-
Department of Physiology MARS 2013
DEPARTEMEN FISIOLOGI MEDICAL ARMY13
Muhammad Irfan
Jonathan Martino P.
Inggri Ocvianti.N
Risa Muthmainah
Deby Wahyu P.
Nunung Agustia Rini
Yohanes Satrio
Khuswatun Hasanah
Tentir Fisiologi 1
Sistem respirasi mencakup saluran napas menuju paru, paru-paru
itu
sendiri, dan otot-otot pernapasan toraks (dada), dan abdomen
yang berperan
dalam menghasilkan aliran udara melalui saluran napas masuk dan
keluar paru.
Ada 4 fungsi utama dari sistem respiratorius manusia, yaitu:
1 Untuk pertukaran gas antara atmosfer dan darah
2 Untuk pengaturan homeostasis pH tubuh
3 Untuk perlindungan terhadap substansi pathogen dan iritan yang
terhirup
(peran dari epitel respiratorius)
4 Untuk vokalisasi (udara yang bergerak melalui pita suara
akan
menghasilkan getaran yang akan membentuk vokalisasi suara
kita)
Saluran respirasi berawal dari saluran nasal (hidung), kemudian
akan
membuka menuju faring (tenggorok) yang fungsinya saluran bersama
untuk
sistem pernapasan dan pencernaan. Setelah faring, akan ditemukan
dua saluran
yang sama-sama terusan dari faring yaitu trakea (windpipe) yang
dilalui udara
untuk menuju paru, dan esofagus yang dilalui makanan untuk
menuju lambung.
Sebelum memasuki trakea, terlebih dahulu akan melewati laring.
Setelah
melalui laring, trakea akan bercabang menjadi bronkus kanan akan
menuju
paru kanan, dan bronkus kiri yang akan menuju paru kiri. Bronkus
akan
membentuk percabangan yang lebih kecil lagi yang disebut dengan
bronkiolus.
Pada ujung bronkiolus terminal, terdapat kantong-kantong udara
kecil tempat
pertukaran gas antara udara dan darah yang biasa dikenal dengan
alveolus.
Sistem respirasi umumnya dibagi menjadi dua bagian, yaitu sistem
respirasi
Struktur Anatomi Sistem Respiratorius
-
Department of Physiology MARS 2013
atas (terdiri dari mulut, rongga hidung, faring, laring, dan 1/3
trakea), dan
sistem respirasi bawah (terdiri dari 2/3 trakea, 2 bronkus
utama, cabang-
cabangnya, dan paru).
Untuk mengerti tentang regulasi gas, pertama-tama kita harus
mengerti dulu
tentang hukum gas, yaitu hubungan antara tekanan dan volume
yang
tergambar dalam hukum boyle.
Hukum Boyle menyatakan bahwa apabila volume suatu gas
dikecilkan, maka
tekanannya akan meningkat. volumenya meningkat, maka tekanannya
akan
menurun. Persamaan hukum boyle yaitu:
Tekanan yang ditimbulkan oleh gas dalam suatu campuran gas di
dalam ruang
tertutup dihasilkan oleh benturan pergerakan molekul gas dengan
dinding
ruang serta antara molekul yang satu dengan yang lainnya.
Apabila ukuran
ruang diperkecil, maka benturan antar molekul gas dan molekul
gas dengan
dinding ruang menjadi lebih sering sehingga tekanannya akan
meningkat.
(Gambar 1) Apabila ukuran ruang diperbesar maka benturan dengan
dinding
ruang lebih jarang terjadi sehingga tekanannya pun akan semakin
rendah..
(Gambar 2)
Gambar 1 Gambar 2
Paru dapat dikembangkempiskan melalui dua cara yaitu: (1)
gerakan naik
turunya diafragma untuk memperbesar atau memperkecil rongga
dada; (2)
depresi dan elevasi tulang iga untuk memperbesar dan memperkecil
diameter
anterior dan posterior rongga dada.
Otot-otot yang mengelevasikan rangka dada disebut otot inspirasi
dan
otot yang menurunkan rangka dada disebut otot ekspirasi.
Hukum Boyle
Otot-otot Pernapasan
P1V1 = P2V2
-
Department of Physiology MARS 2013
Pernafasan tenang Kontraksi otot (inspirasi) :
Inspirasi merupakan suatu proses yang selalu aktif karena
ditimbulkan
hanya oleh kontraksi otot inspirasi dengan menggunakan
energy.
Selama inspirasi otot yang berperan adalah :
Interkostalis eksterna, dibantu oleh otot:
Sternokloideumastoideus mengangkat sternum keatas.
