of 19 /19
FISIOLOGI SISTEM RESPIRASI Respirasi merupakan mekanisme yang sangat penting untuk memenuhi kebutuhan Oksigen (O 2 )dan mengeluarkan Karbon dioksida (CO 2 ). O 2 merupakan aseptor elektron dan hidrogen akhir pada rangkaian sitokrom dalam fosforilasi oksidasi di mitokondria. Meskipun sel mampu melakukan reaksi anaerobik- glikolisis dalam menghasilkan energi namun tanpa O 2 dalam waktu yang relatif lama reaksi selular yang menghasilkan energi akan gagal. Pada manusia, respirasi terdiri dari 3 fase, yaitu: 1. Respirasi eksternal yaitu mekanisme untuk mendapatkan O 2 dari lingkungannya dan membuang CO 2. 2. Transportasi gas pernafasan yaitu mekanisme untuk mendistribusikan O 2 ke seluruh sel-sel tubuh yang membutuhkannya dan mekanisme dimana CO 2 dipindahkan dari sel-sel tubuh ke tempat dimana ia dibuang ke lingkungan. 3. Respirasi internal yaitu mekanisme dimana O 2 dibutuhkan oleh sel untuk menghasilkan energi dan reaksi yang menghasilkan CO 2 . Sistem respirasi pada manusia terdiri dari beberapa organ yang masing-masing mempunyai fungsi yang spesifik. Secara umum fungsi respirasi sebagai berikut : Pertukaran gas O 2 dan CO 2 Memanaskan udara dan menjenuhkan udara dengan uap air Membersihkan udara dari debu dan material asing lainnya Termoregulasi dan keseimbangan air Memindahkan material beracun dari darah Reservoir darah Reaksi metabolisme khusus Struktur sistem respirasi pada manusia terdiri dari saluran terbuka yang membawa udara (conducting airways) masuk dan ke luar paru-paru. Udara masuk ke sistem respirasi melalui hidung kemudian mengalir melalui faring, glotis, laring, trakea, bronkus, bronkiolus ke alveoli paru-paru. Struktur saluran respirasi terdiri dari mukosa, merupakan membran mucus yang terdiri dari epithelium dengan lapisan jaringan areolar di bawahnya. Di bawah jaringan areolar terdapat lamina propria yang menunjang epithelium. Pada bagian atas sistem respirasi,

FISIOLOGI SISTEM RESPIRASI.docx

Embed Size (px)

Text of FISIOLOGI SISTEM RESPIRASI.docx

FISIOLOGI SISTEM RESPIRASI

Respirasi merupakan mekanisme yang sangat penting untuk memenuhi kebutuhan Oksigen (O2)dan mengeluarkan Karbon dioksida (CO2). O2merupakan aseptor elektron dan hidrogen akhir pada rangkaian sitokrom dalam fosforilasi oksidasi di mitokondria. Meskipun sel mampu melakukan reaksi anaerobik-glikolisis dalam menghasilkanenerginamun tanpa O2dalam waktu yang relatiflamareaksi selular yang menghasilkan energi akan gagal.

Pada manusia, respirasi terdiri dari 3 fase, yaitu: 1. Respirasi eksternalyaitu mekanisme untuk mendapatkan O2dari lingkungannya dan membuang CO2.2. Transportasi gas pernafasanyaitu mekanisme untuk mendistribusikan O2ke seluruh sel-sel tubuh yang membutuhkannya dan mekanisme dimanaCO2 dipindahkan dari sel-sel tubuh ke tempat dimana ia dibuang ke lingkungan.3. Respirasi internalyaitu mekanisme dimana O2dibutuhkan oleh sel untuk menghasilkan energi dan reaksi yang menghasilkan CO2.

