Anatomi dan Fisiologi Sistem Respirasi

SANGKAR TORAK

Sangkar torak manusia memeliki fungsi sebagai perlindungan organ-organ penting dari respirasi yaitu paru-paru serta sirkulasi yaitu jantung, selain itu juga melindungi organ lain seperti liver dan perut. Sangkar torak bagian belakang dibentuk oleh 12 vertebra thoracalis dan 12 pasang costa bagian posterior. Sedangkan bagian depan dibentuk oleh sternum dan cartilago costa, serta bagian lateralnya dibentuk oleh costa. Pada saat bayi baru lahir, bentuk thorak hampir circular, selama pertumbuhannya dari anak-anak sampai dewasa akan berkembang menjadi lebih elliptical, dimana diameter lateral lebih lebar dibandingkan dengan diameter antero-posteriornya. (Dean, 1996).

Sebagian besar dari sangkar torak dibentuk oleh tulang-tulang costa. Tujuh costa yang pertama pada bagian posterior berhubungan langsung dengan collumna vertebralis, sedang pada bagian depan melalui cartilago costae akan melekat pada sternum. Tiga costae berikutnya, cartilago costanya akan melekat pada cartilago costae diatasnya, sedang dua tulang costa terakhir tidak melekat pada tulang costa diatasnya.

Masing-masing costae mempunyai kepala dan leher yang pendek yang akan berartikulasi dengan vertebra. Kepala costae 2-10 akan berartikulasi dengan dua vertebrae thoracalis yang berdekatan beserta diskus intervertebralisnya yang membentuk sendi costovertebral joint. Costa 1,11 dan 12 berartikulasi hanya dengan satu vertebrae pada cospusnya, yang akan membuat persendian ini lebih mobile. Tuberculum costae 1-10 akan berartikulasi dengan permukaan depan dari processus transversus dan membentuk persendian yang disebut costotransvers joint. (Crane, 1992)

Beberapa otot pernafasan yang melekat pada dinding dada antaralain:

a. Otot-otot inspirasi

• M. intercostalis externus
• M. levator costae
• M. serratus posterior superior
• M. scalenus 
• Diafragma

b. Otot-otot ekspirasi

• M. intercostalis internus
• M. transversus thoracis
• M. serratus posterior inferior
• M.subcostalis.

saat inspirasi yang bekerja adalah otot-otot inspirasi yaitu yang paling utama adalah Diafragma yang melawan daya elastik recoil dari paru dan torak. saat ekspirasi yang bekerja adalah otot-otot inspirasi yang bekerja secara memanjang sedangkan otot-otot ekspirasi bekerja saat elastisitas dari paru menghilang.

PARU-PARU

Dalam inspeksi secara kasar, paru-paru berbentuk seperti tanduk dan dilapisi oleh pleura visceralis. Paru kanan sedikit lebih besar bila dibandingkan paru kiri dan dibagi menjadi tiga bagian ( Lobus atas, lobus tengah dan lobus bawah) oleh fissura oblique dan horisontal. Sedang paru kiri hanya terdiri dari dua lobus (Lobus atas dan lobus bawah) yang dipisahkan oleh fissura oblique. Lobus-lobus ini, kemudian akan terbagi lagi menjadi beberapa bronchopulmonary segmen.

Saluran napas, pleura dan jaringan connective paru paru mendapatkan vaskularisasi dari sirkulasi sistemik dari arteria bronchialis. Sedangkan alveoli mendapatkan perfusi dari sirkulasi pulmonal

Paru-paru dan saluran napas, mendapatkan innervasi dari pleksus pulmonalis. Pleksus ini dibentuk oleh percabangan-percabangan symphatic trunk dan n.vagus. Disamping itu terdapat pula serabut syaraf inhibisi nonadrenergic dan noncholinergic yang terdapat di otot-otot polos pada saluran napas.

