Sistem Pernapasan Manusia pada Daerah Dataran Tinggi Alvivin 102011215/C3 - Mahasiswa Fakultas Kedokteran Universtas Kristen Krida Wacana
[email protected] - Jalan Arjuna Utara Nomor 6, Jakarta 11510 Pendahuluan
Setiap hari setiap mahkluk hidup melakukan kegiatan bernafas untuk mempertahankan hidup. Bernapas secara umum adalah mengambil oksigen dari udara dan mengeluarkan karbondioksida kembali ke udara. Bernapas di dataran tinggi dengan bernapas di dataran rendah tentu saja berbeda. Pada system s ystem pernapasan atau yang biasa disebut dengan den gan system respirasi seringkali kita mendengar orang yang menderita gangguan system respirasi atau bisa disebut sesak. Apa korelasi antara dataran tinggi dengan sesak akan dibahas lebih lanjut di dalam makalah ini. Makalah ini dibuat dengan tujuan mengetahui mekanisme pernapasan, struktur yang turut berperan dalam system pernapasan serta unsure kimia yang berperan dan transport dari unsure kimia tersebut sehingga dengan mengetahui mekanisme normalnya kita bisa mengetahui bagian mekanisme yang salah dalam gangguan pernapasan sesak. Di dalam makalah ini akan dibahas struktur makro dan mikro dalam system pernapasan, mechanisme pernapasan, transport CO2 dan O2.
Isi
Struktur Makro dan Mikro pada Sistem Pernapasan
Strukur makro dan mikro pada system s ystem pernapasan terdiri dari : a. Hidung b. Pharynx (Tekak) c. Larynx (Pangkal tenggorok) d. Trachea (Tenggorok)
1
e. Thorax (Dada) f. Pleura (Selaput dada) g. Pulmo (Paru-paru)
A. Hidung Hidung bagian luar terdiri pyramid. Ke arah inferior hidung memiliki dua pintu masuk berbentuk bulat panjang, yakni nostril atau nares. Nares dipisahkan oleh septum se ptum nasi. Penyangga hidung terdiri atas tulang dan tulang-tulang rawan hialin. Rangka bagian tulang terdiri atas os nasale, processus frontalis maxillae dan bagian nasal ossis frontale. Rangka tulang rawannya terdiri atas cartilage septi nasi, cartilage nasi lateralis, dan cartilago ala nasi major dan minor. 1
Otot-otot yang melapisi hidung merupakan bagian dari otot wajah.
1
Gambar 1. Rangka Hidung
Otot hidung tersusun dari M.nasalis dan M depressor septi nasi. Pendarahan hidung bagian luar disuplai oleh cabang-cabang A.facialis, A dorsalis nasi cabang A opthalmica dan A .infraorbitalis cabang A. maxillaries interna. Pembuluh baliknya menuju V.facialis dan V.opthalmica.Persarafan otot-otot hidung oleh N.facialis; kulit sisi medial punggung hidung sampai ke ujung hidung dipersarafi oleh cabang-cabang infra trochealis dan nasalis externus N.opthalmicus/N.V1;
kulit
sisi
lateral
hidung
dipersarafi
oleh
cabang
infraorbitalis
1
N.maxillaris/N.V2.
2
1
Gambar 2. Persarafan Sensorik Kulit Hidung dan Wajah
Secara sagital rongga hidung dibagi atas sekat hidung. Kedua belah rongga ini terbuka kea rah wajah melalui nares dan ke arah posterior berkesinambungan dengan nasopharynx melalui aperture nasi posterior (choana). Masing-masing belahan rongga hidung mempunyai dasar, atap, dinding lateral dan dinding medial (sekat hidung). Rongga hidung terdiri atas tiga region, yakni vestibulum, penghidu dan pernapasan. Vestibulum hidung merupakan sebuah pelebaran yang letaknya tepat di sebelah dalam nares. Kea rah atas dan dorsal vestibulum dibatasi oleh limen nasi, yang sesuai dengan tepi atas kartilago ala nasi major. Regio penghidu berada di sebelah cranial; dimulai dari atap rongga hidung daerah ini meluas sampai setinggi concha nasalis superior dan bagian septum nasi yang ada dihadapan cocha tersebut. Regio 1
pernapasan adalah rongga hidung selebihnya.
Dinding lateral hidung memperlhatkan tiga elevasi yaitu concha nasalis superior, medius dan inferior. Inferolateral masing-masing concha nasalis ini terdapat meatus nasi yang sesuai. Di sebelah cranial dan dorsal terhadap concha nasalis superior terdapat recessus speno-ethmoidalis yang mengandung muara sinus spenoidalis. Bangunan di sekita cocha nasalis medius adalah agger nasu ujung atas tepi bebas bagian anterior cocha nasalis medius, bulla ethmoidalis yang merupakam muara sinus ethmoidalis medius adalah pembengkakan sinus ethmoidalis. Hiatus semillunaris tempat muara sinus maxillaries dan sinus frontalis melalu ductus fronto-nasalis. Bangunan di sekitar concha nasalis inferior adalah ductus nasolacrimalis. Dasar rongga hidung diberntuk oleh processus palatines ossis maxilla dan lamina horizontalis ossis palatine. Dasar ini 1
memishkan rongga hidung dari rongga mulut.