Sistemrespirasi pada manusia terdiri dari beberapa organ yang masing-masing mempunyai fungsi yang spesifik. Secara umum fungsi respirasi sebagai berikut : Pertukaran gas O2dan CO2 Memanaskan udara dan menjenuhkan udara dengan uapair Membersihkan udara dari debu dan material asing lainnya Termoregulasi dan keseimbangan air Memindahkan material beracun dari darah Reservoirdarah Reaksi metabolisme khususStruktursistem respirasi pada manusia terdiri dari saluran terbuka yang membawa udara (conductingairways) masuk dan keluarparu-paru. Udara masuk ke sistem respirasi melalui hidung kemudian mengalir melalui faring, glotis, laring, trakea, bronkus, bronkiolus ke alveoli paru-paru. Struktur saluran respirasi terdiri dari mukosa, merupakan membran mucus yang terdiri dari epithelium dengan lapisan jaringan areolar di bawahnya. Di bawah jaringan areolar terdapat lamina propria yang menunjang epithelium. Pada bagian atas sistem respirasi, trakea dan bronki, lamina propria mengandung kelenjar mukus yang menyalurkan seksesinya ke permukaan epithelium sedangkan pada sistem respirasi bagian bawah terdapat ototpolos. Struktur epithelium respirasi berubah sepanjang saluran respirasi. Pada rongga hidung dan bagian atas faring epithelium berbentuk pseudokomplek bersilia. Pada bronkiolus kecil epithelium bertingkat semu digantikan oleh epitel berbentuk kubus dengan silia yang tersebar. Daerah pertukaran gas pada alveoli dilapisi oleh selapis epithelium gepeng .Hidung:Hidung merupakan lintasan utama masuknya udara dalam sistem respirasi. Udara masuk melalui nares eksternal yang terbuka ke dalam rongga hidung. Epitelium yang terdapat pada vestibula mengandung rambut kasar yang meluas sampai nares eksternal.Partikel-partikel yang ada di udara seperti debu, serbuk gergaji atau bahkan serangga akan terperangkap dalam rambut. Dengan demikian, mencegah material-material tersebut masuk ke rongga hidung. Septum nasal membagi rongga hidung menjadi bagian kiri dan kanan. Rongga hidung terbuka ke nasofaring melalui nares internal.Faring:Faring merupakan wadah yang digunakan bersama oleh sistem respirasi dan pencernaan. Faring di bagi 3 bagian yaitu: 1) nasofaring, 2) orofaring dan 3) laryngofaring.Trakea:Merupakan tabung yang selalu terbuka oleh karena adanya cincin kartilago. Trakea memasuki rongga thoraks dan bercabang ke-2 jalan udara utama yaitu bronkus.Bronkus: Bronkus kanan bercabang menjadi 3 lobus bronki dan bronkus kiri bercabang menjadi 2 lobus bronki. Lobus bronki bercabang-cabang secara dikotomi yang pada akhirnya membentuk jalan udara yang kecil sampai mencapai bronkiolus.Bronkiolus:Bronkiolus bercabang hingga mencapai bronkiolus terminal yang merupakan jalan udara terkecil tanpa alveoli. Terminal bronkiolus bercabang-cabang membentuk bronkiolus respiratorius.Bronkiolus respiratorius: Mengandung sedikit alveoli, bercabang-cabang terus sampai akhirnya membentuk duktus alveolar yang lebih kecil, kemudian saccus alveolar dengan alveoli.Alveoli: Berdinding tipis yang merupakan tempat terjdinya pertukaran gas utama antara udara alveolar dengan kapiler darah. Semua bagian saluran udara mulai dari bronkiolus respiratorius sampai alveoli merupakanzona respiratoriusparu-paru. Dinding alveoli terdiri dari epitel gepeng selapis (pneumosit 1) yang hampir langsung mengadakan kontak dengan endothelium kapiler yang sangat tipis yang berasal dari arteri pulmonalis. Pada paru-paru manusia dewasa terdapat kira-kira 15 juta duktus alveolar dengan kira-kira 300 juta alveoli yang mengadakan kontak dengan 300 juta kapiler. Jika rata-rata diameter alveolus kira-kira 250 m maka total luas area permukaan pertukaran gas kira-kira 70 m.Paru-paru merupakan massa yang berupa spons dan jaringan elastis yang terbentang dalam rongga thoraks yang kedap udara. Paru-paru dibungkus oleh pleura visceral yang merupakan membran jaringan pengikat yang secara anatomi merupakan penerusan dari membran perikardium. Pleura visceral dipisahkan dari pleura parietal oleh ruang intrapleural yang sempit yang mengandung beberapa ml cairan yang bekerja sebagai pelumas membran selama pergerakan ventilasi. Permukaan pertukaran respirasi menerima darah dari arteri lintasan pulmonalis. Arteri pulmonalis memasuki paru-paru pada bagian hilum dan bercabang bersamaan dengan bronki ketika mencapai lobulus. Setiap lobulus menerima arteriol dan venula dan jaringan kapiler yang mengelilingi setiap lobulus sebagai bagian dari membran respirasi. Selanjutnya, menyediakan mekanisme untuk pertukaran gas. Darah dari kapiler alveolar melintasi venula pulmonalis dan kemudian memasuki vena pulmonalis yang membawanya ke atrium kiri.

