2. 호흡(2)

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2. 호흡(2)

상명대학교 간호학과 이 희 주

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Ⅲ. 호흡 과정

• 호흡: 폐의 환기, 가스교환, 혈액 내에서의 가스 운반 포함.

1) 폐환기

환기: 폐 내외의 공기 흐름. 호흡에 의해 이루어 짐.

환기의 2가지 단계

-흡식: 폐내로 공기를 들이마시는 것 -호식: 폐에서 공기를 내뱉는 것

호흡의 능동적 단계인 흡식시에 호흡근은 흉강 을 확장시키기 위해 수축. 일상적인 호흡을 하 는 동안, 횡격막의 움직임으로 흉강용적 증가 의 대부분이 이루어짐.

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<호흡기능과 호흡운동>

가. 호흡기능

ㄱ. 외부의 공기와 폐포내 공기의 교환 : ventilation

ㄴ. 폐포 내부 공기와 혈액사이 가스의 교환 ㄷ. 혈액에 의한 산소와 이산화탄소의 운반

ㄹ. 말초 모세혈관 혈액과 조직 사이의 가스교

환

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<호흡기능과 호흡운동>

나. 호흡운동

ㄱ. 들숨(inspiration) -능동적 운동

-외늑간근이 흡식시에 수축하면서 흉곽을 위쪽과 바깥 쪽으로 들어올림.

- 흉강의 크기가 증가하면 흉강 내의 가스 압력은 감소 - 횡격막의 수축으로 인해 가슴이 넓어져서 들숨운동

이 진행됨

ㄴ. 날숨(expiration) -수동적 운동

- 횡격막의 이완, 외늑간근 이완/내늑간근과 배근육의 수축등으로 원상태로 돌아감

- 폐포의 수축으로 내부의 압력이 증가하여 공기를 밖 으로 내보내게 된다.

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나. 호흡운동 ㄷ. 늑간근

-외늑간근, 내늑간근: 호흡에 관여하는 다른 근육. 늑골 사 이의 두 층에서 서로 다른 각도로 움직임. 가스 부피가 감소할 때 압력은 증가.

-외늑간근:가슴을 넓혀 들숨근육으로 작용 -흉곽이 확장할 때 흉강 내 압력은 감소

- 압력이 폐 외부의 대기압 이하로 서서히 감소할 때 공 기는 흡인에 의한 것처럼 폐내로 유입

ㄹ. 횡격막

-둥근 지붕모양으로 흉부와 복부의 경계

-목신경얼기의 가지인 가로막신경의 지배을 받음

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다. 표면활성제

-호흡막(respiratory membrane):폐포와 모세혈 관 사이의 벽은 단층의 편평상피로 가스교환 이 이루어진다.

-호흡막 구성:제1형 세포:가스확산(대부분) 제2형 세포:표면활성제 분비

폐포의 표면을 촉촉하게 적셔 표면장력을 약 화시켜 호흡작용을 원활하게 해주는 물질

-폐포커짐:표면장력을 낮추는 능력이 감소

-폐포의 과도한 팽창을 막고 표면장력으로 인한 폐포의 허탈을 막는다

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라. 호흡운동과 가슴막내압력

-흉강내압:외부에 비해 항상 음압 유지

(-4mmHg)들숨기(-6mmHg)폐 팽창되고 폐 내압력이 낮아짐공기가 폐속으로 유입

-날숨은동:흉강내압은 -4mmHg로 증가되어 폐 를 압박대기압보다 상승되어 공기를 내뿜게 된다

-2-3mmHg의 압력차에 의해 약 400-500mL의 공기가 폐 안과 밖으로 이동하게 된다.

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<순응도>

- 폐의 흉곽을 팽창시킬 수 있는 용이함.

- 계면활성물질에 의해 도움을 받은 정상적인 폐 조직의 탄력성은 흡기시에 폐가 압력을 받아 팽 창하고 공기로 충분히 채워짐.

- 순응도는 폐가 팽창에 저항할 때 감소. 순응도 를 감소시킬 수 있는 상태는 폐조직의 손상 또 는 반흔, 폐의 액체 축적물, 계면활성물질의 부 족 및 호흡근의 작용에 대한 장애 등이 있음.

- 유입되는 공기는 호흡통로 내에 남아 있는 잔류 공기와 섞이고 가스는 균등하게 분배

- 지속적인 정상 호흡은 충분한 산소유지와 이산 화탄소의 제거를 확실하게 함.

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호흡의 수동적 단계인 호식시에 호흡근은 이완되어 늑골과 횡격막은 원래의 위치로 환원됨. 폐포 내의 표면장력으 휴식시의 크 기로 환원하는데 도움. 강한 호식시 내늑간 근이 수축하여 흉곽의 아랫부분을 안쪽과 아래쪽으로 당김. 복벽의 근육은 수축하여 복부 장기를 이완된 횡격막에 대항하여 위 쪽으로 밀어올림.