Pembuluh-pembuluh nadi yang mendarahi rongga hidung adalah Aa.ethmoidalis anterior dan posterior yang mendarahi pangkal hidung, A sphenopalatina, mendarahi mukosa dinding 3
lateral dan medial hidung, A palatine major, dan A labialis superior yang mendarahi septum nasi 1
daerah vestibulum dan seringkali menjadi lokasi k ejadian epistaxis.
Rongga hidung terbuka di anterior pada nares dan di posterior ke dalam faring. Luas permukaanya diperbesar oleh tiga tonjolan mirip gulungan di dinding lateral, yang disebut konkha superior, media,dan inferior. Kulit yang menutupi hidung dilapisi oleh rambut yang sangat halus dan kelenjar sebasea besar-besar. Bagian dalam hidung dilapisi oleh empat jenis epitel. Epitel berlapis gepeng kulit berlanjut ke dalam melalui nares ke dalam vestibulum, di mana sejumlah rambut kaku dan besar menonjol ke saluran udara. Mereka ini diduga menahan partikel debu yang besar dalam udara yan dihirup. Beberapa millimeter ke dalam vestibulum, epitel berlapis gepeng ini beralih menjadi epitel kolumnar atau kuboid tanpa silia, yang menutupi sisa dari rongga hidung, kecuali daerah kecil di dinding dorsal, yang dilapisi oleh epitel olfaktorius sensoris. Rongga hidung dipersarafi oleh N.V, N.I, N. Ethmoidalis anterior, N.Infra /orbitalis, dan N. Canalis pterygoidei (N.Vidianus). Hidung juga terdapat sinus paranasalis yang berguna untuk meringankan tulang tengkorak dan menambah resonansi suara. Sinus paranasalis terdiri dari sinus frontalis, sinus ethmoidalis, sinus spenoidalis, dan sinus maxillaries.
2
Gambar 3. Rongga Hidung
Epitel hidung terdiri atas sel-sel kolumnar bersilia, sel goblet, dan sel-sel basofilik kecil pada dasar epitel, yang dianggap sebagai sel-sel induk bagi penggantian sel yang lebih berkembang. Pada manusia, jumlah sel goblet berangsur bertambah dari anterior ke posterior. Selain mucus, epitel juga mensekresi sedikit cairan yang membentuk lapis di antara bantalan mucus dan permukaan epitel. Silia melecut di dalam lapis cairan ini, mendorong lapis mucus 4
diatasnya ke araf faring. Di bawah epitel terdapat lamina propia yang tebal yang mengandung kelenjar submukosa, terdiri atas sel-sel mukosa dan serosa. Di dalam lamina propia juga terdapat sel mast, jaringan limfoid. Di bawah epitel konkha inferior terdapat plexus vena luas yang merupakan tempat terjadinya mimisan. Reseptor bagi sensasi mencium terdapat di dalam epitel olfaktoria, daerah khusus pada mukosa hidung, yang terdapat di atap rongga hidung dan meluas ke bawah sampai 8-10 μm pada kedua sisi septum, dan sedikit ke konkha atas nasalis superior. 3
Epitel olfaktoria terdiri dari 3 sel yaitu sel sustentakular, sel basal, dan sel-sel penyongkong.
Gambar 4. Sel Olfaktorius
3
4
B. Pharynx (Tekak)
Pharyx adalah sebuah pipa musculomembranosa, panjang 12-14cm, membentang dari basis crania sampai setinggi vertebra cervical 6 atau tepi bawah cartilage cricoidea. Paling lebar di bagian superior, berukuran 3,5 cm. Di sebelah caudal dilanjutkan dengan oesophagus (kerongkongan). Pada batas pharyx dengan oesophagus lebarnya menjadi sekitar 1,5 cm. Pharyx dibagi menjadi 3 bagian yaitu Nasopharyx, Oropharyx, dan Laryngopharyx. Nasopharyx adalah bagian posterior rongga nasal yang membuka kea rah rongga nasal melalui dua nares internal (koana). Dua tuba eustachius (auditorik) menghubungkan nasofaring dengan telinga tengah. Tuba ini berfungsi untuk menyetarakan tekanan udara pada kedua sisi gendang telinga.Nasopharyx merupakan epitel bertingkat torak bersili bersel goblet. Oropharyx dipisahkan oleh palatum lunak muscular, suatu perpanjangan keras tulang. Uvula adalah processus kerucut kecil yang menjulur ke bawah dari bagian tengah tepi bawah 5
palatum lunak. Amandel palatinum terletak pada kedua sisi orofaring posterior. Oropharyx selnya merupakan epitel berlapis gepeng bersel tanduk. Laringofaring mengelilingi mulut esophagus dan laring, yang merupakan gerbang untuk sister respiratorik selanjutnya.Epitelnya bervariasi sebagian besar epitel berlapis gepeng tanpa lapisan tanduk. Lapisan otot pharynx terdiri atas: tiga otot lingkar/sirkular yakni: M constrictor pharyngis inferior, M .constrictor pharyngis medius, dan M.constrictor pharyngis superior; serta tiga otot yang masiing-masing turun dari processus stylohideus, torus tubarius cartiliganis tubae auditiva dan palatum molle yakni: Mm.constrictores pharyngis ini tersusun seperti 3 ember, sebagian otot yang letak di sebelah caudalnya. Pendarahan bersala dari A.pharyngea ascendens, A palatine ascendens dan ramus tonsillaris cabag A.facialis, A palatine major dan A.canalis pterygoideus. Persarafan berasal dari plexus pharyngeus. 5
