Fisiologi Pernapasan

Fungsi paru-paru ialah pertukaran gas oksigen dan karbondioksida.

Pada pernapasan melalui paru-paru atau pernapasan eksterna, oksigen dipungut melalui hidung dan mulut pada waktu bernapas; oksigen masuk melalui trakea dan pipa bronchial ke alveoli, dan dapat berhubungan erat dengan darah di dalam kapiler pulmonaris.

Hanya satu lapis membrane, yaitu membrane alveoli-kapiler, yang memisahkan oksigen dengan darah. Oksigen menembus membrane 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 mm Hg dan pada tingkat ini hemoglobin 95% jenuh oksigen.

Di dalam paru-paru, karbondioksida, salah satu hasil buangan metabolisme, menembus membrane alveolar-kapiler dari kapiler darah ke elveoli, dan setelah melalui pipa bronchial dan trakea, dinapaskan keluar melalui hidung dan mulut.

Empat proses yang berhubungan dengan pernapasan pulmoner atau pernapasan eksterna:

1.      Ventilasi pulmoner, atau gerak pernapasan yang menukar udara dalam alveoli dengan udara luar.

2.      Arus darah melalui paru-paru.

3.      Distribusi arus udara dan arus darah sedemikian sehingga dalam jumlah tepat dapat mencapai semua bagian tubuh.

4.      Difusi gas yang menembusi membrane 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 darah arteri bertambah. Hal ini merangsang pusat pernapasan dalam otak untuk memperbesar kecepatan dan dalamnya pernapasan. Penambahan ventilasi ini mengeluarkan CO₂ dan memungut lebih banyak O₂.

Pernapasan jaringan atau pernapasan interna. Darah yang telah menjenuhkan hemoglobinnya dengan oksigen (oksihemoglobin) mengitari seluruh tubuh dan akhirnya mencapai kapiler, dimana darah bergerak sangat lambat. Sel jaringan memungut oksigen dari hemoglobin untuk memungkinkan oksigen berlangsung, dan darah menerima, sebagai gantinya, hasl buangan oksidasi, yaitu karbondioksida.

Perubahan-perubahan berikut terjadi pada komposisi udara dalam elveoli, yang disebabkan pernapasan eksterna dan pernapasan interna atau pernapasan jairngan.

Udara (atmosfer) yang dihirup:

Nitrogen                                                                                                          79%

Oksigen                                                                                                           20%

Karbondioksida                                                                                              0-0,4%

Udara yang masuk alveoli mempunyai suhu dan kelembapan atmosfer.

Udara yang diembuskan:

Nitrogen                                                                                                          79%

Oksigen                                                                                                           16%

Karbondioksida                                                                                              4-0,4%

Udara yang diembuskan jenuh dengan uap air dan mempunyai suhu yang sama dengan badan (20% panas badan hilang untuk pernapasan udara yang dikeluarkan).

Daya muat udara oleh paru-paru. Besar daya muat udara oleh paru-paru adalah 4.500 ml sampai 5.000 ml atau 4,5 sampai 5 liter udara. Hanya sebagian kecil dari udara ini, kira-kira 1/10-nya atau 500 ml adalah udara pasang-surut (tidal air), yaitu yang dihirup masuk dan diembuskan keluar pada pernapasan biasa dengan tenang.

Kapasitas vital. Volume udara yang dapat dicapai masuk dan keluar paru-paru pada penarikan 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, penyakit jantung (menimbulkan kongesti paru-paru), dan kelemahan otot pernapasan.

Kecepatan dan Pengendalian Pernapasan

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

Pengendalian oleh saraf. Pusat pernapasan ialah suatu pusat otomatik di dalam medulla oblongata yang mengeluarkan impuls eferen ke otot pernapasan. Melalui beberapa radiks saraf servikalis impuls ini diantarkan ke diafragma oleh saraf frenikus: Di bagian yang lebih rendah pada sumsum belakang, impulasnya berjalan dari daerah toraks melalui saraf interkostalis untuk merangsang otot interkostalis. Impuls ini menimbulkan kontraksi ritmik pada otot diafragma dan interkostal yang berkecepatan kira-kira lima belas setiap menit.

Impuls aferen yang dirangsang pemekaran gelembung udara diantarkan saraf vagus ke pusat pernapasan di dalam medulla.

Pengendalian secara kimiawi. Factor kimiawi ini adalah factor utama dalam pengendalian dan pengaturan frekuensi, kecepatan, dan kedalaman 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, baik melalui saraf maupun secara kimiawi, adalah penting. Tanpa salah satunya orang tidak dapat bernapas 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.

Frekuensi Pernapasan

Cepat lambatnya manusia melakukan pernapasan dipengaruhi oleh beberapa factor di antaranya sebagai berikut.

Umur

Bertambahnya umur seseorang mengakibatkan frekuensi pernapasan menjadi semakin lambat. Pada usia lanjut, energy yang dibutuhkan lebih sedikit dibandingkan pada saat usia pertumbuhan, sehingga oksigen yang diperlukan relative lebih sedikit.

Jenis kelamin

Pada umumnya, laki-laki lebih banyak membutuhkan energi. Oleh karena itu, laki-laki memerlukan oksigen yang lebih banyak daripada wanita.

Suhu Tubuh

Manusia memiliki suhu tubuh yang konstan (berkisar antara 36-37^oC) karena manusia mampu mengatur produksi panas tubuh dengan meningkatkan laju metabolisme. Jika suhu tubh turun, tubuh akan meningkatkan metabolismenya, sehingga kebutuhan akan oksigen meningkat.

Posisi Tubuh

Posisi tubuh akan mempengaruhi banyaknya oto yang bekerja. Misalnya pada saat berdiri, oto akan berkontraksi, sehingga oksigen yang dibuthkan lebih banyak dan laju pernapasan pun akan meningkat dibandingkan pada saat orang duduk.