[생리학] 16. 호흡생리 (1) 호흡계

16. 호흡생리

 

16.1 호흡계

호흡계는 인체의 숨 쉬는 기능을 담당하는 시스템으로, 산소를 흡입하여 체내의 세포에 공급하고 이산화탄소를 배출하는 중요한 기관들의 집합체입니다. 주요 구성 요소로는 기관(호흡기관), 기도(호흡로), 폐, 그리고 호흡 근육들이 포함됩니다.

 

 

(1) 호흡

환기(ventilation) 또는 호흡(breathing)은 인체가 공기를 몸 안으로 가져오고 밖으로 내보내는 생리학적인 과정을 의미합니다.

호흡은 생존에 중요한 기능으로, 인체의 세포들이 산소를 공급받고 불필요한 이산화탄소를 배출하는 과정을 포함합니다. 호흡은 주로 횡격막(diaphragm)과 갈비뼈 사이의 호흡근, 그리고 이두근과 삼두근 등의 근육들이 협력하여 이루어집니다. 호흡과정은 두 단계로 나눌 수 있습니다.

① 들숨 (inhalation 또는 inspiration) : 호흡근이 수축하여 횡격막이 아래로 움직이고, 또한 갈비뼈가 올라가면서 가슴 용량이 증가합니다. 이로 인해 폐가 확장되고 외부의 공기가 호흡로(기도)를 통해 폐로 들어옵니다. 들어온 공기는 폐포의 표면과 혈액 사이에서 산소와 이산화탄소의 교환을 하게 됩니다.

② 날숨 (exhalation 또는 expiration) : 호흡근이 이완되면서 횡격막과 갈비뼈는 원래의 위치로 돌아옵니다. 이로 인해 폐가 수축되고 공기가 몸 밖으로 밀려나가게 됩니다. 이 과정에서 체내의 불필요한 이산화탄소가 배출됩니다.

호흡은 뇌의 호흡 중추와 주변 감각기관에 의해 조절됩니다. 호흡 중추는 뇌의 기저부에 위치하며, 혈압과 pH 농도 등의 신호를 감지하여 호흡 근육을 조절합니다. 또한 호흡의 자발적인 통제도 가능하며, 운동이나 감정, 스트레스 등에 따라 호흡이 변화할 수 있습니다.

호흡은 심혈관계와 밀접하게 연결되어 있어서, 산소와 이산화탄소의 교환을 통해 혈액이 적정한 수준으로 산소와 영양소를 조절하는 데에도 영향을 미칩니다. 따라서 건강한 호흡은 인체의 기능과 건강을 유지하는데 매우 중요합니다.

 

(2) 호흡계의 구조

① 기관(호흡기관) : 기관은 공기가 들어오고 나가는 경로를 제공합니다. 코, 입, 기도, 기관절개, 폐와 관련된 기관들을 포함하고 있습니다.

② 기도(호흡로기도(호흡로) : 기도는 공기가 목, 기관절개, 폐로 이동하는 관로를 의미합니다. 기도는 기도 내피세포로 덮여 있으며, 이 과정에서 공기가 정화되고 가열되는 역할을 합니다.

③ 폐 : 폐는 호흡과정에서 가장 중요한 역할을 수행합니다. 기관절개를 통해 들어온 공기가 폐에 도착하면, 폐포의 표면에 닿아서 혈액과 산소를 교환하게 됩니다. 이산화탄소는 호흡로를 통해 배출되고 산소는 혈액에 흡수되어 체내의 세포들에 공급됩니다.

④ 호흡 근육 : 호흡 근육은 호흡 과정을 위해 사용되는 근육들을 의미합니다. 주요 호흡 근육으로는 횡격근과 갈비뼈 사이의 호흡근, 이두근, 삼두근 등이 있습니다. 이 근육들은 호흡 동안 폐를 확장하고 수축시켜 공기의 흐름을 도와줍니다.

호흡계는 체내의 세포들이 생존하는데 필수적인 산소를 공급하고, 불필요한 이산화탄소를 제거하여 혈액의 산업수에서 pH를 조절하는 중요한 기능을 담당합니다. 호흡계의 원활한 동작은 인체의 건강과 생존에 결정적인 영향을 미치므로, 이를 위해 건강한 생활습관과 규칙적인 운동이 중요합니다.

