Anatomi dan Fisiologi Sistem Pernafasan

Sistem pernafasan terdiri dari jalan nafas, tulang dada, otot-otot pernafasan, dan fungsi-fungsi kaitannya dengan sistem syaraf pusat (SSP). Struktur tersebut bekerjasama mengantar oksigen (O₂) ke aliran darah dan membuang kelebihan karbon diaoksida (CO₂) dari tubuh.

Gambar 1. Anatomi Sistem Pernafasan

Jalan Nafas

Jalan nafas terbagi menjadi jalan nafas bagian atas dan bawah. Jalan nafas bagian atas meliputi nasofaring, orofaring, laringofaring dan laring.  Fungsinya adalah untuk menghangatkan, menyaring, dan melembabkan udara yang dihirup. Fungsi yang lain adalah membantu membuat suara dan mengirim udara ke jalan nafas bagian bawah.

Epiglotis adalah penutup jaringan yang akan menutup pada bagian atas laring saat seseorang menelan. Fungsinya adalah mencegah masuknya makanan atau cairan ke bagian bawah jalan nafas. Laring terletak di atas trakhea dan merupakan tempat pita suara. Laring merupakan titik transisi jalan nafas bagian atas dan bawah.

Bagian bawah jalan nafas dimulai dari trakhea. Trakhea bercabang menjadi dua yaitu bronkhus kanan dan kiri. Bronkhus bercabang-cabang menjadi bronkheolus yang banyak mengandung epitel silia penghasil mukus, satu dari sistem pertahanan paru-paru. Bronkheolus kemudian terbagi menjadi bronkheolus sekunder, tersier, bronkheolus terminal,  bronkheolus respiratori, alveoli dan akhirnya menjadi alveoli, unit pertukaran gas dari paru-paru. Paru-paru orang dewasa berisi sekitar 300 juta alveoli.

Paru-paru

Tiap-tiap paru terbungkus oleh pleura viseral. Sisi kanan paru-paru lebih besar dari sisi kiri dan memiliki 3 lobus, atas, tngah dan bawah. Sisi kiri hanya terdiri dari 2 lobus, atas dan bawah. Pleura parietal membatasi paru-paru dari organ-organ lain seperti jantung, pembuluh-pembuluh darah besar, esofagus di dalam rongga dada. Diantara dua lapisan pleura terdapat sedikit cairan pleura. Dengan adanya cairan tersebut, kedua lapisan pleura memungkinkan bergeser dengan lembut pada saat dada mengembang dan berkontraksi. Terdapat sejumlah ujung syaraf di pleura parietal yang mengantar sinyal nyeri saat terjadi inflamasi.

Thoraks

Tulang dada meliputi klavikula, sternum, skapula, 12 set tulang iga (kostae) dan 12 vertebra thorakal. Berikut anatomi tulang dada:

Gambar 2. Tulang Dada (French, 2012)

Tulang iga terbuat dari tulang dan kartilago, memungkinkan dada untuk mengembang dan berkontraksi selama bernafas. Seluruh tulang iga bersambung dengan vertebra thorakal. Tujuh tulang pertama juga bersambung dengan sternum. Iga ke 8, 9, dan 10 bersambung ke kartilago kostae. Sisanya, 11 dan 12 tidak bersambung dengan bagian depan sehinga disebut dengan tulang iga melayang.

Otot-otot Pernafasan

Otot-otot utama pernafasan adalah otot diafragma dan otot interkostal eksternal. Otot-otot tersebut berkontraksi saat inhalasi dan relaksasi saat ekshalasi. Pusat respirasi di medula memulai tiap-tiap nafas dengan mengirim pesan ke otot-otot pernafasan utama melalui syaraf frenik. Impuls dari syaraf frenik mengatur rata-rata dan kedalaman pernafasan, tergantung dari kadar CO₂ dan pH di dalam cairan serebro spinal (CSS).

Otot-otot inspiratori aksesoris juga membantu saat bernafas. Otot-otot terebut terdiri dari trapezius, sternocleidomastoid dan scalene yang bekerjasama mengangkat skapula, klavikula, sternum, dan iga-iga bagian atas. Elevasi akan mengembangkan diameter anterior posterior dada jika penggunaan otot-otot diafragma dan otot-otot interkostal tidak efektif. Jika seseorang mengalami obstruksi jalan nafas, dia juga mungkin menggunakan otot-otot abdominal dan interkostal internal untuk menghembuskan nafas.

Sirkulasi Paru

Darah yang kurang O₂ memasuki paru dari arteri pulmoner dari ventrikel kanan, kemudian mengalir melalui pembuluh darah pulmoner utama menuju rongga pleura dan bronkhus. Selanjutnya, darah mengalir melalui pembuluh-pembuluh darah lebih kecil hingga mencapai alveoli, dimana O₂ dan CO₂ akan berdifusi.

Selama difusi, molekul O₂ dan CO₂ bergerak berlawanan arah di antara alveoli dan pembuluh darah kapiler. Pertukaran gas terebut disebabkan oleh adanya perbedaan tekanan parsial gas-gas darah yang bergerak dari area berkonsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Selama difusi, O₂  berpindah masuk dari alveoli ke membran kapiler dan memasuki aliran darah yang dibawa oleh hemoglobin (HB) di dalam sel darah merah (SDM). Perpindahan O₂ ini menggantikan CO₂ di dalam SDM, yang kemudian berpindah kembali melalui alveoli.

Setelah melewati kapiler paru-paru, darah yang mengandung O₂ mengalir melalui pembuluh-pembuluh darah besar, memasuki vena pulmoner utama , dan mengalir ke dalam atrium kiri untuk didistribusikan ke seluruh tubuh.

Keseimbangan Asam-Basa

Paru-paru membantu memelihara keseimbangan asam-basa dalam tubuh dengan cara respirasi eksternal (pertukaran gas di dalam jaringan).  Paru-paru mengontrol konsentrasi ion hidrogen (H⁺) dan kadar bikarbonat dengan mengatur jumlah CO₂ yang dieliminasikan. Merespon sinyal dari medula, paru-paru dapat merubah rerata dan kedalaman ventilasi. Perubahan-perubahan demikian mempertahankan keseimbangan assam-basa dengan mengatur jumlah CO₂ yang hilang. Misalnya, pada alkalosis metabolik, akibat dari kelebihan retensi bikarbonat, rerata dan kedalaman dan kedalaman ventilasi menurun sehingga CO2 dipertahankan. Ini akan meningkatkan kadar asam karbonat.  Pada asidosis metabolik (satu kondisi kelebihan retensi asam atau benyaknya kehilangan bikarbonat), paru-paru akan meningkatkan rerata dan kedalaman ventilasi dengan menghembuskan CO₂, maka mengurangi kadar CO₂.

Ketidakadekuatan fungsi paru, dapat menghasilkan ketidakseimbangan asam-basa. Contoh: Hipoventilasi (berkurangnya rerata dan kedalaman ventilasi) akan menyebabkan retensi CO2 menyebabkan asidosiss respiratori. Sebaliknya, hiperventilasi (meningkatnya rerata dan kedalaman ventilasi) menyebabkan peningkatan ekshalasi CO2 berakibat alkalosis respiratori.

Daftar Rujukan

1. Brunner, L. S. (2010). Brunner & Suddarth's textbook of medical-surgical nursing (Vol. 1). Lippincott Williams & Wilkins.
2. French, J. (2012). Medical-surgical Nursing Made Incredibly Easy. Lippincott Williams & Wilkins.