Paru-paru adalah organ pada sistem pernapasan (respirasi) dan berhubungan dengan sistem peredaran darah (sirkulasi) vertebrata yang bernapas dengan udara. Fungsinya adalah menukar oksigen dari udara dengan karbon dioksida dari darah.
Prosesnya disebut “pernapasan eksternal” atau bernapas. Paru-paru juga mempunyai fungsi nonrespirasi. Istilah kedokteran yang berhubungan dengan paru-paru sering mulai di pulmo, dari kata Latin pulmones untuk paru-paru.
Bagaimana anatomi paru-paru manusia ?
Sistem respirasi dibedakan menjadi dua bagian utama yaitu jalan udara bagian atas dan jalan udara bagian bawah.
Struktur anatomi paru-paru dapat dilihat pada gambar berikut,
Jalan udara bagian atas
Jalan udara bagian bawah
Paru-paru manusia terdiri dari sepasang organ yang berbentuk kerucut dengan tekstur seperti sponge, dan berupa jaringan yang berwarna merah muda keabu-abuan. Paru-paru mengisi hampir seluruh rongga dada atau toraks. Kedua paru-paru tersebut dipisahkan oleh mediastium dari bagian lain yaitu jantung dan pembuluh darah besar, trakea, esofagus, timus, dan limpa node.
Paru kanan terdiri dari tiga bagian yang disebut lobus. Sedangkan paru kiri terdiri hanya dua lobus.
Ketika bernapas, udara akan masuk melalui hidung atau mulut, menuju ke tenggorokan melewati laring dan trakea, selanjutnya akan menuju ke paru-paru melewati pipa yang disebut batang utama bronkus. Batang bronkus akan bercabang menuju paru kanan dan paru kiri.
Di dalam paru-paru, masing- masing batang bronkus tersebut akan terbagi-bagi menjadi bronkus yang lebih kecil yang disebut bronkiolus. Sistem tersebut akan berakhir pada alveolus, yaitu kantong-kantong kecil yang tipis. Pada bagian ini akan terjadi difusi atau pertukaran udara. Di dalam proses difusi, oksigen akan melewati alveolus dan masuk ke dalam darah sedangkan karbondioksida akan keluar dari pembuluh darah menuju alveolus (Mihaela, 2013).
Epitelium alveolar dilapisi oleh suatu surfaktan yang terdiri atas fosfolipid dan lipoprotein yang berfungsi untuk mengurangi tekanan permukaan sehingga dapat mencegah kolaps alveoli. Apabila tidak ada surfaktan, dapat dikarenakan produksi surfaktan yang tidak mencukupi akibat injuri atau kelainan genetik (kelahiran prematur), maka tekanan permukaan cenderung tinggi dan dapat membuat alveoli kolaps sehingga pola pernapasan menjadi tidak efektif (Muttaqin, 2008).
Paru mendapat darah dari arteri bronkialis dan arteri pulmonalis. Sirkulasi bronkial menyediakan darah teroksigenasi yang diperlukan untuk metabolism jaringan paru. Pembuluh darah yang mengalirkan darah balik ke vena kava superior dan masuk ke atrium kanan adalah vena bronkialis, sedangkan arteri pulmonalis pada ventrikel kanan mengalirkan darah ke paru, darah tersebut juga berperan dalam proses pertukaran gas. Selanjutnya darah yang teroksigenasi akan dikembalikan melalui vena pulmonalis ke ventrikel kiri. Pembuluh darah arteri bronkialis membawa darah langsung dari aorta torasika ke paru untuk memasok nutrisi dan oksigen ke jaringan paru.
Akhir cabang arteri-arteri ini membentuk pleksus kapiler yang tampak jelas dan terpisah dari arteri bronkialis yang terbentuk kemudian dibawa menuju vena pulmonaris. Namun akhirnya bersatu dengan vena pulmonaris dan darah kemudian dibawa menuju vena pulmonaris. Sisa darah itu diantarkan dari setiap paru oleh vena bronkialis dan ada yang dapat mencapai vena kava superior, sehingga paru mempunyai persediaan darah ganda. Sirkulasi paru adalah suatu sistem bertekanan darah rendah dari resistensi rendah dibandingkan tekanan darah sistemis. Tekanan darah (TD) sistemis sekitar 120/80 mmHg sedangkan TD pulmonary sekitar 25/10 mmHg (Muttaqin, 2008).
