1. 하부기도 Lower Respiratory Tract
1) 기관 Trachea
기관은 식도 앞에 있으며, 후두의 윤상연골 하부에서 시작하여 제4-5 흉추에서 좌우 기관지로 갈라지는데, 이 지점을 기관지 분기점(carina)이라고 한다.
2) 폐 lung
가) 기관지 및 세기관지 Bronchus and bronchioles
기관지는 좌. 우 폐로 들어간다. 우측 기관지는 좌측보다 짧고 굵으며 수직에 가깝기에 이물질에 쉽게 들어가고 기관 삽관을 할 때도 우측으로만 잘 못 들어가기 쉽다. 기관지의 상피세포에는 섬모가 있어서 하부기도에서 기관 쪽으로 점액을 밀어낸다.
나) 폐포관 및 폐포 Alveolar duct and alveoli
폐포관은 호흡 세기관제에서 나오고 포도송이 모양과 비슷한 관이다. 폐포 주머니는 폐포관을 둘러싸고 있으며, 가스교환의 기본 단위인 폐포 덩어리를 포함하고 있다. 폐포는 분비 기능을 가진 얇은 편평상피로 덮여있고, 그 바깥쪽에 많은 모세혈관의 망이 접촉하고 있어 가스교환이 쉽게 된다. 폐포는 편평세포 조직으로 된 고무풍선 모양의 얇은 막으로 가스교환에서 가장 중요하다. 폐포벽의 분비선에서는 폐포의 표면장력을 감소시키는 계면활성제를 생산한다. 계면활성제는 용액의
표면장력을 저하시키는 물질이고, 표면장력은 분자들끼리 서로 당기는 힘으로서 물이 퍼지지 않고 방울을 형성하게 하는 힘이다. 그 결과 폐포는 계면활성제에 의해 팽창된다. 만일 폐포의 용적이 증가하면 폐포내면의 단위면적당 계면활성제의 농도가 감소하고 이로 인해 표면장력이 증가하여 폐포의 과도팽창이 방지되며, 폐포의 용적이 감소되면 계면활성제의 농도 증가로 표면장력이 감소되어 폐포의 허탈이 방지된다.
2. 늑막내압 Intra-pleural Pressure
늑막내압은 안정 상태에서 대기압을 0으로 놓았을 때 -3cm H2O의 음압이다. 안정 상태에서 흡기 시 늑막내압은 음압이 증가되어 폐가 팽창되며, 호기 시에는 늑막내압이 양압이 된다. 폐나 흉벽이 관통되어 늑막강으로 공기가 들어가면 폐를 팽창시키는 진공상태가 파괴되어 침범된 쪽의 폐가 허탈된다.
3. 폐순환 Pulmonary Circulation
폐는 폐순환과 기관지 순환의 두 체계와 관련된다. 기관지 동맥은 흉부대동맥에서 가지가 나와 기관과 기관지조직, 폐조직에 혈액을 공급하여 대사요구를 충족시킨다(기관지순환). 폐순환은 우심실로부터 혈액을 받아들이며, 우심실의 산화되지 않은 혈액은 폐동맥을 거쳐 폐모세혈관으로 퍼진다. 폐포를 둘러싼 모세혈관은 치밀한 혈관망을 형성하여 광범위하게 폐포 표면에서 빠르고 효율적으로 산소와 이산화탄소를 교환한다. 산화된 혈액은 4개의 폐정맥을 통해 좌심방과 좌심실에 들어온 후 대동맥을 통해 전신으로 나간다.
4. 가스교환 Gas Exchange
폐포 내 공기는 분압 차에 의한 확산원리로 움직인다. 폐포 내 공기와 폐포벽의 혈관사이에서 이 원리에 의해 가스교환이 이루어진다. partial pressure는 P로 표시하는 데, 전체 대기압 중 한 종류의 기체가 차지하는 압력의 비율을 뜻한다.
<효율적인 가스교환의 필수요건>
- 가스 확산에 장애가 없어야 한다.(폐포막이 섬유화 되고 두꺼워지면 확산이 방해된다.)
- 흡입된 공기는 반드시 많은 모세혈관과 접촉해야 한다.(폐포벽이 질병에 의해 파괴되면 모세혈관과 접촉하는 면적이 줄어든다.)
- 폐혈류의 흐름이 정상 이어야한다.(색전으로 인해 혈류가 막히면 가스교환에 방해된다.)
- 폐포 상태가 정상이어야 한다.(감염에 의해 염증성 삼출물이 폐포 내에 차면 공기는 호흡막에 접촉하지 못하게 된다.)
5. 환기
1) 호흡조절기전
가) 중추성 화학감수체
연수 근처에 위치, 뇌척수액 내의 pH와 CO2 농도 변화에 따라 호흡조절 중추를 조절한다.
* 혈중 CO2 증가 → pH 감소 → 호흡증가
* 혈중 CO2 감소 → pH 증가 → 호흡감소
나) 말초성 화학감수체
정상적인 생리 상태에서는 기능하지 않는다. 만성적인 이산화탄소 농도의 상승에 중추화학감수체가 기능을 하지 못하면(ex, COPD환자) 말초성 화학감수체가 동맥혈 내 산소농도 저하를 감지하여 신경계 통로를 통해 흥분을 호흡중추로 보내어 호흡수를 증가시킨다. 이때 이산화탄소 농도를 저하시키지 않고 산소 농도만 상승시키면 무호흡과 죽음을 초래할 수 있다.
다) 물리적 자극
흡입된 자극물과 점액은 기관지와 carina 부위에 집중적으로 모여 있는 폐신장감수체를 흥분시켜 기침을 유발한다.
2) 호흡기 방어기전
가) 공기여과
코털은 흡입하는 공기를 여과한다. 공기가 비인두와 후두를 통과하는 동안 구조적 차이로 공기흐름이 거칠게 바뀌면서 먼지와 박테리아가 비강점막에 부착되어 제거된다.
나) 점액섬모체계
점막 표면에 분포되어 있는 배상세포에서 점액이 지속적으로 분비된다. 점액 속의 IgA박테리아와 바이러스로부터 보호자는 작용을 한다.
다) 기침반사
자동적인 보호반사로 청결과정에서 빠르게 나타나며 기도를 깨끗하게 한다.
라) 기관지 수축반사
다량의 자극물질의 흡입을 예방하기 위한 반사작용이다.
마) 폐포 대식세포
섬모세포는 호흡세기관지 아래에서는 발견되지 않기 때문에 폐포 수준에서의 일차적인 방어기전은 폐포의 대식세포이다. 폐포의 대식세포는 죽은 세포와 단백질을 제거하기 위해 적극적인 식균 작용을 하면서 세포합성을 위해 신진대사 작용을 활발하게 하고, 면역체계를 조절하는 물질을 분비한다. 식균 작용 후의 찌꺼기는 점액섬모체계 혹은 림프계를 통해 제거된다.