anatomi fisiologi sistem pernafasan

A.  ORGAN-ORGAN PERNAFASAN
Sistem pernafasan merupakan serangkaian saluran berturut-turut dimulai dari hidung, faring, laring, trakhea, bronchus, bronchiolus dan alveolus.
Saluran ini relatif kaku dan tetap terbuka, dan keseluruhannya merupakan bagian konduksi dari sistem pernafasan.

1. HIDUNG
Hidung merupakan saluran pernafasan teratas. Hidung adalah bangunan berongga yang terbagi oleh sebuah sekat di tengah menjadi rongga hidung kiri dan kanan.
Masing-masing rongga di bagian depan berhubungan ke luar melalui nares (lubang hidung) anterior dan di belakang berhubungan dengan bagian atas faring (nasofaring).
Masing-masing rongga hidung dibagi menjadi bagian vestibulum, yaitu bagian lebih lebar tepat di belakang nares anterior, dan bagian respirasi.
Permukaan luar hidung ditutupi kulit yang memiliki ciri adanya kelenjar sebasea besar, yang meluas  ke dalam vestibulum nasi tempat kelenjar sebasea, kelenjar keringat, dan folikel rambut dengan rambutnya yang besar dan kaku.
Pada permukaan frontal, rongga hidung berbentuk seperti buah alpokat, terbagi dua oleh sekat (septum mediana).
Sekat rongga hidung (septum nasi) terdiri atas bagian tulang dan tulang rawan dan membentang dari rongga hidung sampai ke lubang hidung luar dimana sekat tersebut berakhir sebagai jaringan ikat fibrotik.
Tulang rawannya terdiri dari sebuah kartilago septum nasi dan sepasang kartilago nasalis lateralis.
Dari rongga mulut dibentuk oleh palatum durum dan palatum mole.
Dari dinding lateral menonjol tiga lengkungan  tulang tipis yang dilapisi membrana mukosa. Bangunan ini adalah konka nasalis superior, mediana, dan inferior.
Pada konka nasalis inferior terdapat fleksus vena besar, berdinding tipis, dekat permukaan yang disebut jaringan kavernosus atau jaringan erektil.
Di atas konka nasalis superior serta sekat hidung terdapat daerah berwarna coklat kekuningan. Daerah ini mengandung reseptor penghidung       daerah olfaktoria (mukosa olfaktoria).
Diantara konka-konka ini terdapat 3 buah lekukan meatus yang dilewati oleh udara pernafasan, yaitu meatus superior, meatus medialis dan meatus inferior
Sebelah dalam (nares posterior) terdapat lubang yang berhubungan dengan
faring       Koana.
Dasar dari rongga hidung dibentuk oleh tulang rahang atas, ke atas rongga hidung berhubungan dengan beberapa rongga yang disebut sinus paranasalis.
Macam-macam sinus paranasalis adalah sinus maksilaris, sinus frontalis, sinus etmoidalis, sinus sfenoidalis.

2. FARING
Nasofaring
Nasofaring terletak tepat sebelah belakang rongga hidung, di bawah dasar tengkorak, dan di sebelah depan vertebrae servikalis ke 1 dan ke 2.
Nasofaring bagian depan ke luar ke rongga hidung dan bagian bawah ke luar ke orofaring. Auditorius (Tuba Eustakhia) bermuara pada nasofaring. Tuba ini berfungsi menyeimbangkan tekanan pada kedua sisi membran timpani.
Tonsil orofaring merupakan bantalan jaringan limfe pada dinding nasofaring posterior superior.
Orofaring
Orofaring dipisahkan dari mulut oleh fauces. Fauces adalah tempat terdapatnya bermacam-macam tonsila, seperti tonsila palatina, tonsila faringeal, dan tonsila lingual.
Orofaring merupakan saluran penghubung ke sistem pencernaan dan sistem pernafasan, karena makanan masuk kedalamnya dari nasofaring dan paru-paru.
Laringofaring
Orofaring pada bagian bawahnya berlanjut dengan laringofaring, yang merupakan bagian dari faring yang tepat di belakang laring, dan dengan ujung bawah esofagus. Pada daerah laringofaring bertemu sistem  pernafasan dan pencernaan.
Udara melalui bagian anterior ke dalam laring, dan makanan lewat posterior ke dalam esofagus melalui epiglotis yang fleksibel.

