호흡계통 정리

15.1 호흡계통의 기능

-호흡은 다음과 같은 4개의 과정으로 소개할 수 있다.

(1)허파를 드나드는 공기의 이동을 뜻하는 환기 또는 숨쉬기. (단순한 공기의 흐름)

(2)허파 속에서 공기와 혈액 사이의 산소와 이산화탄소의 교환. (바깥호흡)

(3)혈액 속의 산소와 이산화탄소의 운반. (바깥호흡)

(4)혈액과 조직 사이의 산소와 이산화탄소의 교환. (속호흡)

 

-호흡계통은 호흡 이외에도 다음의 기능을 수행한다.

①혈액의 pH조절. 호흡계통은 혈액의 이산화탄소 농도를 바꿈으로써 혈액의 pH를 조절함.

②목소리발성. 성대를 지나는 공기의 이동에 의해 소리와 말을 만드는 것이 가능함.

③후각작용. 공기 중에 섞인 분자가 코 안으로 들어올 때 냄새 감각이 발생함.

④선천면역. ex)후두, 기관, 기관지의 점액 분비나 섬모

⑤복압을 조절. 배뇨, 배변, 구토, 분만 등을 도와줌.

⑥허파로 들어가는 공기를 가습ㆍ가온

 

15.2 호흡계통의 해부학

-호흡계통은 크게 상기도와 하기도로 구별됨.

-상기도는 코, 코안, 인두를 포함함.

-하기도는 후두, 기관, 기관지, 허파를 포함함.

 

[코]

-콧구멍, 코안

-코중격은 코안을 좌우로 구별하고, 단단입천장은 코안의 바닥을 형성함.

-코선반은 코안의 공기가 깨끗해지고, 가습 및 가온이 되도록 함.

-코곁굴은 뼈 속에 공기로 채워진 공간이며, 굴이 있는 뼈의 위치에 따라 위턱굴, 이마굴, 벌집굴, 나비굴이라 부름.

코곁굴로 인해 머리뼈의 무게가 가벼워지고, 점액이 생산되며, 굴의 공명현상에 의해 목소리의 질이 영향을 받음.

-코눈물관은 눈물을 코 안으로 이동시키는 기능을 함.

-털은 공기에 포함된 먼지 같은 큰 입자가 빠져나가지 못하게 함. 나머지 코안은 섬모가 있는 거짓중충원주상피와 점액을 생산하는 술잔세포로 덮여 있음.

 

[인두]

-인두는 호흡계통과 소화계통을 위한 통로임. 코안으로 들어온 공기와 입안으로 들어온 공기, 음식과 물은 인두를 통과하여 지나감. 인두는 아래쪽으로 호흡계통의 부분인 후두와 소화계통의 부분인 식도로 연속됨.

-인두는 세부분, 즉 코인두, 입인두, 후두인두로 구별할 수 있다.

-코인두는 인두의 위쪽부분이며, 뒤콧구멍의 뒤쪽과 코인두와 입인두를 분리하는 근육과 결합조직인 물렁입천장의 위에 위치함. 코인두의 뒤쪽에는 인두편도가 있어서 감염에 대한 방어기전을 도움. (편도는 림프계통이므로)

-입인두는 목젖부터 후두덮개 사이로 확장하며, 입안은 입인두로 연결됨. 따라서 음식, 음료와 공기는 모두 입인두를 통과함. 입인두에는 목구멍편도, 혀편도가 위치함.

-후두인두는 후두의 뒤쪽에 있으며, 후두덮개의 끝에서 식도 사이로 확장함. 음식과 음료는 후두인두를 통과하여 식도로 들어감. 적은 양의 공기가 음식과 함께 식도로 들어감. 음식을 삼킬 때 공기가 너무 많이 포함되면 과도한 가스가 위에 들어 있다가 트림이 발생함.

 

 

[후두] (성대는 후두에 위치함!!!)

-후두는 인두 앞에 위치하고, 인두와 기관 사이에서 공기가 지나는 통로임.

-방패연골(Adam's apple)은 가장 크고 튀어나와 있음. 방패연골 아래에는 반지연골이 있다.

방패연골과 반지연골은 함께 공기가 이동하는 통로를 열린 채로 유지시킴.

