Makalah PBL

Reyvana HelahaNIM 10.2010.22523 April 2011Mahasiswa Fakultas Kedokteran, Universitas Kristen Krida WacanaJl. Terusan Arjuna No.6 Jakarta Barat 11510Telp. 021-56942061 Fax. 021-5631731Vana_helaha@yahoo.co.id

Pendahuluan PembahasanI. Struktur Makroskopis Sistem PernapasanSistem pernapasan meliputi saluran pernapasan yang menuju ke paru-paru, paru-paru itu sendiri, dan otot-otot yang berperan.1

Saluran pernapasanSaluran pernapasan adalah saluran yang menghubungkan atmosfer dan alveolus tempat pertukaran gas terjadi. Saluran pernapasan meliputi rongga hidung, nasofaring, orofaring, bagian atas laringofaring, laring, trachea, bronchi, dan cabang-cabang pulmonal bronchi tersebut.2 Saluran yang panjang ini memungkinkan udara sudah mencapai temperatur dan kelembapan yang tepat sebelum masuk ke paru-paru.4Secara rinci, saluran pernapasan dimulai dari hidung. Saluran hidung berjalan ke faring yang berfungsi sebagai saluran bersama bagi sistem pernapasan dan sistem pencernaan. Terdapat dua saluran yang berjalan dari faring trachea, tempat lewatnya udara, dan oesophagus, saluran tempat lewatnya makanan ke lambung.1, 3,4 Faring yang digunakan bersama oleh saluran pernapasan dan pencernaan ini memungkinkan seseorang dapat bernapas melalui mulut jika hidung tersumbat. Karena faring digunakan bersama juga, terdapat mekanisme relfleks untuk menutup trachea saat proses menelan untuk mencegah makanan masuk ke paru-paru.1 Laring atau kotak suara yang terletak di pintu masuk trachea, memiliki penonjolan di bagian anterior dan membentuk jakun. Pada bukaan laring, terdapat pita suara. Pita suara merupakan dua pita jaringan elastik yang dapat diregangkan dan diposisikan dalam berbagai bentuk oleh otot-otot laring. Pada saat udara mengalir cepat melewati pita suara yang tegang, pita suara itu bergetar dan menghasilkan bermacam-macam bunyi.1, 4 Setelah laring, trachea terbagi menjadi dua cabang utama, bronkus kanan dan kiri yang masing-masing masuk ke paru-paru kanan dan kiri. Di dalam setiap paru, bronkus terus bercabang-cabang menjadi saluran napas yang semakin sempit, pendek, dan banyak. Cabang terkecil disebut bronkiolus. Bronkiolus terbagi menjadi bronkiolus terminalis dan bronkiolus respiratorius. Pada bronkiolus respiratorius terdapat alveolus, kantung udara kecil tempat terjadinya pertukaran gas. Alveolus-alveolus ini berkumpul membentuk sakus alveolaris, salurannya bernama duktus alveolaris.1, 3, 4 Supaya udara dapat keluar masuk bagian paru-paru tempat terjadinya pertukaran gas, keseluruhan saluran pernapasan harus terbuka. Trachea dan bronkus yang merupakan saluran tidak berotot dijaga tetap terbuka oleh cincin tulang rawan. Bronkiolus yang lebih kecil tidak memiliki tulang rawan, membuka atau menutupnya bronkiolus dilakukan oleh otot polos. Otot polos ini dipersarafi oleh saraf yang peka terhadap hormon dan zat kimia lokal tertentu. Sedangkan alveolus dijaga tetap terbuka oleh gradien tekanan transmural.1

Paru-paruJaringan paru adalah kumpulan seluruh cabang pulmonal bronchi dan alveolus. Paru-paru berada di dalam cavum pleura yang merupakan suatu ruang potensial dan dilindungi oleh dinding thorax.2 Paru-paru pertama dibagi menjadi kanan dan kiri. Paru-paru kiri lebih kecil daripada kanan untuk mengakomodasi jantung. Kemudian paru-paru dibagi lagi menjadi beberapa lobus, tiga lobus pada paru-paru kanan dan dua lobus pada paru-paru kiri. Setiap lobus ini dimasuki oleh bronkus.5, 6 Pleura merupakan selaput pembungkus paru-paru yang terdiri dari dua lapisan. Lapisan viseralis yang melekat pada paru-paru dan lapisan parietalis yang melekat pada dinding torax. Diantara lapisan tersebut terdapat cairan serosa.

Otot-otot yang berperan1, 5Otot-otot inspirasi DiafragmaDiafragma yang berkontraksi menimbulkan bentuk diafragma yang turun dan datar. Akibatnya volume rongga toraks membesar. Diafragma merupakan otot primer inspirasi yang berkontraksi di setiap inspirasi. M. intercostalis externusOtot ini mengangkat iga ke depan dan ke luar; memperbesar rongga toraks dalam dimensi ke depan-belakang dan sisi-sisi. Bersama diafragma, otot ini berkontraksi pada setiap inspirasi yang merupakan peran komplementer sekunder terhadap aksi primer diafragma. M. scalenusOtot ini bersama dengan M. sternocleidomastoideus merupakan oto inspirasi tambahan yang berperan dalam inspirasi sekuat-kuatnya. M. scalenus berfungsi mengangkat dua iga pertama sehingga rongga dada semakin besar karena tertarik ke atas. M. sternocleidomastoideisOtot ini mengangkat sternum ke atas untuk memperbesar rongga dada. M. seratus anteriorOtot ini mengangkat sebagian besar iga.Otot-otot ekspirasi1. Otot-otot abdomenOtot-otot abdomen meningkatkan tekanan intra-abdomen yang menimbulkan gaya ke atas pada diafragma untuk mengurangi dimensi vertikal rongga toraks.2. M. rectus abdominisOtot ini mempunyai afek tsrikan ke bawah yang sangat kuat terhadap iga-iga bagian bawah pada saat yang bersamaan ketika otot ini dan otot-otot abdomen lainnya menekan isi abdomen ke atas ke arah diafragma. 3. M. intercostalis internusOtot ini mendatarkan toraks dengan menarik iga-iga ke bawah dan ke dalam, menurunkan ukuran depan-belakang dan samping rongga toraks.

