Gangguan Sistem Pernapasan Menyebabkan Batuk dan Sesak
NapasVerdi Danutirto102012018/ F5Mahasiswa Fakultas Kedokteran
Universitas Kristen Krida WacanaJl.Arjuna Utara No.6 Jakarta Barat
11510 Telp. 021-56942061 Fax. [email protected]
Abstrak:Bernapas merupakan proses menghirup oksigen dalam udara
bebas dan membuang karbondioksida ke lingkungan. Pernapasan adalah
proses ganda yaitu terjadinya pertukaran gas di dalam jaringan dan
yang terjadi didalam paru-paru. Udara sampai ke dalam paru-paru
melalui hidung dantrakea. Dinding trakea disokong oleh gelang rawan
supaya menjadi kuat dan sentiasa terbuka. Trakea bercabang kepada
bronkus kanan dan bronkus kiri yang disambungkan keparu-paru. Kedua
bronkus bercabang lagi kepada bronkiol dan alveolus pada ujung
bronkiolus, pada alveoluslah udara didifusi sehingga terjadi
pertukaran udara. Transpor oksigen dan juga karbondioksisa didalam
jaringan, darah, maupun paru-paru ditentukan oleh beberapa faktor.
Paru-paru juga memiliki kapasitas yang berbeda untuk setiap proses
bernapas yang dialami.
Kata Kunci : Organ Respirasi, Mekanisme Respirasi, Pertukaran
Gas
Abstract:Breathing is the process of inhaling oxygen from free
air and exhaling of carbon dioxide into the environment. Breathing
is a dual process of gas exchange in the network and those that
occur in the lungs. Air up into the lungs through the nose and
trachea. Wall-trachea supported by cartilage in order to be strong
and was always open. Tracheal bronchus branched to the right and
left bronchial-pulmonary k connected. Both branching bronchi and
alveoli bronchiol again to the end of the bronchioles, the air
diffusion happened in alveolus. oxygen and carbondioxide transport
in tissue, blood, and lungs is determined by several factors. The
lungs also have different capacities for each breathing
process.
Keywords: Respiratory Organ, Respiratory Mechanism, Gas
Exchange
Pendahuluan
Mengapa manusia bernafas? Dalam banyak aspek, tubuh dapat
diibaratkan sebuah mesin yang luar biasa yang tersusun dari
milyaran mesin yang sangat kecil yang tersusun atas sel-sel hidup.
Setiap mesin kecil ini memproses makanan dan O2 yang dibutuhkan
untuk respirasi sel aerobik sehingga menghasilkan ATP sebagai
sumber energi. Sisa hasil metabolisme akan dikeluarkan dari tubuh
melalui empat cara. Yang pertama adalah sebagai komponen padat yang
tidak dapat dicerna sehingga dikeluarkan sebagai feses; Kedua
sebagai air dan beberapa produk sisa yang dibuang bersama urine,
ketiga adalah dalam bentuk gas, 0,5 kg CO2 dikeluarkan oleh paru
setiap hari dan terakhir melalui panas dikeluarkan melalui keringat
dari permukaan tubuh.1Manusia dalam bernapas menghirup oksigen
dalam udara bebas dan membuang karbondioksida ke lingkungan.
Pernapasan adalah proses ganda yaitu terjadinya pertukaran gas di
dalam jaringan atau pernapasandalam dan yang terjadi didalam
paru-paru pernapasan luar. Pernapasan luar yang merupakan
pertukaran antara O2 dan CO2 antara darah dan udara. Pernapasan
dalam merupakan pertukaran O2 dan CO2 dari aliran darah ke sel-sel
tubuh. Padamanusia, sistem pernapasan yang termasuk saluran yang
digunakan untuk membawa udara ke dalamparu-parudi mana terjadi
pertukaran gas. Diafragmamenarik udara masuk dan juga
mengeluarkannya. Sistem pernapasan terdiri dari hidung, trakea,
paru-paru, tulang rusuk, bronkus bronkiolus, alveolus dan
diafragma. Udara disedot ke dalam paru-paru melalui hidung
dantrakea. Dinding trakea disokong oleh gelang rawan supaya menjadi
kuat dan sentiasa terbuka. Trakea bercabang kepada bronkus kanan
dan bronkus kiri yang disambungkan keparu-paru. Kedua bronkus
bercabang lagi kepada bronkiol dan alveolus pada ujung
bronkiolus.
Identifikasi Istilah Radang Respon dari suatu organisme terhadap
patogen dan alterasi mekanus dalam jaringan, berupa rangkaian
reaksi yang terjadi pada tempat jaringan yang mengalami cedera
seperti karena terbakar atau terinfeksi.2 Batuk Respons refleks
saluran pernapasan bawah pada rangsangan iritan atau reseptor batuk
pada jalan napas. 3 Sesak napas Sering disebut dispnea atau
breathelesness atau shortest of breath adalah gejala subjektif
berupa keinginan penderita untuk meningkatkan upaya mendapatkan
udara pernapasan.4
SkenarioSeorang laki-laki berusia 25 tahun datang berobat dengan
keluhan batuk dan sesak napas sejak 5 hari yang lalu. Setelah
dilakukan pemeriksaan fisik dan penunjang laki-laki tersebut
didiagnosa menderita radang paru-paru.
