Sistem Respiratori dan Pengenalan Tentang Pneumotoraks

Skenario

Seorang laki-laki berusia 20 tahun tengah menonton TV ketika tiba-tiba merasa nyeri pada bahu, sulit bernapas dan lemas. Ayahnya segera membawa putranya itu ke UGD. Pemeriksaan radiologi toraks memperlihatkan tanda pneumothorax.

Abstrak

Respirasi merupakan satu daripada proses penting yang berlaku dalam setiap kehidupan. Respirasi menjamin kelangsungan hidup, pertumbuhan, pembiakan dan fungsi optimal seluruh tubuh. Semua ini dijadi satu sistem yang disebut sistem respiratori dan mempunyai hubungkait dengan sistem sirkulasi (kardiovaskular) yang melibatkan transportasi pigmen darah dan plasma. Tujuan makalah ini adalah untuk membahaskan sistem respiratori dari segi anatomi dan mekanisme kerja organ yang terlibat dalam sistem ini yaitu paru-paru dan lain-lain. Sistem ini memastikan setiap sel dalam tubuh kekal hidup dan supaya setiap fungsi tubuh dalam keadaan optimum. Kelainan paru-paru seperti pneumothorax bisa mengundang kesulitan bernafas dan meletakkan nyawa dalam resiko kekurangan oksigen sehingga ke kematian. Oleh itu, adalah sangat penting untuk kita belajar dan memahami sistem ini sehingga bisa menjelaskan fungsi sistem ini karena setiap hari sistem ini bekerja pada tubuh kita untuk memastikan kita hidup.

Kata kunci : respirasi, paru-paru, sistem respiratori, pneumothorax

Abstract

Respiration is an important process that happens in every life. Respiration ensure the survival, growth, breeding and optimal function of the whole body. A system called the respiratory system which related or connected to the circulatory system (cardiovascular) which involves the transport of blood and plasma pigment. The purpose of this paper is to study respiratory system in terms of the anatomy and the mechanism and the action of the organ involved in this system, namely the lungs and others. This system ensures every cell in the body stay alive, so, that every functions of the body are in optimum condition. Lung disorders such as pneumothorax could invite difficulty in breathing and put lives at risk due to the lack of oxygen and may lead to death. Thus, it is very important for us to learn and understand this system so that we can explain the function of this system because this system work non-stop, every day just to make sure we live.

Keywords : respiration, the lungs, the system respiratory, pneumothorax

Pendahuluan

Struktur sistem pernapasan secara unik cocok untuk fungsi utamanya, transportasi gas masuk dan keluar dari tubuh.1 Selain itu, sistem pernapasan menyediakan sejumlah besar jaringan yang terus-menerus terdedah ke lingkungan luar, dan dengan demikian, berpotensi untuk infeksi dan cedera.2 Akhirnya, sistem paru termasuk sirkulasi unik yang harus menangani aliran darah. Makalah ini dimulai dengan anatomi dasar dan fisiologi selular yang memberikan kontribusi pada sistem pernapasan, dan beberapa fitur unik mereka. Perbahasan akan mencakup diskusi tentang bagaimana ciri-ciri anatomi berkontribusi pada mekanika dasar pernapasan, serta sedikit tentang kelainan pneumothorax pada kasus skenario.

Rumusan Masalah

Daripada skenario yang diberikan, rumusan masalahnya adalah seorang laki-laki berusia 20 tahun merasa nyeri pada bahu, sulit bernapas serta lemas dan didapati ada tanda pneumothorax.

Hipotesis

Gejala yang dialami laki-laki tersebut disebabkan oleh kelainan paru-paru yaitu pneumothorax.

Sasaran Pembelajaran

• Mahasiswa mengetahui struktur anatomi sistem respirasi
• Mahasiswa mampu menjelaskan mekanisme pernapasan
• Mahasiswa mampu menjelaskan transpor dan difusi gas
• Mahasiswa memahami dan mampu menjelaskan keseimbangan asam basa
• Mahasiswa mampu menjelaskan faktor yang mempengaruhi pernapasan
• Mahasiswa memahami dan mampu menjelaskan volume dan kapasitas gas dalam paru
• Mahasiswa mampu menjelaskan pergerakan udara ketika pernapasan

Pembahasan

Sistem pernapasan terdiri dari bagian-bagian yang menyaring udara yang masuk dan mengangkutnya ke dalam tubuh, ke paru-paru dan banyak kantung udara mikroskopis di mana gas dipertukarkan.1 Seluruh proses pertukaran gas antara atmosfer dan sel-sel tubuh disebut respirasi. Ini terdiri dari beberapa kegiatan :

• Gerakan udara masuk dan keluar dari paru-paru, yang biasa disebut pernapasan atau ventilasi
• Pertukaran gas antara udara di paru-paru dan darah, kadang-kadang disebut respirasi eksternal
• Transportasi gas oleh darah antara paru-paru dan sel-sel tubuh
• Pertukaran gas antara darah dan sel-sel tubuh, kadang-kadang disebut respirasi internal
• Penggunaan oksigen (O2) dan produksi karbon dioksida (CO2) oleh sel-sel tubuh sebagai bagian dari proses respirasi selular .

Mengapa kita bernafas?