C. Larynx
Laring (kotak suara) menghubungkan faring dengan trakea. Laring adalah tabung pendek berbentuk seperti kotak triangular dan ditopang oleh Sembilan kartilago; tiga berpasangan dan tiga tidak berpasangan, Laring tidak berpasangan adalah kartilago tiroid terletak di bagian proksimal kelenjar tiroid. Biasanya berukuran lebih besar dan lebih menonjol pada laki-laki. Kartilago krikoid adalah cincin anterior yang lebih kecil dan lebih tebal, terletak di bawah kartilago tiroid. Epligotis adalah katup kartilago elastic yang melekat pada tepian anterior kartilago tiroid. Saat menelan, epligotis secara otomatis menutupi mulut laring untuk mencegah masuknya makanan dan cairan. Kartilago berpasangan: Kartilago aritenoid terletak di atas dan di kedua sisi kartilago krikoid. Kartilago ini melekat pada pita suara sejati, yaitu lipatan berpasangan pada epithelium skuamosa bertingkat.Kartilago kornikulata melekat pada bagian ujung kartilago aritenoid. Kartilago kuneiform berupa batang-batang kecil yang membantu menopang jaringan lunak. Dua pasangan lipatan lateral membagi rongga laring. Pasangan bagian atas adalah lipatan ventricular (pita suara semu) yang tidak berfungsi pada saat produksi suara. Pasangan bagian bawah adalah pita suara sejati yang melekat pada kartilago tiroid dan pada kartilago aritenoid serta kartilago krikoid. Pembuka diantara kedua ini adalah glottis. Saat bernapas, pita suara terabduksi oleh otot laring, dan glottis berbentuk triangular. Saat menelan, pita suara terabduksi 6
dan glottis membentuk celah sempit. Dengan demikian, kontraksi otot rangka mengatur ukuran pembukaan glottis dan derajat ketengangan pita suara diperlukan untuk produksi suara.
5
Gambar 5.Larynx
D. Trakea (Tenggorok) Trakea merupakan sebuah pipa udara yang terbentuk dari tulang rawan dan selaput fibromuskular, panjangnya sekitar 10-11cm, sebagai lanjutan dari larynx, membentang mulai dari setinggi cervical 6 sampai tepi atas thoracal 5. Ujung caudal trahea terbagi menjadi broncus principalis (primer, utama) dexter dan sisnistra. Trachea terletak di bidang hampir sagital, tetapi biasanya bifurkasi trachea sedikit terdesak kea rah kanan oleh arcus aortae, Selama inspirasi dalam, mungkin bifurkasi ini turun sampai setinggi thoracal 6. Bentuk trachea sedikit kurang 1
silindrik, karena datar di sebelah posterior.
Bronchus principalis berasal dari percabangan trachea menjadi dua setinggi tepi atas vertebra T5. Pada batas caudal mediastium superius. Bronchus principalis mempercabangkan bronchi segmentorum. Trachea dan bronchus utama yang letaknya ekstrapulmonal memiliki rangka cincin tulang rawan hialin yang tidak sempurna, dipersatukan oleh jaringan fibrosa dan 1
otot polos.
Cincin trachea berjumlah 16-20, masing-masing sebagai cincin yang membentuk gambaran huruf U, yang membatasi dinding 2/3 bagian anterior; di sebelah dorsal pipa trachea ini datar, karena dinding dorsal cincin tulang rawan trachea tersebut disempurnakan oleh jaringan fibro-elastik dan otot polos. Tulang rawan bronchi ekstrapulmonal lebih pendek, lebih 1
sempit dan kurang beraturan, tetapi umumnya serupa bentuk dan susunanya.
7
Cincin pertama tulang rawan trachea dihubungkan dengan tepi bawah cartilage cricoidea oleh lig.cricotracheale. Cincin terakhir tulang rawan trachea menebal dan melebar di tengah dan tepi bawah yaitu carina, yang merupakan taju berbentuk kuku segitiga yang melengkung ke 1
bawah dan belakang di antara bronchi.
Kea rah distal ketidakteraturan lempeng-lempeng tulang rawan pada brochi pulmonal ini meningkat. Lempeng tulang rawan menghilang di pangkal bronchioles. Trachea didarahi oleh A.tyroidea inferior, sementara ujung thoracalnya didarahi oleh cabang Aa. Brochiales yang naik untuk beranastomisis dengan A.thyroidea inferior tersebut. Semua pembuluh darah ini juga mendarahi oesophagus. Vena-vena yang membawa darah dari 1
trakea berakhir di plexus venosus thyroidea anterior.
Mukosa trakea terdiri dari epitel bertingkat torak bersilia bersel goblet, sedangkan tunika submukosa nya terdiri dari jaringan ikat jarang,lemak,kelenjar campur yang banyak di bagian posterior.Dan di dalam tunika adventisianya terdapat kelenjar campur. Trakea memiliki 6 sel epitel: Sel bersilia, sel goblet, sel sikat, sel Sikat, sel sekretorik bergranul.
