yg dihirup setelah ekspirasi normal.

Kapasitas residual fungsiunal (FRC), volume udara yang tersisa dalam paru-

paru setelah ekspirasi normal.

Kapasitas total paru (TLC) volume udara dalam paru setelah inspirasi maksimal.