Respirasi terjadi pada tingkat makroskopik - itu adalah fungsi dari sistem organ. Namun, alasan bahwa sel-sel tubuh harus bertukar gas - mengambil oksigen dan melepaskan karbon dioksida - jelas di tingkat seluler dan molekuler.2

Respirasi sel memungkinkan sel untuk memanfaatkan energi diadakan dalam ikatan kimia dari molekul nutrisi. Dalam reaksi aerobik, sel membebaskan energi dari molekul-molekul ini dengan menghapus elektron dan menyalurkan mereka melalui serangkaian operator yang disebut rantai transpor elektron.1 Pada akhir rantai ini, elektron mengikat atom oksigen dan ion hidrogen untuk menghasilkan molekul air. Tanpa oksigen, reaksi-reaksi ini berhenti.

Selain memproduksi ATP, reaksi aerobik menghasilkan CO2, limbah metabolik yang bergabung dengan air untuk membentuk asam karbonat, membantu untuk mempertahankan pH darah.1 Terlalu banyak CO2, bagaimanapun, menurunkan pH darah, mengorbankan homeostasis.2 Sistem pernapasan menyediakan oksigen untuk reaksi aerobik, dan menghilangkan CO2 cukup cepat untuk mempertahankan pH lingkungan internal.1

Anatomi Sistem Pernafasan

Organ-organ pada sistem pernapasan dapat dibagi menjadi dua kelompok, atau saluran. Mereka yang berada di saluran pernapasan bagian atas meliputi hidung, rongga hidung, sinus, dan faring.3 Mereka yang berada di saluran pernapasan bawah meliputi laring, trakea, bronkus, dan paru-paru.1

Hidung

Hidung ditutupi dengan kulit dan didukung secara internal oleh otot, tulang, dan tulang rawan.1 Ada dua lubang hidung (nares eksternal) yang menyediakan bukaan di mana udara dapat masuk dan meninggalkan rongga hidung. Banyak rambut pada bagian dalam bukaan ini untuk mencegah masuknya partikel besar yang dilakukan di udara.4

Gambar 1 : Sistem Pernafasan Atas

Rongga Hidung

Rongga hidung, ruang berongga di belakang hidung, dibagi medial ke kanan dan kiri bagian oleh septum hidung.1 Rongga ini dipisahkan dari rongga tengkorak oleh pelat berkisi tulang ethmoid dan dari rongga mulut dengan langit-langit keras.3

Gambar 1 menunjukkan, choncha nasalis (tulang konka) meringkuk keluar dari dinding lateral rongga hidung di setiap sisi, membentuk lorong-lorong yang disebut meatus nasalis superior, medialis dan inferior.5 Choncha nasalis mendukung selaput lendir yang melapisi rongga hidung dan membantu meningkatkan luas permukaan. Bagian posterior atas dari rongga hidung, di bawah lamina cribrosa adalah lapisan yang mengandung reseptor penciuman  yang menyediakan indera penciuman.1 Sisa dari rongga menyalurkan udara dari dan ke nasofaring. Selaput lendir yang melapisi rongga hidung merupakan epitel bersilia yang kaya akan sel goblet yang mensekresi lender atau mukosa.4 Ini juga mencakup jaringan luas pembuluh darah dan biasanya muncul merah muda. Apabila udara melewati membran, udara akan dihangat oleh kepanasan dari darah, menyesuaikan suhu dengan tubuh, dan penguapan air dari lapisan mukosa membasahi udara untuk melembabkan udara.1 Lendir lengket pada selaput lendir mengeluarkan debu dan partikel kecil lainnya yang masuk dengan udara (gambar 2). Sel epitel bersilia akan mengerakkan lapisan tipis lendir dan partikel yang terperangkap dan didorong menuju faring. Ketika lendir mencapai faring, ia akan tertelan. Dalam perut, asam lambung menghancurkan mikroorganisme dalam lendir, termasuk patogen. Dengan demikian, penapisan dari selaput lendir mencegah partikel dari mencapai saluran udara bawah dan akibatnya mencegah infeksi saluran pernapasan.1-2

Gambar 2: Fungsi silia dalam mengerakkan mukosa ke faring1

Sinus Paranasalis

Sinus paranasalis merupakan ruang yang terdapat di os frontal, os sphenoidalis, os ethmoidalis dan os maxillaris (gambar 1).5 Ruang ini terbuka ke dalam rongga hidung dan dilapisi dengan selaput lendir yang memproduksi terus-menerus lendir sehingga mengalir dari sinus ke rongga hidung.1 Membran yang mengalami inflamasi dan bengkak karena infeksi hidung atau reaksi alergi (sinusitis) dapat menghalangi drainase ini, meningkatkan tekanan dalam sinus dan menyebabkan sakit kepala. Sinus mengurangi berat tengkorak. Mereka juga melayani sebagai ruang resonansi yang mempengaruhi kualitas suara.1

Faring

Faring (tenggorokan) adalah bagian posterior dari rongga hidung, rongga mulut, dan laring.2 Ini adalah lorong untuk makanan bergerak dari rongga mulut ke kerongkongan dan lewat udara antara rongga hidung dan laring (gambar 1). Hal ini juga membantu dalam memproduksi suara ketika berbicara. Subdivisi dari faring adalah nasofaring, orofaring, dan laringofaring.1 Struktur faring adalah seperti berikut:

1. Nasofaring superior langit-langit lunak (palatum molle). Ini berkomunikasi dengan rongga hidung dan menyediakan lorong untuk udara pada saat bernafas. Tuba eusthasia (salur auditori), yang menghubungkan faring dengan telinga tengah, terbuka melalui dinding nasofaring.