3
1
Gambar 6. Trakea
8
3
Gambar 7. Potongan Melintang Trakea 1
E. Thorax
Thorax berbentuk kerucut yang terpancung horizontal. Mempunyai 2 pintu yaitu pintu atas, aperture thoracis superior, dan pintu bawah, aperture thoracis inferior. Rongga rhorax dibagi menjadi 3 kompartemen yaitu rongga pleura pada kanan dan kirii, mediastinum. . Thorax berfungsi sebagai pernapasan, melindungi organ-organ penting dan pembuluh darah besar, merupakan sebuah saluran yang menghubungkan thorax dengan organ di daerah lainnya, serta sebagai tempat lekatnya sejumlah otot leher perut, punggung, dan anggota badan atas yang berfungsi sebagai otot pernapasan tambahan, Dinding thorax dibentuk oleh rangka dan otot. Bagian dorsal oleh 12 vertebra thoracal dan discus intervertebra. Bagian lateralnya dibentuk oleh 12 os costar dan Mm.intercostales sedangkan bagian anteriornya oleh os sternum. Otot-otot dinding thorax terdiri dari otot-otot dari lengan atas, otot-otot leher, dan otot-otot dinding thorax murni. Apertura thoracis superior dibentuk oleh corpus vertebra toracal 1 pada bagian posterior, os costa 1 pada bagian medial dan pada bagian anteriornya dibentuk oleh manubrium streni. Apertura thoracis inferior dibentuk oleh corpus vertebra th.12 pada bagian posterior, bagian 9
posterolateralnya dibentuk olej os costa 12 dan ujung distal os costa 11. Pada bagian anterolateral dibentuk oleh ujung-ujung distal cartilage os.costa 7-10, processus xyphoideus membentuk bagian anteriornya. Apaertura thoracis inferior ditutupi oleh diafragma. Persarafan dinding thorax oleh Nn.intercostalis. Nn.Intercostalis pada dinding thorax menghantarkan persarafan: somatomotorik menuju Mm.intercostkulit dan alis, subcostalis dan tranversus thoracis, somatosensorik dari kulit dan pleura parietalis, serabut-serabut simpatis postganglioner menuju perifer. Diafragma tempat lekatnya adalah processus xyphoideus, ujung-ujung strenal iga 7-12, dan processus transverses vertebra L.1. Perlekatan pada daerah lumbal melalui perantara ligg.Arcuatum mediale et laterale serta crura diaphragmatica. Ligamentum arcuatum mediale merupakan lengkung tendineus pada fascia yang menutupi M.psoas, ke medial melekat pada corpus vertebra L1-2, ke lateral melekat pada bagian depan processus transverses vertebra L1. 1
F. Pleura
Pleura merupakan selaput serosa yang membentuk sebuah kantong tertutup yang terinvaginasi oleh paru. Bagian pleura yang melekat pada permukaan paru dan fissure-fissura interlobaris paru disebut pleura visceralis atau pleura pulmonalis. Pelura yang melapisi permukaan dalam separuh dinding thorax, menutupi sebagian besar diafragma dan strukturstruktur yang menempati daerah tengah disebut pleura parietalis. Daerah antara kedua rongga pleura disebut mediastinum (ruang interpleural). Rongga pleural kiri lebih kecil dari rongga pleura kanan, karena sebagian besar jantung menempati sisi kiri garis tengah. Pleura pulmonalis tidak dijumpai di daerah hillus pulmonalis dan sepanjang lipatan yang menurun dari hillus, yang menandakan ligamentum pulmonale. Pleura parietalis dinamai sesuai dengan dinding yang diliputinya; dengan demikian pleura parietalis dibedakan atas pleura costovertebralis (costalis), pleura diafragmatica, pleura cervicalis (cupula pleurae) dan pleura mediastinalis. Paru-paru tidak mengisi cavum pleura dengan sempurna sehingga menimbulkan recessus di sepanjang garis lipatan pleura. Dikenal 2 recessus yaitu : recessus costomediastinalis dan recessus costodiafragmaticus. Pleura parietalis memperoleh darah dari Aa.Intercostales, A.pericardiophrenica, dan A.musculophrenica. Persarafannya berasal dari Nn.intercostales dan N.phrenicus. Pleura visceralis memperoleh darah dari pembuluh-pembuluh brochialis. 10
5
G. Pulmo (Paru)
Paru-paru terletak pada rongga dada berbenruk kerucut yang ujungnya berada di atas tulang iga pertarna dan dasarnya berada pada diafragma. Paru-paru kanan mernpunyai tiga lobus sedangkan paru-paru kin mempunyai dua lobus. Kelima lobus tersebut dapat terlihat dengan jelas. Setiap paru-paru terbagi lagi menjadi beberapa sub bagian menjadi sekitar sepuluh unit terkecil yang disebut broncopulmonary segments. Paru-paru kanan dan kiri dipisahkan oleh ruang yang disebut mediastinum. Jantung, aorta, vena cava, pembuluh paru-paru, esophagus, bagian dari trakea dan bronkus, serta kelenjar timus terdapat di mediastinum.
4
Gambar 8.Paru-Paru 5
Alveoli
Parenkirn paru-paru merupakan area yang aktif bekerja dan jaringan paruparu. Parenkim tersebut mengandung berjuta-juta unit alveolus. Alveoli merupakan kantung udara yang berukuran sangat kecil, dan merupakan akhir dari bronkhiolus respiratorius sehingga memungkinkan pertukaran O2dan CO2,. Seluruh dari unit alveoli (zona respirasi) terdiri atas bronkhiolus respiratorius, duktus alveolus, dan alveolar sacus (kantong alveous). Fungsi utarna dari unit alveolus adalah pertukaran 02 dan CO2 di antara kapiler pulmoner dan alveoli.