Sistem limfatik paru terletak pada jalur pernapasan dan sistem vaskularisasi paru. Limfatik terletak pada jaringan yang menghubungkan ruang pleura viseral, pembuluh-pembuluh darah di bronkus, serta septa intralobular dan ditemukan pada ujung bronkiolus tetapi tidak sampai masuk ke jaringan penghubung dinding alveolar. Pada pleura viseral dan parietal terdapat aliran limfatik yang berhubungan pleura parietal serta berfungsi sebagai pengontrol laju klirens cairan yang terdapat dalam ruang pleura (Prendergast & Rouss, 2005).
Persarafan paru meliputi saraf parasimpatik (vagal), saraf simpatik, dan sistem NANC (nonadrenergik, nonkolinergik). Serabut saraf efferent meliputi serabut saraf parasimpatis (muskarinik, efferent kolinergik yang menjembatani efek bronkokonstriksi, vasodilatasi paru, serta sekresi kelenjar mukus), serabut saraf simpatis (merangsang vasodilatasi otot polos bronkial, vasokokonstriksi paru dan mengurangi sekresi kelenjar mukus), dan sistem NANC (melibatkan bermacam- macam transmitter, seperti ATP, nitric oxide (NO), neurotransmitter peptide yaitu substandi P dan vasoactive intestinal peptide (VIP). Sistem tersebut berperan dengan memberikan efek bronkodilatasi dan mengontrol keseimbangan sistem kolinergik (Prendergast & Rouss, 2005).
Serabut saraf vagal meliputi persarafan dari reseptor bronkopulmonar yang terdapat di trakea dan di brokus bagian proksimal yang merespon inflasi paru dengan memberikan efek dilatasi bronkus dan peningkatan heart rate (HR); persarafan dari reseptor iritasi pada bronkus bagian proksimal yang bertugas mengontrol stimulasi efferent untuk respon batuk, konstriksi bronkus dan produksi mukus; serta persarafan berupa serabut saraf C (C fiber) yaitu serabut saraf akhir yang tidak memiliki selubung myelin dan berasal dari reseptor Juxtacapillary (J) yang terletak pada parenkim paru dan dinding bronki. Rangsangan dari saraf C member respon pada pola napas cepat namun pendek, produksi mukus, batuk, dan penurunan HR selama proses inspirasi (Prendergast & Rouss, 2005).
Paru-paru terletak pada rongga dada, berbentuk kerucut yang ujungnya berada di atas tulang iga pertama dan dasarnya berada pada diafragma. Paru terbagi menjadi dua yaitu, paru kanan dan paru kiri. Paru-paru kanan mempunyai tiga lobus sedangkan paru- paru kiri mempunyai dua lobus. Kelima lobus tersebut dapat terlihat dengan jelas. Setiap paru-paru terbagi lagi menjadi beberapa subbagian menjadi sekitar sepuluh unit terkecil yang disebut bronchopulmonary segments. Paru-paru kanan dan kiri dipisahkan oleh ruang yang disebut mediastinum (Sherwood, 2001)
Paru-paru dibungkus oleh selaput tipis yaitu pleura. Pleura terbagi menjadi pleura viseralis dan pleura pariental. Pleura viseralis yaitu selaput yang langsung membungkus paru, sedangkan pleura parietal yaitu selaput yang menempel pada rongga dada. Diantara kedua pleura terdapat rongga yang disebut kavum pleura (Guyton, 2007).
Paru manusia terbentuk setelah embrio mempunyai panjang 3 mm. Pembentukan paru di mulai dari sebuah Groove yang berasal dari Foregut. Pada Groove terbentuk dua kantung yang dilapisi oleh suatu jaringan yang disebut Primary Lung Bud. Bagian proksimal foregut membagi diri menjadi 2 yaitu esophagus dan trakea. Pada perkembangan selanjutnya trakea akan bergabung dengan primary lung bud. Primary lung bud merupakan cikal bakal bronchi dan cabang-cabangnya. Bronchial-tree terbentuk setelah embrio berumur 16 minggu, sedangkan alveoli baru berkembang setelah bayi lahir dan jumlahnya terus meningkat hingga anak berumur 8 tahun. Alveoli bertambah besar sesuai dengan perkembangan dinding toraks. Jadi, pertumbuhan dan perkembangan paru berjalan terus menerus tanpa terputus sampai pertumbuhan somatic berhenti (Evelyn, 2009).
