Mekanisme Pernafasan Struktur Organ Pernafasan Atas pada Manusia FERDINAN SIBARANI 102013451 KELOMPOK E2
[email protected] FAKULTAS KEDOKTERAN UNIVERSITAS KRISTEN KRIDA WACANA Jln. Arjuna Utara No. 6 Jakarta 11510. Telephone : (021) 5694-2061, fax : (021) 563-1731
[email protected] Abstrak Respirasi adalaah proses pertukaran udara dialveoli dan mungkin terkena berbagai macam gangguan. Sistem respirasi pada manusia terdiri atas hidung, faring, laring, bronkus primer, bronkus kecil, bronkiolus, bronkiolus terminalis, bronkiolus respiratorius, duktus alveolaris, sakus alveolaris, dan alveolus.makalah ini membahas tentang saluran pernafasan atas yang terdiri dari lubang hidung(cavum nasalis), Sinus paranasalis,faring,laring.Dalam makalah ini semua organ pernafasan tersebut akan dibahas dengan ilmu anatomi atau secara makro dan dengan histologinya atau secara mikro.Pernafan dibagi menjadi pernafasan external dan pernafasan internal.Mekanisme pernafasan dibagi menjadi beberapa aspek yaitu:kapasitas dan polume paru,otot-otot pernafasan,pengaturan pusat pernafasan,inspirasi dan juga inspirasi dan aspek yang terakhir Perubahan Tekanan Terhadap Transport O2 & CO2.Selain mekanisme pernafasan diperlukan juga suatu proses agar o2 didalam paru-paru bisa sampai ke dalam jaringan dan co2 sisa sisa dari proses metabolisme yang telah dilakukan oleh jaringan dapat dibuang oleh paru-paru diperlukan proses difusi pasif yang menggunakan perbedaan tekaan untuk melakukan proses tersebut.Jadi dapat disimpulkan gangguan pernafasan dapat terjadi karena gangguan pada struktur paru yang akan mengganggu mekanisme pernafasan ataupun mengganggu proses pertukaran zatnya. Kata kunci:sistem respirasi,organ pernafasan atas abstract
1
Respiration is the process of air exchange dialveoli and may be exposed to a variety of disorders . Human respiratory system consists of the nose , pharynx , larynx , bronchi primary , small bronchi , bronchioles , terminal bronchioles , respiratory bronchioles , alveolar ducts , alveolar sacs , and alveolus.this is about the upper respiratory tract consists of the nostrils ( nasal cavity ) , Sinus paranasalis , pharynx , laring.Dalam this paper all the respiratory organs will be discussed with the science of anatomy or the macro and the histology or mikro.Pernafan divided into external and respiratory respiratory respiratory internal.Mekanisme divided into several aspects: capacity and polume lungs , respiratory muscles , respiratory center setting , inspiration and also inspiration and latter aspect Pressure Change Against Transport & CO2.in other O2 breathing mechanism is needed also a process that o2 in the lungs can get to the rest of the rest of the network and co2 of the metabolic processes that have been carried out by the network can be disposed of by the lungs required a passive diffusion process that uses the difference tekaan to perform the process can be concluded tersebut.Jadi respiratory problems may occur due to interference with the lung structure that would disrupt or interfere with the mechanism of the respiratory exchange of substance . Keywords : respiratory system , upper respiratory tract
Pendahuluan Respirasi adalah suatu proses yang sangat penting ditubuh semua mahkluk hidup termasuk manusia.Respirasi sendiri diartikan sebagai suatu proses pertukaran udara didalam alveoli.Pertukaran gas tersebut bukanlah suatu proses yang mudah karena harus melalui jalan bercabang cabang dan harus melewati membrab-membran.Menjadi semakin rumit juga karena saluran pernafan juga bias terjadi kerusakan sehingga bias terjadi berbagai gangguan seperti gangguan menelan dan berbagai macam gangguan lainnya. Dalam makalah ini akan dibahas stuktur pernafas atas secara makro dan secara mikro tentunya juga akan membahas mekanisme pernafasan
Skenario Seorang anak berusia 12 tahun dibawa ayahnya ke praktek dokter pribadi,karena sakit menelan,demam dan berbicaranya serak.Dokter yang melakukan pemeriksaan terhadap anak tersebut mendiagnosanya tosilopharyngis akut.
