인간의 호흡기 계통은 호흡기 (상부 및 하부)와 폐로 구성됩니다. 호흡계는 유기체와 환경 간의 가스 교환을 담당합니다. 호흡기 시스템은 어떻게 구축되고 어떻게 작동합니까?
인간의 호흡기는 유기체와 환경 사이의 가스 교환, 즉 산소와 이산화탄소의 과정 인 호흡을 가능하게합니다. 우리 몸의 모든 세포는 제대로 기능하고 에너지를 생성하기 위해 산소가 필요합니다. 호흡 과정은 다음과 같이 나뉩니다.
- 외부 호흡-세포에 산소 공급
- 내부 호흡-세포 내
외부 호흡은 호흡기와 신경 센터의 동기화로 인해 발생하며 여러 과정으로 나뉩니다.
- 폐 환기
- 폐포 공기와 혈액 사이의 가스 확산
- 혈액을 통한 가스 수송
- 혈액과 세포 사이의 가스 확산
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호흡기의 구조
호흡기는 다음으로 구성됩니다.
- 상부 호흡기, 즉 비강 (우리의 cavum) 및 인후 (인두)
- 하기도 : 후두 (후두), 기관 (기관), 기관지 (기관지)-오른쪽과 왼쪽은 더 작은 가지로 더 나뉘며 가장 작은 것은 세기관지가됩니다 (기관지)
기도의 마지막 부분은 폐포 (폐포 폐). 흡입 된 공기는 호흡기를 통과하여 먼지, 박테리아 및 기타 작은 불순물을 제거하고 촉촉하고 따뜻하게합니다. 반면 연골, 탄성 및 평활근 요소의 조합을 통해 기관지의 구조를 통해 직경을 조정할 수 있습니다. 인후는 호흡기와 소화계가 교차하는 곳입니다. 이러한 이유로 삼키면 호흡이 멈추고기도가 후두개를 통해 닫힙니다.
- 폐-가슴에 위치한 한 쌍의 기관.
해부학 적 및 기능적 측면에서 폐는 로브 (왼쪽 폐는 두 개의 로브로, 오른쪽은 3 개로)로 나뉘고 로브는 세그먼트로, 세그먼트는 엽으로, 소엽은 클러스터로 나뉩니다.
각 폐는 두 층의 결합 조직인 정수리 흉막 (흉막 정수리) 및 폐 흉막 (흉막 풀모 날리스). 그들 사이에는 흉막 강이 있습니다 (cavum pleurae), 그리고 그 안의 유체는 폐 흉막으로 덮인 폐가 가슴의 내벽과 융합 된 정수리 흉막에 접착되도록합니다.기관지가 폐로 들어가는 곳에는 기관지와 별도로 동맥과 폐정맥이있는 폐강이 있습니다.
또한 골격 줄무늬 근육, 혈액 및 심혈관 시스템 및 신경 센터는 복잡한 호흡 과정에 관여합니다.
폐 환기
환기의 본질은 대기 공기를 폐포로 끌어들이는 것입니다. 공기는 항상 높은 압력에서 낮은 압력으로 흐르기 때문에 적절한 근육 그룹이 각 흡입 및 날숨에 참여하여 가슴의 흡입 및 압력 움직임을 가능하게합니다.
호기가 끝날 때 폐포의 압력은 대기압과 동일하지만 공기를 흡입하면 횡경막이 수축합니다 (횡격막) 및 외부 늑간근 (musculi intercostales externi) 덕분에 가슴의 부피가 증가하고 공기를 빨아들이는 진공이 생성됩니다.
환기 요구가 증가하면 추가 흡기 근육이 활성화됩니다 : 흉쇄 유돌근 (근육 흉쇄 유 돌기), 가슴 근육 (musculi pectorales minores), 앞니 근육 (musculi serrati anteriores), 승모근 (근육 승모근), 견갑골 근 (근육 거근 견갑골), 크고 작은 평행 사변형 근육 (musculi rhomboidei maiores et minores) 및 비스듬한 근육 (musculi 병합).
