흉강(Thoracic Cavity)

흉강은 몸통(trunk)의 상부를 말하며 구역은 앞부분은 흉골(sternum)과 늑골의 연골이며 뒤로는 요추(intervertebral disc)를 가진12개의 흉곽 척추(vertebrae)이다. 옆으로는 늑골(ribs)과 늑간근이 있다. 아래로 횡격막이 있고 목의 아래쪽 밑 부분이다.

흉강의 옆은 폐와 흉막으로 덮여져 채워져 있으며 종격동(mediastinum)이 형성된 양옆에 있다.

종격동은 양 폐의 사이에 공간에 있으며 심장과 대혈관, 식도(oesophagus), 흉관(thoracic duct), 하행 대동맥(descending aorta), 상행 정맥(superior vena cava), 미주신경 및 횡격막 신경과 많은 임파선이 있다.

호흡기 근육(Respiratory Muscles)

많은 근육이 호흡(respiration)과 관련되어 직접 연결되어 있으며 주로 늑골 안쪽에서 폐로 공기가 들어올 수 있도록 흉부를 확장하는데 작용한다. 호흡에서 또 다른 중요한 근육은 횡격막으로 이것은 넓은 판상의 근육으로 흉부와 복부(abdomen)를 분리한다. 이곳을 통과하는 것은 식도, 주요 혈관과 미주 신경 가지가 있다. 호흡에서 횡격막은 위쪽으로 둥글게 있다가 아래쪽으로 움직여 복부를 압박하여 공기가 흉부로 들어가게 한다. 반대로 위쪽으로 움직이면 폐로부터 공기가 나가게 한다. 횡경막은 부분적으로 수의적으로 통제되며 연습을 통하여 더 잘 조절할 수도 있다.

폐 순환(Pulmonary Circulation)

폐동맥은 정맥혈을 우심실로부터 폐로 운반하며 그 가지는 세기관지에 닿아 있다. 계속하여 세동맥이 될 때까지 분지되어 모세혈관망을 이루어 폐포벽 또는 공기낭과 접촉된다.

이들 모세혈관은 매우 작은 구멍을 갖고 있어 적혈구가 서서히 통과하면서 막을 통한 가스 교환이 일어나는데 이것이 호흡의 기능이다. 폐 모세혈관은 다시 모여서 큰 혈관으로 형성되고 마지막으로 두개의 폐정맥이 되어 동맥혈을 좌심방으로 운반하고 좌심실을 거쳐 동맥을 통하여 전신으로 운반된다.

호흡의 기전(Mechanism of Respiration)

정상적인 호흡운동은 먼저 공기를 폐 속으로 흡입하는 운동인 흡식(inspiration)과 다음에 공기를 밖으로 뿜어내는 운동인 호식(expiration)으로 이루어진다. 흡식은 횡격막이 밑으로 평평하게 내려가고 늑골의 앞과 옆으로 올라가므로 흉곽의 용적이 증가함으로써 가슴의 기압이 대기보다 낮아져 공기가 폐 속으로 흘러 들어가게 된다. 호식은 여러 근육이 이전 상태로 되면서 흉곽이 축소되면서 공기를 밀어내는 것이다. 정상적인 호흡의 횟수는 개인차가 크지만 평균적으로 1분간 16-20회가 이루어진다.

호흡의 생리학(Physiology of Respiratory)

폐의 기능은 가스의 교환이다. 폐의 미세구조에서 폐 모세혈관은 수많은 폐포에 나누어지고 둘러싸고 있으며 여기서 적혈구가 폐포 내에서 작은 모세 혈관을 통과하면서 산소를 받아들이고 이산화탄소를 방출하는 것이다.

조직, 내호흡(Tissue or Internal Respiration)

산소로 포화된 헤모글로빈을 함유한 혈액은 신체를 순환하면서 최종적으로 모세혈관상(capillary bed)에 도달하면 매우 느리게 흘러 조직세포는 헤모글로빈으로부터 산소를 받아 산화 작용을 할 수 있게 되며 산화 과정의 산물인 이산화탄소는 혈액으로 교환되는 것이다.

폐호흡, 외호흡(Pulmonary Respiration or External Respiration)

여기서는 네 단계로 이루어지며 :
1. 통기(Ventilation): 폐포와 외부 공기 사이에 일어나는 교환과정의 호흡이다.
2. 폐를 통한 혈액의 흐름
3. 공기의 흐름과 혈액의 배분으로 폐의 각 부분에 정확한 양이 가도록 한다.
4. 분산(Diffusion): 폐포벽과 모세혈관막을 가스가 통과하는 과정으로 이산화탄소가 산소보다 쉽게 분산된다.

이 과정은 혈액이 폐로 정확한 양의 산소와 이산화탄소를 운반할 수 있도록 조절된다.

운동 중에는 폐로 산소보다 이산화탄소가 운반되어 이산화탄소가 충분히 배출되지 못하여 동맥 내 농도가 증가되면 뇌 속의 호흡 중추를 자극하여 호흡이 증가되고 통기가 증가되어 이산화탄소를 배출하고 더 많은 산소를 받아들이게 된다.

호흡의 조절(Control of Respiration)

호흡의 기전은 두 가지 요소인 1신경과 2화학적 조절에 의해 진행되고 조절된다. 어떤 요소는 연수(medullar oblongata)에 있는 호흡중추를 자극하고 자극된 중추는 자극을 일으켜 척추 신경을 통하여 호흡 근육인 횡격막과 늑간으로 전달된다.

▶ 신경에 의한 조절(Nervous control): 호흡중추는 연수에 있는 자율신경으로 호흡근육에 원심성으로 자극을 일으키며 이들 자극은 분당 16회 정도 횡격막과 늑간에 주기적으로 수축을 일으킨다.

▶ 화학적 조절(Chemical control): 이것은 호흡 운동의 빈도, 횟수 및 깊이를 통제하고 조절하는 궁극적 요소이다. 연수에 있는 호흡중추는 혈액의 반응에 매우 민감하다. 혈액의 염기성은 유지되어야만 한다. 이산화탄소는 대사되어 산성물질로 되어 호흡중추를 자극하여 호흡근육에 자극을 보낸다.

폐기능(Air Capacity of the Lungs)

전폐기량(Total Lung Capacity: TLC)은 약 5-5½L.정도이다. 통상 안정 시에 1회 흡식 및 호식에는 TLC의 10%정도로 1회환기량(tidal volume: TV)라 한다.

흡식 후 강제로 더 들이 마실 수 있는 공기의 양을 예비흡기량(inspiratory reserve volume: IRV)이라 하며, 호식 후 더 내뱉을 수 있는 양을 예비호기량(expiratory reserve volume: ERV)라 한다.

폐활량(Vital capacity)

강제 흡기 호기를 하면 호흡량은 상당히 늘어나며 이것이 폐활량이다. 측정은 호흡측정기(spirometer)를 사용한다. 성인 남자의 폐활량은 4L까지 측정되나 총폐활량과는 차이가 있다. 이는 최대한 강제로 폐 속에 공기를 호출하여도 통상 1-1.5L.의 공기가 남아있기 때문이다.

폐활량은 폐나 심장 질환 그리고 호흡근육의 노쇠로 감소된다.

1초량(Forced Expiratory Volume in One Second): 1초량이란, 최대 흡기 후 최초 1초 동안 호출할 수 있는 배출할 수 있는 양을 말하며 FEV1으로 표시한다. 정상인에서 FEV1은 폐활량의 80%정도이며 천식이나 기관지염과 같은 기도 수축 질환이 있는 경우 감소된다.

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