MEKANSIME RESPIRASIDifusi merupakan mekanisme dasar dimana O2atau CO2melintasi membran atau berpindah oleh karena adanya perbedaan konsentrasi. Mekanisme pertukaran gas di paru-paru terdiri dariinspirasidimana udara dari luar masuk ke paru-paru danekspirasidimana udara ke luar dari paru-paru. Selama pernafasan normal, mekanisme inspirasi melibatkan otot-otot diafragma dan intercostalis eksterna. Ketika diapragma berkontraksi, serabut-serabut otot memendek sehingga mengakibatkan diafragma mendatar sehingga rongga thoraks membesar. Demikian juga ketika otot intercostalis eksterna berkontraksi, tulang rusuk bergerak ke atas dan ke depan sehingga rongga thoraks meluas ke arah lateral dan anterior-posterior. Hal ini menyebabkan peningkatan volume rongga thoraks sehingga tekanan dalam thoraks lebih rendah dari tekanan udara luar dan udara masuk ke dalam paru-paru.Pada proses respirasi normal,ekspirasimerupakan proses pasif akibat 1) relaksasi otot-otot inspirasi sehingga menurunkan volume rongga thoraks dan, 2) sifatelastic recoil paru-paru yang mengakibatkan paru-paru mengempis. Ekspirasi akibat penurunan volume rongga thoraks seiring dengan relaksasi serabut-serabut otot diapragma mengembalikan bentuk konfigurasi diapragma seperti semula.. Penurunan volume menyebabkan tekanan dalam rongga thoraks lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan di luar sehingga udara keluar dari paru-paru. Pertukaran gas dalam membran respirasi sangat efisien yang disebabkan faktor-faktor sebagai berikut: Perbedaan tekanan partial yang sangat besar gas-gas pernafasan antara alveoli dengan darah.Tekanan parsial O2 (PO2) darah yang kaya oksigen di arteri adalah 100 mmHg sedangkan tekanan parsial CO2 (PCO2) sebesar 40 mmHg. Sel jaringan tubuh mempunyai PO2 40 mmHg dan PCO2 45 mmHg. Perbedaan tekananinimembuat pertukaran O2 dari darah arteri (PO2 100 mmHg) ke sel jaringan (PO2 40 mmHg). Sebaliknya, CO2 bertukar dari jaringan (PCO2 45 mmHg) ke darah (PCO2 40 mmHg). Setelah dari jaringan akhirnya darah vena juga mengandung PCO2 45 mmHg dan PCO2 40 mmHg yang sama dengan jaringan. Darah vena kemudian sampai ke paru. Gas dalam alveoli mempunyai PO2 105 mmHg dan PCO2 40 mmHg. Sama seperti di jaringan, perbedaan tekanan parsial ini membuat pertukaran O2 dari udara dalam alveoli (PO2 105 mmHg) ke darah (PO2 40 mmHg). Sebaliknya, CO2 bertukar dari darah(PCO2 45 mmHg) ke udara alveoli (PCO2 40 mmHg). Antara udara dalam alveoli dan udara atmosfer juga terjadi pertukaran gas CO dari alveoli (PCO2 40 mmHg) ke udara atmosfer (PCO2 0,3 mmHg), sebaliknya O2 dari udara atmosfer (PO2 158 mmHg) ke udara alveoli (PO2 45 mmHg). Kadar O2 dan CO2 jaringan tergantung aktivitas sel penyusun jaringan. Pada kondisi istirahat, jaringan hanya butuh 25% oksigen dari darah yang teroksigenasi sehingga terjadi retensi 75% oksigen. Pada kondisi olahraga, akan lebih banyk lagi oksigen yang berdifusi ke sel jaringan yang aktif secara metabolik. Sel aktif memakai lebih banyak oksigen untuk menghasilkan ATP sehingga kandungan oksigen dalam darah turun di bawah 75%.

Jarak yang terlibat dalam pertukaran gas sangat pendek. Membrane respirasi sangat tipis sekitar 0,5 mikro (1/16 diameter eritrosit) sehingga mempercepat difusi gas. Adanya cairan diantara alveoli misalnya edema paru akan memperlambat kecepatan pertukaran gas karena jarak difusi meningkat. Berat molekul dan tingkat kelarutan gas. Oksigen mempunyai berat molekul yang lebih rendah daripada CO2 sehingga difusi melalui membrane respiratori juga lebih cepat. Namun kelarutan CO2 24 kali lipat daripada O2 sehingga pada akhirnya CO2 berdifusi 20 kali lebih cepat dari O2. Akibatnya ketika difusi berjalan lebih lambat misalnya pada emfisema dan edema paru, maka hipoksia (kekurangan O2) terjadi lebih dahulu daripada retensi CO2 yang berarti (hiperkapnia). Total luas area permukaan dimana terjadi pertukaran gas sangat luas. Permukaan alveolisangat luas (total 300 juta alveoli dengan luas permukaan sekitar 70 m2) sehingga menyebabkan pertukaran udara bisa terjadi dengan cepat. Pada kondisi yang menurunkan luas permukaan membrane misalnya pada emfisema, pertukaran gas terjadi lebih lambat. Struktur aliran darah dan aliran udara yang baik sehingga memperbaiki efisiensi baik ventilasi paru-paru maupun sirkulasi paru-paru.

Sistem pernafasan terdiri dari organ pertukaran gas yaitu paru-paru dan sebuah pompa ventilasi yang terdiri atas dinding dada, otot-otot pernafasan, diagfragma, isi abdomen, dinding abdomen dan pusat pernafasan di otak. Pada keadaan istirahat frekuensi pernafasan 12-15 kali per menit.

Ada 3 langkah dalam proses oksigenasi yaitu ventilasi, perfusi paru dan difusi.1. VentilasiVentilasi adalah proses keluar masuknya udara dari dan paru-paru, jumlahnya sekitar 500 ml. Ventilasi membutuhkan koordinasi otot paru dan thoraks yang elastis serta persyarafan yang utuh. Otot pernapasan inspirasi utama adalah diagfragma. Diafragmadipersyarafi oleh saraf frenik, yang keluarnya dari medulla spinalis pada vertebra servikal keempat. Udara yang masuk dan keluar terjadi karena adanya perbedaan tekanan udaraantaraintrapleura dengan tekanan atmosfer, dimana pada inspirasi tekanan intrapleural lebih negative (725 mmHg) daripada tekanan atmosfer (760 mmHg) sehingga udara masuk ke alveoli.Efektifnya ventilasi terganutung padafaktor: Kebersihan jalan nafas, adanya sumbatan atau obstruksi jalan napas akan menghalangi masuk dan keluarnya udara dari dan ke paru-paru. Adekuatnya sistem saraf pusat dan pusat pernafasan Adekuatnya pengembangan dan pengempisan paru-paru Kemampuan otot-otot pernafasan seperti diafragma, eksternal interkosa, internal interkosa, ototabdominal.

