Sistem Pernafasan
Pendahuluan
Saluran pernafasan :
 Hidung  faring (saluran bersama sistem pernafasan dan pencernaan)  laring (kotak suara, dua pita jaringan elastik yang terentang di bukaan laring, dapat diregangkan, saat udara melewati pita suara yang tegang maka pita suara akan bergetar untuk menghasilkan bunyi, terdapat di “adam’s apple” — trakea  bronkus  bronkiolus  alveolus
Pengertian
 Respirasi (pernafasan) melibatkan keseluruhan proses yang menyebabkan pergerakan pasif oksigen dari atmosfer ke jaringan untuk menunjang metabolisme sel serta pergerakan pasif karbondioksida yang merupakan produk sisa metabolisme dari jaringan ke atmosfer
 Repirasi dibagi atas dua jenis :
• Resprasi internal (seluler) : respirasi yang mengacu kepada proses metabolisme intrasel yang berlangsung di dalam mitokondria yang menggunakan oksigen dan menghasilkan karbondioksida
• Respirasi eksternal : respirasi yang mengacu kepada keseluruhan rangkaian kejadian yang terlibat dalam pertukaran oksigen dan karbondioksida antara lingkungan eksternal dan sel tubuh
 Pernafasan eksternal meliputi 4 langkah :
• Udara keluar masuk paru sehingga terjadi pertukaran antara atmosfer dan kantung udara. Hal ini dilakukan oleh kerja mekanis pernafasan atau ventilasi  kecepatan ventilasi sedemikian rupa  aliran udara antara atmosfer dan alveolus disesuaikan dengan kebutuhan metabolik tubuh
• Oksigen dan karbondioksida dipertukarkan antara udara di alveolus dan darah di dalam kapiler pulmonalis / paru melalui proses difusi
• Oksigen dan karbondioksida diangkut oleh darah antara paru dan jaringan
• Pertukaran oksigen dan karbondioksida terjadi antara jaringan dan darah melalui proses difusi melintasi kapiler sistemik (jaringan)
 Alveolus : kantung udara berdinding tipis, dapat mengembang, dan berbentuk seperti anggur
 Terdapat sekitar 300 juta alveolus sehingga membentuk permukaan yang sangat luas untuk pertukaran gas
 Ada 2 jenis tipe sel alveolus :
• Tipe I : gepeng, membentuk dinding alveolus
• Tipe II : menghasilkan surfaktan paru (kompleks fosfolipoprotein yang mempermudah pengembangan paru)
 Paru  tidak tersusun atas otot akan tetapi tersusun dari serangkaian saluran nafas yang bercabang-cabang yaitu alveolus, pembuluh darah paru dan sejumlah besar jaringan ikat elastik
 Kantung pleura : kantung tertutup berdinding ganda yang memisahkan tiap-tiap paru dari dinding toraks dan struktur di sekitarnya
 Pleura : suatu lapisan tipis yang mengandung kolagen dan jaringan elastis
 Terdiri dari dua jenis :
• Pleura parietalis —– melapisi rongga dada
• Pleura viseralis —— menyelubungi setiap paru
 Diantara kedua pleura, terdapat suatu lapisan tipis cairan pleura, berfungsi untuk memudahkan permukaan (paru dan toraks) bergerak selama pernafasan dan untuk mencegah pemisahan toraks dan paru-paru
Mekanika Pernafasan
 Udara dapat mengalir masuk dan keluar paru disebabkan oleh adanya perubahan tekanan yang berselang-seling antara alveolus dan atmosfer akibat aktivitas siklik otot-otot pernafasan
 Ada 3 tekanan berbeda pada proses respirasi :
• Tekanan atmosfer
• Tekanan intra alveolus / tekanan intra pulmonalis
• Tekanan intra pleura / intra toraks
Tekanan Atmosfer
 Disebut juga tekanan barometrik
