Sistem Pernapasan pada Manusia

Istilah bernapas seringkali diartikan dengan respirasi, walaupun secara harfiah sebenarnya kedua istilah tersebut berbeda. Pernapasan (breathing) artinya menghirup dan menghembuskan napas. Oleh karena itu, bernapas diartikan sebagai proses memasukkan udara dari lingkungan luar ke dalam tubuh dan mengeluarkan udara sisa dari dalam tubuh ke lingkungan. Sementara, respirasi (respiration) berarti suatu proses pembakaran (oksidasi) senyawa organik (bahan makanan) di dalam sel sehingga diperoleh energi. Energi yang dihasilkan dari respirasi sangat menunjang sekali untuk melakukan beberapa aktifitas. Misalnya saja, mengatur suhu tubuh, pergerakan, pertumbuhan dan reproduksi. Oleh karena itu, kegiatan pernapasan dan respirasi sebenarnya saling berhubungan.

Fungsi Sistem Pernapasan

1. Pertukaran gas : fungsi utama dari sistem pernapasan adalah pertukaran gas. Melalui sistem pernapasan udara baru selalu dibawa ke dalam tubuh dan udara yang tidak lagi digunakan dikeluarkan.
2. Ekskresi karbondioksida : sistem pernapasan adalah sistem utama untuk ekskresi karbondioksida dari tubuh. Karbondioksida dihasilkan sebagai hasil dari metabolisme memecah karbohidrat di dalam tubuh dan harus dihilangkan dengan cepat. Karbondioksida dibawa ke paru-paru oleh darah dan hilang dari paru-paru melalui pertukaran gas dengan udara segar di paru-paru.
3. Oksigenasi dari darah : oksigen dibutuhkan oleh tubuh untuk memecah makanan dan harus terus diberikan untuk kelangsungan penyediaan energi. Pasokan oksigen dipertahankan oleh sistem pernapasan.

Anatomi Sistem Respirasi

• Rongga Hidung (Cavum Nasalis)

Hidung merupakan alat pernapasan yang terletak di luar dan tersusun atas tulang rawan. Pada bagian ujung dan pangkal hidung ditunjang oleh tulang nasalis. Rongga hidung dibagi menjadi dua bagian oleh septum nasalis, yaitu bagian kiri dan kanan. Bagian depan septum ditunjang oleh tulang rawan, sedangkan bagian belakang ditunjang oleh tulang vomer dan tonjolan tulang ethmoid. Bagian bawah rongga hidung dibatasi oleh tulang palatum, dan maksila. Bagian atas dibatasi oleh ethmoid, bagian samping oleh tulang maksila, konka nasalis inferior, dan ethomoid sedangkan bagian tengah dibatasi oleh septum nasalis.

Pada dinding lateral terdapat tiga tonjolan yang disebut konka nasalis superior, konka media dan konka inferior. Melalui celah-celah pada ketiga tonjolan ini udara inspirasi akan dipanaskan oleh darah di dalam kapiler dan dilembapkan oleh lendir yang disekresikan oleh sel goblet. Lendir juga dapat membersihkan udara pernapasan dari debu. Bagian atas dari rongga hidung terdapat daerah olfaktorius, yang mengandung sel-sel pembau. Sel-sel ini berhubungan dengan saraf otak pertama (nervus olfaktorius). Panjangnya sekitar 10 cm. Udara yang akan masuk ke dalam paru-paru pertama kali akan masuk melalui hidung terlebih dahulu. Sekitar 15.000 liter udara setiap hari akan melewati hidung.

• Faring (Pharynx)

Faring / tekak terletak di belakang hidung, mulut dan tenggorokan di depan ruas tulang belakang. Faring berupa saluran dengan panjang sekitar 7 cm.
Faring berbentuk kerucut terdiri dari muskulo membranosa dan tersambung dengan esofagus dan trakhea. Tersusun atas lapisan mukosa, fibrosa dan otot, dimana otot utamanya adalah otot konstriktor yang berkontraksi pada saat makanan masuk ke faring dan mendorongnya ke esofagus.
Didalam lengkung faring terdapat tonsil ( amandel ) yaitu kelenjar limfe yang banyak mengandung kelenjar limfosit dan merupakan pertahanan terhadap infeksi, disini terletak bersimpangan antara jalan nafas dan jalan makanan. Keatas bagian depan berhubungan dengan rongga hidung, dengan perantaraan lubang bernama koana, keadaan tekak berhubungan dengan rongga mulut dengan perantaraan lubang yang disebut ismus fausium.
Pada pangkal faring, terdapat katup pernapasan yang disebut epiglotis. Epiglotis berfungsi untuk menutup ujung saluran pernapasan (laring) agar makanan tidak masuk ke saluran pernapasan.
Faring terdiri atas 3 bagian, yaitu:

1. Faring nasalis (nasofaring), terletak di belakang hidung dimana terdapat tuba eustachius, kelenjar adenoid.
2. Faring oralis (orofaring), terletak di belakang mulut, terdapat tonil (amandel).
3. Faring laryngeal (gofaring), merupakan bagian terendah dari faring yang terletak di bagian laring.

