Salah satu faktor utama yang menentukan kerberlangsungan sistem kardiovaskular adalah peranan jantung sebagai pompa. Jantung terletak pada rongga toraks, dengan bagian apikal yang mengarah ke kiri bawah. Jantung dilindungi oleh perikardium dan disangga oleh beberapa pembuluh besar seperti vena cava superior dan inferior, arteri dan vena pulmonalis, serta aorta. Kondisi perikardium yang melekat pada diafragma, memungkinkan jantung bergerak secara vertikal selama pernapasan. Struktur jantung meliputi annulus fibrosus yang mengandung katup jantung yang memisahkan atrium (mengumpulkan darah dari vena atau paru-paru) dari ventrikel (memompa darah ke arteri). Kontraksi dari otot jantung menghasilkan tekanan yang pada akhirnya menyebabkan dorongan aliran darah.
Melihat lebih dalam, jantung tersusun dari dua buah pompa utama yang tersusun secara seri, yang masing-masing tersusun dari satu buah atrium dan ventrikel. Koordinasi kontraksi dan relaksasi merupakan kunci penting untuk menghasilkan peroses pemompaan yang efisien. Kontraksi dari otot jantung menghasilkan tegangan pada dinding jantung yang kemudian menghasilkan tekanan di dalam ruang jantung. Walaupun pada nyatanya struktur jantung tidaklah seragam (non-uniform), karakteristik keseragaman (uniformity) dapat digunakan sebagai pendekatan untuk mengestimasi karakteristik dari kontraksi yang terjadi.
Salah satu konsep yang dapat digunakan dalam hal ini ialah pendekatan menggunakan hukum Laplace.
![\[ \sigma = \frac{F}{A}, T = \frac{F}{l}, A = wl \]](https://rifqiaufan.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-da63b0db74cc2ed3af466266c78d468f_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
dimana 
adalah stres pada dinding, 
adalah gaya, 
adalah luas permukaan, 
adalah tegangan, 
adalah panjang, dan, 
adalah lebar.
Dalam keadaan equilibrium, hasil perkalian dari tekanan dalam rongga dan luas permukaan harus seimbang dengan gaya pada dinding rongga.
![\[P_{1} \pi r_{1}^2 = \int_{r_{1}}^{r_{2}} \sigma2 \pi rdr\]](https://rifqiaufan.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-a3179ee0a99d79ee2f8f1bf65e8f0d6a_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
dengan menggunakan asumsi bahwa konstan,
![\[P_{1} \pi r_{1}^2 = \sigma \pi [r_{2}^2 - r_{1}^2]\]](https://rifqiaufan.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-88335e6f98c45f0b42134e2c1b74af56_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
![\[P_{1} = \frac{\sigma \pi [r_{2}^2 - r_{1}^2]}{\pi r_{1}^2}\]](https://rifqiaufan.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-04056c8d226bc46f77eecb6d9b3de9fc_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
![\[P_{1} = \frac{\sigma (r_{2} + r_{1})(r_{2} - r_{1})}{r_{1}^2}\]](https://rifqiaufan.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-99cdebc4c1a00e573bade1f09364078b_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
![\[P_{1} = \frac{2 \sigma w}{r_{1}}\]](https://rifqiaufan.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-6b8873c0dc251f2da51fb23f251b5d71_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Perlu dipahami bahwa stres pada dinding rongga pada nyatanya adalah tidak konstan dan bergantung pada nilai dari radius, sehingga persamaan diatas merupakan aproksimasi karakteristik mekanik yang terjadi. Namun demikian, dengan menggunakan pendekatan tersebut, dapat kita lihat bahwa tekanan memiliki hubungan yang proporsional dengan stres dinding dan tekanan, serta berbanding terbalik dengan radius. Hal ini berarti, pada kondisi dimana tekanan darah yang terjadi adalah tinggi, stres pada dinding pun akan meningkat. Hal ini kemudian menyebabkan tubuh berusaha beradaptasi untuk mengurangin stres pada rongga dinding dengan cara penebalan dari rongga dinding tersebut (ventrikular hipertrofi).
Pada jantung terdapat empat katup yang berperan menjaga aliran dari darah pada setiap siklus jantung. Katup aorta, katup mitral, katup pulmonal, dan katup trikuspid. Katup-katup ini bekerja berdasarkan perbedaan tekanan di antara rongga yang dipisahkannya. Gerakan menutup dari katup ini lah yang kemudian menghasilkan suatu bentuk vibrasi yang dapat kita kenal sebagai suara detak jantung. Dua suara yang umum dapat kita dengar ini berasal dari: pertama, penutupuan katup trikuspid dan mitral, dan kedua, penutupan katup aorta dan pulmonal.
Dua buah perioda yang umum dikenal ialah sistolik dan diastolik. Sistolik adalah perioda dimana kontraksi terjadi dan darah di ejeksi ke luar jantung, sedangkan diastolik adalah perioda relaksasi saat darah mulai mengisi jantung. Siklus pemompaan jantung dapat dirangkum ke dalam empat fase utama:
- Pengisian ventrikel: pada fase ini, darah dari atrium mulai masuk mengisi ventrikel. Katup mitral dan trikuspid terbuka, sedangkan katup pulmonal dan aorta tertutup. Aliran pengisian ini terjadi dikarenakan terdapatnya gradien tekanan diantara kedua rongga dan dengan juga adanya dorongan dari kontraksi atrium.
- Kontraksi Isovolum: pada fase ini, semua katup dalam keadaan tertutup, dan ventrikel mulai berkontraksi. Tekanan di dalam ventrikel terus meningkat.
- Ejeksi darah: disaat tekanan pada ventrikel melebihi tekanan aorta/pulmonal, katup aorta dan pulmonal akan terbuka dan darah akan diejeksi keluar jantung.
- Relaksasi isovolum: setelah proses ejeksi, tekanan pada ventrikel akan kembali turun dan menyebabkan katup aorta dan pulmonal kembali tertutup. Pada kondisi ini, semua katup tertutup sampai di situasi dimana tekanan di ventrikel menjadi lebih rendah dari tekanan pada atrium.
Konsistensi dari ritme detak jantung diatur oleh komponen jantung yang umum dikenal dengan nodus sinoatrial (SA). Nodus ini terletak di dinding atrium kanan dari jantung seperti yang dapat dilihat pada grafik animasi di atas. Sel pada nodus SA ini menghasilkan aksi potential secara spontan setiap detiknya. Aksi potential ini kemudian dipropagasikan ke nodus atrioventrikular (AV). Nodus AV ini menyebabkan penyesuaian timing dari propagasi sinyal elektrik ke ventrikel sehingga aktivasi kontraksi-relaksasi antara atrium dan vantrikel dapat terjadi secara harmonis.
Leave a Reply