다음 단계는 숨을 내쉬는 것입니다. 흡입의 절정에서 흡기 근육이 이완 될 때 시작됩니다. 일반적으로 이것은 수동적 과정입니다. 왜냐하면 폐 조직의 늘어난 탄성 요소에 의해 생성 된 힘이 가슴의 부피를 줄이기에 충분하기 때문입니다. 폐포의 압력은 대기압 이상으로 상승하고 그에 따른 압력 차이는 공기를 외부로 제거합니다.
강하게 숨을 내쉴 때 상황은 약간 다릅니다. 우리는 호흡 리듬이 느릴 때, 예를 들어 일부 폐 질환에서 증가 된 호흡 저항을 극복해야 할 때, 특히 노래를 부르거나 관악기를 연주 할 때 발성 활동에서이를 처리합니다. 다음을 포함하는 호기 근육의 운동 신경이 자극됩니다.musculi intercostales interni) 및 전 복벽의 근육, 특히 복부 직근 (근육 직근 복부).
호흡
호흡률은 매우 다양하며 다양한 요인에 따라 다릅니다. 휴식을 취하는 성인은 분당 7-20 회 호흡해야합니다. 기술적으로 빈 호증으로 알려진 호흡률 증가로 이어지는 요인에는 운동, 폐 상태 및 폐외 호흡 곤란이 포함됩니다. 반면에 서민 증, 즉 호흡 횟수의 현저한 감소는 신경계 질환이나 마약의 중심 부작용으로 인해 발생할 수 있습니다. 이 점에서 어린이는 성인과 다릅니다. 유아가 작을수록 생리적 호흡률이 높아집니다.
폐 부피 및 용량
- TLC (총 폐 용량)-심호흡 후 폐에있는 부피
- IC-흡기 능력-침착 한 호기 후 가장 깊은 흡입 중에 폐로 끌어 당김
- IRV (흡기 예비 용적)-흡기 예비 용적-자유 흡기 상단에서 수행 된 최대 흡입 동안 폐로 끌어 당김
- TV (1 회 호흡량)-1 회 호흡량-자유롭게들이 쉬고 내쉬면서들이 쉬고 내쉬는
- FRC-기능적 잔류 용량-느린 호기 후 폐에 남아 있습니다.
- ERV (호기 예비 용적)-호기 예비 용적-자유 흡입 후 최대 호기 동안 폐에서 제거
- RV (잔류 부피)-잔류 부피-최대 호기 동안 항상 폐에 남아 있습니다.
- VC (활력)-활력-최대 만료시 최대 흡기 후 폐에서 제거
- IVC (흡기 활력)-흡입 활력-최대 흡입시 가장 깊은 숨을 내쉴 때 폐로 끌어 당김. 최대 호기 후 최대 흡입시 기포를 채우는 공기가 제거되기 전에 폐포 전도체가 닫히기 때문에 VC보다 약간 높을 수 있습니다.
영감이없는 경우 일회 호흡량은 500mL입니다. 그러나이 볼륨이 모두 폐포에 도달하는 것은 아닙니다. 약 150 mL는 공기와 혈액 사이의 가스 교환 조건이없는 호흡기를 채 웁니다. 즉, 비강, 인두, 후두, 기관, 기관지 및 세기관지입니다. 이것은 ... 불리운다 해부학 적 호흡기 죽은 공간. 나머지 350 mL는 잔류 기능 용량을 구성하는 공기와 혼합되고 동시에 가열되고 수증기로 포화됩니다. 폐포에서 다시 말하지만 모든 공기가 기체 상태 인 것은 아닙니다. 일부 난포 벽의 모세 혈관에는 가스 교환을 위해 모든 공기를 사용하기에는 혈액이 흐르지 않거나 너무 적습니다. 이것은 생리 학적 호흡기 죽은 공간이며 건강한 사람에게는 작습니다. 불행히도 질병 상태에서 상당히 증가 할 수 있습니다.
휴식시 평균 호흡 속도는 분당 16이고 일회 호흡량은 500mL이며이 두 값을 곱하면 폐 환기가됩니다. 이로부터 분당 약 8 리터의 공기가 흡입되고 내뿜어집니다. 빠르고 심호흡을하는 동안 값은 12 배에서 20 배까지 크게 증가 할 수 있습니다.