II. Struktur Mikroskopis Sistem Pernapasan8

Gambar 1. Struktur makropis dan mikroskpis sistem pernapasan. (sumber: www.google.com)

HidungHidung merupakan organ yang berongga. Pada rongga hidung atau kavum nasi terdapat nares nasi atau lubang hidung kiri dan kanan yang dipisahkan oleh septum nasi.2 Nares nasi dibagi lagi menjadi nares nasi anterior dan nares nasi posterior. Nares nasi posterior merupakan bagian yang berhubungan dengan nasofaring melalui koana. Kavum nasi dibagi menjadi dua bagian, yaitu vestibulum nasi yang merupakan daerah lebar di belakang nares posterior dan fossa nasalis yang merupakan daerah di belakang vetibulum nasi. Vestibulum nasi 1. Disusun oleh epitel berlapis gepeng tanpa lapisan tanduk dan berubah menjadi epitel bertingkat torak bersel goblet sebeum masuk fossa nasalis.2. Terdapat rambut-rambut kasar yang berfungsi menyaring udara pernapasan, kelenjar keringat dan kelenjar minyak.3. Pada dinding lateral terdapar tiga tonjolan yang disebut konka. Pada dinding periosteum/ perikondrium dari konka, terdapat lamina propria. Glandula nasalis terdapat pada lamina propria, merupakan kelenjar campur yang sekretnya berfungsi untuk menjaga kelembapan kavum nasi dan menangkap partikel-partikel debu yang halus dalam udara inspirasi. a. Konka nasalis superior. Pada konka nasalis superior terdapat alat penghidu. Epitel olfaktorius terdiri dari 3 jenis sel, yaitu: sel olfaktorius merupakan neuron bipolar dengan dendrit ke bagian apikal dan akson ke lamina propria. Ujung dendritnya menggelembung dan membentuk vesikula olfaktorius. Dari permukaan vesikula, keluar 6-8 silia olfaktorius. Aksonnya yang tidak bermielin bergabung dengan akson dari reseptor lain di lamina propria membentuk N. olfaktorius. sel penyokong berbentuk silindris tinggi dengan bagian apex lebar dan bagian basal menyempit. Mempunyai inti lonjong di tengah. Pada permukaannya terdapar mikrovili. Sel penyokong memiliki sitoplasma bergranul kunig kecoklatan. sel basal terletak di bagian basal dan berbentuk segitiga. Merupakan reserve cell/ sel cadangan yang akan membentuk sel penyokong dan mungkin menadi sel olfaktorius. Kelenjar bowman merupakan kelenjar yang terdapat di bagian bawah sel basal. Sekretnya berperan agar epitel olfaktorius tetap lembap dan berperan sebagai pelarut zat-zat kimia dalam bentuk bau. b. Konka nalalis medius. Dilapisi oleh epitel bertingkat torak bersilia bersel goblet. Silia berfungsi untuk mendorong lendir ke arah berlakang, yaitu nasofaring, kemudian tertelan dan dibatukkan.6 c. Konka nasalis inferior. Dilapisi oleh epitel bertingkat torak bersilia bersel goblet. Pada epitel konka nasalis inferior, terdapat plexus venosus yang disebut swell bodies dan berperan untuk menghangatkan udara yang melalui hidung. Bila alergi, akan terjadi pembengkakan swell bodies yang abnormal pada kavum nasi sehingga aliran udara terganggu. NasofaringNasofaring disusun oleh epitel bertingkat torak bersilia bersel goblet. Di bawah membrana baslis, pada lamina propria terdapat kelenjar campur. Pada bagian posteriornya, terdapar jaringan limfoid yang membentuk tonsila faringea. Terdapat muara dari saluran yang menghubungkan rongga hidung dan telinga tengah disebut tuba auditiva yang di sekelilingnya banyak kelompok jaringan limfoid disebut tonsila tuba. Nasofaring adalah bagian posterior rongga nasal yang membuka kearah rongga nasal melalui dua naris internal (koana):0. Dua tuba Eustachius (auditorik) menghubungkan nasofaring dengan telinga tengah. Tuba ini berfungsi untuk menyetarakan tekanan udara pada kedua sisi gendang teling.0. Amandel (adenoid) faring adalah penumpukan jaringan limfatik yang terletak di dekat naris internal. Pembesaran adenoid dapat menghambat aliran udara.

OrofaringOrofaring disusun oleh epitel berlapis gepeng tanpa lapisan tanduk, terletak di belakang rongga mulut dan permukaan belakang lidah. Orofaring akan dilanjutkan ke bagian atas menjadi epitel mulut dan ke bawah ke eitel oesophagus. Di sini terdapat tonsila palatina atau sering disebut amandel. Orofaring dipisahkan dari nasofaring oleh palatum lunak muscular, suatu perpanjangan palatum keras tulang.

LaringofaringEpitelnya bervariasi, sebagian besar epitel berlapis gepeng tanpa lapisan tanduk. Laringofaring terletak di belakang laring.