 

(3) 흉강

흉강은 인체의 상체 부분에 속하며, 가슴 부위를 둘러싸고 있는 공간입니다. 흉강 내부에는 다양한 중요한 기관들이 위치하고 있으며, 호흡과 심혈관계에 관련된 중요한 기능들이 수행됩니다. 흉강의 구조에는 다음과 같은 기관들이 포함됩니다.

① 폐 (lungs): 우측과 좌측 흉곽에 각각 하나씩 위치하며, 호흡과 산소와 이산화탄소의 교환을 담당합니다. 폐는 호흡 중심으로부터 영향을 받아 확장하고 수축하여 호흡 과정이 이루어집니다.

② 심장 (heart) : 흉곽의 중앙에 위치한 심장은 혈액을 순환시키는 중요한 역할을 합니다. 심장은 왼쪽과 오른쪽 심방, 왼쪽과 오른쪽 심실로 이루어져 있으며, 혈액을 각각 폐와 몸 전체로 순환시킵니다.

③ 대동맥 (aorta) 및 폐동맥 (pulmonary artery) : 대동맥은 심실에서 나오는 산소가 풍부한 혈액을 몸 전체로 운반하는 큰 동맥이고, 폐동맥은 심실에서 나오는 이산화탄소가 풍부한 혈액을 폐로 운반하는 동맥입니다.

④ 대정맥 (vena cava) 및 폐정맥 (pulmonary vein) : 대정맥은 몸 전체로부터 이산화탄소가 풍부한 혈액을 심장으로 운반하는 큰 정맥이며, 폐정맥은 폐에서 산소가 풍부한 혈액을 심장으로 운반하는 정맥입니다.

⑤ 기관, 조직 및 혈관들: 흉강 내부에는 식도, 위, 간, 췌장, 혈관 등과 같은 다양한 기관들이 있습니다. 이들 기관들은 호흡과 혈액순환이 수행되는 데에 기여합니다.

흉강은 흉곽 뼈(갈비뼈와 승모골 등)로 둘러싸여 있으며, 이러한 흉곽 뼈와 횡격막과 함께 호흡과 관련하여 중요한 보호 기능을 제공합니다. 또한 흉강의 압력 변화는 호흡과 심장의 정상적인 기능을 유지하는데 도움이 됩니다.

흉강의 구조와 기능은 인체의 생명유지에 핵심적인 역할을 하므로 건강한 흉강과 호흡계의 유지와 관리는 중요합니다.

 

◎ 폐포

폐에는 수많은 작은 공기 포도 모양의 구조인 폐포(alveoli)가 있습니다. 이들 폐포는 호흡기관의 말단에 위치하며, 산소와 이산화탄소의 교환이 이루어지는 중요한 장소입니다. 폐포는 기관 내부를 채우는 막으로 둘러싸인 공기 포도 형태를 하고 있어서 효율적인 산소 및 이산화탄소의 교환을 가능하게 합니다. 폐포의 주요 특징은 다음과 같습니다.

① 표면적 : 폐포는 많은 수의 폐포가 모여 만들어진 구조이며, 그 표면적은 매우 넓습니다. 이로 인해 많은 양의 산소와 이산화탄소가 흡수 및 방출될 수 있습니다.

② 교환기능 : 호흡과정에서 폐포의 표면을 통해 산소가 폐로 들어와 혈액으로 흡수되고, 이산화탄소가 혈액에서 폐로 배출됩니다. 이를 폐포 내부의 혈관망과의 교류로 가능케 합니다.

③ 탄성과 수축성 : 폐포는 탄성과 수축성이 있는 특성을 가지고 있습니다. 호흡과정에서 폐는 흡기와 내기에 따라 팽창 및 수축하면서 호흡을 도와줍니다.

④ 연결 : 폐포들은 작은 기관들과 서로 연결되어 있습니다. 이들 기관은 공기를 폐포로 이동시키는 역할을 수행합니다.

폐포는 생명유지에 매우 중요한 역할을 담당하며, 호흡기관의 기능에 대한 이해와 폐포의 건강한 상태 유지는 건강한 호흡 기능을 유지하는데 중요합니다.