Sitem pernafasan dapat dibagi ke dalam sitem pernafasan bagian atas dan pernafasan bagian bawah.
Pergerakan dari dalam ke luar paru terdiri dari dua proses, yaitu inspirasi dan ekspirasi. Inspirasi adalah pergerakan dari atmosfer ke dalam paru, sedangkan ekspirasi adalah pergerakan dari dalam paru ke atmosfer. Agar proses ventilasi dapat berjalan lancar dibutuhkan fungsi yang baik pada otot pernafasan dan elastisitas jaringan paru.
Otot-otot pernafasan dibagi menjadi dua yaitu,
Paru-paru merupakan organ pernafasan yang dibentuk oleh struktur- struktur yang ada di dalam tubuh, seperti: arteri pulmonaris, vena pulmonaris, bronkhus, arteri bronkhailis, vena bronkhailis, pembuluh limfe dan kelenjar limfe (Guyton & Hall, 2008).
Struktur paru-paru seperti spon yang elastis dengan daerah permukaan dalam yang sangat lebar untuk pertukaran gas. Di dalam paru, bronkiolus bercabang-cabang halus dengan diameter ± 1 mm, dindingnya makin menipis dibandingkan dengan bronkus. Bronkiolus tidak mempunyai tulang rawan, tetapi rongganya masih mempunyai silia dan di bagian ujung mempunyai epitelium berbentuk kubus bersilia.
Pada bagian distal kemungkinan tidak terdapat silia. Bronkiolus berakhir pada kantong udara yang disebut dengan alveolus. Alveolus terdapat pada ujung akhir bronkiulus berupa kantong kecil yang salah satu sisinya terbuka sehingga menyerupai busa atau mirip sarang tawon. Alveolus berselaput tipis dan terdapat banyak muara kapiler darah sehingga memungkinkan adanya difusi gas pernasafan didalamnya.
Menurut Irman Somantri (2008), paru-paru terbagi menjadi dua bagian yaitu paru kanan yang terdiri dari tiga lobus sedangkan paru kiri terdiri dari dua lobus. Setiap paru-paru terbagi lagi menjadi beberapa sub bagian menjadi sekitar sepuluh unit terkecil yang disebut bronchopulmonary segments. Paru kanan dan kiri dipisahkan oleh ruang yang disebut mediastinum. Dimana jantung, aorta, vena cava, pembuluh paru-paru, esofagus, bagian dari trakea dan bronkhus, serta kelenjar timus terdapat pada mediastinum.
Gambar Anatomi organ paru (Sumber: Frank H. Netter, 2006)
Selaput yang membungkus paru disebut dengan Pleura. Menurut (Anonim, 2015), pleura adalah lapisan tisu tipis yang menutupi paru-paru dan melapisi dinding bagian dalam rongga dada. Melindungi dan membantali paru-paru, jaringan ini mengeluarkan sejumlah kecil cairan yang bertindak sebagai pelumas, yang memungkinkan paru-paru untuk bergerak dengan lancar di rongga dada saat bernapas.
Menurut Price dan Wilson (2006), ada 2 macam pleura yaitu pleura parietalis dan pleura viseralis. Pleura parietalis melapisi toraks atau rongga dada sedangkan pleura viseralis melapisi paru- paru. Kedua pleura ini bersatu pada hilus paru. Dalam beberapa hal terdapat perbedaan antara kedua pleura ini yaitu pleura viseralis bagian permukaan luarnya terdiri dari selapis sel mesotelial yang tipis (tebalnya tidak lebih dari 30 μm). Diantara celah - celah sel ini terdapat beberapa sel limfosit. Di bawah sel-sel mesotelia ini terdapat endopleura yang berisi fibrosit dan histiosit. Seterusnya dibawah ini (dinamakan lapisan tengah) terdapat jaringan kolagen dan serat-serat elastik.
Pada lapisan terbawah terdapat jaringan intertitial subpleura yang sangat banyak mengandung pembuluh darah kapiler dari A. Pulmonalis dan A. Brankialis serta pembuluh getah bening. Keseluruhan jaringan pleura viseralis ini menempel dengan kuat pada jaringan parenkim paru. Pleura parietalis mempunyai lapisan jaringan lebih tebal dan terdiri dari sel-sel mesotelial juga dan jaringan ikat (jaringan kolagen dan serat-serat elastik).