Seratus anterior mengangkat sebagian besar iga
Skalenus mengangkat dua iga pertama
Supaya udara dapat mengalir ke dalam alveoli, maka tekanan
dalam
paru harus menjadi lebih rendah daripada tekanan atmosfer.
Sesuai
dengan hukum Boyle yang dijelasin diatas, dimana peningkatan
volume akan menyebabkan penurunan tekanan. Selama proses
inspirasi, volume toraks akan meningkat ketika otot rangka
tertentu pada
iga dan diafragma berkontraksi. Saat diafragma kontraksi,
diafragma akan
bergerak ke bawah kearah abdomen. Pada pernapasan tenang,
diafragma hanya bergerak sejauh 1,5 cm yang menyebabkan
perubahan
volume inspirasi sekitar 60-75%. Selama inspirasi, otot
intercostalis
eksterna dan skalenus berkontraksi juga dan menarik iga keatas
dan keluar.
Gabungan dari kedua gerakan tersebut akan memperluas rongga dada
ke
semua arah, meningkatkan volume toraks, mengurangi tekanan
yang
ada, sehingga udara dapat mengalir masuk dalam paru.
Ekspirasi tenang- Relaksasi otot
Ekspirasi normalnya merupakan suatu proses yang pasif,
karena
dicapai oleh recoil elastic paru, ketika otot inspirasi melemas
tanpa
memerlukan kontraksi otot atau pengeluaran energi. Otot
ekspirasi
adalah :
1) Rektus abdominis mempunyai efek tarikan kearah bawah yang
sangat kuat terhadap iga-iga bagian bawah
2) Interkostalis internus
Pada akhir dari inspirasi, impuls dari saraf motorik somatik
yang
menuju otot inspirasi berhenti dan otot tersebut akan
berelaksasi.
Daya recoil elastic yang dimiliki oleh paru dan dinding toraks
akan
mengembalikan diafragma dan iga-iga ke posisi relaksasinya. Hal
ini
akan mengurangi volume toraks, meningkatkan tekanan yang
ada,
sehingga udara dapat keluar dari paru.
Otot Pada Inspirasi Dalam Dam Ekspirasi Dalam
-
Department of Physiology MARS 2013
Otot inspirasi dalam Otot ekspirasi dalam
Pada saat bernapas normal otot yang berperan adalah otot
diapragma, otop
interkostalis eksterna dan skaleneus. Sedangakan pada pernapasan
kuat
otot yang berperan adalah otot di dada dan abdomen. Pada
pernapasan
tenang itu ekspirasinya pasif dan inspirasinya aktif.
Sedangkan pada saat olahraga (ekspirasi paksa) ekspirasi bisa
menjadi
aktif untuk mengosongkan paru dg tuntas dan cepat. Tekanan
alveolus
harus lebih tinggi dari tekanan atmosfer dari pada dicapai oleh
otot ispirasi
biasa dan recoil elastik paru. Untuk menghasilakan ekspirasi
paksa atau
aktif tersebut otot-otot ekspirasi harus lebih berkontraksi
untuk mengurangi
volume rongga torak dan paru . otot ekspirasi yang paling
penting adalah
otot dinding abdomen yang akan menimbulkan gaya ke atas dan
peningkatan diapragma sehingga ukuran volume rongga torak makin
kecil.
Otot yang lain interkosta interna menarik iga turun masuk.
Tekanan intrapulmonal adalah tekanan udara didalam pulmonal.
Ketika glottis
terbuka tidak ada udara yang dapat masuk atau keluar paru. Hal
ini
menyebabkan tekanan pada semua bagian jalan nafas sampai alveoli
semuanya
sama dengan tekanan atmosfer yang dianggap sebagai tekanan acuan
0 dalam
jalan nafas.
Agar udara mengalir kedalam alveoli selama inspirasi, maka
tekanan dalam
alveoli harus turun sampai nilainya sedikit dibawah tekanan
atmosfer. Selama
inspirasi normal, tekanan alveolus menurun sampai sekitar -1 cm
H2O,
tekanan yang sedikit negative ini akan menyebabkan udara
tertarik ke dalam
paru.
Selama ekspirasi, terjadi tekanan yang berlawanan dari
inspirasi. tekanan
alveolus meningkat sampai sekitar +1 cmH2O dan tekanan ini akan
mendorong
udara inspirasi keluar paru pada saat ekspirasi. Tekanan
Intrapulmonar (intraalveolar) Mengalami Perubahan
-
Department of Physiology MARS 2013
Permukaan paru tertutup oleh pleura viseral, dan bagian belakang
yang
melapisi rongga toraks yang disebut pleura parietal. Daya kohesi
dari cairan
yang terdapat diantara kedua membran pleura tersebut menyebabkan
paru yang
elastic melekat pada dinding toraks sehingga saat rongga toraks
bergerak maka
paru akan ikut bergerak mengikuti. Tekanan intrapleura pada
cairan antara
membran pleura pada keadaan normal adalah tekanan subatmosferik.