Struktur Makro Saluran Pernapasan Sistem pernapasan pada manusia terdiri atas hidung, faring, laring, bronkus primer, bronkus kecil, bronkiolus, bronkiolus terminalis, bronkiolus respiratorius, duktus alveolaris, sakus alveolaris, dan alveolus.
2
Gambar 1. Saluran pernapasan Saluran pernapasan atas Lubang hidung (cavum nasalis) Fungsi hidung adalah sebagai saluran udara, saringan udara (partikel debu kasar dan halus), menghangatkan udara pernapasan, melembabkan udara pernapasan, dan alat pembau.1 1. Hidung eksternal berbentuk piramid disertai dengan suatu akar dan dasar. Bagian ini tersusun dari kerangka kerja tulang, kartilago hialin, dan jaringan fibroareolar. a. Septum
nasal
membagi
hidung
menjadi
sisi
kiri
dan
sisi
kanan
rongga nasal. Bagian anterior septum adalah kartilago.3 b. Naris (nostril) eksternal dibatasi oleh kartilago nasal.3 1) Kartilago nasal lateral terletak di bawah jembatan hidung. 2) Ala besar dan ala kecil kartilago nasal mengelilingi nostril. c. Tulang hidung.4 1) Tulang nasal membentuk jembatan dan bagian superior kedua sisi hidung. 2) Vomer dan lempeng perpendikular tulang etmoid membentuk bagian posterior septum nasal. 3) Lantai rongga nasal adalah palatum keras yang terbentuk dari tulang maksila dan palatinum. 4) Langit-langit rongga nasal pada sisi medial terbentuk dari lempeng kribriform tulang etmoid, pada sisi anterior dari tulang frontal dan nasal, dan pada sisi posterior dari tulang sfenoid.
3
5) Konka (turbinatum) nasalis superior, tengah dan inferior menonjol pada sisi medial dinding lateral rongga nasal. Setiap konka dilapisi membran mukosa (epitel kolumnar bertingkat dan bersilia) yang berisi kelenjar pembuat mukus dan banyak mengandung pembuluh darah. Pada konka nasalis inferior terdapat plexus venosus yang fungsinya hangatkan udara yang masuk melalui hidung. 6) Meatus
superior,
medial
dan
inferior
merupakan
jalan
udara
rongga nasal yang terletak di bawah konka.
Gambar 2. Hidung 2. Membran mukosa nasal a. Struktur 1) Kulit pada bagian eksternal permukaan hidung yang mengandung folikel rambut, keringat, dan kelenjar sebasea, merentang sampai vestibula yang terletak di dalam nostril. Kulit di bagian dalam ini mengandung rambut (vibrissae) yang berfungsi untuk menyaring partikel dari udara terhisap. 2) Di bagian rongga nasal yang lebih dalam, epitelium respiratorik membentuk mukosa yang melapisi ruang nasal selebihnya. Lapisan ini terdiri dari epitelium bersilia dengan sel goblet yang terletak pada lapisan jaringan ikat tervaskularlsasl dan terus memanjang untuk melapisi saluran pernapasan sampai ke bronkus. Sinus paranasalis
4
Sinus paranasalis berfungsi untuk meringankan tulang kranial, memberi area permukaan tambahan pada saluran nasal untuk menghangatkan dan melembabkan udara yang masuk, memproduksi mukus, dan memberi efek resonasi dalam produksi wicara.2 Sinus paranasalis terdiri atas : 1. Sinus sphenoidalis a. Terletak di dalam corpus os sphenoid. b. Bermuara melalui lubang pada dinding anteriornya. c. Ke dalam melalui rongga hidung. 2. Sinus ethmoidalis, terdiri dari : a. Sinus ethmoidalis anterior. b. Sinus ethmoidalis medius. c. Sinus ethmoidalis posterior. d. Sinus ethmoidalis anterior dan medius bermuara ke dalam meatus nasi superior. e. Sedangkan sinus ethmoidalis posterior bermuara ke dalam meatus nasi medius. 3. Sinus frontalis a. Terletak di tepi superior orbita. b. Bermuara ke dalam perluasan superior hiatus semilunaris 4. Sinus maxillaris a. Terletak dalam os maxilla. b. Bermuara ke dalam meatus nasi inferior.