Paru-paru (pulmo) dibentuk oleh parenchyma yang berada bersama-sama dengan bronchus dan percabangan-percabangannya. Bentuk menyerupai konus, dipengaruhi oleh organ-organ yang berada di sekitarnya. Pada facies mediastinalis pulmo, pars mediastinalis ditutupi oleh pleura mediastinalis, berbatasan dengan pericardium membentuk impressio cardiaca (lebih cekung pada pulmo sinister).

Di sebelah dorso-cranial impressio tersebut terdapat hilus pulmonis, yaitu tempat keluar masuk struktur-struktur ke dan dari pulmo. Struktur-struktur tersebut adalah bronchus, arteria pulmonalis, vena pulmonalis, arteria dan vena bronchialis, plexus nervosus pulmonalis serta pembuluh-pembuluh lymphe dan lymphonodus bronchialis. Struktur-struktur diatas yang membentuk radix pulmonis.

a) PULMO DEXTER

Terdiri atas tiga buah lobus, yaitu (1) lobus superior, (2) lobus medius dan (3) lobus inferior, yang dibagi oleh dua buah incisurae interlobares.

Fissure horinzontalis memisahkan lobus superior daripada lobus medius, terletak horizontal, ujung dorsal bertemu dengan fissura oblique, ujung ventral terletak setinggi pars cartilaginis costa IV, dan pada facies mediastinalis fissura tersebut melampaui bagian dorsal hilus pulmonis. Lobus medius adalah yang terkecil daripada lobus lainnya, dan berada di bagian ventro caudal. Morfologi pulmo dexter lebih kecil daripada sinister, tetapi lebih berat dan total kapasitasnya pun lebih besar.

b) PULMO SINISTER

Terdiri atas dua buah lobus, yaitu (1) lobus superior dan (2) lobus inferior, yang dipisahkan oleh fissure obliqua, (= incisura interlobis); fissura tersebut meluas dari facies costalis sampai pada facies mediastinalis, baik disebelah cranial maupun di sebelah caudal hilus pulmonis. Fissura obliqua dapat diikuti mulai dari hilus, berjalan ke dorso-cranial, menyilang margo posterior kira-kira 6 cm dari apex pulmonis, lalu berjalan ke arah caudo-ventral facies costalis menyilang margo inferior, dan kembali menuju ke hilus pulmonis. Dengan demikian maka pada lobus superior apex pulmonis, margo anterior, sebagian dari facies costalis dan sebagian besar dari facies mediastinalis.

Lobus inferior lebih besar daripada lobus superior, dan meliputi sebagian besar dari facies costalis, hampir seluruh facies diaphragmatica dan sebagian dari facies mediastinalis (bagian dorsalnya).

Bronchus dexter mempunyai bentuk yang lebih besar, lebih pendek dan terletak lebih vertikal daripada bronchus sinister. Letak lebih vertikal oleh karena desakan dari arcus aortae pada ujung caudal trachea ke arah kanan, sehingga benda-benda asing mudah masuk ke dalam bronchus dexter. Bronchus sinister memiliki diameter yang lebih kecil, tetapi bentuknya lebih panjang daripada bronchus dexter.

PLEURA

Pertukaran gas yang efektif dalam paru-paru hanya akan terjadi jika paru-paru dapat mengembang untuk mempertahankan ventilasi yg adekuat. Pleura yg merupakan lapisan yg menyelimuti paru-paru mempunyai peran yg penting dalam membantu ventilasi yang adekuat tersebut. Pleura terdiri dari dua lapisan, yaitu lapisan yang paling luar disebut pleura parietalis dan yang dalam disebut pleura visceralis, dimana kedua lapisan ini membentuk suatu ruangan yang disebut cavum pleurae. Dalam cavum pleurae terdapat suatu cairan pleura + 10 ml, yang diproduksi oleh membran pleura. Cairan tersebut berfungsi untuk melicinkan permukaan pleurae dan mengurangi friksi antara pleura parietalis dan visceralis selama pernapasan. Tekanan dalam cavum pleura senantiasa dalam keadaan negatif dan berfungsi untuk mempertahankan alveolus tetap mengembang melalui mekanisme suctioning diantara dua membran pleura.