Tekanan
ini terjadi selama perkembangan janin, saat rongga toraks dan
membran pleura
parietal berkembang lebih cepat daripada paru dan membran pleura
visceral.
Tekanan intrapleura dijaga agar tetap negative dikarenakan oleh
:
- Tegangan permukaan dari cairan alveolar
- Elastisitas paru
- Elastisitas dinding toraks
Kedua membran pleura dipertahankan bersama oleh ikatan cairan
pleura,
sehingga paru yang elastic dipaksa meregang mengikuti volume
toraks yang
lebih besar. Namun pada saat yang bersamaan, recoil elastik paru
akan
membenutk gaya yang mengarah ke dalam, yang mencoba menarik
paru
menjauhi dinding dada. Gabungan tarikan keluar oleh rongga
toraks dan
recoil ke dalam jaringan elastik paru tadi akan menghasilkan
tekanan
interpleura yang subatmosferik (-3 mmHg).
Tekanan didalam cairan pleura bervariasi selama siklus
respirasi. Pada
awal inspirasi, tekanannya sekitar -4 mmHg. Seiring dengan
berlanjutnya
inspirasi, membran pleura dan jaringan paru mengkuti
perkembangan rongga
toraks akibat adanya ikatan cairan pleura, tetapi jaringan paru
yang elastic akan
melawan regangan. Paru berusaha menarik diri menjauhi dinding
dada,
sehingga menyebabkan tekanan interpleura menjadi semakin negatif
Pada
akhir dari inspirasi tenang, saat paru teregang penuh, tekanan
interpleuranya
akan turun hingga -7 mmHg.
Selama ekspirasi, rongga toraks kembali ke posisi istirahat.
Paru akan
dibebaskan dari posisinya yang teregang dan tekanan
interpleuranya kembali
ke nilai normalnya yaitu sekitar -4 mmHg. Perlu diingat bahwa
tekanan
interpleura tidak akan pernah sama dengan tekanan atmosfer
karena rongga
pleura merupakan suatu kompartemen tertutup.
Tekanan Intrapleural
Perubahan Tekanan Intrapleural
-
Department of Physiology MARS 2013
Ketika terjadi hubungan antara tekanan subatmosfer dengan
atmosfer
secara langsung contonya ketika pisau ditusuk ke sela iga, akan
menyebabkan
terlukanya membrane pleura yang akan memajankan rongga pleura
pada
atmosfer memungkinkan udara menglir menuruni gradient tekanan ke
dalam
rongga. Udara dalam rongga pleura memutus ikatan cairan yang
menahan paru
pada dinding dada. Dinding dada mengembang ke luar sedangkan
paru yang
elastic kolaps ke keadaan tak teregang. Keadaan ini disebut
pneumotoraks
yang menyebabkan paru menjadi kolaps dan tidak dapat berfungsi
secra
normal. Dapat dilihat pada gambar di bawah, pada paru (gambar
sebelah kiri)
mengalami kolaps karena terjadi hubungan langsung antara
subatnosfer dan
atmosfer.
Spirometry
Uji fungsi paru dapat menggunakan spirometry, spirometry adalah
alat
untuk mengukur volume udara yang dilairkan setiap kali bernapas.
Alat ini
Efek Pneumotoraks
Ventilasi
-
Department of Physiology MARS 2013
terdiri dari sebuah drum atau tong berisis udara yang mengapung
dalam wadah
berisis air. Volume residu tidak dapat diukur menggunakan alat
ini.
Volume Paru
Volume paru ada 4 yaitu:
1. Volume tidal adalah volume udara yang diinspirasi atau
ekspirasi setiap
kali bernapas normal, besarnya 500 ml pada laki-laki dewasa.
2. Volume cadangan inspirasi adalah volume udara ekstra yang
dapat
diinspirasi setelah dan diatas volume tidal normal bila
dilakukan ispirasi
kuat, besarnya kira-kira 3000 mL.
3. Volume cadangan ekspirasi adalah volume udara ekstra maksimal
yang
dapat diekspirasi melalui ekspirasi kuat pada akhir ekspirasi
tidal normal,
besarnya kira-kira 1100 mL.
4. Volume residu adalah volume udara yang masih tetap berada
didalam paru
setelah ekspirasi paling kuat, besarnya 1200 mL.
Kapasitas Paru
Kapasitas adalah penjumlahan dua atau lebih volume.
1. Kapasitas vital sama dengan volume cadangan inspiarsi
ditambah volume
tidal dan volume cadangan ekspirasi. Kapasitas ini
mempresentasikan
jumlah udara maksimum yang secara sadar dapat dipindahkan ke
dalam
atau ke luar paru selama satu napas. Jumlahnya kira-kira 4600
mL.
