ANATOMI FISIOLOGI PERNAPASAN

ANATOMI FISIOLOGI SISTEM PERNAFASAN

A.    ANATOMI FISIOLOGI SISTEM PERNAFASAN

Sistem pernapasan (juga disebut sebagai sistem ventilator) adalah sistem biologis kompleks yang terdiri dari beberapa organ yang memfasilitasi menghirup dan menghembuskan nafas oksigen dan karbon dioksida dalam organisme hidup (atau, dengan kata lain, pernapasan).

Untuk semua vertebrata bernapas, respirasi ditangani oleh paru-paru, tetapi ini adalah jauh dari satu-satunya komponen dari sistem pernapasan. Bahkan, sistem ini terdiri dari struktur biologis berikut: hidung dan rongga hidung, mulut, faring, laring, trakea, bronkus dan bronkiolus, paru-paru dan otot-otot pernapasan.

Sebuah sistem pernapasan yang berfungsi adalah bagian penting dari kesehatan yang baik kita. Infeksi pernapasan dapat akut dan kadang-kadang mengancam nyawa. Mereka juga bisa menjadi kronis, dalam hal ini mereka menempatkan stres yang luar biasa jangka panjang pada sistem kekebalan tubuh, sistem endokrin, HPA axis, dan banyak lagi. 

1. Hidung dan Rongga Hidung

Hidung dan rongga hidung merupakan pembukaan eksternal utama dari sistem pernapasan. Mereka mewakili pintu masuk ke saluran pernapasan – suatu bagian melalui tubuh yang menggunakan udara untuk perjalanan untuk mencapai paru-paru.

Hidung terbuat dari tulang, otot, tulang rawan dan kulit, sedangkan rongga hidung, lebih atau kurang, ruang berongga. Meskipun hidung biasanya dikreditkan sebagai alat bantu pernapasan eksternal utama, perannya sebenarnya untuk memberikan dukungan dan perlindungan kepada rongga hidung.

Rongga dilapisi dengan selaput lendir dan rambut kecil yang dapat menyaring udara sebelum masuk ke saluran pernapasan. Mereka dapat menjebak semua partikel berbahaya seperti debu, jamur dan serbuk sari dan mencegah mereka dari mencapai salah satu komponen internal.

Pada saat yang sama, dingin udara luar yang menghangat dan lembab sebelum melalui saluran pernapasan. Selama pernafasan, udara hangat yang dihilangkan mengembalikan panas dan kelembaban kembali ke rongga hidung, jadi ini merupakan proses yang berkesinambungan.

2. Rongga mulut

Rongga mulut, lebih sering disebut sebagai mulut, adalah satu-satunya komponen eksternal lainnya yang merupakan bagian dari sistem pernapasan. Sebenarnya, itu tidak melakukan apapun fungsi tambahan dibandingkan dengan rongga hidung, tetapi bisa melengkapi udara dihirup melalui hidung atau bertindak sebagai alternatif ketika bernapas melalui rongga hidung tidak mungkin atau sangat sulit.

Biasanya, bernapas melalui hidung adalah lebih baik untuk bernapas melalui mulut. Tidak hanya mulut tidak memiliki kemampuan untuk menghangatkan dan melembabkan udara yang masuk, tetapi juga tidak memiliki rambut dan selaput lendir untuk menyaring kontaminan yang tidak diinginkan.

Di sisi positifnya, jalur terkemuka dari mulut yang lebih pendek dan diameter lebih lebar, yang berarti bahwa lebih banyak udara dapat masuk ke dalam tubuh pada kecepatan yang sama. 

 3. Faring

Faring adalah komponen berikutnya dari saluran pernapasan, meskipun sebagian orang menyebutnya hanya sebagai tenggorokan. Ia menyerupai corong terbuat dari otot yang bertindak sebagai perantara antara rongga hidung dan laring dan esofagus.

Hal ini dibagi menjadi tiga bagian terpisah: nasofaring, orofaring dan laringofaring. Nasofaring adalah daerah atas dari struktur, yang dimulai pada posterior rongga hidung dan hanya memungkinkan udara untuk perjalanan melalui itu dan mencapai bagian bawah.

Orofaring melakukan sesuatu yang mirip, kecuali itu terletak di posterior rongga mulut. Setelah udara mencapai laringofaring, sesuatu yang disebut epiglotis akan mengalihkannya ke laring. Epiglotis adalah flap yang melakukan tugas penting, dengan beralih akses antara esofagus dan trakea. Hal ini memastikan bahwa udara akan melakukan perjalanan melalui trakea, tetapi bahwa makanan yang ditelan dan perjalanan melalui faring dialihkan ke kerongkongan.

