pernapasan manusia

Tinjauan Fisiologi Pernafasan Manusia.

I. Pendahuluan.

Energi gerak manusia diperoleh dari metabolisme energi dalam sel otot, yang dalam prosesnya sangat membutuhkan oksigen (O₂) yang didapatkan dari pernapasan. Pernapasan merupakan konsekuensi sistem kerja organ tubuh manusia ketika hidup dan beraktivitas untuk saling mendukung dan berkoordinasi dengan organ fisiologis yang lainnya. 

II. Sistim Pernapasan.

1. Fungsi Pernapasan.

Fungsi pokok sistim pernapasan adalah mendapatkan O₂ agar dapat digunakan oleh sel-sel tubuh dan mengeluarkan karbondioksida (CO₂) dari yang dihasilkan oleh sel tubuh yang merupakan limbah metabolisme energi. ^{(Sherwood, 2001: 411 dan Irianto, 2004: 41)}

2. Organ Pernapasan.

Organ utamanya meliputi: Hidung (nares anterior); Faring (nasofaring, orofaring dan laringofaring); Laring; Trakea (batang tenggorok); Bronkus; dan Paru (Pulmonum).

3. Mekanisme dan Jenis Pernapasan.

Di dalam paru terdapat kurang lebih 300 juta alveoli, dan di alveolus terjadi proses pertukaran O₂ dari udara (dari alveolus dilepas ke kapiler pulmonal, diterima vena pulmonal, dan selanjutnya Hb O₂ dibawa ke jantung untuk dipompa keseluruh tubuh lewat pembuluh nadi arteri); sedangkan karbondioksida (CO₂) salah satu limbah metabolisme (dilepas oleh sel diangkut melalui aliran darah pada vena dibawa ke jantung, kemudian melalui arteri pulmonal dibawa ke paru dan CO₂ dilepaskan ke alveoli), selanjutnya dinapas keluarkan melalui hidung.

Adapun komposisi udara inspirasi dan ekspirasi dalam respirasi adalah sebagai berikut::

Tabel 1: Perbandingan gas inspirasi dan ekspirasi

^{(Diambil dari: Irianto, 2004: 202).}.

	G A S
	Nitrogen (N2)	Oksigen (O2)	Karbondiksida (CO2)
Udara inspirasi	79 %	20 %	0,4 %
Udara ekspirasi	79 %	16 %	4 %

^{(Diambil dari: Irianto, 2004: 202).}

Terjadinya proses pernapasan dada adalah menggunakan gerakan otot-otot antar tulang rusuk. Rongga dada membesar karena tulang dada dan rusuk terangkat akibat kontraksi otot-ototnya. Ketika paru mengembang, volume membesar dan tekanan udaranya lebih kecil daripada tekanan udara luarnya. Sedangkan pernapasan perut adalah pernapasan yang menggunakan otot diafragma. Otot-otot sekat rongga dada berkonstraksi sehingga diafragma yang semula cembung menjadi agak rata, sehingga paru mengembang kea rah perut (abdomen). Mekanisme pernapasan mengikuti tertib hukum Boyle ( P₁ . V₁ = P₂ . V₂), udara mengalir dari tempat yang bertekanan tinggi ke tempat yang bertekanan rendah, sehingga udara masuk ke dalam paru.

4. Kecepatan dan Kontrol Pernapasan.

Kecepatan pernapasan dikendalikan secara kimiawi, ketika O₂ dari udara (dari alveolus dari dilepas ke kapiler pulmonal, diterima vena pulmonal; dan CO₂ dilepaskan ke alveoli, proses keduanya melalui difusi). ^{(Sherwood, 2001: 411)} Dan dikendalikan oleh saraf (didalam medulla oblongata, ketika medapat rangsangan akan mengeluarkan impuls yang dirambatkan oleh saraf spinalis ke otot pernapasan, yakni otot diafragma dan otot inerkostalis dengan intensitas konstarksi rata-rata 14 kali per menit.).