 Yaitu tekanan yang ditimbulkan oleh berat udara di atmosfer terhadap benda-benda di permukaan bumi  760 mmHg (hasil yang didapat dari ketinggian permukaan laut)
 Tekanan atmosfer berkurang seiring dengan penambahan ketinggian di atas permukaan laut karena kolom udara di atas permukaan bumi menurun
Tekanan Intra Alveolus / Tekanan Intra Pulmonalis
 Yaitu tekanan di dalam alveolus
 Alveolus berhubungan dengan atmosfer melalui saluran pernafasan sehingga udara dengan cepat mengalir mengikuti penurunan gradien tekanan setiap kali terjadi perbedaan antara tekanan intra alveolus dengan tekanan atmosfer  udara terus mengalir sampai tekanan keduanya seimbang
Tekanan Intra Pleura / Intra Toraks
 Yaitu tekanan di dalam kantung pleura atau tekanan yang terjadi di luar paru di dalam rongga toraks
 Tekanan ini lebih kecil daripada tekanan atmosfer, rata – rata 756 mmHg saat istirahat
 Tekanan intra pleura tidak diseimbangkan dengan tekanan atmosfer atau juga tekanan intra alveolus karena tidak terdapat hubungan langsung antara rongga pleura dan atmosfer atau paru

 Cairan pleura menahan peregangan antara paru dan toraks sehingga perubahan dimensi toraks selalu disertai perubahan dimensi paru  ketika toraks mengembang, paru juga mengembang
 Selain itu, paru mengikuti gerakan dinding dada dikarenakan adanya gradien tekanan transmural yang melintasi dinding paru
 Tekanan transmural adalah tekanan yang terjadi akibat adanya selisih perbedaan tekanan yang lebih besar pada tekanan intra alveolus (nilainya sama dengan tekanan atmosfer : 760 mmHg) dibanding dengan dengan tekanan intra pleura (756)  pada dinding paru, gaya yang menekan ke arah luar lebih besar daripada gaya yang menekan ke arah dalam  mendorong paru ke arah luar, meregangkan atau mengembangkan paru  akibat tekanan ini paru selalu terdorong untuk mengembang mengisi rongga toraks
Perubahan Yang Terjadi Selama Satu Siklus Pernafasan  inspirasi dan ekspirasi
 Sebelum inspirasi dimulai, otot-otot pernafasan melemas, tidak ada udara yang mengalir, tekanan intra alveolus sama dengan tekanan atmosfer
 Pada awitan inspirasi, otot-otot inspirasi (diafragma dan otot antariga eksternal) terangsang untuk berkontraksi  terjadi pembesaran rongga toraks
 Saat rongga toraks mengembang, paru akan ikut mengembang  tekanan intra alveolus menurun dan lebih rendah dari tekanan atmosfer  udara mengalir masuk ke paru mengikuti penurunan gradien tekanan dari tekanan tinggi ke rendah  tidak terdapat lagi gradien
 Inspirasi yang lebih dalam  dilakukan dengan mengkontraksikan diafragma dan otot antar iga eksternal secara lebih kuat dengan mengaktifkan otot-otot inspirasi tambahan (otot yang terdapat pada leher)
 Akhir inspirasi  otot-otot pernafasan melemas  diafragma kembali ke bentuknya
 Sewaktu paru menciut dan berkurang volumenya  tekanan intra alveolus meningkat  udara keluar mengikuti penurunan gradien tekanan dari tekanan intra alveolus yang tinggi ke tekanan atmosfer yang lebih rendah  aliran udara akan berhenti pada saat tekanan intra alveolus menjadi sama dengan tekanan atmosfer dan tidak terdapat lagi gradien tekanan
Inspirasi dan Ekspirasi
inspirasi ekspirasi
Diafragma dan otot-otot pernafasan memperbesar rongga toraks
↓
volume rongga dada ↑
↓
tek.dlm toraks ↓di bwh tek.atmosfir
↓
Udara tertarik Diafragma rileks
↓
Volume rongga dada ↓
↓
Paru mengempis
↓
