응급간호#12_호흡기계

  호흡은 생명에 필수적 요소로 호흡이 중단되면 생명이 유지될 수 없다. 호흡작용은 심장맥 관계와 같이 기능하여 허파에 들어온 산소를 허파 조직에 운반해주고, 대신 체조직에 돌아온 노폐물인 이산화탄소는 허파를 통해 내보내고 있다. 이러한 호흡기계의 기능에 문제가 발생한 환자는 응급현장에서 흔히 접할 수 있다. 이때 호흡기계의 기도 유지 관리는 환자의 성공적인 처치에 매우 중요하다. 따라서 이 장에서는 기도유지와 기도 관찰을 위한 호흡기계의 해부와 생리, 호흡기계의 사정, 호흡기계 질환관리에 관해 다루고자 한다.

 

 호흡기계 해부 및 생리 

 호흡기계는 콧구멍에서 인두, 후두를 거쳐 기관, 기관지를 통해 허파에 이르는 구조를 일컫는다. 호흡의 주 장기인 허파는 흉강 내 양측이 위치하며, 가볍고 스펀지와 같이 구멍이 있고, 탄력성이 있는 원추형 장기로서 공기를 흡입하면 팽창되고 호기 후에는 수축된다. 허파는 하부 가로막에서부터 상부 빗장뼈 위까지 이르고 있다. 양측 허파의 중앙 표면으로 주기관지가 이어지는 부분은 허파문이라고 부른다.

 

 허파는 엽(lobes)으로 나누어지는데, 오른쪽 허파는 3개의 엽으로 되어 있고, 왼쪽 허파는 2개의 엽으로 되어 있다. 엽은 다시 분절(segment)로 나누어지며, 우측 허파는 10개의 분절로 되어있고, 죄측 허파는 8개의 분절로 구성되어 있다. 허파의 혈액 공급은 허파 동맥과 기관지 동맥에 의해 이루어진다. 허파는 또한 두층의 막으로 싸여 있는데, 흉강을 싸고 있는 늑막 층을 벽측 흉막이라 하고, 허파의 바깥쪽을 싸고 있는 늑막층을 허파 쪽 장막 흉막이라 한다. 양측 막 사이를 가슴 막 안이라고 부르며, 여기에는 적은 양의 장액이 들어 있다. 정상적으로 가슴 막 안 내의 압력은 음압 상태로서 허파의 흡기 시 가슴 막 안 내압은 754mmHg 이며, 호기 시에는 757mmHg가 된다. 그러나 허파 내압의 변동은 흡기 시 759mmHg 에서 호기 시의 763mmHg, 대기압과의 차이는 -1~+3mmHg 로서 가슴 막 안의 대기압과의 차이 -6~-3mmHg 보다 작은 음압으로 허파는 항상 벽 쪽 가슴 막 쪽으로 끌려 흡착된 상태를 유지하고 있다. 

 

 호흡기계의 상부인 코, 인두, 후두 그리고 성대문에 이르는 상부기도의 기능은 공기를 하부기도로 전달하는 것과 물질로부터 하부기도를 보호해 주고, 흡입된 공기를 따뜻하게하고 여과시키며, 습기를 포함하도록 하는 일이다. 하부기도는 기관 기관지라고도 부르며, 기관, 좌우 기관지, 세기관지, 하부 세기관지, 말단 세기관지로 구성되어 있다. 기관은 성인의 경우 길이가 10~12cm, 직경이 16mm이고 전면은 복장뼈각 제2늑간부, 후면은 5번째 등뼈에서 좌우 기관지로 갈라진다.

 하부 기도의 주요 기능은 허파꽈리까지 공기를 전달, 점액과 섬모의 청결작용, 그리고 허파의 계면활성제 생성을 들 수 있다. 

 

 허파는 우측 허파가 600~650g이며, 총 환기량의 55%를 차지하고, 좌측 허파는 525~575g으로 환기량의 45%를 차지한다. 허파꽈리는 약 2~6억 개가 있으며 평균 허파꽈리 표면적이 70~80 cm²이다. 허파꽈리 두께는 0.2~0.5μ 정도로 얇아서 기체 교환이 용이하도록 되어있다. 허파꽈리의 모세혈관압은 10mmHg이나 물을 혈액으로 이동하는 요인이 되는 혈장 콜로이드 삼투압은 25mmHg로서 항상 더 높기 때문에 허파꽈리 내부에 액체가 고이지 않게 된다(모세혈관압<혈장콜로이드삼투압)

 허파꽈리 상피는 type Ⅰ과 Ⅱ의 두 가지가 있다. type Ⅰ(단층 편평 상피)는 세포 소기관이 없으며, 허파꽈리 벽을 탄력성 있게 하고, 기체 교환 작용을 한다. type Ⅱ(사이막세포)는 특징적인 세포 소기관을 지니며, 표면활성물질(계면활성 물질)을 허파꽈리 안으로 분비하여 호기 시에 허파꽈리가 쭈그러져 서로 달라붙는 것을 방지하고, 허파꽈리를 확장시키기 위한 공기의 흡입을 훨씬 수월하게 한다. 계면활성 물질은 인지질로 허파꽈리의 표면장력을 줄이는 역할을 한다.