LaringLaring menghubungkan faring dan trakhea. Bentuknya tidak beraturan. Disusun oleh epitel bertingkat torak bersilian bersel goblet kecuali pada ujung plika vokalis, berlapis gepeng. Dinding laring disusun oleh tulang rawan hialin dan tulang rawan elatis, jaringan ikat, otot skelet, dan kelenjar campur. Laring adalah tabung pendek berbentuk seperti kotak triangular dan ditopang oleh sembilan kartilago; tiga berpasangan dan tiga tidak berpasangan.1. Kartilago tidak berpasangan0. Kartilago tiroid (jakun) terletak di bagian proksimal kelenjar tiroid. Biasanya berukuran lebih besar dan lebih menonjol pada laki-laki akibat hormon yang disekresi saat pubertas.0. Kartilago krikoid adalah cincin anterior yang lebih kecil dan lebih tebal, terletak di bawah kartilago tiroid.0. Epiglotis adalah katup kartilago elastis yang melekat pada tepian anterior kartilago tiroid. Saat menelan, epiglottis secara otomatis menutupi mulut laring untuk mencegah masuknya makanan dan cairan.1. Kartilago berpasangan0. Kartilago aritenoid terletak di atas dan di kedua sisi kartilago krikoid. Kartilago ini melekat pada pita suara sejati, yaitu lipatan berpasangan dari epithelium skuamosa bertingkat.0. Kartilago kornikulata melekat pada bagian ujung kartilago aritenoid.0. Kartilago kuneiform berupa batang-batang kecil yang membantu menopang jaringan lunak.1. Dua pasang lipatan lateral membagi rongga laring.a. Pasangan bagian atas adalah lipatan ventricular (pita suara semu) yang tidak berfungsi saat produksi suara.b. Pasangan bagian bawah adalah lipatan pita suara sejati yang melekat pada kartilago tiroid dan pada kartilago aritenoid serta kartilago krikoid. Pembuka di antara kedua pita ini adalah glottis. Saat bernapas, pita suara terabduksi (tertarik membuka) oleh otot laring, dan glottis berbentuk triangular. Saat menelan, pita suara teraduksi (tertarik menutup), dan glottis membentuk celah sempit. Dengan demikian kontraksi otot rangka mengatur ukuran pembukaan glottis dan derajat ketegangan pita suara yang diperlukan untuk produksi suara. TracheaRangka trache berbentuk C, terdiri atas tulang rawan berjumlah 16-20 buah. Cincin-cincin tulang rawan tersebut dihubungkan oleh jaringan penyambung padat fibroelastis dan retikulin yang disebut ligamentum anulare berfungsi untuk mencegah lumen trachea meregang berlebihan. Di antara tulang rawan juga terdapat otot polos untuk mendekatkan kedua tulang rawan. Terdapat 4 sel dalam epitel trachea:1. Sel goblet Mensekresikan lendir. Mempunyai apparatus golgi dan retikulum endopaslam kasar di basal sel. Mempunyai mikrovili di apex. Mendandung tetesal mukus yang kaya akan polisakarida.2. Sel sikat Mempunyai mikrovili di apex yang berbentuk seperti sikat.3. Sel basal Merupakan sel induk yang akan bermitosis dan berubah menjadi sel lain.4. Sel sekretorik bergranul Pada sitoplasma terdapat granula dengan diameter 100-300 milimikron. Sifat granula mengandung katekolamin yang akan mengatur aktivitas sel goblet dan gerakan silia. Mengatur sekresi mukosan dan serosa.

BronkusBronkus terbagi menjadi bronkus ekstrapulmonal yang sama dengan trachea tetapi lebih kecil, dan bronkus intrapulmonal. Bronkus intrapulmonal disusun oleh epitel bertingkat torak bersilia bersel goblet. Memiliki tulang rawan yang tidak beraturan dan otot yang tersusun seperti spiral. Lamina propria dari bronkus intrapulmonal terdiri dari jaringan ikat jarang, serat elastis dan muskulus polos spiral, noduli limfatisi, dan kelenjar bronkialis.

BronkiolusBronkiolus berdiameter kira-kira 1mm. disusun oleh epitel selapis torak bersilia. Bronkiolus tidak memiliki tulang rawan dan kelenjar. Otot polosnya relatif lebih banyak daripada jaringan ikat.

Bronkiolus terminalisMerupakan bronkiolus yang terkecil, hanya 0.3 mm. Epitelnya selapis torak bersilia tanpa sel goblet. Lamina prorianya sangat tipis, tidak ada kelenjar, dan sebagian memiliki otot polos.

Bronkiolus respiratoriusBagian antara bagian konduksi dan bagian respirasi. Disusun oleh epitel torak rendah atau epitel selapis kubis, tidak bersel goblet, dan sebagian bersilia. Diantara sel kubis terdapat sel clara. Lamina proprianya disusun oleh serat kolagen, serat elastin, dan otot polos yang terputus-putus. Bronkiolus respiratorius ditempeli oleh alveolus. Semakin ke distal, alveolus semakin banyak dan silia tidak ditemukan.

Duktus alveolarisDindingnya tipis dan sebagian besar terdiri dari alveoli. Duktus alveolaris dikelilingi ileh sakus alveolaris. Jaringan pernyusunnya adalah jaringan ikat serat elastin, serat kolagen, dan sebagian terdapat otot polos. Duktus alveolaris terbuka ke atrium, yaitu ruangan yang menghubungkan beberapa sakus alveolaris.Sakus alveolarisSakus alveolaris merupakan kantong yang dibentuk oleh beberapa alveoli. Terdapat serat elastin dan serat retikulin yang melingkari muara sakus alveoli. Sakus alveolaris ini sudah tidak mempunya otot.

AlveolusMerupakan kantong kecil yang terdiri dari selapis sel seperti sarang tawon. Di dalam alveolus inilah terjadi pertukaran gas antara udara dan darah. Di sekitar alveoli terdapat serat elastin dan serat kolagen untuk mencegah regangan yang berlebihan sehingga kapiler dan septum interalveolaris tidak rusak. Epitel alveolus merupakan epitel selapis gepeng. Pada dindingnya terdapat lubang-lubang kecil berbentuk bulat/ lonjong yang disebut stigma alveolaris. Stigma ini menghubungkan alveolus satu dengan lainnya. Terdapat 4 sel pada alveolus:1. Sel alveolar tipe I/ sel epitel alveoli/ sel alveolar kecil/ pneumosit tipe I sel ini berinti gepeng. Sitoplasmanya mengelilingi seluruh dinding alveoli, tebalnya kira-kira 0.2 mikron. Sel ini mempunyai membrana basalis yang memisahkan sel ini dengan sel endotel kapiler.2. Sel alveolar tipe II/ sel septal/ sel alveolar besar/ penumosit tipe II sel ini berinti kubis dan sering menonjol ke lumen. Sitoplasmanya emngandung multilamelar bodies yang berfungsi untuk mensekresikan surfaktan. Suatu zat yang berfungsi untuk menjaga agar permukaan alveolus tidak kolpas pada akhir respirasi dan mengurangi tenaga untuk mengisi udara pada waktu inspirasi.3. Sel alveolar fagosit Sel ini disebut juga sel debu atau dust cell yang berinti bulat dan berasal dari monosit debu. Sel ini terdapat pada dinding alveolus dan lumennya. Seperti namanya, sel ini berfungsi untuk memfagosit debu dan mikroorganisme asing yang terdapat pada udara inspirasi.4. Sel endotel kapiler sel ini mengisi kapiler darah. Mempunyai inti gepeng dan kromatin inti yang halus.

