<호흡기계 건강문제와 간호>
호흡기계는 전도영역과 폐포로 구성된 호흡영역으로 나누며 환기(ventilation: 공기를 마시고 이산화탄소와 물을 내 보내는 것)와 가스교환(gas exchange: 폐포와 모세혈관막을 통한 산소와 이산화탄소의 이동)이라는 두 가지 기본 기능을 한다.
1. 호흡기계 구조
A. 상부기도(upper respiratory )
1) 코의 구조와 기능
(1) 코의 구조
- 코는 한가운데 비중격에 의해 두개의 콧구멍으로 나뉜다.
- 비중격(nasal septum); 연골과 뼈로 구성
- 비강은 입천정과 전두골, 사골, 접형골 사이에 위치, 비강의 벽은 점막으로 덮힌 뼈로 구성 - 비강점막-호흡부와 후부로 크게 나뉜다.
. Respiratory portion호흡부; 섬모 있는 상피세포 goblet cell . Olfactory portion후부; 섬모가 없는 점막세포와 후각세포
이 점막의 혈관분포는 들어온 공기에 습기와 열을 공급한다.
이곳의 혈액공급은 내·외경동맥에서 온다.
- 비강측벽; 상악골이 근간
. 상 중 하 비갑개 Turbinate 혹은 conchae
. 비갑개 아래로 비도 meatus superior, middle, inferior 비강의 면적을 넓힌다.
공기의 흐름을 느리게 한다.
- 부비동paranasal sinus; 두개골의 무게를 가볍게 한다. 소리의 공명을 하게 한다.
. 전두동frontal, 접형동sphenoid, 사골동ethmoid, 상악동maxillary - 신경; 삼차신경의 한가지인 안신경이 담당
(2) 코의 기능 - 호흡; 호흡기도
. 온도조절, 가습(구강호흡과 대조); 가습작용으로 하루 1000ml 정도의 수분 소실 -> 비인두에 도착할 때의 온도는 36-37도, 습도는 75-80%를 유지
. 정화작용; 점액(lysozyme 효소)의 살균성질, 섬모운동으로 인두로 운반되어 연하되어 위액의 염산에 의해 세균 파괴, 반사작용(반사성 무호흡증과 재채기)
- 후각; 상비갑개 대부분, 중비갑개 일부, 비중격의 윗부분
- 공명; 성대를 통하여 발성이 되고 인두, 구강, 비강을 통하여 공명하여 개인의 특유한 음색을 갖게 된다.
2) 인두의 구조와 기능 (1) 인두의 구조
① 구강과 비강을 후두와 연결한다.
② 구분
- 비강인두nasopharynx 코의 뒤쪽에서 연구개 위까지, 제 1-2 경추 높이
인두편도adenoid or pharyngeal tonsils, 이관편도tubal tonsil, 이관 인두구 개구 - 구강인두oropharynx 제 3경추 높이
구강편도palatine tonsils, 설편도lingual tonsil
- 후두인두 laryngopharynx 설골에서 후두와 식도 입구까지, 제 4-5 경추 높이 후두 입구에는 후두개(epiglottis)
③ 신경분포: 운동신경; vagal nerve, trigeminal nerve, accessory 지각신경; vagal, glossopharyngeal nerve
④ 인두편도의 배치 Waldeyer’ tonsillar ring (2) 인두의 기능
- 호흡기도의 역할
- 인체의 보호; 인두는 인체의 일차방어 - 공명
- 연하; 구강에서 인두로 일차 연하 작용
3) 후두의 구조와 기능 (1) 후두의 구조
- 후두의 상부는 제 4경추, 하부는 제 6 경추 높이에 있다.
. Thyroid cartilage(갑상연골); 후두의 앞부분을 형성 laryngeal prominence or Adam’s apple . Cricoid cartilage(윤상연골); 갑상연골과 제 1 기관륜 사이에 위치, 후두강 유지 역할
. Hyoid bone(설골); 갑상연골 위에 있어 후두와 혀나 다른 근육을 부착시킨다.
. Arythenoid cartilage(피열연골); 윤상연골 위에 위치하며 성대 사이의 공간인 성문을 열고 닫는다.
. Corniculate(소각연골), Cuneiform(설상연골)
- 후두개(epiglottis); 괄약근의 역할로 기도 내 흡인 방지하고 흉곽 내 압력을 증가시킨다.
- 신경분포 – 미주신경의 가지로 상후두신경과 하후두신경의 지배 (2) 후두의 기능
- 호흡기도; 성문열이 성대운동으로 열리고 닫힌다
- 방어작용; 후두구의 폐쇄 및 후두강의 수축, 기침반사로 기도로 음식물이 들어가는 것을 막고 이물을 배출한다.
- 발성작용; 성대의 진동에 의해 소리를 창조하고 인두, 구강, 비강, 부비동에서 공명하여 회화음이 된다. 후두 적 출시는 식도발성이나 인공후두로 회화가 가능하다.