5. Perubahan dalam Pernapasan.

Dalam keadaan normal, paru mengandung sekitar 2 sampai 2,5 liter udara selama siklus respirasi, tetapi dapat diisi sampai 5,5 liter atau dikosongkan sampai tersisa 1 liter. ^{(Sherwood, 2001: 430)}

Alat untuk mengukur besarnya udara inspirasi dan ekspirasi adalah Spirometer. Terdapat berbagai jenis perubahan volume dalam proses respirasi, yakni:

1) Volume Tidal (TV), adalah volume udara yang masuk atau keluar dari hidung sewaktu bernapas dalam keadaan istirahat, sebanyak 500 Cc.

2) Volume Cadangan ekspirasi (Suplemen), yaitu volume udara ekspirasi yang masih dapat dikeluarkan setelah ekspirasi normal (tidal), kira-kira 1250 Cc.

3) Volume cadangan inspirasi (komplemen), yaitu volume udara inspirasi yang masih dapat dihirup setelah inspirasi normal (tidal), adalah 3000 Cc.

4) Kapasitas Vital (KV), yaitu sejumlah Volume Suplemen + Volume Tidal + Volume Komplemen; atau sama dengan Volume Udara Maksimal yang dapat dikeluarkan dalam sekali ekspirasi setelah inspirasi maksimal; volumenya 4750 Cc.

5) Volume Residual (VR), nilai rata-ratanya =1200 Cc). Walaupun dilakukan ekspirasi sangat maksimal, selalu terdapat sisa udara dalam paru yang tidak dapat dikeluarkan dengan ekspirasi biasa. Ini disebut Volume Residu.

6) Ventilasi semenit, adalah seberapa banyak udara yang dihirup atau dihembuskan (tidak kedua-duanya) dalam waktu satu menit, selanjutnya yang digunakan sebagai ukuran adalah udara yang dikeluarkan (Volume Ekspirasi = VE). Jumlah ini dapat ditentukan dengan mengetahui: 1). Volume Tidal (VT), yaitu berapa banyak jumlah udara yang dihirup dan dikeluarkan setiap daur pernapasan; dan 2). Frekuensi bernapas, yaitu berapa kali bernapas dalam satu menit; Selanjutnya ditulis dengan persamaan sebagai berikut::

FISIOLOGI PERNAPASAN
Fungsi paru-paru adalah pertukaran gas oksigen dan karbon dioksida. Pada pernapasan melalui paru-paru atau pernapasan eksterna, oksigen dipungut melalui hidung dan mulut. Pada waktu bernapas, oksigen masuk melalui trakea dan pipa bronkhial ke alveoli, dan dapat erat hubungan dengan darah di dalam kapiler pulmonaris.Hanya satu lapisan membran , yaitu membran alveoli-kapiler, memisahkan oksigen
dari darah. Oksigen menembus membran ini dan dipungut oleh hemoglobin sel darah merah dan dibawa ke jantung. Dari sini, dipompa di dalam arteri ke semua bagian tubuh. Darah meninggalkan paru-paru pada tekanan oksigen 100 mmHg dan pada tingkat ini hemoglobinnya 95 persen jenuh oksigen.Di dalam paru-paru, karbon dioksida adalah salah satu hasil buangan metabolisme, menembus membran alveoler-kapiler dari kapiler darah ke alveoli dan setelah melalui pipa bronkhial dan trakhea, dinafaskan keluar melalui hidung dan mulut. Empat proses yang berhubungan dengan pernafasan pulmoner atau pernafasan
eksterna :
1. Ventilasi pulmoner, atau gerak pernafasan yang menukar udara dalam alveoli dengan udara luar.
2. Arus darah melalui paru-paru
3. Distribusi arus udara dan arus darah sedemikian sehingga jumlah tepat dari setiapnya dapat mencapai semua bagian tubuh
4. Difusi gas yang menembusi membran pemisah alveoli dan kapiler. CO2 lebih mudah berdifusi daripada oksigen.
Semua proses ini diatur sedemikian sehingga darah yang meninggalkan paru-paru menerima jumlah tepat CO2 dan O2. Pada waktu gerak badan lebih banyak darah datang di paru-paru membawa terlalu banyak CO2 dan terlampau sedikit O2. Jumlah CO2 itu tidak dapat dikeluarkan, maka konsentrasinya dalam arteri bertambah. Hal ini merangsang pusat pernapasan dalam otak untuk memperbesar kecepatan dan dalamnya pernapasan. Penambahan ventilasi yang dengan demikian terjadi
pengeluaran CO2 dan memungut lebih banyak O2.
PERNAPASAN JARINGAN ATAU PERNAPASAN INTERNA
Darah yang telah menjenuhkan hemoglobinnya dengan oksigen (oksihemoglobin) mengitari seluruh tubuh dan mencapai kapiler, dimana darah bergerak sangat lambat. Sel jaringan memungut oksigen dari hemoglobin untuk memungkinkan oksigen berlangsung dan darah menerima sebagai gantinya hasil buangan oksidasi yaitu karbondioksida.Perubahan- perubahan berikut terjadi dalam komposisi udara dalam alveoli, yang disebabkan pernapasan eksterna dan pernapasan interna atau penapasan jaringan.
Udara (atmosfer) yang dihirup:
Nitrogen : 79 %
Oksigen : 20 %
Karbondioksida : 0-0,4 %
Udara yang masuk alveoli mempunyai suhu dan kelembaban atmosfer.
Udara yang dihembuskan:
Nitrogen : 79 %
Oksigen : 16 %
Karbon dioksida : 4-0,4
Udara yang dihembuskan jenuh dengan uap air dan mempunyai suhu yang sama dengan badan (20 persen panas badan hilang untuk pemanasan udara yang dikeluarkan).
Daya Muat Udara oleh Paru
Besarnya daya muat udara oleh paru-paru ialah 4.500 ml sampai 5.000 ml atau 4,5 sampai 5 liter udara. Hanya sebagian kecil dari udara ini, kira-kira 1/10nya atau 500 ml adalah udara pasang surut (tidal air), yaitu yang dihirup masuk dan dihembuskan ke luar pada pernapasan biasa dengan tenang.
Kapasitas tidal. Volume udara yang dapat dicapai masuk dan keluar paru-paru pada penarikan napas dan pengeluaran napas paling kuat, disebut kapasitas vital paru-paru. Diukurnya dengan alat spirometer. Pada seorang laki-laki, normal 4-5 liter dan pada seorang perempuan 3-4 liter. Kapasitas itu berkurang pada penyakit paru-paru , pada
penyakit jantung (yang menimbulkan kongesti paru-paru) dan pada kelemahan otot pernapasan.