2. Orofaring adalah posterior dari mulut. Ini adalah posterior dari langit-langit lunak dan inferior dari nasofaring, memproyeksi ke bawah untuk batas atas epiglotis. Bagian ini merupakan lorong untuk makanan bergerak ke bawah dari mulut dan udara yang bergerak ke dan dari rongga hidung.

3. Laringofaring hanya di inferior orofaring. Ini membentang dari batas atas epiglotis ke bawah sampai ke batas bawah kartilago krikoid laring dan merupakan lorong ke esophagus.

Otot-otot di dinding faring membentuk kelompok sirkuler di bagian dalam dan kelompok longitudinalis di bagian luar. Otot-otot sirkuler, disebut otot konstriktor, menarik dinding ke dalam ketika saat menelan.1 Otot-otot konstriktor superior, melekat pada processus tulang tengkorak dan rahang bawah (mandibular), melingkar sekitar bagian faring atas.5 Otot-otot konstriktor tengah timbul dari proyeksi pada tulang hyoid dan melingkar sekitar pertengahan faring. Otot-otot konstriktor inferior berasal dari tulang rawan laring dan melalui sekitar bagian bawah rongga faring. Beberapa otot bawah konstriktor inferior berkontraksi pada sebagian besar waktu, yang mencegah udara memasuki esophagus saat bernafas.1

Gambar 3: Otot-otot dinding faring1

Laring

Laring merupakan pembesaran pada saluran udara superior dari trakea. Ini adalah lorong untuk udara bergerak masuk dan keluar dari trakea dan mencegah benda asing memasuki trakea.6 Laring juga rumah untuk pita suara.2 Laring terdiri dari kerangka otot dan tulang rawan terikat oleh jaringan elastis. Yang terbesar dari kartilago adalah tiroid, krikoid dan tulang rawan epiglotis.7 Struktur ini merupakan struktur tunggal. Kartilago laring yang lain adalah arytenoideus, corniculatum dan cuneiform yang wujud secara berpasangan.

Gambar 4: Struktur laring8

Kartilago tiroid dinamakan untuk kelenjar tiroid yang mencakup area bawah. Tulang rawan ini adalah struktur seperti perisai yang menonjol di bagian depan leher dan kadang-kadang disebut jakun atau Adam’s apple.1 Tonjolan ini biasanya lebih menonjol pada laki-laki daripada perempuan karena efek dari hormon seks pria pada pengembangan laring. Kartilago krikoid terletak lebih rendah pada tulang rawan tiroid. Ini menandai bagian paling bawah dari laring. Tulang rawan epiglotis, satu-satunya dari kartilago laring yang elastis, tidak berhialin, tulang rawan, melekat pada batas atas dari kartilago tiroid dan mendukung struktur yang disebut epiglotis.1-2 Epiglotis biasanya berdiri tegak dan memungkinkan udara masuk ke laring. Selama menelan, bagaimanapun, kontraksi otot menaikkan laring dan pangkal lidah menekan epiglotis ke bawah.4

Epiglotis menutupi sebagian pembukaan ke laring, membantu mencegah makanan dan cairan masuk ke saluran udara. Posterior pada laring, kartilago arytenoid berbentuk piramida terletak superior dari dan di kedua sisi kartilago krikoid. Melekat pada ujung kartilago arytenoid adalah tulang rawan corniculatum.1 Kartilago ini adalah tempat perlekatan otot-otot yang membantu mengatur ketegangan pada pita suara saat berbicara dan membantu menutup laring selama menelan.2

Kartilago cuneiform berbentuk kecil, struktur silinder pada selaput lendir antara kartilago epiglotis dan kartilago arytenoideus.1 Mereka mengkakukan jaringan lunak di area ini. Di dalam laring, dua pasang lipatan horisontal terdiri dari jaringan otot dan jaringan ikat dengan penutup membran mukosa memperpanjang ke dalam dari dinding lateral. Lipatan atas (lipatan vestibular) disebut pita suara palsu karena mereka tidak menghasilkan suara (gambar 5).8 Serat otot dalam lipatan ini membantu menutup laring selama menelan. Lipatan bawah adalah pita suara sejati. Mereka memiliki serat elastis dan bertanggung jawab untuk suara vokal, yang dibuat ketika udara dipaksa melalui antara lipatan ini, dan bergetar struktur ini.1 Tindakan ini menghasilkan gelombang suara, dibentuk menjadi kata-kata dengan mengubah bentuk dari faring dan rongga mulut dan dengan menggunakan lidah dan bibir.

Gambar 5: Struktur glottis8

Trachea

Trakea adalah tabung silinder yang fleksibel sekitar 2,5 cm diameter dan 12,5 sentimeter panjangnya.1 Ini meluas bawah anterior esofagus dan ke dalam rongga dada, di mana terbagi menjadi kanan dan kiri bronkus (gambar 6). Dinding bagian dalam trachea dilapisi dengan membran mukosa bersilia yang memiliki banyak sel goblet.1 Membran ini terus menyaring udara yang masuk dan membawa partikel yang terperangkap ke atas ke dalam faring mana lendir dapat di telan. Dalam dinding trakea sekitar dua puluh buah tulang rawan hialin berbentuk-C, yang berlapis-lapis.4,6 Ujung-ujung terbuka dari cincin ini tidak lengkap diarahkan posterior, dan kesenjangan antara mereka terisi dengan otot polos dan jaringan ikat. Cincin tulang rawan trachea ini mencegah dari jalan napas kolaps dan dihalangi pergerakan udaranya.1 Pada saat yang sama, jaringan lunak yang melengkapi cincin di belakang memungkinkan esophagus terdekat untuk memperluas apabila makanan bergerak melalui salur itu dalam perjalanan ke perut.1,9

