#acl +All:read #format wiki #language ko #pragma description ; 호흡생리 요점정리; = 호흡 생리 = <> == 호흡기 == === 폐구조 === {{https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0d/2313_The_Lung_Pleurea.jpg|Pleura|width=600}} 폐 - 폐쪽흉막(visceral pleura) - 흉막공간(pleural cavity) - 벽쪽흉막(parietal pleura) - 흉벽(Chest wall) * 흉강의 위: 흉쇄유돌근(sternocleidomastoid m.) + 사각근(scalenus) * 흉강의 아래: 횡경막(diaphragm) * 흉벽(Chest wall) = 흉골 + 척추골 + 갈비뼈 + 갈비사이근육(intercostal muscle) * 흉막공간(pleural cavity): 두개의 흉막 사이 공간. 소량의 액체가 마찰을 줄임 * 수흉(hydrothorax): 흉막공간 액체가 많음 * 농흉(pyothorax): 흉막공간에 고름 * 혈흉(hemothorax): 흉막공간에 혈액 * 기흉(pneumothorax): 흉막공간에 공기 === 폐포(alveolus), 호흡막(respiratory membrane) === {{http://images.slideplayer.com/42/11540502/slides/slide_35.jpg|Respiratory Membrane|width=750}} * 6층구조: 폐표표면활성물질측(pulmonary sulfactant layer) - [[WikiPedia:Alveolar_cells|폐포상피세포층]] - 상피세포기저막 - 간질층 - 내피세포기저막 - 모세혈관 내피세포층 * [[WikiPedia:Alveolar_cells#Type_I_alveolar_cells|1형 폐포상피세포]]: Squamous, 크고, 폐포 면적의 90~95% 차지 * [[WikiPedia:Alveolar_cells#Type_II_alveolar_cells|2형 폐포상피세포]]: Cuboidal, 1형보다 숫자 많으나(전체 폐포세포의 60%), 작아, 폐포 면적의 5% 이내 차지 * [[WikiPedia:Pulmonary surfactant]] * 기타: macrophage, lymphocyte, plasma cell, mast cell, APUD (amine precursor uptake and decarboxylation) cell {{attachment:alveolus.jpg|Respiratory Membrane|width=500}} === 기도 === 총 23회의 분지 * 전도영역 = 기관 + 기관지 + 세기관지 + 종말세기관지(terminal bronchiole) * 호흡영역 = 호흡세기관지(respiratory bronchiole) + 폐포관(alveolar duct) + 폐포 ==== 기도저항 ==== ===== 유체기초 ===== 1. Flow = ∆Pressure / Resistance {{http://www.schoolphysics.co.uk/age16-19/Properties%20of%20matter/Viscosity/text/Flow_of_liquid_through_a_tube/images/1.png||width=500}} 1. 유체의 흐름저항 ([[https://youtu.be/8X7yEzgurP8|Khan Academy]]) {{https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d39884d1f5f8487579fe18091c14d1ea0c350b1c|유체저항}} ([[WikiPedia:Hagen–Poiseuille equation]], 1840) (L: Length | η: viscosity | Q: flow rate | r: radius) * 저항의 직렬 합 {{https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/11/Resistors_in_series.svg|Rseries|width=200}} {{https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/14b3a2ea2a5ac0a825c6e4022d4ddf30ad63b888}} * 저항의 병렬 합 {{https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/09/Resistors_in_parallel.svg|Rparallel|width=150}} {{https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d4c391f0dc6513cd701b60188f430ce0a65a777a}} ===== 