Rangkuman Sistem Pernapasan pada Manusia

Sistem pernapasan pada manusia adalah sistem organ yang digunakan untuk menghirup oksigen dari udara serta mengeluarkan karbon dioksida dan uap air. Tujuan proses pernapasan yaitu untuk memperoleh energi. Pada peristiwa pernapasan terjadi pelepasan energi, sistem pernapasan pada manusia mencakup saluran pernapasan, mekanisme pernapasan dan gangguan sistem pernapasan.

A. Saluran Pernapasan 

Saluran pernapasan atau tractus repiratorius adalah bagian tubuh manusia yang berfungsi sebagai tempat lintasan dan tempat pertukaran gas yang diperlukan untuk proses pernapasan. Saluran pernapasan pada manusia berpangkal pada hidung atau mulut dan berakhir pada paru-paru. Urutan saluran pernapasan manusia adalah sebagai berikut: Rongga hidung – Faring – Laring – Trakea – Bronkus – Bronkiolus – Alveolus – Paru-paru (pulmo).

Pertukaran udara yang sebenarnya terjadi di alveoli. Dalam paru-paru orang dewasa terdapat sekitar 300 juta alveoli, dengan luas permukaan sekitar 160 meter per segi atau sekitar 1 kali luas lapangan tenis, atau luas 100 kali dari kulit kita.

1. Hidung (Cavum Nasalis)

Rongga hidung berlapis selaput lendir berfungsi menangkap benda asing yang masuk lewat saluran pernapasan, di dalamnya terdapat beberapa struktur penyusun.

1. Kelenjar minyak.
2. Kelenjar keringat.
3. Rambut pendek dan tebal yang berfungsi menyaring partikel kotoran yang masuk bersama udara.
4. Konka yang mempunyai banyak kapiler darah yang berfungsi menghangatkan udara yang masuk.

2. Faring 

Faring terletak di belakang rongga hidung dan mulut. Faring tersusun dari otot lurik dengan panjang kurang lebih 4 cm. Faring merupakan persimpangan antara saluran pencernaan dengan saluran pernapasan.

3. Laring

Di dalam laring terdapat sebuah katup yang disebut epiglotis. Epiglotis berfungsi mengatur jalannya makanan dan udara pernapasan sesuai dengan salurannya masing-masing. Di samping itu, pada pangkal tenggorokan terpadat pita suara yang merupakan organ penghasil suara pada manusia. walaupun demikian, saraf kita akan mengatur agar peristiwa menelan, bernapas, dan berbicara tidak terjadi bersamaan sehingga mengakibatkan gangguan kesehatan.

4. Trakea

Tenggorokan berupa pipa yang panjangnya ± 10 cm, sebagian terletak di leher dan sebagian terletak di rongga dada. Dinding tenggorokan tipis dan kaku, dikelilingi oleh cincin tulang rawan. Pada bagian dalam rongga terdapat epitel bersilia. Silia-silia ini berfungsi menyaring benda-benda asing yang masuk ke saluran pernapasan.

5. Bronkus (Cabang Tenggorokan)

Bronkus atau cabang tenggorokan merupakan saluran penghubung antara rongga hidung, rongga mulut dan paru-paru. Dinding batang tenggorokan (Trakea) tersusun dari cincing-cincin tulang rawan yang di dalamnya terdapat rambut-rambut getar (silia) yang berfungsi menyaring udara pernapasan.

Trakea bercabang menjadi dua bagian yaitu bronkus kanan dan bronkus kiri. Struktur lapisan mukosa bronkus sama dengan trakea, hanya tulang rawan bronkus bentuknya tidak teratur dan pada bagian bronkus yang lebih besar cincin tulang rawannya melingkari lumen dengan sempurna. Bronkus bercabang-cabang lagi menjadi bronkiolus.

6. Alveolus

Alveolus merupakan struktur berbentuk bola-bola mungil atau gelembung paru-paru yang diliputi oleh pembuluh-pembuluh darah. Epitel pipih yang melapisi alveoli memudahkan darah di dalam kapiler-kapiler darah mengikat oksigen dari udara dalam rongga alveolus.

7. Paru-Paru (Pulmo)

Paru-paru terletak di rongga dada tepat di atas sekiat diafragma. Diafragma adalah sekat rongga badan yang membatasi rongga dada dan rongga perut. Paru-paru terdiri dari dua bagian.

Paru-paru kanan memiliki tiga lobus, sehingga lebih besar dari paru-paru kiri yang terdiri dari dua lobus. Paru-paru dibungkus oleh dua lapis selaput paru-paru atau pleura. Di bagian dalam paru-paru terdapat gelembung halus yang merupakan perluasan permukaan paru-paru yang disebut alveolus, dan jumlahnya ± 300 juta buah. Luas permukaan alveolus diperkirakan mencapai 160 m² atau 100 kali lebih luas daripada luas permukaan tubuh.