4. Laring

Laring adalah komponen berikutnya, tetapi hanya mewakili bagian kecil dari saluran pernapasan yang menghubungkan laringofaring untuk trakea. Hal ini sering disebut sebagai kotak suara, dan terletak dekat bagian anterior leher, tepat di bawah tulang hyoid. Epiglotis tersebut merupakan bagian dari laring, seperti tulang rawan tiroid, kartilago krikoid dan pita suara. Kedua kartilago menawarkan dukungan dan perlindungan untuk komponen lain, seperti lipatan vokal dan laring sendiri.

Kartilago tiroid juga berjalan dengan nama yang lebih umum – jakun – meskipun, bertentangan dengan kepercayaan populer, itu hadir pada pria dan wanita. Hal ini biasanya lebih diucapkan pada laki-laki dewasa. Lipatan vokal adalah selaput lendir yang tegang dan bergetar untuk menciptakan suara, maka kotak suara istilah. Pitch dan volume suara ini dapat dikontrol dengan memodifikasi ketegangan dan kecepatan pita suara.

5. Trakea

Trakea adalah bagian lagi dari saluran pernapasan, berbentuk seperti tabung dan sekitar 5 inci panjang. Ini memiliki beberapa tulang rawan hialin cincin berbentuk C yang dilapisi dengan epitel kolumnar bersilia semu. (2) Mereka cincin menjaga trakea terbuka untuk udara sepanjang waktu.

Mereka berbentuk C untuk memungkinkan ujung terbuka untuk menghadapi kerongkongan. Hal ini memungkinkan kerongkongan untuk memperluas ke daerah biasanya ditempati oleh trakea untuk memungkinkan potongan yang lebih besar dari makanan untuk melewati.

Trakea, lebih sering disebut sebagai tenggorokan, menghubungkan laring ke bronkus dan juga memiliki peran menyaring udara sebelum itu memasuki paru-paru. Epitel yang melapisi cincin tulang rawan menghasilkan lendir yang perangkap partikel berbahaya. Silia kemudian memindahkan lendir ke atas menuju faring, di mana ia diarahkan menuju saluran pencernaan dalam rangka untuk itu untuk dicerna.

6. Saluran Pernapasan

Ujung bawah trakea membagi saluran pernapasan menjadi dua cabang yang bernama bronkus utama. Ini pertama kali menjalankan ke masing-masing paru-paru sebelum lanjut bercabang menjadi bronkus yang lebih kecil. Ini bronkus sekunder terus membawa udara ke lobus dari paru-paru, kemudian lebih lanjut dibagi menjadi bronkus tersier. Bronkus tersier kemudian dipecah menjadi bagian yang lebih kecil yang tersebar di seluruh paru-paru yang disebut bronchioles.

Masing-masing dari bronkiolus ini terus terpecah menjadi bagian-bagian yang lebih kecil disebut bronkiolus terminal. Pada tahap ini, ini jumlah bronkiolus kecil di jutaan, kurang dari satu milimeter panjangnya, dan bekerja untuk melakukan udara untuk alveoli paru-paru ‘. Bronkus yang lebih besar berisi C-berbentuk tulang rawan cincin mirip dengan yang digunakan dalam trakea untuk menjaga jalan napas terbuka.

Sebagai bronkus semakin kecil, begitu juga cincin yang menjadi semakin lebih banyak spasi. Bronkiolus kecil tidak memiliki jenis tulang rawan dan bukannya mengandalkan otot dan elastin.

Sistem ini menciptakan pola seperti pohon, dengan cabang yang lebih kecil tumbuh dari yang lebih besar. Pada saat yang sama, itu juga memastikan bahwa pesawat dari trakea mencapai semua daerah paru-paru. Selain hanya membawa udara, bronkus dan bronkiolus juga memiliki lendir dan silia yang lebih menyempurnakan udara dan menyingkirkan kontaminan lingkungan sisa.

Dinding bronkus dan bronkiolus juga dilapisi dengan jaringan otot, yang dapat mengontrol aliran udara masuk ke paru-paru. Dalam kasus tertentu, seperti selama aktivitas fisik, otot-otot rileks dan memungkinkan lebih banyak udara masuk ke paru-paru.

