Buku Bahasa Indonesia Guyton And Hall Textbook of Medical Physiology 38-45
SINGKATAN DAN SIMBOL YANG DIGUNAKAN DALAM STUDI FUNGSI PARU
Spirometri hanyalah salah satu dari banyak prosedur pengukuran yang digunakan dokter paru setiap hari. Banyak dari prosedur ini sangat bergantung pada perhitungan matematis. Untuk menyederhanakan perhitungan tersebut, serta penyajian data fungsi paru, sejumlah singkatan dan simbol telah distandardisasi. Yang lebih penting di antaranya diberikan pada Tabel 38-2. Dengan menggunakan simbol-simbol ini, berikut disajikan beberapa persamaan aljabar sederhana yang menunjukkan hubungan antarvolume dan kapasitas paru; mahasiswa sebaiknya menelaah dan memverifikasi hubungan-hubungan ini.
PENENTUAN KAPASITAS RESIDU FUNGSIONAL, VOLUME RESIDU, DAN KAPASITAS PARU TOTAL—METODE PENGENCERAN HELIUM
Kapasitas residu fungsional (functional residual capacity, FRC), yaitu volume udara yang tetap berada di dalam paru-paru pada akhir setiap ekspirasi normal, merupakan parameter penting dalam fungsi paru. Karena nilainya berubah secara bermakna pada beberapa jenis penyakit paru, pengukuran kapasitas ini sering kali diperlukan. Spirometer tidak dapat digunakan untuk mengukur FRC secara langsung karena udara dalam volume residu paru tidak dapat diekspirasi ke dalam spirometer, dan volume ini mencakup sekitar setengah dari FRC. Untuk mengukur FRC, spirometer harus digunakan secara tidak langsung, biasanya dengan metode pengenceran helium, sebagai berikut.
Tabel 38-2. Singkatan dan Simbol untuk Fungsi Paru
| Singkatan | Fungsi/Keterangan |
|---|---|
| VT | Volume tidal (tidal volume) |
| FRC | Kapasitas residu fungsional (functional residual capacity) |
| ERV | Volume cadangan ekspirasi (expiratory reserve volume) |
| RV | Volume residu (residual volume) |
| IC | Kapasitas inspirasi (inspiratory capacity) |
| IRV | Volume cadangan inspirasi (inspiratory reserve volume) |
| TLC | Kapasitas paru total (total lung capacity) |
| VC | Kapasitas vital (vital capacity) |
| Raw | Resistensi jalan napas terhadap aliran udara ke dalam paru-paru |
| C | Compliance (daya regang paru) |
| VD | Volume gas ruang mati (dead space) |
| VA | Volume gas alveolar |
| VI | Volume ventilasi inspirasi per menit |
| VE | Volume ventilasi ekspirasi per menit |
| VS | Aliran pintas (shunt flow) |
| VA | Ventilasi alveolar per menit |
| VO? | Laju pengambilan oksigen per menit |
| VCO? | Jumlah karbon dioksida yang dieliminasi per menit |
| VCO | Laju pengambilan karbon monoksida per menit |
| DLO? | Kapasitas difusi paru terhadap oksigen |
| DLCO | Kapasitas difusi paru terhadap karbon monoksida |
| PB | Tekanan atmosfer |
| Palv | Tekanan alveolar |
| Ppl | Tekanan pleura |
| PO? | Tekanan parsial oksigen |
| PCO? | Tekanan parsial karbon dioksida |
| PN? | Tekanan parsial nitrogen |
| PaO? | Tekanan parsial oksigen dalam darah arteri |
| PaCO? | Tekanan parsial karbon dioksida dalam darah arteri |
| PAO? | Tekanan parsial oksigen dalam gas alveolar |
| PACO? | Tekanan parsial karbon dioksida dalam gas alveolar |
| PAH?O | Tekanan parsial uap air dalam gas alveolar |
| R | Rasio pertukaran respirasi (respiratory exchange ratio) |
