Peran sistem pernapasan adalah untuk mengelola pertukaran oksigen dan karbon dioksida antara udara dan darah.Oksigen diperlukan oleh semua sel untuk menghasilkan sumber energi,adenosin trifosfat (ATP).Karbon dioksida dihasilkan oleh sel-selyang secara metabolis aktif dan membentuk suatu asam yang harus dibuang dari tubuh. untuk melakukan pertukaran gas,sistemkardiovaskuler dan sistem respirasi harus bekerjasama.Sistem kardiovaskuler bertanggung jawab untuk perfusi darah melalui paru.Sistem pernapasan melakukan dua fungsi terpisah: ventilasi dan respirasi.
KONSEP FISIOLOGIS
¨ VENTILASI
Ventilasi mengacu kepada pergerakan udara dari atmosir masuk dan keluar paru.Ventilasi berlangsung secara bulk flow.Bulk flow adalah perpindahan atau pergerakan gas atau cairan dari tekanan tinggi ke rendah.
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI VENTILASI
Ventilasi fitentukan oleh variable-variabel dalam persamaan:
F = P / R
F: bulk flow udara.
P: Perbedaaan tekanan antara atmosfir dan tempat pertukaran gas (alveolus).
R: Resistensi yang di timbulkan oleh saluran nafas.
TEKANAN
Tekanan alveolus bervariasi pada setiap inspirasi dannmendorong aliran udara.Pada awitan inspirasi rongga thoraks mengembang.Hal ini menyebabkan tekanan didalam alveolus lebih rendah daripada tekanan atmosfir sehingga udara masuk ke dalam paru dari atmosfir.Pada akhir inspirasi rongga thorak melemas,sehingga tekanan didalam alveolus,yang terisi oleh udara inspirasi,memiliki tekanan lebih tinggi daripada tekanan atmosfir.Udara kemudian mengalir keluar paru sesuai penurunan gradien tekanan.
RESISTENSI BRONKUS
Resistensi jalan nafas biasanya sangat rendah.Resistensi dapat meningkat pada keadaan-keadaan dimana otot polos bronkus berkonstriksi.Hal ini dapat menyebabkan penurunan aliran udara kedalam paru.Resistensi berbanding terbalik dengan jari-jari pangkat empat dari pembuluh.Dengan demikian,sewaktu saluran udara mengalami konstriksi,walaupun ringan,konstiksi terhadap aliran udara meningkat bsecara bermakna.
Resistensi bronkus ditentukan oleh persarafan otot polos bronkus oleh sistem simpatis dan parasimpatis.
PERSARAFAN BRONKUS
Persarafan para simpatis disalurkan ke otot polos bronkus melalui saraf vagus dan menyebabkn kontraksi atau penyempitan jalan nafas,sehingga terjadi peningkatan resistensi dan pengurangan aliran udara.
Persarafan simpatis oto polos bronkus terjadi melalui serat-serat saraf dari ganglion servikalis dan torakalis bagian atas dan menyebabkanrelaksasi atau dilatsi bronkus.Hal ini menurunkan resistensi dan meningkatkn aliran udara.
KONTROL SARAF ATAS RESPIRASI
Ventilasi dikontrol oleh pusat pernapasan dibatang otak bagian bawah didaerah medula dan pons.Dimedula,terdapat neuron-neuron inspirasi dan ekspirasi yang melepaskan muatan pada waktu-waktu yang berbeda dalam suatu pola kecepatan dan irama yang telah ditentukan sebelumnya.Neuron-neuron respirasi menjalankan respirasi dengan merangsang neuron-neuron motorik yang mempersarafi diafragma dan otot-otot antar iga.
NEURON MOTORIK YANG MENJALANKAN RESPIRASI
Neuron motorik utama yang mengontrol otot pernapasan adalah saraf frenikus.Apabila diaktifkan oleh neuron-neuron inspirasi pusat,maka saraf frenikus menyebabkan dada mengembang dan udara mulai mengalir dari atmosfir ke dalam paru.Hal ini disebut inspirasi.Seiring dengan berlanjutnya inspirasi,maka pelepasan muatan neuron-neuon inspirasi sentral melambat dan pelepasan muatan neuron-neuron ekpirasi melambat,sehingga aktivitas neuron motorik berhenti dan terjadi relaksasi diafragma dan otot antar iga.Dada kembali mengempis dan udara mengalir keluar paru.Aliran udara keluar dari paru adalah ekspirasi.