2. Kapasitas paru total (KPT) sama dengan kapasitas vital
ditambah volume
residu. KPT adalah volume maksimum yang dapat mengembangkan
paru
sebesar mungkin dengan inspirasi sekuat mungkin. Jumlahnya
sebesar
5800 mL.
3. Kapasitas inspirasi sama dengan volume tidal ditambah volume
cadangan
inspirasi. Jumlah udara yang dapat dihirup oleh seseorang
dimulai pada
tingkat ekspirasi normal dan pengembangan paru smapai jumlah
maksimum sekitar 3500 mL.
4. Kapasitas residu fungsional sama dengan volume cadangan
ekspirasi
ditambah volume residu. Jumlah udara yang masih tersisa di dalam
paru
setelah ekspirasi normal sekita 2300 mL.
Gambar volume dan kapasitas Paru
Kapasitas ekspirasi paksa (FVC) dan volume ekspirasi paksa. Pada
saat
melakukan tes FVC pasien melakukan ispirasi maksimal sampai
kapasitas paru
total, kemudian diekspirasi kedalam spirometri dengan ekspirasi
maksimal
-
Department of Physiology MARS 2013
secepat dan semaksimal mungkin. Jarak total penurunan kurva pada
rekaman
volume paru menggambarkan FVC.
Pada orang yang mengalami obstruksi inspirasinya sama dengan
orang normal
namun ekspirasinya lebih sedikit dari orang normal. FVC total
sama dengan
FEV1 / FVC%. Pada orang normal FVC nya sekitar 80%.
Ventilasi Pulmonar adalah atau pernafasan adalah proses
pertukaran udara
antara atmosfer dan paru-paru. Saat udara masuk kedalam
paru-paru, udara
bergerak dari udara bertekanan tinggi ke udara yang memiliki
tekanan yang
rendah.
Udara mengalir masuk dan keluar paru selama proses bernafas
mengikuti
gradient tekanan antara alveolus dan atmosfer secara bergantian
yang
ditimbulkan oleh aktivitas siklik otot pernafasan. Udara
berpindah dari tekanan
yang tinggi (atmosfer) ke tekanan rendah (alveolus). Jadi
terdapat tiga tekanan
yang berperan dalam ventilasi yaitu:
1. Tekanan atmosfer, ini adalah tekanan yang ditimbulkan oleh
berat
udara di atmosfer pada benda di permukaan bumi. Tekanan ini
normalnya 760 mmHg tapi dapat berubah sesaui ketinggian.
2. Tekanan intraalveolus (intra-pulmonal) ini adalah tekanan
didalam
alveolus.
3. Tekanan intrapleura (tekanan intratorak) merupakan tekanan
yang
ditimbulkan diluar paru didalam rongga torax.
Ohhh iyaaada satu lagi tekanan, yaitu tekanan transpulmonal
merupakan perbedaan antara tekanan alveoli dan tekanan pada
permukaan luar paru dan ini adalah nilai daya elastic dalam paru
yang
Ventilasi Pulmonar
Kejadian selama Inspirasi dan ekspirasi
-
Department of Physiology MARS 2013
cenderung menegmpiskan paru pada setiap pernapasan yang
disebut
tekanan daya lenting paru.
Proses Selama Inspirasi
Pada saat inspirasi dimulai otot inspirasi berkontraksi .
Pengembangan
rangka dada akan menarik paru kearah luar dengan kekuat yang
lebih
besar dan menyebabkan tekanan intrapleura menjadi lebih
negative
(sekitar -7,5 cm H2O). Hal ini akan menyebabkan volume torak
meningkat (paru-paru mengembang). Dengan meningkatnya
volume,
tekanan intrapulmonal turun sekitar 1 mmHg dibawah tekanan
atmosfer
dan udara mengalir ke dalam alveoli.
Dengan mengalirnya udara ke dalam alveoli, tekanannya
meningkat
sampai torak berhenti membesar, yaitu sebelum akhir inspirasi.
Aliran
udara berlanjut sepersekian detik lebih lama, sampai tekanan di
dalam
paru sama dengan tekanan atmosfer.
Proses Selama Ekspirasi
Pada akhir inspirasi otot inspirasi (otot diafragma dan
intercostals
eksterna) berelaksasi. Selama ekspirasi volume paru dan rongga
torax
akan berkurang dan menyebbakan tekanan di dalam paru meningkat
dan
tekanan intrapleura menjadi kurang negative. Awalnya saat
inspirasi otot
inspirasi meregang, karena tidak adanya gaya yang
mengembangkan
dinding dada, maka saat ekspirasi, paru yang awalnya tergang
akan
mengalami recoil ke ukuran sebelumnya karena sifat elastic dari
paru.