| Q | Curah jantung (cardiac output) |
| CaO? | Konsentrasi oksigen dalam darah arteri |
| CvO? | Konsentrasi oksigen dalam darah vena campuran |
| SO? | Persentase saturasi hemoglobin oleh oksigen |
| SaO? | Persentase saturasi hemoglobin oleh oksigen dalam darah arteri |
Sebuah spirometer dengan volume yang diketahui diisi dengan udara yang dicampur helium pada konsentrasi yang diketahui. Sebelum bernapas dari spirometer, subjek melakukan ekspirasi normal. Pada akhir ekspirasi ini, volume yang tersisa di dalam paru-paru sama dengan FRC. Pada saat tersebut, subjek segera mulai bernapas dari spirometer, dan gas dalam spirometer bercampur dengan gas dalam paru-paru. Akibatnya, helium menjadi terencerkan oleh gas-gas FRC, dan volume FRC dapat dihitung berdasarkan derajat pengenceran helium menggunakan rumus berikut:
dengan:
FRC = kapasitas residu fungsional
CiHe = konsentrasi awal helium dalam spirometer
CfHe = konsentrasi akhir helium dalam spirometer
ViSpir = volume awal spirometer
Setelah FRC ditentukan, volume residu (RV) dapat dihitung dengan mengurangkan volume cadangan ekspirasi (ERV), yang diukur melalui spirometri biasa, dari FRC. Selain itu, kapasitas paru total (TLC) dapat ditentukan dengan menambahkan kapasitas inspirasi (IC) ke FRC. Dengan demikian:
VOLUME RESPIRASI MENIT SAMA DENGAN FREKUENSI NAPAS DIKALIKAN VOLUME TIDAL
Volume respirasi menit adalah jumlah total udara baru yang bergerak masuk ke saluran pernapasan setiap menit dan sama dengan volume tidal dikalikan frekuensi napas per menit. Volume tidal normal sekitar 500 ml, dan frekuensi napas normal sekitar 12 kali/menit. Oleh karena itu, volume respirasi menit rata-rata sekitar 6 L/menit. Seseorang dapat bertahan hidup dalam waktu singkat dengan volume respirasi menit serendah 1,5 L/menit dan frekuensi napas hanya 2 hingga 4 kali/menit.
Frekuensi napas kadang-kadang meningkat hingga 40 sampai 50 kali/menit, dan volume tidal dapat menjadi sebesar kapasitas vital, sekitar 4600 ml pada pria muda. Hal ini dapat menghasilkan volume respirasi menit lebih dari 200 L/menit, atau lebih dari 30 kali nilai normal. Sebagian besar orang tidak dapat mempertahankan lebih dari setengah hingga dua pertiga nilai tersebut selama lebih dari 1 menit.
VENTILASI ALVEOLAR
Pentingnya ventilasi paru pada akhirnya adalah untuk terus-menerus memperbarui udara di area pertukaran gas paru, tempat udara berada berdekatan dengan darah pulmonal. Area ini mencakup alveolus, sakus alveolaris, duktus alveolaris, dan bronkiolus respiratorius. Laju udara baru yang mencapai area-area tersebut disebut ventilasi alveolar.
RUANG MATI DAN PENGARUHNYA TERHADAP VENTILASI ALVEOLAR
Sebagian udara yang dihirup seseorang tidak pernah mencapai area pertukaran gas, melainkan hanya mengisi saluran pernapasan seperti hidung, faring, dan trakea, tempat pertukaran gas tidak terjadi. Udara ini disebut udara ruang mati (dead space air) karena tidak berguna untuk pertukaran gas.
Saat ekspirasi, udara dalam ruang mati dikeluarkan terlebih dahulu sebelum udara dari alveoli mencapai atmosfer. Oleh karena itu, ruang mati sangat tidak menguntungkan dalam proses pembuangan gas ekspirasi dari paru-paru.