KEMORESEPTOR SENTRAL
Kemoreseptor sentral di otak berespons terhadap perubahan-perubahan konsentrasi ion hidrogen didalam cairan cerebrospinalis.Peningkatan konsentrasi ion hidrogen meningkatkan kecepatan pelepasan muatan kemoreseptor.Sebaliknya,penurunan konsentrasi ion hidrogen menurunkan kecepatan pelepasan muatan kemoreseptor.Informasi dari kemoreseptor sentral disalurkan kepusat pernapasan diotak yang,sebagai responya,meningkatkan atau menurunkan kecepatan pernapasan.Konsentrasi ion hidrogen biasanya mencerminkan konsentrasi karbon dioksida.Dengan demikian,sewaktu kadar karbon dioksida meningkat,kadar ion hidrogen meningkat,dan kecepatan pelepasan muatan neuron-neuron inspirasi berkurang.
KEMORESEPTOR PERIFER
Kemoreseptor perifer terdapat diarteri karotis dan aorta dan memantau konsentrasi oksigen didalam darah arteri.Reseptor-reseptor ini,yang disebut badankarotis dan aorta,mengirim impuls mereka kepusat pernapasan dimedula dan pons terutama untuk meningkatkan kecepatanventilasi sewaktu kadar oksigen rendah.Kemoreseptor ini kurang sensitiv daripada kemoreseptor sentral.
RESPIRASI
Respirasi mengacu kepada difusi gas-gas antara alveolus dan kapiler yang memperfusinya.Respirasi berlangsung melalui difusi,yaitu perpindahan suatu gas sesuai penurunan gradien konsentrasinya.
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI RESPIRASI
Kecepatan difusi gas,misalnya oksigen dan karbon dioksida,ditentukn oleh persamaan12.2
D = ( Xa – Xc ) x SA x T
D x k
Di mana
Ø D adalah kecepatan difusi
Ø Xa adalah konsntrasi gas dalam alveolus
Ø Xc adalah konsentrasi gas dalam kapiler
Ø SA adalah luas daerah yang tersedia untuk difusi
Ø T adalah suhu larutan
Ø d adalah jarak yang harus ditempuh difusi
Ø k adalah konstanta fisika yang memperhitungkan karakteristik-karakteristik nonvariabel gas, misalnya berat molekul dan koefesien kelarutan spesifiknya.
KONSENTRASI OKSIGEN DAN KARBONDIOKSIDA DALAM ALVEOLUS DALAM KAPILER
Dalam keadaan normal konsentrasi oksigen didalam alveolus lebih tinggi daripada didalam kapiler paru.Konsentrasi oksigen alveolus mencerminkan oksigen atmosfir,sedangkan konsentrasi oksigen kapiler paru mencerminkan konsentrasi oksigen darah vena sistemik.Darah vena sistemik memiliki konsentrasi oksigen yang rendah karena merupakan darah yang kembali dari sirkulasi perifer dimana sebagian besar oksigen telah digunakan oleh sel-sel.Besar konsentrasi oksigen berbanding lurus dengan tekanan parsial dan biasanya dinyatakan dalam mmhg.
Dalam keadaan normal, tekanan parsial oksigen adalah sekitar 100mmHg didalam alveolus dan 40 mmHg di dalam kapiler paru pada ketinggian permukaan laut.Karena konsentrasi oksigen alveolus lebih besar daripada kapiler.Inilah cara bagaimana darah deoksigenasi mengalami oksigenasi mengalami oksigenasi melalui respirasi.
Karbon dioksida secara normal berdifusi dengan arah berlawanan.Diatmosfir konsentrasi karbon dioksida rendah sehingga konsentrasinya dialveolus juga rendah (40mmHg).Darah kapiler paru mencerminkan darah vena sistemik.Karena karbondioksida adalah produk sisa metabolisme sel,maka konsentrasi karbondioksida dikapiler paru tinggi(46 mmHg).Dengan demikian,di paru karbon dioksida akan berdifusi sesuai arah penurunan gradien konsentrasi,dari arah ke dalam alveolus tempat gas tersebut kemudian dikeluarkan.
