Pernafasan Dada

Pernapasan dada adalah pernapasan yang melibatkan otot antartulang rusuk. Mekanismenya dapat dibedakan sebagai berikut.
1. Fase inspirasi. Fase ini berupa berkontraksinya otot antartulang rusuk sehingga rongga dada membesar, akibatnya tekanan dalam rongga dada menjadi lebih kecil daripada tekanan di luar sehingga udara luar yang kaya oksigen masuk.
2. Fase ekspirasi. Fase ini merupakan fase relaksasi atau kembalinya otot antara tulang rusuk ke posisi semula yang dikuti oleh turunnya tulang rusuk sehingga rongga dada menjadi kecil. Sebagai akibatnya, tekanan di dalam rongga dada menjadi lebih besar daripada tekanan luar, sehingga udara dalam rongga dada yang kaya karbon dioksida keluar.

Gambar 1
Mekanisme inspirasi dan ekspirasi pada manusia
b. Pernapasan Perut

Pernapasan perut merupakan pernapasan yang mekanismenya melibatkan aktifitas otot-otot diafragma yang membatasi rongga perut dan rongga dada.
Mekanisme pernapasan perut dapat dibedakan menjadi dua tahap yakni sebagai berikut.
1. Fase Inspirasi. Pada fase ini otot diafragma berkontraksi sehingga diafragma mendatar, akibatnya rongga dada membesar dan tekanan menjadi kecil sehingga udara luar masuk.
2. Fase Ekspirasi. Fase ekspirasi merupakan fase berelaksasinya otot diafragma (kembali ke posisi semula, mengembang) sehingga rongga dada mengecil dan tekanan menjadi lebih besar, akibatnya udara keluar dari paru-paru.

1. Usia
Anak-anak lebih banyak frekuensi pernafasannya daripada orang dewasa. Hal ini disebabkan anak-anak masih dalam usia pertumbuhan sehingga banyak memerlukan energi. Oleh sebab itu, kebutuhannya akan oksigen juga lebih banyak dibandingkan orang tua.

2. Jenis kelamin.
Laki-laki lebih banyak frekuensi pernafasannya daripada perempuan. semakin banyak energi yang dibutuhkan, berarti semakin banyak pula O2 yang diambil dari udara. Hal ini terjadi karena laki-laki umumnya beraktivitas lebih banyak daripada perempuan

3. Suhu tubuh
Semakin tinggi suhu tubuh (demam) maka frekuensi pernapasan akan semakin cepat.

di lingkungan yang panas tubuh mengalami peningkatan metabolisme untuk mempertahankan suhu agar tetap stabil. Untuk itu tubuh harus lebih banyak mengeluarkan keringat agar menurunkan suhu tubuh. Aktivitas ini membutuhkan energi yang dihasilkan dari peristiwa oksidasi dengan menggunakan oksigen sehingga akan dibutuhkan oksigen yang lebih banyak untuk meningkatkan frekwensi

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. Kegiatan Tubuh
Untuk membuktikan pengaruh faktor ini, Anda dapat melakukan perbandingkan antara orang yang bekerja dengan orang yang tidak bekerja. Mana yang lebih banyak frekuensi bernapasnya? Jika diperhatikan, orang yang melakukan aktivitas kerja membutuhkan energi. Berarti semakin berat kerjanya maka semakin banyak kebutuhan energinya, sehingga frekuensi pernapasannya semakin cepat.

Udara pernapasan
Oksigen yang masuk dan keluar melalui alat-alat pernapasan disebut udara pernapasan. Udara pernapasan pada manusia dibedakan menjadi enam macam, yaitu:

1. Udara pernapasan biasa (volume tidal) --> VT
Merupakan udara yang masuk dan keluar paru-paru pada saat pernapasan biasa. Volume udara yang masuk dan keluar sebanyak 500 ml

2. Udara cadangan inspirasi (udara komplementer) --> UK
Merupakan udara yang masih dapat dimasukkan ke dalam paru-paru secara maksimal, setelah melakukan inspirasi normal. Besarnya udara komplementer adalah 2500 - 3000 ml

3. Udara cadangan ekspirasi (udara suplementer) --> US
Merupakan udara yang masih dapat dikeluarkan dari paru-paru secara maksimal setelah melakukan ekspirasi biasa. Besarnya udara suplementer adalah 1250 - 1300 ml

4. Udara residu --> UR
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.

Volume udara pernapasan

* Volume udara pernapasan berkisar 500 - 3500 ml

* Dari 500 ml udara yang dihirup, hanya 350 ml yang sampai di alveolus, sisanya hanya sampai saluran pernapasan.