Gambar 6: Struktur trachea dan bronkus1

Pohon bronkial

Pohon bronkial terdiri dari saluran udara bercabang dari trakea pada kantung udara mikroskopis di paru-paru. Cabang-cabangnya mulai dengan bronkus primer kiri dan kanan, yang timbul dari trachea pada tingkat vertebrae thoracis kelima.1 Bukaan bronkus primer dipisahkan oleh rigi tulang rawan yang disebut carina.6 Setiap bronkus, disertai dengan pembuluh darah besar, yang memasuki paru-paru masing-masing.

Cabang bronkial Pohon

Masing-masing bronkus primer terbagi menjadi bronkus sekunder (dua di kiri dan tiga di sebelah kanan) yang seterus bercabang berulang kali.2 Ketika dilucuti dari pembuluh darah yang terkait dan jaringan, saluran udara muncul sebagai pohon terbalik. Pembagian berturut-turut dari cabang tersebut dari trakea pada kantung udara mikroskopis ikuti :

1. Kanan dan kiri bronkus primer.

2. Sekunder, atau lobar, bronkus. Tiga cabang dari bronkus utama kanan, dan dua cabang dari kiri.

3. Tersier, atau segmental, bronkus. Masing-masing cabang memasok sebagian dari paru-paru yang disebut segmen bronkopulmonalis. Biasanya sepuluh segmen tersebut dalam paru-paru kanan dan delapan berada di paru-paru kiri.

4. Bronkiolus intralobular. Cabang-cabang kecil dari bronkus segmental memasuki unit dasar dari paru disebut lobulus.

5. Bronkiolus terminalis. Tuba ini bercabang dari bronchiolus intralobular. Lima puluh sampai delapan puluh bronkiolus terminal menempati lobulus paru-paru.

6. Bronkiolus respiratorius. Dua atau lebih cabang bronkiolus pernapasan dari setiap bronchiolus terminalis. Pendek dan sekitar 0,5 milimeter diameter, struktur ini disebut "respiratorius" karena beberapa kantung udara tumbuh dari sisi mereka, memungkinkan mereka untuk mengambil bagian dalam pertukaran gas.

7. Saluran alveolar. Saluran-saluran alveolar bercabang dari masing-masing bronchioles respiratorius.

8. Kantung alveolar. Kantung alveolar yang berdinding tipis, dikemas erat dari duktus alveolar.

9. Alveoli (gambar 8). Struktur ini adalah, kantung udara mikroskopis berdinding tipis yang terbuka ke sebuah kantung alveolar. Udara dapat menyebar secara bebas dari saluran alveolar, melalui kantung alveolar , dan masuk ke alveoli.

Gambar 7 : Cabang Pohon Bronkial

Daripada kesemua struktur ini, bermula dari trachea sampai ke bronkiolus terminalis berfungsi sebagai penyalur udara dan pada bagian ini tiada pertukaran gas.2 Pertukaran gas bermula dari bronkiolus respiratorius sampai ke hujung yaitu alveoli seperti yang ditunjuk dalam gambar 7.

Gambar 8: Alveoli1

Paru-paru

Paru-paru yang bersifat lembut, kenyal, organ berbentuk kerucut di rongga dada.1,2,7 Paru-paru kanan dan kiri dipisahkan medial oleh jantung dan mediastinum, dan mereka tertutup oleh diafragma dan toraks (gambar 9).5 Setiap paru-paru menempati sebagian besar ruang dada pada sisinya dan tergantung dalam rongga oleh bronkus dan beberapa pembuluh darah besar. Struktur tubular memasuki paru pada permukaan medial melalui wilayah yang disebut hilus.1,5 Sebuah lapisan membran serosa, pleura visceral, melekat dengan utuh pada permukaan setiap paru-paru, dan membran ini melipat kembali di hilus untuk menjadi pleura parietal.1-2 Pleura parietal merupakan bagian dari mediastinum dan menempel pada dinding bagian dalam rongga dada (gambar 10).6

Tidak ada ruang yang signifikan antara pleura visceral dan parietal, karena mereka pada dasarnya berhubungan dengan satu sama lain . Ruang potensial antara mereka, rongga pleura, hanya berisi lapisan tipis cairan serosa yang melumasi permukaan pleura yang berdekatan, mengurangi gesekan ketika mereka bergerak melawan satu sama lain saat bernafas.1 Cairan ini juga membantu menahan membran pleura bersama-sama.