III. Fungsi Saluran Pernapasan3,5Selain berperan dalam penyaluran udara dari atmosfer ke alveolus, saluran pernapasan juga memiliki fungsi yang lain, yaitu proteksi dan vokalisasi.

ProteksiFungsi pernapasan normal pada hidungSaat udara mengalir melalui hidung, terdapat tiga fungsi yang dikerjakan oleh rongga hidung: 1. Udara dihangatkan oleh permukaan konka dan septum yang luas.2. Udara dilembapkan sampai hampir lembap sempurna.3. Udara disaring sebagian.Biasanya, suhu udara inspirasi meningkat sampai 1oF melebihi suhu tubuh dan kejenuhan uap air meningkat 2-3% sebelum udara mencapai trachea. Bila seseorang bernapas melalui pipa langsung ke trachea seperti pada trakeostomi, pendinginan dan terutama efek pengeringan di bagian bawah paru dapat menimbulkan kerusakan dan infeksi paru yang serius. Bulu-bulu pada pintu masuk lubang hidung penting untuk menyaring partikel-partikel besar. Walaupun demikian, jauh lebih penting untuk mengeluarkan partikel melalui presipitasi turbulen. Artinya, udara yang mengalir melalui saluran hidung membentur banyak dinding penghalang: konka (disebut juga turbinates sebaba konka menimbulkan turbulensi udara), septum, dan dinding faring. Setiap kali udara membentur penghalang ini, udara harus mengubah arah alirannya. Partikel-partikel yang tersuspensi dalam udara mempunyai momentum dan massa yang jauh lebih besar daripada udara, sehingga tidak dapat mengubah arah alirannya secepat udara. Oleh karena itu, partikel-partikel tersebut terus maju ke depan, membentur permukaan pernghalang-penghalang ini dan kemudia dijerat oleh mukus pelapis dan diangkut oleh silia ke faring untuk dibatukkan. Mekanisme turbulensi hidung untuk mengeluarkan partikel dari udara sangat efektif, sehingga hampir tidak ada partikel dengan ukuran diameter lebih besar dari 6 mikrometer dapat masuk ke paru melalui hidung. Ukuran ini lebih kecil daripada ukuran sel darah merah.Parrikel-partikel yang tersisa, kebanyakan partikel yang berukuran 1-5 mikrometer, mengendap dalam bronkiolus kecil akibat gaya gravitasi. Beberapa partikel dengan ukuran lebih kecil dari 1 mikrometer berdifusi melewati dinding alveoli dan melekat pada cairan alveolus. Tetapi banyak partikel yang diameternya lebih keci dari 0.5 mikrometer tetap tersuspensi dalam udara alveolus dan akhirnya dikeluarkan melalui ekspirasi. Banyak partikel yang terjerat dalam alveoli dikeluarkan oleh makrofag alveolus. Refleks batukBronkus dan trachea sangat sensitif terhadap sentuhan ringan sehingga bila terdapat benda asing atau iritan lainnya, walaupun dalam jumlah sedikit, akan menimbulkan refleks batuk. Laring dan karina (tempat trachea bercabang menjadi bronkus) adalah yang paling sensitif, dan bronkiolus terminalis dan bahkan alveoli bersifat sensitif terhadap rangsangan bahan kimia yang korosif seperti gas sulfur dioksida dan klorin. Impuls aferen yang berasal dari saluran pernapasan terutama brjalan melalui nervus vagus ke medula otak.

Refleks bersinRefleks bersin mirip dengna refleks batuk kecuali bahwa refleks ini berlangusng pada saluran hidung, bukan pada saluran pernapasan bagian bawah. Rangsang awal yang menimbulkan refleks bersin adalah iritasi dalam saluran hidung. Kemudian impuls aferen berjalan dalam nervus kelima menuju medula, tempat refleks ini dicetuskan. Terjadi serangkaian reaksi yang mirip dengan refleks batuk, tetapi uvula ditekan, sehingga sejumlah besar udara dengan cepat melalui hidung, dengan demikian membantu membersihkan saluran hidung dari benda asing.

VokalisasiBerbicara diatur oleh dua fungsi mekanis: fonasi yang dilakukan oleh laring, dan artikulasi yang dilakukan oleh struktur pada mulut.

FonasiLaring secara khusus berperan sebahai penggetar. Elemen yang bergetar adalah lipatan pita suara atau sering disebut pita suara. Pita suara menonjol dari dinding lateral ke arah tengah glotis. Pita usara ini diregankan dan diatur posisinya oleh beberapa otot spesifik pada laring itu sendiri.Selama pernapsan normal, pita akan terbuka lebar sehingga aliran udara mudah lewat. Selama fonasi, pita akan menutup bersama-sama sehingga aliran udara di antara pita tersebut akan menghasilkan getaran. Kuatnya getaran terutama ditentukan oleh derajat peregangan pita dan juga oleh bagaiman kerapatan pita satu sama lain. Pita suara dapat diregangkan baik oleh rotasi kartilagi tiroid ke depan maupun oleh rotasi posterior dari kartilagi aretinoid yang diaktivasi oleh otot-otot yang meregang dari kartilago tiroid dan kartilagi aretinoid ke kartilagi krikoid. Otot-otot yang terletak di dalam pita suara di sebelah lateral ligamen vokalis, yaitu otot tiroaritinoid dapat menarik kartilagi aritinoid ke arah kartilago tiroid dan melonggarkan pita suara. Pergerakkan otot-otot ini di dalam pita suara juga dapat mengubah bentuk dan massa pada tepi pita suara, menajamkannya untuk menghasilakn bunyi bernada tinggi dan menumpulkannya untuk menghasilkan bunyi bernada rendah.

Artikulasi dan resonansiTiga organ artikulasi yang utama yaitu bibir, lidah, dan palatum molle. Sementara yang termasuk resonator adalah mulut, hidung, dan sinus nasal yang berhubungan, faring, dan rongga dada sendiri.

