Function of respiratory system
a. Memasukkan Oksigen ke dalam tubuh dan mengeluarkan Karbondioksida keluar tubuh
selain itu ada juga fungsi non respirasi dari respiratory system :
a. rute ekskreisi air dan menghilangkan panas.
b. meningkatkan aliran darah balik vena (perbedaan tekanan yang diciptakan saat respirasi membuat vena2 di bagian bawah thorax bisa sampai ke vena2 thorax lebih cepat)
c. membantu mempertahankan keseimbangan asam basa
d. memungkinkan bicara, bernyari, dan vokalisasi lainnya
e. sebagai tempat aktivasi angiotensin 2 (hormon yang mengatur konsentrasi Natrium dan Cairan ekstrasel)
f. hidung sebagai organ pembau
selain itu ada juga fungsi non respirasi dari respiratory system :
a. rute ekskreisi air dan menghilangkan panas.
b. meningkatkan aliran darah balik vena (perbedaan tekanan yang diciptakan saat respirasi membuat vena2 di bagian bawah thorax bisa sampai ke vena2 thorax lebih cepat)
c. membantu mempertahankan keseimbangan asam basa
d. memungkinkan bicara, bernyari, dan vokalisasi lainnya
e. sebagai tempat aktivasi angiotensin 2 (hormon yang mengatur konsentrasi Natrium dan Cairan ekstrasel)
f. hidung sebagai organ pembau
Pulmonary circulation system
Prosesnya :
a. darah dari Ventrikel kanan dipompa menuju arteri pulmonalis
b. dari arteri pulmonalis darah yang kaya akan karbondioksida ini akan menuju alveoli paru
c. tepat di alveoli paru, arteri pulmonalis ini bercabang2 menjadi kapiler yang memungkinkan terjadinya transfusi antara oksigen dan karbon dioksida di alveoli paru (oksigen diambil dan karbon dioksida dibuang)
d. darah yang kaya oksigen terkumpul di vena pulmonalis dan akan dibawa kembali ke jantung, tepatnya di atrium kiri
a. darah dari Ventrikel kanan dipompa menuju arteri pulmonalis
b. dari arteri pulmonalis darah yang kaya akan karbondioksida ini akan menuju alveoli paru
c. tepat di alveoli paru, arteri pulmonalis ini bercabang2 menjadi kapiler yang memungkinkan terjadinya transfusi antara oksigen dan karbon dioksida di alveoli paru (oksigen diambil dan karbon dioksida dibuang)
d. darah yang kaya oksigen terkumpul di vena pulmonalis dan akan dibawa kembali ke jantung, tepatnya di atrium kiri
Pulmonary ventilation
a. otot2 inspirasi berkontraksi (diafragma menurun dan rusuk mengembang), otot2 ini dapat berkontraksi karena ada impuls otomatis dari otak
b. peningkatan volume rongga dada
c. paru2 meregang (meningkat volumenya)
d. penurunan tekanan intra pulmoner ( -1mmHg) (ingat hukum boyle)
e.air dari luar masuk ke dalam paru menuruni gradien tekanan hingga tekanan udara intra pulmoner sama dengan tekanan udara atmosfir
Proses inspirasi :
a. otot2 inspirasi berelaksasi (diafragma naik kembali, rusuk kembali mengempis)
b. penurunan volume rongga thorax
c. paru2 kembali mengempis
d. peningkatan tekanan intra pulmoner (+1mmHg)
e. udara keluar dari paru hingga terjadi keseimbangan antara tekanan udara di atmosfir dan tekanan udara intra pulmoner
*Ekspirasi normal tidak memerlukan kontraksi otot (hanya memerlukan relaksasi otot2 inspirasi), sedangkan expirasi maksimal dibutuhkan bantuan otot2 tambahan.
b. peningkatan volume rongga dada
c. paru2 meregang (meningkat volumenya)
d. penurunan tekanan intra pulmoner ( -1mmHg) (ingat hukum boyle)
e.air dari luar masuk ke dalam paru menuruni gradien tekanan hingga tekanan udara intra pulmoner sama dengan tekanan udara atmosfir
Proses inspirasi :
a. otot2 inspirasi berelaksasi (diafragma naik kembali, rusuk kembali mengempis)
b. penurunan volume rongga thorax
c. paru2 kembali mengempis
d. peningkatan tekanan intra pulmoner (+1mmHg)
e. udara keluar dari paru hingga terjadi keseimbangan antara tekanan udara di atmosfir dan tekanan udara intra pulmoner
*Ekspirasi normal tidak memerlukan kontraksi otot (hanya memerlukan relaksasi otot2 inspirasi), sedangkan expirasi maksimal dibutuhkan bantuan otot2 tambahan.