8. Pleura

Pleura merupakan selaput pembungkus paru-paru terdiri atas:

1. Pleura viscerale: melekat pada paru-paru, selaput bagian dalam yang langsung menyelaputi paru-paru disebut pleura dalam.
2. Pleura parietale: melapisi dinding dada
3. Pleura costalis: melapisi iga-iga, berupa selaput yang menyeliputi rongga dada yang bersebelahan dengan tulang rusuk disebut pleura luar.
4. Pleura diafragmatika: melapisi diafragma
5. Pleura servicalis: terletak di leher.

Antara selaput luar dan selaput dalam terdapat rongga berisi cairan pleura yang berfungsi sebagai pelumas paru-paru. Cairan pleura berasal dari plasma darah yang masuk secara eksudasi. Dinding rongga pleura bersifat permeabel terhadap air dan zat-zat lain.

B. Mekanisme Pernapasan Manusia

Pernapasan adalah suatu proses pertukaran gas oksigen dan karbondioksida. Proses pernapasan dipengaruhi oleh susunan saraf otonom. Menurut termpat terjadinya pertukaran gas, maka pernapasan dapat dibedakan menjadi 2 jenis yaitu pernapasan luar dan pernapasan dalam.

1. Pernapasan luar yaitu terjadinya pertukaran udara antara udara dalam alveolus dengan darah dalam kapiler.
2. Pernapasan dalam yaitu terjadinya pertukran udara antara darah dalam kapiler dengan sel-sel tubuh.

Keluar masuknya udara dalam paru-paru dipengaruhi oleh perbedaan tekanan udara dalam rongga dada dengan tekanan udara di luar tubuh. Jika tekanan di luar rongga dada lebih besar maka udara akan masuk. Sebaliknya, apabila tekanan dalam rongga dada lebih besar maka udara akan keluar.

Proses pernapasan selalu terjadi dua siklus yaitu inspirasi (menghirup udara) dan ekspirasi (mengeluarkan udara). Berdasarkan cara melakukan inspirasi dan ekspirasi serta tempat terjadinya pernapasan manusia dapat dibedakan menjadi 2 mekanisme pernapasan yaitu pernapasan dada dan pernapasan perut.

1. Pernapasan Dada

Pernapasan dada merupakan pernapasan yang mekanismenya melibatkan aktivitas otot-otot antar tulang rusuk. Mekanisme pernapasan dada adalah sebagai berikut.

1. Fase inspirasi pernapasan dada terjadi saat otot antar tulang rusuk berkontraksi – tulang rusuk terangkat (posisi datar) – paru-paru mengembang – tekanan udara dalam paru-paru menjadi lebih kecil dibandingkan tekanan udara luar – udara luar masuk ke paru-paru.
2. Fase ekspirasi pernapasan dada terjadi saat otot antar tulang rusuk relaksasi – tulang rusuk menurun – paru-paru menyusut – tekanan udara dalam paru-paru lebih besar dibandingkan dengan tekanan udara luar – udara keluar dari paru-paru.

2. Pernapasan Perut

Pernapasan prut merupakan pernapasan yang mekanismenya melibatkan aktivitas otot-otot diafragma yang membatasi rongga perut dan rongga dada. Mekanisme pernapasan perut dapat dibedakan menjadi dua tahap yaitu sebagai berikut.

1. Fase inspirasi pernapasan perut terjadi ketika otot diafragma berkontraksi – posisi dari melengkung menjadi mendatar – paru-paru mengembang – tekanan udara dalam paru-paru lebih kecil dibandingkan tekanan udara luar – udara masuk ke dalam paru-paru.
2. Fase ekspirasi pernapasan perut terjadi ketika otot diafragma berelaksasi – posisi mendatar kembali melengkung – paru-paru mengempis – tekanan udara di paru-paru lebih besar dibandingkan tekanan udara luar – udara keluar dari paru-paru.

C. Volume Udara dan Kapasitas Paru-Paru Manusia

Volume udara pernapasan sangar bervariasi, sebab dipengaruhi oleh cara dan kekuatan seseorang melakukan respirasi. Pada orang dewasa, volume udara berkisar antara 5 – 6 liter. Udara pernapasan manusia dibedakan menjadi beberapa jenis sebagai berikut.

