fisiologi paru-paru
TRANSCRIPT
-
8/18/2019 Fisiologi Paru-paru
1/15
Samuel Sebastian Sirapanji - 406148009
FISIOLOGI PARU
Respirasi adalah pertukaran gas-gas antara organisme hidup di lingkungan sekitarnya.
Pada manusia dikenal dua macam respirasi yaitu respirasi eksternal dan internal.
Respirasi eksternal ialah pertukaran gas-gas antara darah dan udara sekitarnya.
Pertukaran ini meliputi proses yaitu
1. Ventilasi, proses masuk udara sekitar dan pembagian udara tersebut ke alveoli.
2. Distribusi dan pencampuran molekul-molekul gas intrapulmoner
3. Di usi, masuknya gas-gas menembus selaput alveolo-kapiler
!. Per usi, pengambilan gas-gas oleh aliran darah kapiler paru yang adekuat
Respirasi internal adalah pertukaran gas-gas antara dara dan "aringan. Pertukaran inimeliputi proses yaitu
1. # isiensi kardiosirkulasi dalam men"alankan darah kaya oksigen
2. Distribusi kapiler
3. Di usi, per"alanan gas ke ruang intestitial dan menembus dinding sel
!. $etabolisme sel yang melibatkan en%im
&ungsi utama respirasi adalah pertukaran ' 2 dan (' 2 antara darah dan udara
pernapasan. &ungsi tambahan adalah pengendalian keseimbangan asam basa, metabolisme
hormon dan pembuangan partikel. Paru ialah satu-satunya organ tubuh yang menerima darah
dari seluruh curah "antung.
)u"uan dari respirasi adalah menyediakan oksigen bagi "aringan dan mengeluarkan
karbondioksida. *ntuk mencapai tu"uan-tu"uan ini, respirasi dapat dibagi men"adi ! ke"adian
ungsional mayor, yaitu+
1. Ventilasi pulmonal, yang artinya masuk dan keluarnya udara antara atmos er dan
alveoli paru.
2. Di usi oksigen dan karbondioksida antara alveoli dan darah.3. )ransport oksigen dan karbondioksida di darah dan cairan tubuh ke dan dari sel-sel
tubuh.
!. Regulasi ventilasi dan pengaturan respirasi lain.
1
-
8/18/2019 Fisiologi Paru-paru
2/15
Samuel Sebastian Sirapanji - 406148009
MEKANISME VENTILASI PULMONAL
Paru dapat berekspansi dan berkontraksi dalam 2 cara, yaitu+ 1
1. Dengan pergerakan ke atas dan ke ba ah dari dia ragma untuk memperpan"ang atau
memperpendek rongga dada2. Dengan elevasi dan depresi tulang rusuk untuk meningkatkan dan menurunkan
diameter anteroposterior dari rongga dada
Pernapasan normal ter"adi hampir seluruhnya karena mekanisme yang pertama, yaitu
dengan pergerakan dia ragma. elama inspirasi, kontraksi dia ragma menarik permukaan
ba ah paru ke arah ba ah. emudian, selama ekspirasi, dia ragma berelaksasi dan elastic
recoil paru. Dinding dada, dan struktur abdomen menekan paru. 1
$etode kedua untuk membuat paru berekspansi adalah untuk menaikkan sangkar
rusuk. #kspansi paru ini karena, pada posisi istirahat natural, rusuk condong ke ba ah. 'leh
karena itu membuat sternum "atuh ke belakang menu"u kolumna vertebral. /kan tetapi saat
sangkar rusuk naik, rusuk diproyeksikan ke depan sehingga sternum "uga bergerak ke depan,
men"auhi tulang belakang, membuat ketebalan anteroposterior dada lebih besar 20 selama
inspirasi maksimum dibandingkan selama ekspirasi. 'leh karena itu, semua otot yang
mengelevasi sangkar dada diklasi ikasikan sebagai otot inspirasi dan otot yang menekan
sangkar dada diklasi ikasikan sebagai otot ekspirasi. 1
2
-
8/18/2019 Fisiologi Paru-paru
3/15
-
8/18/2019 Fisiologi Paru-paru
4/15
Samuel Sebastian Sirapanji - 406148009
4
-
8/18/2019 Fisiologi Paru-paru
5/15
Samuel Sebastian Sirapanji - 406148009
Pergerakan udara masuk dan keluar paru dan tekanan ang men e!a!kan pergerakan
Paru adalah struktur elastis yang kolaps seperti balon dan mengeluarkan semua
udaranya melalui trakea kapanpun tidak ada tekanan untuk men"aganya tetap mengembang. 1
Tekanan pleural adalah tekanan dari cairan di ruang sempit antara pleura paru dan
pleura dinding dada. )ekanan pleura normal pada a al inspirasi adalah sekitar - cm 20.
