호흡생리학

호흡생리학

Respiratory Physiology

호흡의 세 단계 과정

1. 허파환기(Pulmonary ventilation)

• 허파로 공기가 들어오고 나가는 과정

2. 기체교환(Gas exchange)

• 호흡막( Respiratory membrane)을 통해 폐포속 공기와 모세혈관 사이에 확산을 통해 기체교환

• 혈액과 다른 조직간의 기체교환

3. 기체운반(Gas transport)

• 폐포 모세혈관에서 다른 모세혈관으로의 혈액 이 동과정

• 저산소증(Hypoxia)

• 사이질액 사이의 산소농도가 낮아져 세포의 대사 활성이 크게 저하되는 상태

• 무산소증(Anoxia)

• 산소 공급이 완전히 차단되어 세포가 죽는 상태

• 노중풍(stroke)이나 심장발작(heart attack)

호흡의 세 단계 과정

허파환기

(Pulmonary Ventilation)

• 호흡관으로 공기가 드나드는 과정

• 호흡주기(reapiratory cycle)

• 호흡수(respiratory rate)

• 정상 호흡수 12~18회/min

• 어린이 18-20회/분

허파환기에 영향을 미치는 요인

• 압력차(pressure gradient)

• 가슴막안(pleural cavity)의 부피에 따라 결정

• 넓어지면 압력은? 좁아지면?

• 벽쪽 가슴막(pariental cavity)

• 허파쪽 가슴막(viceral pleura)

• 액체에 의해 결합되어 있는 형태

• 순응도(compliance)

• 허파의 탄력성과 팽창능력

• 순응도가 낮을수록 허파에 공기를 채워 넣기가 힘들어 짐

• 공기증(emphysema)

• 허파꽈리를 지지해 주는 조직이 파괴되어 순응도가 낮 아짐

• 호흡곤란 증후군(respiratory distress syndrome)

• 숨을 내쉴때 허파꽈리가 오그라들지 않게 도와주는 표 면 활성제의 생성량이 부족할 때 순응도가 낮아진다.

허파환기에 영향을 미치는 요인

호흡방식(mode of breathing)

• 안정호흡(quiet breathing)

• 근육의 수축에 의해서 숨을 들이쉬고 수동적인 기 전에 의해서 숨을 내쉬는 호흡

• 전체 호흡량의 75%는 가로막의 수축에 의해 25%

는 바깥갈비사이근의 수축에 의해

• But 임산부는?

• 강제호흡(forced breathing)

• 들숨과 날숨이 모두 근육의 수축에 의해서 발생

• 들숨: 보조근이 작용, 날숨: internal intercostal muscles(속갈비사이근)과 배근육이 작용

허파부피와 허파용량

• 일회호흡량(tidal volume)

• 한 번 호흡으로 허파에 드나드는 공기의 양

• 500ml 정도

• 날숨예비량

• 100ml 정도

• 들숨예비량

• 남성: 3300ml, 여성: 1900ml

• 페활량(vital capacity)

• 들숨예비량 + 날숨예비량+ 일회호흡량

• 잔기량(residual volume)

• 숨을 최대로 내쉰 뒤 폐에 남아있는 공기의 잔량

• 남성: 1200ml, 여성: 1100ml

• 이유: 허파의 표면이 가슴벽의 속면에 밀착되어 있어서 완전히 오그라들지 않기 때문

• 최소잔기량(minimal volume)

• 가습벽의 관통상 공기가슴증(pneumothorax) 이때 허파에 남아있는 공기의 양

• 표면 활성제 때문에 완전히 오그라들지 않아서 최 소한의 공기가 폐에 남아있음.

허파부피와 허파용량

기체교환

• 기체의 partial pressure(분압)

• 대기-액체간의 기체 분자의 확산

• 흡인한 공기

• 질소:78.6%, 산소:20.9%, 수증기:0.5%, 이산화탄 소:0.04%

• 해수면의 대기압

• 공기를 구성하는 기체들의 압력의 합

• P_N2+P_o2+P_H2o+P_co2=760mmHg

• 따라서 산소의 분압은?

