1 2 3 Tujuan Pembelajaran 1. Peserta didik dapat memahami dua macam proses respirasi dan mengidentifikasi bagian anatomi pada organ sistem respirasi 2. Peserta didik mampu memahami siklus inspirasi dan siklus ekspirasi 3. Peserta didik mampu memahami proses ventilasi paru dan peran kritis alveoli dalam pertukaran gas 4. Peserta didik dapat menganalisis faktor-faktor yang mempengaruhi ventilasi paru, seperti tekanan atmosfer dan elastisitas paru. 5. Peserta didik memiliki pemahaman mendalam tentang konsep difusi dan perfusi 6. Peserta didik dapat menganalisis volume udara paru-paru dan kapasitas paru-paru Bahan Bacaan Modul Ajar 1. Anatomi Sistem Respirasi 2. Proses Respirasi Internal dan Eksternal 3. Fisiologi Respirasi Inspirasi dan Eekspirasi 4. Ventilasi Paru dan Peran Alveoli 5. Faktor Terjadinya Ventilasi Paru-Paru 6. Difusi dan Perfusi Sistem Respirasi 7. Volume Udara dan Kapasitas Udara Paru-Paru 8. Kelainan dan Penyakit pada Sistem Respirasi 4 ANATOMI SISTEM RESPIRASI Energi penting untuk mempertahankan berbagai aktivitas sel yang menunjang kehidupan, misalnya sintesis protein dan transpor aktif menembus membran plasma. Sel-sel tubuh membutuhkan pasokan O2 yang terus-menerus untuk menopang reaksi kimia penghasil energi. CO2 yang dihasilkan selama reaksi-reaksi tersebut harus dikeluarkan dari tubuh dengan kecepatan yang sama dengan kecepatan produksinya, untuk mencegah fluktuasi pH yang membahayakan. Dengan tetap mempertahankan keseimbangan antara asam dan basa, karena CO2 menghasilkan asam karbonat. Respirasi adalah keseluruhan proses yang melaksanakan pemindahan pasif O2 dari atmosfer ke jaringan untuk menunjang metabolisme sel, serta pemindahan pasif terus-menerus CO2 yang dihasilkan oleh metabolisme dari jaringan ke atmosfer. Sistem pernapasan berperan dalam homeostasis dengan mempertukarkan CO2 dan O2 antara atmosfer dan darah. Darah mengangkut CO2 dan O2, antara sistem pernapasan dan jaringan. Gambar 1. Anatomy organ system respiration Saluran napas saluran napas respiratorik yaitu menghantarkan udara antara atmosfer dan alveolus Sistem respirasi mencakup saluran napas yang menuju alveoli. Alveoli itu sendiri dan struktur-struktur thoraks yang berperan menyebabkan aliran udara masuk dan keluar alveoli melalui saluran napas. Saluran napas yang berupa seperti tabung atau pipa yang mengangkut udara antara atmosfer dan alveolus, yang merupakan satu-satunya tempat pertukaran gas antara udara dan darah. Saluran napas berawal dari saluran nasal. Saluran nasal membuka celah lalu masuk ke dalam faring, yang berfungsi sebagai saluran bersama untuk sistem pernapasan dan 5 pencernaan. Terdapat dua saluran yang berasal dari faring hingga trakea, yang dilalui oleh udara untuk menuju alveoli dan esofagus, serta dilalui oleh makanan untuk menuju lambung. Udara dalam keadaan normal masuk ke faring melalui nostril, tetapi udara juga dapat masuk melalui mulut ketika saluran nasal tersumbat. Karena faring berfungsi sebagai saluran bersama untuk udara dan makanan maka sewaktu menelan terjadi mekanisme refleks yang menutup trakea agar makanan masuk ke esofagus dan bukan ke saluran napas. Esofagus selalu tertutup kecuali ketika menelan makanan, kareena untuk mencegah udara masuk ke lambung sewaktu bernapas. Laring atau voice box, terlerak di pintu masuk trakea. Jika pada laki laki akan membentuk tonjolan anterior laring berupa jakun "Adam's apple”. Trakea berperan sebagai saluran pada proses ventilasi dan sebagai jalur pengeluaran sekret trakea atau bronkus. Trakea bermula pada batas bawah kartilago krikoid yang memanjang hingga setinggi carina dengan panjang rata-rata 10-13 cm. Dibentuk dari cincin-cincin tulang rawan berbentuk huruf C yang kemudian membentuk dinding anterior dan lateral dari trakea serta terhubung secara posterior oleh dinding membran dari trakea. Di belakang laring, trakea terbagi menjadi dua cabang utama, yaitu bronchus kanan dan kiri dengan masing-masing masuk ke alveoli kanan dan kiri. Di dalam masing-masing alveoli, bronkus terus bercabang-cabang menjadi saluran napas yang semakin sempit, pendek, dan banyak, seperti percabangan sebuah pohon tracheobronchial. Fungsi dari pohon