IV. Mekanisme pernafasanFungsi sistem pernapasan adalah untuk mengambil oksigen (O2) dari atmosfer ke dalam sel-sel tubuh dan untuk mentranspor karbon dioksida (CO2) yang dihasilkan sel-sel tubuh kembali ke atmosfer. Organ- organ respiratorik juga berfungsi dalam produksi wicara dan berperan dalam keseimbangan asam basa, pertahanan tubuh melawan benda asing, dan pengaturan hormonal tekanan darah.Respirasi melibatkan proses berikut : 1. Ventilasi pulmonary (pernapasan) adalah jalan masuk dan jalan keluar udara dari saluran pernapasan dan paru-paru.1. Respirasi eksternal adalah difusi O2 dan CO2 antara udara dalam paru dan kapilar pulmonar.1. Respirasi internal adalah difusi O2 dan CO2 antara sel darah dan sel-sel jaringan.1. Respirasi selular adalah penggunaan O2 oleh sel-sel tubuh untuk produksi energi, dan pelepasan produk oksidasi (CO2 dan air) oleh sel-sel tubuh.Saluran pernapasan terdiri dari cabang-cabang saluran dari lingkungan sampai ke paru-paru.2

Proses Pernapasan1,5,7

Hubungan timbal balik antara tekanan atmosfer, tekanan intra-alveolus, dan tekanan intra-pleuraUdara cenderung bergerak dari tekanan tinggi ke tekanan rendah atau dengan kata lain, menuruni gradien tekanan. Udara mengalir masuk dan keluar paru selama proses bernapas dengan mengikuti penurunan gradien tekanan yang berubah berselang-seling antara alveolus dan atmosfer akibat aktivitas siklik otot-otot pernapasan. Terdapat tiga tekanan berbeda yang penting pada ventilasi/ pertukaran udara:1. Tekanan atmosfer adalah tekanan yang ditimbulkan oleh berat udara di atmosfer terhadap benda-benda di permukaan bumi. Di ketinggian permukaan laut, tekanan ini sama dengan 760 mmHg. Tekanan atmosfer berkurang seiring dengan penambahan ketinggian di atas permukaan laut. Dapat terjadi fluktuasi minor tekanan atmosfer akibat perubahan cuaca.2. Tekanan intra-alveolus juga dikenal sebgai tekanan intra-pulmonalis. Adalah tekanan di dalam alveolus. Karena alveolus berhubungan dengan atmosfer melalui saluran pernapasan, udara dengan cepat mengalir mengikuti penurunan gradien tekanan setiap kali terjadi perbedaan antara tekanan atmosfer dengan tekanan intra-alveolus. Udara akan terus mengalir sampai keduanya seimbang.3. Tekanan intra-pleura adalah tekanan di dalam kantung pleura. Tekanan ini disebut juga tekanan intra-toraks, yaitu tekanan yang terjadi di luar paru di dalam rongga toraks. Tekanan intrapleura biasanya lebih kecil daripada tekanan atmosfer, rata-rata 756 mmHg saat istirahat. Tekanan ini sering disebut juga tekanan -4 mmHg. Tekanan -4 mmHg adalah tekanan yang negatif jika dibandingkan dengan tekanan atmosfer normal. Tekanan intrapleura tidak diseimbangkan dengan tekanan atmosfer atau intra-alvolus karena tidak terdapat hubungna langsung antara rongga pleura, atmosfer, dan paru. Karena kantung pleura tidak terdapat lubang, udara tidak dapat masuk atau keluar walaupun terdpat gradien konsentrasi antara kantung itu dengan sekitarnya. Kohevisivitas cairan intra-pleura dan gradien tekanan transmural menjaga dinding toraks dan paru berhadapan erat, walaupun paru berukuran lebih kecil daripada toraks.Rongga toraks lebih besar daripada paru yang ridak teregang karena dinding toraks tumbuh lebih cepat daripada paru selama masa perkembangan. Namun, dua gaya, yaitu kohesivitas cairan intrapleura dan gradien tekanan transmural menahan dinding toraks dan paru dalam keadaan berhadapan erat, meregangkan paru untuk mengisi rongga toraks yang lebih besar. Molekul-molekul air polar di dalam cairan intra-pleura bertahan dari peregangan karena adanya gaya tarik menarik antara sesama mereka. Kohesivitas cairan intra-pleura yang ditimbulkannya cenderung menahan agar kedua permukaan pleura menyatu, dengan demikian merekatkan paru dengan dinding toraks. Hubungan ini dapat menjelaskan mengapa perubahan dimensi toraks selalu disertai oleh perubahan dimensi paru; yaitu ketika toraks mengembang, paru juga ikut mengembang karena kohesivitas cairan intrapleura menahan peregangan pleura. Namun, alasan yang lebih penting mengapa paru mengikuti gerakan dinding dada adalah karena adanya gradien tekanan transmural yang melintasi dinding paru. Tekanan intra-alveolus yang setara dengan tekanan atmosfer sebesar 760 mmHg lebih besar daripada tekanan intra-pleura yang hanya 756 mmHg, sehingga di dinding paru gaya yang menekan keluar lebih besar daripada gaya yang menekan ke dalam. Dengan gradien tekanan transmural ini mendorong dan meregangkan paru untuk mengisi rongga toraks. Gradien tekanan transmural yang serupa juga terdapat pada kedua sisi dinding toraks. Tekanan atmosfer yang lebih besar menekan dinding toraks ke arah dalam. Namun gradien tekanan transmural pada paru lebih menonjol karena dinding toraks lebih kaku.

Udara mengalir ke dalam dan ke luar paru karena perubahan siklis tekanan intra-alveolus yang secara tidak langsung ditimbulkan oleh aktivitas otot pernapasanKarena udara mengalir mengikuti penurunan gradien tekanan, tekanan intra-alveolus harus lebih rendah daripada tekanan atmosfer agar udara mengalir masuk pada inspirasi. Demikian juga sebaliknya untuk ekspirasi. Tekanan intra-alveolus dapat diubah dengan mengubah volume paru sesuai hukum Boyle. Menurut hukum Boyle, volume dan tekanan saling berbanding terbalik, demikian jika volume bertambah, tekanan berkurang, dan jika volume berkurang, tekanan bertambah. Otot-otot pernapasan berperan dalam memperbesar rongga dada dan akhirnya memperbesar rongga paru.