emudian selama inspirasi normal, ekspansi rongga dada menarik keluar paru dengan
kekuatan lebih besar dan membuat tekanan negati sekitar -4, cm 20. )erdapat peningkatan
negativitas tekanan pleura dari - sampai -4, selama inspirasi sementara volume paru
meningkat 0, liter. emudian selama ekspirasi, ke"adian yang berlangsung adalah
kebalikannya. 1
Tekanan al"e#lar $intraal"e#lus% adalah tekanan dari udara di dalam alveoli paru.aat glotis terbuka dan tidak ada udara mengalir masuk atau keluar paru, tekanan di semua
pohon respiratorik, semua "alan menu"u alveoli , adalah setara dengan tekanan atmos er, yang
dianggap 5 zero reference pressure 6 saluran napas, yaitu 0 cm 2'. *ntuk menyebabkan aliran
udara masuk ke alveoli selama inspirasi, tekanan di dalam alveoli mencapai nilai di ba ah
tekanan atmos er 7di ba ah 08. elama inspirasi normal, tekanan alveolar turun sekitar -1
cm 2'. )ekanan negati yang kecil ini cukup untuk menarik 0, liter udara ke dalam paru
dalam 2 detik yang dibutuhkan untuk inspirasi normal. elama ekspirasi, perubahan yang
berkebalikan ter"adi. )ekanan alveolar naik sekitar 91 cm 2' dan hal ini mendorong 0, liter
udara yang diinsiprasi untuk keluar dari patu selama 2-3 detik ekspirasi. 1
)erdapat perbedaan antara tekanan alveolar dan tekanan pulmonal. al ini disebut
sebagai transpulmonary pressure . :ni adalah perbedaan tekanan antara yang ada di dalam
alveoli dan di permukaan luar paru, dan ini mengukur elastic force paru yang menyebabkan
kolapsnya paru selama respirasi, disebut tekanan recoil. etiap transpulmonary pressure
meningkat 1 cm 2', volume paru bertambah 200 milimeter. 1
Perubahan yang ter"adi selama satu siklus pernapasan , yaitu satu tarikan napas7inspirasi8 dan satu pengeluaran napas 7ekspirasi8 adalah sebagai berikut.
ebelum inspirasi dimulai, otot-otot pernapasan melemas, tidak ada udara yang
mengalur dan tekanan intraalveolus setara dengan tekanan atmos er. Pada a itan inspirasi,
otot-otot inspirasi, dia ragma dan otot antariga eksternal, terangsang untuk berkontraksi,
5
-
8/18/2019 Fisiologi Paru-paru
6/15
Samuel Sebastian Sirapanji - 406148009
sehingga ter"adi pembesaran rongga toraks. 'tot inspirasi utama adalah dia ragma, suatu
lembaran otot rangka yang membentuk dasar rongga toraks dan dipersara i oleh sara
renikus. 'tot antariga diakti kan oleh sara interkostalis. Dia ragma yang melemas berbentuk
kubah yang menon"ol ke atas ke dalam rongga toraks. e aktu berkontraksi karena stimulasi
sara renikus, dia ragma bergerak ke ba ah dan memperbesar volume rongga toraks dengan
menambah pan"ang vertikalnya. 2
Pada saat rongga toraks mengembang, paru "uga dipaksa mengembang untuk mengisi
rongga toraks yang membesar. e aktu paru mengembang, tekanan intraalveolus menurun
karena molekul dalam "umlah yang sama kini menepati volume ruang yang lebih besar. Pada
inspirasi biasa, tekanan intraalveolus men"adi 4 ; cm g. arena tekanan intraalveolus
sekarang lebih rendah dari tekanan atmos er, udara mengalir masuk ke paru mengikuti penurunan gradient tekanan dari tekanan tinggi ke rendah. *dara terus mengalir ke dalam
