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1 호흡기계 생리학
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승인 2010.06.11  15:46:10
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구조
호흡기계통의 기관에는 코, 비강, 부비동, 인두, 후두, 기관, 기관지 나무 및 폐 등이 있다. 호흡기계의 각 부분은 두 가지 또는 두 가지 통로로 나누어 질 수 있다. 흉부 외곽에 있는 기관들로 상부호흡기도(upper respiratory tract)를 구성하며 흉부내의 기관들로 하부호흡기도(lower respiratory tract)를 구성한다.

1. 코(Nose)
코는 피부로 덮여있고 뼈와 연골로 내부를 지탱한다. 코에 있는 두 개의 콧구멍(외비공)은 공기가 비강에 들어가고 나올 수 있는 개구부로 사용된다. 이들 개구부는 때때로 공기중에 실려오는 비교적 크고 거친 입자들을 제거해주는 수많은 내부의 털로 보호되어 있다.

2. 비강(Nasal Cavity)
코 뒤쪽에 있는 텅빈 공간인 비강은 코중격에 의해 좌우로 똑같이 나누어져 있다. 비강은 사골의 사고판에 의해 두 개강과 분리되고 경구개에 의해 구강과 분리되어 있다. 비갑개(갑개골)는 양쪽 비강의 측벽에서부터 말려 올라갔고 위비도, 중간비도 및 아래비도라 불리는 통로로 비강을 나누고 있다. 또한 이것은 비강을 덮고 있는 점막을 지지하고 있으며 표면적을 증가시켜 주는 역할을 한다. 사골판 아래 비강의 위쪽 뒷부분은 갈라진 틈새 같으며 표면은 냄새를 맡는 기능을 가지고 있는 후각 수용기를 가지고 있다.

비강의 나머지는 공기를 인두쪽으로 전달하는 역할을 한다. 비강 표면에 있는 점막은 점액을 분지하는 술잔세포가 풍부한 거짓중층섬모상피를 가지고 있다. 이것은 또한 광대한 혈관망을 가지고 있으며 정상에서는 분홍색을 띄고 있다. 공기가 막위를 통과하면 혈액으로부터 열이 방사되고 공기는 따뜻해진다.

이런 방식으로 들어오는 공기의 온도는 빠르게 체온과 비슷해진다. 게다가 들어오는 공기는 점막층으로부터 수분이 증발하여 축축해진다. 점막으로부터 분비되는 끈적한 점액은 공기와 함께 들어온 먼지나 다른 작은 입자들을 포획한다. 상피세포의 섬모는 운동을 하기 때문에 얇은 점액층과 포획된 작은 입자들은 인두쪽으로 밀려나간다. 점액이 인두에 도달하면 이것은 삼켜지게 된다.

위에서는 병원균을 포함하여 점액에 있는 어떠한 미생물일지라도 위액의 작용에 의해 파괴된다. 그래서 점막에 의한 여과 기전은 하부기도에 도달하게 될 입자들을 막아줄 뿐만 아니라 호흡기 감염을 막아주는데 도움을 준다.

3. 부비동(Sinuses)
부비동은 두개골의 상악골, 전두골, 사골 및 접형골 내에 위치한 공기로 채워진 공간이다. 이들 공간은 비강으로 열려있으며 비강 막층으로 이어지는 점막으로 덮여있다. 결국 점액 분비는 각동들에서 시작하여 비강쪽으로 배수되어진다. 만약 비강 감염이나 알러지반응(부비강염) 때문에 막에 염증이 일어나고 부풀게 되어 위와 같은 배수가 방해를 받으면 축적된 액체가 각동내의 압력을 증가시키고 고통스러운 두통을 유발한다. 비록 각동들은 두 개의 하중을 감소시키는 기능을 주로 가지고 있지만 또한 음성에 영향을 미치는 공명실로서의 기능도 한다.