Pengukuran Volume Ruang Mati
Metode sederhana untuk mengukur volume ruang mati ditunjukkan oleh grafik pada Gambar 38-7. Dalam pengukuran ini, subjek tiba-tiba menarik napas dalam berisi O? 100%, yang mengisi seluruh ruang mati dengan O? murni. Sebagian oksigen juga bercampur dengan udara alveolar, tetapi tidak sepenuhnya menggantikan udara tersebut. Selanjutnya, subjek melakukan ekspirasi melalui alat pengukur nitrogen dengan pencatatan cepat, yang menghasilkan rekaman seperti yang ditunjukkan pada gambar.
Bagian pertama udara yang diekspirasi berasal dari daerah ruang mati pada saluran pernapasan, tempat udara telah sepenuhnya digantikan oleh O?. Oleh karena itu, pada bagian awal rekaman hanya tampak O? dan konsentrasi nitrogen adalah 0. Kemudian, ketika udara alveolar mulai mencapai alat pengukur nitrogen, konsentrasi nitrogen meningkat dengan cepat karena udara alveolar yang mengandung nitrogen dalam jumlah besar mulai bercampur dengan udara ruang mati.
Setelah lebih banyak udara diekspirasi, seluruh udara ruang mati telah tersapu keluar dari saluran pernapasan dan hanya udara alveolar yang tersisa. Oleh karena itu, konsentrasi nitrogen yang tercatat mencapai tingkat plateau yang sama dengan konsentrasinya di alveoli, seperti yang ditunjukkan di bagian kanan gambar.
Area berwarna abu-abu menunjukkan udara yang tidak mengandung nitrogen dan merupakan ukuran volume udara ruang mati. Untuk kuantifikasi yang tepat, digunakan persamaan berikut:
dengan:
- VD = udara ruang mati
- VE = volume total udara yang diekspirasi
Sebagai contoh, jika area abu-abu pada grafik adalah 30 cm², area merah muda 70 cm², dan volume total yang diekspirasi 500 ml, maka ruang mati adalah:
Volume Ruang Mati Normal
Volume udara ruang mati normal pada pria muda sekitar 150 ml. Volume ruang mati sedikit meningkat seiring bertambahnya usia.
Ruang Mati Anatomis versus Ruang Mati Fisiologis
Metode yang baru dijelaskan untuk mengukur ruang mati mengukur volume seluruh ruang dalam sistem pernapasan selain alveoli dan area pertukaran gas yang berhubungan erat dengannya. Ruang ini disebut ruang mati anatomis (anatomical dead space).
Kadang-kadang, sebagian alveoli tidak berfungsi atau hanya berfungsi sebagian karena tidak adanya atau buruknya aliran darah melalui kapiler paru yang berdekatan. Oleh karena itu, alveoli tersebut juga harus dianggap sebagai ruang mati. Jika ruang mati alveolar dimasukkan ke dalam pengukuran total ruang mati, maka hasilnya disebut ruang mati fisiologis (physiological dead space), berbeda dengan ruang mati anatomis.
Pada individu dengan paru-paru sehat, ruang mati anatomis dan fisiologis hampir sama karena semua alveoli berfungsi normal. Namun, pada individu yang memiliki alveoli yang sebagian berfungsi atau tidak berfungsi pada beberapa bagian paru, ruang mati fisiologis dapat mencapai hingga 10 kali volume ruang mati anatomis, yaitu sekitar 1 hingga 2 liter. Permasalahan ini dibahas lebih lanjut pada Bab 40 mengenai pertukaran gas paru dan Bab 43 mengenai beberapa penyakit paru.
LAJU VENTILASI ALVEOLAR
Ventilasi alveolar per menit adalah volume total udara baru yang masuk ke alveoli dan area pertukaran gas yang berdekatan setiap menit. Nilainya sama dengan frekuensi napas dikalikan jumlah udara baru yang memasuki area tersebut pada setiap napas:
dengan:
- VA = volume ventilasi alveolar per menit
- Freq = frekuensi pernapasan per menit
- VT = volume tidal
- VD = volume ruang mati fisiologis
Dengan volume tidal normal 500 ml, ruang mati normal 150 ml, dan frekuensi napas 12 kali/menit, ventilasi alveolar adalah:
12 × (500 − 150) = 4200 ml/menit
Ventilasi alveolar merupakan salah satu faktor utama yang menentukan konsentrasi oksigen dan karbon dioksida di dalam alveoli. Oleh karena itu, hampir seluruh pembahasan mengenai pertukaran gas pada bab-bab berikutnya dalam sistem respirasi berfokus pada ventilasi alveolar.
