Sistem Respirasi

PENDAHULUAN

Respirasi adalah pertukaran gas, yaitu oksigen (O₂) yang dibutuhkan tubuh untuk metabolisme sel  dan karbondioksida (CO₂) yang dihasilkan dari metabolisme tersebut dikeluarkan dari tubuh melalui paru.

STRUKTUR SISTEM RESPIRASI

Sistem respirasi terdiri dari:

1. Saluran nafas bagian atas

Pada bagian ini udara yang masuk ke tubuh dihangatkan, disaring dan dilembabkan

2. Saluran nafas bagian bawah

Bagian ini menghantarkan udara yang masuk dari saluran bagian atas ke alveoli

3. Paru, terdiri dari :

a. Alveoli, terjadi pertukaran gas antara O2 dan CO2

b. Sirkulasi paru. Pembuluh darah arteri menuju paru, sedangkan pembuluh darah vena meninggalkan paru.

4. Rongga Pleura

 Terbentuk dari dua selaput serosa, yang meluputi dinding dalam rongga dada yang disebut pleura parietalis, dan yang meliputi paru atau pleura  viseralis

 5. Rongga dan dinding dada

 Merupakan pompa muskuloskeletal yang mengatur pertukaran gas dalam proses respirasi

Saluran Nafas Bagian Atas

a. Rongga hidung

Udara yang dihirup melalui hidung akan mengalami  tiga hal :

  ü  Dihangatkan

  ü  Disaring

  ü  Dan dilembabkan

Yang merupakan fungsi utama dari selaput lendir respirasi ( terdiri dari : Psedostrafied ciliated columnar epitelium yang berfungsi menggerakkan partikel partikel halus kearah faring sedangkan partikel yang besar akan disaring oleh bulu hidung, sel goblet dan kelenjar serous yang berfungsi melembabkan udara yang masuk,  pembuluh darah yang berfungsi menghangatkan udara). Ketiga hal tersebut dibantu dengan concha. Kemudian udara akan diteruskan ke :

b. Nasofaring (terdapat pharyngeal tonsil dan Tuba Eustachius)

c. Orofaring (merupakan pertemuan rongga mulut dengan faring,terdapat pangkal lidah)

d. Laringofaring (terjadi persilangan antara aliran udara dan aliran makanan)

Saluran Nafas Bagian Bawah

a.       Laring

       Terdiri dari tiga struktur yang penting

-  Tulang rawan krikoid

-  Selaput/pita suara

-  Epilotis

-  Glotis

b.      Trakhea

       Merupakan pipa silider dengan panjang ± 11 cm, berbentuk ¾ cincin tulang rawan        seperti huruf C. Bagian belakang dihubungkan  oleh membran fibroelastic menempel pada dinding depan usofagus.

c.       Bronkhi

       Merupakan percabangan trakhea kanan dan kiri. Tempat percabangan ini disebut         carina. Brochus kanan lebih pendek, lebar dan lebih dekat dengan trachea.

       Bronchus kanan bercabang menjadi : lobus superior, medius, inferior. Brochus         kiri terdiri dari : lobus superior dan inferior

d.       Alveoli

 

Terdiri dari : membran alveolar dan ruang interstisial.

Membran alveolar :

• Small alveolar cell dengan ekstensi ektoplasmik ke arah rongga alveoli
• Large alveolar cell mengandung inclusion bodies yang menghasilkan surfactant.
• Anastomosing capillary, merupakan system vena dan arteri yang saling berhubungan langsung, ini terdiri dari : sel endotel, aliran darah dalam rongga endotel

Interstitial space merupakan ruangan yang dibentuk oleh : endotel kapiler, epitel alveoli, saluran limfe, jaringan kolagen dan sedikit serum.

Surfactant

Mengatur hubungan antara cairan dan gas. Dalam keadaan normal surfactant ini akan  menurunkan tekanan permukaan  pada  waktu ekspirasi, sehingga kolaps alveoli dapat dihindari.