4. 인두(Pharynx)
인두(목구멍)는 구강 뒤쪽에 비강과 후두사이에 위치한다. 이것은 음식물을 이동시키기 위해 구강에서 식도까지 그리고 공기를 이동시키기 위해 비강과 후두까지의 통로로서의 기능을 수행한다. 이것은 또한 목소리를 내는데 도움을 준다.

5. 후두(Larynx)
후두는 한쪽은 기관 그리고 한쪽은 인두로 이어지는 공기 통로가 확장된 부위이다. 이것은 공기가 기관을 드나드는 통로로서의 역할을 하며 기관에 들어가는 외부 물질을 제거해준다. 또한 성대를 보유하고 있다. 후두는 근본적으로 근육과 연골로 구성되어 있고 탄력섬유로 연결되어 있다. 가장 큰 연골은 갑상, 윤상 및 후두덮개 연골이다.

이들 구조물은 한 개이며 후두연골-피열연골, 뿔연골 및 쐐기연골-은 쌍을 이루고 있다. 갑상연골은 아래 부분을 감싸고 있는 갑상선 때문에 이름 지어졌다. 이 연골은 목의 앞쪽으로 튀어나와 있는 방패 모양의 구조물이라 때때로 아담의 사과(Adam’s apple)라 불린다. 전형적으로 돌출부는 여성보다 남성에게 좀 더 뚜렷하다. 왜냐하면 후두의 발달은 남성 성호르몬의 효과이기 때문이다.

6. 기관(Trachea)
기관(숨통)은 직경이 약 2.5cm 이고 길이가 약 12.5cm 정도인 구부러지기 쉬운 원통형태의 관이다. 이것은 식도 앞에서 아래로 뻗어있고 흉강으로 들어간다. 여기서 오른쪽과 왼쪽 기관지로 나워진다. 기관 내면은 많은 술잔세포를 포함하고 있는 섬모가 달린 점막으로 되어 있다.

이 막은 들어오는 공기를 끊임없이 걸러서 인두쪽으로 포획된 입자들을 이동시킨다. 기관 벽내에는 약 20개 정도의 C자 형태의 유리연골 조각이 차례차례로 배열되어 있다. 이들 불완전한 형태의 환의 열린 말단은 뒤쪽으로 열려있고 이들 말단 사이의 틈은 평활근과 결합조직으로 채워져 있다. 이들 연골고리는 기관이 붕괴되고 기도가 막히는 것을 막아준다. 동시에 뒤쪽에서 환을 연결시켜주는 연조직은 근처의 식도가 음식이 통과할 때 확장되도록 해준다.

7. 기관지나무(Bronchial Tree)
기관지나무는 기관에서 폐내에 있는 미세한 공기주머니에 이르는 가지가 있는 공기통로로 구성되어 있다. 이것은 제5흉추 정도에서 시작하는 기관에서부터 형성되는 오른쪽과 왼쪽 일차기관지에서 시작한다. 큰 혈관이 수반되는 각각의 기관지는 각각의 폐로 들어간다.

8. 기관지나무의 가지(Branches of the Bronchial Tree)

기원되는 위치에서 조금 떨어지면 각각의 일차기관지는 이차 또는 엽기관지(왼쪽에 두개, 오른쪽에 3개)로 나누어지고 이것은 차례로 세기관지로 나누어진다.

9. 폐(Lungs)
폐는 부드럽고 스폰지 같은 원추 형태의 기관으로 흉강내에 위치하고 있다. 양쪽폐는 심장과 종격에 의해 중앙에서 분리되어 있고 이것은 횡격막과 흉곽에 의해 둘러싸여 있다. 각각의 폐는 양쪽 흉강 공간의 대부분을 차지하고 있으며 기관지와 몇몇 큰 혈관을 포함하는 부착점들에 의해 흉강내에 달려있다.