Dalam jaringan ikat, terdapat pembuluh kapiler dari A. Interkostalis dan A. Mammaria interna, pembuluh getah bening dan banyak reseptor saraf-saraf sensorik yang peka terhadap rasa sakit dan perbedaan temperatur. Sistem persarafan ini berasal dari nervus intercostalis dinding dada. Keseluruhan jaringan pleura parietalis ini menempel dengan mudah, tapi juga mudah dilepaskan dari dinding dada di atasnya.
Di antara pleura terdapat ruangan yang disebut spasium pleura, yang mengandung sejumlah kecil cairan yang melicinkan permukaan dan memungkinkan keduanya bergeser secara bebas pada saat ventilasi. Cairan tersebut dinamakan cairan pleura.
Cairan pleura terletak antara paru dan thoraks. Tidak ada ruangan yang sesungguhnya memisahkan pleura parietalis dengan pleura viseralis sehingga apa yang disebut sebagai rongga pleura atau kavitas pleura hanyalah suatu ruangan potensial. Tekanan dalam rongga pleura lebih rendah daripada tekanan atmosfer sehingga mencegah kolaps paru.
Jumlah normal cairan pleura adalah 10-20 cc. Cairan pleura berfungsi untuk memudahkan kedua permukaan pleura parietalis dan pleura viseralis bergerak selama pernapasan dan untuk mencegah pemisahan toraks dan paru yang dapat dianalogikan seperti dua buah kaca obyek yang akan saling melekat jika ada air. Kedua kaca obyek tersebut dapat bergeseran satu dengan yang lain tetapi keduanya sulit dipisahkan.
Cairan pleura dalam keadaan normal akan bergerak dari kapiler di dalam pleura parietalis ke ruang pleura kemudian diserap kembali melalui pleura viseralis. Hal ini disebabkan karena perbedaan tekanan antara tekanan hidrostatik darah yang cenderung mendorong cairan keluar dan tekanan onkotik dari protein plasma yang cenderung menahan cairan agar tetap di dalam. Selisih perbedaan absorpsi cairan pleura melalui pleura viseralis lebih besar daripada selisih perbedaan pembentukan cairan oleh pleura parietalis dan permukaan pleura viseralis lebih besar dari pada pleura parietalis sehingga dalam keadaan normal hanya ada beberapa mililiter cairan di dalam rongga pleura.
Volume paru akan berubah-ubah ketika proses pernapasan berlangsung. Saat inspirasi akan mengembang dan saat ekspirasi akan mengempis. Pada keadaan normal, pernapasan terjadi secara pasif dan berlangsung tanpa disadari (Mengkidi, 2006). Volume udara di paru-paru selama proses pernafasan tidak tetap. Salah satu factor penyebabnya adalah cara bernafas. Beberapa parameter yang menggambarkan volume paru adalah :
Volume Tidal (Tidal Volume = TV)
Volume tidal adalah volume udara hasil inspirasi atau ekspirasi pada setiap kali bernapas normal. Volume udara tidal bervariasi tergantung pada tingkat kegiatan seseorang. Pada kondisi tubuh istirahat, volume tidal sebanyak kira-kira 500 mililiter pada rata-rata orang dewasa muda, dan besarnya akan meningkat bila kegiatan tubuh meningkat. Dari 500 mililiter udara tidal yang dipernapaskan pada kondisi istirahat tersebut hanya 350 mililiter saja yang dapat sampai di alveolus, sedang yang 150 mililiter mengisi ruang yang terdapat pada saluran respirasi (disebut ruang rugi).
Volume Cadangan Inspirasi (Inspiratory Reserve Volume = IRV)
Volume cadangan inspirasi adalah udara yang masih dapat dihirup setelah inspirasi biasa sampai mencapai inspirasi maksimal. Volume cadangan inspirasi juga disebut udara komplementer. Umumnya pada laki-laki sebesar 3.300 mililiter dan pada wanita sebesar 1.900 mililiter.
Volume Cadangan Ekspirasi (Expiratory Reserve Volume = ERV)
Volume cadangan ekspirasi adalah udara yang masih dapat dikeluarkan setelah melakukan ekspirasi biasa sampai mencapai ekspirasi maksimal. Volume cadangan ekspirasi juga disebut udara suplementer. Pada laki-laki 1.000 ml, sedangkan perempuan 700 ml.