11
Diperkirakan terdapat 24 juta alveoli pada bayi yang baru lahir. Seiring dengan pertambahan usia, jumlah alveoli pun bertarnbah dan akan rnencapai jurnlah yang sama dengan orang dewasa pada usia 8 tahun, yakni 300 juta alveoli. Setiap unit alveoli rnenyuplai 9 — 1l prepulmonari dan pulmonari kapiler.
5
Gambar 9. Alveoli Mekanisme Pernapasan
Situasi faal paru seseorang dikatakan normal apabila kerja proses ventilasi, distribusi, perfusi, difusi, serta hubungan antara ventilasi dengan perfusi pada orang tersebut dalam keadaan santai menghasilkan tekanan parsial gas darah arteri (PaO2 dan PaCO2) yang normal. Yang dimaksud keadaan santai adalah keadaan ketika jantung dan paru tanpa kerja beban yang 6
berat.
Tekanan parsial gas darah arteri yang normal adalah PaO2 sekitar 96mmHg dan PaCO2 sekitar 40 mmHg. Tekanan parsial ini diupayakan dipertahankan tanpa memandang kebutuhan oksigen yang berbeda-beda, yaitu saat tidur kebutuhan oksigen 100mL/menit dibandingan 6
dengan saat ada kerja beban berat, 2000-3000 mL/menit.
Respirasi adalah suatu proses pertukaran gas antara organism dengan lingkungan, yaitu pengambilan oksigen dan eliminasi karbondioksida. Respirasi eksternal adalah proses pertukaran gas (O2 dan CO2) antara darah dan atmosfer sedangkan respirasi internal adalah 7
proses pertukaran gas (O2 dan CO2) antara darah sirkulasi dan sel jaringan.
12
7
Respirasi eksternal mencakup 4 langkah :
1. Udara secara bergantian dimasukkan dan dikeluarkan dari paru sehingga udara dapat dipertukarkan antara atmosfer (lingkungan eksternal) dan kantung udara (alveolus) paru. Pertukaran ini dilaksanakan oleh tindakan mekanis bernapas, atau ventilasi. Kecepatan ventilasi diatur untuk menyesuaikan aliran udara antara atmosfer dan alveolus sesuai kebutuhan metabolic tubuh akan pernyerapan oksigen dan pengeluaran karbondioksida. 2. Oksigen dan karbondioksisa dipertukarkan antara udara dan di alveolus dan darah di dalam kapiler melalui proses difusi. 3. Darah mengangkut O2 dan CO2 antara paru dan jaringan. 4. Oksigen dan CO2 dipertukarkan antara jaringan dan darah melalui proses difusi menembus kapiler sistemik (jaringan).
7
Gambar 10. Respirasi Eksternal dan Internal
13
Udara cenderung mengalir dari daerah dengan tekanan tinggi ke daerah dengan tekanan rendah, 7
yaiitu menuruni gradient tekanan.
Udara mengalir masuk dan keluar paru selama tindakan bernapas karena berpindah mengikuti gradient tekanan antara alveolus dan atmosfer secara bergantian dan ditimbulkan oleh aktivitas siklik otot pernapasan. Terdapat tiga tekanan penting yang berperan penting dalam 7
ventilasi.
1. .Tekanan atmosfer adalah tekanan yang ditimbulkan oleh berat udara di atmosfer pada benda di permukaan bumi. Pada ketinggian permukaan laut tekanan ini sama dengan 760 mmHg. Tekanan atmosfer berkurang seiring dengan penambahan ketinggian di atas permukaan laut karena lapisan-lapisan udara di atas permukaan bumi juga semakin menipis. Pada setiap ketinggian terjadi perubahan minor tekanan atmosfer karena perubahan kondisi cuaca. 2. Tekanan intra-alveolus yang juga dikenal tekanan intraparu, adalah tekanan di dalam alveolus. Karena alveolus berhubungan dengan atmosfer melalui saluran napas penghantar, udara cepat mengalir menuruni gradient tekanannya setiap tekanan intra-alveolus berbeda dari tekanan atmosfer; udara terus mengalir sampai kedua tekanan seimbang. 3. Tekanan intrapleura adalah tekanan di dalam kantung pleura. Tekanan ini, juga dikenal sebagai tekanan intrathoraks, adalah tekanan yang ditimbulkan di luar paru di dalam rongga thoraks. Tekanan intrapleura biasanya lebih rendah daripada tekanan atmosfer, rerata 756 mmHg saat istirahat. Tekanan intrapleura tidak menyeimbangkan diri dengan tekanan atmosfer atau intraalveolus karena tidak ada komunikasi langsung antara rongga pleura dan atmosfer atau paru. Karena kantung pleura adalah suatu kantung tertutup tanpa lubang, maka udara tidak dapat masuk atau keluar meskipun mungkin terdapat gradient tekanan antara 7
kantung pleura dan daerah sekitar.
Rongga thoraks lebih besar daripada paru yang tidak teregang karena dinding thoraks tumbuh lebih cepat daripada paru sewaktu perkembangan. Namun dua gaya kohesif (rekat) cairan intrapluera dan gradien tekanan transmural-menahan dinding thoraks dan paru saling berdekatan, merengangkan paru untuk mengisi rongga thoraks 7
yang lebih besar.