Struktur Makroskopis Organ-Organ TerkaitSistem pernapasan
melibatkan rongga hidung, naso-, oro-, dan bagian atas
laryngo-pharynx, larynx, trachea, bronchi, dan cabang-cabang
pulmonal beonchi tersebut. Jaringan paru sebagai kumpulan seluruh
cabang pulmonal bronchi, berada dalam rongga potensial yakni cavum
pleurae, terlindung oleh dinding thorax.5
HidungHidung bagian luar berbentuk piramid; pangkalnya
berkesinambungan dengan dahi dan ujung bebasnya disebut puncak
hidung. Ke arah inferior hidung memiliki dua pintu masuk berbentuk
bulat panjang, yakni nostril atau nares, yang terpisah oleh septum
nasi. Permukaan infero-lateral hidung berakhir seagai alae nasi
yang bulat. Ke arah medial permukaan lateral ini berlanjut pada
dorsum nasi di tengah. Penyangga hidung terdiri atas tulang dan
tulang-tulang rawan hialin. Rangka bagian tulang terdiri atas os
nasale, processus frontalis maxillae dan bagian nasal ossis
frontalis.5Rangka tulang rawannya terdiri atas cartilago septi
nasi, cartilago nasi latrealis dan cartilago ala nasi major dan
minor, yang bersama-sama dengan tulang di dekatnya saling
dihubungkan.Keterbukaan bagian atas hidungdipertahankan oleh os
nasale dan processus frontalis maxillae dan di bagian bawah oleh
tulang- tulang rawannya. Otot yang melapisi hidung merupakan bagian
dari otot wajah. Otot hidung tersusun dari M. nasalis dan M.
depressor septi nasi. Rongga hidung dibagi oleh sekat hidung secara
sagital. Kedua belah rongga ini terbuka ke arah wajah melalui nares
dan ke arah posterior berkesinambungan dengan nasopharynx melalui
apertura nasi posterior(choana). Masing-masing belahan rongga
hidung mempunyai dasar, atap, dinding lateral dan dinding
medial(sekat hidung).5
Sinus Paranasalis Terdiri atas sinus frontalis, ethmoidalis,
sphenoidalis, dan maxillaris. Fungsi sinus-sinus ini tidak
diketahui dengan pasti; sinus meringankan tulang tengkorak dan
menambah resonansi suara. Letak kedua sinus frontalis di sebelah
posterior terhadap arcus supercilliaris, antara tabula externa dan
tabula interna os frontale. Sinus ini bermuara ke bagian anterior
meatus nasi medius sisi yang sama, lewat infundibulum ethmoidale
atau ductus frontonasal yang melintasi bagian anterior labyrinth
ethmoid.5Sinus-sinus ethmoidalis tersusun sebagai rongga-rongga
kecil tak beraturan, sehingga disebut juga cellulae ethmoidales.
Sinus sphenoidalis terletak di sebelah posterior terhadap bagian
atas rongga hidung bermuara ke dalam recessus
spheno-ethmoidalis.Sinus ini berkembang setelah pubertas. Sinus
maxillaris sebagian besar menempati tulang maxilla. Berbentuk
pyramid, berbatasan dengan dinding lateral rongga hidung; puncaknya
meluas ke dalam processus zygomaticus ossis maxillae. Sinus ini
bermuara ke dalam bagian terendah hiatus semilunaris. Seringkali
ada lubang kedua di bawah hiatus semilunaris ini. Sinus maxillaris
mencapai ukuran maksimum setelah erupsi semua gigi tetap.5
PharynxPharynx adalah sebuah pipa musculomembranosa, panjang
12-14 cm, membentang dari basis crania sampai setinggi vertebra
cervica 6 atau tepi bawah cartilago cricoidea. Paling lebar
dibagian superior, berukuran 3,5 cm. Pharynx dibagi menjadi tiga
bagian, yakni: nasopharynx(epipharynx), oropharynx(mesopharynx),
laryngopharynx(hypopharynx).5Dari luar ke dalam pharynx mempunyai
lapisan-lapisan: tunica adventitia, tunica/lamina muscularis,
tunica/membrane fibrosa, tunica mucosa. Tunica adventitia(fascia
visceralis) terletak di permukaan luar lapisan otot lingkar
pharynx. Di daerah oropharynx fascia ini disebut fascia
buccopharyngea; setelah melekat pada raphe pterygomandibularis
fascia ini melintas ke muka, melewati raphe tersebut, untuk
berlanjut sebagai fascia buccinatoria yang menutupi M. buccinator.
Tunica muscularis terdiri atas tiga otot lingkar/sirkular, yakni M.
constrictor pharyngis inferior, M. constrictor pharyngis medius,
dan M. constrictor pharyngis superior; serta tiga otot yang
masing-masing turun dari processus styloideus, torus tubarius
cartilaginis tubae auditivae dan palatum molle, yakni M
stylopharyngeus, M. salphingopharyngeus, dan M. palatopharyngeus.
Mm constrictor pharyngis ini tersusun seperti tiga ember, sebagian
otot yang di sebelah cranial tertutup/masuk ke dalam otot yang
terletak di sebelah caudalnya.5
LarynxLarynx merupakan saluran udara yang bersifat sphincter dan
juga organ pembentuk suara, membentang antara lidah sampai trachea
atau pada laki-laki dewasa setinggi vertebra cervical 3 sampai 6,
tetapi sedikit lebih tinggi pada anak dan perempuan dewasa. Larynx
berada di antara pembuluh-pembuluh besar leher dan di ventral
tertutup oleh kulit, fascia-fascia dan otot-otot depressor lidah.