Volume Residu (Residual Volume =RV)
Volume residu adalah volume gas dalam paru yang masih tertinggal saat akhir ekspirasi maksimal, dengan kata lain volume residu adalah kapasitas paru total dikurangi kapasitas vital. Udara yang masih tersisa didalam paru sesudah ekspirasi maksimal sekitar 1100ml.
Gambar Grafik volume udara pernafasan pada manusia (Sumber: Guyton and Hall, 2008)
Menurut Guyton & Hall (2008), kapasitas vital paru adalah volume cadangan inspirasi ditambah volume tidal dan volume cadangan ekspirasi, volume ini merupakan jumlah maksimum yang dapat dikeluarkan seseorang dari paru setelah terlebih dahulu penghisapan secara maksimum.
Kapasitas vital rata- rata pada pria muda dewasa kira- kira 4,6 liter, dan pada wanita muda dewasa kira- kira 3,1 liter. Meskipun nilai itu jauh lebih besar pada beberapa orang dengan berat badan yang sama pada orang lain.
Orang yang memiliki postur tubuh yang tinggi dan kurus biasanya mempunyai kapasitas paru yang lebih besar daripada orang yang gemuk dan seorang atlet yang terlatih baik, mungkin mempunyai kapasitas vital 30- 40 % diatas normal yaitu 6-7 liter.
Dalam keadaan yang normal, kedua paru-paru dapat menampung udara sebanyak -5 liter. Waktu ekspirasi, di dalam paru-paru masih tertinggal ±3 liter udara. Pada saat kita bernapas biasa udara yang masuk ke dalam paru-paru 2.600 cm3 (21/2 liter). Menurut Rahmah (2008), kapasitas paru-paru dapat dibedakan sebagai berikut:
Kapasitas Vital (Vital Capacity/VC)
Volume udara yang dapat dikeluarkan dengan ekspirasi maksimum setelah inspirasi maksimum. Atau jumlah udara maksimum pada seseorang yang berpindah pada satu tarikan napas. Kapasitas ini mencakup VT, IRV,dan ERV. Nilainya diukur dengan menyuruh individu melakukan inspirasi maksimum kemudian menghembuskan sebanyak mungkin udara di dalam parunya ke alat pengukur.
Kapasitas Inspirasi (Inspiratory Capacity/IC)
Volume udara yang dapat diinspirasi setelah akhir ekspirasi normal. Besarnya sama dengan jumlah VT dengan IRV.
Kapasitas Residu Fungsional (Functional Residual Capacity/FRC)
Kapasitas residu fungsional adalah jumlah udara yang masih tetap berada dalam paru setelah ekspirasi normal. Besar FRC sama dengan jumlah dari RV dengan ERV.
Kapasitas Vital Paksa (Forced Expiratory Capacity/FVC)
Jumlah udara yang dapat dikeluarkan secara paksa setelah inspirasi secara maksimal, diukur dalam liter.
Kapasitas Vital Paksa 1 detik (Forced Expiratory Capacity in One Second/FEV1)
Jumlah udara yang dapat dikeluarkan dalam waktu 1 detik, diukur dalam liter. Bersama dengan FVC merupakan indikator utama fungsi paru-paru. FEV1/FVC merupakan rasio FEV1/FVC. Pada orang dewasa sehat nilainya sekitar 75% - 80%.
Sementara menurut Hood (2005), ada dua macam kapasitas vital paru berdasarkan cara pengukurannya:
Vital Capacity (VC)
Pada pengukuran jenis ini individu tidak perlu melakukan aktivitas pernapasan dengan kekuatan penuh.
Forced Vital Capacity (FVC)
Pada pengukuran ini pemeriksaan dilakukan dengan kekuatan maksimal. Pada orang normal tidak ada perbedaan antara kapasitas vital dan kapasitas vital paksa, tetapi pada keadaan dengan gangguan obstruktif terdapat perbedaan antara kapasitas vital dan kapasitas vital paksa. Kapasitas vital merupakan refleks dari kemampuan elastisitas jaringan paru, atau kekakuan pergerakan dinding toraks. Kapasitas vital yang menurun dapat diartikan adanya kekakuan jaringan paru atau dinding toraks, dengan kata lain kapasitas vital mempunyai korelasi yang baik dengan compliance paru atau dinding toraks. Pada kelainan obstruksi yang ringan kapasitas vital hanya mengalami penurunan sedikit atau mungkin normal.