paru sampai tidak lagi terdapat gradient. Dengan demikian, pengembangan paru bukan
disebabkan oleh perpindahan udara ke dalam paru, melainkan udara mengalir ke dalam paru
karena turunnya tekanan intraalveolus akibat paru yang mengembang. elama inspirasi,
tekanan intrapleura turun ke 4 ! mm g akibat pengembangan toraks. 2
Pada akhir inspirasi, otot-otot inspirasi melemas. aat melemas, dia ragma kembali ke
bentukny seperti kubah. e aktu otot antariga eksternal melemas, sangkar rusukyang
terangkat turun karena adanya gravitasi, dan dinding dada dan paru yang teregang kembali
menciut ke ukuran prainspirasi karena adanya si at elastik, seperti membuka balon yang
sebelumnya sudah ditiup. e aktu paru menciut dan berkurang volumenya, tekanan
intraalveolus meningkat, karena "umlah molekul udara yang lebih besar yang terkandung di
dalam volume paru yang besar pada akhir inspirasi sekarang terkompresi ke dalam volume
yang lebih kecil. Pada ekspirasi istirahat, tekanan intraalveolus meningkat men"adi 4
-
8/18/2019 Fisiologi Paru-paru
7/15
Samuel Sebastian Sirapanji - 406148009
pengeluaran energi. ebaliknya inspirasi selalu akti karena hanya ditimbulkan oleh kontraksi
otot inspirasi dan menggunakan energi. 2
TRANSPORT OKSIGEN
1. emoglobin
'ksigen dalam darah diangkut dalam dua bentuk+
- elarutan isik dalam plasma
- :katan kimia i dengan hemoglobin
:katan hemoglobin dengan tergantung pada saturasi ' 2, "umlahnya dipengaruhi oleh
p darah dan suhu tubuh. etiap penurunan p dan kenaikkan suhu tubuh
mengakibatkan ikatan hemoglobin dan ' 2 menurun.
2. 'ksigen content
=umlah oksigen yang diba a oleh darah dikenal sebagai oksigen content (Ca O 2 )
- Plasma
- Hemoglobin
VENTILASI ALVEOLAR
al yang sangat penting dari sistem ventilasi pulmonal adalah untuk memperbarui
udara di arkade pertukaran di paru secara kontinu. /rea ini termasuk alveoli, alveolar sacs ,
duktus alveolar, dan bronkiolus respiratorik. *kuran dimana udara baru mencapai area ini
dinamakan ventilasi alveolar. /nehnya, selama respirasi normal, volume udara di udara tidal
7
-
8/18/2019 Fisiologi Paru-paru
8/15
Samuel Sebastian Sirapanji - 406148009
hanya cukup untuk mengisi "alur turun respiratorik sampai bronkiolus terminal, dengan hanya
porsi kecil dari udara inspirasi yang benar-benar mengalir ke alveoli. $eskipun demikian,
bagaimana udara bergerak mele ati "arak kecil dari bronkiolus terminal ke dalam alveoli>
=a abannya adalah dengan di usi. Di usi disebabkan oleh pergerakan kinetik molekul, setiap
molekul gas bergerak pada kecepatan tinggi diantara molekul lain. ecepatan pergerakan
molekul pada udara respiratorik sangat hebat dan "araknya sanagt pendek dari bronkiolus
terminal ke alveoli dimana gas bergerak mele ati "arak ini hanya dalam hitungan raksi
detik. 1
TRANSPORTASI GAS RESPIRASI
a. Ventilasielama inspirasi udara mengalir dari atmos ir ke alveoli. elama ekspirasi
sebaliknya yaitu udara keluar dari paru-paru. *dara yang masuk ke dalam alveoli
mempunyai suhu dan kelembaban atmos ir. *dara yang dihembuskan "enuh dengan
uap air dan mempunyai suhu sama dengan tubuh.