Ke atas larynx terbuka ke dalam laryngopharynx; dinding posterior
larynx menjadi dinding anterior laryngopharynx. Ke arah bawah
larynx dilanjutkan sebagai trachea.5 Tulang-tulang rawan larynx
terdiri atas cartilago thyreoidea, cartilago cricoidea, dan
cartilago epiglottis yang masing-masing sebuah serta cartilag
arytaenoidea, cartilago cuneiforme, dan cartilago corniculatum yang
masing-masing sepasang. Epiglotis merupakan tulang rawan berbentuk
daun, di sebelah dorsal lidah dan corpus ossis hyoidei, di ventral
aditus laryngis, berproyeksi serong ke atas.5Otot larynx dibagi
menjadi dua kelompok, yakni kelompok enstrinsik dan kelompok
intrinsik. Otototot ekstrinsik menghubungkan larynx dengan
struktur-struktur sekitar. Fungsi otot-otot intrinsik dibagi dalam
tiga kelompok, yakni mengubah glotis, mengatur ketegangan
ligamentum vocale, dan mengubah aditus laryngis.5
TracheaMerupakan sebuah pipa udara yang terbentuk dari tulang
rawan dan selaput fibro-muskular, panjangnya sekitar 10-11 cm,
sebagai lanjutan dari larynx, membentang mulai setinggi cervical 6
sampai tepi atas vertebra thoracal 5. Ujung caudal trachea terbagi
menjadi bronchus principalis dexter dan sinister. Trachea terletak
hampir di bidang sagital, tetapi biasanya bifurkasi trachea sedikit
terdesak ke arah kanan oleh arcus aortae. Selama inspirasi dalam,
mungkin bifurkasi ini turun sampai setinggi thoracal 6. Bentuk
trachea sedikit kurang silindrik, karena datar di sebelah
posterior.5Trachea dan bronchus utama yang letaknya ekstrapulmonal
memiliki rangka cincin tulang rawan hialin yang tidak sempurna,
dipersatukan oleh jaringan fibrosa dan 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.5
ThoraxMerupakan bagian superior batang badan, antara leher dan
perut. Mempunyai bentuk kerucut yang terpancung horizontal. Di
dalam thorax ini terkadung rongga thorax. Rongga thorax memiliki
akses masuk ke dalam lewat pintu atas dan pintu bawah
thorax.5Otot-otot dinding thorax yang murni/sejati adalah otot-otot
yang tempat asal dan lekatnya berada pada rangka dada, yakni
meliputi otot-otot yang mengisi selaiga; otot yang melintas antara
sternum dan iga-iga; dan otot otot yang menyeberangi beerapa iga
dari tempat asalnya. Otot-otot dinding thorax yang murni ini
meliputi Mm. intercostales, M. subcostalis, M. transversus
thoracis, M. serratus posterior superior dan M. serratus posterior
inferior, Mm. levatores costarum dan diaphragma. Mm. intercostales
merupakan tiga otot tipis yang mengisi selaiga, yakni Mm.
intercostales externi, Mm.intercostales interni, dan Mm.
intercostalis intimi.5
DiaphragmaMerupakan jaringan musculofibrosa yang berbentuk dua
belah kubah, di antar rongga thorax dan rongga perut. Terutama
cembung ke arah posterosuperior, yang menghadap rongga thorax dan
cekung, ke arah antero-inferior, yang menghadap rongga
perut.5Fungsi diaphragma Merupakan otot pernapasan penting. Sewaktu
inspirasi serabut-serabut otot berkontraksi dan menarik centrum
tendineum ke arah bawah. Kubah diaphragma bergerak turun dan
sedikit maju ke depan.5
PleuraMerupakan selaput serosa yang membentuk sebuah kantong
tertutup yang terinvaginasi oleh paru. Bagian pleura yang melekat
pada permukaan paru dan fissura-fissura interlobaris paru disebut
pleura visceralis atau pleura pulmonalis. Pleura yang melapisi
permukaan dalam separuh dinding thorax, menutupi sebagian besar
diaphragma dan struktur-struktur yang menempati daerah tengah
thorax disebut pleura parietalis.5Paru-paru tidak mengisi cavum
pleurae dengan sempurna. Ini menimbulkan recessus/sinus di
sepanjang garis lipatan pleura, dimana lapisan-lapisan pleura
parietalis menjadi saling berhadapan dan terpisah. Dikenal dua
recessus, yakni recessus costomediastinalis dan recessus
costodiaphragmaticus.5
PulmoMasing-masing organ pernapasan ini terletak bebas di dalam
cavum pleurae. Kedua paru saling terpisah oleh jantung dan isi
mediastinum lainnya, kecuali struktur-struktur yang melintasi hilus
pulmonis. Paru berupa spons, mengapung dalam air, sangat elastik
dan berkrepitasi bila diraba, karena ada udara di dalam alveoli.
Paru-paru janin dan bayi lahir mati yang belum bernapas berbeda
dari paru-paru bayi yang lahir hidup, yakni padat, tidak krepitasi
dan tidak terapung dalam air. Permukaannya halus, mengkilat dan
ditandai oleh garis-garis halus dan gelap ke dalam
lobulus-lobulus.5Paru kiri dibagi menjadi lobus-lobus superior dan
inferior oleh fissura obliqua. Dimulai pada bagian posterosuperior
hilus, fissura ini naik ke serong belakang, melintasi tepi
posterior paru kira-kira 6 cm di bawah apex. Kemudian turun ke
muka, menyeberangi permukaan costal, mencapai tepi bawah hampir
pada ujung anteriornya. Akhirnya naik pada permukan medial menuju
bagian bawah hilus. Lobus superior berada di sebelah anterosuperior
terhadap fissura ini. Lobus inferior yang lebih besar, berada
postero-inferior terhadap fissura obliqua tersebut.5Paru kanan
terbagi menjadi lobus superior, medius, dan inferior oleh dua
fissura. Fissura obliqua memisahkan lobus inferior dari lobus
medius dan lobus superior. Fissura obliqua tersebut menyerupai
fissura obliqua paru kiri, tetapi agak vertikal, memotong tepi
inferior paru, kira-kira 7,5 cm di sebelah dorsal ujung
anteriornya. Fissura horizontal yang pendek memisahkan lobus
superior dan lobus medius.5
Otot-otot pernapasanOtot-otot dinding dada yang murni/sejati
berfungsi sebagai otot-otot pernapasan yang normal. Biasanya
otot-otot anggota badan atas yang melekat pada rangka dada(M.
pectoralis major, M. pectoralis minor, M. serratus anterior, dan M.
