[생리학] 16. 호흡생리 (3) 호흡역학

16. 호흡생리

 

16.3 호흡역학

호흡역학은 폐의 기계적인 동작과 관련된 과학적 분야로, 폐의 확장, 수축, 압력 변화 등을 이해하고 분석하는 연구 분야입니다. 이는 호흡 과정을 조사하고 호흡기 질환을 진단하고 치료하는 데 중요한 역할을 합니다. 호흡역학은 주로 다음과 같은 개념들을 포함합니다.

 

 

① 폐확장과 수축 : 호흡역학은 폐의 확장과 수축과 관련된 개념을 다루는데, 이는 호흡 기능을 이해하는 데 핵심적입니다. 호흡 과정에서 폐는 팽창되고 수축하며, 이로 인해 공기가 폐로 흐르고 나가게 됩니다.

② 폐압력 변화 : 호흡 과정에서 폐압력은 변화하며, 이는 공기의 흐름을 조절하는 데 중요한 역할을 합니다. 폐의 압력 변화는 기관의 확장과 수축에 따라 발생하며, 이로 인해 공기가 폐로 흐르고 나갈 수 있게 됩니다.

③ 호흡기 근육의 역할 : 호흡은 호흡기 근육의 움직임에 의해 이루어집니다. 이에는 갈비뼈, 횡격막, 인두근 등이 포함됩니다. 호흡역학은 이 근육들이 어떻게 작동하는지를 연구하고, 호흡 과정을 효율적으로 조절하는 방법을 탐구합니다.

④ 인공호흡기 및 호흡보조기기 : 호흡역학은 인공호흡기나 호흡보조기기의 개발과 사용에도 관련됩니다. 이러한 기기들은 호흡 곤란한 환자들을 지원하고 생명을 보호하는 데 중요한 역할을 합니다. 호흡역학은 이들의 작동 원리와 효과적인 사용 방법을 연구합니다.

이처럼 호흡역학은 폐의 기계적인 동작과 관련된 여러 가지 개념을 다루며, 이를 통해 호흡과 관련된 문제를 해결하고 호흡기 질환의 이해와 치료에 도움을 줍니다.

 

(1) 흡식과 호식

폐환기는 공기가 폐로 흘러들어오고 나가는 과정을 의미합니다. 이 과정은 호흡의 핵심이며, 폐에 산소를 공급하고 이산화탄소를 제거하는데 필수적입니다. 폐환기는 두 가지 주요 단계로 이루어집니다.

흡기 (inhalation)는 공기가 외부에서 호흡기로 들어오는 과정입니다. 이는 다음과 같은 단계로 이루어집니다.

① 갈비뼈와 횡격막이 확장하면 폐는 팽창되어 용량이 증가합니다.

② 폐가 팽창되면 폐 내부 압력이 낮아집니다.

③ 외부 기압보다 낮아진 폐 내부 압력으로 인해 공기가 기관을 따라 들어오게 됩니다.

④ 폐안의 폐포에 산소가 흡수되는 동시에, 이산화탄소가 혈관을 통해 배출됩니다.

 

호기 (exhalation)는 폐에서 공기가 나가는 과정을 의미합니다. 이 과정은 다음과 같은 단계로 이루어집니다.

① 갈비뼈와 횡격막이 수축하면 폐는 수축되어 용량이 감소합니다.

② 폐가 수축되면 폐 내부 압력이 증가합니다.

③ 폐안의 폐포 내부 압력이 기외기압보다 높아지면 공기가 기관을 따라 나가게 됩니다.

④ 호기 과정에서는 폐 안에 쌓인 이산화탄소가 배출되며, 이로 인해 혈액에 산소가 다시 흡수됩니다.

폐환기는 호흡기 근육의 확장과 수축에 의해 조절되며, 호흡 과정을 통해 몸에 산소를 공급하고 이산화탄소를 제거하여 정상적인 대사를 유지하는 데 중요한 역할을 합니다.

 

(2) 폐용적과 폐용량

폐용적과 폐용량은 호흡 기능을 평가하고 설명하는 중요한 개념입니다. 아래에서 폐용적과 폐용량에 대해 자세히 알아보겠습니다.

폐용적 (lung volume)은 폐에서 발생하는 다양한 상태의 공기 양을 의미합니다. 이러한 용적은 호흡 운동 및 폐 기능을 분석하는 데 중요한 정보를 제공합니다.

① Tidal Volume (TV): 정상 호흡에서 각 호흡 주기마다 들어오고 나가는 공기의 양을 의미합니다.

② Inspiratory Capacity (IC): 정상 호흡 상태에서 흡기로 들어올 수 있는 최대 공기 양을 나타냅니다.

③ Functional Residual Capacity (FRC): 호흡 기능의 유지 상태에서 폐에 남아 있는 공기 양입니다.

④ Total Lung Capacity (TLC): 폐 용량 중 최대 용량으로, 폐에 들어있는 전체 공기 양을 나타냅니다.