이 모든 복잡한 매개 변수 : 용량과 부피는 우리를 혼란스럽게 할뿐만 아니라 폐 질환 진단에 중요한 응용 프로그램이되었습니다. VC, FEV1, FEV1 / VC, FVC, IC, TV, ERV 및 IRV를 측정하는 테스트-폐활량 측정법이 있습니다. 천식 및 COPD와 같은 질병의 진단 및 모니터링에 필수적입니다.
폐포 공기와 혈액 사이의 가스 확산
폐포는 폐를 구성하는 기본 구조입니다. 각각 직경이 0.15 ~ 0.6mm 인 약 3 억 ~ 5 억 개가 있으며 총 면적은 50 ~ 90m²입니다.
모낭의 벽은 얇고 편평한 단층 상피로 만들어집니다. 모낭은 상피를 구성하는 세포 외에도 두 가지 다른 유형의 세포를 포함합니다. 대 식세포 (장 세포)와 계면 활성제를 생성하는 II 형 모낭 세포입니다. 그것은 혈액 지방산에서 생산되는 단백질, 인지질 및 탄수화물의 혼합물입니다. 표면 장력을 줄임으로써 계면 활성제는 폐포가 서로 달라 붙는 것을 방지하고 폐를 늘리는 데 필요한 힘을 줄입니다. 외부에서 거품은 모세관 네트워크로 덮여 있습니다. 폐포로 들어가는 모세 혈관은 이산화탄소와 물이 풍부한 혈액을 운반하지만 소량의 산소가 있습니다. 반면 폐포 공기에서는 산소 분압이 높고 이산화탄소 분압이 낮다. 가스 확산은 가스 입자 압력의 구배를 따르므로 모세관 적혈구는 공기에서 산소를 가두어 이산화탄소를 제거합니다. 가스 입자는 폐포 벽과 모세관 벽을 통과해야하며,보다 정확하게는 폐포 표면, 폐포 상피, 기저막 및 모세관 내피를 덮는 유체 층을 통과해야합니다.
혈액을 통한 가스 수송
- 산소 수송
첫째, 산소는 혈장에서 물리적으로 용해되지만 외피를 통해 적혈구로 확산되어 헤모글로빈에 결합하여 산소 헤모글로빈 (산소화 헤모글로빈)을 형성합니다. 헤모글로빈은 각 분자가 4 개의 산소 분자와 결합하여 혈액이 산소를 운반하는 능력을 최대 70 배까지 증가시키기 때문에 산소 운반에 매우 중요한 역할을합니다. 혈장에 용해되어 운반되는 산소의 양이 너무 적어 호흡과 무관합니다. 순환계 덕분에 산소로 포화 된 혈액은 신체의 모든 세포에 도달합니다.
- 이산화탄소 수송
조직에서 나온 이산화탄소는 모세 혈관으로 들어가 폐로 운반됩니다.
- 혈장 및 적혈구 세포질에 약 6 % 물리적 용해
- 혈장 단백질 및 헤모글로빈의 유리 아미노 그룹에 약 6 % 결합 (카바 메이트)
- 대부분, 즉 약 88 %, HCO3 이온으로-혈장 및 적혈구의 중탄산염 완충 시스템에 의해 결합
혈액과 세포 사이의 가스 확산
다시 한번, 조직의 가스 분자는 압력 구배를 따라 전달됩니다. 헤모글로빈에서 방출 된 산소는 조직으로 확산되고 이산화탄소는 반대 방향으로 확산됩니다 (세포에서 혈장으로). 다른 조직의 산소 요구량의 차이로 인해 산소 장력에도 차이가 있습니다. 신진 대사가 집중되는 조직에서는 산소 장력이 낮아 더 많은 산소를 소비하는 반면, 배출되는 정맥혈에는 더 적은 산소와 더 많은 이산화탄소가 포함됩니다. 산소 함량의 동정맥 차이는 조직의 산소 소비 정도를 결정하는 매개 변수입니다. 각 조직에는 산소 함량이 동일한 동맥혈이 공급되는 반면 정맥혈에는 더 많거나 적은 산소가 포함될 수 있습니다.