14
Secara umum, udara mengalir karena ada perbedaan tekanan. Udaha mengalir dari tekanan tinggi ke tempat yang bertekanan lebih rendah. Karena udara mengalir menhgikuti penurunan gradient tekanan, makan tekanan intra-alveolus lebih kecil daripada tekanan atmosfer agar udara mengalir masuk ke dalam paru. Demikian pula dengan tekanan intra-alveolus dapat dibuang dengan mengubah volume paru sebsuai 7
dengan hukum Boyle.
Otot-otot pernapasan yang melakukan gerakan bernapas tidak bekerja langsung pada paru untuk mengubah volumenya. Otot-otot ini mengubah volume rongga thoraks, menyebabkan perubahan serpua pada volume paru karena dinding thoraks dan paru 7
berhubungan melalui daya rekat cairan intraplura dan gradient tekanan transmural. Inspirasi dan Ekspirasi
8
Paru dan dinding dada merupakan struktur yang elastic. Pada keadaan normal, hanya ditemukan selapis tipis cairan diantara paru dan dinding dada. 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 untuk menjauhi dinding dada diimbagi oleh daya recoil dinding dada kea rah yang berlawanan. Jika dinding dada dibuka, paru akan kolaps, dan bila paru kehilangga elastistasnya dada akan mengembang menyerupai gentong. Inspirasi merupakan proses aktif. Gerakan diafragma akan menyebabkan perubahan volume intrathoraks sebesar 75% salaam inspirasi tenang. Otot inspirasi penting lainnya adalah muskulus interkostalis externus. Ketika otot ini berkontraksi, igaiga dibawahnya akan terangkat. Kontraksi otot inspirasi akan meningkatkan volume intratoraks. Tekanan intrapleura di bagian basis paru kana turun dari 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. Pada akhir inspirasi, daya recoil paru mulai menarik dinding dada kembali ke kedudukan ekspirasi, sampai tercapai keseimbangan kembali antara daya recoil paru dan dinding dada. Tekanan di saluran 15
udara menjadi sedikit lebih positif, dan udara meninggalkan paru. Selama pernapasan tenang, ekspirasi merupakan proses pasif yang tidak memerlukan kontrasi 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. Jika otot ekspirasi berkontraksi volume intratoraks akan berkurang dan terjadi ekpirasi paksa. Efek ini dimiliki oleh muskulus interkostalis internus. Kontraksi dinding otot abdomen anterior juga ikut membantu proses ekspirasi. Pada inspirasi kuat, tekanan intrapleura turun mencapai -30mmHg, sehingga pengembangan jaringan paru menjadi lebih besar. Bila ventilasi meningkat, derajat pengempisan paru juga ditingkatkan oleh kontraksi aktif otot ekspirasi yang menurunkan volume intratoraks.
Faktor yang Mempengaruhi Sifat Elastik Paru
7
Compliance adalah ukuran seberapa banyak perubahan dalam volume paru yang terjadi akibat perubahan tertentu gradient tekanan transmural, gaya yang merengangkan paru. Sedangkan recoil adalah seberapa mudah paru kembali ke bentukn ya semula setelah direngangkan. Tegangan permukaan alveolus yang ditimbulkan oleh tipis cairan yang melapisi bagian dalam alveolus. Surfaktan paru yang menurunkan tegangan permukaan paru dan berperan dalam stabilitas paru. Volume Paru dan Kapasitas Paru Fungsional
8
Jumlah udara yang masuk ke dalam paru setiap kali inspirasi disebut volume tidal. Jumlah udara yang masih dapat masuk ke dalam paru pada inspirasi maksimal setelah inspirasi biasa disebut volume cadangan inspirasi (insporatory reserve volume/IRV). Jumlah udara yang dapat dikeluarkan secara aktif dari dalam paru melalui kontraksi otot ekspirasi setelah ekspirasi biasa disebut volume cadangan ekspirasi (expiratory reserve volume/ERV), dan udara yang masih tinggal di dalam paru setelah ekspirasi maksimal disebut volume residu (residual volume/RV). Ruang di saluran napas yang tidak ikut serta dalam proses pertukaran gas dengan darag dalam kapiler paru disebut ruang rugi pernapasan. 16
Pengukuran kapasitas vital, yaitu jumlah udara terbesar yang dapat dikeluarka dari paru setelah inpirasi maksimal, seringkali digunakan di klinik sebagi indeks fungsi paru. Fraksi volume kapasitas vital yang dikeluarkan pada satu detik pertama melalui ekspirasi paksa
FEV/timed vital capacity dapat memberikan inspirasi tambahan.
Ventilasi volunteer maksimal (maxima voluntary ventilation,MVV) atau yang duhulu disebut sebagai kapasitas pernapasan maksimum adalah volume gas terbesar yang dapat dimasukkan dan dikeluarkan selama 1 menit secara volunteer.