tracheobronchial yaitu untuk memfasilitasi aliran udara masuk dan keluar dari alveoli. Pembagian menjadi dua cabang (divisi dikotom), setiap cabang terbagi menjadi dua cabang yang lebih kecil, yang dimulai dari trachea dan berakhir pada sacus alveoli diperkirakan terjadi sebanyak 23 kali atau 23 generasi. Pada setiap generasi, jumlah jalur udara diperkirakan berganda. Setiap sacus alveoli berisi rata-rata 17 alveoli dan diperkirakan pada rata-rata orang dewasa terdapat 300 juta alveoli sebagai membrane yang sangat luas (50-100 m2) sebagai tempat pertukaran gas. Cabang-cabang yang lebih kecil dikenal sebagai bronchiolus. Di ujung bronchiolus terminal berkelompok alveolus, kantung-kantung udara halus tempat pertukaran gas antara udara dan darah. Agar aliran udara dapat masuk dan keluar bagian alveoli sebagai tempat pertukaran berlangsung, kontinum saluran napas penghantar dari pintu masuk melalui bronkiolus terminal hingga alveolus harus tetap terbuka. Trakea dan bronchus adalah tabung yang cukup kaku tak berotot yang di kelilingi oleh serangkaian cincin tulang rawan yang mencegah saluran in menyempit. Bronchiolus tidak memiliki tulang rawan untuk menjaganya tetap terbuka. Dinding saluran in mengandung otot polos yang disarafi oleh sistem saraf otonom dan peka terhadap hormon dan bahan kimia lokal tertentu. Faktor-faktor ini mengatur jumlah udara yang mengalir dari atmosfer ke setiap lobus alveolus, dengan 6 mengubah derajat kontraksi otot polos bronchiolus sehingga mengubah kaliber saluran napas terminal. Alveolus adalah tempat pertukaran gas berbentuk kantong udara berdinding tipis yang dapat mengembang dan dikelilingi oleh kapiler alveoli. Dinding sel alveoli terdiri dari sel epitel squamosa yang tipis, permukaan eksternal alveoli dilingkupi oleh kapiler pulmonari, dinding/membrane alveolar dan kapiler tersebut membentuk membrane respirasi, pertukaran gas pada membrane respirasi terjadi dengan proses difusi. Menurut hukum difusi Fick, semakin pendek jarak yang harus ditempuh oleh difusi, semakin besar laju difusi. Juga, semakin besar luas permukaan tempat difusi berlangsung, semakin besar laju difusi. Alveolus adalah kelompok-kelompok kantung mirip anggur yang berdinding tipis dan dapat mengembang di ujung cabang saluran napas penghantar. Selain itu, pertemuan udara alveolus dengan darah memiliki tempat luas yang sangat besar bagi pertukaran gas. Alveolus mengandung sekitar 300 juta alveoli, masing-masing bergaris tengah 300 um. Sedemikian padatnya anyaman kapiler alveoli sehingga setiap alveolus dikelilingi oleh lembaran darah yang hampir kontinyu. Paru menempati sebagian besar rongga thoraks Terdapat dua buah para, masing-masing dibagi menjadi beberapa lobus dan masing-masing mendapat satu bronkus. Jaringan paru itu sendiri terdiri dari serangkaian saluran napas yang sangat bercabang-cabang, alveolus, pembuluh darah paru, dan sejumlah besar jaringan ikat elastik. Satu-satunya otot di dalam paru adalah otot polos di dinding arteriol dan dinding bronchiolus, dimana keduanya berada di bawah kontrol. Tidak terdapat otot di dalam dinding alveolus untuk mengembangkan atau mengempiskan alveolus selama proses bernapas. Perubahan volume aveoli akibat perubahan volume alveolus yang menyertainya, ditimbulkan oleh perubahan dalam dimensi rongga thoraks. Paru menempati sebagian besar volume rongga thoraks dan struktur-struktur lain di thoraks adalah jantung dan pembuluh-pembuluh terkaitnya, esofagus, timus, dan beberapa saraf. Thoraks luar dibentuk oleh 12 pasang iga melengkung, yang berhubungan dengan sternum (tulang dada) di anterior dan vertebra thorakalis (tulang punggung) di posterior. Sangkar iga merupakan tulang protektif bagi paru dan jantung. Diafragma, yang membentuk lantai rongga thoraks, adalah suatu lembaran otot rangka yang lebar, berbentuk seperti kubah, dan memisahkan secara total rongga thoraks dari rongga abdomen. Otot ini ditembus hanya oleh esofagus dan pembuluh darah yang melintasi rongga toraks dan abdomen. Di leher, otot dan jaringan ikat menutup rongga thoraks. Satu- 7 satunya komunikasi antara thoraks dan atmosfer adalah melalui saluran napas ke dalam alveolus. Seperti alveoli, thoraks