FISIOLOGI PERNAFASAN

Fungsi umum sistem pernafasan
Sirkulasi (pertukaran) gas O2 & CO2 seluler
Menekan abdomen selama eliminasi urin dan feces dan melahirkan
Proses batuk dan bersin, merupakan reflek protektif.
Menghasilkan suara dan resonansi

Anatomi
Anatomi pernafasan tdd:
Bagian konduksi (conductions portion), membawa udara ke dan dari alveolus, tdk terjadi pertukaran gas.
struktur yg menyalurkan udara yg diinspirasi ke alveolus pada paru dan membawa udara ekspirasi dari paru-paru ke atmosfir. (hidung – faring – laring – trakhea – bronkus)
2. Area respirasi (respiration portion), yaitu pada alveolus yg merupakan unit fungsional, terjadi pertukaran gas

Hidung, fisiologi hidung
a. Respirasi  3 proses:
Filtrasi
Penghangatan
Pelembaban
b. Penerimaan sensasi bau  bag. Medial rongga hidung
 epithellium olfactory.
c. Ruang resonansi  pembentukan suara fonetik

Faring
Larynx
Fisiologi laring:
Produksi suara  vokalisasi
Katup  saat menelan: katup menutup  cegah terjadi aspirasi ke dalam trakheobronchial.
Katup saat batuk  pita suara tertutup  tekanan batang trakcheobronchial tinggi.

Trachea
Di dalamnya terdapat Pseudostratified ciliated columnar epithelium memiliki sel goblet  fungsi: sekresi mucus.
Cilia  fungsi: Memicu refleks batuk

Bronchus
Dua bagian:
Bronchus kanan: lebih pendek, besar & memiliki lumen yg besar, terdiri dari lobus atas, tengah & bawah.
Bronchus kiri: terdiri dari lobus atas & bawah.

Fungsi: menyalurkan udara menuju paru-paru
- Bronchus  bronchiolus : fungsi  mensuplai segmen bronchopulmoner.
Setiap segmen bronchus memiliki >50 terminal bronchiolus
Setiap bronchiolus membentuk >2 ductus alveolus
Dinding bronchus mengandung carttilago & otot-otot polos.
Otot polos berkontraksi  bronchospasme  lumen sempit  resistensi jalan nafas meningkat

RESPIRATIONS PORTIONS

Bronchiolus  ductus alveolar > 14 juta Alveolus 300 juta
Dinding alveolus mengandung membran alveolar & cairan interstitial (serabut kolagen)
- Pertukaran gas O2 dan CO2 di dlm paru  melalui proses difusi pada dinding alveoli  berikatan dengan Hb


Pulmo
Organ yg terdapat dlm rongga thorax
Terdiri dari paru kiri ( 2 lobus) & kanan (3 lobus)
Paru dilapisi oleh membran serosa (pleura visceral)
Dinding thorax dilapisi oleh pleura parietal
Diantara kedua pleura ada rongga yg berisi cairan: ± 10-20 cc  fungsi untuk menurunkan gaya gesek permukaan kedua pleura saat bernafas.

Definisi pernafasan/respiration
Respiration, adalah pertukaran gas antara individu dan
Lingkungan. (kozier : 1991) atau
Keseluruhan proses pertukaran gas antara udara atmosfir
dan darah dan antara darah dengan sel-sel tubuh.
Dibagi menjadi 2 bagian :

Respirasi Eksternal: proses pertukaran O2 & CO2 ke dan dari paru ke dalam darah.  O2 masuk ke dalam darah dan CO2 + H2O masuk ke paru paru kemudian dikeluarkan dari tubuh

2. Respirasi internal/respirasi sel: proses pertukaran O2 & CO2 di tingkat sel  peristiwa biokimiawi untuk proses kehidupan

Proses pernafasan, tdd dari 3 bagian :
Ventilasi pulmonal
yaitu masuk dan keluarnya aliran udara antara atmosfir dan alveoli paru. Yang terjadi mll proses bernafas (inspirasi dan ekspirasi).
Disfusi gas (oksigen dan karbondioksida) antara alveoli dan kapiler pulmonal
Transport O2 & CO2 melalui darah ke dan dari sel jaringan

Mekanik pernafasan
Masuk dan keluarnya udara dari atmosfir ke dalam paru-paru dimungkinkan olen peristiwa mekanik pernafasan sbb:

Inspirasi (inhalasi) : masuknya O2 dari atmosfir & CO2 ke dlm jalan nafas.
Otot difragma kontraksi dan kubah difragma turun,
Otot intercostalis externa menarik dinding dada agak keluar  Ruang dalam dada membesar  teknan dalam alveolus menurun  udara masuk paru-paru

Ekspirasi (exhalasi): keluarnya CO2 dari paru ke atmosfir melalui jalan nafas.
Otot difragma dan m. intercotalis interna relaksasi.  difragma naik, dinding dada masuk ke dalam  dan ruang didalam dada mengecil  tekanan dalam alveolus meningkat  udara keluar dari paru-paru
Proses ekspirasi berlangsung pasif


Satu kali bernafas = 1 x inspirasi dan 1 x ekspirasi
Otot-otot yang membantu dalam respirasi:
Inspirasi:
Utama: Diafragma & intercostalis eksterna
Tambahan: sternocleidomastoideus, scalenus
Ekspirasi: intercostalis interna & otot abdominalis (rectus transversus &
obliqus).