이들 관들은 폐문이라 불리는 부위를 통해 폐의 중앙 부분으로 들어간다. 폐쪽 흉막이라 불리는 장막층은 각각의 폐의 표면에 단단히 부착되어 있고 이막은 벽쪽흉막을 만들면서 폐문에서 뒤쪽으로 접혀져있다.

오른폐는 왼폐보다 크고 위, 중간, 및 아래엽이라 불리는 3개의 부분으로 나누어져 있다. 왼폐는 위엽, 아래엽이라 불리는 두 부분으로 구성되어 있다. 각엽은 기관지나무의 엽기관지로 되어 있다. 또한 엽은 혈관과 림프관에 연결되어 있으며 결합 조직으로 싸여 있다. 각엽은 결합 조직에 의해 소엽으로 훨씬 더 세분되어 있다. 그리고 이들 각 단위에는 폐포관, 폐포낭, 폐포, 신경 및 여기에 연관된 혈관과 림프관과 함께 종말세기관지가 포함되어 있다. 그래서 폐에 있는 구조물에는 기도, 폐포, 혈관, 결합 조직, 림프관 및 신경 등이 있다.

기능(Function)

또한 폐환기라 불리는 호흡은 체외로부터 기관지나무와 폐포로의 공기 이동과 그 반대로의 공기 이동을 뜻한다. 이러한 공기이동에 대한 작용을 흡기(흡식)와 호기(호식)이라 명한다.

1. 흡기(Inspiration)
공기의 무게에 기인한 대기압은 공기를 폐로 이동시켜주는 힘이다. 사람들이 호흡할 때 폐의 안쪽 몇몇군데도 압력을 받는다. 바꾸어 말하면 폐와 폐포의 안쪽면과 흉곽 벽의 바깥쪽 압력은 거의 동일하다. 만약 폐와 폐포(폐포내 압력) 안쪽의 압력이 감소하면 대기압에 의해 바깥쪽 공기는 기도로 밀고 들어오게 된다. 이것이 정상적인 흡기시에 일어나는 것이다. 그리고 흉기에는 돔형태의 횡격막내의 근섬유가 작용한다.

횡격막은 폐의 바로 아래에 위치하고 있다. 이것은 늑골과 흉골에 기원을 둔 골격근 섬유(늑골 섬유)로 된 전반부와 척추에 기원을 둔 후반부(다리 섬유)로 구성되어 있다. 이들 두 가지 근섬유는 횡격막의 힘줄로 된 중앙부에 부착되어 있다. 이들 근섬유들이 횡격막신경에 의해 전달되는 자극에 의해 수축되도록 자극을 받으면 횡격막은 아래로 움직이고 흉강의 크기는 커지며 폐포내 압력은 대기압에 비해 약 2mmHg 정도 감소한다. 이렇게 감소된 압력에 반응하여 공기는 대기압에 의해 기도로 들어가며 폐는 확장된다.

2. 호기(Exporation)
정상적인 호기에 관여하는 힘은 조직의 탄력적 반동과 표면장력에서부터 온다. 예를 들어 폐와 흉벽은 상당량의 탄력 조직을 가지고 있어 흡기동안 폐가 확장하면 이들 조직은 신전된다. 횡격막이 낮아지면 밑에 있는 복부내장기관은 압박을 받는다. 횡격막과 바깥늑골사이근이 흡기후에 이완되면 탄력 조직은 폐와 흉곽이 반동하도록 만들며 이것이 원래의 형태로 되돌아 간다.

유사하게도 복부기관내의 탄력조직도 이것을 이전의 형태로 되돌리도록 해주어 횡격막이 위로 올려지게 된다. 동시에 폐포 내층의 습윤한 표면 사이에서 발생하는 표면장력은 폐포의 직경을 감소시키는 경향이 있다. 이들 각 인자는 대기압보다 폐포내 압력을 1mmHg 정도 증가시키려는 경향이 있어 폐내의 공기가 호흡기도를 통해 밖으로 배출되게 된다. 그래서 정상호기는 수동적인 과정이다.

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