mengandung banyak jaringan ikat elastik. Respirasi mencakup dua proses yang terpisah tetapi berkaitan yaitu respirasi internal dan respirasi eksternal, kedua proses tersebut digambarkan seperti berikut; Gambar 2. Respirasi eksternal dan internal RESPIRASI INTERNAL Istilah respirasi internal atau respirasi sel merujuk kepada proses-proses metabolik intrasel yang dilakukan di dalam mitokondria, yang menggunakan O2 dan menghasilkan CO2 selagi mengambil energi dari molekul nutrient. Respiratory quotient (RQ), rasio CO2 yang dihasilkan terhadap O2 yang dikonsumsi, bervariasi bergantung pada jenis makanan yang dikonsumsi. Jika karbohidrat yang digunakan maka RQ adalah 1; yaitu, untuk setiap molekul O2 yang dikonsumsi, satu molekul CO2 diproduksi. Untuk lemak, RQ adalah 0,7; untuk protein, RQnya adalah 0,8. 8 RESPIRASI EKSTERNAL Istilah respirasi eksternal merujuk kepada seluruh rangkaian kejadian dalam pertukaran O2 dan CO2 antara lingkungan eksternal dan antar organ tubuh. Respirasi eksternal, memiliki cakupan sebanyak empat langkah atau empat proses yang terjadi, yang pertama adalah udara secara bergantian dimasukkan ke dan dikeluarkan dari paru sehingga udara dapat dipertukarkan antara atmosfer (lingkungan eksternal) dan kantung udara (alveolus) paru. Pertukaran ini dilaksanakan oleh tindakan mekanis bernapas, atau ventilasi. Kecepatan ventilasi diatur untuk menyesuaikan aliran udara antara atmosfer dan alveolus sesuai kebutuhan metabolik tubuh akan penyerápan O2 dan pengeluaran CO2. Kemudian yang kedua yaitu O2 dan CO2 mengalami terjadinya pertukaran antara udara di alveolus dan darah di dalam kapiler paru melalui proses difusi. Selanjutnya sirkulasi pada darah akan mengangkut O2 dan CO2 antara paru dan jaringan. Dan kemudian terakhir O2 dan CO2 dipertukarkan antara jaringan dan darah melalui proses difusi menembus kapiler sistemik (jaringan). Komposisi udara ketika mencapai alveolus-alveolus. Sebagian oksigen larut dalam cairan yang membasahi epitel yang tipis dari alveolus. Kemudian oksigen berdifusi ke dalam darah yang terdapat dalam banyak kapiler-kapiler yang terdapat dalam dinding alveolusalveolus. Seperti pada kodok, sebagian besar oksigen kemudian bersenyawa dengan hemoglobin yang terdapat dalam sel-sel darah merah. Fungsi utama dari hemoglobin bagi tubuh manusia yaitu adalah sebagai pengangkut dan pengikat oksigen untuk diedarkan ke seluruh jaringan tubuh dari paru-paru dan dalam peredaran darah. Tingkatan hemoglobin dengan oksigen disebut dengan HbO2 (Oksihemoglobin). Selain perannya mengangkut dan mengikat oksigen, hemoglobin juga berfungsi untuk mengangkut CO2 (karbon dioksida) dan karbon monoksida membentuk ikatan karbon monoksida disebut ikatan HbCO2 (karbon 9 monoksida hemoglobin) rangkaian ini disebut proses bilirubin. Secara simultan, sebagian karbon dioksida dalam darah itu akan berdifusi ke dalam alveolus-alveolus yang dapat ditembuskan keluar. Sirkulasi darah kemudian membawa oksigen ke semua sel-sel dari badan. Sementara itu, darah mengambil karbondioksida dari sel-sel ini untuk diangkut kembali ke kapiler-kapiler alveolus-alveolus. Pada manusia, efisiensi pertukaran hawa di dalam paru-paru meningkat oleh karena adanya diafragma. Diafragma adalah sekat berotot berbentuk kubah, membagi rongga badan menjadi dua bagian adalah rongga perut (abdomen) yang mengandung jerohan - lambung, usus dan sebagainya dan rongga dada (toraks) yang mengandung jantung dan paru-paru. Permukaan sebelah dalam rongga dada dan permukaan luar paru-paru diselaputi oleh membran tipis ialah pleura. Dengan perantaraan lapisan cairan tipis yang terdapat di antara kedua selaput tadi, pleura paru-paru melekat dengan erat pada pleura rongga dada. Saluran pleura ini memisahkan antara masing-masing alveoli dari dinding toraks. Selaput Pleura merupakan membran serosa yang melingkupi parenkim paru, mediastinum, diafragma serta tulang iga; terdiri dari pleura parietalis dan viseralis. Pleura parietal: berada di sisi luar dari paru-paru yang akan berdekatan atau seperti menempel dengan dinding toraks. Pleura visceralis: berada di sisi dalam dari paruparu yang menempel dengan permukaan eksternal paru, jadi