7. Paru

Paru-paru adalah dua organ yang terletak di dalam dada di sisi kiri dan kanan. Mereka dikelilingi oleh membran yang menyediakan mereka dengan cukup ruang untuk memperluas ketika mereka mengisi dengan udara. Karena paru-paru kiri terletak lateral jantung, organ tidak identik: paru-paru kiri lebih kecil dan hanya memiliki 2 lobus sedangkan paru-paru kanan memiliki 3.

Di dalam, paru-paru menyerupai spons yang terbuat dari jutaan dan jutaan kantung kecil yang yang bernama alveoli. Alveoli ini ditemukan di ujung bronkiolus terminal dan dikelilingi oleh kapiler melalui darah melewati. Berkat lapisan epitel yang meliputi alveoli, udara yang masuk ke dalam mereka bebas untuk bertukar gas dengan darah yang melewati kapiler.

8. Otot Respirasi

Komponen terakhir dari sistem pernapasan adalah struktur otot yang dikenal sebagai otot respirasi. Otot-otot ini mengelilingi paru-paru dan memungkinkan menghirup dan menghembuskan nafas dari udara. Otot utama dalam sistem ini dikenal sebagai diafragma, lembaran tipis otot yang merupakan bagian bawah dada. Hal menarik di udara ke paru-paru dengan kontrak beberapa inci dengan setiap napas. Selain diafragma, otot-otot interkostal beberapa terletak antara tulang rusuk dan mereka juga membantu menekan dan memperluas paru-paru.

B.      Mekanisme pernafasan /  ventilasi paru

Ventilasi adalah proses keluar masuknya udara dari paru-paru. Jumlahnya sekitar 500 ml ventilasi membutuhkan koordinasi otot paru dan thoraks yang elastic serta persyarafan yang utuh. Otot pernafasan insprirasi utama adalah diafpragma. Diafpragma di persyaraf oleh syaraf frenik, yang keluar dari medulla spinalis pada vetebra servikal ke empat.

Udara yang masuk dan keluar terjadi karna adanya perbedaan tekanan udara antara intrapleura dengan tekanan atmosfer, dimana pada inspirasi tekanan interapleura. Salah satu fase dari ventilasi paru adalah inspirasi yaitu gerakan perpindahan udara masuk ke dalam paru-paru dan fase lainnya adalah ekspirasi yaitu gerakan perpindahan udara meninggalkan paru-paru.

1.    Prinsip dasar

a. Toraks adalah rongga tertutup kedap udara disekeliling paru-paru yang terbuka ke    atmosper hanya melalui jalur sistem pernapasan :

b.  Pernafasan adalah proses inspirasi (inhalasi) udara kedalam paru-paru dan ekspirasi (ekshalasi) udara dari paru-paru ke lingkungan luar tubuh.

c. Sebelum inspirasi dimulai, tekanan udara atmosper (sekitar 760 mmhg) sama dengan tekanan udara dalam alveoli yang disebut sebagai tekanan intra-alveolar (intra pulmonar).

d. Tekanan intra poleura dalam rongga pleura (ruang antar pleura) adalah tekanan sub-atmosper, atau kurang dari intra-alveolar.

e.  Peningkatan atau penurunan volume rongga toraks mengubah tekanan intra pleura dan intra-alveolar yang secara mekanik menyebabkan pengembangan atau pengempisan paru-paru

2.    Inspirasi

Tepatnya proses inspirasi adalah sebagai berikut; diafragma berkontraksi, bergerak ke arah bawah, dan mengembangkan rongga dada dari atas ke bawah. Otot-otot interkosta eksternal menarik iga ke atas dan ke luar, yang mengembangkan rongga dada ke arah samping kiri dan kanan serta ke depan dan ke belakang.

Dengan mengembangnya rongga dada, pleura parietal ikut mengembang. Tekanan intrapleura menjadi makin negatif karena terbentuk isapan singkat antara membran pleura. Perlekatan yang diciptakan oleh cairan serosa, memungkinkan pleura viseral untuk mengembang juga, dan hal ini juga mengembangkan paru-paru.

Dengan mengembangnya paru-paru, tekanan intrapulmonal turun di bawah tekanan atmosfir, dan udara memasuki hidung dan terus mengalir melalui saluran pernapasan sampai ke alveoli. Masuknya udara terus berlanjut sampai tekanan intrapulmonal sama dengan tekanan atmosfir; ini merupakan inhalasi normal. Tentu saja inhalasi dapat dilanjutkan lewat dari normal, yang disebut sebagai napas dalam. Pada napas dalam diperlukan kontraksi yang lebih kuat dari otot-otot pernapasan untuk lebih mengembangkan paru-paru, sehingga memungkinkan masuknya udara lebih banyak.