Gambar 2. Hukum Boyle (sumber : www.google.com)

Inspirasi dan EkspirasiParu dan dinding dada merupakan struktur yang elastic. Pada keadaan normal, hanya ditemukan selapis tipis cairan di antara paru dan dinding dada (ruang interpleura). Paru dengan mudah dapat bergeser sepanjang dinding dada, namun sukar untuk dipisahkan dari dinding dada seperti halnya dua lempeng kaca basah yang dapat digeser namun tidak dapat dipisahkan. Tekanan di dalam ruang antara paru dan dinding dada (tekanan intrapleura) bersifat subatmosferik. Pada saat lahir jaringan paru mengembang sehingga teregang, dan pada akhir ekspirasi tenang, kecenderungan daya recoil jaringan paru ntuk menjauhi dinding dada diimbangi oleh daya recoil dinding dada kea rah yang berlawanan. Jika dinding dada dibuka, paru akan kolaps; dan bila paru kehilangan elastisitasnya, dada akan mengembang menyerupai bentuk gentong (barrel shaped). Inspirasi merupakan proses aktif. Kontraksi otot inspirasi akan meningkatkan volume intratiraks. Tekanan intrapleura di bagian basis paru akan turun dari nilai normal sekitar -2,5 mmHg (relative terhadap tekanan atmosfer) pada awal inspirasi, menjadi -6 mmHg. Jaringan paru akan semakin teregang. Tekanan di dalam saluran udara menjadi sedikit lebih negative, dan udara mengalir ke dalam paru. Sebelum inspirasi dimulai, otot-otot pernapasan melemas, tidak ada udara mengalir, dan tekanan intra-alveolus sama dengan tekanan atmosfer. Pada awal inspirasi, otot-otot pernapasan berkontraksi. Otot inspirasi utama, yaitu diafragma, berkontraksi dan bergerak ke bawah untuk memperbesar volume rongga toraks dengan menambah panjang vertikalnya. Otot inspirasi kedua, yaitu M. intercostalis eksternal berkontraksi dan mengangkat iga ke atas dan ke luar, sehingga dimensi anteroposterior dan laterolateral rongga toraks membesar. Pada saat rongga toraks membesar, paru juga dipaksa untuk membesar. Perubahan volume ini membuat tekanan dalam paru turun sehingga udara mengalir masuk. Udara akan terus mengalir masuk sampai tekanan intra-alveolus dan tekanan atmosfer sama besar. Inspirasi dapat dipaksa lebih kuat lagi dengan menaktifkan otot-otot inspirasi tambahan yang semakin memperbesar rongga toraks.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 saluran udara menjadi sedikit lebih positif, dan udara mengalir meninggalkan paru. Selama pernafasan tenang, ekspirasi merupakan proses pasif yang tidak memerlukan kontraksi otot untuk menurunkan volume intratoraks. Namun pada awal ekspirasi, sedikit kontraksi otot inspirasi masih terjadi. Kontraksi ini berfungsi sebagai peredam daya recoil paru dan memperlambat ekspirasi.Pada dasarnya ekspirasi adalah suatu proses pasif dimana otot-otot inspirasi berelaksasi dan otomatis menurunkan volume rongga toraks. Namun untuk mengosongkan paru secara lebih sempurna dan lebih cepat, ekspirasi dapat menjadi suatu proses yang aktif. Pada keadaan ini, otot-otot ekspirasi berkontraksi sehingga rongga dada menjadi lebih kecil dibandingkan saat istirahat. Akibatnya volume paru pun menjadi lebih kecil dan perbedaan tekanan atmosfer dengan tekanan intra-alveolus lebih besar. Selama ekspirasi paksa, tekanan intra-pleura juga meningkat, namun paru tidak kolaps karena tekanan intra-alveolus juga meningkat.

Jari-jari saluran pernapasan menentukan laju aliran udaraLaju aliran udara yang melewati saluran pernapasan tidak hanya dipengaruhi oleh gradien tekanan, tetapi juga diameter saluran pernapasan itu sendiri.

Penentu utama resistensi terhadap aliran udara adalah jari-jari pernapasan dengan hubungan yang berbanding terbalik. Jika jari-jari pernapasan besar, maka resistensinya kecil, dan sebaliknya. Pada saluran pernapasan yang sehat, jari-jari cukup besar, sehingga resistensi sangat rendah dan dapat diabaikan. Dalam keadaan normal, penyesuaian ukuran saluran pernapasan dapat dilakukan oleh pengaturan sistem saraf otonom agar memenuhi kebutuhan tubuh. Stimulasi parasimpatis yang terjadi pada situasi rileks, saat kebutuhan oksigen tidak tinggi, meningkatkan kontraksi otot polos bronkiolus. Kontrakasi ini menimbulkan bronkokonstriksi dimana resistensi saluran pernapasan meningkat. SEbaliknya, stimulasi simpatis dan hormon epinefrin (pada tingkat yang lebih besar) menimbulkan bronkodilatasi dan penurunan resistensi saluran pernapasan dengan menyebabkan relaksasi otot polos bronkiolus. Terdapat pula kontrol lokal untuk mencocokan aliran udara dengan aliran darah di suatu daerah pada paru.