latissimus dorsi) berfungsi juga sebagai otot tambahan inspirasi
dalam dan kuat, yakni membantu mengangkat iga-iga untuk memperluas
rongga thorax. Juga M. sternocleidomastoideus dan Mm. scaleni pada
leher berperan sebagai otot-otot inspirasi tambahan dengan
memfiksasi tulang-tulang yang menjadi tempat lekatnya; dengan
demikian, memungkinkan otot-otot yang menghubungkan tulang-tulang
yang tersebut dengan iga-iga di sebelah bawahnya berkerja lebih
efektif mengangkat iga bagian bawah.5Yang termasuk otot-otot
inspirasi tambahan yaitu M. pectoralis major, M. pectoralis minor,
M. sternocleidomastoideus, M.scalenus anterior, M. scalenus medius,
M. scalenus posterior, M. serratus anterior, M. latissimus dorsi,
M. ilicostalis bagian atas.5Yang termasuk otot-otot ekspirasi
tambahan yaitu M. iliocostalis bagian bawah, M. logissimus, M.
rectus abdominis, M. obliquus abdominis externus, M. obliquus
abdominis internus.5
Struktur MikroskopisSistem pernapasan terdiri atas dua paru dan
banyak saluran udara dengan berbagai ukuran yang keluar masuk paru.
Saluran napas terdiri atas bagian konduksi dan bagian respirasi.
Bagian konduksi adalah saluran napas solid baik di luar maupun di
dalam paru yang menghantar udara ke dalam paru untuk respirasi.
Bagian respirasi adalah saluran napas di dalam paru tempat
berlangsungnya respirasi atau pertukaran gas.6
Bagian Konduksi Sistem Pernapasan
Rongga hidung
Gambar 1. Epitel Olfaktoris.6Bagian superior atau atap rongga
hidung mengandung epitel yang sangat khusus untuk mendeteksi dan
meneruskan bebauan. Epitel ini adalah epitel olfaktoris yang
merupakan epitel bertingkat semu silindris tinggi tanpa sel goblet
dan di bawahnya terdapat jaringan ikat yang berisi nervus
olfaktorius dan kelenjar olfaktoris. Epitel olfaktoris terdiri atas
tiga jenis sel: sel penyokong, sel basal, dan sel olfaktoris.6
Laring
Gambar 2. Laring.6Pada gambar 2, pita suara superior atau pita
suara palsu laring dibentuk oleh mukosa dan diteruskan sebagai
permukaan posterior epiglotis dengan epitel pelapisnya yaitu epitel
bertingkat semu silindris bersilia dengan sel goblet. Di bawah
epitel yaitu di dalam lamina propria, terdapat kelenjar campur yang
terutama terdiri dari mukosa. Duktus ekskretorius yang bermuara di
permukaan epitel, terlihat di antara asini kelenjar. Limfonoduli
terletak di dalam lamina propria pada sisi ventrikular pita
suara.6Ventrikel adalah lekukan atau ceruk dalam yang memisahkan
pita suara palsu dengan pita suara sejati. Mukosa pada dinding
lateral ventrikel serupa dengan mukosa pada pita suara palsu. Di
daerah ini terdapat lebih banyak limfonoduli dan kadang-kadang
disebut tonsila laring. Lamina propria menyatu dengan perikondrium
tulang rawan tiroid; submukosanya tidak jelas. Dinding bawah
ventrikel membuat peralihan ke pita suara sejati.6
Trachea
Gambar 3. Trachea Potongan Melintang.6Dinding trakea terdiri
atas mukosa, submukosa, tulang rawan hialin, dan adventisia(gambar
3). Tulang rawan pada trakea adalah sederetan cincin berbentuk C,
dan di antara kedua ujung C itu terdapat m. trakealis (otot polos).
Mukosa terdiri atas epitel bertingkat semu silindris bersilia
dengan sel goblet.6
Bronkus Intrapulmonal
Gambar 4. Bronkus Intrapulmonal.6
Bronkus Intrapulmonal (gambar 4) biasanya dikenali dari adanya
beberapa lempeng tulang rawan yang letaknya berdekatan. Bronki ini
dilapisi oleh epitel bertingkat semu silindris bersilia, lamina
propria tipis, jaringan ikat halus dengan banyak serat elastin, dan
sedikit limfosit. Duktus dari kelenjar bronkial submukosa melalui
lamina propria. Submukosa mengandung kelenjar serosa, mukosa, atau
asini mukoserosa.6
Bronkiolus Terminalis
Gambar 5. Bronkiolus Terminalis.6Bronkiolus terminalis memiliki
diameter kecil, kira-kira 1 mm atau kurang. Terdapat banyak lipatan
mukosa yang menyolok dan epitelnya silindris bersilia tanpa sel
goblet (gambar 5). Lapisan otot polos yang berkembang baik
mengelilingi lamina propria tipis, yang pada gilirannya dikelilingi
oleh adventisia. Lempeng tulang rawan, kelenjar, dan sel goblet
tidak terdapat disini.6
Bagian Respirasi Sistem Pernapasan
Bronkiolus Respiratorius
Gambar 6. Bronkiolus Respiratorius.6
Bronkiolus respiratorius langsung berhubungan dengan duktus
alveolaris dan alveoli. Dinding bronkiolus respiratorius dilapisi
oleh epitel selapis kuboid. Silia mungkin dapat dijumpai pada
bagian proksimalnya, namun hilang di bagian distal bronkiolus
respiratorius. Bagian terminal setiap bronkiolus respiratorius
bercabang menjadi beberapa duktus alveolaris. Dinding duktus
alveolaris dibentuk oleh sederetan alveoli yang saling
bersebelahan. Sekelompok alveoli bermuara ke dalam sebuah duktus
alveolaris disebut sakus alveolaris.6
Alveolus
Gambar 7. Alveoli.6
Seluruh permukaan alveoli dilapisi selapis sel alveolar gepeng
dan sangat tipis (pneumosit tipe I). Sel ini letaknya rapat pada
endotel pelapis kapiler dan membentuk sawar udara-darah untuk
respirasi. Selain ini, alveoli juga mengandung sel alveolar besar
(pneumosit tipe II). Sel ini bersekresi dan mengandung badan-badan
lamelar di dalam sitoplasmanya. Sel alveolar besar menghasilkan
produk kaya fosfolipid yang disebut surfaktan pulmonal. Surfaktan
menutupi permukaan sel alveolar, membasahinya, dan menurunkan
tegangan permukaan alveolar. Dengan demikian, surfaktan
menstabilkan diameter alveoli dan mencegah kolaps alveoli selama
respirasi dengan meminimalkan kekuatan kolaps.