2. Perfusi ParuPerfusi paru adalah gerakan darah melewati sirkulasi paru untuk dioksigenasi, dimana pada sirkulasi paru adalah darah deoksigenasi yang mengalir dalam arteri pulmonaris dari ventrikel kanan jantung. Darahinimemperfusi paru bagian respirasi dan ikut serta dalam proses pertukaran oksigen dan karbondioksida di kapiler dan alveolus. Sirkulasi paru merupakan 8-9% dari curah jantung. Sirkulasi paru bersifat fleksibel dan dapat mengakodasi variasi volume darah yang besar sehingga digunakan jika sewaktu-waktu terjadi penurunan voleme atau tekanan darah sistemik.

3. DifusiOksigen terus-menerus berdifusi dari udara dalam alveoli ke dalam aliran darah dan karbon dioksida (CO2) terus berdifusi dari darah ke dalam alveoli.Difusi adalah pergerakan molekul dari area dengan konsentrasi tinggike area konsentrasi rendah. Difusi udara respirasi terjadi antara alveolus denganmembranekapiler. Perbedaan tekanan pada area membran respirasi akan mempengaruhi proses difusi. Misalnya PO2di alveoli sekitar 100 mmHg sedangkan tekanan parsial pada kapiler pulmonal 60 mmHg sehingga oksigen akan berdifusi masuk ke dalam darah. Berbeda halnya dengan CO2dengan PCO2dalam kapiler 45 mmHg sedangkan pada alveoli 40 mmHg maka CO2akan berdifusi keluar alveoli

a. Pernafasan EksternalKetika kita menghirup udara dari lingkungan luar, udara tersebut akan masuk ke dalam paru-paru. Udara masuk yang mengandung oksigen tersebut akan diikat darah lewat difusi. Pada saat yang sama, darah yang mengandung karbondioksida akan dilepaskan. Proses pertukaran oksigen (O2) dan karbondioksida (CO2) antara udara dan darah dalam paru-paru dinamakanpernapasan eksternal. Saat sel darah merah (eritrosit) masuk ke dalam kapiler paru-paru, sebagian besar CO2 yang diangkut berbentuk ion bikarbonat (HCO3- ) . Dengan bantuan enzim karbonat anhidrase, karbondioksida (CO2) air (H2O) yang tinggal sedikit dalam darah akan segera berdifusi keluar. Seketika itu juga, hemoglobin tereduksi (HHb) melepaskan ion-ion hidrogen sehingga hemoglobinnya (Hb) juga ikut terlepas. Kemudian, hemoglobin akan berikatan dengan oksigen (O2) menjadi oksihemoglobin (HbO2). Proses difusi dapat terjadi pada paru-paru (alveolus), karena ada perbedaan tekanan parsial antara udara dan darah dalam alveolus. Tekanan parsial membuat konsentrasi oksigen dan karbondioksida pada darah dan udara berbeda. Tekanan parsial oksigen yang kita hirup akan lebih besar dibandingkan tekanan parsial oksigen pada alveolus paru-paru. Dengan kata lain, konsentrasi oksigen pada udara lebih tinggi daripada konsentrasi oksigen pada darah. Oleh karena itu, oksigen dari udara akan berdifusi menuju darah pada alveolus paru-paru. Sementara itu, tekanan parsial karbondioksida dalam darah lebih besar dibandingkan tekanan parsial karbondioksida pada udara. Sehingga, konsentrasi karbondioksida pada darah akan lebih kecil di bandingkan konsentrasi karbondioksida pada udara. Akibatnya, karbondioksida pada darah berdifusi menuju udara dan akan dibawa keluar tubuh lewat hidung.

b. Pernafasan InternalBerbeda dengan pernapasan eksternal, proses terjadinya pertukaran gas pada pernapasan internal berlangsung di dalam jaringan tubuh. Proses pertukaran oksigen dalam darah dan karbondioksida tersebut berlangsung dalam respirasi seluler. Setelah oksihemoglobin (HbO2) dalam paru-paru terbentuk, oksigen akan lepas, dan selanjutnya menuju cairan jaringan tubuh. Oksigen tersebut akan digunakan dalam proses metabolisme sel. Proses masuknya oksigen ke dalam cairan jaringan tubuh juga melalui proses difusi. Proses difusi ini terjadi karena adanya perbedaan tekanan parsial oksigen dan karbondioksida antara darah dan cairan jaringan. Tekanan parsial oksigen dalam cairan jaringan, lebih rendah dibandingkan oksigen yang berada dalam darah. Artinya konsentrasi oksigen dalam cairan jaringan lebih rendah. Oleh karena itu, oksigen dalam darah mengalir menuju cairan jaringan. Sementara itu, tekanan karbondioksida pada darah lebih rendah daripada cairan jaringan. Akibatnya, karbondioksida yang terkandung dalam sel-sel tubuh berdifusi ke dalam darah. Karbondioksida yang diangkut oleh darah, sebagian kecilnya akan berikatan bersama hemoglobin membentuk karboksi hemoglobin (HbCO2). Namun, sebagian besar karbondioksida tersebut masuk ke dalam plasma darah dan bergabung dengan air menjadi asam karbonat (H2CO3).