Aliran darah besarDaerah tempat aliran darah (perfusi) lebih besar daripada aliran udara (ventilasi)

Aliran udara kecil

O2 setempatCO2 setempat

Relaksasi otot polos saluran pernapasan lokalKontraksi otot polos arteriol paru lokal

Dilatasi saluran pernapasan lokalKonstriksi pembuluh darah lokal

Resistensi saluran pernapasanResistensi vaskuler

Aliran darahAliran udara

Daerah tempat aliran udara (ventilasi) lebih besar daripada aliran darah (perfusi)

Aliran udara besar

Aliran darah kecil

O2 setempatCO2 setempat

Relaksasi otot polos arteriol paru lokal

Kontraksi otot polos saluran pernapasan lokal

Dilatasi pembuluh darah lokalkonstriksi saluran pernapasan lokal

Resistensi vaskulerResistensi saluran pernapasan

Aliran darahAliran udara

Gambar 3. Keadaan udara dan aliran darah (sumber : Sherwood L. Fisiologi Manusia dari Sel ke Sistem)

Paru memiliki sifat elastikElastisitas paru melibatkan dua konsep yang saling berkaitan: recoil elastik dan compliance.Recoil elastik atau penciutan elastik mengacu kepada seberapa mudah paru kembali ke bentuk semulanya 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 paru. Secara spesifik, compliance adalah ukuran tingkat perubahan volume paru yang ditimbulkan oleh gradien tekanan transmural. Semakin rendah compliance paru, semakin besar gradien tekanan transmural yang harus dibentuk selama inspirasi untuk menghasilkan pengembangan paru yang normal. Dengan demikian, semakin rendah compliance paru, semakin besar kerja yang diperlukan. Paru yang compliance-nya rendah disebut paru kaku. Hal ini dapat terjadi karena beberapa faktor, misalnya digantikannya jaringan paru normal oleh jaringan ikat fibrosa akibat inhalasi asbes atau iritan serupa.Sifat elastik paru terutama bergantung pada dua faktor: jaringan ikat paru yang sangat elastik dan tegangan permukaan alveolus. Jaringan ikat paru mengandung sejumlah besar serat elastik. Serat-serat ini juga tersusun dalam suatu jaringan yang semakin memperkuat daya elastik tersebut.5-7Faktor yang lebih penting lagi dalam sifat elastik paru adalah tegangan permukaan alveolus yang diperlihatkan oleh lapisan cairan tipis yang mepiluti semua alveolus. Pada pertemua air-udara, molekul-molekul air di permukaan melekat lebih erat ke molekul air di sekitarnya dibandingkan ke udara di atas permukaan. Tarik-menarik ini menciptakan suatu gaya yang dikenal sebagai tegangan permukaan cairan. Tegangan permukaan menimbulkan dua efek. Pertama, lapisan cairan menahan setiap gaya yang meningkatkan luas permukaannya, dengan kata lain, lapisan tersebut melawan ekspansi alveolus karena molekul-molekul air di permukaan menentang untuk dipisahkan. Dengan demikian, semakin besar tegangan permukaan, semakin rendah compliance paru. Kedua, luas permukaan cairan cenderung menjadi sekecil-kecilnya karena molekul-molekul air di permukaan yang tertarik satu sama lain, mencoba berdekatan satu sama lain. Dengan demikian, tegangan permukaan cairan yang melapisis sebuah alveolus cenderung memperkecil ukuran alveolus dan memeras udara yang ada di dalamnya. Sifat ini, bersama dengan adanya serat elastin, menyebabkan paru menciut kembali ke ukuran prainspirasinya setelah inspirasi berakhir.7

Surfaktan paru menurunkan tegangan permukaan dan berperan dalam stabilitas paruGaya-gaya kohesif antara molekul-molekul air sangat kuat sehingga apabila alveolus hanya dilapisi air, tegangan permukaan menjadi sangat besar dan paru akan kolaps karena gaya recoil yang ditimbulkan oleh serat-serat elastin dan tingginya tegangan permukaan mengalahkan gaya regang yang ditimbulkan oleh gradien tekanan transmural. Selain itu, compliance paru menjadi sangat rendah sehingga diperlukan kerja otot yang melelahkan untuk mengembangkan alveolus. Besarnya tegangan permukaan pada alveolus dilawan oleh surfaktan paru. Surfaktan paru yang terselip di antara molekul-molekul air dalam cairan yang melapisi alveolus akan menurunkan tegangan permukaan alveolus karena gaya kohesif antara molekul air dan molekul surfaktan sangat rendah. Dengan menurunkan tegangan permukaan alveolus, surfaktan paru memebrikan dua keuntungan penting: meningkatkan compliance paru, sehingga mengurangi kerja untuk mengembangkan paru, dan menurunkan kecenderungan paru untuk kolaps.

Volume dan Kapasitas ParuVolume udara dalam paru-paru dan kecepatan pertukaran saat inspirasi dan ekspirasi dapat diukur melalui spirometer. Nilai volume paru memperlihatkan suhu tubuh standar dan tekanan ambient serta diukur dalam millimeter udara.1. Volume0. Volume tidal (VT) adalah volume udara yang masuk dan keluar paru-paru selama ventilasi normal biasa. VT pada dewasa muda sehat berkisar 500ml untuk laki-laki dan 380ml untuk perempuan.0. Volume cadangan inspirasi/ Inspiratory reserve volume (VCI/ IRV) adalah volume udara ekstra yang masuk ke paru-paru dengan inspirasi maksimum di atas inspirasi tidal atau jumlah udara yang masih dapat masuk ke dalam paru pada inspirasi maksimal setelah inspirasi biasa. CDI berkisar 3.100 ml pada laki-laki dan 1.900 ml pada perempuan.0. Volume cadangan ekspirasi/ Expiratory reserve volume (VCE/ ERV) adalah volume ekstra udara yang dapat dengan kuat dikeluarkan pada akhir respirasi tidal normal atau jumlah udara yang dapat dikeluarkan secara aktif dari dalam paru melalui kontraksi otot ekspirasi, setelah ekspirasi biasa. VCE biasanya berkisar 1.200 ml pada laki-laki dan 800 ml pada perempuan.0. Volume residual (VR) adalah volume udara sisa dalam paru-paru setelah melakukan ekspirasi kuar. Volume residual penting untuk kelangsungan aerasi dalam darah saat jeda pernapasan. Rata-rata volume ini pada laki-laki sekitar 1.200 ml dan pada perempuan 1.000 ml.2-31. Kapasitas1. Kapasitas residual fungsional (KRF) adalah penambahan volume residual dan volume cadangan ekspirasi (KRF = VR + VCE). Kapasitas ini merupakan jumlah udara sisa dalam sistem respiratorik setelah ekspirasi normal. Nilai rata-ratanya adalah 2.200 ml.1. Kapasitas inspirasi (KI) adalah penambahan volume tidal dan volume cadangan inspirasi (KI = VT + VCI). Nilai rata-ratanya adalah 3.500 ml1. Kapasitas vital (KV) adalah penambahan volume tidal, volume cadangan inspirasi, dan volume cadangan ekspirasi (KT = VT + VCI + VCE). Karena diukur dengan spirometer, kapasitas vital merupakan jumlah udara maksimal yang dapat dikeluarkan dengan kuat setelah inspirasi maksimum. Kapasitas vital dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti postur, ukuran rongga toraks, dan komplians paru. Tetapi nilai rata-ratanya sekitar 4.500 ml.1. Kapasitas total paru (KTP) adalah jumlah total total udara yang dapat ditampung dalam paru-paru dan sama dengan kapasitas vital di tambah volume residual (KTP = KV + VR). Nilai rata-ratanya adalah 5.700 ml.1. Volume ekspirasi kuat dalam satu detik (VEK1) adalah volume udara yang dapat dikeluarkan dari paru yang terinflasi maksimal saat detik pertama ekhalasi maksimum. Nilai normal VEK1 sekitar 80% KV.1. Volume respirasi menit adalah volume tidal dikalikan jumlah pernapasan permenit.2