Paru-paru kanan lebih besar dari paru-paru kiri, dan celah membaginya menjadi tiga bagian, yang disebut lobus superior, tengah, dan lobus inferior.1,5,6 Paru-paru kiri juga dibagi dan terdiri dari dua bagian, lobus superior dan lobus inferior.1,5

Sebuah bronkus sekunder dari pohon bronkial memasok masing-masing lobus. Sebuah lobus juga memiliki koneksi ke pembuluh darah dan limfatik dan tertutup oleh jaringan ikat.2 Jaringan ikat lanjut membagi lobus ke dalam lobulus, masing-masing berisi bronkiolus terminal bersama-sama dengan salur alveolar, kantung alveolar, alveoli, saraf, dan pembuluh darah yang berhubungan dan pembuluh limfatik.1

Gambar 9 : Rongga toraks melindungi paru-paru dan struktur ini terdiri daripada vertebrae thoracis, costae dan sternum5

Gambar 10 : Pleura visceral dan pleura parietal

(Sumber: http://www.beliefnet.com/healthandhealing/images/si55551434_96472_1.jpeg)

Mekanisme Pernafasan

1. Volume dan Kapasitas Paru / Ventilation Rate

Apabila ventilasi terjadi, udara bergerak ke paru-paru dari hidung atau mulut selama inspirasi dan kemudian bergerak keluar dari paru-paru selama ekspirasi.2 Aliran udara dari hidung atau mulut ke paru-paru dan dari paru-paru ke hidung atau mulut sangat penting. Oleh karena itu, satu teknik telah dikembangkan yang memungkinkan dokter untuk menentukan apakah ada masalah medis yang mencegah paru-paru dari mengisi dengan udara pada inspirasi dan melepaskannya dari tubuh pada saat jatuh tempo. Teknik ini diilustrasikan pada gambar dibawah, yang menunjukkan pengukuran direkam oleh spirometer ketika seseorang bernafas seperti yang diarahkan oleh seorang teknisi.

Gambar 11: Pengukuran volume dan kapasitas paru-paru1

Biasanya, bila kita rileks, hanya sejumlah kecil udara bergerak masuk dan keluar dengan setiap napas. Jumlah ini dari udara, yang disebut volume tidal, hanya sekitar 500 ml.1,9 Hal ini dimungkinkan untuk meningkatkan jumlah udara yang dihirup, dan oleh karena itu jumlah yang dihembuskan, dengan bernapas dalam-dalam. Volume maksimum udara yang dapat di inspirasi di ditambah jumlah maksimum yang dapat diekspirasi selama napas tunggal disebut kapasitas vital.9 Ini disebut kapasitas vital karena hidup tergantung pada pernapasan , dan lebih banyak udara dapat simpan, lebih baik pernafasan.

Kapasitas vital bervariasi dengan berapa banyak kita dapat meningkatkan inspirasi dan ekspirasi atas jumlah volume tidal.2 Kita dapat meningkatkan inspirasi dengan memperluas dada. Inspirasi paksa (volume cadangan inspirasi ) biasanya meningkat dengan 2.900 mL ,9 dan itu sedikit lebih dari volume tidal hanya 500 ml. Kita dapat meningkatkan ekspirasi dengan mengkontraksikan otot perut dan dada. Disebut volume cadangan ekspirasi ini biasanya sekitar 1.400 ml udara.1 Dari Gambar 11, dapat dilihat bahwa kapasitas vital adalah jumlah pasang surut, volume cadangan inspirasi, dan volume cadangan ekspirasi. Ini adalah fakta yang aneh bahwa beberapa dari udara yang dihirup tidak pernah mencapai paru-paru; sebaliknya, ini mengisi rongga hidung, trakea, bronkus, bronkiolus. Bagian-bagian ini tidak digunakan untuk pertukaran gas, dan karena itu mereka disebut berisi ruang udara mati.9 Untuk memastikan bahwa udara yang dihirup mencapai paru-paru, lebih baik untuk bernapas perlahan dan dalam. Bahkan setelah napas sangat dalam, udara (sekitar 1.000 ml) tetap di paru-paru ; ini disebut volume residu . Udara ini tidak lagi berguna untuk pertukaran gas.

2. Inspirasi dan ekspirasi

Untuk memahami ventilasi, cara di mana udara masuk dan keluar dari paru-paru, seharusnya perlu untuk mengingat fakta-fakta berikut :

1. Biasanya, ada kolom udara terus menerus dari faring ke alveoli paru-paru.

2. Paru-paru terletak di dalam rongga dada yang disegel. Rongga thoracis, yang terdiri dari tulang rusuk bergabung ke kolom vertebral posterior dan anterior, sternum, membentuk bagian atas dan sisi rongga dada. Otot-otot interkostalis terletak antara tulang rusuk. Diafragma dan jaringan ikat membentuk lantai rongga dada.1-2

3. Paru-paru bersentuhan dengan dinding toraks dengan dilapisi pleura. Setiap ruang antara dua pleura minimal karena adanya tegangan permukaan cairan di antara mereka.9

Gambar 12: Proses inspirasi dan ekspirasi1

Inspirasi

Inspirasi adalah fase aktif ventilasi karena ini adalah fase di mana diafragma dan otot-otot berkontraksi - interkostalis eksternal.2 Dalam keadaan relaksasi, diafragma adalah berbentuk kubah; saat inspirasi dalam, berkontraksi dan turun serta datar.1 Selain itu, kontraksi otot interkostal eksternal menyebabkan tulang rusuk bergerak ke atas dan ke luar.

Setelah kontraksi diafragma dan otot-otot interkostal eksternal, volume rongga dada akan lebih besar daripada sebelumnya. Ketika volume toraks meningkat, paru-paru berkembang. Sekarang tekanan udara dalam alveoli menurun, menciptakan vakum parsial.2 Karena tekanan alveolar sekarang kurang dari tekanan atmosfir (tekanan udara di luar paru-paru), udara secara alami mengalir dari luar tubuh ke dalam saluran pernapasan dan masuk ke alveoli.1,9

Adalah penting untuk menyadari udara yang masuk ke paru-paru karena ia telah terbuka; udara tidak memaksa paru-paru terbuka. Inilah sebabnya mengapa kadang-kadang mengatakan bahwa manusia menghirup oleh tekanan negatif.9 Penciptaan vakum parsial dalam alveoli menyebabkan udara masuk ke paru-paru. Sementara inspirasi adalah fase aktif pernapasan, aliran yang sebenarnya dari udara ke alveoli adalah pasif.