1. Udara pernapasan biasa (Volume Tidal). Merupakan udara yang masuk dan keluar paru-paru pada saat pernapasan biasa. Besar volume tidal sebanyak 500 mL.
2. Udara cadangan inspirasi (Volume Komplementer). Merupakan udara yang masih dapat dimasukkan ke dalam paru-paru secara maksimal, setelah melakukan inspirasi normal. Besar volume komplementer adalah 2500 – 3000 mL.
3. Udara cadangan ekspirasi (Volume Suplementer). Merupakan udara yang masih dapat dikeluarkan dari paru-paru secara maksimal setelah melakukan ekspirasi biasa. Besarnya volume suplementer adalah 1250 – 1300 mL.
4. Udara residu. Merupakan udara yang tesisa di dalam paru-paru yang berfunsi untuk menjaga agar paru-paru tetap dalam keadaan mengembang. Besarnya udara residu adalah 1200 mL.

D. Frekuensi Pernapasan

Frekuensi pernapasan adalah intensitas memasukkan atau mengeluarkan udara per menit, dari dalam tubuh manusia ke luar tubuh atau dari luar tubuh manusia ke dalam tubuh. Pada umumna intensitas pernapasan pada manusia berkisar antara 16 – 18 kali. Beberapa faktor yang mempengaruhi frekuensi penapasan manusia adalah sebagai berikut.

1. Usia. Balita memiliki frekuensi pernapasan lebih cepat dibandingkan manula. Semakin bertambah usia, intensitas pernapasan akan semakin menurun.
2. Jenis kelamin. Laki-laki memiliki frekuensi pernapasan lebih cepat dibandingkan perempuan.
3. Suhu tubuh. Semakin tinggi suhu tubuh maka frekuensi pernapasan akan semakin cepat.
4. Posisi tubuh. Frekuensi pernapasan meningkat saat berjalan atau berlari dibandingkan posisi diam. Frekuensi pernapasan posisi berdiri lebih cepat dibandingkan posisi duduk. Frekuensi pernapasan posisi tidur terlentang lebih cepat dibandingkan posisi tidur tengkurap.
5. Aktivitas. Semakin tinggi aktivitas, maka frekuensi penapasan semakin cepat.

E. Mekanisme Pertukaran Oksigen dan Karbondioksida

1. Pertukaran Oksigen

Kebutuhan oksigen setiap individu berbeda-beda tergantung pada umur, aktivitas, berat badan, jenis kelamin dan jumlah makanan yang dikonsumsi. Dalam keadaan biasa jumlah oksigen yang dibutuhkan sebanyak 300 mL perhari per individu.

Sekitar 97% oksigen yang masuk ke dalam darah akan diangkut oleh hemoglobin/eritrosit. Oksigen yang terikat dalam hemoglobin dikenal dengan oksihemoglobin (HbO₂) dengan reaksi kimia sebagai berikut.

Hb₄ + 4O₂ → 4HbO₂

2-3% lagi akan larut dan diangkut oleh plasma darah. Proses pengikatan dan pelepasan oksigen dipengaruhi oleh tekanan oksigen, kadar oksigen, dan kadar karbondioksida di jaringan tubuh, dan terjadi secara difusi.

Proses difusi berlangsung sedehana, yaitu hanya dengan gerakan molekul secara bebas, melalui membran sel dari konsentrasi tinggi atau tekanan tinggi ke konsentrasi rendah atau tekanan rendah. Proses difusi dijelaskan sebagai berikut.

1. Tekanan oksigen di udara (PO₂ = 160 mmHg), dalam alveolus (PO₂ = 105 mmHg), di arteri 100 mmHg, di jaringan 40 mmHg, di vena lebih kecil 40 mmHg.
2. Jadi karna tekanan parsial oksigen berbeda, maka hemoglobin akan mengangkut oksigen sampai ke jaringan tubuh.
3. Di dalam sel-sel tubuh, oksigen digunakan untuk proses respirasi di dalam mitokondria sel.
4. Semakin banyak oksigen yang digunakan oleh sel-sel tubuh, semakin banyak karbondioksida yang terbentuk dari proses respirasi..
5. Setiap 100 cc darah di arteri mampu mengakut 19 cc O₂
6. Setelah sampai di vena setiap 100 cc darah masih mengandung O₂ sebanyak 12 cc. Volume O₂ yang tertinggal di jaringan adalah 7 cc.
7. Jika volume darah ada 5 liter, atau 5000 cc, maka volume O₂ yang sampai ke jaringan sekali beredar adalah (5000/100) x 7 cc = 50 x 7 = 350 cc.