- 연하작용
B. 하부기도(lower respiratory) 1. 하부호흡기계 구조
1) 기관(trachea): 11cm의 튜브모양의 관으로, C자 모양의 연골 링에 의해 지지되어 있어 기관벽이 허탈 되지 않 게 되어 있다.
2) 기관지 및 세기관지(bronchi and bronchiole) - 기관이 좌우로 나누어지는 부위를 분기부(carina)
- 우측기관지가 좌측보다 4cm정도 짧고 수직형태로 이물질이 들어가기 쉽다.
- 좌폐는 2개 폐엽, 우폐는 3개의 엽으로 나누어지고 다시 분절(segment)를 형성하는데 우폐는 10분절, 좌폐는 8분절로 나누어진다.
- 기관은 평활근으로 이루어져 자율신경계에 의해 지배된다. 교감신경이 자극되면 베타수용체에 의해서 기관지가 확장되는 반면, 부교감신경이 자극되면 기관지가 수축한다.
- 연골이 없으며 직경이 1mm이하인 기도는 세기관지 종말세기관지 호흡세기관지 폐포관(alveolar duct) 폐포(alveoli)
- 기관내강은 섬모(cilia)가 분포되어 있는 상피세포로 되어 있고 이 세포 사이에 있는 배상세포(goblet cell)에서 점액을 분비한다.
3) 폐와 폐실질
- 제 1 늑골 위에 폐의 첨부(apex)가 있고 횡격막에 폐의 기저부가 있다.
- 폐문(hilus): 폐를 지배하는 신경과 폐혈관, 기관지가 통과하는 폐의 중간부위 - 폐조직은 폐포와 모세혈관이 서로 그물처럼 얽혀있어 벌집 형상을 하고 있다.
- 폐포는 편평세포조직으로서 고무풍선모양의 얇은 막(0.5µ)으로 형성된 주머니로 보통 3억개의 폐포가 있으며 총 표면적은 70-80m2이다. 0.25-0.5mm 크기의 기낭
- 폐실질: 상피세포, 간질, 내피세포로 구성
- 호흡영역(acinus, 세엽): 호흡세기관지, 폐포관(가스교환의 35%), 폐포낭(65%)
- 폐포상피세포: typeⅠ(90-95% 차지)세포, typeⅡ세포, 그리고 폐포대식세포(alveolar macrophage)로 이루어짐, typeⅡ에서 폐포표면 장력을 감소시키는 계면활성제(pul. surfactant)를 생성
4) 흉벽(chest wall)
- 흉벽: 흉부외곽(thoracic cage, 12개의 늑골과 흉골), 흉막, 호흡근육
- 늑막(pleura): 폐 싸는 두겹의 막: 벽측늑막(parietal pleura), 장측늑막(visceral pleura)
- 두막 사이에 늑막강 형성: 20-25ml 정도의 늑막액이 있는데 호흡하는동안 두 면의 마찰을 감소시키고 폐허탈을 막아준다.
- 폐로 대기중의 공기가 들어오기 위해서는 흉강의 크기가 증가하여 흉강내 압력이 대기압보다 감소되어야 한다.
공기는 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하므로 외늑골간근(external intercostals muscle)과 횡격막이 수 축하면(에너지 소비) 흉곽이 커지므로 폐내는 1-2mmHg만큼 더 음압이 되어 흡기가 이루어지고 이완하면(수 동적 운동) 폐내는 2-3mmHg 만큼 더 양압이 되어 호기가 이루어진다
2. 하부호흡기계 기능 1) 호흡생리
① 환기(ventilation): 기도를 따라 폐로 드나드는 공기의 움직임.
- 흡기와 호기에 의해 산화된 신선한 공기는 폐로 들어가고 사용된 공기는 밖으로 나가는 순환과정이다.
- 안정시의 폐포를 드나드는 공기량은 4L/min이다. 환기량-혈류량 비율이 4/5 즉 0.8일 때 가스교환이 가장 효 과적으로 이루어진다.
② 확산
- 폐포에서 가스교환이 일어나는 것은 산소분압차에 의해 확산이 일어나기 때문으로 분압이 높은 곳에서 낮은 곳 으로 확산한다.
- 폐포내의 산소분압은 100mmHg이고 정맥혈의 산소분압은 40mmHg이므로 분압차에 의해 산소가 정맥혈로 확 산하여 들어간다.
③ 가스교환: 가스교환은 호흡세기관지나 폐포에서 일어나는 호흡과정
- 외호흡: 폐포와 모세혈관 사이에서 일어나는 산소와 탄산가스의 교환 - 내호흡: 모세혈관과 조직 사이에서 일어나는 산소와 탄산가스의 교환 - 사강공기(dead space air): 가스교환이 되지 않고 기도에 남아있는 공기
. 해부학적 사강: 비인두에서 종말세기관지까지의 공기 이동통로로 가스교환에 참여하지 않는 공기로 평균 150-200ml이다.