Ekspirasi

Biasanya, ekspirasi adalah fase pasif pernapasan, dan tidak ada upaya yang diperlukan untuk mewujudkannya.2 Selama ekspirasi, sifat elastis dari dinding dada dan paru-paru menyebabkan mereka untuk recoil.9 Selain itu, paru-paru recoil karena tegangan permukaan cairan yang melapisi alveoli cenderung untuk menarik mereka ditutup.1 Selama ekspirasi, organ-organ perut menekan melawan diafragma, dan tulang rusuk bergerak ke bawah dan ke dalam. Ingat bahwa kehadiran surfaktan menurunkan tegangan permukaan dalam alveoli.9 Juga, bila paru-paru recoil, tekanan antara pleura menurun, dan ini cenderung membuat alveoli tetap terbuka dan menghalang kolaps.1,9

Diafragma dan otot interkostalis eksternal biasanya rileks saat ekspirasi terjadi.2 Namun, ketika bernapas lebih dalam dan/atau lebih cepat, ekspirasi bisa menjadi aktif. Kontraksi otot interkostalis internal dapat memaksa tulang rusuk bergerak ke bawah dan ke dalam. Juga, ketika otot-otot dinding perut berkontraksi, mereka mendorong organ ke dalam, yang mendorong terhadap diafragma, dan peningkatan tekanan di rongga dada membantu mengusir udara keluar dari paru.9

Kontrol Pernafasan

Biasanya, orang dewasa memiliki tingkat pernapasan dari 12 sampai 20 ventilasi per menit. Irama ventilasi dikendalikan oleh pusat pernafasan yang terletak di medulla oblongata otak.2

Pusat pernapasan secara otomatis mengirimkan impuls dengan cara saraf ke diafragma dan otot-otot interkostalis eksternal dari tulang rusuk, yang menyebabkan inspirasi terjadi. Ketika pusat pernapasan berhenti mengirim sinyal saraf untuk diafragma dan tulang rusuk, diafragma rileks dan kembali ke bentuk kubahnya. Sekarang ekspirasi terjadi.

Meskipun pusat pernapasan secara otomatis mengontrol laju dan kedalaman pernapasan, aktivitasnya juga dapat dipengaruhi oleh masukan saraf (motorik) dan masukan kimia.1 Setelah inspirasi paksa, peregangan reseptor di dinding alveolar memulai impuls saraf penghambatan yang perjalanan dari paru-paru meningkat ke pusat pernapasan. Ini menghentikan pusat pernapasan dari mengirimkan impuls saraf.

Masukan kimia pada pusat pernapasan secara langsung sensitif terhadap kadar ion hidrogen (H+). Namun, ketika karbon dioksida (CO2) memasuki darah, bereaksi dengan air dan melepaskan ion hidrogen.1 Dengan cara ini, karbon dioksida berpartisipasi dalam mengatur laju pernapasan. Ketika ion hidrogen meningkat dalam darah, pusat pernapasan meningkatkan laju dan kedalaman pernapasan.2 Pusat ini tidak terpengaruh langsung oleh tingkat oksigen rendah (O2). Namun, kemoreseptor di badan karotis, yang terletak di arteri karotid dan di badan aorta, terletak di aorta, sensitif terhadap tingkat oksigen dalam darah.1 Ketika konsentrasi oksigen menurun, badan-badan ini berkomunikasi dengan pusat pernapasan dan laju serta kedalaman pernapasan meningkat.

Selama inspirasi, karena stimulasi saraf, diafragma turun dan mendatar dan tulang rusuk mengangkat dan kearah keluar. Selama ekspirasi, karena kurangnya stimulasi saraf, diafragma naik dan tulang rusuk turun, kearah dalam.

Gambar 13: Pusat pernafasan otonom

Di dalam kontrol pernafasan ini, terdapat pusat pernafasan volunter dan otomatis (spontan). Pernafasan volunter diatur di korteks cerebri dan impuls-nya disalurkan melalui traktus kortikospinalis ke motor neuron saraf pernafasan.9 Jika hubungan dengan sistem saraf pusat dan perifer terputus, pernafasan spontan berhenti tetapi pernafasan yang disengajakan (volunter) masih dapat di lakukan.1

Pusat penafasan otomatis (spontan) terdiri daripada tiga bagian yaitu pusat respirasi, apneustik dan pneumotaksik.2 Di pusat respirasi, muatan berirama dari formation retikularis medulla oblongata menghasilkan pernafasan spontan. Pusat ini terdiri daripada 2 kelompok neuron yaitu kelompok dorsal (DRG-dorsal respiratory group) dan kelompok ventral (VRG-ventral respiratory group).2 Kelompok dorsal terdiri dari neuron I, melepaskan impuls secara periodik dan sebahagian besar serat saraf ini berakhir di motor neuron medulla spinalis dan mempersarafi otot-otot inspirasi yaitu diafragma melalui nervus phenicus dan otot interkostalis eksternus.6

