26.11 : 폐환기: 흡입

폐환기는 폐에서 산소와 이산화탄소의 교환을 보장하는 중요한 과정입니다. 폐로 공기를 유입하고 폐에서 배출하는 것을 말하며, 신체가 산소를 얻고 노폐 이산화탄소를 제거할 수 있도록 합니다. 이 글에서는 폐환기의 기본 원리, 메커니즘, 호흡계 내 압력의 상호 작용을 포함한 복잡한 폐환기를 살펴보겠습니다.

보일의 법칙은 호흡량과 압력을 조사할 때 특히 적절해집니다. 폐환기의 맥락에서 몇 가지 핵심 용어를 이해하는 것이 필수적입니다.

일회호흡량(TV)은 의식적인 노력 없이 정상적인 호흡 중에 흡입되거나 호기되는 공기의 양을 말합니다.

예비흡기량(IRV)은 일회흡입량을 넘어 강제로 흡입할 수 있는 최대 공기량입니다.

예비호기량(ERV): 일회호기량을 넘어 강제로 내쉬어질 수 있는 최대 공기량입니다.

잔기량(RV): 최대 호기 후 폐에 남아 있는 공기의 양입니다.

이러한 호흡량은 폐활량과 같은 중요한 지표를 계산하는 데 도움이 됩니다.

폐활량(VC)은 일회호흡량, 예비흡기량, 예비호기량의 합계입니다.

더욱이 호흡량과 압력 사이의 관계는 복잡하게 연결되어 있습니다. 정상적인 흡기(흡입) 동안 횡격막과 외부 늑간근이 수축하여 흉강이 확장됩니다. 이 확장은 폐 용적을 증가시켜 폐내 압력이 감소하여 공기가 대기에서 폐로 흐를 수 있게 합니다.

흡입의 메커니즘

흡입은 횡격막, 늑간근, 흉강 확장을 포함하는 일련의 상호 연결된 과정으로 인해 발생합니다. 각 단계를 분석해 보겠습니다.

•  횡격막 수축: 정상적인 흡입 시, 주요 근육은 횡격막입니다. 이 돔 모양의 시트 같은 근육은 흉강(흉강)과 복강을 분리합니다. 우리가 흡입할 때 횡격막은 수축하고 납작해져서 흉강의 부피가 증가합니다. 이 작용은 폐내 음압을 생성하여 공기를 폐로 끌어들입니다.
•  늑간근 결합: 늑간근은 흡입에 관여하는 또 다른 중요한 근육 그룹입니다. 갈비뼈 사이에 위치하며 외부 늑간근과 내부 늑간근으로 나뉩니다.
•  외부 늑간근: 흡입 시 이 근육은 수축하여 늑골을 들어올리고 확장합니다. 이 움직임은 흉강의 부피를 더욱 증가시켜 공기 흡입을 향상시킵니다.
•  내부 늑간근: 이 근육은 심호흡과 강력한 호기를 돕습니다. 강제로 흡입하는 동안, 상부 내부 늑간근이 수축하여 흉곽을 더욱 들어올려 폐가 더 크게 확장될 수 있습니다.
•  흉강 확장: 횡격막이 수축하고 늑간근이 맞물리면서 흉강은 여러 방향으로 확장됩니다. 이 확장은 폐 내부의 압력을 낮추어 외부 공기와 호흡계 내부의 공기 사이에 압력 차이를 만듭니다. 결과적으로 공기가 폐로 몰려들어 폐포(작은 기낭)를 채워 가스 교환을 합니다.

강제 흡입: 신체 활동이 증가하거나 산소 섭취량을 늘려야 할 때 강제 흡입이 발생합니다. 강제 흡입의 역학에는 폐 확장을 극대화하기 위한 추가 근육이 포함됩니다.

•  흉쇄유돌근: 목의 흉쇄유돌근은 강제 흡입에 중요한 역할을 합니다. 활성화되면 흉골을 들어올려 흉강을 더욱 확장하는 데 도움이 됩니다.
•  사다리근: 목의 양쪽에 위치한 사다리근은 강제 흡입 시 상부 갈비뼈를 들어올립니다. 이 근육의 수축은 폐 확장을 위한 공간을 더 많이 만드는 데 도움이 됩니다.
•  소흉근: 소흉근은 대흉근 아래에 위치하며, 갈비뼈를 들어올리고 가슴강을 확장하는 데 도움이 됩니다.

폐환기에서 압력의 역할

적절한 폐환기는 세 가지 다른 압력 간의 상호 작용에 의존합니다.

•  폐내압: 폐포압이라고도 하며, 폐 내부의 압력을 말합니다. 흡입 시 폐내압이 감소하여 공기가 폐로 유입됩니다. 반면, 호기 시 폐내압이 증가하여 공기 배출이 용이해집니다.
•  흉막내압: 이 압력은 흉막강, 즉 벽측과 장측 흉막 사이의 공간에 존재합니다. 폐의 반동과 흉벽 확장 사이의 힘의 균형으로 인해 대기압과 폐내압보다 일반적으로 낮으며, 이로 인해 폐가 흉벽에 대해 확장됩니다. 흉막내압의 변화는 폐 붕괴 또는 기타 호흡기 문제로 이어질 수 있습니다.
•  대기압: 대기압은 지구 대기가 주어진 위치에서 가하는 압력입니다. 이는 폐내 압력을 측정하는 기준선 역할을 합니다. 흡입(흡입) 시 대기압보다 폐내 압력이 감소하면 공기가 유입되고, 호기 시 대기압보다 폐내 압력이 증가하면 폐에서 공기가 배출됩니다.