KECEPATAN DAN PENGENDALIAN PERNAPASAN

Mekanisme pernapasan diatur dan dikendalikan oleh dua faktor utama. (a) kimiawi, dan (b) pengendalian oleh saraf. Beberapa faktor tertentu merangsang pusat pernapasan yang terletak di dalam medula oblongata. Dan kalau dirangsang maka pusat itu mengeluarkan impuls yang disalurkan oleh saraf spinalis ke otot pernapasan yaitu otot diafrag ma dan otot interkostalis.

Pengendalian oleh saraf. Pusat pernapasan ialah suatu pusat otomatik di dalam medula oblongata yang mengeluarkan impuls eferen ke otot pernapasan. Melalui beberapa radix saraf servikalis impuls ini diantarkan ke diafragma oleh saraf frenikus dan di bagian yang lebih rendah pada sumsum belakang, impulsnya berjalan dari daerah torax melalui saraf interkostalis untuk merangsang otot interkostalis. Impuls ini menimbulkan kontraksi ritmik pada otot diafragma dan interkostal yang kecepatan kira-kira lima belas kali setiap menit.Impuls aferen yang dirangsang oleh pemekaran gelembung udara, diantarkan oleh saraf vagus ke pusat pernapasan di dalam medula.
Pengendalian secara kimiawi
Faktor kimiawi ini ialah faktor utama dalam pengendalian dan pengaturan frekuensi,kecepatan dan dalamnya gerakan pernapasan. Pusat pernapasan di dalam sumsum sangat peka pada reaksi : kadar alkali darah harus dipertahankan. Karbondioksida adalah produk asam dari metabolisme, dan bahan kimia yang asam ini merangsang pusat pernapasan untuk mengirim keluar impuls saraf yang bekerja atas otot pernapasan.
Kedua, pengendalian, melalui saraf dan secara kimiawi adalah penting. Tanpa salah satunya orang tak dapat bernafas terus. Dalam hal paralisa otot pernapasan (interkostal, dan diafragma), digunakan ventilasi paru-paru atau suatu alat pernapasan buatan lainnya untuk melanjutkan pernapasan, sebab dada harus bergerak supaya udara dapat dikeluarmasukkan paru-paru.
Faktor tertentu lainnya menyebabkan penambahan kecepatan dan dalamnya pernapasan. Gerakan badan yang kuat yang memakai banyak oksigen dalam otot untuk memberi energi yang diperlukan untuk pekerjaan, akan menimbulkan kenaikan pada jumlah karbon dioksida di dalam darah dan akibatnya pembesaran ventilasi paru-paru.
Emosi, rasa takut dan sakit misalnya, menyebabkan impuls yang merangsang pusat pernapasan dan menimbulkan penghirupan udara secara kuat. Hal yang kita ketahui semua.
Impuls aferen dari kulit menghasilkan efek serupa- bila badan dicelup dalam air dingin atau menerima guyuran air dingin, maka penarikan napas kuat menyusul. Pengendalian secara sadar atas gerakan pernapasan mungkin, tetapi tidak dapat dijalankan lama. Oleh sebab gerakannya adalah otomatik. Suatu usaha untuk menahan napas untuk waktu lama akan gagal karena pertambahan karbondioksida yang melebihi normal di dalam darah akan menimbulkan rasa tak enak.
Kecepatan pernapasan pada wanita lebih tinggi daripada pria. Kalau bernapas secara normal maka ekspirasi akan menyusul inspirasi, dan kemudian ada istirahat sebentar.