Tek.dlm toraks (alveoli) ↑ melebihi tek.atmosfir
↓
Udara keluar
 Ekspirasi adalah suatu proses yang pasif karena penciutan paru saat otot-otot inspirasi melemas tidak memerlukan kontraksi otot atau pengeluaran energi
• Dapat menjadi aktif dalam hal pengosongan paru yang lebih sempurna dan lebih cepat
 Inspirasi adalah suatu proses yang aktif karena ditimbulkan oleh kontraksi otot-otot inspirasi dan menggunakan energi
 Otot-otot inspirasi : diafragma dan otot antar iga eksternal
 Otot eskpirasi : otot-otot dinding abdomen, otot antar iga internal
Sifat – Sifat Elastik Paru
 Elastisitas paru melibatkan 2 konsep penting yang saling berkaitan :
• Recoil elastik : mengacu kepada seberapa mudah paru kembali ke bentuknya setelah diregangkan  sifat ini menentukan kembalinya paru ke volume prainspirasinya sewaktu otot-otot inspirasi melemas di akhir inspirasi
• Compliance : mengacu kepada seberapa besar usaha yang diperlukan untuk meregangkan atau mengembangkan paru atau ukuran tingkat perubahan volume paru yang ditimbulkan oleh gradien tekanan transmural
 Sifat elastik paru bergantung kepada 2 faktor :
• Jaringan ikat paru yang sangat elastis
• Tegangan permukaan alveolus (peran lapisan cairan tipis yang menyelimuti semua alveolus)
Volume Paru dan Kapasitas Paru
 Kapasitas paru adalah jumlah dari dua atau lebih volume paru
• Tidal volume (TV) : volume udara yang masuk atau keluar paru selama satu kali bernafas : 500 ml
• Volume cadangan inspirasi (VCI) : volume tambahan yang dapat secara maksimal dihirup melebihi tidal volume istirahat, dihasilkan dari kontraksi maksimal diafrgama, otot antar iga eksternal dan otot inspirasi tambahan : 3000 ml
• Kapasitas inspirasi (KI) : volume maksimal udara yang dapat dihirup pada akhir ekspirasi normal tenang (KI=VCI+TV) : 3500 ml
• Volume cadangan ekspirasi (VCE) : volume tambahan udara yang dapat secara aktif dikeluarkan oleh kontraksi maksimal melebihi udara yang dikeluarkan secara pasif pada tidal volume biasa : 1000 ml
 Volume residual (VR) : volume minimum udara yang tersisa di paru bahkan setelah ekspirasi maksimal : 1200 ml
 Kapasitas residual fungsional (KRF) : volume udara di paru pada akhir ekspirasi pasif normal (KRF=VCE+VR) : 2200 ml
 Kapasitas vital (KV) : volume maksimal udara yang dapat dikeluarkan selama satu kali bernafas setelah inspirasi maksimal : 4500 ml
 Kapasitas paru total (KPT) : volume udara maksimal yang dapat ditampung oleh paru (KPT=KV+VR) : 5700 ml
Ruang Mati Anatomik (Ruang Rugi)
 Yaitu bahwa tidak semua udara yang dihirup akan mencapai tempat pertukaran gas di alveolus,sebagian tetap tinggal di saluran pernafasan (tidak ikut serta dalam pertukaran gas)
 Volume yang tidak ikut dalam pertukaran tersebut adalah sebesar 150 ml  total volume udara yang terlibat dalam proses pertukaran gas adalah 350 ml
Kontrol Pernafasan
 Otot – otot pernafasan merupakan otot rangka  memerlukan rangsangan saraf agar berkontraksi
 Pola ritmik bernafas terjadi adalah oleh karena aktivitas saraf siklis ke otot-otot pernafasan
 Aktivitas pernafasan dapat dimodifikasi secara sengaja untuk berbagai keperluan
 Pusat kontrol pernafasan terletak di batang otak yang bertanggung jawab untuk menghasilkan pola bernafas yang berirama
 Pusat kontrol tersebut adalah medulla oblongata dan pons