 인체는 호흡조절을 수의적 조절과 불수의적 조절로 모두 할 수 있다. 호흡은 일차적으로 화학적, 물리적 그리고 신경반사에 의해서 조절되는 불수의적 작용으로서 인체 내 산소와 탄산가스를 조절한다.

 호흡의 일차적 조절은 뇌줄기에 위치한 호흡조절 중추로부터 이루어진다. 호흡조절 중추로부터 흡기의 시작을 위한 신경 충동은 가로막과 갈비 사이 근육에 보내진다.

 허파와 가슴 막에는 현미경적 신전 수용기가 위치하고 있으면서 규칙적인 흡기를 가능케한다. 흡기 동안에는 허파의 팽창이 신전 수용기를 활성화시켜 신경 충동이 뇌줄기에 전달된다. 그러면 뇌줄기에서는 이 메시지를 전달받고 흡기를 중지시키며 허파를 축소시킨다. 다음 허파는 흡기 전 상태로 돌아가고 신전 수용기는 뇌줄기에 메시지 전달을 중지하며 같은 주기가 다시 시작된다.

 

 호흡은 뇌의 숨 뇌, 말초적으로는 대동맥활과 경동맥체에 분포되어 있는 화학 수용기에 의해서도 조절이 된다. 이러한 화학 수용기는 혈액 내의 가스, pH 및 뇌척수액에 의해 영향을 받으며, 특히 산소 분압(PaO₂)의 감소, 탄산가스 분압(PaCO₂)의 증가 시 그리고 pH의 감소 시에 반응한다.

 정상인에서 호흡 활동의 증가 또는 감소 작용을 일으킴으로써 호흡 수를 결정하는 것은 혈액 내 CO₂의 농도이다. 혈류 내의 CO₂의 고농도 상태는 화학 수용기를 자극함으로써 호흡 활동을 증가시키고, 반대로 저농도의 CO₂는 호흡활동을 감소시킨다. 혈액 내 부적절한 산소농도 역시 화학 수용기의 모니터링 대상으로서 저농도의  O₂일 때 산소 상태에서 호흡작용이 이루어진다. 이러한 환자들은 만성 폐쇄성 호흡기계 질환(COPD)을 가진 사람들로, 높은 농도의 CO₂에 호흡중추가 적응이 되어 있어 PO₂ 60mmHg 이하에서 호흡률과 깊이의 반응이 일어난다. (정상 PO₂ 농도는 80~100mmHg). 그러므로 COPD 환자에게 고농도의 산소 주입 시에는 지속적인 모니터링이 필요하다.

 호흡기계의 정상 기능을 인식하기 위해서는 비정상적인 호흡기계의 기능을 이해해야 한다. 정상적인 호흡수는 성인은 1분에 약 12~20회, 소아는 약 24회이며 영아는 약 40~60회 정도이다. 호흡 수에 가장 많이 영향을 미치는 요인으로는 발열, 불안, 산소결핍 및 출혈상태이며, 이때 호흡수가 증가된다. 

 그러나 수면상태에서는 호흡수는 감소되고, 여러 가지 반응을 일으키는 약물들에 의해서 호흡은 증가, 감소 또는 정지될 수 있다. 정상적인 남자 어른의 폐활량은 약 6L이며 다음은 허파의 용량과 관련된 용어들이다.

• 일 호흡량 : 안정 시 1회의 호흡 주기 동안의 흡기 또는 호기 시에 허파에 출입하는 공기의 양, 정상적으로 약 500cc에 해당함.
• 들숨 예비 용적 : 안정 시 들숨 상태에서 더욱 노력하여 흡입할 수 있는 최대량으로 약 3100cc에 해당함.
• 날숨 예비 용적 : 안정 시 날숨 상태에서 더욱 노력하여 날숨 할 수 있는 최대량으로 약 1200cc에 해당함.
• 잔기 용적 : 의식적으로 날숨 예비 용적의 공기까지 밖으로 내보내고도 허파 꽈리 속에 남아있는 공기의 양으로 약 1200cc에 해당함.
• 들숨 용량 : 안정 시 날숨 후에 최대한으로 들숨 할 수 있는 공기의 양(일회 호흡량 + 들숨 예비 용적)
• 기능적 잔기 용량 : 안정 시 환기는 총 허파 용량의 중간 정도의 양에서 이루어지고 허파의 항상 남아있는 양(날숨 예비 용적 + 잔기 용적)
• 총 폐용량 : 최대 흡입이 끝났을 때 허파 속에 들어있는 폐활량과 잔기 용적을 합한 것이다(일회 호흡량+들숨 예비 용적+날숨 예비 용적+잔기 용적).
• 폐활량 : 최대 호흡 시에 허파에 출입하는 공기량으로 건강한 남자의 경우 약 4000~4500cc에 해당함.
• 사강 : 가스 교환 시 이용되지 않는 기도 통과 부위에 남아 있는 공기의 양. 정상적으로 150cc에 해당함.
• 허파꽈리 환기량 : 가스 교환을 위해 허파꽈리에 도달한 실제의 공기. 정상적으로 350cc에 해당함.
• 분 호흡 용적 : 1분에 호흡기에 출입한 가스양. 이것은 "일 호흡 양 X 호흡 횟수"로 산출됨.