Otot-otot inspirasi memperbesar rongga toraks dan meningkatkan volumenya dimana otot-otot yang berkontraksi adalah :

a. Diafragma, yaitu otot berbentuk kubah yang jika sedang rileks akan memipih saat berkontraksi dan memperbesar rongga toraks kearah inferior.

b. Otot intrerkostal eksternal mengangkat iga keatas dan kedepan saat berkontraksi sehingga memperbesar rongga toraks kearah anterior dan superior.

c. Dalam pernafasan aktif atau pernafasan dalam, otot-otot sternokleidomastoid, pektoralis mayor, serratus-anterior, dan otot skalena juga akan memperbesar rongga toraks.

3.  Ekspirasi

Ekspirasi atau yang juga disebut ekshalasi dimulai ketika diafragma dan otot-otot interkosta rileks. Karena rongga dada menjadi lebih sempit, paru-paru terdesak, dan jaringan ikat elastiknya yang meregang selama inhalasi, mengerut dan juga mendesak alveoli. Dengan meningkatnya tekanan intrapulmonal di atas tekanan atmosfir, udara didorong ke luar paru-paru sampai kedua tekanan sama kembali.

Perhatikan bahwa inhalasi merupakan proses yang aktif yang memerlukan kontraksi otot, tetapi ekshalasi yang normal adalah proses yang pasif, bergantung pada besarnya regangan pada elastisitas normal paru-paru yang sehat. Dengan kata lain, dalam kondisi yang normal kita harus mengeluarkan energi untuk inhalasi tetapi tidak untuk ekshalasi.

Namun begitu kita juga dapat mengalami ekshalasi diluar batas normal, seperti ketika sedang berbicara, bernyanyi, atau meniup balon. Ekshalasi yang demikian adalah proses aktif yang membutuhkan kontraksi otot-otot lain.

Otot-otot ekspirasi menurunkan volume rongga toraks. Ekspirasi pada pernafasan yang tenang dipengaruhi oleh relaksasi otot dan disebut proses pasif. Pada ekspirasi dalam, otot interkostal internal menarik kerangka iga ke bawah dan otot abdomen berkontraksi sehingga mendorong isi  abdomen menekan diafragma.

Kepatenan ventilasi tergantung pada empat factor :

a.       Kebersihan jalan nafas, adanya sumbatan atau obstruksi jalan nafas akan  menghalangi masuk dan keluarnya dari dan ke paru-paru

b.      Adekuatnya system syaraf pusat dan pusat pernafasan

c.       Adekuatnya pengembangan dan pengempesan peru-peru

d.      Kemampuan oto-otot pernafasan seperti diafpragma, eksternal interkosa, internal interkosa, otot abdominal.

Ventilasi paru mengacu kepada pergerakan udara dari atmosfir masuk dan keluar paru. Ventilasi berlangsung secara bulk flow. Bulk flow adalah perpindahan atau pergerakan gas atau cairan dari tekanan tinggi ke rendah.

Faktor-faktor yang mempengaruhi ventilasi antara lain :

a.   Tekanan

b.   Resistensi bronkus

c.   Persyarafan bronkus

E.   Volume dan kapasitas paru-paru

1. Volume

a.Volume tidal adalah volume udara yang masuk dan keluar paru-paru selama ventilasi normal biasa. Berkisar 500 ml untuk laki-laki dan 380 ml untuk perempuan.

b. Volume cadangan inspirasi adalah volume udara ekstra yang masuk ke paru-paru dengan inspirasi maksimum diatas inspirasi tidal. Berkisar 3100 ml pada laki-laki dan 1900 ml pada perempuan.

c. Volume cadangan ekspirasi adalah volume ekstra udara yang dapat ekstra kuat yang dapat dikeluarkan pada akhir ekspirasi normal. Biasanya 1200 ml pada laki-laki dan 800 ml pada perempuan.

d. Volume residua adalah volume udara sisa dalam paru-paru setelah melakukan ekspirasi kuat. Rata-rata pada laki-laki berkisar 1200 ml dan perempuan 1000 ml.

2.  Kapasitas

a.  Kapasitas residual fungsional adalah penambahan volume residua dan volume cadangan ekspirasi. Nilai rata-rata 2200 ml.

b. Kapasitas inspirasi adalah penambahan volume tidal dan volume cadangan inspirasi. Nilai rata-rata adalah 3500 ml.

c. Kapasitas vital adalah penambahan volume, vci dan vce. Rata-rata berkisar 4500 ml.

d. Kapasitas total adalah jumlah seluruh udara yanga da diparu-paru. Rata-rata berkisar 5700 ml.