3. LARING
Laring terletak pada garis tengah bagian depan leher, terbenam dalam kulit, kelenjar tiroid dan beberapa otot kecil, serta pada bagian depan laringofaringeus dan bagian atas esofagus.
Laring bukan hanya berfungsi sebagai jalan udara dari faring ke saluran nafas lainnya,  namun juga menghasilkan sebagian besar suara yang dipakai untuk berbicara dan bernyanyi.
Di dalam rongga hidung udara pernafasan mengalami 3 proses, yaitu :
Penyaringan (Filtrasi) : oleh cilia, khususnya partikel berdiameter >2 mm.
Penghangatan (Heating) : oleh kapiler pembuluh darah yang ada di lapisan mukosa hidung.
Pelembaban (Humidifikasi) : oleh lapisan mukosa hidung.
Laring merupakan struktur yang lengkap, terdiri dari :
Kartilago
Kartilago tiroidea
Kartilago krikoidea
Kartilago aritenoidea
Epiglotis
Membran
Laring sebagian besar dilapisi oleh epitelium pernafasan ,yang mengandung sel-sel kolumna bersilia.
Pita suara dilapisi oleh sel-sel epitel skuamosa.
Pita Suara
Pita suara merupakan dua lapisan membran mukosa yang terletak di atas ligamen vokalis, dua buah pita fibrosa terbentang diantara kartilago tiroid disebelah depan dan kartilago aritenoid di sebelah belakang.
Selama pernafasan tenang pita suara sedikit terpisah sehingga udara dapat masuk dan ke luar.Selama pernafasan kuat pita suara trpisah dengan lebar.
Fonasi adalah suara dihasilkan oleh getaran pita suara selama ekspirasi. Suara yang dihasilkan  dimofikasi oleh gerakan palatum mole, pipi, lidah, dan bibir, dan diberikan resonansi oleh sinus udara kranial.
Otot
Otot kecil melekat ke kartilago aritenoid, krikoid dan kartilago tiroid yang mana dengan kontraksi dan relaksasi menyebabkan kedua pita susar mendekat dan menjauh. Otot-otot tersebut dipersarafi oleh saraf kranial ke X (Nervus Vagus).

4. TRAKHEA
Trakhea adalah tabung terbuka berdiameter 2,5 cm dan panjang 10 –12 cm, terletak di bagian depan esofagus, dari mulai bagian bawah krikoid kartilago laring dan berakhir setinggi vertebrae torakal IV atau V. Trakhea bercabang menjadi bronchus kiiri dan kanan.
Trakhea terbentu dari 16 – 20 cincin  kartilago yang berbentuk C dihubungkan satu sama lainnya dengan  jaringan fibrosa. Trakhea dilapisi oleh sel epitel bertingkat dan sel goblet. Sel goblet menghasilkan mukus dan silia berfungsi menyapu partikel yang berhasil lolos saringan dari saringan hidung, ke arah faring untuk ditelan atau diludahkan atau dibatukan.

5. BRONCHUS
Trakhea bercabang menjadi bronchus utama (primer) kiri dan kanan.
Bronkhus kanan lebih gemuk dan pendek serta lebih vertikal dibandingkan dg bronchus kiri.
Bronchus dibagi ke dalam 5 bronchus sekunder (Lobus). Masing-masing lobus dikelilingi oleh jaringan penyambung, pembuluh darah, saraf, dan pembuluh limfatik.
Bronchus dilapisi oleh cilia yang berfungsi menangkap partikel-partikel dan mendorong sekret ke atas untuk selanjutnya dikeluarkan melalui batuk atau ditelan.
Bronchus ekstra pulmoner susunannya sama denga trakhea, hanya lebih kecil.
Bronchus intrapulmoner berbeda dengan bronchus ekstrapulmoner, karena tampak bulat. Hal ini disebabkan tidak lagi terdapat tulang rawan berbentuk C, melainkan terdiri atas lempeng-lempeng tulang rawan hialin.

6. BRONCHIOLUS
Setiap bronchus lobaris bercabang lagi menjadi bronchus tersier (segmental).
Setelah 9 atau 12 generasi percabangan, ukuran saluran telah mengecil sampai berdiameter 1 mm. Saluran ini disebut bronchiolus, yang turut menyusun lobulus paru.
Bronchiolus memasuki lobulus pada bagian puncaknya, bercabang-cabang lagi membentuk 4 – 7 bronchiolus terminalis, dan masing-masing bercabang lagi menjadi 2 bronchiolus respiratorius.
Bagian ini bercabang lagi lebih dari 3 x duktus alveolaris, yang lebih lanjut dapat bercabang 2 sebelum menjadi sakus alveolaris dan alveoli.
Pertukaran gas berlangsung mulai dari bronchus respiratorius sampai alveoli.

