환기 제어

Control of ventilation

환기의 조절은 호흡의 조절에 관여하는 생리학적 메커니즘을 말하는데, 이것은 폐로 들어오고 나가는 공기의 움직임이다. 통풍은 호흡을 촉진한다. 호흡은 세포호흡에서 산소의 이용과 이산화탄소의 균형을 몸 전체로, 또는 개별 세포에 의해 조절되는 것을 말한다.[1]

호흡의 가장 중요한 기능은 몸에 산소를 공급하고 이산화탄소 농도의 균형을 유지하는 것이다. 대부분의 조건에서 이산화탄소(PCO2)의 부분압력 즉 이산화탄소 농도는 호흡수를 조절한다.

산소와 이산화탄소의 수준 변화를 감지하는 말초 화학수용체는 동맥 대동맥체와 경동맥 체내에 위치한다.[2] 중추화학수용체는 주로 혈액 내 pH의 변화에 민감하며(이산화 탄소의 수치의 변화에 기인함) 호흡기 중수호흡기 그룹 근처에 있는 medulla oblongata에 위치한다.[3] 말초 화학수용체로부터의 정보는 신경을 따라 호흡기 센터의 호흡기 그룹에 전달된다. 호흡기 그룹은 4개인데, 두 그룹은 메둘라에, 두 개는 퐁에 있다.[2] 팬에 있는 두 그룹은 폰틴 호흡기로 알려져 있다.

  1. 등사 호흡기 그룹 - 메둘라 내
  2. 복측 호흡기 그룹 - 대수선 내
  3. 폐렴 중심 – 펜의 다양한 핵
  4. 무신경 중심 – 주머니의 핵

호흡 중추에서 호흡의 근육, 특히 횡격막은 [4]폐로 공기가 드나들도록 활성화된다.

호흡 리듬 제어

환기 패턴

호흡 중심 및 뉴런 그룹

호흡은 보통 무의식적이고 무의식적이며 자동적인 과정이다. 호흡 중 운동 자극의 패턴은 흡입 단계와 호기 단계로 나눌 수 있다. 흡입은 호흡근(그리고 인두 수축근)으로 운동방출량이 갑자기 증가했음을 보여준다.[5] 흡입이 끝나기 전에 모터 방전이 감소하고 종료된다. 내쉬는 것은 높은 호흡수를 제외하고는 대개 조용하다.

뇌관 내 호흡 중심과 뇌관의 주머니는 다양한 입력을 통해 호흡의 속도와 깊이(호흡 리듬)를 조절한다. 이것들은 말초 화학수용체와 중심 화학수용체로부터의 신호, 폐 스트레치 수용체로부터의 입력을 운반하는 부랑신경과 광자신경의 신호, 그리고 폐에 있는 다른 기계수용체로부터의 신호를 포함한다.[3][6] 대뇌피질과 시상하부로부터의 신호뿐 아니라

  • 메둘라
  • 퐁스
    • 기흉 중심
      • 흡입 및 호기 속도 조정
      • 흡기 영역에 억제 자극을 보낸다.
      • 호흡수의 미세조정에 관여한다.
    • 무신경 중심
      • 흡입 및 호기 속도를 조정한다.
      • 자극 임펄스를 흡기 영역에 전송 – 흡입 활성화 및 연장
      • 폐렴 부위에서 최종 흡입까지 기흉제어에 의해 오버라이드됨

환기 패턴 제어

통풍은 보통 무의식적이고 자동적이지만 의식적인 대체 패턴에 의해 오버라이드될 수 있다.[3] 그러므로 감정은 하품, 웃음, 한숨(등), 사회적 의사소통은 말, 노래, 휘파람을 유발하는 반면, 전적으로 자발적인 오버라이드는 촛불을 끄고 숨을 참는 데 사용된다. 과호흡은 전적으로 자발적이거나 고통스러운 과호흡 증후군을 일으킬 수 있는 경우 정서적 동요나 불안감에 반응하는 것일 수 있다. 자발적 조절은 요가 연습과 명상에서와 같이 심장 박동수와 같은 다른 기능에도 영향을 미칠 수 있다.[7]

환기 패턴은 또한 재채기, 긴장, 트림, 기침, 구토와 같은 복잡한 반사작용에 의해 일시적으로 변형된다.

환기율 결정요인

인공호흡 속도(호흡 분량)는 신진대사 속도에 의해 결정되는 이산화탄소의 혈액 수준에 의해 엄격하게 제어되고 결정된다. 저산소증에는 혈액의 산소 농도가 중요해진다. 이러한 수준은 pH 감소에 대한 medulla oblongata 표면의 중심 화학수용체(뇌척수액에서 이산화탄소가 증가함에 간접적으로 기인함)와 산소와 이산화탄소를 위한 동맥혈 내 말초 화학수용체에 의해 감지된다. 말초 화학수용체에서 나온 다른 뉴런은 광자성 신경(CN IX)과 질신경(CN X)을 통해 이루어진다.

