호흡 생리

호흡 생리
생체, 특히 지구상의 동물체가 그 생명현상을 유지하기 위해서는 항상 에너지가 필요한데, 이 에너지는 우리가 섭취하는 음식물에 포함된 고분자 물질을산화 과정을통하여 분해함으로써 그때 유리되는 화학적 에너지를 이용한다. 따라서산화 과정에필요한 산소를 섭취해야 하고산화 과정의결과 생성된이산화탄소를배출해야 한다. 이렇게 생체가 산소를 섭취하고이산화탄소를배출하는 것을 호흡이라고 한다. 단세포동물이나 혹은 다세포동물이라 하더라도 신체의 크기가 작을 때에는 위의 산소나 이산화탄소의 교환이 세포막이나신체 표면을통한 기체의 확산만으로도 이루어질 수 있다. 그러나 신체의 크기가 작을 때에는 위의 산소나 이산화탄소의 교환이 세포막이나신체 표면을통한 기체의 확산만으로도 이루어질 수 있다. 그러나 신체의 크기가 크고, 구조가 복잡하고, 신진대사가 왕성한 고등동물에서는신체 표면에서의기체의 확산만으로는 불충분하다. 따라서 이런 동물에서는 기체교환 과정을 원활히 하기 위해서 다음과 같은 기능이발달하여있다. 기체교환이 이루어지는막이 표면적이크고, 그 막이 얇게발달하여있다. 사람을 포함한 고등동물에서 기체교환을 하는허파꽈리의총 표면적은 대단히 크고 또 두께가 얇다. 또어류에게서는호흡기로 아가미,곤충에게서는호흡기로 기관 등이 있어 여기서도 기체교환을 위해 표면적이 크게발달하여있다. 환기량을 증가시킨다. 즉, 기체의교환 면에서오래 접촉된 매질은 기체교환의 결과산소가소실되는 반면 탄산가스가 축적된다. 이런 매질은 신선한 매질과 교체되어야 한다. 이런 매질을 교체시키는 과정을 환기라고 하며, 이는 단위시간에 교체되는 매질의 용적으로 그 크기를 나타낸다. 호흡운동에서 공기의 흡기량 또는 호기량, 어류의 아가미를 통한 액체의 유량 등이 여기에 속한다.지금까지논한 것과 같은 이유로기체교환 면을통한 체액의 관류량도 증가시킨다. 육지의 고등동물에서는허파꽈리를,어류에게서는아가미를 혈액으로 관류시킴으로써 혈액 내와외계 매질사이에기체 농도 차를높게 해 준다.단세포동물에서도세포막을 통한 기체 교환은 세포질 내의 유동액에 의하여 더욱 원활히 이루어질 수 있다. 각 기체의교환 면에서환기량과혈액관류량이 서로 양적 평형을 이루는 것이 바람직하다. 즉,허파꽈리를출입하는 기체의 양과 이를 관류하는 혈액의 양이 일정 비율을 이루어야 기체교환이 효율적으로 이루어진다.이 중 하나만증가하거나 감소하면 기체교환이 불충분하거나 그 효율이 감소한다. 이처럼 외계의 매질과 혈액 사이의 기체교환을 외호흡이라 하며, 혈액과조직 사이의기체교환을 내호흡 또는조직호흡이라한다. 공기가 폐에 이르기 위해서는 코나 입, 인두, 후두, 기관, 기관지 및 소기관지 등의 기도를 통과하여야 비로소허파꽈리에도달하며, 여기서허파꽈리주위의 혈액과 기체교환이 이루어진다. 이와 같은 공기의 흐름은 전적으로압력 차에의하며, 이압력 차는흉곽의 팽창과 수축에 따른다. 폐는 탄력성 있는 기관으로 늑골, 흉골 및 척추로 구성된 흉곽 속에 좌, 우 두 개의원추 모양의폐가 들어 있으며, 복부와 흉곽을 구분하는횡격막위에 얹혀 있다.