* Jumlah oksigen yang diperlukan sehari untuk tiap individu sebesar 300 cc.

Kapasitas paru-paru

1. Kapasitas vital --> KV
Merupakan kemampuan paru-paru mengeluarkan udara secara maksimal setelah melakukan inspirasi secara maksimal.
Kapasitas paru-paru dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:

KV = VT + UK + US

Berdasarkan rumus di atas kapasitas vital paru-paru adalah sebesar 4750 ml

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 + UR

Berdasarkan rumus di atas dapat dihitung kapasitas total paru-paru adalah sebesar 5800 ml

Mekanisme Pernafasan

Mekanisme pernafasan pada manusia dibedakan atas dua macam yaitu pernafasan dada dan pernafasan perut.

Pernafasan Dada
Terjadi karena aktifitas otot antar tulang rusuk. Apabila otot-otot antar tulang rusuk berkerut (berkonstraksi), maka tulang rusuk akan terangkat dan volume rongga dada akan membesar. Keadaan ini akan menyebabkan penurunan tekanan udara di dalam paru-paru sehingga udara luar yang kaya O2akan masuk ke dalam paru-paru. Proses inilah sesungguhnya yang disebut dengan inspirasi pada pernafasan dada. Apabila otot antar tulang rusuk berelaksasi (kendor) yang terjadi adalah tulang-tulang rusuk menekan dan mengakibatkan ruang rongga dada mengecil sehingga mengakibatkan tekanan udara di dalam paru-paru pun meningkat sehingga udara dalam paru-paru yang kaya CO2 terdorong ke luar. Proses ini dikenal dengan ekspirasi pada pernafasan dada
Pernafasan Perut
Terjadinya pernafasan perut disebabkan oleh adanya aktifitas otot-otot diafragma, yaitu bagian yang membatasi rongga perut dan rongga dada. Apabila otot diafragma berkontraksi maka posisi diafragma akan mendatar, hal ini akan mengakibatkan ruang rongga dada membesar sehingga tekanan udara di paru-paru menurun dan akan mengakibatkan udara luar masuk ke dalam paru-paru. Proses ini disebut inspirasi pada pernafasan perut. Dan apabila otot difragma mengendor/relaksasi mengakibatkan ruang rongga dada mengecil dan mengakibatkan tekanan dalam paru-paru meningkat, keadaan ini mengakibatkan udara dalam paru-paru akan terdorong keluar. Peristiwa ini disebut dengan ekspirasi pernafasan perut.

4. Mekanisme Pernapasan Manusia

Jika Anda perhatikan Gambar 6.7 dan 6.8 pada dasarnya paru-paru merupakan benda elastis. Volume dan tekanan paru-paru diatur oleh bagianbagian yang membatasinya, yaitu rongga dada dan perut, karena itu mekanisme paru-paru juga diatur oleh kedua bagian tubuh ini, sehingga kita kenal ada 2 macam mekanisme pernapasan pada manusia sebagai berikut.

a. Pernapasan Dada
Pernapasan dada terjadi bila otot-otot tulang rusuk luar berkontraksi, akibatnya tulang rusuk naik dan volume rongga dada akan lebih kecil daripada udara luar. Karena adanya perbedaan tekanan udara ini, maka udara luar masuk ke dalam rongga dada, sehingga terjadi proses inspirasi. Proses ekspirasi terjadi apabila otot antar tulang rusuk dalam berkontraksi. Akibatnya, tulang rusuk turun dan volume rongga dada mengecil, sehingga tekanan udara di dalam rongga dada akan lebih besar. Selanjutnya, udara akan terdorong ke luar. Untuk memahami penjelasan di atas, perhatikan urutannya berikut ini!