Volume and capaticty of the lung
Control of bronchiolar musculature
Diinervasi oleh nervus vagus , tonus otot bronkus ditentukan oleh volume dead space (Volume di paru dimana tidak terjadi pertukaran gas) dan resistensi dari udara.
Contoh : Semakin besar dead space maka otot2 bronkus akan melebar (bronkodilatasi) untuk mengatasi Tidal volume yang berkurang
*Dead space adalah volume udara yang diinspirasi namun tidak ikut dalam proses pertukaran gas di paru2. Pada umunya volume dead space pada orang normal adalah sekitar 150 ml (hampir 1/3 dari tidal volume)
*Hal2 yang bisa menyebabkan bronkodilatasi dan bronkokonstriksi ada dibawah
Contoh : Semakin besar dead space maka otot2 bronkus akan melebar (bronkodilatasi) untuk mengatasi Tidal volume yang berkurang
*Dead space adalah volume udara yang diinspirasi namun tidak ikut dalam proses pertukaran gas di paru2. Pada umunya volume dead space pada orang normal adalah sekitar 150 ml (hampir 1/3 dari tidal volume)
*Hal2 yang bisa menyebabkan bronkodilatasi dan bronkokonstriksi ada dibawah
Gas partial pressure
Pertukaran gas baik di kapiler paru dan kapiler jaringan merupakan proses difusi pasif dari Oksigen dan karbondioksida menuruni partial pressure gradient (gradien tekanan parsial)
Partial pressure gradient terdapat antara alveoli dan kapiler paru serta kapiler pembuluh darah sistemik dan jaringan di sekitarnya (Cth : jaringan hati, jaringan otot)
Partial pressure gradient terdapat antara alveoli dan kapiler paru serta kapiler pembuluh darah sistemik dan jaringan di sekitarnya (Cth : jaringan hati, jaringan otot)
Transport and gas diffusion capacities
Transpor dan gas difusi adalah pertukaran Oksigen dan karbondioksida baik pada jaringan paru maupun di organ sistemik
Beberapa hal yang harus dipahami :
a. oksigen ada di dalam darah dalam 2 bentuk : (1) bentuk terlarut (1,5%) (2) berikatan dengan hemoglobin (98,5%)
b. Karbokdioksida ada di dalam darah dalam 3 bentuk : (1) bentuk terlarut (10%) (2) berikatan dengan hemoglobin (30%) (3) sebagai bicarbonate (HCO3-) (60%)
c. terdapat perbedaan tekanan parsial oksigen antara paru dengan kapiler paru dan organ sistemik dengan kapiler sistemik, sehingga Oksigen dapat berpidah tempat dari paru ke kapiler paru dan berikatan dengan hemoglobin, dari kapiler sistemik menuju organ sistemik dengan pelepasan oksigen dari hemoglobin
*perpindahan gas (dalam hal ini Oksigen) selalu menuruni gradien tekanan) , lihat gambar nomor 6
Beberapa hal yang harus dipahami :
a. oksigen ada di dalam darah dalam 2 bentuk : (1) bentuk terlarut (1,5%) (2) berikatan dengan hemoglobin (98,5%)
b. Karbokdioksida ada di dalam darah dalam 3 bentuk : (1) bentuk terlarut (10%) (2) berikatan dengan hemoglobin (30%) (3) sebagai bicarbonate (HCO3-) (60%)
c. terdapat perbedaan tekanan parsial oksigen antara paru dengan kapiler paru dan organ sistemik dengan kapiler sistemik, sehingga Oksigen dapat berpidah tempat dari paru ke kapiler paru dan berikatan dengan hemoglobin, dari kapiler sistemik menuju organ sistemik dengan pelepasan oksigen dari hemoglobin
*perpindahan gas (dalam hal ini Oksigen) selalu menuruni gradien tekanan) , lihat gambar nomor 6
Oxygen and uptake during exercise
Intake oksigen tentu akan meningkat pada saat latihan, walaupun beberapa sumber masih berkata bahwa mekanisme pastinya belum dapat ditentukan.