허파꽈리는그 표면적이 우리 몸 전체 표면적의 50배가 되고,폐 내에서의기체교환은허파꽈리에서만이루어지며, 이허파꽈리는매우 엷은 막과폐 모세혈관으로구성되어 이 엷은 막을 통하여허파꽈리내 기체와 혈액 간에 기체교환이 이루어지는 것이다. 흡기에 관여하는 근육으로는 횡경막과 외늑간근이 주된 근육이지만 대흉근, 소흉근 등 흉곽을 뒤로 신장할 수 있는 근육들도 부수적으로 작용할 수 있다.호 기근은내 늑간근이주된 근육이며, 복벽근처럼 등을 굽히게 할 수 있는 근육들이 부수적으로 호기에 작용할 수 있다.폐요. 적은일반적으로 네 가지의 용적과 네 가지의 용량으로 구분한다. 이중용량이란두 가지 이상의 용적을 합한 것들을 말한다. 이들은 성, 신장, 체위, 병변 등에 따라 변한다.안정 시한 번 호흡할 때폐 내로출입하는 기체량으로서 정상 성인 남자에서 약 500ml이다. tidal volume을 흡입한 후 다시 최대로 더 흡입할 수 있는 기체량을 말하며, 정상 성인에서 약 3,000ml이다. tidal volume을 호출한 후에 최대로 더 호출할 수 있는 기체량으로 정상 성인에서 약 1,000ml이다. 최대로 호출한 후에도폐 내에잔류하고 있는 기체량이다. 따라서 이 기체량은 직접 측정할 수가 없고 간접적인 방법을 이용한다. 정상 성인에서는 약 1,200ml인데 여러 폐질환의 경우 변동되는 수가 많다. 잔기량을 제외한 각종폐 용적은폐량 계로측정할 수 있으며, 폐량계에 의하여기록된폐량계도로부터 계산할 수 있다. 각종폐 용적은성별, 체중, 신장, 나이에 따라정상인 중에서도차이가 있다. 특히, 폐활량은 여러 가지 요인에 의해 변화하므로 폐활량의 측정은폐 기능을판단하는데 기초적인 자료로 이용된다. 호흡계의 중요한 기능은허파꽈리내의 산소분압 및 이산화탄소분압을 일정하게 유지함으로써 이들 기체가 정맥혈의기체 분압사이에 분압차에 의하여 기체교환을 일으켜 신선한 동맥혈로 만들어 동맥혈 내의 산소분압 및 이산화탄소분압을 일정하게 유지하는 데 있다. 이와 같은 기능은 흡기와 호기가 교대로 일어나는 율동적 호흡운동에 따른 환기에 의하여 수행되는 것이다. 흡입된 공기는 많은 양이허파꽈리에들어가지만말기에 흡입된 것은기체 교황이이루어지지 않는 기도에 머물러 있으며 이 속에 들어있는 공기의 조성은 흡기의 조성과 같다. 또한 호기에는 늦게 호출된 호기는 이곳에 머무르기 때문에 이것의 조성은 호출 당시의허파꽈리 기체의조성과 같게 된다. 이처럼 환기는 일어나더라도기에 교환이되지 않는 부위를 호흡 무효공간이라 한다.해부할 적호흡 무효공간은 성인 남자의 경우150ml 정도이다. 따라서 폐포환기량은 호흡량에서 호흡 무효공간을 유동한 기체량을 감해 주어야 한다. 예를 들어 설명하면안정 시분당 호흡량이5l일 때 만일 피검자가 150ml씩 33회 호흡했다면외부 공기는해부학적 호흡 무효공간까지만 들어갔다 다시 나오기 때문에 실제 폐포환기량은 0이 된다. 같은 호흡량일 경우라도 호흡수가 증가하면 폐포환기량은 감소하고 호흡 무효공간 환기량은 증가하게 된다. 즉, 폐포환기량을 증가시키기 위해서는 호흡수를 줄이고심호흡하는것이 유리한 셈이 된다. 그러나심호흡하면호흡으로 인한 운동량이증가한다.