폐용량은 용적의 합.

폐활량계: 폐용적을 기록하는 기구

호흡곡선: 폐용량 같은 수치를 그래프로 기

록하는 것.

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용적 정의 평균수치(mL) 일호흡용적 안정된 호흡시에 폐의 내외로 이동하는 공기

의 양

500

잔기용적 최대 호식 후에 폐 내에 남아 있는 공기의 양 1,200 흡식예비용적 정상적인 흡식 후에 다시 최대로 흡식할 수 있

는 공기의 양

2,600

호식예비용적 정상적인 호식 후에 다시 최대로 호식할 수 있 는 공기의 양

900

폐활량 최대 흡식 후에 최대 호식에 의해 폐에서 배출 시킬 수 있는 공기의 양

4,000

기능적잔기용량 정상적인 호식 후에 폐에 남아 있는 공기의 양 2,100 총폐용량 최대 흡식 후에 폐내에 있는 공기의 총량 5,200

<폐의 용적과 용량>

- 폐용량(capacity): 2개 이상의 용적(volume)의 합 - 폐활량계: 폐용적을 기록하는 기구

- 호흡곡선: 폐용량 같은 수치를 그래프로 기록하는 것 - 폐활량 예측치의 80% 정도면 정상으로 간주

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2) 가스교환

- 가스교환은 대기와 폐포, 폐포내의 공기와 혈 액 사이, 모세혈관 내 혈액과 조직세포 사이 등 세 곳에서 환산에 의해 이루어짐

- 온몸의 조직이 1분간에 소비하는 산소량은 250ml/분, 생산되는 이산화탄소량은 200ml/

분 정도

- 모두 대기에서 흡입되고 이산화탄소는 몸 밖

으로 배출

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2) 가스교환

- 외호흡: 폐내의 폐포와 모세혈관 사이의 가스 이 동. 혈액과 폐포 공기의 경계벽은 폐포벽과 모세 혈관벽으로 구성되어 있는데, 모두 매우 얇고 수 분도 있음. 수분은 산소와 이산화탄소가 막을 가 로질러 확산되기 전에 용액 내에 들어가기위해 필요.

- 확산: 높은 농도의 구간에서 낮은 농도의 구간으 로 용질의 이동을 의미

- 흡식된 공기는 산소 21%와 이산화탄소 0.04%

포함, 호식된 공기는 산소 16%와 이산화탄소 3.5% 포함.

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-양방향 사이의 확산이 폐포와 모세혈관의 벽 을 통해 발생.

- 내호흡: 혈액과 조직 사이에서 발생. 신진대사 과정에서 세포는 계속 산소를 소비하고 이산 화탄소를 생성.

- 조직에서 확산되어 되돌아오고, 혈액 폐순환

로를 통해폐모세혈관으로 순환하는데, 이 혈

액은 상대적으로 산소가 적고 이산화탄소 많

음.

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<기체분압의 특성>

- 모든 기체는 각각의 분압차에 따라 확산되지만 다른 기체의 분압에는 영향을 받지 않는다.

- 이산화탄소의 확산계수는 크기 때문에 폐포나 동맥에서의 이산화탄소분압은 거의 동일하다.

- 질소는 몸 안에서 소비, 생산이 되지 않기 때문에 호흡시 거의 동일하다.

- 폐포와 동맥에서는 총 가스분압이 760mmHg이 지만 조직에서 산소가 소비되기 때문에 정맥에 서는 그보다 작다.

- 수증기 분압은 체온과 같기 때문에 몸 안 어느 곳에서나 동일하다.

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<폐포와 환기량>

-사강(dead space):가스교환에 관여하지 않는 부분. 약 150ml

- 폐포환기량=1회 환기량-사강

= 450ml-150ml=300ml

-분당 호흡수를 곱하면 1분간의 환기량을 알수 있다.

-대략 4.5L/분(물론 사강도 증가)

-운동시 증가

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<폐포와 혈액, 혈액과 조직액 사이의 가스교환>

-폐포벽(0.1-0.5um)을 통해서 가스는 확산작용으로 교 환이 이루어짐

-확산에 의한 가스교환량:접하는 면적, 막 양쪽의 가스 분압 차에 비례, 막의 두께와 반비례

-이산화탄소의 확산능력은 산소의 약 20배 이상

- 말초모세혈관의 산소분압은 약 100mmHg, 조직 내 의 산소분압은 40mmHg이므로 분압차 60mmHg에 의해 산소가 조직세포에 공급된다.

