호흡기학의 개요, 해부 및 생리

호흡기학의 개요

호흡기계통(respiratory system)은 세포에 산소를 공급하고 대사산물인 이산화탄소를 제거하는 역할을 하는 중요한 계통입니다.  필수적인 영양소를 에너지로 변화시키키 위해서는 산소가 필요하며 모든 신체조직에서 지속적으로 사용할 수 있어야 합니다.

호흡기 질환의 발생 가능성을 증가시키는 몇 가지 위험인자가 있습니다.

내적 위험인자는 유전적 소인으로 기관지 천식, 만성폐쇄성폐질환(COPD), 폐암 등 호흡기 질환의 발생 가능성은 가족병력이 있는 환자의 경우 증가됩니다.

외적 위험인자로는 환자 외부에 있는 원인이 호흡기질환 발병률을 증가시키는 것입니다. 이와 관련된 가장 중요한 요인은 흡연입니다. 흡연은 폐암, COPD 등 호흡기질환 발생과 중요한 연관성이 있습니다. 또한 폐렴, 폐색전도 흡연자의 경우 발생률이 높습니다.

또 다른 중요한 외적 위험인자는 환경오염원입니다. 고도로 산업화된 지역에 거주하거나, 특히 환기가 잘 되지 않는 좁은 공간에서 생활하는 사람은 호흡기 문제가 발생할 확률이 높습니다. 

해부 및 생리

기도는 해부학적으로 상기도(upper airway)와 하기도(lower airway)로 구분됩니다.

 

1. 상기도 해부

상기도는 몸 안으로 들어오는 공기를 가온, 가습 시키며 공기를 정화시키는데 매우 효과적입니다.

 

(1) 코안 - 공기는 처음에 콧구멍(비공)을 통해 코안(비강, nasal cavity)으로 들어가서 코털이 큰 먼지입자를 거릅니다. 공기가 코안 뒤쪽을 지나면서 코털을 통해 제거되지 않았던 미립자들은 코안 내 얇은 점액층에 포획됩니다. 

(2) 인두 - 인두(pharynx)는 코와 입안, 후두를 연결하는 깔때기 모양의 구조이며 코인두, 입인두, 후두인두 세 부분으로 이루어져 있습니다. 코인두는 인두의 가장 위쪽에 위치하며 코안의 뒷부분으로 여과, 가습, 가온이 됩니다. 

(3) 후두 - 후두(larynx)는 언어와 관련된 역할뿐만 아니라 소화기계통과 호흡기계통의 여과기관으로 기능을 하는 곳으로 세 쌍의 연골 (모 뿔연골, 잔뿔연골, 쐐기연골)과 방패연골, 윤상연골, 후두덮개로 구성됩니다. 공기를 들이마실 때(들숨), 세 쌍으로 된 연골이 넓게 펼쳐지고 후두덮개가 똑바로 위치하므로 공기가 자유롭게 기관 안으로 들어갈 수 있으며, 음식을 삼키면 후두덮개 끝이 뒤로 젖혀지고 세 쌍의 연골들이 닫히면서 음식을 식도로 보내게 됩니다.

 

2. 하기도 해부

(1) 기관 - 기관의 길이는 11cm 정도이며, C모양의 연골관으로 이루어져 있습니다. 이곳에는 코안 내에 분포된 세포와 같은 세포가 분포되어 있는데 이 세포들에 의해 분비되는 점액은 공기 내 미립자를 포획하고 섬모는 이 점액을 인두로 밀어 보냅니다. 또한 음식물이나 흡입된 물질로 인해 기관이 자극을 받아 기침이 유발되고, 이로 인해 기도 내 이물질이 제거됩니다. 흡연은 섬모(cilia)를 파괴시키고 기침만이 보호기 전으로 작용합니다.

(2) 기관지 - 기관은 왼쪽 주기관지, 오른쪽 주기관지로 나누어집니다. 오른쪽 주기관지는 기관이 거의 직선으로 이어진 듯한 모양이며, 왼쪽 주기관지는 왼쪽으로 좀 더 각이 져 있습니다. 이러한 해부학적 구조의 차이는 위 내용물이나 흡인된 이물질이 오른쪽 기관지를 통해 허파로 잘 들어가며 흡입성 폐렴이 오른 허파에 자주 발생하는 이유입니다. 주기관지는 제2차 (엽성) 기관지에서 제3차(분절성) 기관지로, 마지막으로는 세기관지로 분화됩니다. 세기관지는 대략 22회 가까이 분화된 후 종말 세기관지가 됩니다. 종말세기관지는 호흡세기관지가 되어 공기를 전달하는 기도에서 가스교환을 위한 장기로 전환됩니다.