Secara logika, selama latihan terjadi peningkatan akan intake pada otot2 yang berkontraksi pada latihan sehingga akan meningkatkan uptake oksigen
Dilain sisi asam laktat yang dikeluarkan membuah intake oksigen meningkat
Faktor lain :
a. reflex yang berespon dari gerakan tubuh. Reseptor2 pada snedi dan otot yang berkontraksi selama latihan juga menstimulasi pusat pernafasan di otak , sehingga akan meningkatkan ventilasi juga
b. peninkatan suhu tubuh pada saat latihan
c. pelepasan epineprhin, ransangan syaraf simpatis meningkat selama latihan juga menstimulasi pernafasan
d. mekanisme antisipasi dari kortex cerebral yang merangsang pusat pernafasan bahkan sebelum kita mulai latihan
keempat hal di atas meningkatkan ventilasi udara pada saat latihan yang juga meningkatkan uptake oksigen
Secara logika, selama latihan terjadi peningkatan akan intake pada otot2 yang berkontraksi pada latihan sehingga akan meningkatkan uptake oksigen
Dilain sisi asam laktat yang dikeluarkan membuah intake oksigen meningkat
Faktor lain :
a. reflex yang berespon dari gerakan tubuh. Reseptor2 pada snedi dan otot yang berkontraksi selama latihan juga menstimulasi pusat pernafasan di otak , sehingga akan meningkatkan ventilasi juga
b. peninkatan suhu tubuh pada saat latihan
c. pelepasan epineprhin, ransangan syaraf simpatis meningkat selama latihan juga menstimulasi pernafasan
d. mekanisme antisipasi dari kortex cerebral yang merangsang pusat pernafasan bahkan sebelum kita mulai latihan
keempat hal di atas meningkatkan ventilasi udara pada saat latihan yang juga meningkatkan uptake oksigen
Oxygen Hemoglobin dissociation curve
Beberapa hal yang harus dipahami :
a. saturasi hemoglobin ditentukan oleh PO2 darah
b. penurunan PO2 darah hingga >60mmHg tidak memberikan efek yang bermakna pada saturasi hemoglobin. Hal ini membutuhkan penurunan yang besar dari normalnya PO2 adalah 100mmHG
a. saturasi hemoglobin ditentukan oleh PO2 darah
b. penurunan PO2 darah hingga >60mmHg tidak memberikan efek yang bermakna pada saturasi hemoglobin. Hal ini membutuhkan penurunan yang besar dari normalnya PO2 adalah 100mmHG
The haldane effect
Efek haldan menyatakan bahwa ketika oksigen berikatan dengan hemoglobin, maka karbon dioksida akan dilepaskan untuk meningkatkan transport karbon dioksida. Kebalikan dari efek haldan adalah efek Bohr (dimana ketika karbondioksida berikatan dengan hemoglobin maka oksigen cenderung dilepaskan)
Respiratory center
Ada 3 pusat kontrol utama :
a. Dorsal Respiratory Group (DRG) : mengatur inspirasi pada saat instirahat. Eksitasi DRG membuat inspirasi, repolarisasi membuat expirasi
b. Ventral Respiratory Group (VRG) : mengatur ekspirasi dan inspirasi ketika kebutuhan ventilasi meningkat (tidak bekerja pada saat normal )
c. Pneumotaxic center and apneustic center
- Pneumotaxic center : Switch off DRG à inspirasi berhenti. (mengatur durasi inspirasi dan respiratory rate)
- Apneustic center : Mencegah DRG menjadi tidak teraktivasi
*a dan b berada di medulla oblongata
*c berada di pons
a. Dorsal Respiratory Group (DRG) : mengatur inspirasi pada saat instirahat. Eksitasi DRG membuat inspirasi, repolarisasi membuat expirasi
b. Ventral Respiratory Group (VRG) : mengatur ekspirasi dan inspirasi ketika kebutuhan ventilasi meningkat (tidak bekerja pada saat normal )
c. Pneumotaxic center and apneustic center
- Pneumotaxic center : Switch off DRG à inspirasi berhenti. (mengatur durasi inspirasi dan respiratory rate)
- Apneustic center : Mencegah DRG menjadi tidak teraktivasi
*a dan b berada di medulla oblongata
*c berada di pons
Inspiratory ramp signal
*ramp = landai
Ini maksudnya sinyal yang dikirimkan dari otak menuju otot2 inspirasi primer (diafragma dan external intercostal) bersifat gradual tidak langsung dalam sekejap sehingga memungkinkan pernafasan yang halus dan lembut bukan pernafasan seperti orang kesusahan mencari nafas.