FISIOLOGI SISTEM RESPIRASI PADA SAAT HIPOKSIAAdaptasi adalah konsekuensi terjadinya hipoksia karena pengurangan jumlah molekul oksigen yang dihirup pada waktu bernapas. Hipoksia merupakan keadaan dimana terjadi defisiensi oksigen yang mengakibatkan kerusakan sel akibat penurunan respirasi oksidatif aerob sel. Hipoksia merupakan penyebab penting dan umum dari cedera dan kematian sel. Tergantung pada beratnya hipoksia sel dapat mengalami adaptasi, cedera atau kematian. Hipoksia merupakan keadaan dimana terjadi kekurangan oksigen yang mencapai jaringan, gejala yang tampak antara lain mual, nafas pendek, dan pusing. Adaptasi biologis terhadap hipoksia tertutama tergantung pada tekanan parsial oksigen di atmosfer, yang secara proporsional menurun dengan bertambahnya ketinggian. Pada ketinggian 3500 m tekanan barometer berkurang menjadi 493 mmHg dan tekanan oksigen berkurang hingga 35% dibandingkan dengan permukaan laut. Turunnya tekanan oksigen pada tempat tinggi menyebabkan berkurangnya saturasi oksigen darah arteri karena proporsi pembentukan oksihemoglobin dalam darah tergnatung pada tekanan parsial oksigen dalam alveoli. Pada manusia yang mencapai ketinggian lebih dari 3.000 m (10.000 kaki) dalam waktu singkat, tekanan oksigen intra alveolar (PO2) dengan cepat turun hingga 60 mmHg dan gangguan memori, serta gangguan fungsi serebri mulai bermanifestasi. penurunan kemampuan terhadap adaptasi gelap, peningkatan frekuensi pernapasan, peningkatan denyut jantung, tekanan sistolik, dan curah jantung (cardiac output). Sedangkan jika berlanjut terus akan terjadi gangguan yang lebih berat seperti berkurangnya pandangan sentral dan perifer, termasuk ketajaman penglihatan, dan pendengaran yang terganggu. Demikian juga kemampuan koordinasi psikomotor akan berkurang. Pada tahapan yang kritis setelah terjadinya sianosis dan sindroma hiperventilasi berat, maka tingkat kesadaran akan berlangsung hilang dan pada tahaop akhir dapat terjadi kejang dilanjutkan dengan henti napas.

PUSAT KONTROL PERNAPASANPengendalian dan pengaturan pernapasan dilakukan oleh sistem persyarafan, mekanisme kimia,danmekanismenonkimia.A.SistemPersarafan KorteksCerebri:Berperandalampengaturanpernapasanyangbersifatvolunter Medulla oblongata :Terletakpadabatangotak,berperandalampernapasanautomatikatau spontan (pengaturan iramapernafasandenganmengaturpergerakanototbantunafas). Pons: Pusatapneutik(ponsbagianbawah) : mengkoordinasitransisiantarainspirasidan ekspirasidengancaramengirimkanrangsanganimpulspadaareainspirasidan menghambatekspirasi Pusatpnumotaksis(ponsbagian atas) : Membatasidurasiinspirasi,tetapi meningkatkanfrekuensirespirasisehinggairama respirasimenjadihalus dan teratur prosesinspirasidanekspirasiberjalansecarateratur pula.B.KontrolKimiaKadaroksigen,karbondioksidadanionhidrogendalamdaraharteri.Perubahan tersebut menimbulkanperubahankimiadanmenimbulkanrespondarisensor yang disebut kemoreseptor. Ada2jeniskemoreseptor,yaitukemoreseptorpusatyangberadadimedulla dankemoreseptor perifer yangberadadibadanaortadankarotid padasistem arteri.a.Kemoreseptorpusat,dirangsangolehpeningkatankadarkarbondioksidadalam daraharteri,cairanserebrospinalpeningkatanionhidrogendenganmeresponpeningkatanfrekuensidankedalamanpernapasan.b.Kemoreseptorperifer,reseptorkimiainipekaterhadapperubahankonsentrasi oksigen, karbondioksidadanionhidrogen.C.KontrolNon Kimia1.Baroreseptor:beradapadasinuskortikus,arkusaortaatrium,ventrikeldan pembuluhdarahbesar2.Peningkatansuhutubuh3.HormonEpinephrin4.Reflekshering-breuer,yaitureflekshambataninspirasidanekspirasi