7. ALVEOLUS
Duktus alveolus merupakan cabang dari bronchus respiratorius.
Alveolus adalah unit fungsional paru sebagai tempat pertukaran gas.
Setiap paru mengandung ± 350 juta alveoli, masing-masing dikelilingi kapiler darah.
Alveoli berkelompok mirip buah anggur dan menyediakan permukaan yang amat luas bagi pertukaran gas, yaitu 60 – 70 mm2
Alveoli bentuknya poligonal atau heksagonal, masing-masing alveolus dilapisi oleh epitel gepeng yang sangat tipis.
Ada 2 jenis sel pelapis alveoli, yaitu tipe I (Alveolar Gepeng) dan tipe II (sel septa). Sel tipe II berbentuk kuboid dan menonjol ke dalam ruang alveoli. Sel tipe II ini menghasilkan surfaktan, yang ikut menahan agar alveoli tidak kolaps.
Pada alveolus terdapat mikrofag alveolar (sel debu), yang terdapat di dalam septum intraalveolaris atau bebas di dalam ruang alveolus.
Sel ini memakan dan memusnahkan sel mikro organisme dan partikel asing lainnya.

PARU-PARU
Masing-masing paru mrp kerucut yg memiliki :
Suatu apeks, yang memanjang ke dalam leher sekitar 2,5 cm di atas kalvikula,
Permukaan kosto vertebrae, menggelembung ke dalam sisi dalam dinding dada,
Permukaan mediastinum, menggelembung ke arah pericardium dan jantung,
Dasar yang terletak pada diagfragma.
Pembagian Paru-paru :
Paru-paru terdiri dari 2 belahan, kiri dan kanan
Paru kanan dibagi oleh dua buah fisura ke dalam tiga lobus : lobus pulmo dekstra superior, lobus media, dan lobus inferior.
Paru kiri dibagi oleh sebuah fisura kedalam dua lobus; lobus pulmo sinistra superior dan lobus inferior.
Tiap lobus tdr belahan yg lebih kecil        segment.
Paru-paru kanan mempunyai 10 segmen, yi: 5 buah segmen pada lobus superior, 2 segmen pd lobus medial, 3 segmen pd lobus inferior
Paru-paru kiri mempunyai 10 segmen, yi: 5 buah segmen lobus superior, 5 buah segmen lobus inferior
Selaput yg membungkus paru :
Paru merupakan jaringan elastis yang dilapisi oleh pleura. Pleura merupakan membran tipis ,transparan yang menutupi paru dalam dua lapisan, yaitu pleura visceral ( yang langsung melapisi paru ) dan pleura varietal pada bagian luarnya.
Pleura menghasilkan cairan serosa yang berfungsi sebagai lubrikasi. Banyaknya cairan ini ± 10  -  15 cc. Lubrikasi dimaksudkan untuk mencegah iritasi selama respirasi.

PEMBULUH DARAH DALAM PARU-PARU
Aretri Pulmonalis : membawa darah yg kurang mengandung oksigen dr ventrikel kanan jantung ke paru-paru
Arteri bronkialis : membawa darah yang banyak mengandung oksigen langsung dari arteri toraksika
Kapiler-kapiler halus : memuat sedikit oksigen yg merupakan cabang dr vena pulmonalis
Vena pulmonalis : mengembalikan drh yg kaya oksigen dr paru-paru ke jantung
Vena Bronkialis : mengembalikan sebagian drh dr paru-paru ke vena kava superior