Fungsi Saluran Pernapasan
Trakea, Bronkus, dan Bronkiolus
Figure 38-8 Respiratory passages.
Gambar 38-8 menyoroti saluran pernapasan. Udara didistribusikan ke paru-paru melalui trakea, bronkus, dan bronkiolus.
Salah satu tantangan terpenting pada saluran pernapasan adalah menjaga agar saluran tetap terbuka dan memungkinkan udara mengalir dengan mudah menuju dan dari alveoli. Untuk mencegah trakea kolaps, terdapat banyak cincin tulang rawan yang mengelilingi sekitar lima per enam bagian trakea. Pada dinding bronkus, lempeng-lempeng tulang rawan melengkung yang lebih kecil juga mempertahankan tingkat kekakuan tertentu, namun tetap memungkinkan gerakan yang cukup untuk ekspansi dan kontraksi paru-paru.
Lempeng tulang rawan ini menjadi semakin sedikit pada generasi bronkus yang lebih distal dan menghilang pada bronkiolus, yang biasanya berdiameter kurang dari 1,5 mm. Bronkiolus tidak dicegah dari kolaps oleh kekakuan dindingnya. Sebaliknya, bronkiolus dipertahankan tetap terbuka terutama oleh tekanan transpulmonal yang sama yang mengembangkan alveoli. Dengan kata lain, ketika alveoli membesar, bronkiolus juga membesar, meskipun tidak sebesar alveoli.
Dinding Otot Bronkus dan Bronkiolus
Pada semua bagian trakea dan bronkus yang tidak ditempati oleh lempeng tulang rawan, dindingnya terutama tersusun atas otot polos. Dinding bronkiolus juga hampir seluruhnya terdiri atas otot polos, kecuali bronkiolus terminal paling distal yang disebut bronkiolus respiratorius, yang terutama tersusun atas epitel paru dan jaringan fibrosa di bawahnya serta beberapa serabut otot polos.
Banyak penyakit paru obstruktif terjadi akibat penyempitan bronkus kecil dan bronkiolus besar, sering kali karena kontraksi berlebihan otot polos.
Resistensi terhadap Aliran Udara pada Pohon Bronkial
Dalam kondisi pernapasan normal, udara mengalir melalui saluran pernapasan dengan sangat mudah sehingga gradien tekanan kurang dari 1 cmH?O dari alveoli ke atmosfer sudah cukup untuk menghasilkan aliran udara yang memadai selama pernapasan tenang.
Resistensi terbesar terhadap aliran udara tidak terjadi pada saluran udara kecil di bronkiolus terminal, melainkan pada sebagian bronkiolus dan bronkus yang lebih besar di dekat trakea. Hal ini disebabkan jumlah bronkus besar relatif sedikit dibandingkan sekitar 65.000 bronkiolus terminal yang tersusun paralel, yang masing-masing hanya dilalui sejumlah kecil udara.
Baca Juga: Lighten PDF Converter OCR 6.1.1 Full Version
Pada beberapa kondisi penyakit, bronkiolus yang lebih kecil berperan jauh lebih besar dalam menentukan resistensi aliran udara karena ukurannya yang kecil dan mudah mengalami obstruksi akibat:
- Kontraksi otot pada dindingnya.
- Edema pada dindingnya.
- Penumpukan mukus dalam lumen bronkiolus.
Pengendalian Saraf dan Lokal terhadap Otot Bronkiolus
Dilatasi Bronkiolus oleh Sistem Simpatis
Pengendalian langsung bronkiolus oleh serabut saraf simpatis relatif lemah karena hanya sedikit serabut yang mencapai bagian sentral paru. Namun, pohon bronkial sangat terpapar norepinefrin dan epinefrin yang dilepaskan ke dalam darah akibat stimulasi simpatis pada medula adrenal.
