© Dictio 2017 - 2019, Inc. All Rights Reserved. Terms of Use | About Us | Privacy Policy


Bagaimana mekanisme Pernapasan pada manusia?


Pernapasan secara harfiah berarti pergerakan oksigen (O2) dari atmosfer menuju ke sel dan keluarnya karbondioksida (CO2) dari sel ke udara bebas.

Bagaimana mekanisme Pernapasan pada manusia ?

Bernapas berarti melakukan inspirasi dan ekspirasi secara bergantian, teratur, berirama dan terus menerus. Bernapas merupakan gerak reflek yang terjadi pada otot-otot pernapasan.

Reflek bernapas ini diatur oleh pusat pernapasan yang terletak di dalam sumsum penyambung (medulla oblongata). Oleh karena itu seseorang dapat menahan, memperlambat atau mempercepat napasnya, ini berarti bahwa reflek napas juga di bawah pengaruh korteks serebri. Pusat pernapasan sangat peka terhadap kelebihan kadar karbondioksida dalam darah dan kekurangan oksigen dalam darah (Syaifuddin, 2006).

Menurut Kus Irianto (2008), mekanisme terjadinya pernapasan terbagi dua yaitu:

  1. Inspirasi
    Sebelum menarik napas / inspirasi kedudukan diafragma melengkung ke arah rongga dada, dan otot-otot dalam keadaan mengendur. Bila otot diafragma berkontraksi, maka diafragma akan mendatar. Pada waktu inspirasi maksimum, otot antar tulang rusuk berkontraksi sehingga tulang rusuk terangkat. Keadaan ini menambah besarnya rongga dada. Mendatarnya diafragma dan terangkatnya tulang rusuk, menyebabkan rongga dada bertambah besar, diikuti mengembangnya paru-paru, sehingga udara luar melalui hidung, melalui batang tenggorok (bronkus), kemudian masuk ke paru-paru.

  2. Ekspirasi
    Ekspirasi merupakan proses pasif yang tidak memerlukan kontraksi otot untuk menurunkan intratorakal. Proses ekspirasi terjadi apabila otot antar tulang rusuk dan otot diafragma mengendur, maka diafragma akan melengkung ke arah rongga dada lagi, dan tulang rusuk akan kembali ke posisi semula. Kedua hal tersebut menyebabkan rongga dada mengecil, sehingga udara dalam paru-paru terdorong ke luar. Inilah yang disebut mekanisme ekspirasi.

Mekanisme  pernapasan
Gambar Mekanisme Inspirasi dan Ekspirasi

Proses Pertukaran Gas dalam Paru

Oksigen merupakan zat kebutuhan utama dalam proses pernafasan. Oksigen untuk pernapasan diperoleh dari udara di lingkungan sekitar. Alat-alat pernapasan berfungsi memasukkan udara yang mengandung oksigen dan mengeluarkan udara yang mengandung karbon dioksida dan uap air. Tujuan proses pernapasan yaitu untuk memperoleh energi. Pada peristiwa bernapas terjadi pelepasan energi.

Sistem pernapasan pada manusia mencakup dua hal, yakni saluran pernapasan dan mekanisme pernapasan.

Saluran pernapasan atau traktus respiratorius (respiratory tract) adalah bagian tubuh manusia yang berfungsi sebagai tempat lintasan dan tampat pertukaran gas yang diperlukan untuk proses pernapasan. Saluran ini berpangkal pada hidung atau mulut dan berakhir pada paru-paru.

Menurut Pearce (2002), paru-paru berfungsi sebagai tempat pertukaran gen dan gas karbonioksida. Saat proses pernafasan terjadi, oksigen masuk melalui trakea dan pipa bronchial ke alveoli, dan erat hubungannya dengan darah di dalam kapiler pulmonaris. Oksigen dari darah merah yang akan dibawa ke jantung dipisahkan oleh membran alveoli kapiler kemudian akan dipompa di dalam arteri ke semua bagian tubuh. Darah meninggalkan paru-paru pada tekanan oksigen 10 mmHg dan pada tingkat ini hemoglobinnya 95% jenuh oksigen.

Pertukaran oksigen dan karbon dioksida antara darah dan udara berlangsung di alveolus paru-paru. Pertukaran tersebut diatur oleh kecepatan dan didalamnya aliran udara timbal balik (pernafasan), dan tergantung pada difusi oksigen dari alveoli ke dalam darah kapiler dinding alveoli. Hal yang sama berlaku pada gas dan uap yang terhidup paru-paru yang merupakan jalur masuk terpenting dari bahan-bahan berbahaya lewat udara pada paparan kerja.

Mekanisme Sistem Kerja Pernapasan

Terdapat beberapa mekanisme yang berperan membawa udara ke dalam paru sehingga pertukaran gas dapat berlangsung. Fungsi mekanisme pergerakan udara masuk dan keluar dari paru disebut ventilasi. Mekanisme ini dilaksanakan oleh sejumlah komponen yang saling berinteraksi.