Inspirasi-ekspirasi-istirahat. Pada bayi yang sakit urutan ini ada kalanya terbalik dan urutannya menjadi : inspirasi-istirahat-ekspirasi. Hal ini disebut pernapasan terbalik.
Kecepatan normal setiap menit :
Bayi baru lahir 30-40
Dua belas bulan 30
Dari dua sampai lima tahun 24
Orang dewasa 10-20
Gerakan pernapasan. Dua saat terjadi sewaktu pernapasan: (a) inspirasi dan (b) ekspirasi. Inspirasi atau menarik nafas adalah proses aktif yang diselenggarakan oleh kerja otot. Kontraksi diafragma meluaskan rongga dada dari atas sampai bawah, yaitu vertikal. Penaikan iga-iga dan sternum yang ditimbulkan oleh kontraksi otot interkostalis,
meluaskan rongga dada ke dua sisi dan dari belakang ke depan. Paru-paru yang bersifat elastik mengembang untuk mengisi ruang yang membesar itu dan udara ditarik masuk ke dalam saluran udara. Otot interkostal eksterna diberi peran sebagai otot tambahan, hanya bila inspirasi menjadi gerak sadar.
Pada ekspirasi, udara dipaksa keluar oleh pengendoran otot dan karena paru-paru kempes kembali, disebabkan sifat elastik paru-paru itu. Gerakan ini adalah proses pasif.
Ketika pernapasan sangat kuat, gerakan dada bertambah. Otot leher dan bahu membantu menarik iga-iga dan sternum ke atas. Otot sebelah belakang dan abdomen juga dibawa bergerak dan alae nasi (cuping atau sayap hidung) dapat kembang kempis.
Kebutuhan tubuh akan oksigen
Dalam banyak keadaan, termasuk yang telah disebut, oksigen dapat diatur menurut keperluan. Orang tergantung pada oksigen untuk hidupnya, kalau tidak mendapatkannya selama lebih dari empat menit akan menyebabkan kerusakan pada otak yang tak dapt diperbaiki dan biasanya pasien meninggal. Keadaan genting timbul bila misalnya seorang anak menudungi kepala dan mukanya dengan kantong plastik dan menjadi mati lemas. Tetapi bila penyediaan oksigen hanya berkurang,maka pasien menjadi kacau pikiran (menderita anoxia serebralis) Hal ini terjadi pada orang yang bekerja dalam ruangan sempit tertutup seperti dalam ruang kapal, di dalam tank atau ruang ketel uap: oksigen yang ada mereka habiskan dan kalau mereka tidak diberi oksigen untuk bernapas atau tidak dipindahkan ke udara yang
normal, maka mereka akan meninggal karena anoxemia atau disingkat anoxia. Istilah lain adalah hipoxemia atau hipoxia.
Bila oksigen di dalam darah tidak mencukupi maka warna merahnya hilang dan berubah menjadi kebiru-biruan, bibir, telinga, lengan dan kaki pasien menjadi kebiru-biruan dan ia disebut menderita sianosis.
Orang yang berusaha bunuh diri dengan memasukkan kepalanya ke dalam oven gas,bukan saja terkena anoxia tetapi ia juga menghirup karbon monoksida yang bersifat racun dan yang segera bergabung dengan hemoglobin sel darah merah,menyingkirkan isi normal oksigen. Dalam hal ini, bibir tidak kebiru-biruan,melainkan merah ceri ayng khas. Pengobatan yang diperlukan adalah pengisapan dan pemberian oksigen dalam konsentrasi sampai lima kali jumlah oksigen udara
atmosfer atau lima atmosfer.