• Pangkal Tenggorokan (Larynx)

Dari faring, udara pernapasan akan menuju pangkal tenggorokan atau disebut juga laring. Laring tersusun atas kepingan tulang rawan yang membentuk jakun. Jakun tersebut tersusun oleh tulang lidah, katup tulang rawan, perisai tulang rawan, piala tulang rawan, dan gelang tulang rawan.

Bagian dalam dinding laring digerakan oleh otot untuk menutup serta membuka glotis. Glotis adalah lubang mirip celah yang menghubungkan faring dengan trakea.

Laring dapat ditutup oleh epiglotis (katup pangkal tenggorokan). Saat menelan makanan, epiglotis menutupi pangkal tenggorokan. Saat bernapas, epiglotis tersebut akan membuka.

Pada Laring terdapat pita suara yang bergetar bila ada udara melaluinya. Misalnya saja saat kita berbicara.

• Batang Tenggorokan (Trachea)

Tenggorokan berupa pipa yang panjangnya ± 10 cm, terletak sebagian di leher dan sebagian di rongga dada. Dinding tenggorokan tipis dan kaku, dikelilingi oleh cincin tulang rawan. Pada bagian dilapisi oleh selaput lendir dan mempunyai lapisan yang terdiri dari sel-sel bersilia. Silia-silia ini berfungsi menyaring benda-benda asing yang masuk ke saluran pernapasan.

• Cabang Tenggorokan (Bronchus)

Bronkus merupakan bagian yang menghubungkan paru-paru dengan trakea. Bronkus terdiri dari lempengan tulang rawan dan dindingnya terdiri dari otot halus.

Bronkus tersusun atas percabangan, yaitu bronkus kanan dan kiri. Letak bronkus kanan dan kiri agak berbeda. Bronkus kanan lebih vertikal daripada kiri. Karena strukturnya ini, sehingga bronkus kanan akan mudah kemasukan benda asing. Itulah sebabnya paru-paru kanan seseorang lebih mudah terserang penyakit bronkhitis.

Bronkus kemudian bercabang lagi sebanyak 20–25 kali percabangan membentuk bronkiolus. Dinding bronkiolus tipis dan tidak bertulang rawan. Pada ujung bronkiolus inilah tersusun alveolus yang berbentuk seperti buah anggur.

• Paru-Paru (Pulmo)

Paru-paru merupakan organ tubuh yang terletak pada rongga dada, tepatnya di atas sekat diafragma. Diafragma adalah sekat rongga badan yang membatasi rongga dada dan rongga perut. Paru-paru terdiri atas dua bagian, paru-paru kanan dan paru-paru kiri. Paru-paru kanan memiliki tiga gelambir (lobus) yang berukuran lebih besar daripada paru-paru sebelah kiri yang memiliki dua gelambir (lobus).

Paru-paru dibungkus oleh dua lapis selaput paru-paru yang disebut pleura. Selaput bagian dalam yang langsung menyelaputi paru-paru disebut pleura dalam (pleura visceralis) dan selaput yang menyelaputi rongga dada yang bersebelahan dengan tulang rusuk disebut pleura luar (pleura parietalis). Semakin ke dalam, di dalam paru-paru akan ditemui gelembung halus kecil yang disebut alveolus (jamak : alveoli). Dinding alveolus sangat tipis namun elastis dan mengandung kapiler-kapiler darah. Jumlah alveolus pada paru-paru kurang lebih 300 juta buah. Adanya alveolus ini menjadikan permukaan paru-paru lebih luas. Diperkirakan, luas permukaan paru-paru sekitar 160 m2. Dengan kata lain, paru-paru memiliki luas permukaan sekitar 100 kali lebih luas daripada luas permukaan tubuh.

Mekanisme Respirasi

Berdasarkan cara melakukan inspirasi (menghirup udara) dan ekspirasi (menghembuskan udara) serta tempat terjadinya, mekanisme pernapasan dibedakan atas dua macam, yaitu pernapasan dada dan pernapasan perut.