Pompa pernafasan merupakan pompa yang bergerak maju mundur dan mempunyai dua komponen penting yaitu volume elastis paru itu sendiri dan dinding yang mengelilingi paru.

Dinding tersebut terdiri dari rangka, jaringan rangka thoraks, diafragma, isi abdomen serta dinding abdomen. Otot-otot pernafasan yang merupakan bagian dinding thoraks adalah sumber kekuatan untuk menghembuskan pompa. Diafragma dibantu oleh otot-otot yang dapat mengangkat tulang iga dan sternum merupakan otot utama yang ikut berperan dalam peningkatan volume paru dan rangka thoraks selama inspirasi.

Otot-otot pernapasan diatur oleh pusat pernafasan yang terdiri dari neuron dan reseptor pada pons dan medulla oblongata. Pusat pernafasan merupakan bagian sistem saraf yang mengatur semua aspek pernafasan.

Faktor utama pada pengaturan pernafasan adalah respon dari pusat kemoreseptor dalam pusat pernafasan terhadap tekanan parsial (tegangan) karbondioksida (PaCO2) dan pH darah arteri. Peningkatan PaCO2 atau penurunan pH merangsang pernafasan. Penurunan tekanan parsial O2 dalam darah arteri PaO2 dapat juga merangsang ventilasi. Kemoreseptor perifer yang terdapat dalam badan karotis pada bifurkasio arteria karotis komunis dan dalam badan aorta pada arkus aorta peka terhadap penurunan PaO2 dan pH serta peningkatan PaCO2. Akan tetapi PaO2 harus turun dari nilai normal kira-kira sebesar 90 sampai 100 mmHg hingga mencapai sekitar 60 mmHg sebelum ventilasi mendapat rangsangan yang cukup berarti (Price dan Wilson, 2006).

Menurut Martini (2001), pada saat inspirasi mencapai batas tertentu terjadi stimulasi pada reseptor regangan dalam otot polos paru untuk menghambat aktivitas neuron inspirasi. Dengan demikian reflek ini mencegah terjadinya over inflasi paru-paru saat aktivitas berat. Mekanisme ini disebut dengan Hering- Breuer Refleks. Refleks ini dibagi menjadi:

  1. Refleks Inflasi
    Untuk menghambat over ekspansi paru-paru saat pernafasan kuat. Reseptor reflek ini terletak pada jaringan otot polos di sekeliling bronkiolus dan distimulasi oleh ekspansi paru-paru.

  2. Refleks Deflasi
    Untuk menghambat pusat ekspirasi dan menstimulasi pusat inspirasi saat paru-paru mengalami deflasi. Reseptor reflek ini terletak di dinding alveolar. Berfungsi secara normal hanya ketika ekshalasi maksimal, saat pusat inspirasi dan ekspirasi aktif.

Agar terjadi pertukaran sejumlah gas untuk metabolisme tubuh diperlukan usaha keras pernafasan yang tergantung pada:

  1. Tekanan intra-pleural
    Dinding dada merupakan suatu kompartemen tertutup melingkupi paru. Dalam keadaan normal paru seakan melekat pada dinding dada, hal ini disebabkan karena ada perbedaan tekanan atau selisih tekanan atmosfir ( 760 mmHg) dan tekanan intra pleural (755 mmHg). Sewaktu inspirasi diafrgama berkontraksi, volume rongga dada meningkat, tekanan intar pleural dan intar alveolar turun dibawah tekanan atmosfir sehingga udara masuk Sedangkan waktu ekspirasi volum rongga dada mengecil mengakibatkan tekanan intra pleural dan tekanan intra alveolar meningkat diatas atmosfir sehingga udara mengalir keluar.

  2. Compliance
    Hubungan antara perubahan tekanan dengan perubahan volume dan aliran dikenal sebagai copliance.

    Ada dua bentuk compliance:

    • Static compliance, perubahan volume paru persatuan perubahan tekanan saluran nafas ( airway pressure) sewaktu paru tidak bergerak. Pada orang dewasa muda normal : 100 ml/cm H2O

    • Effective Compliance : (tidal volume/peak pressure) selama fase pernafasan. Normal: ¬Ī50 ml/cm H2O

    Compliance dapat menurun karena:

    • Pulmonary stiffes : atelektasis, pneumonia, edema paru, fibrosis paru
    • Space occupying prosess: effuse pleura, pneumothorak
    • Chestwall undistensibility: kifoskoliosis, obesitas, distensi abdomen
      Penurunan compliance akan mengabikabtkan meningkatnya usaha/kerja nafas.
  3. Airway resistance (tahanan saluran nafas)
    Rasio dari perubahan tekanan jalan nafas

Pengendalian Respirasi

Respirasi dikendalikan dalam sistem saraf pusat (SSP). Respirasi yang voluntar diperin¬ttahkan oleh korteks, dan respirasi otomatis oleh struktur dalam daerah medulopontin. Otot respirasi disuplai oleh saraf dari medula servikal (C IV - VIII) dan dari medula torakal (Th I-VII). Pengaturan respirasi mengurus ventilasi untuk memeli¬hara kadar Po2, Pco2, pH darah yang tepat, dengan jalan mana Pco2 dan pH darah berhubungan erat. Terdapat beberapa sensor untuk input aferent ke SSP, ke¬moreseptor, mekanoreseptor, dan lainnya.