 

폐용량 (lung capacity)은 폐의 여러 부분에 저장되는 공기의 양을 나타내는 말입니다. 다양한 폐용량이 있으며, 각각의 용량은 폐 기능과 호흡 기능을 평가하는 데 도움이 됩니다.

① Vital Capacity (VC): 폐에서 가장 많은 공기 양을 내놓을 수 있는 최대 용량을 나타냅니다. 폐 전체의 최대 확장과 최대 수축 상태 사이의 용량을 측정합니다.

② Inspiratory Reserve Volume (IRV): 최대 흡기 후 추가로 더 흡입할 수 있는 공기의 양입니다.

③ Expiratory Reserve Volume (ERV): 최대 호기 후 추가로 더 내놓을 수 있는 공기의 양입니다.

④ Residual Volume (RV): 폐에서 항상 남아 있는 공기의 양으로, 완전히 비우는 것이 어렵습니다.

폐용적과 폐용량은 호흡 기능을 평가하고 폐의 건강 상태를 판단하는 데 중요한 지표입니다. 이러한 값들은 폐기능검사를 통해 측정되며, 호흡기 질환의 진단과 치료 계획에 큰 도움을 줍니다.

 

(3) 폐질환

폐질환은 폐와 호흡 기관에 영향을 미치는 다양한 건강 문제를 가리킵니다. 이러한 질환은 호흡 과정과 기능에 직접적인 영향을 미칠 수 있으며, 일부 경우에는 심각한 합병증을 유발할 수도 있습니다. 아래에서 몇 가지 주요 폐 질환에 대해 알아보겠습니다.

① 천식 (asthma) : 천식은 기관지의 염증으로 인해 기관지가 좁아지고 분비물이 증가하여 호흡이 곤란해지는 질환입니다. 호흡 곤란, 기침, 가슴 답답함 등의 증상이 나타날 수 있으며, 호흡기 확장제나 스테로이드 등을 이용한 치료가 이루어집니다.

② 만성 폐쇄성 폐질환 (chronic obstructive pulmonary disease, COPD) : COPD는 만성적으로 기관지와 폐에 염증이 발생하여 기관지가 좁아지고 폐 기능이 저하되는 질환입니다. 흡연과 공기 오염 등의 요인이 원인이 될 수 있으며, 호흡 곤란, 기침, 가래 등의 증상이 나타납니다. 적절한 치료와 퇴행을 줄이는 라이프스타일 관리가 필요합니다.

③ 폐결핵 (pulmonary tuberculosis, TB) : 결핵은 결핵균(mycobacterium tuberculosis)에 의해 유발되는 감염 질환으로, 주로 폐에 영향을 줍니다. 기침, 가래, 피로감 등의 증상이 나타나며, 항결핵 약물로 치료가 이루어집니다.

④ 폐암 (lung cancer) : 폐에서 발생하는 악성 종양으로, 흡연이나 환경적인 요인과 연관이 있을 수 있습니다. 호흡 곤란, 가슴 통증, 기침, 피하거나 감소하는 체중 등의 증상이 나타날 수 있으며, 조기 발견과 수술, 화학 요법, 방사선 요법 등이 치료 방법이 될 수 있습니다.

⑤ 폐부종 (pulmonary edema) : 폐의 혈관이 과다한 체액으로 인해 물이 쌓이는 상태를 말합니다. 호흡 곤란, 기침, 흉통 등의 증상이 나타나며, 기저 질환이 치료 대상이 됩니다.

⑥ 폐렴 (pneumonia) : 폐의 기관지와 폐포가 염증으로 인해 감염되는 질환으로, 박테리아, 바이러스 또는 기타 병원체에 의해 발생할 수 있습니다. 발열, 기침, 가래, 호흡 곤란 등의 증상이 나타나며, 항생제 등으로 치료됩니다.

⑦ 폐섬유증 (pulmonary fibrosis) : 폐섬유증은 폐조직 내 결합조직이 비정상적으로 증가하여 폐 기능을 손상시키는 만성적인 폐 질환입니다. 이 질환은 폐의 과도한 섬유화로 인해 폐조직이 경직되고 유연성을 잃는 것을 특징으로 합니다. 폐섬유증의 주요 증상은 호흡 곤란, 기침, 가슴 통증, 산소 부족으로 인한 피로감 등이며, 진행되면 점차적으로 호흡기능이 감소하고 일상생활에 불편함을 초래할 수 있습니다. 이 질환은 폐조직에 염증이나 손상이 있는 경우에 발생할 수 있으며, 특정 약물 또는 환경적인 요인과의 노출과 관련될 수 있습니다.

이 외에도 호흡기 질환에는 다양한 종류와 원인이 있습니다. 폐 질환은 조기 발견과 적절한 관리가 중요하며, 건강한 라이프스타일과 흡연을 피하는 등의 예방 조치가 필요합니다.