Kedua hormon ini, terutama epinefrin karena stimulasi reseptor beta-adrenergiknya yang lebih kuat, menyebabkan dilatasi pohon bronkial.
Konstriksi Bronkiolus oleh Sistem Parasimpatis
Sejumlah kecil serabut saraf parasimpatis yang berasal dari nervus vagus memasuki parenkim paru. Saraf ini mensekresikan asetilkolin dan bila teraktivasi menyebabkan konstriksi bronkiolus ringan hingga sedang.
Apabila suatu proses penyakit seperti asma telah menyebabkan konstriksi bronkiolus, stimulasi parasimpatis yang terjadi bersamaan sering memperburuk keadaan tersebut. Dalam kondisi demikian, pemberian obat yang menghambat efek asetilkolin, seperti atropin, kadang-kadang dapat merelaksasi saluran pernapasan sehingga obstruksi berkurang.
Saraf parasimpatis juga dapat diaktifkan oleh refleks yang berasal dari paru-paru. Sebagian besar refleks ini dimulai oleh iritasi membran epitel saluran pernapasan akibat gas berbahaya, debu, asap rokok, atau infeksi bronkus. Selain itu, refleks konstriksi bronkiolus sering terjadi ketika mikroemboli menyumbat arteri pulmonalis kecil.
Faktor Sekretorik Lokal yang Menyebabkan Konstriksi Bronkiolus
Beberapa zat yang dibentuk di paru sering berperan dalam menyebabkan konstriksi bronkiolus. Dua yang paling penting adalah histamin dan slow reactive substance of anaphylaxis.
Kedua zat tersebut dilepaskan oleh sel mast di jaringan paru selama reaksi alergi, terutama yang disebabkan oleh serbuk sari di udara. Oleh karena itu, keduanya berperan penting dalam menyebabkan obstruksi jalan napas pada asma alergi, terutama slow reactive substance of anaphylaxis.
Iritan yang sama yang menyebabkan refleks konstriksi parasimpatis pada jalan napas, yaitu asap, debu, sulfur dioksida, dan beberapa komponen asam dalam kabut asap (smog), juga dapat bekerja langsung pada jaringan paru untuk memulai reaksi lokal non-neural yang menyebabkan konstriksi obstruktif saluran napas.
Lapisan Mukus pada Saluran Pernapasan dan Kerja Silia untuk Membersihkan Saluran
Semua saluran pernapasan, mulai dari hidung hingga bronkiolus terminal, dijaga tetap lembap oleh lapisan mukus yang melapisi seluruh permukaannya. Mukus ini disekresikan sebagian oleh sel goblet mukosa individual pada lapisan epitel saluran pernapasan dan sebagian oleh kelenjar submukosa kecil.
Selain menjaga kelembapan permukaan, mukus juga menangkap partikel-partikel kecil dari udara inspirasi dan mencegah sebagian besar partikel tersebut mencapai alveoli. Mukus kemudian dikeluarkan dari saluran pernapasan melalui mekanisme berikut.
Seluruh permukaan saluran pernapasan, baik di hidung maupun saluran pernapasan bawah hingga bronkiolus terminal, dilapisi oleh epitel bersilia, dengan sekitar 200 silia pada setiap sel epitel. Silia ini berdenyut terus-menerus dengan frekuensi sekitar 10 hingga 20 kali per detik melalui mekanisme yang dijelaskan pada Bab 2, dan arah gerakan efektifnya selalu menuju faring.
Artinya, silia di paru-paru bergerak ke atas, sedangkan silia di hidung bergerak ke bawah. Gerakan berkelanjutan ini menyebabkan lapisan mukus mengalir perlahan dengan kecepatan beberapa milimeter per menit menuju faring. Selanjutnya, mukus beserta partikel yang terperangkap di dalamnya akan ditelan atau dikeluarkan melalui batuk ke lingkungan luar.







Comments (0)