Karena volume paru berkurang selama ekspirasi maka tekanan
didalam
paru akan meningkat mencapai nilai maksimum yaitu sekitar 1
mmHg
diatas tekanan atmosfer. Tekanna alveolar akan menjadi lebih
tinggi dari
tekanna atmosfer sehingga aliran udara mengalir keluar paru.
Ada terdapat 2 faktor yang mempengaruhi ventilasi yaitu :
a. Resistensi saluran nafas
b. Compliance
Yuk kita bahas satu-satu
a. Resistensi saluran nafas
Resistensi saluran nafas akan mempengaruhi kecepatan aliran.
Masih pada
ingat kan rumus kecepatan aliran?? Yah udah pada lupa kayaknya,
nih ya
rumusnya
F =
F = kecepatan aliran
= Perbedaan antara tekanan atmosfer dan intra alveolus
(gradient
tekanan)
R = Resistensi saluran nafas
Terdapat tiga parameter yang mempengaruhi resistensi yaitu : (1)
Panjang
Sistem (L), Viskositas substansi yang mengalir melewati sitem,
dan jari-
jari pipa dalam sistem. Dari ketiga faktor tersebut, penentu
utama dari
resistensi adalah jari-jari saluran nafas penghantar.
Faktor yang mempengaruhi ventilasi
-
Department of Physiology MARS 2013
Beberapa faktor mengubah resistensi saluran nafas dengan
mempengaruhi
diameter dari saluran nafas. Hal ini dilakukan dengan adanya
kontraksi dan
relaksasi di otot polos di dinding pernafasan khusunya
bronkiolus. Kenapa
sih bronkiolu berperan penting dalam resistensi? Nah, jadi pada
keadaan
normal hampir 90% tahanan saluran udara terdapat pada trakea
dan
bronki, dengan penampang total kecil. Bronkiolus pada keadaan
normal
tidak memiliki peran signifikan dalam tahanan saluran udara.
Namun
karena bronkiolus merupakan saluran yang kolpas, penurunan
diameternya dapat tiba-tiba mengubahnya menjadi tahanan yang
bermakna.
Jadi faktor- faktor yang mempengaruhi resistensi saluran nafas
adalaah
beberapa substansi yaitu Histamine dan epinefrin.
Histamine merupakan parakrin yang bekerja sebagi
bronkokonstriktor
kuat. Zat ini dilepaskan oleh sel mast, pada alergi. dan zat ini
dapat
menyebabkan bronkonstriksi. Pengaturan saraf utama pada bronkus
adalah
saraf parasimpatis yang menyebabkan bronkokonstriksi, persarafan
ini
adalah reflex untuk melindungi traktus respirasi bagian bawah
terhadap
iritan.
Otot polos bronkiolus memiliki reseptor 2 yang berespon
terhadap
Epinefrin. Epinefrin dilepaskan oleh medulla adrenal yang
akan
merangsang resptor 2. Peransangan reseptor 2 akan
menyebabkan
relaksasi otot polos pada saluran udara dan menimbulkan
bronkodilatasi.
b. Compliance paru
Komplians paru dipengaruhi oleh 2 faktor yaitu :
- Daya regang oleh serat elastic paru
- Tegangan permukaan pada alveoli
Daya regang serat elastic paru
Daya yang digunakan untuk mengatasi tahanan jaringan elastic
paru dan
dinding dada terhadap regangan adalah daya regang.
Untuk daya regang oleh serat elastik paru, untuk ilustrasi nya
bisa dilihat
pada gambar diatas untuk memahami recoil elastic pada
respirasi.
Bayangkan sedang meniup balon yang elastic (kiri) dan balon yang
tidak
elastic (kanan). Pada paru-paru yang normal (contohnya balon
yang ditiup
oleh si cewek), balon akan mengembang dengan mudah bahkan
dengan
tekanan yang minimum, oleh karena itu balon tersebut memiliki
komplians
yang tinggi. Paru- paru yang sehat memiliki komplians yang
tinggi karena
adanya jaringan ikat elastic paru.
-
Department of Physiology MARS 2013
Sedangkan pada gambar kedua (yang cowok), paru-paru (balonnya)
itu
tidak elastis, yang menyebabkan paru-paru memiliki komplians
yang
rendah. Kondisi komplians paru yang rendah terjadi pada beberapa
kondisi
seperti fibrosis, kerja untuk mengembangkan paru menjadi lebih
besar.
Jadi kesimpulannya , paru yang memiliki daya regang yang tinggi
mudah
untuk diregang, sedangkan paru dengan daya regang yang
rendah
memerlukan kekuatan otot inspirasi yang lebih besar untuk
meregangkannya. Daya regang ini kebalikan dari recoil elastik.