O의2 대사 사용 시 혈액 내 CO2 농도가 상승하고, 예를 들어 운동 중 CO2 생산량이 증가한다. 혈액 속의 CO는2 주로 중탄산(HCO3−) 이온으로, 먼저 탄산(HCO23)으로, 탄산화 무수화효소 효소에 의해, 그리고 나서 이 산을 H와+ HCO로3− 분리함으로써 운반된다. 따라서2 CO가 축적되면 분해된 수소 이온이 등가적으로 축적되며, 이는 정의상 혈중 pH를 감소시킨다. 뇌줄기의 pH센서들은 즉시 pH의 이번 하락에 반응하여 호흡중추가 호흡속도와 깊이를 증가시킨다. 그2 결과, CO2의 부분압력은 휴식이 운동으로 들어가는 것에서 변하지 않는다. 격렬한 운동을 하는 매우 짧은 시간 동안, 운동 근육에 의한 젖산의 혈액으로의 방출은, PCO2의 상승과는 별개로, 혈장 pH의 하락을 유발하고, 이것은 낮은 PCO2의 비용으로 혈장 pH를 일정하게 유지할 수 있을 만큼 폐환기를 충분히 자극할 것이다.

폐의 기계적 자극은 동물 연구에서 발견된 것과 같은 특정한 반사작용을 유발할 수 있다. 인간에게 있어 이러한 것들은 신생아와 환기를 하는 환자에게는 더 중요한 것처럼 보이지만 건강에는 거의 관련성이 없다. 호흡근의 톤은 척수와 관련된 반사 아크(reflection arc)를 통해 근육의 스핀들에 의해 조절되는 것으로 여겨진다.

약물은 호흡 속도에 큰 영향을 미칠 수 있다. 오피오이드와 마취제는 동맥혈의 이산화탄소 수치 상승에 대한 정상 반응을 감소시킴으로써 환기를 억제하는 경향이 있다. 암페타민과 같은 자극제는 과호흡을 유발할 수 있다.

임신은 인공호흡을 증가시키는 경향이 있다(정상치 이하에서 혈장 이산화탄소 장력을 낮춘다). 이는 프로게스테론 수치가 증가하여 태반 내 가스 교환이 강화되기 때문이다.

피드백 제어

수용체는 호흡의 조절에 중요한 역할을 하며 중추 및 말초 화학수용체와 기계수용체의 일종인 폐 스트레치 수용체를 포함한다.

  • 중추신경계의 중추화학수용체는 외측적 중수면에 위치하며 환경의 pH에 민감하다.[8][9]
  • 말초 화학수용체는 동맥혈액 내 PO2의 변화를 감지하는 것 외에도 동맥혈 내 PO2의 변화를 감지하는 데 가장 중요한 작용을 한다.
  • 기계수용기는 기도와 실질에 위치하며, 다양한 반사반응을 담당한다. 여기에는 다음이 포함된다.
    • 폐의 과도한 인플레이션을 막기 위해 흡입을 중단시키는 헤링-브루어 반사작용과 기침, 기도 수축, 과호흡의 반사 반응이다.
    • 상부 기도 수용체는 재채기, 기침, 글로티 폐쇄, 딸꾹질 등의 반사 반응을 담당한다.
    • 척수반사반응은 보상으로 추가 호흡근육의 활성화, 헐떡거림 반응, 저자극, 호흡빈도 및 부피 증가 등이 있다.
    • 심폐반사와 흉부반사는 흡입의 심화를 통해 호흡의 메커니즘을 조절한다. 공기의 흐름, 코의 공기의 압력, 공기의 질에 의해 촉발된 코 점막에서 나오는 충동은 삼차신경으로 뇌관의 호흡중추로 전달되며, 발생된 반응은 기관지간근육과 횡격막으로 전달된다.
    • 갑작스런 폐의 팽창이 일시적인 호흡의 노력을 유발하거나 숨을 헐떡이는 헤드의 역설적인 반사작용.

참조

  1. ^ Barrett, Kim E.; Barman, Susan M.; Boitano, Scott; Brooks, Heddwen L. (2012). Ganong's review of medical physiology (24th ed.). New York: McGraw-Hill Medical. ISBN 978-0071780032.
  2. ^ a b Tortora, Gerard (2008). Principles of anatomy and physiology (12. ed.). Hoboken, N.J.: Wiley. pp. 905–909. ISBN 978-0470-23347-4.
  3. ^ a b c Pocock, Gillian; Richards, Christopher D. (2006). Human physiology : the basis of medicine (3rd ed.). Oxford: Oxford University Press. pp. 332–336. ISBN 978-0-19-856878-0.
  4. ^ Tortora, G. J.와 Derrickson, B. H. (2009). 해부학과 생리학의 원리 – 인체의 유지와 연속성. 12판. 댄버스: 와일리
  5. ^ Kuna, Samuel T (2000). "Respiratory-related activation and mechanical effects of the pharyngeal constrictor muscles". Respiration Physiology. 119 (2–3): 155–161. doi:10.1016/S0034-5687(99)00110-3. ISSN 0034-5687. PMID 10722858.
  6. ^ Hall, John (2011). Guyton and Hall textbook of medical physiology (12th ed.). Philadelphia, Pa.: Saunders/Elsevier. pp. 505–510. ISBN 978-1-4160-4574-8.
  7. ^ Prasad, K.N. Udupa ; edited by R.C. (1985). Stress and its management by yoga (2nd rev. and enl. ed.). Delhi: Motilal Banarsidass. pp. 26 ff. ISBN 978-8120800007. Retrieved 17 July 2014. {{cite book}}: first1= 일반 이름 포함(도움말)
  8. ^ EL, Li A, Nattie EE와 함께 한다. 뇌간 인공호흡기 화학수용기의 광범위한 부위. J Appl Physol. 75(1):5–14, 1984.
  9. ^ 코르도베즈 JM, 클로센 C, 무어 LC, 솔로몬, IC. 중앙 CO2 화학적 감각에서의 pH(i) 조절의 수학적 모델. Adv Exp Med Biol. 605:306–311, 2008.

외부 링크