3. KONDISI LINGKUNGAN1. Tekanan udara di dataran rendah lebih tinggi dibanding dengan pegunungan (dataran tinggi). Hal ini berhubungan dengan faktor adanya gaya gravitasi bumi yang ditimbulkan. Gravitasi di dataran rendah menjadi lebihtinggikarena kedekatannya dengan pusat bumi, sedangkan semakin daerah itu tinggi maka semakin pula menjauhi pusat bumi. Jauhnya dengan pusat bumi berakibat gaya gravitasinya semakin lemah. Lemahnya gravitasi ini memunculkan tekanan udara menjadi semakin lemah pula. Tekanan udara yang rendah ini berakibat kandungan oksigen menjadi rendah yang dapat menyebabkan hipoksia. Tekanan udara di permukaan air laut adalah 76 cmHg dan setiap perubahan tinggi 100 m maka akan terjadi perubahan tekanan sebesar 1 mmHg.Rumus menghitung tekanan atmosfer/udara :Ph = (Pu h/100) cmHgPh = tekanan pada ketinggian hPu = tekanan udara permukaan air lauth = tinggi suatu tempat

2. Tekanan parsial oksigen di atmosfer menurun dengan bertambahnya ketinggian. Udara mengandung 78,08 % N2, 0,03 % CO2, 20,95 % O2, dan 0,01 % unsur lain. Gas ini bersama-sama mempunyai tekanan 760 mmHg pada ketinggian di permukaan air laut dan disebut dengan tekanan barometer. Tekanan parsial gas dihitung berdasarkan kelipatan fraksi dari setiap komponen gas di dalam udara dengan tekanan atmosfer.PN2= 760 mmHg x 78,08% = 593,4 mmHgPCO2= 760 mmHg x 0,03% = 0,2 mmHgPO2= 760 mmHg x 20,95% = 159,2 mmHgPX= 760 mmHg x 0,01% = 0,07 mmHgPada dataran tinggi yang tekanan total atmosfer menurun (2500M) mempunyai suhu 11,1-6,2C. Jumlah partikel udara semakin banyak per satuan volumenya di dataran rendah sedangkan di dataran tinggi jumlah partikel udara semakin sedikit. Semakin tinggi sebuah wilayah, tekanan udara makin kecil, energi kinetis makin kecil, gesekan antar molekul udara makin berkurang dan suhu juga makin kecil (dingin).

4. Pada dataran tinggi suhu lebih rendah (dingin) yang menyebabkan tingkat kelembapan lebih tinggi. Semakin banyak uap air diudara maka semakin besar pula kelembaban udara ditempat tersebut. Jika tekanan tekanan uap air dalam udara mencapai maksimum maka itu tanda bahwa akan mulai terjadi pengembunan.

KONDISI LINGKUNGAN DI DATARAN TINGGI

Besarnya tekanan udara atau tekanan barometrik di suatu tempat sangat dipengaruhi oleh ketinggian tempat tersebut dari permukaan laut. Semakin tinggi suatu tempat maka akan semakin rendah tekanan barometriknya.Udara memiliki berat dan punya kecenderungan untuk menekan udara di bawahnya. Akibatnya lokasi yang lebih rendah memiliki kerapatan molekul udara yang lebih tinggi. Intinya, molekul udara di dataran rendah menjadi lebih padat, sedangkan di dataran tinggi jadi lebih renggang. Berkaitan dengan teori Gerak Brown (Browning Motion), molekul gas bergerak terus sepanjang waktu, menghasilkan energi kinetis (energi yang diperoleh karena gerakan). Molekul gas yang bergerak ini akan saling bergesekan dan bertabrakan sehingga menimbulkan panas. Karena di dataran tinggi molekul udara lebih renggang, maka energi kinetis yang dihasilkan lebih kecil sehingga suhu di dataran tinggi lebih rendah daripada di dataran rendah. Jadi semakin tinggi suatu tempat maka akan semakin rendah suhu udaranya.Penurunan tekanan barometrik merupakan penyebab dasar semua persoalan hipoksia pada fisiologi tempat tinggi, karena seiring terjadinya penurunan tekanan barometrik akan terjadi juga penurunan tekanan oksigen parsial secara proporsional, sehingga tekanan oksigen selalu tetap dari waktu ke waktu, yaitu sedikitnya 21% dari tekanan barometrik totalpada ketinggian permukaan laut, PO2 bernilai sekitar 159 mmHg, tetapi pada ketinggian 50.000 kaki hanya 18 mmHg.Pengaruh Pajanan Akut Tekanan Atmosfer Rendah pada Kadar Gas Alveolus dan Saturasi Oksigen Arteri.

Menghirup UdaraMenghirup Oksigen Murni

Ketinggian (kaki)Tekanan Barometer (mmHg)PO2 di Udara (mmHg)PCO2 dalam Alveoli (mmHg)PO2 dalam Alveoli (mmHg)Saturasi Oksigen Arteri (%)PCO2 dalam Alveoli (mmHg)PO2 dalam Alveoli (mmHg)Saturasi Oksigen Arteri (%)