Pernapasan DadaPernapasan dada adalah pernapasan yang melibatkan
otot antar tulang rusuk. Mekanismenya dapat dibedakan sebagai fase
inspirasi dan ekspirasi. Fase inspirasi merupakan fase
berkontraksinya otot antar tulang rusuk sehingga rongga dada
membesar, akibatnya tekanan dalam tulang dada menjadi kecil dari
pada tekanan di luar sehingga udara luar yang kaya oksigen masuk,
fase ekspirasi merupakan fase relaksasi atau kembalinya otot antar
tulang rusuk ke posisi semula yang diikuti oleh turunnya tulang
rusuk sehingga rongga dada menjadi kecil. Sebagai akibatnya,
tekanan di dalam rongga dada menjadi lebih besar dari pada tekanan
luar, sehingga udara dalam rongga yang kaya karbondioksida
keluar.1
Pernapasan PerutPenapasan perut merupakan pernapasan yang
mekanismenya melibatkan aktifitas otot-otot diagfragma yang
membatasi rongga perut dan rongga dada. Mekanismenya dapat
dibedakan menjadi dua tahap. Fase inspirasi adalah fase dimana otot
diafragma berkontrasi sehingga diafragma mendatar, akibatnya rongga
dada membesar dan tekanan menjadi kecil sehingga udara luar masuk,
yang kedua adalah fase ekspirasi, fase dimana berelaksasinya otot
diafragma (kembali ke posisi semula,mengembang) sehingga rongga
dada mengecil dan tekanan menjadi lebih besar, akibatnya udara
keluar dari paru-paru.1
Mekanisme Pernapasan dan Perbedaan TekananRespirasi menunjuk
pada dua proses yang saling berkesinambungan, yaitu respirasi
eksternal dan respirasi internal. Respirasi eksternal yaitu semua
proses yang terlibat dalam pertukaran gas O2 dan CO2 antara tubuh
dan lingkungan luar. Respirasi internal adalah absorbsi oksigen dan
pelepasan karbondioksida yang dilakukan oleh mitokondria dalam sel
tubuh.7Sistem respirasi terdiri atas saluran pernapasan yang menuju
ke paru-paru, paru-paru itu sendiri, dan struktur thorax yang ikut
membantu pergerakan udara melewati saluran pernapasan baik masuk
maupun keluar dari paru-paru.Saluran pernapasan membawa udara dari
atmosfer ke alveolus. Saluran ini bermula dari rongga hidung.
Kemudian saluran ini berlanjut ke pharynx, yang adalah saluran
untuk respirasi dan pencernaan. Dua saluran yang berasal dari
pharynx yaitu trakea, dimana udara akan dilanjutkan ke paru-paru,
dan oseophagus, saluran yang dilewati makanan untuk sampai ke
perut. Udara kemudian melewati larynx melalui celah diantara dua
plica vocalis yang disebut glottis. Setelah larynx, udara masuk ke
dalam trakea yang kemudian bercabang dua menjadi bronchus kiri dan
kanan. Di dalam paru-paru, bronchus kemudian bercabang-cabang lagi
menjadi bronchioles. Di ujung bronchus terdapat alveolus, yaitu
kantong udara kecil dimana terjadi pertukaran gas antara alveolus
dan darah.8Udara mengalir dari tekanan tinggi ke tekanan rendah.
Hal ini menjadi dasar dari ventilasi paru-paru. Siklus respirasi
terdiri dari inspirasi dan ekspirasi dimana kedua proses ini
merubah volume dari paru-paru. Perubahan volume ini membuat
perbedaan tekanan yang membuat udara dapat masuk dan keluar dari
paru-paru.7Tiga tekanan penting saat ventilasi adalah : tekanan
atmosfer, yaitu tekanan udara di permukaan bumi. Di permukaan laut
tekanan ini sebesar 760mmHg, yang akan berkurang ketika ketinggian
tempat bertambah dan bertambah ketika ketinggian tempat berkurang.8
tekanan intra-alveolar, yaitu tekanan dalam alveoli. Karena alveoli
berinteraksi dengan atmosfer melalui saluran pernapasan, udara
dengan cepat berpindah saat tekanan intra-alveolar berbeda dari
tekanan atmosfer.8 tekanan intrapleural adalah tekanan diantara
pleura. Tekanan ini berada di luar paru-paru, dan di dalam pleura.
Biasanya tekanan ini lebih rendah dari tekanan atmosfer, sekitar
756 mmHg saat istirahat.8
Saat inspirasi, rongga dada membesar dan mendesak paru-paru
untuk membesar untuk mengisi rongga dada yang membesar tersebut.
Ketika paru-paru membesar, tekanan intra-alveolar menurun karena
udara masuk mengisi volume paru-paru yang membesar. Udara akan
terus masuk dan mengisi paru-paru sampai tidak ada perbedaan
tekanan lagi.8Inspirasi dalam dapat dilakukan dengan kontraksi
diaphragma dan M. intercostalis externus lebih kuat dan kontraksi
otot insiprasi tambahan untuk membuat rongga dada semakin besar.
Kontraksi dari otot insiprasi tambahan ini mengangkat sternum dan
dua iga pertama, membesarkan rongga dada bagian atas, memberikan
peningkatan tempat yang lebih besar bagi paru untuk membesar dan
membuat udara semakin banyak masuk ke paru-paru.8Saat ekspirasi,
otot inspirasi berelaksasi. Diaphragma kembali ke bentuk semula.