Mekanisme Bernafas
Inspirasi dan ekspirasi terjadi karena adanya kontraksi dan relaksasi otot-otot pernafasan
Selama inspirasi tenang, difragma dan m. interkonta ekterna berkontraksi dan volume thorax meningkat
Selam ekspirasi tenang. Otot-otot tersebut relaksasi dan recoil elastis paru-paru dan thorak yang menyebabkan penurunan volume thorax
Kekuatan inspirasi dan ekspirasi dibantu oleh kontraksi otot pernafasan asesoris

(www.mhhe.com/biosci/ap/foxhumphys/student/olc)

4. Transportasi gas pernafasan
a. Ventilasi
Selama inspirasi udara mengalir dari atmosfir ke alveoli. Selama ekspirasi sebaliknya

Udara yg masuk ke dalam alveoli mempunyai suhu dan kelembaban atmosfir. Udara yg dihembuskan jenuh dengan uap air dan mempunyai suhu sama dengan tubuh
. Difusi
Yaitu proses dimana terjadi pertukaran O2 dan CO2 pada pertemuan udara – darah. Tempat difusi yg ideal yaitu di membran alveolar-kapilar karena permukaannya luas dan tipis
Pertukaran gas antara alveoli dan darah terjadi secara difusi. Tekanan parsial O2 (PaO2) dalam alveolus lebih tinggi dari pada dalam darah  O2 dari alveolus ke dalam darah.
Sebaliknya (PaCO2) darah > (PaCO2) alveolus

Perpindahan gas tergantung pada luas permukaan dan ketebalan dinding alveolus

Transportasi gas dalam darah

O2 perlu ditrasport dari paru-paru ke jaringan dan CO2 harus ditransport kembali dari jaringan ke paru-paru.

Beberapa faktor yg mempengaruhi dari paru ke jaringan
- Cardiac out put
- Jumlah eritrosit
- Exercise
- Hematokrot darah, akan meningkatkan vikositas darah
 menurunkan CO  mengurangi transport O2

Perfusi pulmonal adalah aliran darah aktual melalui sirkulasi pulmonal

O2 diangkut dlm darah;
dalam eritrosit bergabung dgn Hb  (oksi Hb) / Oksihaemoglobin (98,5%)
dalam plasma sbg O2 yg larut dlm plasma (1,5%)


CO2 dlm darah ditrasport sbg bikarbonat
Dalam eritosit sbg natrium bikarbonat
Dalam plasma sbg kalium bikarbonat
Dalam larutan bergabung dengan Hb dan protein plasma
5 – 7 %  C02 larut dalam plasma
15 – 20 %  Carbamoni Hb (carbamate)  HbNHCO3
Hb + CO2 HbC0
60 – 80%  bikarbonat  HCO3
CO2 + H2O H2CO3 - H+ + CO3-

4b.Pengukuran volume paru
Fungsi paru, yg mencerminkan mekanisme ventilasi disebut volume paru dan kapasitas paru

Volume paru dibagi menjadi :
volume tidal (TV) volume udara yang dihirup dan dihembuskan setiap kali bernafas.
Volume cadangan inspirasi (IRV) , volume udara maksimal yg dapat dihirup setelah inhalasi normal
Volume Cadangan Ekspirasi (ERV), volume udara maksimal yang dapat dihembuskan dengan kuat setelah exhalasi normal
Volume residual (RV) volume udara yg tersisa dalam paru-paru setelah ekhalasi maksimal

Kapasitas Paru
Kapasitas vital (VC), volume udara maksimal dari poin inspirasi maksimal
Kapasitas inspirasi (IC) Volume udara maksimal yg dihirup setelah ekspirasi normal
Kapasitas residual fungsiunal (FRC), volume udara yang tersisa dalam paru-paru setelah ekspirasi normal
Kapasitas total paru (TLC) volume udara dalam paru setelah inspirasi maksimal

Typical Values (young adult male of average size)
TV = 0.5-0.6 L (liters)
IRV = 3.0 L
ERV = 1.3 L
RV = 1.2 L

VC = 4.8 L ( 5 Liters)  VC = TV + IRV + ERV
TLC = 6.0 L  TLC = VC + RV
= TV + IRV + ERV + RV
FRC = 2.5 L  FRC = RV + ERV
IC = 3.5 L  IC = TV + IRV
Note: "normal" values depend upon age, sex, and size

Sumber : www.acbrown.com/lung

5. Pengaturan pernafasan
5a. Jenis-jenis lokasi pusat nafas

Mekanisme pernafasan diatur oleh 2 faktor utama :
Pengendalian Oleh saraf

Pusat ritminitas di medula oblongata langsung mengatur otot otot pernafasan
Aktivitas medula dipengaruhi pusat apneuistik dan pnemotaksis
Kesadaran bernafas dikontrol oleh korteks serebri

Pusat Respirasi
a. Medullary Rhythmicity Area:
- Area Inspirasi & ekspirasi
- Mengatur ritme dasar respirasi

b. Pneumotaxic Area:
- Di bagian atas pons
- Membantu koordinasi transisi antara inspirasi &
ekspirasi
- Mengirim impuls inhibisi ke area inspirasi  mencegah
paru-paru terlalu mengembang

c. Apneustic Area:
- Membantu koordinasi transisi antara inspirasi &
ekspirasi
- Mengirim impuls ekshibisi ke area inspirasi

Saraf pernafasan :
N. Phrenicus  diafragma
N. Spinal thoraxic  otot intercosta
Saraf simpatis dan parasimpatis

2. Pengendalian secara kimia
Pernafasan dipengaruhi oleh : PaO2, pH, dan PaCO2
Pusat khemoreseptor : medula, bersepon terhadap perubahan kimia pd CSF akibat perub kimia dalam darah.
Kemoreseptor perifer : pada arkus aortik dan arteri karotis