기도저항 ===== * 비강에서 최고: 전체의 50% (구호흡의 경우 구강+인후두+기관 = 20~30%) * 그 외 큰 저항: 중등도 크기 기관지(medium-sized bronchus)에서 그 다음 큰 저항 (작은 직경) * 세기관지: 작은 직경으로 저항이 제일 크지만, 분지가 많아서 저항의 병렬 연결 = R,,total,,이 작음 * 세기관지 이후로 전체 기도 면적의 급격한 증가로 공기속도 급감 * 세기관지 직경이 작을수록(폐 내 잔류공기량이 적을수록) 기도저항 증가 * 기도저항이 높은 환자는 폐 내 잔기량을 높게 유지하는 식으로 compensation함 * 강제호식곡선(forced expiratory flow curve), 최대 자발적 환기량(maximum volumetric ventilation; MVV)로 기도저항 측정 가능 ===== 기도 내 공기흐름 ===== * 기관, 큰기관지: 와류 * 세기관지: 느린 유속, 층류(laminar flow) 형성 * 중기관지: 와류와 층류의 혼합 ===== 기관지 평활근의 조절 ===== * 부신수질 Epi., Norepi. ➔ 기도 adrenergic β2 수용체 ➔ 평활근 이완 ➔ 기도확장 * 미주신경(부교감) ➔ Muscarinic receptor ➔ 기관수축 * 독가스,담배연기,먼지,기도감염 ➔ 부교감신경 ➔ 기도수축 * 알레르기 ➔ 히스타민 ➔ 기도수축 (알레르기 천식) ===== 기도와 이물질 제거 ===== 비강에서 종말세기관지까지 점액으로 덮여있다 * 늘 습한 상태: 흡기를 가습 * 술잔세포(goblet cell)과 점막하 분비선에서 분비 * 이물질 제거: 상피세포의 융모운동(16 mm/min)으로 이물질 배출 * 융모운동의 결함: 재발성 폐감염, 기관지확장증, 만성부비강염 등 가능 이물질 제거 * 이물질(>4~6µm): 비강(콧물) * 이물질(1~5µm): 세기관지 흡착 가능 (종말세기관지병) * 이물질(<1µm): 폐포벽을 통해 확산, 림프관 유입 * 이물질(<0.5µm): 공기속에서 부유, 호식 공기와 함께 배출 ===== 폐포 대식세포 ===== 폐포벽 존재, 아메바성 운동 단핵구 * 말초기도나 폐포까지 유입된 이물 제거(lysosome에 의한 파괴) * 규소(silica)는 파괴되지 않고 대식세포에 대해 독으로 작용 ([[WikiPedia:Silicosis]]) * 파괴되지 않은 이물을 탐식한 대식세포는 기도를 통해 배출되거나 림프관으로 유입 * 평균 수명은 1~5주. 흡연에 의해 기능 약화 === 폐환기 === 흡식근 * 안정시: 횡경막(diaphragm) + 바깥갈비사이근(external intercostal m.) * 호흡증가시(추가): 사각근 + 흉쇄유돌근 호식: 흡식근의 이완에 의한 수동적 호식 가능 * 추가 호식시: 복직근(rectus abdominis m.) + 배바깥빗근(obliquus externus abdominis m.) + 배속빗근(obliquus internus abdominis m.) + 배가로근(transversus abdominis m.) + 속갈비사이근(internal intercostal m.) 흡식: 흡식근 수축 ➔ 흉강 확장 ➔ 폐내압 = 대기압 - 1mmHg ➔ 흡기 * 호기는 반대로 * 안정상태 정상인의 1회호흡량 = 약 500 mL 흉막공간내압(intrapleural pressure): * 폐쪽흉막(visceral pleura)과 벽쪽흉막(parietal pleura) 사이 공간의 기압 * 항상 음압(negative pressure)이 유지(-2.5 ~ -6 mmHg)되며 폐를 흉벽쪽으로 확장시키는 역할을 함 * 음압이 깨지면(기흉) 폐가 쪼그라들어(collapse) 무기폐(atelectasis)가 됨 * 흉박공간내압은 식도내압과 거의 같음. 식도내압으로 대신 측정 * 운동 등으로 격렬한 흡식이 일어날 때는 음압이 안정시의 7배까지 늘어남 * Valsalva maneuever 같은 특수한 환경에서는 -100 mmHg까지도 가능 {{http://droualb.faculty.mjc.edu/Course%20Materials/Physiology%20101/Chapter%20Notes/Fall%202007/figure_16_08_labeled.jpg|Transpulmonary Pressure|}} ===== 폐유순도(compliance) ===== * Compliance = ∆Volume / ∆Pressure ([[https://youtu.be/cGhKJYfXW-c|Khan