Kemoreseptor perifer ditemukan pada badan-badan carotid dan aortik. Pada manu-sia, organ sensor O2 yang utama adalah Ba¬dan carotid. Impuls dari sensor-sensor ini meningkat ketika Po2 turun sarnpai dibawah sekitar 13,3 kPa (= 100 mmHg).

Output dari impuls tidak dapat bertahan di bawah 4 kPa (= 30 mmHg). Peningkatan respons ventilasi ter¬hadap penurunan Po2 ditingkatkan oleh pe¬ningkatan Pco2 atau dalam konsentrasi H+. Respons terhadap Pco2 adalah linier di atas 5,3 kPa (= 40 mmHg) dan terhadap H+ dari pH 7,7 sampai 7,2.

Suatu peningkatan CO2 dan sebagai akibatnya penurunan pH dalam cairan cerebrospinal (CSF) merangsang kemoreseptor pusat pada medula oblongata anterior. Stimulus ini memperkuat aktivitas respirasi dengan tujuan untuk menurunkan Pco2 darah yang meningkat (dan dengan de-mikian juga CSF).

Pada retensi CO2 kronis, pusat medula menjadi insensitif terhadap perubahan Pco2 sehingga Po2menjadi pendorong respirasi yang utama. Pada keadaan ini, bila Po2 ditingkatkan dengan bernafas O2 100%, dorongan respirasi mungkin ditiadakan, menyebabkan koma dan kematian. Untuk menghindari kejadian ini, penderita dengan peningkatan Pco2 secara kronis harus hanya menerima udara yang kaya akan O2 dan bukan O2 100% .

Mekanoreseptor terdapat pada jalan napas bagian atas dan dalam paru-paru. Mekanoreseptor terdiri dari beberapa jenis dan mempunyai berbagai fungsi. Pada paru-paru reseptor utama adalah reseptor regang pulmonar (PSR) dari refleks Hering-Breuer. Inflasi paru meregangkan PSR dan memulai impuls yang dibawa ke SSP oleh serabut besar yang bermielin dalam vagus (X). Mereka meningkatkan waktu respirasi dan mengurangi frekuensinya. Mereka juga terlibat dalam refleks yang menyebabkan bronkokonstriksi, takikar-dia, dan vasokonstriksi.

Pengendalian respirasi otomatis oleh SSP diperintah oleh apa yang disebut pusat respirasi dalam pons dan medula. Pusat-pusat ini mengatur kedalaman inspirasi dan titik potong yang menghentikan inspirasi. Pusat medula adalah penting untuk menentukan irama respirasi dan untuk refleks Hering-Breuer, yang menghalangi inspirasi saat paru diregangkan.

Input lainnya ke pusat medula meliputi: proprioseptor, yang mengkoordinasi aktivitas otot dengan respirasi; suhu tubuh, yang misalnya meningkatkan kecepatan respirasi saat demam; presoreseptor atau ba¬roreseptor, yang mengirimkan aferen ke pusat medula maupun ke daerah penghambat jantung di medula; dalam arah yang sebaliknya, aktivitas respirasi mempe¬ngaruhi tekanan darah dan denyut nadi; efek ini adalah kecil, pusat SSP yang lebih tinggi (korteks, hipotalamus, sistem limbik), yang mempengaruhi respirasi pada waktu gelisah, nyeri, bersin, dan lain-lain

Menahan napas secara voluntar menghambat respirasi otomatis sampai titik ketahanan tercapai ketika peningkatan Pco2 melampaui penghambatan voluntar. Titik ketahanan dapat ditunda de¬ngan hyperventilasi sebelumnya.