 Sirkulasi Paru

Mengatur aliran darah vena – vena dari ventrikel kanan ke arteri pulmonalis dan mengalirkan darah yang bersifat arterial melaului vena pulmonalis kembali ke ventrikel kiri.

Paru  

Merupakan  jalinan atau susunan bronhus bronkhiolus, bronkhiolus terminalis, bronkhiolus respiratoty, alveoli, sirkulasi paru, syaraf, sistem limfatik.

Rongga dan Dinding Dada

Rongga ini terbentuk oleh:

• Otot –otot interkostalis
• Otot – otot pektoralis mayor dan minor
• Otot – otot trapezius
• Otot –otot seratus anterior/posterior
• Kosta- kosta dan kolumna vertebralis
• Kedua hemi diafragma

Yang secara aktif mengatur mekanik respirasi.

  

PARU-PARU

Merupakan  jalinan atau susunan bronhus bronkhiolus, bronkhiolus terminalis, bronkhiolus respiratoty, alveoli, sirkulasi paru, syaraf, sistem limfatik.

 

SIRKULASI PARU

a.   Pulmonary blood flow total  = 5 liter/menit

Ventilasi alveolar = 4 liter/menit

Sehingga ratio ventilasi dengan aliran darah dalam keadaan normal = 4/5 = 0,8

b.   Tekanan arteri pulmonal = 25/10 mmHg dengan rata-rata = 15 mmHg.

      Tekanan vena pulmonalis = 5 mmHg, mean capilary pressure = 7 mmHg

      Sehingga pada keadaan normal terdapat perbedaan 10 mmHg untuk mengalirkan         darah dari arteri pulmonalis ke vena pulmonalis

c.   Adanya mean capilary pressure mengakibatkan garam dan air mengalir dari rongga kapiler ke rongga interstitial, sedangkan osmotic colloid pressure akan menarik garam dan air dari rongga interstitial kearah rongga kapiler. Kondisi ini dalam keadaan normal selalu seimbang.Peningkatan tekanan kapiler atau penurunan koloid akan menyebabkan peningkatan akumulasi air dan garam dalam rongga interstitial.

 

TRANSPOR OKSIGEN

1.Hemoglobin

Oksigen dalam darah diangkut dalam dua bentuk:

-  Kelarutan fisik dalam plasma

-  Ikatan kimiawi dengan hemoglobin

Ikatan hemoglobin dengan tergantung pada saturasi O_2, jumlahnya dipengaruhi oleh pH darah dan suhu tubuh. Setiap penurunan pH dan kenaikkan suhu tubuh mengakibatkan ikatan hemoglobin dan O₂ menurun.

2. Oksigen content

Jumlah oksigen yang dibawa oleh darah dikenal sebagai oksigen content (Ca O₂ )

-  Plasma

-  Hemoglobin

REGULASI VENTILASI

Kontrol dari pengaturan ventilasi dilakukan oleh sistem syaraf dan kadar/konsentrasi gas-gas yang ada di dalam darah

Pusat respirasi di medulla oblongata mengatur:

-Rate impuls                           Respirasi rate

-Amplitudo impuls                 Tidal volume

Pusat inspirasi dan ekspirasi : posterior medulla oblongata, pusat kemo reseptor : anterior medulla oblongata, pusat apneu dan pneumothoraks : pons.

Rangsang ventilasi terjadi atas : PaCO₂, pH darah, PaO₂

PEMERIKSAAN FUNGSI PARU

Kegunaan: untuk mendiagnostik adanya : sesak nafas, sianosis, sindrom bronkitis

Indikasi klinik:

- Kelainan jalan nafas paru,pleura dan dinding toraks

- Payah jantung kanan dan kiri

- Diagnostik pra bedah toraks dan abdomen

- Penyakit-penyakit neuromuskuler

- Usia lebih dari 55 tahun. 