5
Gambar 3. Sinus Paranasalis
Faring B. Faring (rongga tekak) merupakan pertigaan saluran pencernaan (esofagus), saluran pernapasan (tenggorakan), dan saluran yang menuju ke rongga hidung.1 Faring adalah tabung muskular berukuran 12,5 cm yang merentang dari bagian dasar tulang tengkorak sampai esofagus. Faring terbagi menjadi nasofaring, orofaring, dan laringofaring. 1. Nasofaring
adalah
bagian
posterior
rongga
nasal
yang
membuka
kearah
rongga nasal melalui dua naris internal (koana). a. Dua telinga
tuba
Eustachius
tengah.
(auditorik)
Tuba
ini
menghubungkan
berfungsi
untuk
nasofaring
menyetarakan
dengan
tekanan
udara
pada kedua sisi gendang telinga. b. Amandel yang
(adenoid)
terletak
di
faring dekat
naris
adalah
penumpukan
internal.
jaringan
Pembesaran
limfatik
adenoid
dapat
menghambat aliran udara. 2. Orofaring
dipisahkan
dari
nasofaring
oleh
palatum
lunak
muscular,
suatu perpanjangan palatum keras tulang. a. Uvula
("anggur
kecil")
adalah
prosesus
kerucut
(conical)
kecil
yang
menjulur ke bawah dari bagian tengah tepi bawah palatum lunak. b. Amandel palatinum terletak pada kedua sisi orofaring posterior. 3. Laringofaring mengelilingi mulut, esophagus, dan laring, yang merupakan gerbang untuk sistem respiratorik selanjutnya.2
6
Laring2 Laring (kotak suara) menghubungkan faring dengan trakea. Laring tersusun atas epitel bertingkat torak bersilia bersel goblet kecuali ujung plika vokalis berlapis gepeng. Fungsi dari laring adalah untuk membentuk suara (fonasi) dan mencegah benda asing memasuki jalan nafas dengan adanya refleks batuk. Laring adalah tabung pendek berbentuk seperti kotak triangular dan ditopang oleh sembilan katilago (tiga berpasangan dan tiga tidak berpasangan). 1. Kartilago tidak berpasangan a. Kartilago Biasanya
tiroid berukuran
(jakun)
terletak
lebih
di
besar
bagian
proksimal
lebih
menonjol
dan
kelenjar
tiroid.
pada
laki-laki
akibat hormon yang disekresi saat pubertas. b.Kartilago
krikoid
adalah
cincin
anterior
yang
lebih
kecil
dan
lebih
tebal, terletak di bawah kartilago tiroid. c. Epiglotis
adalah
anterior
kartilago
menutupi
mulut
katup
kartilago
tiroid. laring
elastis
yang
melekat
Saat
menelan,
epiglotis
untuk
mencegah
masuknya
pada
secara
tepian otomatis
makanan
dan
cairan. 2. Kartilago berpasangan a. Kartilago krikoid.
aritenoid Kartilago
terletak ini
di
melekat
atas pada
dan pita
di suara
kedua sejati,
sisi yaitu
kartilago lipatan
berpasangan dari epltelium skuamosa bertingkat. b.Kartilago kornikulata melekat pada bagian ujung kartilago aritenoid.
7
c. Kartilago
kuneiform
berupa
batang-batang
kecil
yang
membantu
menopang jaringan lunak.
3. Dua pasang lipatan lateral membagi rongga laring. a. Pasangan
bagian
atas
adalah
lipatan
ventrikular
(pita
suara
semu)
yang
melekat
pada
yang tidak berfungsi saat produksi suara. b.Pasangan
bagian
kartilago
tiroid
bawah dan
adalah pada
pita
kartilago
suara
sejati
aritenoid
serta
kartilago
krikoid.