Neuron I di kelompok dorsal ini akan merangsang neuron I dan E di kelompok ventral. Kedua neuron ventral ini tidak aktif pada saat pernafasan tenang atau biasa.2 Tetapi akan menjadi aktif ketika kebutuhan ventilasi meningkat dengan rangsangan dari neuron I dorsal. Neuron I ventral akan merangsang motor neuron yang mempersarafi otot-otot inspirasi tambahan melalui nervus glossopharyngeus dan nervus vagus.7 Otot-otot yang dirangsang adalah otot sternocleidomastoideus, scelenus dan pectoralis mayor.2 Neuron E ventral pula akan merangsang kontraksi otot-otot ekspirasi (ekspirasi aktif) seperti otot abdomen, dinding perut dan otot interkostalis internis.1 Ada umpan balik negative antara neuron I dorsal dan neuron E ventral. Neuron E akan mengeluarkan impuls untuk menghambat neuron I dorsal dan menghentikan aktivitasnya.2 Pusat respirasi ini di pengaruhi oleh impuls atau rangsangan dari pelbagai bagian yaitu impuls aferen dari jaringan parenkim paru melalui nervus vagus, korteks cerebri, pusat apneustik dan pusat pneumotaksik.2

Pusat apneustik ini berpengaruh terhadap pusat inspirsi dan pusat ini dihambat oleh impuls aferen dari nervus vagus. Pusat pneumotaksik pula menghambat aktivitas neuron I dorsal dan menyebabkan rangsang inspirasi dihentikan (gambar 13). Secara umumnya, keseluruhan pusat pernafasan ini adalah berfungsi untuk mengatur inspirasi dan ekspirasi dan semua proses ini terjadi lebih halus dan mulus.9

Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Pernafasan

Terdapat berbagai faktor yang bisa mempengaruhi pernapasan. Kecepatan pernafasan terutamanya. Contohnya adalah olahraga, ketinggian, konsentrasi CO2, pH darah dan lain. Faktor ini dideteksi oleh reseptor-reseptor dalam tubuh yang berkerjasama dengan sistem pernafasan seperti kemoreseptor yang mendeteksi pH dan CO2.1,8 Setiap alat detector ini berhubungan dengan pusat pernafasan yang akan menghantar impuls supaya mengatur kecepatan pernafasan dan kedalaman pernafasan.2 Contohnya yang lain terdapat dalam sub-bab pusat pernafasan di atas.

Pertukaran Gas

Pertukaran gas sangat penting untuk homeostasis.1 Tindakan pernapasan membawa oksigen di udara ke paru-paru dan karbon dioksida dari paru-paru ke luar tubuh. Seperti disebutkan sebelumnya, respirasi tidak hanya mencakup pertukaran gas di paru-paru, tetapi juga pertukaran gas dalam jaringan (Gambar 14). prinsip-prinsip difusi, sendirian, mengatur apakah O2 atau CO2 memasuki atau meninggalkan darah di paru-paru dan jaringan. Gas memberikan tekanan dan jumlah tekanan masing-masing gas diberikannya disebut tekanan parsial, dilambangkan sebagai pO2 dan pCO2.9 Jika tekanan parsial oksigen berbeda antar membran, oksigen akan berdifusi dari yang lebih tinggi untuk menurunkan tekanan parsial.1

Transportasi Gas & Pertukaran Gas di Sirkulasi Sistemik dan Pulmonari

Respirasi eksternal

Respirasi eksternal mengacu pada pertukaran gas antara udara dalam alveoli dan darah di kapiler paru. Darah di kapiler paru memiliki pCO2 tinggi dari udara atmosfer. Oleh karena itu, CO2 berdifusi keluar dari plasma ke dalam paru-paru.9 Sebagian besar CO2 dilakukan sebagai ion bikarbonat (HCO3-). Sedikit CO2 bebas yang tersisa mulai berdifusi keluar, reaksi berikut didorong ke kanan:

Enzim karbonat anhidrase, hadir dalam sel-sel darah merah, mempercepat pemecahan asam karbonat (H2CO3).1 Pada saat hiperventilasi (bernapas pada tingkat tinggi), dan karena itu mendorong reaksi ini jauh ke kanan. Darah akan memiliki ion hidrogen lebih sedikit, dan alkalosis, hasil pH darah tinggi.2 Dalam hal ini, pernapasan akan terhambat, dan mungkin menyebabkan berbagai gejala pusing  ke kontraksi tetanik otot. Pada saat hipoventilasi (bernapas pada tingkat rendah), ion hidrogen bertambah di dalam darah, dan asidosis akan terjadi.2 Buffer dapat mengimbangi pH rendah, dan pernapasan kemungkinan besar akan meningkat.7 Jika tidak, mungkin menjadi koma dan mati.

Pola tekanan O2 selama respirasi eksternal adalah kebalikan dari CO2.1 Darah di kapiler paru rendah oksigen, dan udara alveolar mengandung tekanan parsial oksigen yang lebih tinggi. Oleh karena itu, O2 berdifusi ke dalam plasma dan kemudian ke sel-sel darah merah di paru-paru. Hemoglobin membawa oksigen dan menjadi oksihemoglobin (HbO2):9

Respirasi internal

Respirasi internal mengacu pada pertukaran gas antara darah dalam kapiler sistemik dan cairan jaringan.2 Pada gambar 14, respirasi internal ditunjukkan pada tubuh bagian atas dan tubuh bagian bawah; namun, peristiwa yang sama terjadi di kedua wilayah tersebut.