076015940 (40)104 (104)97 (97)40673100

10.00052311036 (23)67 (77)90 (92)40436100

20.0003497324 (10)40 (53)73 (86)40262100

30.0002264724 (7)18 (30)24 (38)4013999

40.00014129365884

50.0008718241615

*Nomor di dalam kurung adalah nilai teraklimatisasi

FISIOLOGI SISTEM RESPIRASI

Fungsi utama saluran pernafasan adalah untuk memperoleh oksigen agardapat digunakan oleh sel-sel tubuh dan mengeliminasi CO2 yang dhasilkan olehsel. Pernafasan terdiri atas respirasi internal dan respirasi eksternal. Respirasiinternal atau selular mengacu kepada proses metabolisme intrasel yangberlangsung di dalam mitokondria, yang menggunakan O2 dan menghasilkan CO2selama penyerapan energi dari molekul nutrien. Respirasi eksternal mengacukepada keseluruhan rangkaian kejadian yang terlibat dalam pertukaran O2 dan CO2 antara lingkungan eksternal dan sel tubuh.Sistem pernapasan mencakup saluran pernapasan yang berjalan ke paru danstruktur toraks yang terlibat menimbulkan gerakan udara melalui saluranpernapasan. Saluran pernapasan adalah saluran yang mengangkut udara antaraatmosfer dan alveolus, tempat terakhir yang merupakan satu-satunya tempat pertukaran gas-gas antara udara dan darah dapat berlangsung.

FISIOLOGI HIDUNG

Hidung memiliki beberapa fungsi, diantaranya adalah:1. Penghiduan, yaitu mencium bau apabila partikel zat yang berbau disebarkansecara difusi lewat udara dan akan menyebabkan reaksi kimia saat mencapaiepitel olfaktorius.2. Tahanan jalan napas. Hidung dan berbagai katup inspirasi dan ekspirasi,termasuk erektil konka dan septum nasi memiliki kerja sebagai berikut:a. Menghaluskan dan membentuk aliran udarab. Mengatur volume dan tekanan udara yang lewatc. Penyesuaian udara3. Penyesuaian udara. Aliran udara berubah melalui perubahan fisik jaringanerektil hidung dan dalam waktu singkat udara inspirasi akan dihangatkan ataudidinginkan mendekati suhu tubuh dan kelembaban mendekati 100%.4. Purifikasi udara atau pemurnian udara dari kotoran serta benda asing dapatterjadi karena adanya fungsi dari rambut hidung dan vibrisa pada vestibulumnasi yang berlapis kulit

FISIOLOGI FARING

Benda asing yang tertimbun saat inspirasiFaring PosteriorMucus kental dari mukosa siliarFungsi:Transpor partikel, Sawar allergen (IgE), virus dan bakteri (fagosit)

FISIOLOGI LARING

Fungsi utama laring adalah melindungi jalan napas. Fungsi lainnya untukbatuk dan fonasi (bicara). Setelah laring aliran udara akan melewati trakea, yangkemudian terbagi lagi menjadi 2 cabang utama, Bronkus kanan dan bronkus kiri.Dari masing-masing bronkus akan terjadi percabangan yang lebih banyak dankecil seperti ranting yang disebut bronkiolus. Dimana di ujungujung bronkiolusterkumpul alveolus.

ALVEOLUS

Alveolus merupakan kantung udara berdinding tipis, dapat mengembangdanberbentuk seperti anggur yang terdapat di ujung percabangan saluranpernapasan. Agar udara dapat keluar masuk paru, keseluruhan saluran pernapasandari pintu masuk melaluibronkiolus terminal ke alveolus harus tetap terbuka.

PROSES PERNAPASAN

1. VentilasiVentilasi adalah proses pergerakan udara ke dan dari dalam paru, terdiri atasdua tahap, yaitu:a. Inspirasi : pergerakan udara dari luar ke dalam paru. Terjadi inspirasi bilatekananintrapulmonal lebih rendah dibanding tekanan udara luar.Penurunan intrapulmonal saat inspirasi disebabkan oleh mengembangnyarongga toraks akibat kontraksi otot-otot inspirasi. Proses:Kontraksi otot diaragma dan intercostalis eksternaVolume toraks membesarTekanan intapleura turunParu mengembangTekanan intraalveolus menurunUdara masuk ke paru

b. Ekspirasi : pergerakan udara dari dalam keluar paru. Terjadi bila tekananintrapulmonal lebih tinggi dibanding tekanan udara luar sehingga udarabergerak keluar paru. Meningkatnya tekanan di dalam rongga paru karenavolume rongga paru mengecil akibat prosespenguncupan karena daya elastisitas paru. Penguncupan terjadi akibat otot-otot inspirasimulairelaksasi. Proses:Otot inspirasi relaksasiVolume toraks mengecilTekanan intrapleura meningkatvolume paru mengecilTekanan intrapulmonal meningkatUdara bergerak keluar paru

2. DifusiGas berdifusi secara pasif dari alveolus ke darah di dalam kapiler paru atausebaliknya mengikuti penurunan gradien tekanan parsial masing-masing gas.Faktor-faktor yang berpengaruh pada difusi gas dalam paru:a. Gradien tekanan parsial gasMerupakan perbedaan tekanan suatu gas antara alveolus dan kapilerparu atau kapiler jaringan dengan sel-sel jaringan. Faktor ini adalah penentuutama kecepatan pertukaran gas. Semakin tinggi gradien tekanan parsialnyasemakin cepat pertukaran gas yang terjadi.b. Luas membranMakin luas area membran alveolokapiler yang ikut dalam pertukarangas, semakin cepat dan banyak pertukaran gas yang terjadi.c. Ketebalan sawar pemisah antara udara dengan darahSawar yang memisahkan antara udara dengan darah berupa membranalveolokapiler dan juga jaringan interstisium diantara alveolus dan kapilerparu. Semakin tebal sawar tersebut semakin menurun kecepatan pertukarangas yang terjadi.d. Koefisien difusiMerupakan besaran daya larut suatu gas di dalam jaringan tubuh.Semakin tinggi koefisien difusi suatu gas, semakin mudah gas tersebutberpindah mengikuti penurunan gradien tekanan parsial. Oleh karena itusemakin cepat juga terjadi pertukaran gas.