Academy]]) * 정상 성인의 경우 0.22L / cmH,,2,,O * 폐수종, 폐울혈, 부분적 무기폐, 폐섬유증 등에서 감소 * [[http://www.kormedi.com/dictionary/Medical/View.aspx?idx=1323|폐공기종]](emphysema) 등에서 증가 ===== 표면활성물질(pulmonary sulfactant) ===== {{http://ib.bioninja.com.au/_Media/surfactant_med.jpeg|Pulmonary Surfactant|}} * 표면장력 * 크기가 다른 세포가 공존 가능 * 간질액이 폐포로 유입되는 것 차단 === 폐기능 검사 === 폐활량, 강제폐활량, 최대 호식 속도, 최대 자발적 환기량 * 폐쇄성 폐질환(천식, 만성 폐쇄성 폐질환) * 제한성 폐질환(폐섬유증) ===== 폐용적 ===== {{https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6a/LungVolume.jpg|Lung Volume|}} * 일회호흡량(VT: Tidal Volume) * 흡기/호기 예비량(IRV/ERV: Inspiratory/Expiratory Reserve Volume) * 폐활량(VC: Vital Capacity) + 잔기량(RV) = 총폐용량(TLC) 폐환기량 = 호흡수(회수/min) x (일회호흡량 - 사강(Dead Space)) = 대략 4.2 L/min * 최대자발적환기량(Maximum voluntary ventilation) = 125~170 L/min === 폐순환 === ===== 폐순환 (그림 14-22) ===== * 체순환계의 혈관보다 두께 얇고, 신전성 크고, 평활근 적다 * 우심실압(수축기/이완기) = 25/0 mmHg * 폐동맥압(수축기/이완기) = 24/9 mmHg * 폐모세혈관압 = 10 mmHg * 좌심방, 폐정맥압 = 평균 8 mmHg ===== 기관지순환(체순환) ===== * 기관~종말세기관지까지 동맥혈 공급 * 기관지동맥 ➔ 상기도 ➔ 기관지정맥 ➔ 우심방 * 기관지동맥 ➔ 하기도 ➔ 폐정맥 ➔ 좌심방 * 폐정맥의 산소분압을 5 mmHg 낮추는 효과 생김(physiologic shunt) ===== 폐순환계 혈액량 ===== * 폐순환계 총혈류량: 450 mL (250~300mL/체표면적m^2^) * 적혈구가 폐순환 통과하는데 4~5초 소요 * 폐모세혈관 총혈류량: 100 mL (60~60mL/체표면적m^2^) * 적혈구가 폐모세혈관 통과하는데 0.75초 소요 * 심한 운동시 더 짧은 시간 소요 ===== 폐혈관 조절기전 ===== * 국소적 조절 * 高pO,,2,,, 低pCO,,2,,, 低H^+^ ➔ 수축 (혈류 유입 줄임) * 低pO,,2,,, 高pCO,,2,,, 高H^+^ ➔ 확장 (혈류 유입 유도) * 신경성 조절 * 교감신경 ➔ 폐혈관 수축 * 부교감신경 ➔ 폐혈관 확장 ===== 폐혈류와 중력 (그림 14-24) ===== * 서 있는 자세에서 중력에 의한 정수압 효과: 대략 23 mmHg * 폐첨부 = 심장높이 폐동맥압 - 15 mmHg * 폐동맥압(P,,a,,) < 폐포내압(P,,A,,) ➔ 혈액이동 차단 ➔ 기체교환 불가능(생리적 사강) * 폐동맥압(P,,a,,) > 폐포내압(P,,A,,) > 폐정맥압(P,,v,,) ➔ 수축기에만 혈액이동 * 폐기저부 = 심장높이 폐동맥압 + 8 mmHg * 폐동맥압(P,,a,,) > 폐정맥압(P,,v,,) > 폐포내압(P,,A,,) ➔ 혈액이동, 기체교환 정상 == 가스 교환 == === 폐의 가스 교환 === {{http://biology4isc.weebly.com/uploads/9/0/8/0/9080078/__105150644.jpg}} * 대기압(ATM) = 760 mmHg * [[https://youtu.be/zZX9jJqSlQs|폐포내 수증기압]]@ 37°C = 47 mmHg ([[https://ko.wikipedia.org/wiki/보일-샤를의_법칙|Boyle-Charles 법칙]]) * 폐포내 pCO,,2,, = 폐모세혈관내 pCO,,2,, = 40 mmHg * [[WikiPedia:Respiratory quotient]] (RQ) = 0.8 * [[https://youtu.be/xH5Y3Kmx82w|폐포내 산소분압]] = 21% x (ATM - pH,,2,,O) - pCO,,2,,/RQ = 100 mmHg 용해기체의 농도 = 기체의 분압 x 기체의 용해계수 ([[https://ko.wikipedia.org/wiki/헨리의_법칙|헨리의 법칙]]) || 기체 || O,,2,, || CO,,2,, || CO || N,,2,, || He || || 용해계수 (체온, 1기압) || 0.024 || 0.570 || 0.018 || 0.012 || 0.008 || [[https://youtu.be/nRpwdwm06Ic|폐포->모세혈관 산소이동]] * 폐포/모세혈관 산소 분압차에 비례 ([[https://ko.wikipedia.org/wiki/픽의_확산_법칙|픽의 확산법칙]]) * 총 폐포 면적에 비례 * 폐포벽의 두께에 반비례 폐 가스확산능의 증가가 필요할 때(운동시): * 폐환기량 증가, 폐모세혈관 확장 ➔ 폐포벽 가스확산 면적 증가 * 폐포벽 두께 감소 ➔ 가스확산 거리 감소 * 폐포벽 손상(폐공기종, COPD, 환기/혈류량 불균형 등): 폐확산능 감소 {{https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/28/2319_Fig_23.19.jpg|Pulmonary Gas Exchange|width=600}} === 혈액의 산소 운반 === 보어 효과([[WikiPedia:Bohr effect]]): O,,2,,Hb ∝ 1/[H^+^] * 헤모글로빈의 O,,2,, affinity = 高 H^+^시 감소 * 低 pCO,,2,, 조직(폐) = 低 H^+^ = 高 O,,2,,Hb * 대사 부산물이 많은 곳(高H^+^ 조직)에서 O,,2,, 유리 === 혈액의 이산화탄소 운반 === CO,,2,, 운반 [[https://academic.oup.com/bjaed/article-pdf/5/6/207/946674/mki050.pdf|3가지]] 방법 * 혈장(물)에 녹아서 (약 7%) * RBC::Carbonic Anhydrase: CO,,2,, + H,,2,,O ➔ H^+^ + HCO,,3,,^-^ (70%) * RBC::Hemoglobin + CO,,2,, ➔ [[WikiPedia:Carbaminohemoglobin]] ([[WikiPedia:Haldane effect]]) 할데인 효과([[WikiPedia:Haldane effect]]): O,,2,,Hb ∝ 1/[CO,,2,,] * 헤모글로빈의 CO,,2,, affinity: 高 pO,,2,,에서 감소 * 高 pO,,2,, 조직(폐): HbCO,,2,, -> Hb + CO,,2,, 분리 (CO,,2,, 유리) * 低 pO,,2,, 조직(근육): Hb + CO,,2,, -> HbCO,,2,, 부착 == 호흡조절 == === 호흡조절중추 === {{https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c2/2327_Respiratory_Centers_of_the_Brain.jpg|호흡중추|width=600}} [[https://youtu.be/_BFDgTci0ck|위치: 연수와 교뇌의 망상체 부위]] * 연수의 신경세포군(dorsal and ventral respiratory group) * 교뇌 상부 1/3의 호흡조정중추(pneumotaxic center) * 교뇌 하부의 지속흡입중추(apneustic center) ===== 연수 호흡중추 ===== * 등쪽호흡신경세포군(DRG: dorsal respiratory group)의 신경세포군I(I neuron) * 흡식 근육 담당 * 안정시 흡식 유도 * 배쪽호흡신경세포군(VRG: ventral respiratory group)의 신경세포군E(E neuron) * 흡식+호식 담당 * 과다호흡시 강제 호식 유도 * [[WikiPedia:Pre-Bötzinger complex]]에 의해 호흡리듬 발생 (심장근 SA node와 유사) ===== 호흡조정중추(pneumotaxic center) ===== * [[WikiPedia:Subparabrachial nucleus]]: 흡식신호의 종료(switch off) 결정 * [[WikiPedia:Hering–Breuer reflex]] * 폐가 과도하게 확장시 기관지벽의 stretch receptor가 흥분 * 미주신경을 통해 중추로 전달, 더 이상의 폐 확장을 억제 === 체액성 호흡조절 === CO,,2,,, O,,2,,, H^+^ 농도가 중요 * 흡기 CO,,2,, 농도가 10% 라면 폐환기량은 8배 증가 * 동맥 pCO,,2,,가 2~5 mmHg 증가하면 폐환기량은 2배 증가 * 말초화학감수기 + 중추화학감수기 [[https://youtu.be/cJXY3Cywrnc|말초화학감수기]] * 경동맥소체(carotid body): 내/외 경동맥 분비부위 좌우 1쌍 * 대동맥궁소체(aortic body): 대동맥궁벽에 2개 [[https://youtu.be/lVacrVMmJX8|중추화학감수기]] * 