Salah kaprah: Mekanisme menghirup dan menghembuskan udara

Manusia memerlukan bernafas untuk hidup. Bernafas juga merupakan salah satu ciri dari makhluk hidup. Bernafas terdiri dari dua proses yang disebut inspirasi dan ekspirasi. Inspirasi adalah menghirup udara berupa O2, sedangkan ekspirasi adalah menghembuskan udara berupa CO2. Kedua proses tersebut merupakan satu kesatuan yang bertujuan untuk memenuhi kebutuhan fisiologis tubuh karena tubuh manusia memerlukan pasokan O2 yang cukup untuk melangsungkan fungsi jaringan masing-masing.

Prinsip mekanisme bernafas sebenarnya lebih menitikberatkan pada perbedaan tekanan udara di dalam paru-paru dengan udara di luar/lingkungan. Inspirasi(menghirup O2) dapat terjadi karena tekanan udara di dalam paru-paru lebih rendah daripada tekanan di luar paru. Hal tersebut dapat terjadi karena udara mengalir dari tekanan yang tinggi ke tekanan yang lebih rendah. Sebaliknya pada ekspirasi, proses menghembuskan udara ini dapat terjadi ketika tekanan udara di dalam paru-paru lebih tinggi daripada tekanan udara di lingkungan, sehingga udara mengalir keluar ke lingkungan.

Perbedaan tekanan udara dalam paru-paru dengan tekanan udara di lingkungan dipengaruhi oleh otot-otot torax (dada), otot-otot abdomen (perut), dan diafragma. Inspirasi dapat terjadi ketika tekanan udara dalam paru rendah. Rendahnya tekanan udara dalam paru-paru disebabkan oleh volume paru yang membesar/mengembang. Proses mengembangnya paru-paru dikarenakan tulang-tulang iga dan dada juga terangkat atau mengembang dengan adanya aktivitas otot-otot sehingga menjadi lebih lebar. Seperti dalam ilmu fisika, dengan meningkatnya volume paru, maka tekanan dalam paru-paru semakin rendah.

Gambar 1. Anatomi otot-otot penyusun dinding dada dan perut yang terlibat dalam mekanisme bernafas. (Tortora & Derickson, 2009)

Otot-otot yang normal berkontraksi ketika inspirasi biasa adalah otot diafragma dan otot intercostals eksternus, sedangkan ketika inspirasi paksa, terdapat kontraksi otot-otot tambahan,yaitu otot scalenus dan otot sternocleidomastoideus. Aktivitas kontraksi otot-otot yang terkait di tulang iga dan dada itulah yang menyebabkan peningkatan volume paru dan menyebabkan tekanan udara dalam paru-paru lebih rendah daripada di lingkungan, sehingga udara dari lingkungan masuk kedalam paru-paru.

Proses menghembuskan udara atau yang disebut ekspirasi dapat terjadi dengan sendirinya akibat dari relaxasi diafragma karena sifat kelentingan atau kelenturan diafragma itu sendiri, sehingga diafragma kembali mendorong/menekan paru-paru ke atas, dan juga ekspirasi ini disebabkan oleh relaxasi otot-otot inspirasi ke keadaan seperti semula. Hal tersebut secara normal sudah menyebabkan tekanan udara dalam paru-paru menjadi kembali lebih tinggi daripada tekanan udara di lingkungan. Pada beberapa keadaan, seperti asma dan kesulitan bernafas, terdapat otot-otot tambahan yang berkontraksi untuk menjadikan tekanan udara dalam paru-paru lebih tinggi guna mengeluarkan udara dari dalam paru ke lingkungan. Otot-otot tambahan tersebut adalah otot intercostals internus, otot rectus abdominis(perut), otot transverses abdominis(perut), otot oblique eksternus, dan otot oblique internus.

Mekanisme inspirasi dan ekspirasi menunjukan bahwa prinsipnya bernafas itu dapat terjadi karena perbedaan tekanan udara antara dalam paru dan luar paru. Perbedaan tekanan terjadi karena aktivitas otot-otot tertentu yang dapat menyebabkan perubahan volume paru. Disimpulkan bahwa proses bernafas, khususnya inspirasi itu bukan didahului dengan masuknya udara ke dalam paru-paru, kemudian paru-paru mengembang. Akan tetapi, dibutuhkan pengembangan  paru-paru terlebih dulu , baru kemudian udara dari luar masuk ke dalam paru-paru. Begitu juga yang terjadi ketika ekspirasi, ekspirasi di dahului dengan relaxasi otot-otot pernafasan terlebih dulu, baru kemudian udara keluar. Jadi, paru-paru mengempis bukan karena udara keluar, tapi karena sifat kelentingan diafragma dan otot pernapasan lainnya.