b. Di usi
?aitu proses dimana ter"adi pertukaran ' 2 dan (' 2 pada pertemuan udara dengan
darah. )empat di usi yang ideal yaitu di membran alveolar-kapiler karena
permukaannya luas dan tipis. Pertukaran gas antara alveoli dan darah ter"adi secara
di usi. )ekanan parsial '2 7Pa'28 dalam alveolus lebih tinggi daripada dalam
darah ' 2 dari alveolus ke dalam darah. ebaliknya 7Pa(' 28 darah @ 7Pa(' 28
alveolus sehingga perpindahan gas tergantung pada luas permukaan dan ketebalan
dinding alveolus. )ransportasi gas dalam darah ' 2 perlu ditransport dari paru-paru
ke "aringan dan (' 2 harus ditransport kembali dari "aringan ke paru-paru. Aeberapa
aktor yg mempengaruhi dari paru ke "aringan , yaitu+
o (ardiac out put.o =umlah eritrosit.
o #Bercise
o ematokrit darah, akan meningkatkan viskositas darah
mengurangi transport ' 2 menurunkan ('.
8
-
8/18/2019 Fisiologi Paru-paru
9/15
Samuel Sebastian Sirapanji - 406148009
c. Per usi pulmonal
$erupakan aliran darah aktual melalui sirkulasi pulmonal dimana ' 2 diangkut
dalam darah membentuk ikatan 7oksi b8 C 'ksihaemoglobin 7; , 8 sedangkan
dalam eritrosit bergabung dengan b dalam plasma sebagai ' 2 yg larut dlm plasma
71, 8. (' 2 dalam darah ditransportasikan sebagai bikarbonat, dalam eritosit
sebagai natrium bikarbonat, dalam plasma sebagai kalium bikarbonat , dalam
larutan bergabung dengan b dan protein plasma. (' 2 larut dalam plasma sebesar
E 4 , bF (' 3 (arbamoni b 7carbamate8 sebesar 1 E 20 , b 9 (' 2
b(' bikarbonat sebesar
-
8/18/2019 Fisiologi Paru-paru
10/15
Samuel Sebastian Sirapanji - 406148009
KONTROL PERNAPASAN
Pusat pernapasan di !atang #tak menentukan p#la !ernapas ritmis
Aernapas harus berlangsung dalam pola siklik dan kontinu. Pola ritmis bernapas
diciptakan oleh aktivitas sara siklis ke otot-otot pernapasan. Dengan kata lain, aktivitas
pemacu yang menciptakan ritmisitas bernapas terletak di pusat kontrol pernapasan di otak.
Persara an ke sistem pernapasan merupakan kebutuhan mutlak untuk mempertahankan
pernapasan dan untuk secara re leks menyesuaikan tingkat ventilasi untuk memenuhi
kebutuhan penyerapan ' 2 dan pengeluaran (' 2 yang terus berubah-ubah. /ktivitas
pernapasan "uga dapat dimodi ikasi secara senga"a untuk berbicara, bernyanyi, bersiul,
memainkan instrumen tiup, atau menahan napas ketika berenang. 2
ontrol sara atas pernapasan melibatkan 3 komponen terpisah, yaitu+ 2
1. &aktor- aktor yang bertanggung "a ab untuk menghasilkan irama inspirasiCekspirasi
bergantian2. &aktor- aktor yang mengatur kekuatan ventilasi 7kecepatan dan kedalaman bernapas8 agar
sesuai dengan kebutuhan tubuh
10
-
8/18/2019 Fisiologi Paru-paru
11/15
Samuel Sebastian Sirapanji - 406148009
3. &aktor- aktor yang memodi ikasi aktivitas pernapasan untuk memenuhi tu"uan lain.
$odi ikasi ini dapat bersi at volunter, misalnya kontrol pernapasan saat berbicara, atau
involunter, misalnya manuver pernapasan yang ter"adi pada saat batuk atau bersin.