nantinya akan menempel dengan alveoli-alveoli. Rongga atau kantung pleura terisi sejumlah tertentu cairan yang memisahkan kedua pleura tersebut sehingga memungkinkan pergerakan kedua pleura tanpa hambatan selama proses respirasi. Cairan pada rongga pleura juga berfungsi mengurangi gesekan/friction antara pleura parietalis dan viseralis serta menjaga paru - paru dari tekanan dinding dada. Cairan pleura berasal dari pembuluh-pembuluh kapiler pleura, ruang interstitial paru, kelenjar getah bening intratoraks, pembuluh darah intratoraks dan rongga peritoneum. Jumlah cairan pleura dipengaruhi oleh perbedaan tekanan antara pembuluh-pembuluh kapiler pleura dengan rongga pleura sesuai hukum Starling serta kemampuan eliminasi cairan oleh sistem penyaliran limfatik pleura parietal. Pada keadaan normal jumlah cairan pleura sangat sedikit (0,1-0,2 mL/kgBB). Tekanan pleura merupakan cermin tekanan di dalam rongga toraks. Perbedaan tekanan yang ditimbulkan oleh pleura berperan penting dalam proses respirasi. 10 FISIOLOGI RESPIRASI INSPIRASI DAN EKSPIRASI Respirasi adalah proses krusial bagi kehidupan manusia, di mana oksigen diambil dan karbon dioksida dilepaskan. Inspirasi, fase penting dalam respirasi, melibatkan kontraksi otototot pernapasan utama seperti diafragma dan otot-otot interkostal untuk memperluas rongga dada. Kontraksi ini, terutama oleh diafragma, menarik rongga dada ke bawah, menciptakan tekanan udara yang lebih rendah di dalam paru-paru dibandingkan dengan lingkungan eksternal. Hasilnya, udara mengalir masuk melalui saluran pernapasan. Mekanisme fisiologi respirasi inspirasi ini membutuhkan koordinasi otot-otot pernapasan, di antaranya diafragma dan otot-otot interkostal. Diafragma, sebagai otot utama, terletak di bawah paru-paru dan berkontraksi untuk memperluas rongga dada, memfasilitasi masuknya udara. Otot-otot interkostal, terletak di antara tulang rusuk, ikut berkontraksi untuk memperluas rongga dada, memungkinkan udara masuk ke paru-paru.Selain kontraksi otot, inspirasi juga melibatkan perubahan tekanan di dalam paru-paru. Kontraksi otot pernapasan menyebabkan rongga dada membesar, menciptakan tekanan negatif yang memungkinkan udara masuk melalui saluran pernapasan. Udara, dalam proses inspirasi, melewati saluran pernapasan yang terdiri dari rongga hidung, faring, laring, trakea, bronkus, bronkiolus, hingga mencapai alveoli. Alveoli, struktur kecil di ujung saluran pernapasan, bertanggung jawab untuk pertukaran gas vital antara udara dan darah (Agustina, M. et al., 2022). Ekspirasi, yang merupakan fase pengeluaran udara dari paru-paru, memegang peran penting dalam siklus pernapasan, memungkinkan tubuh untuk membuang karbon dioksida yang dihasilkan oleh aktivitas sel dan komponen gas lainnya. Mekanisme fisiologi respirasi ekspirasi mencakup serangkaian proses yang terjadi di dalam sistem pernapasan manusia. Setelah inspirasi selesai, otot-otot pernapasan berelaksasi dan rongga dada berkontraksi. Ini menyebabkan tekanan udara di dalam paru-paru meningkat, mendorong udara yang mengandung karbon dioksida keluar melalui saluran pernapasan. Tidak hanya itu, ekspirasi melibatkan kontribusi dari otot-otot pernapasan, terutama otot-otot perut. Saat terjadi ekspirasi, otot-otot perut, termasuk diafragma dan otot-otot interkostal internal, berkontraksi untuk membantu mengeluarkan udara dari paru-paru. Proses ekspirasi juga melibatkan saluran pernapasan, di mana udara yang mengandung karbon dioksida dikeluarkan 11 melalui bronkus, bronkiolus, dan akhirnya alveoli. Alveoli, struktur kecil di ujung saluran pernapasan, memainkan peran kunci dalam pertukaran gas antara udara dan darah. Secara keseluruhan, mekanisme fisiologi respirasi ekspirasi merupakan tahap krusial dalam sistem pernapasan manusia, memfasilitasi pengeluaran karbon dioksida yang dihasilkan oleh aktivitas sel dan menjaga keseimbangan gas dalam tubuh (Akhwan, N., 2019). Fisiologi Inspirasi Fisiologi Ekspirasi Respirasi Dada Muskulus interkostalis kontraksi → tulang Muskulus interkostalis relaksasi → tulang rusuk terangkat rongga → dada membesar, rusuk turun→rongga dada menyempit, paru-paru mengembang→tekanan udara paru-paru mengecil→ tekanan udara rongga paru-paru di luar naik → udara dari rongga paru-paru naik dan di luar turun luar masuk ke paru-paru →udara keluar dari paru-paru Respirasi Perut Otot diafragma kontraksi→ diafragma Otot datar rongga dada dan diafragma relaksasi→ diafragma paru-paru melengkung rongga dada dan paru-paru mengembang→ tekanan udara rongga mengecil → tekanan udara rongga paruparu-paru turun → udara dari luar masuk paru naik → udara keluar dari paru-paru ke paru-paru 12 VENTILASI PARU-PARU DAN PERAN ALVEOLI Ventilasi paru-paru adalah proses penting dalam sistem pernapasan yang melibatkan pengisian dan pengosongan udara dari paru-paru. Proses ini terdiri dari dua tahap utama: inspirasi dan ekspirasi. Inspirasi dimulai dengan kontraksi otot-otot pernapasan, seperti diafragma dan otot-otot interkostal, yang memperluas rongga dada. Akibatnya, tekanan udara di dalam paru-paru menurun, dan udara mengalir masuk melalui saluran pernapasan. Ekspirasi terjadi ketika otot-otot pernapasan berelaksasi, menyebabkan rongga dada menyusut dan menghasilkan peningkatan tekanan udara di dalam paru-paru, sehingga udara dikeluarkan (Airlangga, P. & Rahardjo, P., 2022). Alveoli, struktur kantung kecil di ujung saluran pernapasan, memainkan peran kritis dalam pertukaran gas. Ketika udara mencapai alveoli pada saat inspirasi, oksigen beralih dari udara ke dalam darah, sedangkan karbon dioksida berpindah dari darah ke udara dalam proses yang disebut difusi. Permukaan yang luas dan tipis dari alveoli memfasilitasi pertukaran gas ini dengan efisien. Selain itu, alveoli mengandung lapisan tipis pembuluh darah kapiler, menciptakan lingkungan yang optimal untuk pertukaran gas. Oksigen yang diambil oleh darah dari alveoli dibawa ke seluruh tubuh, sementara karbon dioksida yang dihasilkan oleh sel-sel tubuh diangkut kembali ke alveoli untuk dikeluarkan saat ekspirasi (Qhastalani, et al., 2016). Dengan demikian, proses ventilasi paru-paru dan peran kritis alveoli bekerja bersamasama untuk memastikan pasokan oksigen yang memadai ke darah dan pengeluaran karbon dioksida dari tubuh, mendukung fungsi respirasi yang esensial untuk kehidupan. 13 FAKTOR YANG MEMENGARUHI TERJADINYA VENTILASI PARU-PARU Aktivitas ventilasi paru-paru dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu (Lamtiar, R. & Saiallagan, F., 2019) : 1. Aktivitas Otot Pernapasan: Tingkat kontraksi otot-otot pernapasan, terutama diafragma dan otot-otot interkostal, mempengaruhi volume rongga dada dan, oleh karena itu, ventilasi paru-paru. Aktivitas otot yang lebih tinggi meningkatkan ventilasi. 2. Kapasitas Elastis Paru-paru: Elastisitas paru-paru memengaruhi seberapa cepat paru-paru dapat mengembang dan mengempis. Kehilangan elastisitas, seperti pada penyakit paru obstruktif kronis (PPOK), dapat mengurangi ventilasi. 3. Tekanan Atmosfer: Perbedaan tekanan antara atmosfer dan paru-paru memengaruhi aliran udara. Penurunan tekanan atmosfer atau peningkatan tekanan dalam paru-paru dapat meningkatkan ventilasi. 4. Kondisi Lingkungan: Faktor-faktor seperti ketinggian tempat dan komposisi udara mempengaruhi tekanan parsial oksigen dan karbon dioksida, yang dapat memodulasi ventilasi paru-paru. 5. Aktivitas Metabolik Tubuh: Tingkat aktivitas fisik dan metabolisme tubuh dapat meningkatkan kebutuhan oksigen, yang dapat memicu peningkatan ventilasi untuk memenuhi kebutuhan tersebut. 6. Kondisi Kesehatan: Penyakit atau gangguan pernapasan, seperti asma atau pneumonia, dapat memengaruhi kemampuan paru-paru untuk melakukan ventilasi dengan efisien. 7. Sistem Saraf: Sistem saraf, khususnya sistem saraf otonom, dapat mengatur tingkat ventilasi paruparu. Misalnya, stimulasi saraf parasimpatis dapat menurunkan laju ventilasi. 8. Kapasitas Vital: Kapasitas vital paru-paru, yang mencakup volume inspiratori maksimal dan volume ekspiratori maksimal, mempengaruhi jumlah udara yang dapat dihirup atau dikeluarkan dalam satu siklus pernapasan. 14 DIFUSI DAN PERFUSI DALAM SISTEM RESPIRASI 1. Pengertian Difusi: Difusi adalah proses gerakan molekul gas, seperti oksigen dan karbon dioksida, melintasi membran sel atau membran alveoli untuk mencapai keseimbangan konsentrasi. Dalam konteks sistem respirasi, difusi terjadi di alveoli, di mana oksigen dari udara dihirup beralih ke darah, dan karbon dioksida dari darah beralih ke udara (Putra, A. & Astara M., 2016). 