(3) 허파꽈리 - 호흡세기관지는 허파꽈리관으로 분화된 후 허파꽈리주머니(폐포낭) 또는 허파꽈리를 이룬다. 허파에는 3억 개 정도의 허파꽈리가 있고 가스교환(산소와 이산화탄소의 교환)의 대부분은 허파꽈리에서 이루어집니다. 허파꽈리는 촉촉하고 개방되어 있는데, 허파꽈리 표면에 있는 세포에서 분포되는 표면활성제(계면활성제, surfactant)라는 중요한 화학물질이 있기 때문입니다. 표면활성제는 허파꽈리의 표면장력을 감소시켜 가스교환이 잘되도록 하며 허파꽈리 내의 대식세포는 인체의 면역체게의 일부로 미립자나 세균, 이물을 소화하는 기능을 합니다.

(4) 허파 - 허파(폐, lung)는 우측 세 엽, 좌측 두엽으로 나뉘어 있습니다. 또한 허파는 가슴막(흉막, pleura)이라는 결합조직으로 덮여 있고, 가슴막은 내장 쪽 가슴막/벽 쪽 가슴막으로 구성되어 있습니다. 내장쪽 가슴막은 허파를 덮고 있으며 이곳에는 신경섬유가 없고, 벽쪽 가슴막은 신경섬유가 분포되어 있습니다. 

(5) 허파혈관과 기관지혈관 - 허파동맥은 이산화탄소가 풍부한 혈액을 심장으로부터 허파로 보내어 산소를 공급받고 허파정맥은 허파로부터 산소가 풍부한 혈액을 심장으로 보내줍니다. 허파조직 자체는 대동맥에서 분기된 기관지동맥으로부터 대부분의 혈액을 공급받고 기관지정맥은 혈액을 허파에서 위대정맥(상대정맥)으로 돌려보냅니다. 

 

3. 생리적 과정

가스교환을 위해 환기, 확산, 관류의 세 가지 과정이 중요합니다. 

(1) 환기 - 환기(ventilation)는 허파에서 공기가 이동되는 기계적인 과정으로 들숨과 날숨, 두 단계로 이루어집니다. 들숨 동안에 공기가 허파로 들어가게 되고 날숨 중에는 허파에서 공기가 나가게 됩니다. 들숨이 시작되면 가로막은 수축되어 편평해지며 갈비사이근육이 수축되어 앞뒤, 양쪽 가슴 안의 직경이 확장됩니다. 이 두가지 작용으로 가슴의 용적이 확대되면 가슴안 내압이 감소됩니다. 대기압에 비해 가슴안 내압이 1~2mmHg 감소하면 외부의 공기가 기도를 통해 허파로 들어옵니다. 날숨 동안 가슴벽과 가로막이 정상 휴식 상태로 돌아가면 가슴안 내압은 바깥 기압보다 1~2mmHg 정도 증가됩니다. 이렇게 되면 허파에서 공기가 빠져나옵니다. 

(2) 확산 - 확산(diffusion)은 허파꽈리와 허파모세혈과 사이에서 가스가 교환되는 과정입니다. 허파꽈리 내 정상 산소압은 104mmHg인 반면 허파동맥을 통해 들어오는 혈액 내 산소분압은 40mmHg로 산소는 산소압이 풍부한 허파꽈리에서 산소압이 낮은 모세혈관으로 이동하게 되는데, 가스 농도의 증감에 따라서 적혈구가 허파모세혈관을 통해 이동되면서 산소가 풍부하게 변화됩니다. 

(3) 관류 - 관류(perfusion)는 허파모세혈관을 통해 혈액이 순환하는 것으로 충분한 혈액량, 완전한 허파모세혈관, 심장의 효율적 혈액 박출에 의해 좌우됩니다. 

 

오늘에 이어 다음시간에 호흡기계통의 평가와 호흡기 질환의 응급처치에 대해서 알아보겠습니다.