FUNGSI RESPIRASI DAN NON RESPIRASI DARI PARU

1.       Respirasi : pertukaran gas O² dan CO²

2.       Keseimbangan asam basa

3.       Keseimbangan cairan

4.       Keseimbangan suhu  tubuh

5.       Membantu venous return darah ke atrium kanan selama fase inspirasi

6.       Endokrin : keseimbangan bahan vaso aktif, histamine, serotonin, ECF dan angiotensin

7.       Perlindungan terhadap infeksi: makrofag yang akan membunuh bakteri

Mekanisme Pernafasan

Agar terjadi pertukaran sejumlah gas untuk metabolisme tubuh diperlukan usaha keras pernafasan yang tergantung pada:

1.   Tekanan intra-pleural

Dinding dada merupakan suatu kompartemen tertutup melingkupi paru. Dalam keadaan normal paru seakan melekat pada dinding dada, hal ini disebabkan karena ada perbedaan tekanan atau selisih tekanan atmosfir ( 760 mmHg) dan tekanan intra pleural (755 mmHg). Sewaktu inspirasi diafrgama berkontraksi, volume rongga dada meningkat, tekanan intar pleural dan intar alveolar turun dibawah tekanan atmosfir sehingga udara masuk Sedangkan waktu ekspirasi volum rongga dada mengecil mengakibatkan tekanan intra pleural dan tekanan intra alveolar meningkat diatas atmosfir sehingga udara mengalir keluar.

2.   Compliance

Hubungan antara perubahan tekanan dengan perubahan volume dan aliran dikenal sebagai copliance.

Ada dua bentuk compliance:

-  Static compliance, perubahan volume paru persatuan perubahan tekanan saluran nafas ( airway pressure) sewaktu paru tidak bergerak. Pada orang dewasa muda normal : 100 ml/cm H₂O

- Effective Compliance : (tidal volume/peak pressure) selama fase pernafasan. Normal: ±50 ml/cm H₂O

Compliance dapat menurun karena:

-  Pulmonary stiffes : atelektasis, pneumonia, edema paru, fibrosis paru

-  Space occupying prosess: effuse pleura, pneumothorak

-  Chestwall undistensibility: kifoskoliosis, obesitas, distensi abdomen

Penurunan compliance akan mengabikabtkan meningkatnya usaha/kerja nafas.

3.      Airway resistance (tahanan saluran nafas)

Rasio dari perubahan tekanan jalan nafas

Pengendalian Respirasi

Respirasi dikendalikan dalam sistem saraf pusat (SSP). Respirasi yang voluntar diperin­ttahkan oleh korteks, dan respirasi otomatis oleh struktur dalam daerah medulopontin. Otot respirasi disuplai oleh saraf dari medula servikal (C IV - VIII) dan dari medula torakal (Th I-VII). Pengaturan respirasi mengurus ventilasi untuk memeli­hara kadar Po₂, Pco₂, pH darah yang tepat, dengan jalan mana Pco₂ dan pH darah berhubungan erat. Terdapat bebe­rapa sensor untuk input aferent ke SSP, ke­moreseptor, mekanoreseptor, dan lainnya.

Kemoreseptor perifer ditemukan pada badan-badan carotid dan aortik. Pada manu­sia, organ sensor O₂ yang utama adalah Ba­dan carotid. Impuls dari sensor-sensor ini meningkat ketika Po₂ turun sarnpai dibawah sekitar 13,3 kPa (= 100 mmHg). Output dari impuls tidak dapat bertahan di bawah 4 kPa (= 30 mmHg). Peningkatan respons ventilasi ter­hadap penurunan Po₂ ditingkatkan oleh pe­ningkatan Pco₂ atau dalam konsentrasi H⁺. Respons terhadap Pco₂ adalah linier di atas 5,3 kPa (= 40 mmHg) dan terhadap H⁺ dari pH 7,7 sampai 7,2.

Suatu peningkatan CO₂ dan sebagai akibat­nya penurunan pH dalam cairan cerebrospinal (CSF) merangsang kemoreseptor pusat pada medula oblongata anterior. Stimulus ini memperkuat aktivitas respirasi dengan tujuan untuk menurunkan Pco₂ darah yang meningkat (dan dengan de­mikian juga CSF).