• Pernafasan Dada

Pernafasan dada disebut juga pernafasan tulang rusuk. Otot yang digunakan dalam pernafasan dada yaitu otot antartulang rusuk. Otot ini terbagi dalam dua bentuk, yakni otot antartulang rusuk luar dan otot antartulang rusuk dalam.
Saat terjadi inspirasi, otot antartulang rusuk luar berkontraksi, sehingga tulang rusuk menjadi terangkat. Akibatnya, volume rongga dada membesar dan paru-paru mengembang. Paru-paru yang mengembang menyebabkan tekanan udara rongga paru-paru menjadi lebih rendah dari tekanan udara luar. Dengan demikian, udara bebas akan mengalir menuju paru-paru melewati saluran pernapasan.
Saat terjadi ekspirasi, otot antartulang rusuk dalam berelaksasi, sehingga tulang rusuk dan tulang dada ke posisi semula. Akibatnya, rongga dada mengecil dan paru-paru mengempis. Paru-paru yang mengempis menyebabkan tekanan udara dalam rongga paru-paru menjadi lebih tinggi dari tekanan udara luar. Dengan demikian, udara yang berada dalam rongga paru-paru menjadi terdorong keluar.

• Pernafasan Perut

Fase inspirasi, terjadi apabila otot diafragma berkontraksi sehingga diafragma menjadi datar. Akibatnya volume rongga dada membesar, dan paru-paru mengembang. Paru-paru yang mengembang menyebabkan tekanan udara rongga paru-paru menjadi lebih rendah dari tekanan udara luar. Dengan demikian, udara bebas akan mengalir menuju paru-paru melewati saluran pernapasan.
Fase ekspirasi, terjadi apabila otot-otot diafragma berelaksasi sehingga diafragma kembali melengkung. Akibatnya volume rongga dada mengecil dan paru-paru mengempis. Paru-paru yang mengempis menyebabkan tekanan udara dalam rongga paru-paru menjadi lebih tinggi dari tekanan udara luar. Dengan demikian, udara yang berada dalam rongga paru-paru menjadi terdorong keluar.

Berdasarkan proses terjadinya pernapasan, manusia mempunyai dua tahap mekanisme pertukaran gas. Pertukaran gas oksigen dan karbon dioksida yang dimaksud yakni mekanisme pernapasan eksternal dan internal.

1. Pernafasan Eksternal : pernapasan dimana pertukaran oksigen dan karbon dioksida yang terjadi antara udara dalam gelembung paru-paru dengan darah dalam kapiler.
2. Pernafasan Internal : pernapasan dimana pertukaran oksigen dan karbon dioksida antara darah dalam kapiler dengan sel-sel jaringan tubuh.

Volume dan Kapasitas Paru-Paru

Pada orang dewasa, volume paru-paru berkisar antara 5 – 6 liter, yang terdiri dari :

1. Volume tidal (VT) / udara pernafasan biasa : merupakan udara yang masuk dan keluar paru-paru pada saat pernapasan biasa. Volume udara yang masuk dan keluar sebanyak 500 ml.
2. Volume cadangan inspirasi (VCI) / udara komplementer : merupakan udara yang masih dapat dimasukkan ke dalam paru-paru secara maksimal, setelah melakukan inspirasi normal. Besarnya udara komplementer adalah 2500 - 3000 ml
3. Volume cadangan ekspirasi (VCE) / udara suplementer) : merupakan udara yang masih dapat dikeluarkan dari paru-paru secara maksimal setelah melakukan ekspirasi biasa. Besarnya udara suplementer adalah 1250 - 1300 ml.
4. Volume residu (VR) : merupakan udara yang tersisa di dalam paru-paru, yang berfungsi untuk menjaga agar paru-paru tetap dalam keadaan mengembang. besarnya udara residu adalah 1200 ml.

Dalam proses bernafas, terkadang diperlukan penyatuan dua atau lebih jenis-jenis volume di atas. Kombinasi dari jenis-jenis volume itu disebut kapasitas paru-paru. Beberapa jenis kapasitas paru-paru sebagai berikut :

1. Kapasitas vital (KV) : merupakan kemampuan paru-paru mengeluarkan udara secara maksimal setelah melakukan inspirasi secara maksimal. Kapasitas vital paru-paru dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut: KV = VT + VCI + VCE.
2. Kapasitas total (KT) : merupakan udara yang dapat tertampung secara maksimal di paru-paru secara keseluruhan. Kapasitas total paru-paru dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:  KT = KV + VR.
3. Kapasitas inspirasi (KI) : merupakan jumlah udara yang dapat dihirup seseorang mulai inspirasi atau ekspirasi normal dan mengembangkan paru-parunya sampai jumlahnya maksimum. Kapasitas inspirasi paru-paru dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut: KI = VT + VCI.
4. Kapasitas residu fungsional (KRF) : merupakan udara yang tersisa dalam paru-paru pada akhir ekspirasi normal. Kapasitas residu fungsional paru-paru dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut: KRF = VCE + VR.