Pembuka di antara kedua pita ini adalah glottis. 1. Saat bernapas, pita suara terabduksi (tertarik membuka) oleh otot laring, dan glotis berbentuk triangular. 2. Saat menelan, pita suara teraduksi (tertarik menutup), dan glotis membentuk celah sempit. 3. Dengan demikian, kontraksi otot rangka mengatur ukuran pembukaan glotis dan derajat ketegangan pita suara yang diperlukan untuk produksi suara.2
8
Gambar 5. Bagian Laring
Struktur Mikro Saluran Pernapasan atas
Bagian ini terdiri dari: 1. Rongga hidung (kavum nasi) a. Vestibulum Merupakan Epitel berlapis gepeng, terdapat vibrissae (rambut 2 kasar yang berfungsi menyaring udara pernafasan) terdapat kelenjar sebasea dan kelenjar keringat. 3 b. Fossa nasalis Dari masing-masing dinding lateral fossa nasalis keluar 3 tonjoilan mirip rak yang biasa disebut konka. Antara lain: konka nasalis superior, konka nasalis media, konka nasalis inferior. Hanya konka nasalis inferior dilapisi oleh epitel respirasi.3 2. Faring adalah ruangan dibelakang kavum nasi,yang menghubungkan traktus digestivus dan traktus respiratorius. Yang termasuk bagian dari faring : a. Nasofarings 1) Epitel bertingkat torak bersilia bersel goblet. 2) Dibawah membrane basalis pada lamina propria terdapat kelenjar campur. 3) Pada bagian posterior terdapat jaringan limfoid yang membentuk tonsila faringea.
9
4) Terdapat muara dari saluran yang menghubungkan rongga hidung dan telinga tengah disebut osteum faringeum tuba auditiva. 5) Sekelilingnya banyak kelompok jaringan limfoid disebut tonsila tuba. b. Orofarings 1) Epitel berlapis gepeng. 2) Terletak di belakang rongga mulut dan permukaan belakang lidah. 3) Orofaring akan dilanjutkan ke bagian atas menjadi epitel mulut dan ke bawah ke epitel oesophagus. 4) Disini terdapat tonsila palatina ,yang sering meradang disebut tonsillitis. c. Laringofarings 1) Epitel bervariasi,sebagian besar Epitel Berlapis Gepeng Tanpa Lapisan Tanduk. 2) Terletak di belakang laring. 3. Laring a. Menghubungkan faring dan trakea. b. Bentuk tidak beraturan atau irregular. c. Epitel bertingkat torak bersilia bersel goblet kecuali ujung plika vokalis berlapis gepeng. d. Dinding: 1) Tulang rawan hialin dan tulang rawan elastis. 2) Jaringan ikat. 3) M.Vokalis (otot skelet). 4) Kelenjar campur. Mekanisme pernafasan 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 2 jenis, yaitu pernapasan luar dan pernapasan 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 di luar tubuh. Jika tekanan di luar rongga dada lebih
10
besar maka udara akan masuk. Sebaliknya, apabila tekanan dalam rongga dada lebih besar maka udara akan keluar. Mekanisme pernafasan dibagi ke dalam berbagai aspek yaitu: 1. Kapasitas dan Volume Paru Jumlah udara yang masuk ke dalam paru setiap inspirasi (atau jumlah udara yang keluar dari paru setiap ekspirasi) dinamakan volume alun napas ( tidal volume / TV). Jumlah udara yang masih dapat masuk ke dalam paru pada inspirasi maximal, setelah inspirasi biasa disebut volume cadangan inspirasi (inspiratory reserve volume / IRV). Jumlah udara yang dapat dikeluarkan secara aktif dari dalam paru melalui kontrkasi otot ekspirasi, setelah ekspirasi biasa disebut volume cadangan ekspirasi (ekspiratory reserve volume / ERV), dan udara yang masih tertinggal di dalam paru setelah ekspirasi maksimal disebut volme residu (residual volume / RV). Nilai normal berbagai volume dan istilah yang digunakan untuk kombinasi berbagai volume paru tersebut. Ruang didalam saluran napas yang tidak ikut serta dalam proses pertukaran gas dengan darah dalam kapiler paru disebut ruang rugi pernapasan. Pengukuran kapasitas vital, yaitu jumlah udara terbesar yang dapat dikeluarkan dari paru – paru setelah inspirasi maximal, seringkali digunakan di klinik sebagai indeks fungsi paru. Nilai