 Urutan pernapasan dada

Proses inspirasi

Tulang rusuk berkontraksi - tulang rusuk naik - volume rongga
dada membesar, berakibat tekanan udaranya kecil - udara masuk

Proses ekspirasi

Tulang rusuk mengendur-tulang rusuk turun-volume rongga
dada mengecil berakibat tekanan udaranya besar - udara keluar

b. Pernapasan Perut
Pada proses pernapasan ini, fase inspirasi terjadi apabila otot diafragma (sekat rongga dada) mendatar dan volume rongga dada membesar, sehingga tekanan udara di dalam rongga dada lebih kecil daripada udara di luar, akibatnya udara masuk. Adapun fase ekspirasi terjadi apabila otot-otot diafragma mengkerut (berkontraksi) dan volume rongga dada mengecil, sehingga tekanan udara di dalam rongga dada lebih besar daripada udara di luar. Akibatnya udara dari dalam terdorong ke luar. Untuk memahami penjelasan ini, perhatikan pula urutannya di bawah ini!

Urutan pernapasan perut

Proses inspirasi

Otot-otot mengendur - Otot diafragma mendatar - volume
rongga dada membesar - tekanan udara rongga dada lebih kecil - udara masuk

Proses ekspirasi

Otot diafragma berkontraksi- volume rongga dada mengecil -tekanan udara rongga dada lebih besar - udara ke luar

Proses yang terjadi pada pernapasan dada dan perut tersebut dapat diperjelas dengan Gambar 6.9 dan 6.10

berikut!

Terkadang kita mengalami bersin-bersin, misalnya saat udara berdebu. Bersin merupakan usaha tubuh untuk mengeluarkan benda asing (kotoran atau kuman) dari saluran pernapasan. Proses ini merupakan proses ekspirasi yang mendadak. Otot-otot perut mengalami kontraksi secara tiba-tiba, sehingga isi perut mendorong diafragma ke atas. Keadaan ini mengakibatkan rongga dada mengecil secara tiba-tiba dan tekanan dalam paru-paru menjadi tinggi sehingga udara dikeluarkan dengan keras dari paru-paru. Seringkah Anda mengalami peristiwa ini? Jika iya, apa yang Anda rasakan?

5. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Frekueunsi Pernapasan

Proses inspirasi dan ekskresi berlangsung sebanyak 15 sampai dengan 18 kali setiap menit, tetapi frekuensi ini pada setiap orang berbeda-beda, karena dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut.

a. Umur
Untuk mengetahui pengaruh umur terhadap frekuensi pernapasan, Anda dapat membandingkan pernapasan antara orang tua dengan anakanak. Manakah frekuensi pernapasannya yang lebih banyak, orang tua ataukah anak-anak? Lebih banyak pada anak-anak, bukan? Mengapa demikian? Hal ini disebabkan anak-anak masih dalam usia pertumbuhan sehingga banyak memerlukan energi. Oleh sebab itu, kebutuhannya akan oksigen
juga lebih banyak dibandingkan orang tua.

b. Jenis Kelamin
Coba Anda bandingkan pengaruh faktor ini pada teman-teman sekelas Anda. Lebih cepat mana frekuensi pernapasan antara laki-laki dan perempuan? Mestinya frekuensi pernapasan laki-laki lebih cepat daripada perempuan. Mengapa terjadi demikian? Ingat kembali penjelasan di atas! Bahwa semakin banyak energi yang dibutuhkan, berarti semakin banyak pula O2 yang diambil dari udara. Hal ini terjadi karena laki-laki umumnya
beraktivitas lebih banyak daripada perempuan.

c. Suhu Tubuh
Jika dihubungkan dengan kebutuhan energi, ada hubungan antara pernapasan dengan suhu tubuh, yaitu bahwa antara kebutuhan energi dengan suhu tubuh berbanding lurus. Artinya semakin tinggi suhu tubuh, maka kebutuhan energi semakin banyak pula sehingga kebutuhan O2 juga semakin banyak.
 

d. Posisi Tubuh
Posisi tubuh seseorang akan berpengaruh terhadap kebutuhan energinya. Coba Anda bandingkan posisi antara orang yang berbaring dengan orang yang berdiri! Manakah yang lebih banyak frekuensi antara keduanya? Tentunya orang yang berdiri lebih banyak frekuensi pengambilan O2 karena otot yang berkontraksi lebih banyak sehingga memerlukan energi yang lebih banyak pula.
 

e. Kegiatan Tubuh
Untuk membuktikan pengaruh faktor ini, Anda dapat melakukan perbandingkan antara orang yang bekerja dengan orang yang tidak bekerja. Mana yang lebih banyak frekuensi bernapasnya? Jika diperhatikan, orang
yang melakukan aktivitas kerja membutuhkan energi. Berarti semakin berat kerjanya maka semakin banyak kebutuhan energinya, sehingga frekuensi pernapasannya semakin cepat.