Istilah aktivitas respirasi yaitu: hiperpnea dan hipopnea, yang terutama menerangkan kedalamannya, sedangkan takipnea, bradipnea dan apnea menjelaskan frekuensi respirasi tanpa mempedulikan efisiensi atau kebutuhan; dispnea adalah kesulitan bemafas; ortopnea adalah dispnea yang parah dan membutuhkan posisi toraks yang tegak untuk bernafas; hipoventilasi atau hiperventilasi menjelaskan keadaan di mana ventilasi alveolar lebih kecil atau lebih besar daripada kebutuhan metabolik, sehingga secara berturut-turut menimbulkan peningkatan atau penurunan Pco2 alveolar.

image

Anatomi Pernapasan


Saluran penghantar udara hingga mencapai paru-paru adalah hidung, faring, laring trakes, bronkus, bronkiolus. Saluran pernafasan dari hidung sampai bronkiolus dilapisi oleh membran mukosa bersilia. Ketika udara masuk ke dalam rongga hidung, udara akan disaring, dihangatkan dan dilembabkan. Ketiga proses ini merupakan fungsi utama mukosa inspirasi yan terdiri dari epitel toraks bertingkat, bersilia dan bersel goblet. Permukaan epitel dilapisi mukosa yang ekskresi oleh goblet dan kelenjar serose. Paru merupakan organ elastik berbentuk kerucut yang terletak dalam rongga toraks atau dada. Kedua paru saling terpisah oleh mediastum sentral yang didalamnya terdapat jantung dan pembuluh darah besar. Setiap paru mempunyai apeks dan basis.

Jika arteri pulmonalis dan darah arteria bronkialis, bronkus, saraf, dan pembuluh limfe masuk ke setiap paru menunjukan telah terjadi gangguan paru, yaitu terbentuknya hilus berupa akar paru. Paru kanan lebih besar dari paru kiri dan di bagi 3 lobus oleh fistrus interlobaris, sedangkan paru-paru kiriterbagi menjadi 2 lobus (Price dan Wilson, 1994).

Mekanisme Pernapasan


Pernapasan adalah suatu proses yang terjadi secara otomatis walau dalam keadaan tertidur sekalipun, karena sistem pernapasan dipengaruhi oleh susunan saraf otonom. Menurut tempat terjadinya pertukaran gas maka pernapasan dapat dibedakan atas 2 jenis, yaitu pernapasan luar dan pernapasan dalam. Pernapasan luar adalah pertukaran udara yang terjadi antara udara dalam alveolus dengan darah dalam kapiler. Pernapasan dalam adalah pernapasan yang terjadi antara darah dalam kapiler dengan sel-sel tubuh. Masuk keluarnya udara dalam paru-paru dipengaruhi oleh perbedaan tekanan udara dalam rongga dada dengan tekanan udara di luar tubuh.

Jika tekanan diluar rongga dada lebih besar, maka udara akan masuk. Sebaliknya, apabila tekanan dalam rongga dada lebih besar maka udara akan keluar (Surya, 1990). Sehubungan dengan organ yang terlibat dalam pemasukkan udara (inspirasi) dan pengeluaran udara (ekspirasi) maka mekanisme pernapasan dibedakan atas dua macam, yaitu pernapasan dada dan pernapasan perut. Pernapasan dada dan perut terjadi secara bersamaan. Pernapasan dada adalah pernapasan yang melibatkan otot antar tulang rusuk. Mekanismenya dapat dibedakan sebagai berikut :

  1. Pernapasan Dada

    • Fase inspirasi
      Fase ini berupa berkontraksinya otot antar tulang rusuk sehingga rongga dada mengembang. Pengembangan rongga dada menyebabkan volume paru-paru juga mengembang akibatnya tekanan dalam rongga dada menjadi lebih kecil daripada tekanan di luar sehingga udara luar yang kaya oksigen masuk.

    • Fase ekspirasi
      Fase ini merupakan fase relaksasi atau kembalinya otot antar tulang rusuk ke
      posisi semula yang dikuti oleh turunnya tulang rusuk sehingga rongga dada menjadi
      kecil. Rongga dada yang mengecil menyebabkan volume paru-paru juga mengecil
      sehingga tekanan di dalam rongga dada menjadi lebih besar dari pada tekanan luar.
      Hal tersebut menyebabkan udara dalam rongga dada yang kaya karbon dioksida
      keluar.

  2. Pernapasan perut
    Pernapasan perut merupakan pernapasan yang mekanismenya melibatkan aktivitas otot-otot diafragma yang membatasi rongga perut dan rongga dada. Mekanisme pernapasan perut dapat dibedakan menjadi dua fase, yakni :

    • Fase inspirasi
      Fase inspirasi merupakan kontraksi otot diafragma sehingga mengembang, akibatnya paru-paru ikut mengembang. Hal tersebut menyebabkan rongga dada membesar dan tekanan udara di dalam paru-paru lebih kecil daripada tekanan udara luar sehingga udara luar dapat masuk ke dalam.

    • Fase ekspirasi
      Fase ekspirasi merupakan fase relaksasi otot diafragma (kembali ke posisi semula) sehingga rongga dada mengecil dan tekanan udara di dalam paruparu lebih besar daripada tekanan udara luar, akibatnya udara keluar dari paru-paru.

1 Like