Pusat kontrol pernapasan yang terletak di batang otak bertanggung "a ab untuk
menghasilkan pola bernapas yang berirama. Pusat kontrol pernapasan primer, pusat
pernapasan medulla 7medullary respiratory center 8, terdiri dari beberapa agregat badan sel
sara di dalam medulla yang menghasilkan keluaran ke otot pernapasan. elain itu, terdapat
dua pusat pernapasan lain yang lebih tinggi di batang otak, di pons, yaitu pusat apnustik dan
pusat pneum#taksik . Pusat-pusat di pons ini mempengaruhi keluaran dari pusat pernapasan
medula. Aagaimana pastinya berbagai daerah ini berinteraksi untuk menciptakan ritmisitas
bernapas masih belum "elas, tetapi aktor- aktor berikut diduga berperan.2
&' Neur#n inspirasi dan ekspirasi di pusat medulla
ita bernapas secara berirama karena kontraksi dan relaksasi berganti-ganti otot-
otot pernapasan, yaitu dia ragma dan otot antariga eksternal, yang masing-masing
dipersara i oleh sara renikus dan sara interkostalis. Aadan sel dari serat-serat sara yang
membentuk sara -sara tersebut terletak di korda spinalis. :mpuls yang berasal dari pusat
medulla berakhir di badan sel neuron motorik ini. Pada saat diakti kan, neuron-neuron
motorik ini kemudian merangsang otot-otot pernapasan, sehingga ter"adi inspirasiH
se aktu neuron-neuron ini tidak akti , otot-otot inspirasi melemas dan ter"adi ekspirasi.
Pusat pernapasan medulla terdiri dari dua kelompok neuron yang dikenal sebagai
kelompok pernapasan dorsal dan kelompok pernapasan ventral. 2
Kel#mp#k respirasi d#rsal 7dorsal respiratory group, DRI8 terutama terdiri dari
neuron inspirasi yang serat-serat desendensnya berakhir di neuron motorik yang
mempersara i otot-otot inspirasi. aat neuron-neuron inspirasi DRI membentuk potensial
aksi, ter"adi inspirasiH ketika mereka berhenti melepaskan muatan, ter"adi ekspirasi.#kspirasi berakhir saat neuron-neuron inspirasi kembali mencapai ambang dan
melepaskan muatan. Dengan demikian, DRI pada umumnya dianggap sebagai penentu
irama dasar ventilasi. 2
11
-
8/18/2019 Fisiologi Paru-paru
12/15
Samuel Sebastian Sirapanji - 406148009
DRI memiliki interkoneksi penting dengan kel#mp#k respirasi "entral 7ventral
respiratory group , !" 8. VRI terdiri dari neuron inspirasi dan neuron ekspirasi, yang
keduanya tetap inakti selama bernapas tenang. Daerah ini diakti kan oleh DRI sebagai
mekanisme overdrive 7penambah kecepatan8 selama periode pada saat kebutuhan akan
ventilasi meningkat. elama bernapas tenang, tidak ada impuls yang dihasilkan di "alur-
"alur desendens dari neuron ekspirasi. anya selama ekspirasi akti , neuron-neuron
ekspirasi merangsang neuron motorik yang mempersara i otot ekspirasi. elain itu, neuron
inspirasi VRI, apabila dirangsang oleh DRI, memacu aktivitas inspirasi saat kebutuhan
akan ventilasi meningkat. 2
Pengaru( pusat pneumatik dan apnustik' Pusat pneumotaksik mengirim impuls
ke DRI yang membantu 5mematikan6C s#ith off neuron inspirasi, sehingga durasi inspirasidibatasi. ebaliknya, pusat apnustik mencegah neuron inspirasi dari proses s#itch off ,
sehingga menambah dorongan inspirasi. Pusat pneumotaksik lebih dominan daripada
pusat apnustik. 2
Re)leks Hering-Breuer. /pabila tidal volume besar 7lebih dari 1 liter8, misalnya
ketika berolahraga, re leks Hering$%reuer dipicu untuk mencegah pengembangan paru
berlebihan. Reseptor regang paru 7 pulmonary stretch refle& 8 yang terletak di dalam lapisan
otot polos saluran pernapasan diakti kan oleh peregangan paru "ika tidal volume besar. 2
*' Pengatur !esarn a "entilasi