• 표 15-1 참조

기체교환

감압병

(decompression sickness)

• 기압이 갑자기 낮아져 체액의 질소가 기 체로 변하면서 공기방울 형성

• 탄산음료

• 질소방울은 관절 안의 윤활액, 혈액, 뇌척 수액에 주로 발생

• 증상

• 관절의 통증으로 몸을 웅크림(called “bends”)

• 스킨수쿠버, 비행기 객실 주로 발생

순환계통의 기체분압

허파동맥을 흐르는 혈액?

혈액이 세정맥으로 나가는 동안?

• 사이질액

• 산소는 혈액에서 사이질액으로

• 이산화탄소는 사이질액에서 혈액으로 이동하여 모 세혈관의 기체 분압 평형을 맞춘다.

• 공기증(emphysema)

• 숨이 가빠지고 신체활동이 저하되는 만성질환

• 허파꽈리가 파괴

• 흡연, 노화

• 허파꽈리가 점차 확장되고 허파꽈리 벽이 터져 인 접한 허파꽈리가 합쳐진 넓은 공간이 형성됨

순환계통의 기체분압

호흡조절

(control of respiration)

• 평시 산소흡수량과 이산화탄소 생성량 = 모세혈관 의 산소 및 이산화탄소 운반량 = 허파의 산소흡수 량 및 이산화탄소 배출량

• 균형이 깨지면?

• 국소적인 혈류 조절

• 뇌 호흡중추의 작용

• 호흡수 및 호흡깊이 조절에 의해 평형유지

국소호흡조절

• 말초조직의 활성

• 사이질액의 이산화탄소 분압은 낮아지고 산소 분 압은 상승

• 따라서 조직으로의 산소 유입 증가

• 폐포의 국소 혈류, 환기량 증가

• 기체 운반의 효율 상승

뇌호흡중추(respiratory center) 의 조절

• 수의 조절

• 숨뇌와 다리뇌에 위치

• 호흡근육을 조절 호흡수와 호흡깊이를 변화

• 대뇌 겉질의 활성에 의해 발생

• 불수의 조절

• 허파 및 기도 그 밖의 여러 부위로부터 들어오는 감각정보의 영향을 받는다.

반사 호흡조절

• 평상시

• 신장수용기(stretch receptor)와 압력수용기

(baroreceptor)등의 기계수용기(mechanoreceptor) 와 (chemoreceptor)에 의해 조절

• 이러한 감각수용기에 의해 입력된 정보에 의해 호 흡이 변화는 것을 호흡반사라 한다.

기계수용기 반사

• 허파의 부피 변화, 동맥혈압의 변화

• 팽창반사(inflation reflex)

• 강제 호흡 시 허파의 과다 팽창을 막아주는 반사

• 신장수용기 – 미주신경을 통해 호흡주기 중추로 연결

• 허파부피가 늘어나면 – DGR의 들숨중추가 억제 VGR의 날숨중추가 흥분

• 수축반사(deflation reflex)

• 들숨중추를 억제하고 날숨중추를 활성

• 팽창반사 + 수축반사 = Hering-Breuer reflex

화학수용기 반사

• 혈액과 뇌척수액의 화학조성 변화를 감지, 호흡수와 호흡깊이 조절

• 목동맥팽대 근처의 목동맥토리와 대동맥활 근처의 대동맥토리에 위치한 화학수용기

• 동맥혈액의 pH, 이산화탄소 분압, 산소분압감지

• 숨뇌의 화학수용기

• 뇌척수액의 pH와 이산화탄소분압을 감지

• 호흡계통은 이산화탄소 분압의 영향을 더 받는다.

고위중추(Higher center) 에 의한 조절

• 다리뇌의 호흡중추에 명령을 내리거나 호 흡근육을 직접 조절 – 호흡활성에 영향

• 말을 하거나 노래, 분노, 섭식, 성흥분에 의해서 호 흡수와 호흡깊이 조절

• 둘레계통(limbic system)의 의해 의식적으로 조절

출생 시 호흡변화

• 첫 호흡의 강한 압력 이 폐에 남아 있는 소 량의 액체를 밀어내고 기관지 나무와 허파 꽈리를 팽창시킨다.

• 갈비뼈 관절염, 갈비 연골의 유연성 감소

• 50세 이상

– 모든 사람이 어느정도 의 공기증가 갖게 됨 – 담배의 노출량에 따라

다름

노화에 따른

호흡계통의 변화