-★중요!!기능 꼭 알아야함!!!★

★후두덮개★는 자유롭게 움직이는 판 구조 형태이고, ★후두덮개의 기능은 음식물이 후두로 들어오는 것을 막는것임. 음식을 삼킬 때 후두는 위쪽으로 올라가고, 후두덮개는 굽혀지면서 상승한 후두의 입구를 덮게 됨.★

-안뜰주름과 성대주름은 성대라고 불림. 성대문은 성대에서 공기가 통하는 문임.

안뜰주름이 서로 만나면, 허파에서 공기가 빠져나가는 것을 막아서 숨을 참을 수 있게 됨.

후두덮개와 함께 안뜰주름은 음식물이 후두로 들어오는 것을 막음.

-성대는 목소리 발성의 첫 번째 근원지임. 성대를 지나가는 기류는 성대의 떨림을 유발하여 음성을 생산함. 후두의 근육들은 성대의 길이와 긴장도를 조절함. 성대를 지나가는 기류의 힘은 소리의 크기를 조절하고, 성대의 긴장도는 소리의 높이를 조절함. 성대 점막에 염증을 후두염이라고 하며, 성대의 종창 때문에 목소리 발성이 되지 않음.

 

[기관]

-기관은 알파벳 C모양의 유리연골에 의해 강화된 결합조직과 민무늬근육으로 구성됨. 성인의 기관은 지름이 약 1.5cm, 길이가 약 10cm쯤 됨. 기관은 후두의 반지연골 바로 아래에서 시작함.

-알파벳 C모양의 유리연골은 기관을 보호하고 공기가 지나가는 통로를 열린 채로 유지시킴.

-기관은 섬모와 술잔세포를 함유하고 있는 거짓중층원주상피로 덮여 있음. 섬모는 술잔세포가 생산한 점액을 이동시키고, 기관과 후두에 있는 점액 속에 파묻힌 이물질도 인두로 이동시켜 이들을 삼키게 하거나, 뱉어내게 함.

-흡연으로 기관이 오랫동안 꾸준히 자극을 받게 되면 기관의 상피가 중층편평상피로 변하며, 중층편평상피는 섬모가 없어서 기도 속에 있는 점액과 노폐물을 이동시킬 수 없음. 점액이 축적된 곳은 미생물이 잘 자랄 수 있어 호흡감염이 생길 수 있음. 기도의 꾸준한 자극과 염증은 기침반사를 자극하여 기침이 잦아짐.

 

[기관지]

-기관은 왼주기관지와 오른주기관지로 나뉜 다음 허파로 연결됨.

-★★기관으로 들어온 이물질은 주로 오른주기관지로 들어감. 그 이유는 오른주기관지가 왼주기관지보다 직경이 더 넓고, 길이가 더 짧으며 수직에 가깝게 갈라져서 기관에서 직접 연속되기 때문임.★★

-기관과 마찬가지로, 주기관지는 거짓중층원주상피로 덮여 있음.

 

[허파]

-허파는 호흡에서 가장 중요한 장기이다. 허파의 윗부분인 꼭지는 빗장뼈보다 약 2.5cm 정도 위에 위치함.

-오른허파에는 위엽, 중간엽과 아래엽 등 세 개의 엽이 있고, 왼허파에는 위엽과 아래엽 등 두 개의 엽이 있음.

-주기관지→엽기관지→구역기관지→세기관지→종말세기관지→호흡세기관지→허파꽈리

-기관, 기관지는 통로의 역할을 하고 궁극적으로 산소와 이산화탄소의 교환이 이루어지는 곳은 허파꽈리임.

한쪽 허파에 약 3억 개의 허파꽈리가 존재함.

-허파꽈리를 둘러싸고 있는 탄력섬유는 들숨 때 확장하고 날숨 때 움츠러드는 것을 돕는다. 허파는 매우 탄력이 좋아서 팽창했을 때 공기를 몰아내고 원래의 형태인 팽창하기 전 상태로 돌아옴. 허파꽈리의 벽에 있는 표면활성제 분비세포는 표면활성제라는 화학물질을 분비하여 화파꽈리가 움츠러들려는 경향을 감소시킴.

-산소의 확산(허파꽈리→모세혈관), 이산화탄소의 확산(모세혈관→허파꽈리)

산소와 이산화탄소의 교환은 서로의 값이 같아질 때까지 이루어짐.