- 이산화탄소분압이 조직에서 약 50mmHg, 동맥혈에 서는 약 40mmHg이기 때문에 10mmHg의 분압차이 로 조직세포에서 혈액 내로 이동하게 된다.

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3) 산소운반

- 혈액 내의 극미량인 1.5%의 산소만이 혈장 내 용해되어 운반

- 폐의 모세혈관에 확산된 산소의 대부분은 적혈 구의 헤모글로빈과 결합함.

- 1g의 혈색소와 결합할 수 있는 산소의 양은 약 1.34ml

- 산화된 혈액은 97%가 산소로 포화되어 있음. 적 혈구 내의 총 헤모글로빈은 최대량인 97% 보유 - 환원된 혈액은 보통 약 70%가 산소로 포화되어

있음

- 27%의 차이는 세포가 소모한 산소를 나타냄.

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- 활발한 운동을 할 때처럼 많은 산소가 소비되 는 상태에서도 산소는 혈액에서 완전히 고갈 되지 않음.

- 산소분압: PO

₂

, 이산화탄소분압: PCO

₂

-

세포는 대사활동시에 지속적으로 산소를 사 용하고 혈액으로부터의 확산에 의해 신선한 보충물을 받음.

-유독가스인 일산화탄소CO는 낮은 분압에서

헤모글로빈과 결합. 산소보다 더 단단하게 헤

모글로빈과 결합.

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<산소해리곡선>

-산화혈색소 -환원혈색소

-Bohr 효과: 대사가 활발한 조직에서는 pH가 낮아 지며 산소분압도 낮아지기 때문에 산소는 해리하기 쉽게 된다.

-2,3DPG : 적혈구의 해당과정에서 생산되는 물질로 서 혈색소와 결합하여 혈색소에서 산소를 더 쉽게 해리시킨다.

-혈색소와 산소의 결합은 산소분압, 수소이온농도, 온도, DPG 등에 의해 좌우된다.

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4) 이산화탄소 운반

- 이산화탄소: 세포에서 혈액으로 확산되고 3 가지 방법으로 폐로 운반된다.

가. 용해 이산화탄소:CO2의 약 10%는 혈장과 적혈구 내의 액체에 용해.

나. Carbaminohemoglobin:약 15%-25%는 헤

모글로빈의 단백질과 혈장단백과 결합.

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다. 중탄산이온(HCO3-) : 약 65-75%는 중탄산이온 으로 알려진 이온으로 운반되는데, 이는 이산화 탄소가 혈액에 용해되고 난 후 화학적 변화를 거 치면서 형성됨.

- 중탄산이온은 혈장에서 서서히 형성되는 반면 적혈구 내에서 더 급속히 형성되는데, 이는 적혈 구 내의 탈산탈수효소가 반응의 속도를 증가시 키기 때문.

- 적혈구 내에서 형성된 중탄산염은 혈장으로 이 동하고 난 후 폐로 운반.

- 폐에서 그 과정은 중탄산염이 적혈구로 재진입 되고, 폐포로의 확산과 호식을 통해 이산화탄소 를 방출시키는 것처럼 처리과정이 바뀜.

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CO

₂

+ H

₂

O → H

₂

CO

₃

→ H

⁺

+ HCO

^-

이산화탄소는 혈액의 pH를 조절하는데 중요.

중탄산이온이 혈장 내에서 이산화탄소에서 형성될 때 수소이온 H+도 생성. 혈액은 혈액 내의 이산화탄소가 더 많은 수소이온과 중탄 산이온을 생산함에 따라 더 산성을 띄게 됨.

이산화탄소의 배출은 혈액의 pH를 알칼리의 범주로 이동시킴.

체액의 pH: 7.35~7.45

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5) 호흡조절

중추신경계의 중추는 기본적인 호흡양상을 조 절. 이런 양상은 혈액의 화학적 성분의 변화를 감지하는 특수 수용체에 의해 조절.

①신경성 조절

호흡조절은 세포의 산소요구량과 이산화탄소 생산에서 호흡시마다 변화에 보조를 맞춰야 하 는 복잡한 과정. 조절은 우선 뇌간의 연수와 교 에 부분적으로 위치해 있는 호흡조절 중추에 의해 좌우됨. 연수에 위치한 조절중추의 주요 부분은 호흡의 기본양상을 조절하고, 이것은 교의 중추에 의해 조절될 수 있음.

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운동신경섬유는 연수의 호흡중추에서 척수 로 분포. 신경섬유는 척수의 경수부에서

횡격막에 있는 횡격막신경으로 이어짐. 횡 격막과 다른 호흡근은 수의적이며 그 중 특히 대뇌 피질이라는 고위뇌중추에서 신 호에 의해 의식적으로 조절됨.

