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22.2: 호흡
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Biology

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22.2: Breathing

22.2: 호흡

The process of breathing, inhaling and exhaling, involves the coordinated movement of the chest wall, the lungs, and the muscles that move them. Two muscle groups with important roles in breathing are the diaphragm, located directly below the lungs, and the intercostal muscles, which lie between the ribs. When the diaphragm contracts, it moves downward, increasing the volume of the thoracic cavity and creating more room for the lungs to expand. When the intercostal muscles contract, the ribs move upward and the rib cage expands, similarly expanding the thoracic cavity.

Each lung is surrounded by two membranes called plurae, which are separated by fluid. This fluid creates an adhesive force that causes the lungs to stretch as the thoracic cavity expands. The increased volume in the lungs reduces the pressure. When the pressure drops below atmospheric pressure, this produces a pressure gradient that moves air from the higher-pressure atmosphere into the lower-pressure lungs.

When the diaphragm and intercostal muscles relax, the volume of the lungs decreases, increasing the pressure in the lungs. As pressure increases beyond atmospheric pressure, the resulting pressure gradient pushes air out of the body. In this way, the cycle of inhaling and exhaling is maintained.

Pressure-Volume Relationship

Boyle’s law states that, at a given temperature in a closed space, the pressure of a gas increases as the volume of its container decreases. Stated differently, pressure is inversely proportional to the volume. This law, combined with the movement of gas from higher-pressure to lower-pressure areas, explains why air is brought into the lungs when the diaphragm contracts.

How Do Lungs Increase in Volume?

The diaphragm contracts, moving downward and increasing the thoracic volume, but how does this increase the volume of the lungs? While bronchi and bronchioles are stiff and do not expand (although they can become blocked or inflamed), alveoli, tiny air sacs in the lungs, allow the lungs to increase in volume.

Restrictive vs. Obstructive Diseases

Pulmonary diseases decrease the flow of gas to and from the lungs and can be divided into two categories: restrictive and obstructive. Restrictive diseases, such as pulmonary fibrosis (scarring of the lung), restrict the expansion of the lungs. Obstructive diseases, like asthma, emphysema, and chronic bronchitis, obstruct the airway, limiting gas exchange.

Surfactant

The inner surfaces of alveoli are lined with fluid that contains surfactant, a mixture of phospholipids and lipoproteins. Surfactant reduces the surface tension of the alveolar fluid, preventing alveoli from collapsing and making it easier for alveoli to inflate with air.

Premature babies sometimes do not produce enough surfactant in their lungs, causing respiratory distress syndrome (RDS). Without sufficient surfactant, it takes a lot of energy to keep the alveoli open and filling repeatedly with air, making it difficult for babies with RDS to breath.

호흡, 흡입 및 호기 과정은 가슴 벽, 폐 및 근육을 움직이는 조정된 움직임을 수반합니다. 호흡에 있는 중요한 역할을 가진 2개의 근육 단은 폐 의 바로 아래에 있는 다이어프램, 및 늑간 근육, 갈비뼈 사이 거짓말입니다. 다이어프램이 수축하면 하향 이동하여 흉부 구멍의 부피를 증가시키고 폐가 확장될 수 있는 더 많은 공간을 만듭니다. 늑간 근육이 수축하면 갈비뼈가 위쪽으로 이동하고 갈비뼈가 확장되어 흉부 구멍이 비슷하게 확장됩니다.

각 폐는 유체에 의해 분리되는 plurae에게 불린 2개의 막에 의해 포위됩니다. 이 액체는 흉부 구멍이 확장될 때 폐가 스트레칭하는 원인이 되는 접착력을 만듭니다. 폐의 부피가 증가하면 압력을 감소시킵니다. 압력이 대기압 아래로 떨어지면 고압 대기에서 저압 폐로 공기를 이동하는 압력 그라데이션이 생성됩니다.

다이어프램과 늑간 근육이 이완되면 폐의 부피가 감소하여 폐의 압력이 증가합니다. 압력이 대기압을 넘어 높아짐에 따라, 그 결과 압력 그라데이션은 체내에서 공기를 밀어내게 합니다. 이러한 방식으로 흡입 및 호기의 주기가 유지됩니다.

압력 볼륨 관계

보일의 법에 따르면, 폐쇄 된 공간에서 주어진 온도에서 컨테이너의 부피가 감소함에 따라 가스의 압력이 증가합니다. 다르게 명시된 압력은 부피에 반비례합니다. 이 법은 고압에서 저압 영역으로가스의 움직임과 결합하여 다이어프램이 수축할 때 공기가 폐로 유입되는 이유를 설명합니다.

폐는 어떻게 볼륨을 증가합니까?

다이어프램은 수축하고, 아래로 이동하고 흉부 부피를 증가시키지만, 이것이 폐의 부피를 어떻게 증가합니까? 기관지와 기관지는 뻣뻣하고 확장되지 않는 동안 (그들은 막거나 염증될 수 있지만), 폐에 있는 작은 공기 주머니는 폐의 부피가 증가하도록 합니다.

제한적 대 폐쇄성 질환

폐 질환은 폐를 오가는 가스의 흐름을 감소시키고 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다: 제한적이고 폐쇄성. 폐 섬유증 (폐의 흉터)과 같은 제한적인 질병은 폐의 확장을 제한합니다. 천식, 폐기종 및 만성 기관지염과 같은 폐쇄성 질환은 기도를 방해하여 가스 교환을 제한합니다.

계면 활성 제

폐포의 내부 표면은 계면활성제, 인지질및 지단백질의 혼합물을 포함하는 액체로 줄지어 있습니다. 계면활성제는 폐포유체의 표면 장력을 감소시켜 폐포가 붕괴되는 것을 방지하고 폐포가 공기로 팽창하는 것을 더 쉽게 만듭니다.

미숙아는 때때로 그들의 폐에 있는 충분한 계면활성제를 생성하지 않으며, 호흡 곤란 증후군을 일으키는 원인이 됩니다 (RDS). 충분한 계면 활성제없이, 그것은 폐포를 열고 공기로 반복적으로 채우는 많은 에너지를 소요, RDS와 아기가 호흡하기 어렵게.


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