Volume Udara Pernapasan Paru - Paru

Volume udara pernapasan dapat diukur menggunakan respirometer. Secara garis besar, volume udara pernapasan dapat dibedakan menjadi enam sebagai berikut.

a. Volume tidal (tidal volume)

yaitu volume udara pernapasan(inspirasi) biasa, yang besarnya lebih kurang 500 cc (cm3) atau 500 mL.

b. Volume cadangan inspirasi (inspiratory reserve volume) atau udara komplementer

yaitu volume udara yang masih dapat dimasukkan secara maksimal setelah bernapas (inspirasi) biasa, yang besarnya lebih kurang 1.500 cc (cm3) atau 1.500 mL.

c. Volume cadangan ekspirasi (expiratory reserve volume) atau udara suplementer

yaitu volume udara yang masih dapat dikeluarkan secara maksimal setelah mengeluarkan napas (ekspirasi) biasa, yang besarnya lebih kurang 1.500 cc (cm3) atau 1.500 mL.

d. Volume sisa/residu (residual volume)

yaitu volume udara yang masih tersisa di dalam paru-paru setelah mengeluarkan napas (ekspirasi) maksimal, yang besarnya lebih kurang 1.000 cc (cm3) atau 1.000 mL.

e. Kapasitas vital (vital capacity)

yaitu volume udara yang dapat dikeluarkan semaksimal mungkin setelah melakukan inspirasi semaksimal mungkin juga, yang besarnya lebih kurang 3.500 cc (cm3) atau 3.500 mL. Jadi, kapasitas vital adalah jumlah dari volume tidal + volume cadangan inspirasi + volume cadangan ekspirasi.

f. Volume total paru-paru (total lung volume)

yaitu volume udara yang dapat ditampung paru-paru semaksimal mungkin, yang besarnya lebih kurang 4.500 cc (cm3) atau4.500 mL. Jadi, volume total paru-paru adalah jumlah dari volume sisa + kapasitas vital.

Secara ringkas, volume udara pernapasan pada manusia dapat dijelaskan melalui grafik pada Gambar 7.7 di bawah ini.

Dapat diketahui bahwa volume udara pernapasan setiap orang berbeda-beda. Hal ini disebabkan karena setiap orang memiliki volume paru-paru yang berbeda-beda juga. Volume paru-paru selain dipengaruhi oleh faktor genetik, juga dipengaruhi oleh latihan. Para atlet, perenang, dan orang yang berlatih yoga memiliki volume paru-paru yang lebih besar. Demikian pula orang yang tinggal di dataran tinggi di mana kadar oksigennya rendah cenderung memiliki volume paru-paru yang lebih besar. Laki-laki pada umumnya memiliki volume paru-paru lebih besar dari wanita.

Dalam keadaan biasa, manusia mengisap dan mengeluarkan udara pernapasan kurang lebih 500 cc. Bila setengah liter ini telah diembuskan, maka dengan mengerutkan otot perut kuat-kuat, masih dapat mengembuskan satu setengah liter udara cadangan di dalam paru-paru.

Sebaliknya, sesudah menghirup udara setengah liter, kita masih dapat menghirup kuat-kuat satu setengah liter udara lagi. Jadi, jumlah udara yang terdapat dalam sistem pernapasan yaitu antara setengah dan tiga setengah liter. Jumlah udara pernapasan sekian itu dapat dimanfaatkan secara teratur oleh para olahragawan yang terlatih.

Meskipun ada 500 cc udara yang dapat kita hirup dalam keadaan biasa, tetapi hanya 350 cc yang dapat sampai di gelembung paru paru, sedangkan yang 150 cc lainnya hanya sampai di saluran pernapasan saja.