Rongga dada turun karena gravitasi saat M. intercostalis externus
berelaksasi. Karena rongga dada turun, maka paru-paru ikut kembali
ke bentuk semula sebelum inspirasi karena sifat elastis paru-paru.
Saat paru-paru kembali ke bentuk semula dan volume berkurang,
tekanan intra-alveolar meningkat, karena jumlah udara saat
paru-paru membesar sekarang menempati tempat yang lebih kecil.
Udara sekarang meninggalkan paru-paru menuju ke atmosfer karena
tekanan yang lebih rendah.8Saat istirahat, ekspirasi adalah
kegiatan pasif karena merupakan relaksasi dari otot inspirasi dan
paru-paru. Ekspirasi dapat menjadi aktif untuk mengosongkan udara
paru-paru lebih dari yang dilakukan oleh pernapasan tenang. Untuk
itu, otot ekspirasi harus berkontraksi untuk menurunkan lebih jauh
lagi volume rongga dada dan paru-paru. Volume paru-paru menjadi
lebih kecil lagi dan tekanan intra-alveolar menjadi makin besar,
sehingga udara lebih banyak keluar untuk menyamakan tekanan
intra-alveolar dan tekanan atmosfer.8
Volume Paru-ParuVolume total paru-paru dapat diukur dari
penjumlahan berbagai macam volume dan kapasitas yang bisa diukur.
Volume-volume tersebut adalah: Tidal volume(TV) adalah volume udara
yang keluar masuk paru-paru dalam satu kali siklus saat pernapasan
tenang, kira-kira sebesar 500 ml.7 Expiratory reserve volume(ERV)
adalah volume udara yang masih dapat dikeluarkan setelah ekspirasi
normal dan tenang, kira-kira sebesar 1000 ml pada laki-laki.7
Residual volume(RV) adalah volume yang masih tersisa di paru-paru
setelah ekspirasi maksimal, kira-kira sebesar 1200 ml pada
laki-laki.7 Inspiratory reserve volume(IRV) adalah volume udara
yang dapat dihirup setelah inspirasi tenang, kira-kira sebesar 3300
ml pada laki-laki.7 Inspiratory capacity(IC) adalah jumlah udara
yang dapat dihirup saat inspirasi. IC merupakan penjumlahan dari TV
dan IRV.7 Functional residual capacity(FRC) adalah jumlah udara
yang tersisa setelah ekspirasi tenang. FRC merupakan penjumlahan
dari ERV dan RV.7 Vital capacity(VC) adalah jumlah maksimum udara
yang dapat keluar masuk paru-paru. VC merupakan penjumlahan dari
IRV, TV, dan ERV.7 Total lung capacity(TLV) adalah kapasitas total
paru-paru, yang didapat dari penjumlahan VC dan RV. Kira-kira
sebesar 6000 ml pada laki-laki.7Pertukaran GasPertukaran gas dalam
paru-paru dan jaringan dilakukan dengan cara difusi gas O2 dan CO2
dari tekanan tinggi ke tekanan rendah. Tidak ada transport aktif
yang terlibat dalam pertukaran ini.8Saat darah menuju paru-paru,
darah mengambil O2 dan melepas CO2 dengan cara difusi. Darah dari
jaringan ke paru-paru memiliki P O2 rendah, yaitu sekitar 40 mmHg,
dan memiliki P CO2 tinggi, yaitu sekitar 46 mmHg. Saat darah
mengalir ke kapiler pulmonal, darah mendapat udara dari alveolus.
Karena P O2 pada alveolus 100 mmHg, maka O2 berdifusi dari alveolus
ke darah yang memiliki P O2 40 mmHg sampai tidak ada perbedaan
tekanan.8Kebalikannya, P CO2 yang dibawa darah ke paru-paru sebesar
46 mmHg, dimana P CO2 alveolus hanya 40 mmHg. CO2 berdifusi dari
darah ke paru-paru sampai P CO2 di darah dan paru-paru
sama.8Beberapa faktor lain yang dapat mempengaruhi pertukaran gas
yaitu luas permukaan tempat pertukaran gas, jarak yang harus
ditembus oleh gas, dan konstanta difusi gas.8
Transpor O2Oksigen beredar di darah dalam dua bentuk: terlarut
dan terikat secara kimia oleh hemoglobin. Oksigen yang terlarut
dalam plasma darah jumlahnya sangat sedikit. Oksigen yang terlarut
jumlahnya seanding dengan jumlah darah. Pada P O2 100 mmHg, 1 liter
darah hanya dapat mengangkut 3 ml O2. Karena itu harus ada
mekanisme lain yang mengangkut O2 ke jaringan. Mekanisme ini adalah
hemoglobin.8Setiap 100 ml darah dapat mengangkut kira-kira 20 ml
oksigen. Dari jumlah ini, hanya 0,3 ml yang terlarut dalam darah.
Sisanya diikat oleh hemoglobin, oleh ion Fe2+ dalam protein heme.