 

 

 

[가슴막안]

-벽가슴막, 내장가슴막 사이의 가슴막안은 가슴막액이 윤활제의 역할을 함.

-벽가슴막과 내장가슴막의 사이인 가슴막안은 적은 양의 가슴막액으로 채워져 있음. 가슴막액의 기능은 두가지 임.

(1)호흡에 의해 허파와 가슴우리의 모양이 변할 때 내장가슴막과 벽가슴막이 서로 미끄러 질 수 있도록 하는 윤활액의 기능.

(2)가슴막을 고정시킬 수 있는 기능.

 

15.3 환기용적과 호흡용적

[가슴우리 용적에 대한 호흡근육의 영향]

-★들숨에 사용되는 근육★: 목빗근, 목갈비근, 작은가슴근, 바깥갈비사이근, 가로막★

-★날숨에 사용되는 근육★: 속갈비사이근, 배근육

 

[들숨과 날숨이 일어날 때 허파꽈리압의 변화]★★들숨,날숨시 대기압,허파꽈리압 뭐가 높은지 알기!!★★

-대기압은 같고 허파꽈리압이 달라짐=>들숨, 날숨이 일어남

-들숨이 진행되는 상황

★들숨이 일어나는 동안 증가한 가슴우리용적은 허파꽈리압을 감소시키고, 허파꽈리용적을 증가시킴.

대기압이 허파꽈리압보다 커져서 공기가 허파로 들어감★ (대기압>폐의압력) 횡경막이 수축하여 내려감

 

-날숨이 진행되는 상황

★날숨이 일어나는 동안 감소한 가슴우리용적은 허파꽈리압을 증가시키고 허파꽈리용적을 감소시킴.

허파꽈리압이 대기압보다 커져서 공기가 허파에서 바깥쪽으로 빠져 나감★ (대기압<폐의압력)

 

[허파의 움츠러듦]

-조용한 날숨을 할 때(편안하게 숨쉴 때), 확장된 허파가 원래 크기로 되돌아오려는 경향인 허파의 움츠러듦에 의해 가슴우리용적과 허파용적이 감소함. 가슴벽도 조직의 탄력성 때문에 움츠러듦. 허파의 결합조직이 탄력섬유를 함유하고 있고 허파꽈리를 덮고 있는 액체층이 표면장력(표면이 작아지려는 힘)을 지니고 있기 때문에 허파의 움츠러듦이 발생함.

-허파는 다음 두가지 요인, 즉 표면활성제와 가슴막안의 압력에 의해 허탈(크기 작아짐)에 빠지는 것을 방지함.

 

<표면활성제>

-표면활성제는 허파꽈리상피에 있는 분비세포에서 생산된 지질단백질 분자의 혼합물임.

-허파꽈리를 덮고 있는 얇은 액체층의 표면 위에 표면활성제는 한층 더 형성하여 표면장력을 감소시킴.

-표면활성제는 허파가 허탈에 빠지려는 경향은 10배나 감소시킴.

 

<가슴막안압>

-가슴막안의 압력인 가슴막안압이 허파꽈리압보다 낮아지면 허파꽈리가 팽창하는 경향이 있음.

-가슴막안압이 허파꽈리압보다 낮아지면, 허파꽈리는 확장하려는 경향이 있음. 이렇게 확장하려는 경향이 허파가 움츠러들려는 경향에 대응함. 그래서 가슴막안압이 허파의 움츠러듦을 극복할 정도로 충분히 낮은 압력이 되면 허파꽈리는 팽창함.

 

 

[허파꽈리용적의 변화] (용적과 압력은 반대!!)

-숨을 들이쉴 때 가슴막안압이 감소하여 허파꽈리가 확장함. 가슴막안압의 감소는 두가지 이유에 의해 발생함.

(1)가슴안의 용적이 증가하면 용적의 변화가 압력에 영향을 주어 가슴막안압이 낮아짐.

(2)허파가 팽창할수록 허파의 움츠러듦이 증가하고, 흡수효과가 증가하여 가슴막안압을 낮춤. 팽창한 허파에서 허파가 움츠러들려는 경향이 증가하면 팽창한 고무줄에서 발생하는 힘이 증가하는 것과 비슷한 현상이 나타남.