Gangguan pada alat pernapasan

Kelainan Dan Penyakit Pada Sistem Pernapasan Alat-alat pernapasan merupakan organ tubuh yang sangat penting. Jika alat ini terganggu karena penyakit atau kelainan maka proses pernapasan akan terganggu, bahkan dapat menyebabkan kematian.Berikut akan diuraikan beberapa macam gangguan yang umum terjadi pada saluran pernapasan manusia.

1. Influenza (flu), penyakit yang disebabkan oleh virus influenza. Gejala yang ditimbulkan antara lain pilek, hidung tersumbat, bersin-bersin, dan tenggorokan terasa gatal.

2. Asma atau sesak napas, merupakan suatu penyakit penyumbatan saluran pernapasan yang disebabkan alergi terhadap rambut, bulu, debu, atau tekanan psikologis. Asma bersifat menurun.

3. Tuberkulosis (TBC), penyakit paru-paru yang diakibatkan serangan bakteri mycobacterium tuberculosis. Difusi oksigen akan terganggu karena adanya bintil-bintil atau peradangan pada dinding alveolus. Jika bagian paru-paru yang diserang meluas, sel-selnya mati dan paru-paru mengecil. Akibatnya napas penderita terengah-engah.

4. Macam-macam peradangan pada sistem pernapasan manusia:a. Rinitis, radang pada rongga hidung akibat infeksi oleh virus, missal virus influenza.

a. Rinitis juga dapat terjadi karena reaksi alergi terhadap perubahan cuaca, serbuk sari, dan debu. Produksi lendir meningkat.

b. Faringitis, radang pada faring akibat infeksi oleh bakteri Streptococcus. Tenggorokan sakit dan tampak berwarna merah. Penderita hendaknya istirahat dan diberi antibiotik.

c. Laringitis, radng pada laring. Penderita serak atau kehilangan suara. Penyebabnya antara lain karena infeksi, terlalu banyak merokok, minum alkohol, dan terlalu banyak serak.

d. Bronkitis, radang pada cabang tenggorokan akibat infeksi. Penderita mengalami demam dan banyak menghasilkan lendir yang menyumbat batang tenggorokan.

e. Sinusitis, radang pada sinus. Sinus letaknya di daerah pipi kanan dan kiri batang hidung. Biasanya di dalam sinus terkumpul nanah yang harus dibuang melalui operasi.

5. Asfikasi, adalah gangguan pernapasan pada waktu pengangkutan dan penggunaan oksigen yang disebabkan oleh: tenggelam (akibat alveolus terisi air), pneumonia (akibatnya alveolus terisi cairan lendir dan cairan limfa), keracunan CO dan HCN, atau gangguan sitem sitokrom (enzim pernapasan).

6. Asidosis, adalah kenaikan adalah kenaikan kadar asam karbonat dan asam bikarbonat dalam darah, sehingga pernapasan terganggu.

7. Difteri, adalah penyumbatanpada rongga faring atau laring oloeh lendir yang dihasilkan kuman difteri.

8. Emfisema, adalah penyakit pembengkakan karena pembuluh darahnya kemasukan udara.

9. Pneumonia, adalah penyakit infeksi yang disebabkan oleh virus atau bakteri pada alveolus yang menyebabkan terjadinya radang paru-paru.

10. Wajah adenoid (kesan wajah bodoh), disebabkan adanya penyempitan saluran napas karena pembengkakan kelenjar limfa atau polip, pembengkakan di tekak atau amandel.