2. Mekanisme Difusi: ● Pada fase inspirasi, oksigen masuk ke dalam alveoli, menciptakan gradien konsentrasi yang tinggi di dalam alveoli dan rendah di dalam kapiler darah di sekitarnya. ● Molekul oksigen bergerak dari konsentrasi tinggi (alveoli) ke konsentrasi rendah (darah) melalui membran alveoli dan membran kapiler. ● Sebaliknya, karbon dioksida, yang dihasilkan oleh sel-sel tubuh, bergerak dari darah yang kaya karbon dioksida menuju alveoli yang memiliki konsentrasi yang lebih rendah. 3. Pengertian Perfusi: Perfusi merujuk pada aliran darah melalui pembuluh darah ke jaringan dan organ. Dalam konteks sistem respirasi, perfusi berkaitan dengan aliran darah yang mencapai kapiler paru-paru di sekitar alveoli untuk memfasilitasi pertukaran gas (Laitupa, & Amin, 2016). 4. Mekanisme Perfusi: ● Darah yang mengandung karbon dioksida mencapai kapiler paru-paru melalui pembuluh darah. ● Pertukaran gas terjadi di antara alveoli dan kapiler, di mana oksigen masuk ke dalam darah dan karbon dioksida keluar dari darah menuju alveoli. ● Darah yang diperkaya oksigen kemudian kembali ke jantung dan akan didistribusikan ke seluruh tubuh untuk mendukung metabolisme sel dan fungsi organ. Difusi dan perfusi bekerja bersama-sama untuk memastikan pertukaran gas yang efisien di tingkat membran alveoli, menjaga keseimbangan oksigen dan karbon dioksida dalam darah, dan mendukung kebutuhan oksigen tubuh serta pengeluaran karbon dioksida yang dihasilkan oleh sel-sel. 15 VOLUME UDARA DAN KAPASITAS PARU-PARU Pada dasarnya spirometer terdiri dari drum/tong terisi udara yang mengapung dalam rang berisi air. Sewaktu seseorang menghirup dan menghembuskan udara dari dan ke dalam drum melalui suatu selang yang menghubungkan mulut dengan wadah udara, drum naik turun dalam wadah air Volume udara paru-paru (Wasid, A. & Misbachus, 2021): 1. Volume Udara Tidal (VT): Volume udara yang diinspirasi atau diekspirasi dalam satu siklus pernapasan normal. Biasanya berkisar antara 500-700 mililiter. 2. Volume Udara Sisa (ERV): Volume udara yang masih dapat diekspirasi setelah ekspirasi normal. Ini berkisar antara 1000-1200 mililiter. 3. Volume Udara Cadangan Inspiratori (IRV): Volume udara maksimal yang dapat diinspirasi setelah inspirasi normal. Biasanya sekitar 2500-3000 mililiter. 4. Volume Udara Cadangan Ekspiratori (ERV): Volume udara maksimal yang dapat diekspirasi setelah ekspirasi normal. Ini berkisar antara 700-1200 mililiter. Kapasitas Paru-paru (Syahda, AI., & Damayanti, I., 2016): 1. Kapasitas Vital Paru-paru (VC): Jumlah maksimal udara yang dapat diinspirasi dan diekspirasi dalam satu siklus pernapasan maksimal. Ini adalah jumlah dari volume tidal, volume cadangan inspiratori, dan volume cadangan ekspiratori. 2. Kapasitas Inspiratori Fungsional (IC): Jumlah maksimal udara yang dapat diinspirasi setelah ekspirasi normal. Ini adalah jumlah dari volume tidal dan volume cadangan inspiratori. 3. Kapasitas Residual Fungsional (FRC): Jumlah udara yang tetap ada dalam paru-paru setelah ekspirasi normal. Ini adalah jumlah dari volume residu dan volume ekspirasi sisa. 4. Kapasitas Paru-paru Total (TLC): Jumlah udara maksimal yang dapat diakomodasi oleh paru-paru setelah inspirasi maksimal. Ini adalah jumlah dari volume inspiratori maksimal dan volume paru-paru residu. 16 KELAINAN DAN PENYAKIT PADA SISTEM RESPIRASI Gangguan pada pernafasan dapat disebabkan oleh adanya gangguan atau kelainan pada organ penyusun sistem pernafasan. Gangguan tersebut dapat disebabkan oleh faktor keturunan, kebiasaan merokok, penggunaan obat terlarang, oleh virus atau pun bakteri (Syofyan. 2018). Pada beberapa orang memiliki faktor genetik berupa alergi yang dapat menimbulkan penyempitan pada bronkus. Akibat penyempitan akan membuat kekurangan oksigen dan merasa sesak nafas. Penyakit seperti ini lebih kita kenal sebagai asma. Kebiasaan merokok sangat bepotensi besar dalam merusak paru-paru. Dalam rokok terkandung nikotin yang bersifat racun dan dapat menimbulkan kanker atau karsinogenik. Rokok juga dapat menyebabkan kita terserang bronkitis (Annashr et al. 2022). Bronkitis merupakan peradangan pada bronkus. Radang pada bronkus ini akan membuat tubuh kita menghasilkan lendir sebagi reaksi perlawanan terhadap penyakit yang masuk. Lendir pada saluran bronkus akan menganggu jalannya pernafasan karena menimbulkan penyempitan pada jalan udara yang masuk atau pun keluar dalam bronkus (Syofyan. 