F.   Sirkulasi paru

Sirkulasi paru adalah darah si oksigenesi yang mengalir pada arteri pulmonaris dari sisi kanan jantung. Darah ini memperfusi paru bagian respirasi dan ikut seta dalam proses pertukaran oksigen dan karbon dioksida di kapiler dan arveolus. Sirkulasi paru merupakan 8-9% dari curah jantung total. Tekanan dan resistensi terhadap aliran di dalam sirkulasi paru sangat rendah, dengan tekanan paru merata sekitar 12 mmhg dibandingkan dengan tekanan sistemik merata yang besarnya sekitar 90 mmhg. Sirkulasi paru bersifat sangat fleksibel dan dapat mengakomodasi variasi volume darah yang besar. Dengan demikian, sirkulasi paru dapat berfungsi sebagai tempat penyimpanan darah yang dapat dipanggil sewaktu-waktu apabila terjadi penurunan volume atau tekanan darah sistemik.

G.   Bentuk dari pernafasan

Bentuk dari pernafasan secara garis besar dibagi menjadi 2 bagian yaitu:

1.  Proses pernafasan pulmonal atau paru-paru (external)

Pernafasan externa adalah pertukaran gas oksigen dan karbondioksida. Pada pernafasan melalui paru-paru atau penafasan externa, oksigen didapatkan melalui hidung dan mulut, pada waktu bernafas oksigen mesul melalui trachea dan pipa bronchial ke alveoli dan berhubungan erat dengan darah di kapiler pulmonalis. Hanya satu lapis membrane, yaitu membrane alveoli-kapiler, memisahkan oksigen dan darah oksigen menembus membrane ini dan dipungut oleh hemoglobin sel darah merah di bawa ke jantung. Dari sini di pompa di dalam arteri ke seluruh bagian tubuh. Didalam paru-paru karbon dioksida merupakan hasil buangan yag menembus membrane alveoli. Dari kapiler darah dikeluarkan melalui pipa bronkus berakhir sampai pada mulut dan hidung. Darah meninggalkan paru-paru pada tekanan oksigen 100 mmhg dan pada tingkat hemoglobinnya 95% jenuh oksigen. Empat proses berhubungan dengan pernafasan paru-paru atau pernafasan externa :

a.  Ventilisasi pulmorter, atau gerak pernafasan yang menukar udara dalam alveoli dengan udara luar.

b. Arus darah melalui paru-paru, darah mengandung oksigen masuk ke seluruh tubuh, karbondioksida dari seluruh tubuh masuk ke paru-paru.

c. Distribusi arus udar dan arus darah sedemikian sehingga jumlah tepat dari setiapnya dapat mencapai semua bagian tubuh.

  d. Difusi gas yang menembusi membrane pemmisah alveoli dan kapiler. Karbondioksida lebih mudah berdifusi dapi pada oksigen.

Semua proses ini diatur sedemikian sehingga darah yang meninggalkan paru-paru menerima jumlah tepat co2 dan o2. Pada waktu gerak badan lebih banyak, darah dating ke paru-paru membawa terlalu banyak co2 dan terlampau sedikit o2, jumlah co2 tidak dapat di keluarkan, maka konsentrasinya dalam darah arteri bertambah. Hal ini merangsang pusat pernafasan dalam otak untuk memperbesar dan didalam pernafasan.penambahan fentilasi yang dengan demikian terjadi mengeluarkan co2 dan memungut lebih benyak o2.

 2.   Proses pernafasan jaringan (internal)

Darah yang telah dijernihkan hemoglobinnya dengan oksigen (oxihemoglobin), mengitari seluruh tubuh dan akhirnya mencapai kapiler, dimana darah bergerak sangat lambat. Sel jaringan memungut oksigen dari hemoglobin untuk memungkinkan sel melakukan oksidasi pernafasan, sebagai gantunya hasil dari oksidasi yaitu karbondioksida.

Perubahan-parubahan berikut terjadi dalam komposisi udara dalam olveoli, yang disebabkan pernafasan externa dan interna.

Udara yang di hirup: nitrogen (79%), oksigen (20%), karbondioksida (0-0,4%). Udara yang masuk ke alveoli mempunyai suhu dan kelembaban atmosfer.

Udara yang dihembuskan: nitrogen(79%), oksigen(16%), karbondoiksida ( 4-0.4%).