Mekanika Pernapasan dan Faktor yang Mempengaruhinya

Sumber: Sherwood (2011)

Sebagian besar orang berpikir bahwa respirasi sebagai proses menghirup dan menghembuskan udara. Namun, dalam fisiologi respirasi memiliki arti yang jauh lebih luas. Fungsi utama respirasi (pernapasan) adalah memperoleh O2 untuk digunakan oleh sel tubuh dan untuk mengeluarkan CO2 yang diproduksi oleh sel (Sherwood, 2011).

Mekanika pernapasan (respiratory mechanics) adalah suatu hal mengapa udara dapat mengalir ke dalam paru dan apa saja yang menghalangi pengalirannya (Djojodibroto, 2009). Menurut Sherwood (2011) di dalam mekanika pernapasan, udara cenderung mengalir dari daerah dengan tekanan tinggi ke daerah dengan tekanan rendah (menuruni gradien tekanan). Udara mengalir masuk dan keluar paru selama tindakan bernapas karena berpindah mengikuti gradien tekanan antara alveolus dan atmosfer yang berbalik arah secara bergantian dan ditimbulkan oleh aktivitas siklik otot pernapasan. Terdapat tiga tekanan yang berperan penting, yaitu:

1. Tekanan atmosfer (barometrik)

- Merupakan tekanan yang ditimbulkan oleh berat udara di atmosfer pada benda di permukaan bumi.

- Ketinggian tekanan ini sama dengan 760 mmHg.

2. Tekanan intra-alveolus (tekanan intraparu)

- Merupakan tekanan di dalam alveolus.

- Setiap tekanan intra-alveolus berbeda dari tekanan atmosfer, maka udara terus mengalir sampai kedua tekanan seimbang (ekuilibrium).

3. Tekanan intrapleura (tekanan intrathoraks)

- Merupakan tekanan di dalam kantung pleura.

- Tekanan intrapleura biasanya lebih rendah daripada tekanan atmosfer (rata-rata 756 mmHg saat istirahat).

- Tekanan intrapleura tidak menyeimbangkan diri dengan tekanan atmosfer atau intra-alveolus karena tidak ada komunikasi langsung antara rongga pleura dan atmosfer atau paru karena kantung pleura adalah suatu kantung tertutup tanpa lubang, maka udara tidak dapat masuk atau keluar meskipun mungkin terdapat gradien tekanan antara kantung pleura dan daerah sekitar.

Dapat disimpulkan dengan gambar sebagai berikut:

Gambar 1. Tekanan yang berperan penting dalam mekanika pernapasan

Sumber: Sherwood (2011)

Menurut Sloane (2003) prinsip dasar mekanika pernapasan, meliputi:

1. Toraks adalah rongga tertutup kedap udara di sekeliling paru-paru yang terbuka ke atmosfer hanya melalui jalur sistem pernapasan.

2. Pernapasan adalah proses inspirasi (inhalasi) udara ke dalam paru-paru dan ekspirasi (ekshalasi) udara dari paru-paru ke lingkungan luar tubuh.

3. Sebelum inspirasi dimulai, tekanan udara atmosfer (sekitar 760 mmHg) sama dengan tekanan udara dalam alveoli yang disebut sebagai tekanan intra-alveolar (intrapulmonar).

4. Tekanan intrapleura dalam rongga pleura (ruang antar pleura) adalah tekanan sub-atmosfer, atau kurang dari tekanan intra-alveolar.

5. Peningkatan atau penurunan volume rongga toraks mengubah tekanan intrapleura dan intra-alveolar yang secara mekanik menyebabkan pengembangan atau pengempisan paru-paru.

6. Otot-otot inspirasi memperbesar rongga toraks dan meningkatkan volumenya, sedangkan otot-otot ekspirasi menurunkan volume rongga toraks.

a. Inspirasi membutuhkan kontraksi otot dan energi

- Diafragma yaitu otot berbentuk kubah yang jika sedang relaks akan memipih saat berkontraksi dan memperbesar rongga toraks ke arah inferior.

- Otot interkostal eksternal mengangkat rongga toraks ke arah anterior dan superior.

- Dalam pernapasan aktif atau pernapasan dalam, otot-otot sternokleidomastoid, pektoralis mayor, serratus anterior, dan otot skalena juga akan memperbesar rongga toraks.

b. Ekspirasi

Pada pernapasan yang tenang dipengaruhi oleh relaksasi otot dan disebut proses pasif. Pada ekspirasi dalam, otot interkostal internal menarik kerangka iga ke bawah dan otot abdomen berkontraksi sehingga mendorong isi abdomen menekan diafragma.

Menurut Djojodibroto (2009) secara umum udara mengalir karena ada perbedaan gradien tekanan. Perbedaan gradien tekanan udara di paru terjadi akibat adanya faktor-faktor yang mempengaruhinya (daya kekuatan yang bekerja pada sistem pernapasan) sehingga dapat mengatasi ketiga kekuatan yang melawan gerak udara ketika masuk ke paru (three opposing forces). Faktor-faktor yang mempengaruhinya (daya kekuatan yang bekerja pada sistem pernapasan) yang dimaksud adalah dipengaruhi oleh perubahan volume paru (peran otot pernapasan) dan juga berhubungan dengan sifat elastisitas paru untuk mengembang dan mengempis. Hal tersebut yang membuat udara dapat mengalir ke dalam paru dan dapat keluar kembali ke atmosfer. Sedangkan yang dimaksud dengan tiga kekuatan yang melawan gerak udara ketika masuk ke paru (three opposing forces), yaitu:

1. Kelentingan paru dan dinding dada.

2. Tahanan akibat gesekan dengan jalan napas, jaringan paru dan toraks.

3. Sifat kelembaman keseluruhan sistem.

DAFTAR REFERENSI:

Djojodibroto, R. D. (2009). Respirologi (respiratory medicine). Jakarta: EGC.

Sherwood, L. (2011). Fisiologi manusia: dari sel ke sistem. (edisi 6). Alih bahasa oleh Brahm U. Pendit; editor bahasa indonesia oleh Nella Yesdelita. Jakarta: EGC.

Sloane, E. (2003). Anatomi dan fisiologi untuk pemula. Alih bahasa oleh James Veldman; editor bahasa indonesia oleh Palupi Widyastuti. Jakarta: EGC.