tersebut bermanfaat dalam memberikan informasi mengenai kekuatan otot – otot pernapasan serta beberapa aspek fungsi pernapasan lain. Fraksi volume kapasitas vital yang dikeluarkan pada satu detik pertama melalui ekspirasi paksa dapat memberikan informasi tambahan, mungkin diperoleh nilai kapasitas vital yang normal pada nilai FEV menurun pada penderita penyakit seperti asma, yang mengalamai peningkatan tahanan saluran udara akibat konstriksi bronkus. Pada keadaan normal, jumlah udara yang dinspirasikan selama 1 menit sekitar 6L. Ventilasi volunteer maximal atau yang dahulu disebut kapasitas pernapasan maximum adalah volume gas terbsesar yang dapat dimasukkan dan dikeluarkan selama 1 menit volunter. Pada keadaan normal, MVV berkisarkan antara 125 – 170 L/menit.6 2. Otot-otot Pernafasan Gerakan diafragma menyebabkan perubahan volume intratorakal sebesar 75 % selama inpirasi tenang. Otot diafragma melekat di sekeliling bagian dasar rongga toraks, membentuk kubah di atas hepar dan bergerak ke bawah seperti piston pada saat berkontrkasi. Jarak pergerakan diafragma berkisar antara 1.5 sampai 7 cm saat inpirasi dalam. Diafragma terdiri atas 3 bagian : bagian kostal, dibentuk oleh serat otot yang bermula dari iga – iga sekeliling bagian dasar rongga toraks, bagian krural, dibentuk oleh serat otot
11
yang bermula dari ligamentum sepanjang tulang belakang, dan tendon sentral, tempat bergabungnnya serat – serat kostal dan krural. Serat – serat krural melintasi kedua sisi esophagus. Tendon sentral juga mencakup bagian inferior pericardium. Bagian kostal dank rural diafragma dipersarafi oleh bagian lain dari nervbus prenicus dan dapat berkontrkasi secara terpisah. Sebagai contoh, pada waktu muntah dan bersendawa, tekanan intra – abdominal meningkat akibat kontrkasi serat kostal diafragma, sedangkan serat – serat krural tetap lemas, sehingga memungkina bergeraknya berbagai bahan dari lambung ke dalam esophagus. Otot inspirasi penting lainya adalah muskulus interkostalis eksternus yang berjalan dari iga ke iga secara miring kea rah bawah dan kedepan. Iga- iga berputar seolah – olah bersendi di bagian punggung, sehingga ketika otot interkostalis eksternus berkontraksi, igaiga dibawahnya akan terangkat. Gerakan ini akan mendorong sternum ke luar dan memperbesar diameter anteroposterior rongga dada. Diameter transversal boleh dikatakan tidak berubah. Masing –masing otot interkostalis eksternus maupun diafragma dapat mempertahankan interkasi yang kuat pada keadaan istirahat. Potongan melintang medulla spinalis di atas segmen servikalis ketiga dapat berakibat fatal bila tidak diberikan pernapasan buatan, namun tidak demikiannya halnya bila dilakukan pemotongan di bawah segmen servikalis ke lima, karena nerfus frenikus yang mempersarafi diafragma tetap ututh, nerfus frenikus yang memersarafi diafragma tetap utuh, nervus frenicus timbul dari medulla spinalis setinggi segmen servikal 3-5. Sebaliknya, pada penderita dengan paralisis bilateral nervus frenikus yang mempersarafi diafragma tetap utuh, pernapasan agak sukar tetapi cukup adekuat untuk mempertahankan hidup. Muskulus skalenus dan sternokleidomastoideus di leher merupakan otot – otot inspirasi tambahan yang ikut membantu mengangkat yang sukar dan dalam. Apabila otot ekspirasi berkontrakasi, terjadi penurunan volume intratorakal dan ekspirasi paksa. Kemampuan ini dimiliki oleh otot – otot interkostalis internus karena otot ini berjalan miring ke arah bawah dan belakang dari iga ke iga, sehingga pada waktu berkontrkasi akan menarik rongga dada ke bawah, kontrkasi otot dinding abdomen anterior juga ikut membantu proses ekspirasi dengan cara menarik iga – iga ke bawah dan ke dalam serta dengan meningkatkan tekanan intra abdominal yang akan mendorong diafragma ke atas.5
12