Hemoglobin terdiri dari empat subunit protein globular, yang
masing-masing mengandung heme. Jadi, setiap hemoglobin dapat
mengikat empat molekul oksigen membentuk oksihemoglobin.7Tingkat
kejenuhan Hb terhadap O2 disebut saturasi Hb. Hubungan saturasi Hb
dengan P O2 darah tidak linear, namun membentuk kurva seperti huruf
S. Pada P O2 60 sampai 100 mmHg, kurva tersebut mendatar atau
disebut plateau. Pada saat ini, kenaikan P O2 hanya berpengaruh
kecil terhadap saturasi Hb terhadap O2. Kebalikannya, pada P O2 0
sampai 60 mmHg sedikit saja perubahan pada P O2 akan berpengaruh
besar pada saturasi Hb terhadap O2.8Selain oleh P O2 kurva saturasi
ini dipengaruhi juga oleh: P CO2, dimana kenaikan mengakibatkan
kurva bergeser ke kanan.8 Derajat keasaman, dimana peningkatan
keasaman menggeser kurva ke kanan.8 Temperatur, dimana kenaikan
temperatur juga menggeser kurva ke kanan.8Selain faktor dari luar,
faktor dari dalam sel darah merah, yaitu 2,3 Biphospogliserat (2,3
BPG) juga berpengaruh pada saturasi Hb. 2,3 BPG, yang diproduksi
dari metabolisme sel darah merah, dapat terikat pada Hb dan
mengurangi afinitas Hb pada O2 dan menggeser kurva ke kanan.
Produksi BPG meningkat saat jumlah HbO2 dalam darah di bawah
normal. Dengan mempermudah pelepasan O2 ke jaringan, BPG membantu
ketersediaan O2 di jaringan saat suplai O2 menipis.8
Transpor CO2Saat darah arteri mengalir melewati jaringan, CO2
berdifusi dari tekanan tinggi di jaringan ke darah yang tekanannya
rendah. Karbon dioksida diangkut dalam darah melalui tiga cara:8
Terlarut secara fisik. Seperti O2, CO2 yang terlarut bergantung
pada P CO2. Karena CO2 lebih mudah larut daripada O2 dalam plasma,
maka CO2 yang terlarut dalam plasma lebih besar daripada O2.
Meskipun begitu, hanya 10% dari CO2 dalam darah yang larut dalam
plasma.8 Terikat pada hemoglobin. 30% CO2 berikatan dengan Hb
membentuk karbamino hemoglobin. CO2 berikatan dengan protein globin
pada Hb. Reduced Hb memiliki afinitas yang lebih besar terhadap CO2
daripada HbO2.8 Sebagai bikarbonat, adalah transpor CO2 yang paling
penting, dengan 60% CO2 diubah menjadi HCO3- dengan reaksi sebagai
berikut:8CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-Pertama-tama, CO2 bergabung
dengan H2O untuk membentuk asam karbonat. Sebagian molekul asam
karbonat secara spontan berdisosiasi menjadi ion hidrogen dan ion
bikarbonat. Ion karbon dan oksigen dalam CO2 terdapat dalam darah
sebagai bagian dari HCO3-. Reaksi ini berlangsung lambat dalam
plasma, namun berlangsung cepat di dalam sel darah merah karena
adanya enzim anhidrase karbonat, yang mengkatalis reaksi ini. Enzi
mini membuat reaksi berlangsung dari CO2 + H2O menjadi H+ + HCO3-
tanpa harus melewati tahap perubahan menjadi H2CO3.8Saat reaksi ini
berlangsung, H+ dan HCO3- mulai menumpuk di sel darah merah.
Membran sel darah merah memiliki paengangkut HCO3Cl- yang
memfasilitasi difusi ion-ion tersebut keluar masuk membran. Secara
teratur, HCO3- berdifusi keluar membran menuju plasma. Karena HCO3-
adalha ion negatif, keluarnya ion tersebut tanpa dibarengi dengan
keluarnya ion positif mengakibatkan perbedaan kenegatifan. Ion
klorida, yang banyak terdapat di plasma, berdifusi ke sel darah
merah untuk mengembalikan keadaan menjadi netral. Pergerakan
klorida untuk menggantikan HCO3- yang keluar ini yang disebut
pergeseran klorida(Chloride shift).8
Keseimbangan Asam-BasaSistem respirasi tubuh, selain berfungsi
untuk pertukaran gas untuk proses metabolisme, ternyata juga
berpengaruh terhadap keseimbangan asam-basa di tubuh kita. Seperti
yang kita ketahui, derajat keasaman atau pH normal seseorang adalah
7,4 dengan toleransi 0,5 (7,35-7,45). Ketika pH tubuh kurang atau
lebih dari angka tersebut, maka terjadilah gangguan pada
organ-organ tubuh yang dapat menimbulkan kerusakan.8Agar bisa
mempertahankan pH tubuh yang normal, maka tubuh kita memiliki suatu
sistem buffer yang terbagi secara fisika dan kimiawi. Sistem buffer
kimiawi sendiri dibagi menjadi 3 jenis, yaitu buffer fosfat, buffer
protein plasma dan buffer bikarbonat / asam karbonat. Jenis buffer
yang terakhir adalah yang paling penting, karena selain kadarnya
yang tinggi di dalam tubuh kita, transport CO2 dalam bentuk H2CO3
dikendalikan oleh sistem pernapasan, dalam hal ini paru-paru
kita.9Apabila sistem pernapasan di tubuh kita terganggu, maka
secara otomatis keseimbangan asam-basa di tubuh kita pun akan ikut
terganggu. Ion H2CO3 yang berlebihan dapat menurunkan pH kita
(keasaman di tubuh meningkat) yang disebut dengan asidosis
respiratorik, dan apabila ion H2CO3 kurang dari jumlah ideal, maka
dapat menaikan pH kita (keasaman di tubuh menurun) yang disebut
dengan alkalosis respiratorik.9
Mekanisme Batuk dan Sesak NapasBatuk ini dapat dicetuskan secara
volunter atau refleksif. Sebagai refleks defensive, batuk mempunyai
jaras aferen dan eferen. Jaras aferen termasuk reseptor di dalam
serabut sensorik saraf trigeminus, glossofaringeus, laringeus
superior dan vagus. Jaras eferen termasuk laringeus rekurens
(penutupan glottis) dan saraf spinalis (kontraksi otot-otot