2. Pertukaran Karbondioksida

Proses respirasi sel di jaringan tubuh akan menghasilkan karbondioksida, hal ini menyebabkan tekanan parsial karbondioksida (PCO₂) dalam sel tubuh lebih tinggi dibanding di kapiler vena, sehingga CO₂ berdifusi ke vena dan di bawa ke paru-paru.

Proses pertukaran karbondioksida terjadi sebagai berikut.

1. PCO₂ di jaringan tubuh = 60 mmHg, PCO₂ di vena = 47 mmHg, PCO₂ di alveolus = 35 mmHg atau luar tubuh = 0,3 mmHg.
2. Karena perbedaan tekanan parsial tersebut, akhirnya CO₂ akan dikeluarkan dari tubuh melalui fase ekspirasi.

Pengangkutan CO₂ oleh darah dilakukan melalui 3 cara yaitu:

1. Oleh plasma darah CO₂ + H₂O → H₂CO₃. Pengangkutan ini dibantu enzim karbonat anhydrase. Jumlah CO₂ yang dapat diangkut sebanyak 5%.
2. Oleh hemoglobin CO₂ + Hb → HbCO₂
3. Pertukaran klorida: CO₂ + H₂O → H₂CO₃; H₂CO₃ → H⁺ + HCO₃^–; H⁺ diikat Hb, karena bersifat racun dalam sel. HCO₃ → ke plasma darah. HCO₃ → diganti oleh Cl^–.

F. Gangguan Sistem Pernapasan Manusia

Beberapa gangguan atau kelainan pada sistem pernapasan manusia antara lain sebagai berikut.

1. Asma

Asma adalah gangguan pada 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 terhadap benda-benda asing di udara. Penyebab penyakit ini juga dapat terjadi dikarenakan faktor psikis dan penyakit menurun.

2. Tuberkulosis (TBC)

Tuberkulosis atau 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 TBC 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 dan Laringitis

Faringitis merupakan peradangan pada faring sehingga timbul rasa nyeri pada waktu menelan 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. 

Laringitis mengakibatkan penderita serak atau kehilangan suara. Penyebab laringintis antara lain karena infeksi, terlalu banyak merokok, minum alkohol, dan terlalu banyak serak.

4. Bronkitis

Bronkitis adalah penyakit karena peradangan pada bronkus. Penyebabnya bisa karena infeksi kuman, bakteri atau virus. Penyabab lainnya adalah asap rokok, debu, atau polutan udara.

5. Pneumonia

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 Streptococcus, Diplococcus pneumoniae, dan bakteri Mycoplasma pneumoniae. 

6. Emfisema

Emfisema adalah kelainan paru-paru disebabkan karena hilangnya elastisitas alveolus. Alveolus sendiri adalah gelembung-gelembung yang terdapat dalam paru-paru. Pada penderita emfisema, volume paru-paru lebih besar dibandingkan dengan orang yang sehat karena karbondioksida yang seharusnya dikeluarkan dari paru-paru terperangkap di dalamnya. Asap rokok dan kekurangan enzim alfa-1-antitripsin adalah penyebab kehilangan elastisitas pada paru-paru.

7. Dipteri

Dipteri merupakan penyakit infeksi yang disebabkan oleh bakteri Corynebacterium diphterial yang dapat menimbulkan penyumbatan pada rongga faring maupun laring oleh lendir yang dihasilkan oleh bateri tersebut.

8. Asfiksi

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. Sinusitis

Sinusitis adalah kelainan karena radang pada sinus. Sinus letaknya di daerah pipi kanan dan kiri batang hidung.. Biasanya di dalam sinus terkumpul nanah yang harus dibuang melalui operasi.

10. Kanker Paru-Paru

Kanker paru-paru adalah kelainan karena 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 paru-paru pada pria dan sekitar 70% kasus pada wanita.

Semakin banyak rokok yang dihisap, semakin besar risiko untuk menderita kanker paru-paru. Namun tidak menutup kemungkinan perokok pasif pun mengalami penyakit ini Penyebab lain yang memicu kanker paru-paru adalah penderita menghirup debu asbes, kromium, produk petroleum, dan radiasi ionisasi.

G. Teknologi Pernapasan pada Manusia

1. Teknologi Pulmotor/Alat Pernapasan Buatan

Pulmotor adalah alat yang digunakan untuk melakukan proses pernapasan buatan. Alat ini biasanya digunakan pada pasien atau orang yang mengalami gangguan pernapasan, seperti gangguan pernapasan karena tenggelam dan kaget saat tersengat listrik.

Bentuk Pulmotor yang digunakan dalam keadaan darurat dan yang berbeda di rumah sakit berbeda. Pulmotor yang ada di rumah sakit dilengkapi dengan tabung oksigen berukuran besar, dan biasanya dilengkapi dengan instalasi khusus yang memudahkan untuk proses penggunaannya.