B. PENGATURAN PERNAFASAN
1. Pusat Pernafsan
Pernafasan merupakan aksi refleksi yang mudah berubah oleh pengendalian dalam korteks cerebri.
Pusat pernafasan adalah beberapa kelompok neuron yang terletak di sebelah bilateral Medula oblongata dan Pons.
Kelompok pernafasan dorsal, terletak di bagian dorsal medulla yang terutama menyebabkan inspirasi
Kelompok pernafasan ventral, yang terletak di ventrolateral medulla yang dapat menyebabkan ekspirasi atau inspirasi, tergantung dari kelompok mana yang dirangsang
Pusat pneumotaksik, terletak di sebelah dorsal bagian superior pons, yang membantu mengatur kecepatan dan pola bernafas
Korpus karotikus ( pada bifurkasi dari masing-masing arteria karotis kommunis ) dan korpus aortikus ( pada arkus aorta ) merupakan organ-organ kecil yang mengandung sel-sel syaraf dan pembuluh darah dan dihubungkan oleh persarafan ke pusat di medulla oblongata.
Korpus aortikus dan kopus karotikus dan beberapa pusat di medulla oblongata sensitive terhadap perubahan dari tekanan karbondioksida dan konsentrasi ion hydrogen dalam darah yang melewatinya.
Badan karotis merupakan reseptor kadar oksigen, dan berada di samping arteri karotis. Melalui suplai sarafnya, badan ini mengirim implus ke susunan reticular otak bila kandungan oksigen darah turun. Sensitivitasnya pada penurunan kadar oksigen sangat ditingkatkan pada peningkatan kadar karbondioksida.
Impuls efferent adalah mentransmisi saraf-saraf frenik dan interkostalis ke diagfragma dan otot-otot interkostalis. Pada waktu bersamaan implus juga dikirimkan ke saraf kranial IX ( N.Glossofaringeal ) dan saraf kranial X ( N.Vagus ) mengendalikan dan memodifikasi tindakan implus afferen lainnya.
2. Pengaturan pernafasan secara kimiawi
Tujuan akhir pernafasan adalah mempertahankan konsentrasi oksigen, karbondioksida dan dan ion-ion hydrogen di dalam cairan tubuh.
Aktivitas pernafasan sangat responsive terhadap perubahan konsentrasi zat ini.
Kelebihan karbondioksida atau ion hydrogen mempengaruhi t.u melalui efek perangsangan langsung atau pusat pernafasan itu sendiri, menyebabkan peningkatan sinyal inspirasi dan ekspirasi yang kuat ke otot-otot pernafasan.
Peningkatan ventilasi hasilnya meningkatkan pembuangan karbondioksida dari darah, dan ion hydrogen dari darah karena penurunan asam karbonat darah