2018). 17 Beberapa kelainan dan penyakit pada sistem respirasi manusia antara lain sebagai berikut: 1. Asma adalah gangguan pada rongga saluran pernapasan yang diakibatkan oleh kontraksi otot polos pada trakea dan mengakibatkan penderita sulit bernapas. ditandai dengan kontraksi yang kaku dari bronkiolus . Asma biasanya disebabkan oleh hipersensitivas bronkiolus (disebut asma bronkiale) terhadap benda-benda asing di udara. penyebab penyakit ini juga dapat terjadi dikarenakan faktor psikis dan penyakit menurun. 2. Tuberkulosis (TBC) : merupakan penyakit spesifik yang disebabkan oleh bakteri Mycobacterium tuberculosae. Bakteri ini dapat menyerang semua organ tubuh, tetapi yang paling sering adalah paru-paru dan tulang. Penyakit ini menyebabkan proses difusi oksigen yang terganggu karena adanya bintik-bintik kecil pada dinding alveolus. Keadaan ini menyebabkan : · Peningkatan kerja sebagian otot pernapasan yang berfungsi untuk pertukaran udara paru-paru · Mengurangi kapasitas vital dan kapasitas pernapasan · Mengurangi luas permukaan membran pernapasan, yang akan meningkatkan ketebalan membran pernapasan sehingga menimbulkan penurunan kapasitas difusi paru-paru. 3. Faringitis : merupakan peradangan pada faring sehingga timbul rasa nyeri pada waktu menelan makanan ataupun kerongkongan terasa kering. Gangguan ini disebabkan oleh infeksi bakteri atau virus dan dapat juga disebabkan terlalu banyak merokok. Bakteri yang biasa menyerang penyakit ini adalah Streptococcus pharyngitis. 18 4. Bronkitis : Penyakit bronkitis karena peradangan pada bronkus (saluran yang membawa udara menuju paru-paru). Penyebabnya bisa karena infeksi kuman, bakteri atau virus. Penyebab lainnya adalah asap rokok, debu, atau polutan udara. 5. Pneumonia : adalah peradangan paru-paru dimana alveolus biasanya terinfeksi oleh cairan dan eritrosit berlebihan. Infeksi disebarkan oleh bakteri dari satu alveolus ke alveolus lain hingga dapat meluas ke seluruh lobus bahkan seluruh paru-paru. Umumnya disebabkan oleh bakteri streptokokus (Streptococcus), Diplococcus pneumoniae, dan bakteri Mycoplasma pneumoniae. 6. Emfisema Paru-paru : disebabkan karena hilangnya elastisitas alveolus. Alveolus sendiri adalah gelembung-gelembung yang terdapat dalam paruparu. Pada penderita emfisema, 19 volume paru-paru lebih besar dibandingkan dengan orang yang sehat karena karbondioksida yang seharusnya dikeluarkan dari paru-paru terperangkap didalamnya. Asap rokok dan kekurangan enzim alfa-1-antitripsin adalah penyebab kehilangan elastisitas pada paru-paru ini. 7. Dipteri : merupakan penyakit infeksi yang disebabkan oleh bakteri Corynebacterium diphterial yang dapat menimbulkan penyumbatan pada rongga faring (faringitis) maupun laring (laringitis) oleh lendir yang dihasilkan oleh bakteri tersebut 8. Asfiksi : adalah gangguan dalam pengangkutan oksigen ke jaringan yang disebabkan terganggunya fungsi paru-paru, pembuluh darah, ataupun jaringan tubuh. Misalnya alveolus yang terisi air karena seseorang tenggelam. Gangguan yang lain adalah keracunan karbon monoksida yang disebabkan karena hemoglobin lebih mengikat karbon monoksida sehingga pengangkutan oksigen dalam darah berkurang. 9. Kanker Paru-paru : Penyakit ini merupakan pertumbuhan sel kanker yang tidak terkendali di dalam jaringan paru-paru. Kanker ini mempengaruhi pertukaran gas di paru-paru dan menjalar ke seluruh bagian tubuh. Merokok merupakan penyebab utama dari sekitar 90% kasus kanker paruparu pada pria dan sekitar 70% kasus pada wanita. Semakin banyak rokok yang dihisap, semakin besar resiko untuk menderita kanker paru-paru. Tetapi tidak menutup kemungkinan perokok pasif pun mengalami penyakit ini. Penyebab lain yang memicu penyakit ini adalah penderita menghirup debu asbes, kromium, produk petroleum, dan radiasi ionisasi. 