Recoil
elastic itu adalah kemampuan untuk bertahan dalam
memepertahankan
pengubahan bentuk.
Tegangan permukaan
Faktor kedua yang memepengaruhi komplians paru adalah
tegangan
permukaan pada alveoli. Surfaktan paru merupakan tegangan
permukaan
dan berperan pada stabilitas paru. Surfaktan merupakan molekul
yang
memutuskan daya kohesi antarmolekul air dengan cara mengganti
tempat
air dipermukan. Surfakatan terdiri dari campuran beberapa
fosfolipid ,
protein dan ion.
Pada paru, surfaktan menurunkan tegangan permukaan cairan
alveoli dan
dengan demikian menurunkan tahanan paru untuk diregang. Dua
manfaat
penting dari surfakatan adalah:
1. Meningkatkan complince paru,mengurangi kerja untuk
mengembangkan paru
2. Memperkecil kemampuan paru untuk recoil sehingga paru tidak
mudah
kolaps.
Pada alveoli yang kecil tegangan permukaannya lebih rendah dari
alveoli
yang besar sehingga pada alveoli yang kecil surfaktannya
lebih
terkonsentrasi.
Pada kedaan normal. sintesis surfaktan dimulai pada minggu ke
25.
produksi ini adekuat pada minggu ke 34 kehamilan. Bayi-bayi
yang
prematur, surfaktan yang dihasilkannya belum memadai untuk
mengurangi
tegangan permukaan alveolus. Kumpulan gejala yang diakibatkan
oleh
kurangnya surfaktan ini disebut dengan sindrom distress
pernafasan
neonatus. Bayi harus melakukan upaya inspirasi keras untuk
mengatasi
tegangan permukaan yang tinggi agar paru mereka yang
kompliansnya
rendah dapat mengembang (kasian yaaa )
Oksigen dan karbon dioksida berdifusi antara alveoli dan kapiler
pulmonal di
dalam paru, dan antara kapiler sistemik dan sel melalui tubuh/
difusi gas
melalui arah yang berlawanan disebut pertukaran gas.
Hukum Dalton menyatakan bahwa tekanan total yang ditimbulkan
oleh
campuran gas merupakan penjumlahan dari tekanan yang ditimbulkan
oleh
masing-masing gas. Pada fisiologi respirasi, kita tidak hanya
berurusan
dengan tekanan atmosfer total, namun juga dengan masing-masing
tekanan
oksigen dan karbon dioksida. Tekanan suatu gas dalam campuran
biasa
Pertukaran Gas
Hukum Dalton
-
Department of Physiology MARS 2013
dikenal dengan Tekanan Parsial (Pgas). Tekanan yang ditimbulkan
oleh suatu
gas ditentukan hanya oleh jumlah relative gas dalam campuran dan
tidak
bergantun pada besar molekul atau massa gas.
Contoh:
Pada permukaan laut, tekanan atmosfer (Patm) adalah 760 mmHg
dengan
oksigen sebesar 21% atmosfer. Berapa besar tekanan parsial
oksigen?
Jawab:
Untuk mendapatkan tekanan parsial suatu gas, cukup dengan
mengalikan
tekanan atmosfer dengan kontribusi relatif (%) terhadap tekanan
atmosfer
tersebut:
Berdasarkan perhitungan diatas, maka didapatkanlah tekanan
parsial
oksigen di udara kering pada permukaan laut adalah sebesar 160
mmHg.
Tekanan parsial gas di udara bervariasi, bergantung dari
banyaknya uap air
dalam udara karena tekanan uap air akan mengencerkan kontribusi
gas lain
terhadap tekanan totalnya. Berikut akan dicantumkan tabel
untuk
membandingkan tekanan parsial beberap gas pada udara kering dan
pada
kelembapan 100%:
Tekanan atmosfer secara progresif berkurang seiring dengan
bertambahnya ketinggian. Contohnya pada gunung whitney, yang
ketinggiannya sekita 14,495 kaki, tekanan atmosfer (Patm) adalah
440 mmHg
dengan oksigen sebesar 20,9% atmosfer. Tekanan parsial
oksigennya adalah :
Tekanan Parsial Gas = Patm (Tekanan Atmosfer) X % Gas dalam
Atmosfer
Po2 = 760 mmHg X 21%
= 760 mm X 0,21
= 160 mmHg
Hukum Henry
Po2 = 440 mmHg X 20,9%
= 92 mmHg
-
Department of Physiology MARS 2013
Hukum henry menyatakan bahwa jumlah gas yang terlarut dalam
cairan,
proporsional terhadap :
- Tekanan parsial gas
- Solubilitas gas
Pada keadaan keseimbangan, tekanan oksigen di udara sama dengan
tekanan
pada airan, dengan difusi molekul gas pada kecepatan yang sama
pada kedua
arah. Saat diberikan tekanan pada gambar 1, beberapa molekul
oksigen yang
bergerak diudara akan berdifusi kedalam air kemudian larut,
proses ini akan
terus berlarut sampai terjadinya keseimbangan. Pada keadaan
seimbang,
pergerakan oksigen dari udara ke dalam air adalah sama dengan
pergerakan
oksigen dari air ke udara.
