호흡생리①_호흡계 구조

호흡계는 인체의 생명 유지에 필수적인 산소(O2) 공급과 이산화탄소(CO2) 배출을 담당한다. 이 과정은 공기의 기계적 이동(환기), 폐 내 가스 교환, 가스의 운반, 조직 내 가스 확산을 포함하며, 호흡기 구조와 역학이 유기적으로 작용한다.

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01. 호흡계 구조 (Structure of the Respiratory System)

호흡기는 구조와 기능에 따라 전도부(conducting zone)와 호흡부(respiratory zone)로 나뉘며, 이는 각각 공기의 전달과 가스 교환 역할을 수행한다.

1) 전도부 (Conducting Zone)

• 구성: 비강 → 인두 → 후두 → 기관 → 주기관지 → 엽기관지 → 세기관지
• 기능: 공기 여과, 가습, 온도 조절, 병원체 방어 (점액 및 섬모 활동)
• 점막 방어 체계: 섬모가 이물질과 점액을 인두 쪽으로 이동시킴 (섬모청소작용)

2) 호흡부 (Respiratory Zone)

• 구성: 호흡세기관지 → 폐포관 → 폐포낭 → 폐포
• 폐포(Alveoli): 폐포는 가스 교환의 중심 구조로, 얇은 단층 편평상피로 구성되어 있으며, 그 표면에는 풍부한 모세혈관망이 분포되어 있다.
• 폐포포식세포: 먼지, 병원균 제거
• 서팩턴트 분비 세포: 표면장력 감소 → 폐 허탈 방지

3) 보조 호흡 구조

• 횡격막(Diaphragm): 주요 흡기근. 수축 시 흉강 부피 증가
• 늑간근(Intercostals): 늑골을 들어올려 흉강 확장
• 흉막(Pleura): 장측흉막과 벽측흉막 사이의 흉막강은 소량의 윤활액과 음압 유지로 폐확장을 돕는다.

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02. 폐용적과 폐용량 (Lung Volumes & Capacities)

폐는 다양한 상황에서 공기의 양이 변하며, 이는 폐기능을 객관적으로 평가하는 지표가 된다.

1) 폐용적(Lung Volumes)

• 일회 호흡량 (Tidal Volume, TV): 정상 호흡 시 한 번에 들어오거나 나가는 공기량 (약 500 mL)
• 예비 흡기량 (Inspiratory Reserve Volume, IRV): 최대 흡기 시 추가로 들이마실 수 있는 공기량 (약 3000 mL)
• 예비 호기량 (Expiratory Reserve Volume, ERV): 최대 호기 시 추가로 내쉴 수 있는 공기량 (약 1200 mL)
• 잔기량 (Residual Volume, RV): 최대 호기 후에도 폐에 남아 있는 공기량 (약 1200 mL)

2) 폐용량(Lung Capacities)

• 폐활량 (Vital Capacity, VC): 최대 흡기 후 최대 호기 시 공기량 = TV + IRV + ERV (약 4700 mL)
• 기능적 잔기용량 (Functional Residual Capacity, FRC): 평상시 호기 후 폐에 남아 있는 공기량 = ERV + RV (약 2400 mL)
• 총폐용량 (Total Lung Capacity, TLC): 폐가 담을 수 있는 최대 공기량 = TV + IRV + ERV + RV (약 6000 mL)
• 흡기용량 (Inspiratory Capacity, IC): 최대 흡기량 = TV + IRV

3) 측정과 임상적 의의

• 스파이로미터: TV, IRV, ERV, VC 등 측정 가능
• RV, FRC, TLC: 헬륨 희석법, 질소 세척법, 전신 플레티스모그래피 필요
• 폐기능 검사(PFT)는 폐쇄성(예: COPD)과 제한성(예: 폐섬유증) 질환의 감별에 활용됨

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03. 호흡 역학 (Pulmonary Mechanics)

호흡 역학은 공기의 이동과 관련된 기계적 힘(압력, 저항, 순응도, 탄성력 등)을 설명한다.

1) 폐 환기의 기전

• 흡기: 횡격막과 외늑간근 수축 → 흉강 부피 증가 → 흉강 내 압력 감소 → 대기압 > 폐압 → 공기 유입
• 호기: 정상 호기는 수동적 (폐 탄성반동), 격렬한 호기 시 복부근 및 내늑간근 수축 → 능동적 호기

2) 흉막강과 음압

• 폐는 스스로 팽창할 능력이 없으며 흉막강 내 음압에 의해 흉벽에 밀착된다.
• 기흉: 흉막강 내 공기 유입 시 음압 소실 → 폐 허탈 발생
• 긴장성 기흉: 응급상황, 심혈관계까지 압박 가능

3) 폐 순응도 (Compliance)

• 폐와 흉벽이 얼마나 쉽게 팽창하는지를 나타냄
• 순응도 감소 → 폐 경직 (폐섬유증)
• 순응도 증가 → 과도한 확장 (폐기종)

4) 기도 저항 (Airway Resistance)

• 공기 흐름에 대한 저항. 기도 직경에 반비례
• 세기관지 평활근 수축, 점액 증가, 염증 → 저항 증가
• 흡입약물(베타2 작용제 등)을 통해 저항 완화 가능

5) 폐 탄성력과 표면장력

• 탄성반동력: 폐가 원래 크기로 돌아가려는 성질
• 표면장력: 폐포 내 수분막에서 발생
• 서팩턴트: 폐포 II형 세포에서 분비, 표면장력 감소 → 폐포 안정화, 무기폐 예방

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