연수 호흡중추 근처(그림 14-44) * 뇌척수액의 高 pCO,,2,, 高 H^+^ -> 호흡항진 * 뇌척수액의 低 pCO,,2,, 低 H^+^ -> 호흡억제 === 기타 호흡조절 === ==== 폐환기 종류 ==== || 정상환기 || Normoventilation || 폐포 pCO,,2,, = 40 mmHg || || 과다환기 || Hyperventilation || 폐포 pCO,,2,, < 40 mmHg, [[http://www.amc.seoul.kr/asan/healthinfo/disease/diseaseDetail.do?contentId=32312|호흡성 알칼리증]] || || 환기저하 || Hypoventilation || 폐포 pCO,,2,, > 40 mmHg, [[http://www.amc.seoul.kr/asan/healthinfo/disease/diseaseDetail.do?contentId=32311|호흡성 산증]] || || 정상호흡 || Eupnea || || || 빠른호흡 || Tachypnea || 호흡빈도가 정상보다 빠름 || || 느린호흡 || Bradypnea || 호흡빈도가 정상보다 느림 || || 무호흡 || Apnea || || || 호흡곤란 || Dyspnea || 당사자가 힘들다고 느끼는 호흡. 짧은 호흡 || || 좌위호흡 || Orthopnea || 좌심방부전->폐모세혈관혈액 충만. 증상 심하면 누워서 호흡곤란 || ==== 저산소증 ==== 분류: 1. 저산소성 저산소증(Hypoxic hypoxia): 혈액에 도달하는 산소가 부족 * 환기저하, 폐포의 산소확산능 감소, 선천선 심장중격결손 등 1. 빈혈저산소증(Anemic hypoxia): 혈액의 산소 운반능 감소 * 혈색소 감소, 일산화탄소혈색소, 메트헤모글로빈 등 1. 울혈저산소증(Stagnant hypoxia): 조직으로의 혈류량 감소 * 심박출량 감소나 혈관폐쇄 등 혈류의 문제 1. 조직독성 저산소증(Histotoxic hypoxia): 말초세포의 손상으로 산소 이용능력 감소. * 시안화물중독 등 == 호흡기 질환 == === 흡기문제(Restrictive disease) === 폐가 부풀지 않는다(dead space 증가) -> 산소 흡입의 제한 * 폐섬유화: [[WikiPedia:Interstitial lung disease]], [[WikiPedia:Pulmonary fibrosis]], [[http://www.amc.seoul.kr/asan/healthinfo/disease/diseaseDetail.do?contentId=32152|원인불명 신종 폐질환]]([[http://cdc.go.kr/CDC/mobile/notice/CdcKrIntro0201.jsp?menuIds=HOME001-MNU1154-MN&fid=21&cid=9437&pageNum=1|질병관리본부 보도자료]]) * 자가면역질환: [[WikiPedia:Sarcoidosis]] * Chest wall muscle 문제: [[WikiPedia:Scoliosis]], [[http://www.amc.seoul.kr/asan/healthinfo/disease/diseaseDetail.do?contentId=32523|ALS]] 등 === 호기문제(Obstructive disease) === 폐가 부푼채로 수축하지 않는다 -> 이산화탄소 배출의 제한 * 기도의 mucous plug([[https://youtu.be/A1XyF5clLbI|Chronic Bronchitis]]) * 폐조직 탄성 감소([[https://youtu.be/OiSTT4z4zJI|Emphysema]]) * 기도폐쇄([[https://youtu.be/ZKvatbn4a_I|Asthma]]) * [[https://youtu.be/cu6rfyEMFiQ|Cyctic Fibrosis]](백인 호발 유전병) === 가스교환(Ventilation disease) 문제 === 폐포 조직액 증가 -> 산소 확산 거리 증가, 이산화탄소가 폐포표면활성물질에 용해(배출안됨) * 감염(Pneumonia) * Edema: 심부전 === 혈류(Perfusion) 문제 === 폐혈전증(Pulmonary embolus) {{http://images.slideplayer.com/35/10465948/slides/slide_41.jpg}} {{https://images.contentful.com/i3p3v7pv8l6k/XK4VAmaNa0gEIekskWIwy/cd34149a4f0607923d5cee05deb324b5/How_Obstructive_Lung_Diseases_Disrupt_Breathing.jpg}} ----- <>