Karbon dioksida relative mudah larut dalam air, sehingga
peningkatan jarak
difusi tidak mempengaruhi pertukaran karbon dioksida secara
bermakna.dan
karbon dioksida lebih banyak terlarut di air.
Selanjutnya, kita lanjutin lagi yaa memasuki bagian yang paling
penting dalam
paru untuk tempat difusi oksigen dan karbon dioksida. What is
it? Yeppp, its
alveolus! Bedain yaa alveolus dengan alveoli. Alveoli itu
kumpulan
alveolusnya yg kayak buah anggur itu. Jadi alveoli itu ujung
dari bronkiolus
terminalis yang menjadi massa terbesar pada paru. Fungsinya udah
tau dong
pastinya. Setiap alveolus yang kecil-kecil itu tersusun atas
selapis tunggal
epitel dan punya dua tipe sel. Sel alveolar tipe I, ukurannya
besar dan
menempati 95% permukaan alveolus serta sangat tipis sehingga gas
dapat
berdifusi dengan cepat. Sedangkan sel alveolar tipe II, lebih
kecil, lebih tebal
mensintesis, dan memproduksi surfaktan.
Mau mengingatkan kembali bahwa prinsip pertukaran udara
antara
lingkungan luar dengan ruang udara dalam paru sama dengan
prinsip
pengaturan aliran massa darah yang melalui sistem kardivaskuler,
yang mana
aliran mengalir dari tekanan tinggi menuju tekanan rendah,
kemudian pompa
muskular akan menghasilkan gradient tekanan, dan tahanan
terhadap aliran
udara terutama dipengaruhi oleh diameter saluran yang dialiri
oleh udara.
Perbedaanya adalah bahwa udara merupakan campuran gas yang
viskositasnya
rendah dan dapat dimampatkan. Berbeda dengan darah yang
merupakan
kebalikannya.
Respirasi Internal, biasa dikenal dengan respirasi seluler
yang
merupakan suatu reaksi intraseluler oksigen yang dilaksanakan
dalam
mitokondria dengan bantuan molekul organik untuk
menghasilkan
karbon dioksida, air, dan energi dalam bentuk ATP.
Respirasi Eksternal, merupakan rangkaian kejadian pertukaran
dan
pergerakan oksigen dan karbondioksida antara lingkungan
eksternal
Tempat pertukran gas
-
Department of Physiology MARS 2013
dan sel tubuh. Berikut merupakan proses dari terjadinya
respirasi
eksternal:
Secara umum ada 2 mekanisme yang terjadi : pertukaran antara
2
kompartemen yang dengan cara difusi melalui membran sell dan
transport
gas di dalam darah.
Pertukaran GAS di Paru dan Jaringan
Ingat prinsip fluida waktu SMA atau pas di modul KV ya, jadi
udara juga
merupakan salah satu dari jenis fluida yang arah
pergerakannya
mengikuti perbedaan tekanan (dari tekanan tinggi ke tekanan yang
lebih
rendah). Oya tambahan dikit kalau kita hanya membahas tentang
suatu
1.Terjadinya pertukaran udara antara
atmosfer dan paru. Proses ini
dikenal dengan ventilasi atau
bernapas (apa itu? Terus baca
yaaa.) Jadi nanti ada yang
namanya inspirasi / inhalasi
(pergerakan udara masuk ke paru),
dan ada yang namanya ekspirasi /
ekshalasi (pergerakan udara keluar
paru)
2.Pertukaran oksigen dan
karbondioksida antara paru dan
darah melalui proses difusi
3.Transpor oksigen dan karbon
dioksida oleh darah
4.Pertukaran gas antara darah dan
sel-sel dalam tubuh
(Perhatikan arah tanda panahnya dan
keterangan tulisannya yaa Inget-
inget lagi hubungannya dengan
sirkulasi pulmonal dan sistemik)
-
Department of Physiology MARS 2013
molekul yang ada di udara maka kita nyebutnya tekanan parsial
(contoh:
PO2 = tekanan parsial oksigen).