Pada retensi CO₂ kronis, pusat medula men­jadi insensitif terhadap perubahan Pco₂ se­hingga Po₂menjadi pendorong respirasi yang utama. Pada keadaan ini, bila Po₂ ditingkatkan dengan  bernafas O₂ 100%, dorongan respirasi mungkin ditiadakan, me­nyebabkan koma dan kematian. Untuk meng­hindari kejadian ini, penderita dengan pe­ningkatan Pco₂ secara kronis harus hanya menerima udara yang kaya akan O₂ dan bukan O₂ 100% .

Mekanoreseptor terdapat pada jalan napas bagian atas dan dalam paru-paru. Mekanoreseptor terdiri dari beberapa jenis dan mempu­nyai berbagai fungsi. Pada paru-paru reseptor utama adalah reseptor regang pulmonar (PSR) dari refleks Hering-Breuer. Inflasi paru meregangkan PSR dan memulai impuls yang dibawa ke SSP oleh serabut besar yang bermielin dalam vagus (X). Mereka mening­katkan waktu respirasi dan mengurangi frekuensinya. Mereka juga terlibat dalam refleks yang menyebabkan bronkokonstriksi, takikar­dia, dan vasokonstriksi.

Pengendalian respirasi otomatis oleh SSP diperintah oleh apa yang disebut pusat respi­rasi dalam pons dan medula. Pusat-pusat ini mengatur kedalaman inspirasi dan titik po­tong yang menghentikan inspirasi. Pusat me­dula adalah penting untuk menentukan irama respirasi dan untuk refleks Hering-Breuer, yang menghalangi inspirasi saat paru dire­gangkan.

Input lainnya ke pusat medula meliputi: pro­prioseptor, yang mengkoordinasi aktivitas otot dengan respirasi; suhu tubuh, yang misalnya meningkatkan kecepatan res­pirasi saat demam; presoreseptor atau ba­roreseptor, yang mengirimkan aferen ke pusat medula maupun ke daerah penghambat jantung di medula; dalam arah yang sebaliknya, aktivitas respirasi mempe­ngaruhi tekanan darah dan denyut nadi; efek ini adalah kecil, pusat SSP yang lebih tinggi (korteks, hipotalamus, sistem limbik), yang mempengaruhi respirasi pada waktu gelisah, nyeri, bersin, dan lain-lain

Menahan napas secara voluntar menghambat respirasi oto­matis sampai titik ketahanan tercapai ketika peningkatan Pco₂ melampaui penghambatan voluntar. Titik ketahanan dapat ditunda de­ngan hyperventilasi sebelumnya.

Istilah aktivitas respirasi yaitu: hiperpnea dan hipopnea, yang terutama menerangkan kedalamannya, sedangkan takipnea, bradip­nea dan apnea menjelaskan frekuensi respi­rasi tanpa mempedulikan efisiensi atau ke­butuhan; dispnea adalah kesulitan bemafas; ortopnea adalah dispnea yang parah dan membutuhkan posisi toraks yang tegak untuk bernafas; hipoventilasi atau hiperventilasi menjelaskan keadaan di mana ventilasi alveolar lebih kecil atau lebih besar daripada kebutuhan metabolik, sehingga secara ber­turut-turut menimbulkan peningkatan atau penurunan Pco₂ alveolar

DAFTAR PUSTAKA

1.      Ganong, William F., editor bahasa Indonesia: M Djauhari Widjajakusumah. Buku Ajar Fisiologi Kedokteran.Edisi 17. Penerbit Buku Kedokteran EGC. 1999. hal. 669 – 724

2.      Guyton & Hall. Buku Ajar Fisiologi Kedokteran. Edisi 9. Penerbit Buku Kedokteran. EGC.1997. hal. 655 – 667

3.      Sherwood, Lauralee.Fisiologi Jantung. Beatricia I.Santoso.Fisiologi Manusia dari Sel ke Sistem. Jakarta : EGC.2001; hal 410 – 460

4.      Despopoulus, Agamemnon, Atlas Berwarna & Teks Fisiologi. Penerbit Hipokrates. 2000. hal. 78 – 109