호흡과 운동

호흡과 운동

호흡기 구조

 인간이 호흡을 하면 흡입된 기체는 기도와 기관지를 거쳐 가스가 교환되는 폐포에 이르게된다.

 전도영역-상기도로부터 종말모세기관지까지.

공기의 통로역할, 가스교환이 일어나지 않아 해부학적 사강(anatomical dead space)을 형 성, 기관지 동맥으로부터 혈액을 공급받음.

 호흡영역-폐포낭에서 가스교환이 가능하고, 폐포까지 기체의 통로 역할, 폐동맥으로부터 혈액을 공 급받는다.

 폐포와 폐포사이에 궁극적인 가스교환이 이루어짐

호흡계

 호흡은

 폐환기

 폐포공기와 혈액 사이의 가스교환

 혈액에 의한 산소 및 이산화 탄소의 운반

 혈액과 조직세포 사이의 가스교환

 조직세포의 산소이용과 이산화탄소 생성과정

 외호흡-인체와 주위환경 사이에서 이루어지는

기체교환으로 인체의 에너지대사를 뒷받침하는 역할

 내호흡-세포가 혈액으로부터 산소를 취해 소모하고 대 사 결과 생성된 이산화탄소를 혈액으로 유리하는 작 용을 하는데 이를 세포호흡이라 한다.

외 호 흡

내 호 흡

호흡역학

 안정상태에서 흡기작용은 흉곽의 용적을 증가시킨다.

 횡경막은 아래방향으로, 외늑간극은 수축에 의해 외상방으로 증가 한다.

 안정상태에서 호기작용은 횡격막과 외늑간근을 이완시키 며, 흉강은 원래의 크기로 돌아간다.

 호기작용은 호기근, 특히 복부근에 의해서 촉진된다.

호흡계의 작용

 분당환기량(minute ventilation)은 1분 동안 흡기와 호기되 는 공기의 양을 뜻한다.

 분당환기량은 1회 호흡량(tidal volume)과 분당호흡수 (respiratory frequency)에 의해 결정된다.

 안정시 환기량은 개인차가 있지만, 약 6ℓ/min정도

 안정시 분당호흡수는 약 12회 정도이고, 1회 호흡량은 약 0.5ℓ정도이다.

 환기량의 증가는 호흡의 빈도와 심도가 증가함으로써 이 루어진다.

폐용적과 폐용량

 폐용적과 폐용량은 성, 연령, 체격, 신체운동 여부 등에 따 라 변한다.

 강제호기량은 최대로 숨을 들어마신 후 가능한 한 신속하 게 최대로 숨을 내쉴때 1초 또는 3초간 배출되는 양을 말한 다.

 강제호기량 비율이 낮은 것은 폐기종같이 폐의 탄성이 감 소하거나 천식과 같이 기도저항이 높은 상태에 있으면 낮 아진다. – 폐쇄성 환기상태

 폐섬유증과 같은 폐의 섬유성 결합조직이 증식되면 폐활 량이 현저히 감소하지만, 강제호기량에는 거의 변화가 없 다. – 저항성 환기장애.

운동전의 환기량의 변화

 정상적인 안정상태에서 분당환기량은 사람에 따라 다양하 게 나타난다.

 일반적으로 안정시 1회호흡량은 400~600㎖이고, 호흡수는 분당 10~25회이다.

 운동을 시작하기 직전에 환기량이 증가하는 현상이 나타 나는데, 이는 운동을 예상하며 대뇌피질로부터으 자극이 뇌간의 연수에 있는 호흡중추를 흥분시키기 때문이다.

운동 중의 환기량 변화

 운동 시작후 몇초 이내에 급격한 증가가 일어난다. 이러한 증가는 활동근의 운동결과로 일어나는 관절에서의 자극과 관계가 있다.

 급격한 증가가 끝난 후 최대 수준의 항정상태까지의 느린 증가가 나타난다.