Tekanan intrapleural sedikit berbeda beda selama siklus ventilasi. Sebelum inspirasi, tekanan intrapleural kurang lebih –5cm H2O. Sedang selama inspirasi, dinding thorak akan mengembang, yang menyebabkan tekanan intrapleural akan turun mencapai + -8 cm H2O yang memungkinkan udara dari luar masuk ke dalam paru-paru. Selama ekspirasi tekanan intrapleural akan turun mencapai + -4 cmH2O, hal ini akan menyebabkan keluarnya udara dari paru-paru.

Adanya cairan atau udara yang masuk ke dalam cavum pleura dapat menyebabkan hilangnya tekanan negatif, sehingga paru-paru pada sisi yang terkena akan collaps sebagaian atau seluruhnya.

SALURAN NAPAS

Saluran napas secara konsep dapat dibagi menjadi dua, yaitu

• Bagian konduksi (Hidung, pharynx, larynx, trachea, bronchi dan bronchiolus)
• Bagian respirasi (Bagian ujung dari cabang-2 Broncheolus & alveoli)

Sedangkan pada zona transisi, merupakan area yang memisahkan bagian konduksi dan respirasi yang terdiri dari respiratory bronchiolus.

Dalam saluran napas, khususnya pada area konduksi (dead space) udara akan masuk dengan cepat akibat perbedaan tekanan yang diciptakan oleh otot-otot pernapasan dan elastik recoil dari paru-paru. Pada saat memasuki area respirasi, total luas penampang dari saluran napasnya meningkat secara tajam, hal ini menyebabkan kecepatan gerak dari arus udara menjadi melambat, sehingga akan memberi kesempatan gas gas untuk berdifusi dari alveoli menuju kapiler.

Udara inspirasi akan masuk ke paru-paru melalui hidung atau mulut. Di dalam hidung udara yang masuk akan mendapatkan proses humidifikasi alamiah, yaitu di lembabkan dan di hangatkan, disamping itu juga disaring oleh bulu-bulu hidung serta adanya bentuk saluran di hidung yang berkelok kelok serta dilapisi oleh mukosa. Proses ini berfungsi untuk menjaga paru-paru dari kerusakan yang disebabkan oleh udara yang kering kotoran kotoran yang berbahaya. Proses ini sering dikenal dengan istilah “defence mechanism”.

Setelah memasuki hidung secara berturut-turut udara inspirasi akan melalui Pharynx yang terbagimenjadi: (1) nasopharynx; (2) Oropharynx; (3) Laryngopharynx. Selanjutnya udara inspirasi akan masuk Larynx, trachea, Bronchus utama dan percabangannya, broncheolus-broncheolus dan akhirnya sampailah pada alveoli yang merupakan tempat terjadinya pertukaran gas.

Trachea, dikenal sebagai struktur yang membedakan antara saluran napas atas dan saluran napas bawah. Trachea merupakan kelanjutan dari larynx dan terdiri atas cilia pseudostratified, epithel collumnar yang berisi sel-sel goblet dan glandula mukosa/seromucinous. Glandula seromucimous menghasilkan cairan/jelly yang melapisi cilia. Jika cilia bergerak, maka lapisan jelly tadi akan bergerak menuju ke proximal yang membawa kotoran-kotoran yang tertangkap oleh lapisan jelly tadi. Proses ini dikenal dengan istilah “mucocilliary transport” atau “mucocilliary clearance” atau mucocilliary escalator” yang merupakan bagian dari mekanisme pertahanan tubuh (defences mechanism).