Pada keadaan normal tepat di
atas permukaan laut tekanan
atmosfer berkisar 760mmHg
dan tekanan parsial O2
160mmHg. Tetapi di alveolus
PO2 = 100 mmHg (kenapa ya,
karena ada dead space)
Kenapa terjadi penurunan
tekanan parsial oksigen di
vena?
Ya karena O2 dari arteri
akan masuk ke jaringan yang
akan selalu secara terus-
menerus digunakan untuk
metabolisme aerob, sehingga
konsentrasi O2 menurun dan
tekanan parsialnya juga akan
menurun.
Lalu kenapa tekanan CO2 bisa
meningkat ?
Kami rasa teman-teman udah pada tau juga, jadi peningkatan
tekanan
parsial CO2 di vena setelah keluar dari jaringan akibat efek
dari hasil
metabolisme. Pada saat metabolisme maka sel membutuhkan O2 dan
hasil
dari metabolisme salah satunya adalah CO2, hal ini akan
menyebabkan
peningkatan PCO2 di sel jaringan setelah metabolisme sehingga
CO2 akan
berdifusi secara pasif ke kapiler dan menyebabkan PCO2 di
vena.
Pertukaran Gas di Alveoli
Ini bagannya, udah cukup jelas kan penjelasannya.
Pertukaran gas di alveolus di pengaruhi oleh :
1. O2 yang masuk ke alveoli
- Komposisi udara yang masuk saat inspirasi
- Ventilasi dari alveolar : frekuensi dan kedalaman nafas
Resistensi jalan nafas
Compliance paru (faktor surfaktan)
2. Kemampuan difusi gas dari alveoli ke darah
3. Kemampuan perfusi
-
Department of Physiology MARS 2013
Respirasi eksternal bergantung pada 3 faktor utama :
1. Luas permukaan dan struktur membrane respirasi
2. Gradient tekanan parsial
3. Aliran alveolar ke aliran darah di kapiler pulmonal
Kita bahas satu-satu yaa
1. Luas permukaan dan struktur membrane respirasi
Ini penjelasan tentang kemampuan difusi O2 dari alveolus ke
darah
Kemampuan difusi O2 maupun CO2 di alveolus di pengaruhi oleh
Luas permukaan area yang berkontak antara alveolus dengan
kapiler
Jarak difusi (maksudnya jarak dari alveolus ke kapilernya)
Gradient konsentrasi
Permeabilitas dari barriernya
Jarak difusi di pengaruhi oleh ketebalan dari yang namanya
blooad air
barrier.
Udara yang akan masuk ke darah melalui blood air barrier yang
terdapat
di antara alveolus dan kapiler pembuluh darah, lapisan blood air
barrier
ini tersusun dari :
1. membran yang tersusun dari sel alveolus tipe 1
2. membran basal
3. sel endotel
sebenarnya ada juga jarak interstisiumnya (antara alveolus dan
kapiler
tidak langsung nempel rapat tapi ada ruang innterstisium di
antaranya).
Faktor yang Mempengaruhi Diffusi
2. Gradien tekanan parsial
Gradient tekanan parsial akan mempengaruhi pertukaran gas
diantara
alveolus dan kapiler pulmonal. Tekanan parsial gas di alveolus
berbeda
dengan di atmosfer. Perbedaan ini disebabkan oleh beberapa
factor, yaitu :
Faktor yang mempengaruhi Respirasi eksternal
-
Department of Physiology MARS 2013
a. Pelembapan dari udara yang dihirup
Jadi segera setelah udara atmosfer masuk kedalam saluran
nafas,
pajanan ke saluran nafas yang lembab menyebabkan, udara
tersebut
jenuh dengan H2O, adanya uap air akan menimbulkan tekanan
parsial.
Humidifikasi udara yang dihirup ini akan mengencerkantekanan
parsial gas inspirasi sebesar 47 mmHg.
b. Pertukaran gas antara alveolus dan kapiler pulmonal
c. Percampuran udara baru dan lama
PO2 alveolus juga lebih rendah dari pada PO2 atmosfer, karena
udara
segar yang masuk bercampur dengan sejumlah besar udara lama
yang
tersisa di paru dan ruang rugi pada akhir ekspirasi
sebelumnya.
Pengontrolan otot polos di arteriol dan bronkus terkait PO2 dan
PCO2
Relaksasi jalan napas lokas maksudnya Bronkodilatasi ya.
-
Department of Physiology MARS 2013
Sekian Tentir dari departemen fisiologi di modul kardiovaskular
ini, semoga
bermanfaat
Kalau ada kesalahan mohon di konfirmasi ke anggota kami ya,
karena kami
juga manusia yang tidak luput dari kesalahan, jadi mohon maaf
jika masih
ada kesalahan baik itu dari tulisan maupun konten.
Semangat menempuh ujian Armies.