Ini maksudnya sinyal yang dikirimkan dari otak menuju otot2 inspirasi primer (diafragma dan external intercostal) bersifat gradual tidak langsung dalam sekejap sehingga memungkinkan pernafasan yang halus dan lembut bukan pernafasan seperti orang kesusahan mencari nafas.
Pneumotaxic center
Berfungsi mengatur inspirasi dan respirator rate dengan cara mengirimkan sinyal yang menginhibisi fungsi Dorsal root ganglion, fungsi Dorsal root group ada di nomor 11
The hering-beuer reflex
Reflex untuk mencegah overinflasi pada paru2, yang terjadi pada saat kita melakukan olahraga berat dimana tidal volume sangat meningkat (> 1 liter). Reseptor otot polos pada saluran pernafasan (terutama di bronkus dan brokiolus) yang bernama Pulmonary stretch receptors mengirimkan sinyal afferen ke medullary center yang kemudian menghambat neuron inspirasi
Acclimatization
Proses adapatasi sistem respirasi untuk menghadapi tekanan oksigen atmosfir yang sangat rendah , biasanya hal ini terjadi pada orang yang naik gunung. Aklimatisasi tidak terjadi secara akut (dalam hitungan jam) , melainkan secara gradual (2-3 hari). Hal ini mengharuskan seseorang yang ingin berpergian ketempat tinggi, tidak boleh dalam jangka waktu cepat langsung naik pada ketinggian tertentu.
Aklimatisasi terjadi karena pusat respirasi di batang otak kehilangan sensitivitasnya pada perubahan PCO2. Sehingga pengeluaran CO2 yang berlebihan yang normalnya dihambat oleh pusat respirasi tidak berfungsi lagi, dan ventilasi udara akan sangat menigkat hingga 400-500 persen
Aklimatisasi terjadi karena pusat respirasi di batang otak kehilangan sensitivitasnya pada perubahan PCO2. Sehingga pengeluaran CO2 yang berlebihan yang normalnya dihambat oleh pusat respirasi tidak berfungsi lagi, dan ventilasi udara akan sangat menigkat hingga 400-500 persen
Periodic and Cheyne-stokes breathing
a. periodic / cluster breathing : nafas beberapa kali (cepat dan dalam) – berhenti (apneu [berhenti >10 detik]) – nafas (Cepat dan dalam) .
Kerusakan pada pons
b. Cheyne stokes : nafas terus namun dengan siklus yang berubah2 (Dangkal – dalam – dangkal – apnea – dangkal – dalam – dangkal – apnea)
Kerusakan pada diencephalon, hal ini berkaitan dengan kadar oksigen dan CO2 paru yang telat masuk kedalam otak. Pada saat orang membuang terlalu banyak CO2 dan mengambil banyak O2, sinyal kelebihan O2 di paru telat dikirimkan ke otak sehingga mekanisme negative feedbacknya pun telat sampai. Pada saat impuls sampai di otak, nafas pasien akan melambat, pada kondisi ini CO2 banyak dan O2 sedikit, kelebihan CO2 pun mengirimkan sinyal ke pusat respirasi namun telat diterima, sehingga mekanisme feedback (mempercepat dan memperdalam nafas) juga telat muncul.
Hal ini biasanya terjadi pada cardiac failure / brain damage. Pada kerusakan otak. Perubahan kadar O2 maupun CO2 membuat perubahan ventilasi sangat besar dibandingkan dengan yang normal. (hal ini disebabkan karena kerusakan pada otak menyebabkan kepekaan pusat respirasi melemah sejenak, namun ketika perubahan karbon dioksida yang banyak merangsang reseptor pusat respirasi kembali dengan daya yang lebih besar)
Kerusakan pada pons
b. Cheyne stokes : nafas terus namun dengan siklus yang berubah2 (Dangkal – dalam – dangkal – apnea – dangkal – dalam – dangkal – apnea)
Kerusakan pada diencephalon, hal ini berkaitan dengan kadar oksigen dan CO2 paru yang telat masuk kedalam otak. Pada saat orang membuang terlalu banyak CO2 dan mengambil banyak O2, sinyal kelebihan O2 di paru telat dikirimkan ke otak sehingga mekanisme negative feedbacknya pun telat sampai. Pada saat impuls sampai di otak, nafas pasien akan melambat, pada kondisi ini CO2 banyak dan O2 sedikit, kelebihan CO2 pun mengirimkan sinyal ke pusat respirasi namun telat diterima, sehingga mekanisme feedback (mempercepat dan memperdalam nafas) juga telat muncul.
