호흡근 작용과 호흡 패턴 1
정상 호흡과 호흡근의 역할
호흡은 어떻게 이루어질까?
호흡은 흡기와 호기 과정으로 이루어지며, 각 과정에서 특정 호흡근이 작용합니다. 호흡근은 주호흡근과 보조호흡근으로 구분되며, 정상 호흡과 비정상 호흡 패턴에서 그 작용 방식이 다릅니다.
정상적인 호흡 패턴에서 호흡근은 어떻게 작용할까요? 결론부터 말씀드리면 주호흡근이 능동적으로 수축(Active contraction)하면서 능동적 흡기(Active inspiration)가 이루어지고, 폐의 탄성 반동(elastic recoil)에 의한 수동적 호기(Passive expiration) 과정으로 흡기와 호기가 이루어집니다. 그럼 주호흡근에 대해 알아보도록 하겠습니다.
먼저, 흡기 근육(Inspiration muscles)에 대해 말씀드리면, 흡기 시 작용하는 근육으로, 폐를 확장시키고 흉곽을 팽창시키는 역할을 합니다. 이에 작용하는 주호흡근(Primary inspiratory muscles)은 횡격막(Diaphragm)과 외늑간근(External intercostals)인데요. 횡격막은 수축 시 돔 모양이 벌어지면서 내려가게 되고 외늑간근은 늑골 사이에서 작용하여 늑골을 위로 올려줍니다. 이러한 주호흡근의 작용으로 흉강(가슴 공간)이 확장되고, 흉강이 확장되면서 폐의 부피도 증가하게 됩니다. 그 결과 보일의 법칙(Boyle’s Law)에 따라 폐의 압력이 감소하여 음압을 형성하게 됩니다. 기체는 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하는 성질이 있기 때문에 폐 내부 압력이 낮아지면서 외부 공기가 폐로 유입됩니다.
흡기 시 횡격막(가로막, Diaphragm)과 외늑간근(External intercostals)의 수축으로 흉곽이 확장되는 과정을 능동적 흡기라 합니다.
그럼 수동적 호기는 어떤 과정으로 이루어지는지 알아보도록 하겠습니다.
흡기 시에는 주호흡근인 횡격막과 외늑간근이 수축하면서 흉곽이 확장되었습니다. 반면, 호기 시에는 주호흡근이 이완하면서 흉곽이 좁아지고 흉강의 부피가 감소하면서 폐가 수축하게 됩니다. 폐가 수축하면서 내부의 공기 밀도가 높아지고, 압력이 증가하여 폐 내부 압력이 상승합니다. 결과적으로 폐 내부 압력이 대기압 보다 높아져 공기가 폐 밖으로 나가게 되면서 호기가 완료됩니다.
요약해서 정리하자면, 안정 시 정상적인 호흡에서의 주호흡근은 횡격막과 외늑간근이고, 흡기 시에는 주호흡근의 능동적 수축(Active contraction)을 통해 흉곽(Thoracic cage)이 확장되면서 흉강(Thoracic cavity)의 부피가 증가하고 폐(허파)의 부피도 증가하게 됩니다. 보일의 법칙(Boyle’s Law)에 따라 부피가 증가하면 압력이 감소하고, 기체는 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하므로, 폐로 공기가 유입됩니다. 유입된 공기(O2)는 가스교환 과정을 거쳐 온몸 순환(체순환)을 통해 세포로 전달되고 세포가 에너지를 생성하는 과정에서 이산화탄소(CO2)가 부산물로 발생하게 되고, 폐순환(허파 순환) 과정을 거쳐 호기 시 외부로 배출되게 됩니다.
호기는 폐의 탄성 반동으로 자연스럽게 이루어지며, 이를 수동적 호기(passive expiration)합니다.