3. Pengaturan Pusat Pernafasan Pusat kontrol pernapasan yang terdapat di batang otak menghasilkan pola napas yang berirama. Pusat control pernapasan primer, pusat respirasi medulla, tridiri dari beberapa agregat badan saraf ke otot – otot pernapasan. Selain itu, dua pusat pernapasan lain terletak lebih tinggi di batang otak di pons – pusat pneumostatik dan pusat apneustik. Kedua pusat di pons ini mempengaruhi sinyal kluar dari pusat pernapasan di medulla. Di sini dijelaskan bagaimana berbagai region ini berinterkasi untuk menghasilkan irama pernapasan. Neuron Inspirasi dan ekspirasi terdapat di pusat medula. Kita menghirup dan menghembuskan napas secara ritmis karena kontrakasi dan relaksasi bergantian otot – otot inspirasi yaitu diafragma dan otot interkostal eksternal, yang masing – masing disarafi oleh saraf frenikus dan saraf interkostal. Badan – badansel dari serat – serat saraf yang membentuk saraf ini terletak di medulla spinalis. Impuls yang berasal dari pusat di medulla berakhir di badan – badan sel neuron motorik ini. Ketika neuron motorik diaktifkan maka neuron tersebut sebaliknya mengaktifkan otot – otot pernapasan, menyebabkan inspirasi; ketika neuron-neuron ini tidak menghasilkan impuls maka otot inspirasi melemas dan berlangsunglah ekspirasi.5 Pusat pernapasan medulla terdiri dari dua kelompok neuron yang dikenal sebagai kelompok repiratorik dorsal dan kelompok repiratorik ventral.
Kelompok respiratorik dorsal (KRD) terutama terdiri dari neuron inpiratorik yang serat – serat desendens berakhir di neuron motorik yang menyarafi otot inspirasi. Ketika neuron – neuron KRD ini melepas muatan maka terjadi inspirasi, ketika mereka tidak menghasilkan sinyal terjadilah ekspirasi. Ekspirasi diakhiri karena neuron – neuron inpiratorik kembali mencapai ambang dan melepaskan muatan. KRD memiliki hubungan penting dengan kelompok respiratorik ventral.5
Kelompok respiratorik ventral (KRV) terdiri dari neuron inspiratorik dan neuron respiratorik yang keduanya tetap inaktif selama bernapas normal tenang. Bagian ini diaktifkan oleh KRD sebagai mekanisme penguat selama periode – periode saat kebutuhan akan ventilasi meningkat. Hal ini terutama penting pada ekspirasi aktif. Selama bernapas tenang tidak ada impuls yang dihasilkan di jalur desendens oleh neuron ekspiratorik. Hanya ketika ekspirasi
13
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.5 4. Inspirasi dan Ekspirasi
Paru-paru dan dinding dada adalah struktur elastic. Pada keadaan normal, hanya ditemukan selapis tipis cairan diantara paru – paru dan dinding dada. Paru – paru dengan mudah dapat bergeser sepnjang dinding dada, tetapi sukar untuk dipisahkan dari dinding dada seperti halnya 2 lempengan kaca yang direkatkan dengan air dapat digeser tetapi tidak dapat dipisahkan. Tekanan di dalam “ruang” antara paru – paru dan dinding kaca (tekanan intrapleura) bersifat subatatmosferik. Pada saat kelahiran jaringan paru dikembangkan sehingga teregang, dan pada akhir ekspirasi tenang, kecenderungan daya recoil jaringan paru untuk menjauhi dinding dada diimbangi oleh daya recoil dinding dada kearah yang berlawanan. Apabila dinding dada dibuka, paru – paru akan kolaps dan apabila paru – paru kehilangan elastisitasnya, dada akan mengembang menyerupai bentuk gentong. Proses ekspirasi tenang merupakan proses pasif yang akan menyertai diafragma menjadi relaks dan mengembang, volume paru mengecil, beda tekanan negative dan udara keluar.6 Inspirasi merupakan proses aktif. Kontrakasi otot-otot inspirasi akan meningkatkan volume intrakolateral. Tekanan intrapleura di bagian basis paru akan turun dari nilai normal sekitar - 2.5 mmHg pada awal inspirasi, menjadi – 6 mmHg. Jaringan paru semakin teregang. Tekanan di dalam saluran udara menjadi sedikit lebih