V. Pemeriksaan Fungsi ParuPemeriksaan funsgi paru digunakan untuk mengevaluasi kerja paru. Permeriksaan ini dapat mengukur kapasitas udara yang dapat ditampung paru, kecepatan paru memidahkan udara keluar dan ke dalam, serta menugkur kualitas paru dalam menukar oksigen dari udara dengan karbon dioksida dari darah. Pemeriksaan ini dapat mendiagnosa berbagai penyakit dan gangguan pada paru dan memeriksa keberhasilan terapi penyembuhan paru. Beberapa pemeriksaan fungsi paru adalah: spirometri, pemeriksaan difusi gas, body plethysmography, pemeriksaan inhalasi, dan exercise stress test.9

SpirometriSpirometri adalah pemeriksaan yang paling sering dilakukan. Pemeriksaan ini mengukur volume udara dan kecepatan insiprai-ekspirasi, sehingga pemeriksaan ini dapat digunakan untuk:101. Mendiagnosa penyakit paru seperti asma, bronkitis, dan emfisema.1. Mengetahui penyebab napas pendek.1. Mengetahui efek iritan terhadap kerja paru. 1. Mengetahui efek samping dan keberhasilan terapi.

Volume udara yang diukur adalah:91. Forced vital capacity (FCV) merupakan volume udara yang dapat dikeluarkan paksa setelah pasien melakukan inspirasi sedalam-dalamnya.1. Forced expiratory volume (FEV) merupakan volume udara yang dapat dikeluarkan paksa dalam satu detik (FEV1), dua detik (FEV2), dan tiga detik (FEV3).1. Forced expiratory flow 25% - 75% - merupakan volume udara yang dikeluarkan di tengah-tengah ekspirasi.1. Peak expiratory flow (PEF) mengukur kecepatan pasien melakukan ekspirasi.1. Maximum voluntary ventilation (MVV) merupakan volume udara yang dapat dihirup sedalam-dalamnya dalam satu menit.1. Slow vital capacity (SVC) merupakan volume udara yang dapat dikeluarkan perlahan-lahan setelah melakukan inspirasi sedalam-dalamnya.1. Total lung capacity (TLC) merupakan volume udara di dalam paru setelah melakukan inspirasi sedalam-dalamnya.1. Functional residual capacity (FRC) merupakan volume udara di dalam paru di akhir ekspirasi biasa.1. Residual volume (RV) merupakan volume udara di dalam paru setelah melakukan ekspirasi sekuat-kuatnya. 1. Expiratory reserve volume (ERV) merupakan selisih antara FRC dan RV. Pemeriksaan spirometri menunjukkan hasil normal jika presentase perbedaan hasil pemeriksaan dengan prediksi sebesar 80% atau lebih. Prediksi sibuat berdasarkan umur, tinggi badan, berat badan, etnis, dan jenis kelamin.10

Pemeriksaan difusi gas9Pemeriksaan ini mengukur volume oksigen dan gas lain yang melewati sakus alveolus setiap menit. Pemeriksaan ini digunakan untuk mengevaluasi kemampuan difusi gas dari paru ke dalam darah. Pemeriksaan difusi gas ini meliputi:1. Gas darah arteri mengukur volume oksigen dan karbon dioksida di dalam aliran darah.1. Kapasitas difusi karbon monoksida mengukur kemampuan paru mendifusikan karbon monoksida ke dalam darah.

Kesimpulandari skenario yang ada, dapat disimpulkan bahwa sulit bernafas yang terjadi disebabkan karena volume udara yang kurang bahkan proses difusi gas yang tidak berjalan dengan lancar. Pernapasan yang baik adalah jika volume dan kapasitas udara yang dibutuhkan itu baik serta proses berlangsungnya pernapasan pun baik.

Daftar Pustaka1. Sherwood L. Fisiologi Manusia dari Sel ke Sistem. Hal 456-510. 2001. Jakarta: EGC.1. Sloane, Ethel. Anatomi dan fisiologi untuk pemula. Jakarta: EGC; 2004: 266-9, 271-2.1. Ganong W F. Buku ajar fisiologi kedokteran. Jakarta: EGC; 2008: 672-9.

1. Gunardi S. Anatomi Sistem Pernapasan. 2007. Jakarta: FK UI.1. Cotes JE, Chinn DJ, Miller MR. Lung Function. Sixth edition. 2006. USA: Blackwell Publishing.1. Johnson DR. Faculty of Biological Science University of Leeds Journal. Introductory anatomy: respiration system. 20071. Guyton AC, Hall JE. Fisiologi Kedokteran. Edisi 11. Hal 495-558. 2008. Jakarta: EGC.1. Darminto . Sistem pernapasan. Modul Respirasi. 2011. Jakarta: FK Ukrida. 1. Lung function tests. WebMD. 2009. Diunduh dari http://www.webmd.com/lung/lung-function-tests. 19 Mei 20101.1. Schriber A. Pulmonary function tests. Medline Plus. 2009. Diunduh dari http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/article/003853.htm. 19 Mei 2011.1