C.  PROSES  RESPIRASI
Ventilasi paru, yang berarti pemasukan dan pengeluaran udara diantara atmosfir dan alveolus paru
Difusi oksigen dan karbondioksida diantara alveolus dan darah
Transport oksigen dan karbondioksida dalam darah dan cairan tubuh
Perfusi di dalam jaringan tubuh untuk memenuhi kebutuhan metabolisme
1. Mekanika Ventilasi Paru-paru
Paru-paru dapat dikembangkan dan dikempiskan dalam dua cara, yaitu :
Gerakan turun dan naik diafragma untuk memperbesar atau memperkecil rongga dada.
Elevasi dan depresi iga-iga untuk meningkatkan dan menurunkan diameter anteroposterior rongga dada.
Ventilasi merupakan proses ke luar masuknya udara atmosfir ke paru-paru.
Terjadi karena perbedaan tekanan, dimana udara berpindah dari yang bertekanan tinggi ke yang bertekanan rendah.
Bila tekanan udara atmosfir lebih tinggi dari tekanan udara di dalam alveolus, maka akan terjadi inspirasi,
Sebaliknya, bila tekanan udara di alveolus lebih tinggi dari tekanan udara di atmosfir maka akan terjadi ekspirasi.
Pada inspirasi, otot diafragma berkontraksi dan kubah dari diafragma menurun; pada waktu bersamaan otot-otot interkosta interna berkontraksi dan mendorong dinding dada sedikit ke arah luar.
Dengan gerakan seperti ini ruang di dalam dada meluas, tekanan dalam alveoli menurun, dan udara memasuki paru-paru.
Pada inspirasi biasa otot-otot pernafasan  utama adalah diafragma dan muskulus interkostalis eksterna.
Pada inspirasi kuat (misalnya karena kesulitan bernafas) maka otot-otot pernafasan tambahan yang akan dipakai adalah :
muskulus sternokleidomastoideus,
muskulus trapezeus,
muskulus interkostalis internus,
muskulus levator kostarum.
Pada ekspirasi, diafragma dan otot-otot interkosta eksterna relaksasi.
Pada ekspirasi biasa tidak terjadi kontraksi otot-otot, namun pada ekspirasi kuat otot-otot pernafasan tambahan yang dipakai adalah :
muskulus rektus abdominus
muskulus interkostalis internus.
Jumlah udara dalam paru-paru
Kejadian ventilasi pulmoner membagi udara dalam empat volume dan empat kapasitas paru-paru
a. Volume Paru-paru
Volume Tidal : mrp vol udara yang diekspresikan dan diinspirasikan disetiap pernafasan normal, jumlah ± 500 ml.
Volume cadangan inspirasi : mrp vol tambahan udara yang dapat diinspirasikan diatas volume tidal normal, jumlah 3000 – 3100 ml.
Volume cadangan ekspirasi : merupakan jumlah udara yang masih dapat dikeluarkan dengan ekspirasi kuat setelah akhir suatu ekspirasi tidal yang normal ; jml 1100–1200 ml.
Volume sisa : Vol udara yg masih tersisa di dalam paru-paru setelah kebanyakan eksprisai kuat. rata-rata sekitar 1200 ml.
Volume sisa merupakan udara yang tidak dapat dikeluarkan dari paru-paru bahkan dengan ekspirasi kuat sekalipun
b. Kapasitas Paru-paru
Kapasitas inspirasi
Jumlah udara yg dapat dihirup  oleh seseorang mulai pada tingkat ekspirasi normal dan mengembangkan paru-parunya sampai jumlah maksimum, kira-kira 3500 ml.
Kapasitas inspirasi = volume tidal + volume cadangan inspirasi.
Kapasitas sisa fungsional
Jumlah udara yang tersisa di dalam paru-paru pada akhir ekspirasi normal, kira-kira 2300 ml.
Kapasitas sisa fungsional = volume cadangan ekspirasi + volume sisa.
Kapasitas vital
Jumlah udara maksimum yang dapat dikeluarkan dari  paru-paru seseorang setela ia mengisinya sampai batas maksimum dan kemudian mengeluarkan sebanyak-banyaknya , kira-kira 4600 ml.
Kapasitas vital = vol.cadangan inspirasi + vol.tidal + vol.cadangan inspirasi.
Kapasitas total Paru
Volume maksimum pengembangan paru-paru dengan usaha inspirasi yang sebesar-besarnya, kira-kira 5000 ml.
2. Difusi
Difusi adalah pertukaran gas antara oksigen dan karbondioksida yang terjadi di membran alveolar. Gas akan berpindah dari tempat yang bertekanan tinggi ke tempat yang bertekanan rendah.
Oksigen berdifusi dari alveolus ke dalam darah kapiler paru karena tekanan oksigen (PO2) dalam alveoli lebih besar daripada PO2 dalam darah paru
Dalam jaringan, PO2 yg sangat tinggi dalam darah kapiler menyebabkan oksigen berdifusi ke dalam sel.
Bila oksigen dimetabolisme dalam sel untuk membentuk karbondioksida, tekanan karbondioksida (PCO2) meningkat ke nilai yg tinggi sehingga karbondioksida berdifusi ke dalam kapiler jaringan.
Demikian juga, karbondioksida berdifusi ke luar dari darah masuk ke dalam alveoli karena PCO2 dalam darah kapiler paru lebih besar daripada dalam alveoli
Dalam keadaan normal tekanan partial gas di alveolus adalah :
 PO 2     : 100 mmHg
 PCO2    : 40 mmHg
Tekanan partial gas di kapiler adalah :
 PO 2    : 40 mmHg
 PCO2     : 46 mmHg
Kapasitas difusi CO2 lebih kuat dibandingkan dengan Oksigen, sehingga CO2 lebih mudah untuk berdifusi.
3. Transportasi
Bila oksigen telah berdifusi dari alveoli ke dalam darah paru, oksigen ditranspor dalam bentuk gabungan dengan Hemoglobin ke kapiler jaringan, dimana oksigen dilepaskan untuk digunakan oleh sel.
Untuk mencapai jaringan, sebagian besar Oksigen berikatan dengan Hemoglobin (97%) dan sebagian berikatan dengan plasma (3%).
Dasar dari transpor oksigen dari paru ke jaringan adalah :
Bila PO2 tinggi, oksigen akan berikatan dengan hemoglobin,
Tetapi bila PO2 rendah, oksigen dilepaskan dari hemoglobin
Dalam sel jaringan, oksigen bereaksi dg berbagai bahan makanan untuk membentuk sejumlah besar karbondioksida.
Karbondioksida ini masuk ke dalam kapiler jaringan dan ditranspor kembali ke paru
4. Perfusi
Perfusi adalah pertukaran gas di dalam jaringan. Di dalam jaringan Oksigen akan mengalami disosiasi dari hemoglobin dan berdifusi ke dalam plasma.
Dari plasma Oksigen akan masuk ke sel-sel jaringan tubuh untuk memenuhi kebutuhan jaringan yang bersangkutan.