-★들숨과 날숨의 현상은 다음과 같이 요약할 수 있다★꼭 이해하기!!중요함!!!★(부피가 커지면 압력 감소)

1. 들숨을 하는 동안, ★가슴우리용적이 증가★하면서 허파의 움츠러듦이 증가하기 때문에 가슴막안압이 감소함.

가슴막안압이 감소할수록, 허파꽈리용적이 증가하고 ★허파꽈리압이 감소★하여 기류가 허파 속으로 들어감.

2. 날숨을 하는 동안, ★가슴우리용적이 감소★하면서 허파의 움츠러듦이 감소하기 때문에 가슴막안압이 증가함.

가슴막안압이 증가할수록, 허파꽈리용적이 감소하고 ★허파꽈리압이 증가★하여 기류가 허파 바깥으로 빠져나감.

 

[호흡용적과 호흡용량]

★<호흡용적>★ 각각구분, 무엇을 의미하는지!!!!★

1.일회호흡량: 한번 호흡에 들이마시고 내쉬는 공기의 부피. 평상시, 조용한 숨쉬기의 일회호흡량은 약 500ml

2.들숨예비량: 일회호흡량을 들이마신 뒤 강제로 들이마실 수 있는 공기의 부피. 약 3000ml

3.날숨예비량: 일회호흡량을 내쉰 뒤에도 강제로 내쉴 수 있는 공기의 부피. 약 1100ml

4.잔기량: 최대한으로 숨을 내쉰 다음에도 공기통로와 허파에 여전히 남아 있는 공기의 부피. 약 1200ml

 

★<호흡용량>★

-호흡용량의 부피는 두 개 또는 그 이상의 호흡용적의 합임.

1.기능잔기용량: 날숨예비량+잔기량 정상 날숨이 끝났을 때 허파에 남아 있는 공기의 양. 약 2300ml

2.들숨용량: 일회호흡량+들숨예비량 정상 날숨이 끝난 다음 최대한 들이마실 수 있는 공기의 양. 약 3500ml

3.폐활량: 들숨예비량+일회호흡량+날숨예비량 최대한 숨을 들이마신 다음에 호흡계통에서 내쉴 수 있는 최대공기 부피. 약 4600ml

4.전폐용량: 들숨예비량+날숨예비량+일회호흡량+잔기량 (폐활량+잔기량) 약 5800ml

-성별, 나이와 체격의 크기와 같은 요소는 호흡용적과 호흡용량에 영향을 줌.

소아나 노인보다는 성인이, 여자보다는 남자가, 왜소한 사람보다는 건장한 사람이 폐활량이 크다. 잘 훈련받은 운동선수는 일반인보다 약 30%정도 큰 폐활량을 가짐. 척수질환, 소아마비, 근육위축증을 앓고 있는 환자의 호흡근육이 마비되는 경우가 있어서, 폐활량이 생명을 유지할 수 없을 정도로 감소 할 수 있음.

 

15.4 가스교환 (확산!!균형을 이룰 때까지 이동함./ 허파동맥은 정맥혈, 허파정맥은 동맥혈이 흐름!!!)

①분압 차이 때문에 산소는 허파모세혈관 동맥 끝으로 확산하고, 이산화탄소는 허파꽈리 쪽으로 확산함.

②확산이 끝나면, 허파모세혈관의 정맥 끝에 있는 혈액의 산소 분압과 허파꽈리의 산소 분압이 같아지고, 혈액의 이산화탄소 분압과 허파꽈리의 이산화탄소 분압이 같아짐.

③산소를 빼앗긴 기관지와 세기관지의 정맥혈이 허파정맥에 합쳐지기 때문에 혈관을 지나면서 허파정맥혈의 산소 분압은 허파모세혈관의 산소 분압보다 약간 낮아짐.

④분압 차이 때문에 산소는 조직모세혈관에서 조직쪽으로 확산하고, 이산화탄소는 조직을 빠져나와 조직모세혈관쪽으로 확산함.

⑤확산이 끝나면, 조직모세혈관의 정맥에 있는 혈액의 산소분압과 조직의 산소분압이 같아지고, 혈액의 이산화탄소 분압과 조직의 이산화탄소 분압이 같아짐. 다시 1단계로 돌아감.