Transpor O 2 dan CO2
8,9
Tahap terkahir dari pertukaran gas antara lingkungan eksternal dengan jaringan adalah transport oksigen dan karbondioksida dari dan ke paru-paru oleh darah. Oksigen terlarut secara fisik dan kimiawi, secara fisik terlarut dalam darah dan secara kimiawi bergabung dengan hemoglobin. Karbondioksida secara fisik terlarut dalam darah, secara kimiawi bergabung dengan protein darah sebagai ikatan karbamino, dan sebagai bikarbonat. 8,9
Transpor oksigen oleh darah
Oksigen terlarut secara fisik dan kimiawi, secara fisik terlarut dalam darah dan secara kimiawi bergabung dengan hemoglobin di sel darah merah. Lebih banyak oksigen secara normal dibawa untuk bergabung dengan hemoglobin dibandingkan oksigen yang terlarut dalam darah. Tanpa hemoglobin, system kardiovaskular tidak dapat suplai oksigen. Dinamika reaksi hemoglobin dengan oksigen menjadikannya sebagai pembawa oksigen yang sangat tepat. Hemoglobin adalah protein yang dibentuk dari empat subunit, masing-masing mengandung gugus hem (heme) yang melekat padas sebuah rantai polipeptida. Pada orang dewasa normal, sebagian molekul mengandung 2 rantai α dan dua rantai β. Hem adalah suatu kompleks yang dibentuk dari satu porifin dan satu atom besi fero. Masing-masing dari keempat atom besi fero dapat mengikat satu molekul O2 secara reversible. Atom besi tetap berada dalam bentuk fero sehingga reaksi pengikatan O2 merupaka suatu reaksi oksigenasi, bukan reaksi oksidasi. Reaksi pengikatan hemoglobin lazim ditulis sebagai Hb+ O2 HbO2. Karena setiap molekul hemoglobin
17
mengandung 4 unit Hb, molekul ini dapat dinyatakan sebagai Hb4 dan pada kenyataanya bereaksi dengan empat molekul O2 membentuk Hb4O8. Reaksi ini berlangsung cepat dan membutuhkan aktu kurang dari 0.01 detik. Deoksigenisasi
juga
berlangsung
sangat
cepat.
Struktur
kuartener
hemoglobin
menentukan afinitasnya terhadap O2. Pada deoksihemoglobin, unit globin terikat erat dalam konfigurasi tense yang menurunkan afinitas molekul terhadap O2. Saat pertama kali terikat, ikatan yang menahan unit globin terlepas sehingga terbentuk konfigurasi relaxed yang memaparkan lebih banyak tempat pengikatan O2. Hasil akhirnya adalah peningkatan afinitas O2 sebesar 500x lipat. Sedangkan di jaringan, reaksi-reaksi ini berbalik menjadi pelepasan O2. Kurva dissosiasi hemoglobin-oksigen, yaitu kurva yang mengambarkan hubungan persenatse saturasi kemampuan hemoglobin mengangkut O2 dengan PO2, memiliki bentuk sigmoid khas yang disebabkan interkonversi T-R (Lihat gambar). Pengikatan O2 oleh gugus hem pertama pada satu molekul Hb akan meningkatkan afinitas gugus hem kedua terhadap O2, dan oksigenasi gugus kedua lebih meningkatkan afinitas gugus ketiga,, dan seterusnya sehingga afinitas Hb terhadap molekul O2 keempat berkali-kali lebih besar dibandingkan reaksi pertama.
9
Gambar 11. Kurva Dissosiasi HbO
Bila darah dikembangan dengan kandungan O2 100% (PO2: 760 mmHg), hemoglobin normal akan tersaturasi 100%. Pada keadaan tersaturasi penuh, setiap gram hemoglobin
18
normal mengandung 1,39 mL O2. Namun, di dalam darah umumnya terdapat sejumlah kecil derivate hemoglobin yang inaktif, dan nilai yang diperoleh in vivo umumnya lebih rendah. Nilai yang diperoleh adalah 1,34 mL O2. Konsentrasi hemoglobin dalam darah normal adalah sekitar 15g/dL. Dengan demikian 1 dL darah mengandung 20,1 mL O2 yang terikat pada hemoglobin bila saturasi hemoglobin sebesar 100%. Jumlah O2 yang larut dalam darah merupakan fungsi linier dari PO2. In vivo, saturasi hemoglobin terhadap O2 di dalam darah di ujung kapiler paru adalah sekitar 97,5% (P O2=97 mmHg). Akibat adanya sedikit percampuran dengan darah vena yang memintas kapiler paru (physiology shunt), saturasi hemoglobin di dalam darah arteri sistemik hanya sebesar 97&. Akibatnya, darah arteri secara keseluruhan mengadung 19,8 mL O2 per dL: 0,29 mL dalam bentuk terlarut dan 19,5 mL terikat pada hemoglobin. Pada keadaan istirahat, saturasi hemoglobin di dalam darah vena sekitar 75% dan kadungan O2 total di dalamnya sekitar 15,2 mL/dL; 0,12 dalam bentuk terlarut dan 15,1 mL terikat pada hemoglobin. Jadi pada keadaaan istirahat, jaringan mengambil sekitar 4,6 mL O2 dari setiap desiliter darah yang melewatinya.; 0,17 mL dari jumlah tersebut merupakan O2 yang terlarut dan sisanya merupaka O2 yang dibebaskan dari hemoglobin. Melalui cara ini, pada keadaan istirahat sebanyak 250 mL O2 per menit diangkut dari darah ke jaringan.Berikut adalah factor-faktor yang mempengaruhi afinitas hemoglobin terhadap oksigen : 1. PH 2. PCO2 3. 2,3 DPG 4. Suhu 8,9