Darah di kapiler sistemik adalah warna merah terang karena sel-sel darah merah mengandung oksihemoglobin.2,4 Karena suhu dalam jaringan lebih tinggi dan pH lebih rendah, oksihemoglobin secara alami memberikan oksigen. Setelah oksihemoglobin menyerah O2, ia berdifusi dari darah ke dalam jaringan:

Oksigen berdifusi dari darah ke dalam jaringan karena pO2 cairan jaringan lebih rendah dibandingkan dengan darah.9 Semakin rendah pO2 adalah karena sel-sel terus menerus menggunakan oksigen dalam respirasi selular. Karbon dioksida berdifusi ke dalam darah dari jaringan karena pCO2 cairan jaringan lebih tinggi dari darah.2  Karbon dioksida, yang diproduksi terus menerus oleh sel, terkumpulkan dalam cairan jaringan.9

Setelah CO2 berdifusi ke dalam darah, memasuki sel-sel darah merah, di mana sejumlah kecil diambil oleh hemoglobin, membentuk carbaminohemoglobin (HbCO2).2 Sebagian besar CO2 menggabungkan dengan air, membentuk asam karbonat (H2CO3), yang terpisahkan menjadi ion hidrogen (H+) dan ion bikarbonat (HCO3-).9 Peningkatan konsentrasi CO2 dalam darah mendorong reaksi ke kanan:

Enzim karbonat anhidrase, disebutkan sebelumnya, mempercepatkan reaksi. Ion bikarbonat berdifusi keluar dari sel darah merah dan dibawa dalam plasma.9 Bagian globin dari hemoglobin bergabung dengan ion hidrogen berlebih yang dihasilkan oleh reaksi keseluruhan, dan Hb menjadi HHB, yang disebut hemoglobin reduksi.1 Dengan cara ini, pH darah tetap cukup konstan. Darah yang meninggalkan kapiler sistemik adalah warna merah marun gelap karena sel darah merah mengandung hemoglobin reduksi.2,4

Gambar 14: Pertukaran gas di sirkulasi pulmonari dan sirkulasi sistemik1

Kelainan Pneumothorax

Pneumothorax terjadi ketika udara memasuki ruang pleura yang dapat menyebabkan kolaps-nya paru dan yang terpengaruh karena elastisitas dan gagal napas.7 Paru-paru kontralateral juga terganggu karena sebagian dari udara terinspirasi berjalan bolak-balik antara paru sehat dan paru kolaps dan tidak tersedia untuk pertukaran gas.

Rongga dada adalah ruang di dalam dada yang berisi paru-paru, jantung, dan banyak pembuluh darah utama. Di setiap sisi rongga, membran pleura meliputi permukaan paru-paru (pleura visceral) dan juga melapisi dinding dalam dada (parietal pleura).1 Biasanya, dua lapisan dipisahkan oleh sejumlah kecil cairan pelumas serosa. Paru-paru sepenuhnya terisi dalam rongga karena tekanan di dalam saluran udara lebih tinggi dari tekanan di dalam rongga pleura.9 Meskipun tekanan rendah di rongga pleura, udara tidak masuk karena tidak ada koneksi alami ke saluran yang mengandungi udara dan tekanan gas dalam aliran darah terlalu rendah bagi mereka untuk dipaksa ke dalam rongga pleura. Oleh karena itu, pneumothorax hanya bisa berkembang jika udara diizinkan masuk, melalui kerusakan pada dinding dada atau kerusakan pada paru-paru itu sendiri, atau kadang-kadang karena mikroorganisme dalam ruang pleura menghasilkan gas.7

Gambar 15 dan 16: Kelainan pneumothorax

Sumber : http://en.wikipedia.org/wiki/File:Blausen_0742_Pneumothorax.png & http://www.fpnotebook.com/_media/lungPtxComplete_PA.jpg

Kesimpulan

Hipotesis diterima. Gejala yang dialami laki-laki tersebut disebabkan oleh kelainan paru-paru yaitu pneumothorax. Fungsi pernafasan serta pergerakkan udara dan pertukaran gas sistem respirasinya terganggu sehingga dia mengalami sesak nafas dan lemas.

Daftar Pustaka

1.	Shier D, Butler J, Lewis R. Hole’s human anatomy dan physiology. 12th ed. United States: McGraw-Hill; 2010.
2.	Barret KE, Barman SM, Boitano S, Brooks HL. Ganong's review of medical physiology. 24th ed. USA: The McGraw-Hill Companies Inc.; 2012.
3.	Tu J, Inthavong K, Ahmadi G. Computational fluid dan particle dynamics in the human respiratory system: Springer; 2013.
4.	Marieb EN, Wilhelm PB, Mallatt J. Human Anatomy. 6th ed. San Francisco: Pearson Education, Inc; 2012.
5.	Abrahams PH, Spratt JD, Loukas M, Schoor ANV. McMinn & Abrahams' clinical atlas of human anatomy. 7th ed. UK: Elsevier Mosby; 2013.
6.	Despopoulos A, Silbernagi S. Color atlas of physiology. 5th ed. New York: Thieme; 2003.
7.	Costanzo LS. Physiology : board review series. 5th ed. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins; 2011.
8.	Martini FH, Nath JL, Bartholomew EF. Fundamentels of anatomy and physiology. 10th ed. San Francisco: Pearson Education; 2012.
9.	Sherwood L. Human physiology from cells to systems. 6th ed. USA: Thomson Brooks/Cole; 2007.