 

-가스교환이란 산소와 이산화탄소의 교환을 뜻함.

-허파에서 일어나는 가스교환과 조직에서 일어나는 가스교환 두 가지가 있다.

-호흡막을 가로지르는 가스교환은 호흡막의 두께, 총 표면적, 가스 분압 차이에 의해 영향을 받음.

 

 

[호흡막의 두께]

-호흡막의 두께가 증가하면 가스교환율이 감소함. (가스교환율은 산소와 이산화탄소의 농도차이에 의해 이동하는 것.) 어떤 호흡기 질병에서 호흡막의 두께가 증가하면, 액체를 가로지르는 확산이 일어나기가 어려워 가스교환율이 감소함.

 

[표면적] (허파꽈리를 다 펼쳐서 면적을 살펴보는것)

-정상 성인 호흡막의 총 표면적은 약 70m²이며, 대략 농구장 절반 정도의 넓이와 비슷함.

-표면적이 줄어드는 상황은 수술에 의한 허파조직의 제거, 암에 의한 허파조직의 파괴와 폐공기증에 의해 허파꽈리벽이 퇴하한 경우에는 표면적이 감소하여 가스교환율이 감소함.

 

[분압]

-가스 분자는 평형을 이룰 때까지 고농도에서 저농도로 이동함.

-예를 들어, 허파꽈리속의 산소분압이 160이고 허파꽈리를 둘러싸고 있는 모세혈관의 혈액속의 산소분압이 80이라 할 때 허파꽈리에서 모세혈관의 혈액 속으로 산소가 압력차에 따라 이동하게 됨. 가스농도의 분압에 의해 가스교환 이 이루어짐.

 

<허파에서 가스의 확산>

-조직에서 허파로 되돌아온 혈액은 허파꽈리의 공기보다 감소한 산소 분압과 증가한 이산화탄소 분압을 갖는다.

허파꽈리의 산소분압이 허파모세혈관의 산소 분압보다 크기 때문에 산소는 허파꽈리에서 허파모세혈관으로 확산함.

이와 대조적으로, 허파모세혈관의 이산화탄소 분압이 허파꽈리의 이산화탄소 분압보다 크기 때문에 이산화탄소는 허파모세혈관에서 허파꽈리로 확산함. 따라서 허파 속에서 혈액은 산소를 획득하고 이산화탄소를 잃음.

-호흡수의 증가는 허파꽈리 속의 이산화탄소 분압을 낮춘다. 허파꽈리의 이산화탄소 분압이 감소하기 때문에 허파꽈리와 허파모세혈관 사이의 이산화탄소의 분압 차이가 증가하여, 허파모세혈관에서 허파꽈리로 이동하는 이산화탄소 확산율이 증가함.

 

<조직에서 가스의 확산>

-혈액은 허파에서 심장의 왼쪽을 거쳐 조직모세혈관으로 흐른다. 모세혈관의 산소분압이 사이질액의 산소분압보다 크기 때문에 산소는 모세혈관에서 사이질액으로 확산한다. 사이질액의 산소분압이 세포의 산소 분압보다 크기 때문에 산소는 사이질액에서 세포로 확산함.

-이산화탄소는 세포에서 사이질액으로 확산한 다음, 사이질액에서 조직모세혈관으로 확산하여 혈액과 조직사이에 평형이 형성됨.

 

15.5 혈액의 가스운반

[산소의 운반]

-산소의 약 98.5%는 헤모글로빈(철을 함유한 혈색소)과 결합하여 산화혈색소가 되어 이동함. 나머지 1.5%는 혈장에 녹아 있는 채로 운반된다. 대부분의 산소는 헤모글로빈과 결합하고 산소가 헴과 결합하고 있는 혈색소를 산화혈색소라고 함.

-산소분압이 높으면 혈색소는 산소와 결합하고, 산소 분압이 낮으면 산소가 필요하니까 혈색소는 산소를 방출함.

-혈색소에서 산소가 더 많이 방출될 조건은 ①산소분압이 낮을 것, ②이산화탄소 분압이 높을 것, ③pH가 낮을 것, ④온도가 높을 것 등이다.