대부분의 호흡은 의식 없이 하며 중추 또

한 의식 없이 조절됨.

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②화학적 조절

호흡의 조절에서 중요한 부분은 맛이나 냄 새에 대한 수용체와 같이 체액에 용해된 화학물질에 민감한 화학수용체임.

호흡 조절하는 화학 수용체는 중추와 말초 에 위치.

중추화학수용체는 연수의 호흡중추 주위의 뇌간 양쪽에 있음.

이 수용체는 순환혈액의 CO2농도에 반응.

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호흡을 조절하는 말초화학수용체는 경동맥 체와 대동맥체에 위치. 경동맥체는 목에

있는 총경동맥의 분지점 근처에 위치한 반 면, 대동맥체는 대동맥궁에 위치.

주로 산소 공급의 감소에 반응하는 감각뉴 런을 포함.

혈액 내에 충분한 산소 여량이 있으므로,

호흡조절시 이산화탄소가 중추화학수용체

의 수준에서 가장 즉시 영향을 미침. 이산

화탄소 농도가 증가할 때 환기가 증가하는

데, 이는 증가된 이산화탄소를 대기중으로

배출시키기 위함임.

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6) 복부호흡

과환기 시에 많은 양의 공기가 폐포로 들어감. 이런 상황은 일반적으로 극심한 불안이나 통증, 또는 다 른 형태의 스트레스시 발생하는 깊고 빠른 호흡으 로 인해 일어남. 과환기는 혈액의 산소농도를 증가 시키고 이산화탄소 농도를 감소시켜 저탄산증을 유발.

혈액의 pH를 증가. pH의 변화는 현기증과 저림 유 발.

호흡은 호흡중추가 자극되지 않으므로 멈출 수도 있음. 이산화탄소 농도는 서서히 정상으로 환원되 고 규칙적인 호흡양상으로 다시 돌아옴.

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저환기 시는 불충분한 양의 공기가 폐포로 들어감. 원인은 호흡폐쇄, 폐질환, 호흡중 추의 손상, 약물에 의한 호흡중추의 억제, 그리고 흉부기형 등.

저환기는 혈액 내 이산화탄소 농도의 증가

를 유발. 혈액의 pH 감소.

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7) 호흡양상

- 호흡수의 변화는 많은 질환에서 매우 중요 하므로 신중하게 측정

- 호흡을 적어도 30초 동안 측정하며, 호흡 측 정시에 흡식과 호식시의 흉부의 오르내림을 각각 관찰

- 1분간의 호흡수를 얻기 위해서 30초간의 호

흡수에 2를 곱한다.

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① 호흡변화에 관한 용어

-과호흡: 호흡의 깊이와 속도의 비정상적인 증가.

-저호흡: 호흡의 깊이와 수의 감소.

-빈호흡: 호흡수가 과도하게 증가되는 것

-무호흡: 호흡의 일시적 정지. 짧은 기간의 무호흡은 깊 은 수면 중에도 정상적으로 발생.

-호흡곤란: 괴롭거나 힘이 드는 호흡의 주관적인 느낌.

-좌위호흡: 호흡곤란이 수직자세로 앉거나 침대나 의 자에서 2개의 포갠 베개에 기대면 경감되는 호흡

-체인-스토크 호흡:무홉흡상태가 점차 깊어졌다가 다시 얕아지는 호흡상태가 교대로 나타남

-비오호흡(Biot’s respiration): 돌연적으로 무호흡, 과호흡 을 교대로

-쿠스말 호흡:중증인 당뇨병과 심장기능 상실로 산증이 강할 떄 깊고 긴 호흡이 비교적 규칙적으로 이어짐

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②부적절한 호흡의 결과

-청색증: 혈액 내 불충분한 산소량으로 인해 피부와 점막이 푸르게 변하는 것

-저산소증: 조직의 산소농도가 정상보다 낮은 것. 무산소증과 다름

-저산소혈증: 동맥혈 내 산소농도가 정상보다 낮은 것.

-질식: 호흡의 중지 상태로 이는 종종 호흡기 도의 기계적인 폐쇄로 인해 초래.

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Ⅳ. 연령과 호흡기도

• 나이가 들면서 함께 호흡기도의 조직은 탄력 성을 잃고 뻣뻣함. 관절염에서와 같이 호흡근 의 수축력 상실로 인한 흉벽의 지름은 폐팽창 과 폐용량의 전반적인 감소를 유발. 식작용과 같은 방어기전의 감소는 감염에 대한 감수성 을 증가시킴.

• 폐질환의 발생빈도는 나이가 많을수록 증가.

이는 흡연과 또 다른 환경 자극원의 노출에 의해 촉진됨.

• 호흡치료사: 호흡장애를 평가하고 치료하는 전문가.