abdominal dan toraks). Urutan batuk terdiri dari stimulus yang
sesuai memulai inspirasi dalam. Keadaan ini diikuti oleh penutupan
glottis, relaksasi diafragma, dan kontraksi otot melawan glottis
tertutup sehingga menghasilkan tekanan dalam jalan napas dan
intratoraks positif maksimal. Tekanan intratoraks positif ini
menyebabkan penyempitan trakea. Begitu glotis terbuka, perbedaan
tekanan jalan napas dan atmosfer menyebabkan laju aliran melalui
trakea mendekati kecepatan suara. Tekanan pembersihan yang timbul
membantu eliminasi mucus dan benda-benda asing.10 Pada dasarnya
mekanisme batuk dapat dibagi menjadi empat fase yaitu fase iritasi,
inspirasi, kompresi dan ekspirasi/ eksplusi.4Iritasi dari salah
satu saraf sensoris nervus vagus di laring, trakea, bronkus besar,
atau serat afferen cabang faring dari nervus glosofaringeus dapat
menimbulkan batuk. Batuk juga timbul bila reseptor batuk di lapisan
faring dan esofagus, rongga pleura dan saluran telinga luar
dirangsang. Pada fase inspirasi glotis secara refleks terbuka lebar
akibat kontraksi otot abduktor kartilago aritenoidea. Inspirasi
terjadi secara dalam dan cepat, sehingga udara dengan cepat dan
dalam jumlah banyak masuk ke dalam paru. Masuknya udara ke dalam
paru dengan jumlah banyak memberikan keuntungan yaitu akan
memperkuat fase ekspirasi sehingga lebih cepat dan kuat serta
memperkecil rongga udara yang tertutup sehingga menghasilkan
mekanisme pembersihan yang potensial. Fase kompresi dimulai dengan
tertutupnya glotis akibat kontraksi otot adduktor kartilago
aritenoidea. Pada fase ini tekanan intratoraks meninggi agar
terjadi batuk yang efektif. Pada fase ekspirasi glotis terbuka
secara tiba-tiba akibat kontraksi aktif otot ekspirasi, sehingga
terjadilah pengeluaran udara dalam jumlah besar dengan kecepatan
yang tinggi disertai dengan pengeluaran benda-benda asing dan
bahan-bahan lain. Gerakan glotis, otot-otot pernafasan dan
cabang-cabang bronkus merupakan hal yang penting dalam fase
mekanisme batuk dan disinilah terjadi fase batuk yang sebenarnya.
Suara batuk sangat bervariasi akibat getaran sekret yang ada dalam
saluran nafas atau getaran pita suara.4Sesak napas atau dispnea
adalah gejala subjektif berupa keinginan penderita untuk
meningkatkan upaya mendapatkan udara pernapasan. Rasa sesak napas
bisa timbul setelah melakukan kegiatan latihan berat yang biasanya
muncul perasaan terengah-engah. Sesak napas tidak selalu
mengindikasi penyakit tetapi bisa juga hanya terdapat stress
psikologis. Sesak napas ini timbul karena meningkatnya tahanan
jalan napas seperti pada obstruksi jalan napas, berkurangnya
keterangan paru yang biasanya menimbulkan abnormalitas kerja
jantung dan pelemahan otot-otot yang berperan dalam proses
pernapasan.4
KesimpulanHipotesis terbukti bahwa lelaki tersebut batuk dan
sesak nafas dikarenakan adanya gangguan pada sistem pernafasan.
Sistem ini dimulai dari bagian konduksi, dimana udara hanya
mengalir saja. Bagian konduksi ini meliputi rongga hidung, pharynx,
larynx, trachea, bronchus, dan bronchiolus terminalis. Dilanjutkan
dengan bagian respirasi, dimana terjadi pertukaran gas di bagian
ini. Meliputi bronchiolus respiratorius dan alveolus. Gangguan pada
salah satu bagian dari sistem ini akan mengakibatkan gangguan dalam
pengambilan udara atau pertukaran gas.
Daftar Pustaka1. Cameron JR, Skofronick JG, Grant RM. Fisika
tubuh manusia. Edisi ke-2. Jakarta: EGC; 2006.h.142-5, 171-4.2.
Kamus saku kedokteran dorland. Edisi ke-28. Jakarta: Penerbit Buku
Kedokteran EGC; 2012.h.1180,1198.3. Behrman RE, Kliegman RM, Arvin
AM. Ilmu kesehatan anak Nelson. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran
EGC; 1999.h.1513-5.4. Djojodibroto D. Respirologi. Jakarta:
Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2007.h.53-5, 57-95. Gunardi S.
Anatomi sistem pernapasan. Jakarta: FKUI; 2007.h.1-97.6. Eroschenko
VP. Atlas histologi di fiore dengan korelasi fungsional. Edisi
ke-9. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2003.h.231-45.7.
Martini F H, Nath J L. Fundamentals of anatomy & physiology.
8th ed. San Fransisco: Pearson Education; 2009.p.842-62.8. Sherwood
L. Human physiology from cells to systems. 7th ed. Canada:
Brooks/Cole Cengage Learning; 2010.p.462-500.9. Murray RK, Granner
DK, Rodwell VW. Biokimia harper. Edisi ke-27. Jakarta: Penerbit
Buku Kedokteran EGC; 2012.10. Isselbacher KJ, Braunwald E, Wilson
JD, Martin JB, Fauci AS, Kasper DL. Harrison prinsip-prinsip ilmu
penyakit dalam. Edisi ke-13. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC;
1999.h. 199-200.
Sasaran Pembelajaran Mahasiswa mampu memahami dan menjelaskan
struktur organ yang berperan dalam sistem respirasi Mahasiswa mampu
memahmi dan menjelaskan mekanisme inspirasi dan ekspirasi dalam
pernapasan Mahasiswa mampu memahami dan menjelakan mekanisme
pertukaran gas dan faktor yang mempengaruhinya Mahasiswa mampu
memehami dan menjelaskan kapasitas paru-paru manusia Mahasiswa
mampu memahami dan menjelaskan proses terjadinya batuk dan sesak
napas
19