. 생리학적 사강: 공기가 폐포에 도달하긴 했지만 혈액의 공급이 없어서 실질적인 환기가 이루어지지 않는 경 우
④ 폐신장성, 탄성반동, 기도저항
- 폐신장성(lung compliance): 압력을 가했을 때 폐가 팽창되는 정도 . 경폐압(폐포내 압력-흉막강내 압력) 변화에 따른 폐용량 변화를 의미 . 정상 성인의 양쪽 폐 신장성(탄성): 200ml/cmH2O
- 탄성반동(recoil): 폐가 확장된 시점에서 폐를 허탈시켜 팽창되기 이전으로 되돌아가고자 하는 압력
- 기도저항: 기관지를 통해 공기가 흐를 때 공기에 가해지는 저항으로, 기도저항은 기도직경에 반비례한다. 구경 이 커지면 공기흐름에 대한 저항은 감소하고 부종, 울혈, 종양, 기관지 경련으로 기도가 좁아지면 공기흐름에 대한 마찰저항이 커진다.
⑤ 가스운반
- 산소는 적혈구 내에 있는 혈색소와 결합하여 운반된다.
- 약 98.5%의 산소는 산화혈색소(oxyhemoglobin, HbO2)가 운반, 나머지 1.5%는 혈장에 용해된 상태로 운반 - 혈색소는 100ml의 혈액에 15gm이 있으며 혈색소 1gm은 1.34ml의 산소와 결합할 수 있다.
- 혈색소는 산소분압이 높은 곳에서는 극히 짧은 시간(0.01초) 내에 산소와 결합하고 산소분압이 낮은 곳에서는 쉽게 산소를 분리한다.
- 산소해리곡선: 혈색소와 산소의 결합량이 산소분압 변화에 따라 변하는 모습을 그린 것
. 산소해리곡선은 S자 모양을 하고 있어서 폐포의 산소분압이 100mmHg에서는 혈색소가 결합할 수 있는 산 소와 거의 100% 결합하지만 말초조직에 이르면 조직산소분압이 20-60mmHg에서 경사도는 급하게 내려오 므로 다량의 산소를 방출한다.
. 산소의 분리는 조직의 온도상승, 산증, PaCO2↑, 2.3-DPG의 증가에 따라 상승 - 인체는 세포대사에 의해 분당 약 200ml의 이산화탄소를 생산하며 폐포환기로 배출 - CO2의 약 5%는 혈장에 용해된 상태로 운반, 나머지 95%는 혈색소와 결합함
- 대부분의 CO2는 적혈구내에서 수분과 결합하여 탄산(H2CO3)를 형성, 다시 H+와 HCO3-로 해리된 후 적혈구에 서 혈장으로 나와 약 1/3이 혈장에서 중탄산염 형태로 운반(CO2+H2O ↔ H2CO3 ↔ H+ + HCO3-)
⑥ 수소이온 균형
- 폐는 우리 몸의 수소이온의 균형을 유지한다. 호흡성 산증은 과탄산증(hypercapnea)으로 인해 오며 호흡성 알 칼리증은 이산화탄소 부족으로 온다.
2) 호흡조절
① 신경성조절
. 일차호흡중추(primary respiratory center): 연수에 있으며 흡기와 호기중추 있음: 호흡중추에서 나오는 원 심신경은 횡격막신경과 늑간근 운동을 지배하는 흉수의 척수신경이고 구심성신경은 미주신경 내에 있으며 주로 폐에서 시작
. 뇌교의 하부 2/3 영역에는 지속성 흡식중추(apneustic center), 뇌교의 상부 1/3 영역에는 호흡조정중추 (pneumotaxic center)가 있다
② 화학적 조절
. 중추화학감수체: 연수에 있으며 탄산가스의 농도와 뇌척수액 속의 수소이온 농도에 민감하다.
. 말초화학감수체: 대동맥소체(aortic body)와 경동맥소체(carotid body)로 동맥혈액의 탄산가스의 증가에도 반 응하지만 산소의 결핍시에 더 잘 반응한다.
. 대동맥동(aortic sinus)과 경동맥동(carotid sinus)에 있는 압력수용체는 혈압의 급격한 상승에 반응하여 호 흡중추를 일시적으로 억압하여 호흡을 느리고 얕게 함
. progesterone: 환기를 자극, 임신시에 과호흡 발생시킴 . 혈액온도가 높아지거나 혈액이 산성으로 되면 호흡 빨라짐 3) 호흡기계 방어기전
① 공기여과
② 점액분비: 기관과 기관지벽에 분포되어있는 배상세포에서 분비, 하루 점액량은 100ml
③ 섬모: 한 방향으로 움직여 점액이 균이나 먼지 등을 붙잡으면 기관쪽으로 이동시킴.
④ 대식세포: 외부에서 들어온 균이나 해로운 물질, 내부 균을 탐식
⑤ 기침반사(cough reflex)
⑥ 기관지 수축반사: 다량의 자극물질(먼지, aerosols)의 흡입을 예방하기 위한 반사작용