내부 호흡
세포 수준에서 호흡하는 것은 생물학적으로 유용한 에너지가 생성되는 유기 화합물의 산화를 포함하는 다단계 생화학 적 과정입니다. 다른 대사 과정이 중단 된 경우에도 발생하는 근본적인 과정입니다 (혐기성 대체 과정은 비효율적이며 중요성이 제한적 임).
핵심 역할은 세포 내부에서 확산되는 산소 분자를받는 세포 소기관 인 미토콘드리아에 의해 수행됩니다. 미토콘드리아의 외막에는 크렙스 회로 (또는 트리 카르 복실 산의 순환)의 모든 효소가 있고, 내막에는 호흡 사슬의 효소가 있습니다.
크렙스 회로에서 설탕, 단백질 및 지방 대사 산물은 자유 수소 원자 또는 자유 전자를 방출하면서 이산화탄소와 물로 산화됩니다. 또한 호흡 사슬 (세포 내 호흡의 마지막 단계)에서 전자와 양성자를 연속적인 운반체로 전달하여 고 에너지 인 화합물이 합성됩니다. 이들 중 가장 중요한 것은 ATP, 즉 세포 대사에 사용되는 화학 에너지의 보편적 인 운반체 인 아데노신 -5'- 트리 포스페이트입니다. 생합성, 이동 및 세포 분열과 같은 과정에서 수많은 효소에 의해 소비됩니다. 살아있는 유기체에서 ATP의 처리는 지속적이며 매일 사람이 자신의 체중에 필적하는 ATP의 양을 전환하는 것으로 추정됩니다.
호흡 조절
확장 된 코어에는 호흡의 빈도와 깊이를 조절하는 호흡 센터가 있습니다. 두 가지 유형의 뉴런에 의해 만들어진 반대 기능을 가진 두 개의 센터로 구성됩니다. 둘 다 망상 형성 내에 있습니다. 독방 핵과 후방 모호성 미주 신경의 앞쪽 부분에는 신경 자극을 척수, 흡기 근육의 운동 뉴런으로 보내는 흡기 중심이 있습니다. 대조적으로, 미주 신경의 모호한 핵과 후부 모호한 미주 신경의 뒤쪽 부분에는 호기 근육의 운동 뉴런을 자극하는 호기 센터가 있습니다.
영감 센터의 뉴런은 분당 여러 번 신경 자극을 보내며, 이는 척수에있는 운동 뉴런으로 내려가는 가지를 따라 내려가는 동시에 다리의 망상 형성의 뉴런으로 올라가는 축삭 가지가 있습니다. 1-2 초 동안 흡기 센터를 억제 한 다음 흡기 센터가 다시 자극하는 기압 센터가 있습니다. 연속적인 자극 기간과 흡기 중심의 억제 덕분에 호흡의 리듬이 보장됩니다.
흡기 센터는 다음에서 발생하는 신경 자극에 의해 조절됩니다.
- 이산화탄소 농도 증가, 수소 이온 농도 또는 동맥 산소 농도의 현저한 감소에 반응하는 자궁 경부 및 대동맥 사구체 화학 수용체; 대동맥 혈전의 자극은 설인 두와 미주 신경을 통해 이동합니다. 그 효과는 흡입을 가속화하고 심화시키는 것입니다
- 폐 조직 인터 리셉터 및 흉부 고유 수용체;
- 기관지 평활근 사이에는 팽창 기계 수용체가 있으며, 폐 조직의 스트레칭에 의해 자극을 받아 호기를 유발합니다. 그러면 숨을 내쉬는 동안 폐 조직의 신장을 줄이고, 다른 기계 수용체를 활성화하고, 이번에는 수축을 일으켜 영감을 유발합니다. 이 현상을 Hering-Breuer 반사라고합니다.
- 가슴의 흡기 또는 호기 위치는 각각의 고유 수용체를 자극하고 호흡의 빈도와 깊이를 수정합니다. 흡입이 깊을수록 숨이 깊어집니다.
- 뇌의 상위 수준의 중심 : 대뇌 피질, 변연계, 시상 하부의 체온 조절 중심