Hal ini biasanya terjadi pada cardiac failure / brain damage. Pada kerusakan otak. Perubahan kadar O2 maupun CO2 membuat perubahan ventilasi sangat besar dibandingkan dengan yang normal. (hal ini disebabkan karena kerusakan pada otak menyebabkan kepekaan pusat respirasi melemah sejenak, namun ketika perubahan karbon dioksida yang banyak merangsang reseptor pusat respirasi kembali dengan daya yang lebih besar)
Lihat di gambar . peningkatan PCO2 di paru telat menimbulkan peningkatan PCO2 di pusat respirasi sehingga eksitasi pusat pernafasan pun terhambat
Buat yang cluster belum ketemu patophysiology pastinya
Buat yang cluster belum ketemu patophysiology pastinya
Regulation respiration during exercise
Latihan secara jelas meningkatkan ventilasi udara namun mekanismenya belum jelas.
Peningkatan ventilasi dapat mencapai 20x lipat selama latihan berat untuk berpacu dengan meningkatnya uptake Oksigen dan pengeluaran karbondioksida
O2 meningkat karena otot yang aktif berkontraksi mengoksidasi molekul nutrisi lebih cepat dari biasanya, CO2 pun meningkat karena hasil oksdasi dari ototnya adalah karbondioksida. Sedangkan peningkatan ventilasi tidak diketahui mekanismenya
Peningkatan ventilasi dapat mencapai 20x lipat selama latihan berat untuk berpacu dengan meningkatnya uptake Oksigen dan pengeluaran karbondioksida
O2 meningkat karena otot yang aktif berkontraksi mengoksidasi molekul nutrisi lebih cepat dari biasanya, CO2 pun meningkat karena hasil oksdasi dari ototnya adalah karbondioksida. Sedangkan peningkatan ventilasi tidak diketahui mekanismenya
Sleep apnea
Kehilangan nafas secara spontan pada saat tidur. Biasa terjadi selama 10 detik dan dapat terjadi 300-500 kali selama satu malam
Penyebabnya antara lain :
a. obstruksi saluran nafas atas , terutama faring
b. gangguan pada pengiriman impuls dari pusat respirasi
pasien dengan apnea tipe B (gangguan pada pusat respirasi) sangat sensitif terhadap sedatif dan narkotif yang menekan fungsi respirasi (kepekaan pusat respirasi terhadap karbondioksida). Hal ini biasa ditangani dengan obat yang merangsang pusat respirasi, namun ventilasi dengan CPAP biasanya lebih penting
Penyebabnya antara lain :
a. obstruksi saluran nafas atas , terutama faring
b. gangguan pada pengiriman impuls dari pusat respirasi
pasien dengan apnea tipe B (gangguan pada pusat respirasi) sangat sensitif terhadap sedatif dan narkotif yang menekan fungsi respirasi (kepekaan pusat respirasi terhadap karbondioksida). Hal ini biasa ditangani dengan obat yang merangsang pusat respirasi, namun ventilasi dengan CPAP biasanya lebih penting
Artificial respiration
Salah satu tindakan yang terdapat dalam CPR (Cardio Pulmonary Resucitaion), terutama pada poin B (Breathing). Dimana penolong memberikan nafas buatan dari mulut ke mulut dengan hidung yang tertutup dan posisi kepala terangkat.
Hypoxia
Kekurangan Oksigen pada level Sel, ada 4 jenis hipoksia
a. Anemic hypoxia : penurunan kemampuan membawa oksigen oleh darah (Hemoglobin)
b. Circulatory hypoxia : terlalu sedikit oksigen yang dibawa pembuluh darah menuju jaringan
c. Histotoxic hypoxia : ketidakmampuan sel untuk menggunakan oksigen yang ada
d. hypoxic hypoxia : penurunan PO2 artery yang diikuti dengan penurunan saturasi hemoglobin
a. Anemic hypoxia : penurunan kemampuan membawa oksigen oleh darah (Hemoglobin)
b. Circulatory hypoxia : terlalu sedikit oksigen yang dibawa pembuluh darah menuju jaringan
c. Histotoxic hypoxia : ketidakmampuan sel untuk menggunakan oksigen yang ada
d. hypoxic hypoxia : penurunan PO2 artery yang diikuti dengan penurunan saturasi hemoglobin
Sumber
a. Human Physiology From cells to systems 7e, Lauralee sherwood
b. Textbook of medical physiology eleventh edition, Guyton and Hall
b. Textbook of medical physiology eleventh edition, Guyton and Hall