10. Laringitis : radang pada laring. Penderita serak atau kehilangan suara. Penyebabnya antara lain karena infeksi, terlalu banyak merokok, minum alkohol, dan terlalu banyak serak. 11. 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. 20 DAFTAR ISTILAH bilirubin Pigmen empedu, yaitu produk sisa yang berasal dari penguraian hemoglobin sewaktu pemecahan sel darah merah tua bronkiolus Saluran napas halus bercabang di dalam paru diafragma Suatu lembaran tot rangka berbentuk kubah yang membentuk dasar dari rongga thoraks; otot inspiratorik utama eritrosit Sel darah merah, yaitu kantung hemoglobin terbungkus membran plasma yang mengangkut O2 dan dalam derajat yáng lebih rendah, CO2 dan H+ dalam darah esofagus Tabung lurus berotot yang terentang dari faring hingga lambung hemoglobin Molekul protein besar berisi besi yang ditemukan di dalam eritrosit dan berikatan serta mengangkut sebagian besar O2 dalam darah; juga mengangkut sebagian CO2 dan H+ dalam darah homeostasis Pemeliharaan kondisi fisikokimia lingkungan cairan internal yang merendam selsel tubuh yang relatif stabil melalui aktivitas sistem tubuh yang sangat terpadu dan terkendali kantung pleura Kantung tertutup berdinding rangkap yang memisahkan masing-masing paru dari dinding choraks kapasitas vital Volume maksimal udara yang dapat dikeluarkan dalam satu kali bernapas setelah inspirasi maksimal kapiler Pembuluh darah paling halus yang berdinding tipis dan berpori, tempat terjadinya pertukaran antara darah dan jaringan sekitar melalui dindingnya Metabolisme Pertukaran bahan dan energi antara organisme dan lingkungan-nya dan transpormasi bahan dan energi ini di dalam organisme tersebut organ Unit struktural tersendiri yang terdiri dari dua jenis atau lebih jaringan primer yang tersusun untuk melakukan satu atau lebih fungsi khusus; sebagai contoh, lambung respirasi Keseluruhan proses-proses yang melaksanakan per-pindahan pasif terus-menerus O2 dari atmosfer ke jaringan, serra perpindahan pasif terus-menerus CO2 yang dihasilkan secara metabolis dari jaringan ke atmosfer respirasi internal Proses metabolik intrasel yang dilaksanakan di dalam mitokondria yang menggunakan O2 dan menghasilkan CO2 selama pengambilan energi dari molekul nutrien 21 DAFTAR PUSTAKA Agustina, M., Zainuri, I. & Janes C. (2022). Pengaruh Pemberian Progressive Muscular Relaxation (PMR) Terhadap Kadar Saturasi Oksigen Pada Pasien TBC. Perpustakaan Universitas Bina Sehat : https://repositori.stikes-ppni.ac.id/handle/123456789/1141. Airlangga, P. & Rahardjo, P. (2022). Anestesiologi dan Terapi Intensif Fisiologi Pernapasan. https://books.google.co.id/books?hl=id&lr=&id=r0kEAAAQBAJ&oi=fnd&pg=PA18&dq=info:7TB_RMsoUMJ:scholar.google.com/&ots=ZntQOIds_6&sig. Akhwan, N. (2019). Penurunan Tingkat Cemas Dengan Relaksasi Nafas Dalam. Universitas Muhammadiyah Semarang.` 103/D3.Kep/I/2019 Annashr, N. N., Maharani, R., & Heriana, C. (2022). Faktor Yang Berhubungan Dengan Gangguan Pernafasan Pada Pekerja Pt. X Kabupaten Sumedang. Prepotif: Jurnal Kesehatan Masyarakat, 6(1), 554-563. Laitupa, & Amin. (2016). Ventilasi dan Perfusi. Jurnal Respirasi, Vol. 2 No. (1), 29-34. Lamtiar, R. & Saiallagan, F. (2019). Korelasi Indeks Massa Tubuh dengan Kapasitas Vital Paksa Paru. Nommensen Journal of Medicine, Vol 5 No. (1), 11-13. Munawir. (2020). Modul pembelajaran SMA biologi Kelas XI: sistem respirasi Putra, A. & Astara M. (2016). Fisiologi Ventilasi dan Pertukaran Gas. Journal Respiratory, Vol 1 No. (1), 30. Qhastalany, Intarniati, & Miranti, P. (2016). Gambaran Hispatologi Pada Saluran Pernapasan. Diponegoro University : https://scholar.google.com/scholar?hl=id&as_sdt=0%2C5. Syahda, AI., & Damayanti, I. (2016). Hubungan Kapasitas Vital Paru-Paru dengan Daya Tahan Cardiorespiratory pada Cabang Olahraga Sepak Bola. Jurnal Terapan Ilmu Keolahragaan (JTIKOR), Vol. 1 No. (1), 24-48. Syofyan, H. (2018). Modul Biologi Dasar (Psd 113). Universitas Esa Unggul. Tjitrosomo, H. BIOLOGI, Fifth Edition. Institut Pertanian Bogor. Wasid, A. & Misbachus. (2021). Pengukuran Volume Paru-Paru Berbasis Mikrokontroler Arduino. Jurnal Informatika dan Komputasi, Vol. 15, No. (01), 16-24.