환기량과 무산소성역치

 운동강도를 점진적으로 증가시키면, 산소섭취량은 운동강 도에 비례하여 직선적인 증가양상을 보이지만, 환기량은 최대강도에 근접하는 어느시점에서는 급격한 증가양상을 보인다. – 무산소성역치

 무산성성역치는 젖산이 축적되는 시점과 일치하거나 약간 지연되어 나타난다.

 환기량이 급증하는 시점을 환기역치, 젖산축적이 시작되는 시점을 젖산역치라고 부르기도 한다.

 무산소성역치는 일반인이 대체로 최대산소섭취량의

55~75%에 해당하는 운동강도에서 나타나는 반면, 지구성 운동선수는 70~85%의 범위에서 나타난다.

 훈련자에게 무산소성역치가 지연되어 나타나는 것은 그들 은 유산소과정에 의한 에너지 생산능력이 높다는 것을 말 한다.

산소부채

 운동 시작과 동시에 VO₂는 증가하는데, 필요량이 바로 공 급되지 않기 때문에 초기에는 공급이 수요를 밑돈다. – 산 소부족

 운동강도가 중간 이하일 때에는 수분이내에 수요와 공급 은 균형을 이른다.

 운동종료와 함께 VO₂는 감소하지만, 곧 바로 안정시의 값 까지 감소하지는 않고, 잠깐 동안 안정시를 웃도는 산소섭 취가 계속된다. 이것은 운동초기의 부족분을 보충하기 위 해서인데, 이것을 산소부채라고 한다.

가스교환의 기전

 폐포와 모세혈관, 조직세포와 모세혈관 사이의 가스교환은 확산이라는 물리적 과정을 통해 형성된다.

 확산은 분압의 차이에 의해서 일어난다.

 폐는 산소와 이산화탄소가 교환되는 장소이며, 이 교환은 확산을 통해서 이루어진다.

 이산화탄소는 모세혈관이 폐포보다 높기 때문에모세혈관 에서 폐로 이동한다.

가스운반

 폐포에서 폐-모세혈관의 혈액 속으로 확산되는 산소는 조 직으로 운반되어 소비된다.

 조직에서 조직-모세혈관의 혈액 속으로확산되는 이산화탄 소는 폐포로 운반되어 배출된다.

산소운반

 폐용량과 폐용적의 변화는 트레이닝 외에 성, 연령, 체격, 체중 등에 의해서 결정된다.

 산소는 혈장에 의해 용해된 상태로 운반되거나(3~4%), 적 혈구 내 헤로글로빈에 의해서 운반된다(97%).

 산소는 적혈구와 화학적으로 결합하여 산화헤모글로빈 (HbO₂)형태로 운반된다.

 헤모글로빈은 산소를 조직에 유리하고 나면 환원헤모글로 빈이 된다.

 산소분압이 100mmHg인 동맥혈 산소포화도는 약 97.5%이 며, 산소분압이 40mmHg인 혼합정맥혈 산소포화도는 약 75%이다.

 동맥혈과 정맥혈간의 산소함유량 차이를 동정맥산소차라 한다.

트레이닝과 호흡계의 변화

 일반적으로 폐용량과 폐용적의 변화는 트레이닝 외에 성, 연령, 체격, 체중 등에 의해서 결정된다.

 폐활량은 약간 증가하나, 총폐용량은 변화하지 않는다.

 안정시의 폐환기량은 트레이닝 후에 변화가 없거나 약간 감소되나 최대운동시의 최대환기량은 상당히 증가된다.

문제

 호흡의 영역을 구분하고 각각에 대해 설명하시오.

 안정시 흡기작용의 기전에 대해 설명하시오.

 안정시 호기작용의 기전에 대해 설명하시오.

 폐용량과 폐용적과 관련된 용어들을 정리하고 간단히 설 명하시오.

 동맥과 정맥의 산소, 이산화탄소 분압에 대해 설명하시오.