Pulmotor yang dilengkapi tabung oksigen lebih cepat membantu proses pemulihan pernapasan, karena setelah penyimbatan ditarik keluar, maka oksigen langsung dimasukkan ke tubuh pasien, sehingga diharapkan kondisi pasien bisa segera pulih seperti sediakala.

2. Teknologi Oxygen Catheter/Selang Pernapasan

Oxygen Catheter merupakan alat bantu pernapasan yang dipasang di hidung pasien yang mengalami kondisi darurut seperti koma, penyakit berat, setelah mengalami operasi, dan tindakan-tindakan lainnya. Oxygen catheter berfungsi mengalirkan oksigen ke dalam tubuh pasien.

Oxygen Catheter biasanya akan tersambung dengan tabung oksigen yang diletakkan di samping tempat tidur pasien. Untuk kenyamanan pasien, sebaiknya pihak medis perlu memilih Oxygen Catheter dengan kualitas yang baik, pertama pilihlah yang paling efektif dan efisien dalam menyalurkan oksigen, kedua pilihlah bahan Oxygen Catheter yang lembut dan non kinking, dan memiliki ujung konektor yang lunak. Ujung konektor yang lunak akan memudahkan tenaga medis untuk memasukkan ke oksigen outlet.

3. Teknologi Spirometer/Alat Diagnosa Kondisi Paru-Paru

Spirometer merupakan alat yang digunakan untuk diagnosa kondisi paru-paru. Kapasitas paru-paru sering dijadikan parameter kerusakan yang terjadi pada paru-paru seseorang. Proses pengukuran inilah yang dilakukan oleh alat bernama Spirometer dan proses pengukurannya diberi nama spirometri.

Untuk mengetahui kondisi paru-paru, maka Spirometer akan mengukurnya dan kemudian menampilkannya dalam bentuk grafik-grafik. Untuk menentukan baik atau tidaknya, maka grafik dari hasil pengukuran akan dibandingkan dengan grafik pada kondisi paru-paru orang normal.

Spirometer sangat penting perannya dalam dunia kesehatan paru-paru. Spirometer berperan penting pada penyakit obstruktif kronis (PPOK). Teknologi sistem pernapasan yang satu ini mampu mendiagnosa penyakit, mulai dari pertama kali penyakit itu terdiagnosa hingga selama proses pengobatannya.

4. Teknologi Nebulizer: Alat yang Digunakan oleh Penderita Asma

Nebulizer merupakan alat yang sering digunakan bagi mereka yang mengidap asma kronis. Asma kronis ini merupakan asma yang tidak bisa disembuhkan lagi, tapi masih bisa diatasi dengan sejumlah obat-obatan tertentu. Nebulizer sendiri merupakan alat yang memiliki kemampuan mengubah obat dalam bentuk cair menjadi uap.

Nebulizer merupakan alat yang dayanya dibantu dengan baterai. Penderita asma yang menggunakan Nebulizer akan merasa lebih lega saat bernapas. Nebulizer mampu mengubah partikel obat menjadi uap dengan partikel yang sangat kecil.

Nebulizer terdiri dari beberapa jenis antara lain adalah Nebulizer Compressor, Nebulizer Ultrasonic, dan Nebulizer mesh. Nebulizer compressor akan menghasilkan gas dengan tekanan yang tinggi. Nebulizer dengan tipe seperti ini di pasaran harganya relatif lebih murah, ini dikarenakan lebih boros listrik dan lebih berisik saat proses penggunaannya.

Langkah-langkah menggunakan Nebulizer adalah sebagai berikut.

1. Sebelum Anda menggunakan Nebulizer, maka Anda perlu memastikan tangan Anda bersih. Oleh karena itu cucilah tangan Anda sebelum menggunakan Nebulizer, sehingga hal ini bisa mencegah kuman masuk ke paru-paru bersama obat.
2. Siapkan obat yang akan Anda masukkan ke dalam Nebulizer, kemudian tambahkanlah cairan bernama saline, terutama jika dokter meresepkannya.
3. Setelah itu Anda bisa memasukkan wadah berisi obat ke mesin Nebulizer.
4. Jika semua sudah siap, maka Anda bisa memasang masker di wajah hingga hidung dan mulut Anda tertutup.
5. Setelah semua siap, maka inilah saatnya Anda menghidupkan mesin, dengan hidupnya mesin, maka Anda bisa menghirup udaranya menggunakan hidung dan mengeluarkan melalui mulut.
6. Jika semua uap sudah keluar, maka Anda bisa mengakhiri pengobatan.