negative, udara mengalir ke dalam paru. Pada akhir inspirasi, daya recoil paru mulai menarik dinding dada kembali ke kedudukan ekspirasi, sampai tercapai keseimbangan kembali antara daya recoil jaringan paru dan dinding dada. Tekanan di dalam saluran udara menjadi sedikit lebih positif dan udara mengalir meninggalkan paru – paru. Selama pernapasan tenang, ekspirasi merupakan proses pasif yang tidak memerlukan kontraksi otot untuk menurunkan volume intratorakal. Namun pada awal ekspirasi, masih terdapat kontrakasi ringan otot inspirasi. Kontraksi ini berfungsi sebagai peredam daya recoil paru dan memperlambat ekspirasi. Pada inspirasi kuat, tekanan intrapleura turun mencapai – 30 mmHg, menimbulkan pengembangan jaringan paru yang lebih besar. Apabila ventilasi meningkat, derajat
14
pengempisan jaringan paru juga ditingkatkan melalui kontraksi aktif otot – otot ekspirasi yang menurunkan volume intrakolateral.7 5. Perubahan Tekanan Terhadap Transport O2 & CO2 Tujuan utama bernapas adalah secara kontinyu memasuk O2 segar untuk diserap oleh darah dan mengeluarkan CO2 dari darah. Darah bekerja sebagai sistem trnaspor untuk O2 dan CO2 antara paru dan jaringan, dengan sel jaringan mengekstraksi O2 dari darah dan mengeliminasi CO2 ke dalamnya.
Gas Mengalir Menuruni Gradient Tekanan Parsial Pertukaran gas di tingkat kapiler paru dan kapiler jaringan berlangsung secara difusi
pasif sederhana O2 dan CO2 menuruni gradient tekanan parsial.
Tekanan Parsial Udara atmosfer adalah campuran gas : udara kering tipikal mengandung 79%
nitrogen (N2) dan 21% O2 , dengan presentasi CO2, uap H2O, gas – gas lain dan polutan hampir dapat diabaikan. Secara keseluruhan, gas – gas ini menimbulkan tekanan atmosfer total sebesar 760 mmHg di permukaan laut. Tekanan total ini sama dengan jumlah tekanan yang disumbangkan oleh masing – masing gas dalam campuran. Tekanan yang ditimbulkan oleh gas tertentu berbanding lurus dengan presentasi gas tersebut dalam campuran udara total. Setiap molekul gas, berapapun ukurannya, menimbulkan tekanan yang sama; sebagai contoh, sebuah molekul N2 menimbulkan tekanan yang sama dengan sebuah molekul O2. Karena 79% udara terdiri dari N2, maka 79% dari 760 mmHg tekanan atmosfer, atau 600 mmHg, ditimbulkan oleh molekul – molekul N2 , demikian juga, karena O2 membentuk 21% atmosfer, maka 21% dari 760 mmHg tekanan atmosfer, atau 160 mmHg, ditimbulkan oleh O2. Tekanan ayng ditimbulkan secara independen oleh masing - masing gas dalam suatu campuran gas yang disebut gas parsial, yang dilambangkan oleh Pgas, Karena itu, tekanan parsial O2 dalam udara atmosfer , PO2 , normalnya 160 mmHg. Tekanan parsial CO2 atmosfer, PCO2, hampir dapat diabaikan (0.23 mmHg).7 Gas-gas yang larut dalam cairan misalnya darah / cairan tubuh lain juga menimbulkan tekanan parsial. Semakin besar tekanan parsial suatu gas dalam cairan, semakin banyak gas tersebut terlarut.
Gradien Tekanan Parsial
15
Perbedaan tekanan parsial antara darah kapiler dan struktur sekitar dikenal dengan nama gradient tekanan parsial. Terdapat gradient tekanan parsial antara udara alveolus dan darah kapiler paru. Demikian juga terdapat gradient tekanan parsial antara darah kapiler sistemik dan jaringan sekitar. Suatu gas selalu berdifusi menuruni gradien tekanan parsialnya dari daerah dengan tekanan parsial tinggi ke daerah dengan tekanan parsial rendah, serupa dengan difusi menuruni gradient konsentrasi.7
PO2 dan PCO2 Alveolus Komposisi udara alveolus tidak sama dengan komposisi udara atmosfer karena dua alasan. Pertama, segere setelah udara atmosfer masuk ke saluran napas, pajanan ke saluran napas yang lembab menyebabkan udara tersebut jenuh dengan H2O. Seperti gas lainnya, uap air menimbulkan tekanan parsial. Pada suhu tubuh, tekanan parsial H2O
adalah 47 mmHg.