eberapapun banyaknya ' 2 yang diesktraksi dari darah atau (' 2 yang
ditambahkan ke dalamnya di tingkat "aringan, P' 2 dan P(' 2 darah arteri sistemik yang
meninggalkan paru tetap konstan, yang menun"ukkan bah a kandungan gas darah arteri
diatur secara ketat. Ias-gas darah arteri dipertahankan dalam rentang normal secara
eksklusi dengan mengubah-ubah kekuatan ventilasi untuk memenuhi kebutuhan tubuh
akan penyerapan ' 2 dan pengeluaran (' 2.2
Pusat pernapasan medula menerima masukan yang memberi in ormasi mengenai
kebutuhan tubuh akan pertukaran gas. emudian pusat ini berespons dengan mengirim
sinyal-sinyal yang sesuai ke neuron motorik yang mempersara i otot-otot pernapasan
untuk menyesuaikan kecepatan dan kedalaman ventilasi untuk memenuhi kebutuhan-
12
-
8/18/2019 Fisiologi Paru-paru
13/15
Samuel Sebastian Sirapanji - 406148009
kebutuhan tersebut. Dua sinyal yang paling "elas untuk meningkatkan ventilasi adalah
penurunan P '2 arteri dan pengikatan P ('2 arteri. edua aktor ini memang mempengaruhi
tingkat ventilasi, tetapi tidak dengan dera"at yang sama dan melalui "alur yang sama. =uga
terdapat aktor ketiga, 9, yang berpengaruh besar pada tingkat aktivitas pernapasan. 2
3. Ventilasi dapat dipengaru(i #le( )akt#r+)akt#r ang tidak !erkaitan dengan
ke!utu(an pas#kan O * atau pengeluaran ,O *
ecepatan dan kedalaman bernapas dapat dimodi ikasi oleh sebab-sebab di luar
kebutuhan akan pasokan ' 2 atau pengeluaran (' 2. Re leks-re leks protekti , misalnya
bersin dan batuk, secara temporer mengatur aktivitas pernapasan sebagai usaha untuk
mengeluarkan bahan-bahan iritan dari saluran pernapasan. :nhalasi bahan iritan tertentu
sering memicu penghentian ventilasi. Fyeri yang berasal dari bagian lain tubuh secara
re leks merangsang pusat pernapasan 7sebagai contoh, seseorang 5megap-megap6 "ika
merasa nyeri8. $odi ikasi bernapas secara involunter "uga ter"adi selama ekspresi berbagai
keadaan emosional, misalnya terta a, menangis, bernapas pan"ang, dan mengerang. 2
$odi ikasi yang dicetuskan oleh emosi ini diperantarai oleh hubungan-hubungan
antara sistem limbik otak 7yang bertanggung "a ab untuk emosi8 dan pusat pernapasan.
elain itu, pusat pernapasan secara re leks dihambat selama proses menelan, pada saat
saluran pernapasan ditutup untuk mencegah makanan masuk ke paru. 2
$anusia "uga memiliki kontrol volunter yang cukup besar terhadap ventilasi.
ontrol bernapas secara volunter dilakukan oleh korteks serebrum, yang tidak beker"a
pada pusat pernapasan di otak, tetapi melalui impuls yang dikirim secara langsung ke
neuron-neuron motorik di korda spinalis yang mempersara i otot pernapasan. ita dapat
secara senga"a melakukan hiperventilasi atau pada keadaan ekstrim yang lain, menahan
napas kita, tetapi hanya untuk "angka aktu yang singkat. Perubahan-perubahan kimia iyang kemudian ter"adi di darah arteri secara langsung dan secara re leks mempengaruhi
pusat pernapasan yang kemudian mengalahkan masukan volunter ke neuron motorik otot
pernapasan. elain bentuk-bentuk ekstrim pengontrolan pernapasan tadi, kita "uga
13
-
8/18/2019 Fisiologi Paru-paru
14/15
Samuel Sebastian Sirapanji - 406148009
mengontrol pernapasan untuk melakukan berbagai tindakan volunter, misalnya berbicara,
bernyanyi, dan bersiul. 2
14
-
8/18/2019 Fisiologi Paru-paru
15/15
Samuel Sebastian Sirapanji - 406148009
-AFTAR PUSTAKA
1. Iuyton, /rthur (, =ohn #. all. 'e&tbook of edical Physiology #d. e-10. * /+ JA.
aunders (ompany, 2001+ !32-;.
2. her ood, Gauralee. *isiologi anusia, dari +el ke +istem #d. e-2. =akarta+ #I(,
2001+!1 -20, !!4-