 

 

 

[이산화탄소의 운반과 혈액pH]

-이산화탄소는 혈액으로 들어가서 세 가지 방법으로 운반됨. ①약 7%는 혈장에 녹음. ②약 23%는 헤모글로빈이나 혈액속의 단백질과 결합함. ③주된 70%는 중탄산염 이온의 형태로 운반됨.

-중탄산염 이온은 어떻게 만들어지는가? ⇒ 탄산탈수효소(CA)은 이산화탄소와 물이 결합하여 탄산이 만들어지는 것을 촉진하고, 탄산은 수소이온과 중탄산염이온으로 해리됨.

-수소이온은 pH와 관련되어 있으며, 수소이온이 많으면 산성이 됨. 따라서 이산화탄소가 많아지면 수소이온도 많아져 pH가 감소됨. (산성이 됨.)

-이산화탄소가 물과 반응하여 탄산을 형성하기 때문에 탄산이산화탄소 농도가 증가하면, 혈액의 pH는 감소(점점 산성으로 변함)함. 역으로 혈액의 이산화탄소 농도가 감소하면, 혈액의 pH가 증가(덜 산성화 또는 점점 염기성으로 변함)함.

 

*조직에서, 이산화탄소는 탄산탈수효소가 있는 적혈구로 확산하여 탄산이 만들어지고, 합성된 탄산은 중탄산염 이온과 수소이온으로 해리됨. 산소는 적혈구에 있는 헤모글로빈으로부터 방출되어 조직세포 속으로 확산함.

*허파에서, 적혈구에 있는 탄산탈수효소는 탄산에서 이산화탄소와 물이 분해되는 것을 촉진하여 적혈구에 있는 이산화탄소가 허파꽈리로 확산하고 산소는 허파꽈리에서 적혈구로 확산하여 적혈구에 있던 헤모글로빈과 결합함.

 

15.6 호흡주기

-성인의 정상 호흡수는 1분당 12~20회이고, 호흡수는 호흡근육이 자극받은 횟수에 의해 결정됨.

-기본적인 호흡주기는 호흡근육을 자극하는 숨뇌에 있는 신경세포에 의해 조절됨.

 

[뇌줄기에 위치한 호흡중추]

-호흡을 조절하는 신경세포는 뇌줄기에 위치함. 들숨과 날숨을 자극하는 신경세포들이 뇌줄기에 섞여서 분포함.

-숨뇌호흡중추는 뒤호흡무리와 앞호흡무리로 구성됨. 뒤호흡무리는 주로 들숨에 관여하는 가로막의 수축을 자극하고, 앞호흡무리는 들숨과 날숨을 관여하는 호흡근육을 지배하여, 주로 바깥갈비사이근, 속갈비사이근과 배근육의 수축을 자극함. 앞호흡무리가 기본적인 호흡주기를 발생시킴.

-다리뇌호흡무리는 다리뇌에 있는 신경세포들이며, 숨뇌호흡중추(뒤호흡무리)와 연결돼 가로막신경에 관여함.(들숨)

 

*숨뇌와 다리뇌에서는 호흡과관련된 갈비사이근이나 가로막과 연관되어 호흡을 지시하고 조절할 수 있음.

 

[호흡의 신경조절 기전과 화학조절 기전] (숨뇌 화학수용체, 목동맥 대동맥토리의 화학수용체만 화학조절 기전!!)

-숨뇌와 다리뇌를 조절할 수 있는 신경이 있음.

①고급 뇌중추(대뇌): <호흡증가, 호흡감소> 조절

②숨뇌 화학수용체: pH감소, 이산화탄소 증가를 감지하여 호흡수를 증가시킴.

③목동맥토리와 대동맥토리에 있는 화학수용체: 혈중 산소농도 감소를 감지하여 호흡수를 증가시킴.

④헤링-브로이어 반사: 들숨의 양을 조절하여 날숨이 시작되도록 함. 허파의 과도한 팽창을 예방하는 역할, 흡기를 정지시키는 반사임. <호흡수 감소>

⑤근육과 관절에 있는 고유감각기: 예를 들어, 달리기를 하면 호흡수가 증가시킴.

⑥피부에 있는 촉각, 온도 및 통증수용기: 예를 들어, 아프면 헉!하게 되면서 호흡수를 증가시킴.