Humidifikasi udara yang dihirup ini pada hakekatnya “mengencerkan” tekanan parsial gas – gas inspirasi sebesar 47 mmHg. Karena jumlah tekanan – tekanan parsial harus sama dengan 760 mmHg. Dalam udara lembab, PH2O = 47 mmHg, PN2 = 53 mmHg dan PO2 = 150 mmHg.7 Kedua PO2 alveolus juga lebih rendah daripada PO2 atmosfer karena udara segar yang masuk bercampur dengan sejumlah besar udara lama yang tersisa dalam paru dan dalam ruang rugi pada akhir ekspirasi sebelumnya. Pada akhir inspirasi, kurang dari 15% udara di alveolus adalah udara segar. Akibatnya pelembapan dan logis jika kita berpikir bahwa PO2 akan meningkat selama inspirasi karena datangnya udara segarb dan menurun selama ekspirasi. Namun fluktuasi yang terjadi kecil saja karena dua sebab. Pertama, hanya sebagian kecil dari udara alveolus total yang dipertukarkan setiap kali bernapas. Volume udara inpirasi kaya O2 yang relative lebih kecil cepat bercampur dengan volume udara alveolus yang tersisa dengan jumlah yang jauh lebih banyak. Karena itu, O2 udara inspirasi hanya sedikit meningkatkan kadar PO2 alveolus total. Bahkan peningkatan PO2 yang kecil ini berkurang oleh sebab lain. Oksigen secara terus menerus berpindah melalui difusi pasif menuruni gradien tekanan parsialnya dari alveolus ke dalam darah. O2 yang tiba di alveolus dalam udara yang baru diinpirasikan hanya mengganti O2 yang berdifusi keluar alveolus masuk ke kapiler paru. Karena itu, PO2 alveolus relative konstan pada setiap 100 mmHg sepanjang siklus pernapasan. Karena PO2 darah paru seimbang dengan PO2 alveolus, maka PO2 darah yang meninggalkan paru juga cukup konstan
16
pada nilai yang sama ini. Karena itu, jumlah O2 dalam darah yang tersedia ke jaringan hanya bervariasi sedikit selama siklus pernapasan.7 Situasi serupa namun terbalik terjadi pada CO2. Karbon dioksida yang secara . secara tetap ditambahkan ke darah di tingkat kapiler sistemik. Di kapiler paru, CO2 berdifusi menuruni gradient tekanan parsialnya dari darah ke dalam alveolus dan kemudia dikeluarkan dari tubuh sewaktu ekspirasi. Seperti O2, PCO2 alveolus relative tetap konstan sepanjang siklus pernapasan tetapi dengan nilai yang lebih rendah yaitu 40 mmHg.
Kesimpulan Batuk, serak dan sakit saat menelan seperti pada skenario dipengaruhi oleh mekanis pernafasan yang mencakup otot-otot pernafasan, perubahan tekanan, inspirasi-ekspirasi, pengaturan pusat pernafasan, kapasitas paru dan juga pengaruh tekanan terhadap transport O2 dan CO2 serta dipengaruhi oleh struktur organ pernafasan.
Daftar Pustaka 1. Pearce EC. Anatomi & fisiologi u.ps. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama; 2005. 2. Sloane E. Anatomi dan fisiologi untuk pemula. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2004. 3. Santoso G. Anatomi sistem pernapasan. Edisi I. Jakarta: Balai Penerbit FKUI; 2007. 4. Bloom, Fawcett. Buku ajar histologi. Edisi 12. Jakarta: Penerbit Buku Kedoktreran EGC; 2002. 5. Guyton AC, Hall JE. Buku ajar fisiologi kedokteran. Jakarta: Penerbit EGC; 2006; 498-9. 6. Woodson G.E. Upper airway anatomy and function. Philadelphia: Lippincot Williams & Wilkins; 2005; 479-86.
7. Ganong WF. Buku ajar fisiologi kedokteran. Jakarta: Penerbit EGC; 2008; 669-708.
17