Trachea dibentuk oleh ring-ring cartilago yang berjumlah antara 16 sampai dengan 20, berbentuk seperti sepatu kuda dan dihubungkan oleh otot polos. Ring-ring cartilago tersebut mensupport bagian depan dan samping, sedang bagian posteior ditutupi oleh otot-otot polos. Di carina, trachea bercabang menjadi dua, yaitu: (1) Bronchus utama kanan dan (2)Bronchus utama kiri, yang keduanya secara berturut-turut akan bercabang-cabang membentuk lobus dan segment-segment.

Percabangan bronchus utama yang sebelah kiri, membentuk sudut dengan trachea lebih tajam serta lebih panjang bila dibandingkan dengan yang kanan. Bentuk yang demikian ini menyebabkan memungkinkan aspirasi lebih mudah ke sisi kanan dari pada ke bronchus kanan. Dinding bronchus tersusun atas lempeng-lempeng cartilago yang tidak beraturan yang dihubungkan oleh otot-otot polos. Dindingnya terisi oleh sel-sel epithel yang merupakan kelanjutan dari trachea. Semakin mendekati ke sisi bronchus, lempengan-lempengan cartilago semakin menipis, sebaliknya, otot-otot polos dan serabut-serabut elastis menjadi lebih menonjol yang akan berpengaruh pada diameter dari bronchus. Sedang pada bronchiolus, tidak ditemukan adanya cartilago dan glandula mukosa, sedang sel goblet jumlahnya menurun. Disamping itu epithel pseudostratified aagan diganti dengan sel epithel cuboid yg bercilia, yang semakin mendekati ke arah alveoli cilianya semakin menghilang. Pada bronchiolus ini dapat kita temui adanya aalveolar macrophage yang berfungsi untuk memfagosit partikel-partikel kecil yang tidak tersaring. Ini juga merupakan bagian dari “defences mechanism”.

Ductus alveolus dibentuk oleh cabang-cabang dari broncheolus respiratorius. Dinding ductus alveolus disusun oleh serabut elastic dan serabut otot polos yg tipis. Lapisan ini lama-lama berkurang dan hanya tinggal epithel cuboid yg pendek. Ductus alveolus ini berakhir dengan beberapa alveolar sacs (kantung-kantung alveolus).

FISIOLOGI PERNAPASAN

Pernapasan adalah unik. Kebanyakan dari kita jarang yang memperhatikannya, karena pernapasan dapat terjadi secara automatis (tanpa disadari), namun pernapasan juga dapat terjadi dengan disadari (voluntary) misalnya ketika kita sedang berlatih pernapasan, bahkan pada saat seseorang tidak sadarpun, pernapasan masih juga berjalan. Pemahaman terhadap kerja dari sistem respirasi dapat menjadikan dasar bagi penalaran/logika dalam melakukan praktik. Dengan kata lain dengan memahami bagaimana sistem respirasi bekerja, maka problematika pasien dapat ditegakkan dengan tepat dan pemberian terapi yang efektif dapat diselenggarakan.

Fungsi utama dari sistem respirasi adalah pertukaran gas, dimana oksigen akan diambil dari alveolus dan akan dibawa oleh haemoglobin menuju ke jaringan yang akan diperlukan dalam proses metabolisme, disisi lain carbondioksida, sebagai hasil sisa dari metabolisme akan dibuang melaui pernapasan saat ekspirasi. Jika mekanisme tersebut berjalan baik, maka oksigen dalam pembuluh darah arteri, karbondioksida dan kadar pH akan tetap dalam batas-batas normal pada berbagai macam kondisi fisiologis yang berbeda. Untuk dapat memahami kerja dari istem respirasi, maka berikut ini secara berturutan akan dibahas tentang: (1) Definisi dari ventilasi, volume paru dan dead space/ruang rugi; (2) Distribusi ventilasi/gas; (3) Mekanika pernapasan; (4) Difusi; (5) Perfusi; (6) Ratio ventilasi/perfusi.

sumber :

materi kuliah FT D kardio pulmo pak. Nur Basuki, M. Physio