Transpor karbondioksida
Karena CO2 membentuk asam karbonat dalam darah, kita perlu mengetahui pendaparan. Kelarutan CO2 dalam darah kira-kira 20 kali lebih besar daripada kelarutan O2; karena itu, pada tekanan parsial yang sama didapatkan jauh lebih banyak CO2 dibandingkan dengan O2 dalam larutan sederhana. CO2 yang berdifusi ke dalam sel darah merah terhidrasi dengan cepat menjadi H2CO3 karena adanya karbonat anhidrase. H2CO3 +
-
+
akan berdisosiasi menjadi H dan HCO3 , dan H akan mengalami pendaparan, terutama -
oleh hemoglobin, sementara HCO3 memasuki plasma, sejumlah CO2 dalam sel darah 19
merah akan bereaksi dengan gugus amino hemoglobin dan protein lain membentuk senyawa karbamino. +
Karena hemoglonin terdeoksigenasi mengikat lebih banyak H daripada yang diikat oleh oksihemoglobin dan lebih mudah membentuk senyawa karbamino, pengikatan O2 pada hemoglobin akan menurunkan afinitasnya terhadap CO2 (efek Haldane). Akibatnya, darah vena lebih banyak mengangkut CO2 daripada darah arteri, dan penyerapan CO2 di jaringan dan pelepasan O2 di paru berlangsung lebih mudah. Sekitar 11% dari CO2 ditambahkan ke dalam darah pembuluh kapiler sistemik akan diangkut ke paru dalam bentuk karbamino-CO2. Dalam plasma, CO2 bereaksi dengan protein plasma membentuk sejumlah kecil senyawa karbamino dan sejumlah kecil CO2 mengalami hidrasi; namun reaksi hidrasinya berlangsung lambat karena tidak terdapat karbonat anhidrase. -
Sel darah merah melewati kapiler, terjadi peningkatan kandungan HCO3 dalam sel darah merah yang jauh lebih besar dibandingkan dalam plasma sehingga sekitar 70% -
-
HCO3 yang dibentuk di sel darah merah akan memasuki plasma. Kelebihan HCO3 yang -
meninggalkan sel darah merah akan ditukar dengan Cl . Proses ini diperantai oleh Band 3, suatu protein membrane utama. Pertukaran ini disebut Cloride shift . Oleh karena itu , -
terdapat perbedaan bermakna kandungan Cl di sel darah merah vena, yang jauh lebih banyak dibandingkan dengan darah arteri. Pergeseran klorida berlangsung cepat dan selesai seluruhnya dalam waktu 1 detik.
Keseimbangan Asam-Basa
6
Suasana asam basa di dalam tubuh harus diatur agar semua organ berfungsi dengan baik. Keasaman (PH) intraselular harus dijaga tetap sekitar 7,4 atau di antara 7,38 dan 7,42. Asidosis Respiratorik Keadaanya turunnya PH darah yang disebabkan oleh proses abnormal pada paru. Asidosis Metabolik Asidosis metabolic disebabkan karena adanya akumulasi asam selain asam karbonat. Asidosis metabolic ditandai dengan turunnya kadar HCO3
-
Alkalosis respiratotik 20
Suatu kelainan klinis yang menyebabkan peningktan keasaman darah (PH) karena hiperventilasi alveolar (hipokania) Alkalosis Metabolik -
Penyebab primer adalah peningkatan konsentrasi serum HCO3 . Kejadian ini diakibatkan +
oleh hilangnya ion H .
Kesimpulan
Kasus : Seorang laki-laki berusia 30 tahun ikut dalam ekspedisi pendakian gunung Parangro. Pada ketinggian 3000m ia merasa sesak. Oleh teman-temannya ia dibawa ke posko yang berada pada ketinggian 2700m. Tim medis menyuruhnya istirahat di posko. Daerah pegunungan merupakan daerah dataran tinggi, sehingga tekanan atmosfir semakin rendah. Semakin tinggi maka oksigen pun semakin sedikit. Tekanan oksigen semakin kecil, maka saturasi Hb dalam darah arteri berkurang tajam dengan bertambahnya ketinggian. Karena oksigennya berkurang maka ia cenderung melakukan hiperventilasi, tapi oksigen di gunung itu kurang jadi orang tersebut tidak dapat oksigen tapi terusmenerus mengeluarkan CO2, meningkatnya dorongan bernapas menyebabkan alkalosis resporatorik karena CO2 pembentuk asam di keluarkan lebih cepat daripada dihasilkan.
Daftar Pustaka 1. Santoso,G. Anatomi Sistem Pernapasan. Jakarta:Fakultas Kedokteran Universitas Indonesia. 2007.h.2-78 2. Diunduh dari :http://yustin-yustinse.blogspot.com/2010/12/sistem-pernapasanmanusia.html, 13 Mei 2012. 3. Fawcett DW. Buku Ajar Histologi. Ed.2.Jakarta: EGC;2002.h.629-33. 4. Ethel Sloane. Anatomi dan Fisiologi untuk Pemula. Jakarta;EGC.2004.h.266-7. 5. Irman, S. Asuhan Keperawatan pada Pasien dengan Gangguan Sistem Pernapasan. Jakarta: Salemba Medika.2007.h.4-9 6. Darmanto, D. Respirologi ( Respiratory Medicine). Jakarta; EGC. 2009.5-45. 7. Lauralee S. Fisiologi Manusia : Dari Sel ke S istem. Ed.6. Jakarta: EGC;2009.h.497-520. 8. William, FG. Buku Ajar Fisiologi Kedokteran. Ed.22. Jakarta; EGC.2008.h.672-94. th
9. Michael, GL. Pulmonary Physiology. 6 ed. USA: McGraw-Hill. 2003.h.142-60. 21
22