11. Kanker paru-paru, mempengaruhi pertukaran gas di paru-paru. Kanker paru-paru dapat menjalar ke seluruh tubuh. Kanker paru-paru sangat berhubungan dengan aktivitas yang sering merokok. Perokok pasif juga dapat menderita kanker paru-paru. Penyebab lainnya yang dapat menimbulkan kanker paru-paru adalah penderita menghirup debu asbes, radiasi ionasi, produk petroleum, dan kromium.

Pengaruh Rokok Terhadap Kesehatan

Kandungan Asap RokokAsap rokok yang dihirup seorang perokok mengandung komponen gas dan partikel.komponen gas terdiri dari karbon monoksida, karbon dioksida, hydrogen sianida, amoniak, oksida dari nitrogen, dan senyawa hidrokarbon. Adapun komponen partikel terdiri dari tar, nikotin, benzopiren, fenol, dan kadmium.

Asap yang dihembuskan para perokok dapat di bagi atas asap utama dan asap samping. Asap utama merupakan asap tembakau yang dihirup langsung oleh perokok, sedangkan asap samping merupakan asap tembakau yang disebarkan ke udara bebas, yang akan dihirup oleh orang lain atau perokok pasif. Terdapat 4000 jenis bahan kimia dalam rokok, dan 40 jenis di antaranya bersifat karsinogenik (dapat menyebabkan kanker), dimana bahan racun ini lebih banyak didapatkan pada asap samping. Misalnya karbon monoksida, 5 kali lipat lebih banyak ditemukan pada asap samping daripada asap utama , benzopiren 3 kali, dan ammonia 50 kali. Bahan bahan ini dapat bertahan di ruangan berjam jam lamanya.

Penyakit Akibat Merokok.

Merokok dapat menyebabkan perubahan struktur dan fungsi saluran pernapasan dan jaringan paru-paru. Akibat perubahan anatomi saluran pernapasan tersebut, pada perokok akan timbul perubahan fungsi paru-paru.

Merokok juga merupakan penyebab timbulnya penyakit obstruksi paru menahun, termasuk emfisema (pembengkakan paru-paru), bronkitis kronis, dan asma. Merokok menjadi pemicu utama penyebab penyakit kanker paru-paru. Hubungan tersebut telah diteliti dan akhirnya secara tegas memang bahwa rokok sebagai penyebab utama kanker paru-paru.

Dibandingkan dengan bukan seorang perokok, kemungkinan timbulnya kenker paru-paru pada perokok mencapai 10-30 kali lipat.Gangguan yang ditimbulkan akibat merokok antara lain sebagai berikut.

1. Jantung KoronerMerokok menjadi faktor utama penyebab penyakit pembuluh darah jantung koroner. Merokok juga berakibat buruk bagi pembuluh darah otak dan pembuluh darah perifer.

2. StrokePenyumbatan pembuluh darah otak yang bersifat mendadak sehingga pecah banyak dikaitkan dengan kegiatan merokok. Risiko stroke dan risiko kematian lebih tinggi pada perokok dibandingkan bukan perokok

3. Memudahkan Terjangkit AIDSDalam penelitian yang banyak dilakukan di amerika serikat dan inggris, didapatkan kebiasaan merokok memperbesar kemungkinan timbulnya AIDS pada pengidap HIV. Pada kelompok perokok, AIDS timbul rata-rata dalam 8,17 bulan, sedangkan pada kelompok bukan perokok timbul setelah 14,5 bulan. Ternyata merokok menurunkan kekebalan tubuh sehingga lebih mudah terkena AIDS.

4. Gangguan Fisiologis Nikotin menyebabkan ketagihan. Selain itu, nikotin juga merangsang pelepasan andrenalin, meningkatan frekuensi jantung, tekanan darah, dan kebutuhan oksigen jantung. Nikotin juga mengganggu kerja saraf, otak, dan banyak bagian tubuh lainnya. Nikotin juga dapat mengaktifkan trombosit sehingga terjadi adhesi (penempelan) trombosit ke dalam pembuluh darah. Karbon monoksida melarutkan hemoglobin, sehingga persediaan opksigen untuk jaringan tubuh menurun. CO menggantikan tempat oksigen di hemoglobin, mengganggu pelepasan oksigen, dan mempercepat aterosklerosis (pengapuran/penebalan dinding pembuluh darah). CO membuat darah mengental dan mudah menggumpal.