3. TransportasiTransportasi adalah proses perpindahan gas dari paru ke jaringan dan darijaringan ke paru dengan bantuan aliran darah yang dibagi menjadi dua, yaitu:a. Transpor gas O2Oksigen dalam aliran darah terbagi menjadi 2:1) Larut dalam plasma (1,5%)2) Terikat dengan Hb (98,5%)Karena persentase transportasi O2 lebih banyak yang berikatandengan Hb, maka jumlah O2 dalam darah sangat dipengaruhi oleh kadarHb dalam darah dan daya ikat Hb dengan O2. Di dalam sel darah merahO2 berikatan dengan molekul heme Hb membentuk oksihemoglobin(HbO2).b. Transpor gas CO2CO2 dari jaringan masuk ke plasma untuk kemudian ditransportasikan keparu melalui beberapa cara, yaitu:1) Larut dalam plasma (10%)2) Berikatan dengan Hb (30%)Berbeda dengan O2, CO2 di dalam sel darah merah berikatandengan globin membentuk karbamino hemoglobin (HbCO2).3) Sebagai bikarbonat (60%)CO2 berikatan dengan H2O membentuk asam bikarbonat (H2CO3)untuk kemudian melepas atom H+ dan berubah lagi menjadi asamkarbonat (HCO3-). Paling banyak terjadi di dalam sel darah merah denganbantuan ezim karbonat anhidrase.

HIPOKSIA

Hipoksia merupakan suatu keadaan yang terjadi secara akut sebagai akibatdari tidak adekuatnya oksigenasi jaringan. Dulu dikenal dengan istilah anoxia,tapi tidak relevan karenaselama manusia hidup jaringan tidak pernah mengalamikeadaan tanpa oksigen sama sekali.

Klasifikasi Hipoksia1. Hypoxic-Hipoksia, yaitu hipoksia yang terjadi karena menurunnya tekananparsial oksigen dalam paru atau karena terlalu tebalnya dinding paru. Hypoxic Hipoksia inilahyang sering dijumpai pada penerbangan, karena semakin tinggiterbang semakin rendah tekananbarometernya sehingga tekanan parsialoksigennya pun akan semakin kecil.2. Anemic-Hipoksia, yaitu hipoksia yang disebabkan oleh karena berkurangnyahemoglobin dalam darah baik karena jumlah darahnya yang kurang(perdarahan) maupun karena kadar Hb dalam darah menurun (anemia).3. Stagnant-Hipoksia, yaitu hipoksia yang terjadi karena adanya bendungansistem peredaran darah sehingga aliran darah tidak lancar, sehingga jumlahoksigen yang diangkut dari paru menuju sel menjadi bekurang. Stagnanthipoksia sering terjadi pada penderita penyakitjantung.4. Histotoxic-Hipoksia, yaitu hipoksia yang terjadi karena adanya bahan racundalam tubuh sehingga mengganggu kelancaran pemapasan internal. Contohnyapada orang yang mengkonsumsi alkohol dan narkotika, atau terkena racunsianida, maka kemampuan seluntuk menggunakan oksigen yang tersediamenjadi menurun.Faktor-faktor yang mempengaruhi hipoksia:1. Ketinggian tempat2. Kecepatan naik3. Lamanya di ketinggian4. Suhu lingkungan5. Kegiatan fisik6. Faktor individual:a. Toleransi peroranganb. Kesamaptaan jasmanic. Emosid. Aklimatisasi

Pencegahan HipoksiaPencegahan hipoksia dapat dilakukan dengan beberapa cara mulai daripenggunaan oksigen yang sesuai dengan ketinggian tempat kita berada,pernapasan dengan tekanan dan penggunaan pressure suit, pengawasan yang baikterhadap persediaan oksigen pada penerbangan, pengukuran pressurizedcabin, mengikuti ketentuan-ketentuan dalam penerbangan dan sebagainya. Caralain untuk pencegahan yaitu latihan mengenal datangnya bahaya hipoksia agardapat selalu siap menghadapi bahaya tersebut.

Pengobatan HipoksiaPengobatan hipoksia yang paling baik adalah pemberian oksigen secepatmungkin sebelum terlambat, karena bila terlambat dapat mengakibatkan kelainan(cacat) sampaidengan kematian. Pada penerbangan bila terjadi hipoksia harussegera menggunakan masker oksigen atau segera turun pada ketinggian yangaman yaitu dibawah 10,000 kaki.