Frekuensi Pernafasan

Frekuensi pernapasan adalah intensitas memasukkan atau mengeluarkan udara per menit. Pada umumnya intensitas pernapasan pada manusia berkisar antara 16 - 18 kali.

Faktor yang mempengaruhi kecepatan frekuensi pernapasan adalah:

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 (demam) 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 terlentar lebih cepat dibandingkan posisi tengkurap.
5. Aktivitas : semakin tinggi aktivitas, maka frekuensi pernapasan akan semakin cepat

Kelainan pada Sistem Respirasi

1. Asfikasi, adalah gangguan pernapasan pada waktu pengangkutan dan penggunaan oksigen yang disebabkan oleh: tenggelam (akibat alveolus terisi air), pneumonia (akibatnya alveolus terisi cairan lendir dan cairan limfa), keracunan CO dan HCN, atau gangguan sitem sitokrom (enzim pernapasan).
2. Asidosis, adalah kenaikan adalah kenaikan kadar asam karbonat dan asam bikarbonat dalam darah, sehingga pernapasan terganggu.
3. Asma atau sesak napas, merupakan suatu penyakit penyumbatan saluran pernapasan yang disebabkan alergi terhadap rambut, bulu, debu, atau tekanan psikologis. Asma bersifat menurun.
4. Bronkitis, radang pada cabang tenggorokan akibat infeksi. Penderita mengalami demam dan banyak menghasilkan lendir yang menyumbat batang tenggorokan.
5. Difteri, adalah penyumbatanpada rongga faring atau laring oloeh lendir yang dihasilkan bakteri Corynebacterium diphterial.
6. Emfisema, adalah penyakit pembengkakan karena pembuluh darahnya kemasukan udara.
7. Faringitis, radang pada faring akibat infeksi oleh bakteri Streptococcus. Tenggorokan sakit dan tampak berwarna merah. Penderita hendaknya istirahat dan diberi antibiotik.
8. Hipoksia, kekurangan oksigen di dalam jaringan. Bila cukup berat, dapat menyebabkan kematian sel-sel. Pada tingkat yang kurang berat, dapat menyebabkan penekanan aktivitas mental, kadang-kadang memuncak sampai koma, dan menurunkan kapasitas kerja otot.
9. Influenza (flu), penyakit yang disebabkan oleh virus influenza. Gejala yang ditimbulkan antara lain pilek, hidung tersumbat, bersin-bersin, dan tenggorokan terasa gatal.
10. Kanker paru-paru, mempengaruhi pertukaran gas di paru-paru. Kanker paru-paru dapat menjalar ke seluruh tubuh. Kanker paru-paru sangat berhubungan dengan aktivitas yang sering merokok. Perokok pasif juga dapat menderita kanker paru-paru. Penyebab lainnya yang dapat menimbulkan kanker paru-paru adalah penderita menghirup debu asbes, radiasi ionasi, produk petroleum, dan kromium.
11. Laringitis, radng pada laring. Penderita serak atau kehilangan suara. Penyebabnya antara lain karena infeksi, terlalu banyak merokok, minum alkohol, dan terlalu banyak serak.
12. Pleuritis, yaitu merupakan radang pada selaput pembungkus paru-paru atau disebut pleura.
13. Pneumonia, adalah penyakit infeksi yang disebabkan oleh virus atau bakteri pada alveolus yang menyebabkan terjadinya radang paru-paru.
14. Rinitis juga dapat terjadi karena reaksi alergi terhadap perubahan cuaca, serbuk sari, dan debu. Produksi lendir meningkat.
15. Sianosis, kebiruan pada kulit yang disebabkan karena jumlah hemoglobin deoksigenisasi yang berlebihan di dalam pembuluh darah kulit, terutama dalam kapiler.
16. 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.
17. Tuberkulosis (TBC), penyakit paru-paru yang diakibatkan serangan bakteri Mycobacterium tuberculosis. Difusi oksigen akan terganggu karena adanya bintil-bintil atau peradangan pada dinding alveolus. Jika bagian paru-paru yang diserang meluas, sel-selnya mati dan paru-paru mengecil. Akibatnya napas penderita terengah-engah.
18. Wajah adenoid (kesan wajah bodoh), disebabkan adanya penyempitan saluran napas karena pembengkakan kelenjar limfa atau polip, pembengkakan di tekak atau amandel.