운동 중 호흡조절.

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1 운동 중 호흡조절

2 폐의 기능 ① 외부환경과 인체 사이의 기체교환을 제공 ② 호흡계는 인체에 혈액을 통해 산소를 공급해주고 이산화탄소를 제거
    ① 외부환경과 인체 사이의 기체교환을 제공 ② 호흡계는 인체에 혈액을 통해 산소를 공급해주고 이산화탄소를 제거 ③ 폐와 혈액 사이의 산소와 이산화탄소의 교환은 호흡과 확산의 결과로 발생

3 호 흡 호흡이란? 산소흡입 ↓ 조직세포 이산화탄소 배출 폐호흡(pulmonary respiration)
환기(숨쉬기)와 폐 내의 기체교환(O2와 CO2)에 기인. 공기→폐→혈액 세포호흡(cellular respiration) 대사과정 조직에서의 산소 이용과 이산화탄소의 생성과 관계

4 호흡계의 구조 ① 코, 비강, 인두, 후두, 기관, 기관지, 폐로 구성
② 폐포는 공기를 정화시키고 정화된 공기를 폐로 운반하는 통로  ③ 좌․우측 폐는 모두 흉막으로 둘러싸여 있음. ④ 흉막은 얇은 액체층을 가지고 있는데 흉막이 다른 흉막으로 미끄러져 들어갈 때 윤활유와 같은 역할 ⑤ 흉막강의 압력은 대기중보다 낮으며 흡기시에는 공기가 폐를 확장하기 때문에 낮아짐. ⑥ 흉막내압이 대기에서 보다 낮다는 사실은 폐내의 공기주머니의 쭈그러짐을 예방

5 호흡계의 구조

6 호흡계의 구조

7 호흡의 구성 호기 흡기 - 가슴의 용적을 증가시킬 수 있는 모든 근육은 흡기 근육 횡경막은 흡기시 가장 중요한 근육이며
생명을 유지해 나가는데 필수적인 골격근 횡경막이 수축할 때 복부의 내장들이 전방 하부쪽으로 이동 흉막내압이 감소되고 폐가 확장 → 폐의 확장으로 폐내 압력은 대기압 이하로 떨어 지고 바깥 공기가 폐로 들어옴. - 정상적인 평온한 상태의 호흡일 때에는 수동적으로 일어남 폐와 흉곽의 벽이 탄력성을 가지고 있어서 호기시 확장된 상태에서 다시 평형상태로 전환 되려는 경향에 의해 일어남. 운동 중이거나 수의적인 과환기에는 호기가 능동적으로 일어남. 횡격막은 위쪽 방향으로 밀어 올려지고, 늑골은 하방 내부쪽으로 당겨지게 됨. - 폐내압력이 증가하게 되고 호기 발생

8 호흡

9 폐용적(Lung Volume) 1회 호흡량 (tidal volume) - 자연스러운 호흡주기 동안의 흡기와 호기량
    흡기예비용적 (inspiratory reserve) - 흡기 종료 후 흡기될 수 있는 가스량     호기예비용적 (expiratory reserve) - 호기 종료 후 호기될 수 있는 가스량     잔기량 (residua volume) - 최대 호기 후 폐내 용적

10 폐용량(Lung Capacities) 폐활량계 (spirometry)에 의해 측정 폐활량 (vital capacity; VC)
- 최대 흡기 후 최대 호기로 내보낼 수 있는 공기의 양 흡기량 (inspiratory capacity) - 휴식시 호기 후의 최대 흡입량 기능적 잔기량 (residual capacity; RV) - 평상시 1회환기후 폐에 남아있는 공기의 양 총폐용량 (total lung capacity; TLC) - 폐활량 (VC)과 잔기량 (RV)의 합

11 폐용적과 폐용량

12 폐질환자와 정상인 폐활량 비교

13 기체 확산 폐포와 모세혈관, 조직세포와 모세혈관간 가스교환은 확산(diffusion) 이라고 함
확산은 분압(partial presure)의 차이에 의해 이루어짐 분압은 대기나 폐포 내에 존재하거나, 혈액과 같은 액체 내에 존재하는 혼합가스 중  단일 가스가 갖는 압력을 나타냄 가스분압 → 해수면에서의 대기압은 760㎜g이고, 대기가스는 질소 79.04% 산소가 20.93% ,이산화탄소 0.03%로 구성

14 기체 확산 - Fick의 확산법칙 기체의 운반율(Vgas)은 조직의 면적, 기체의 확산계수, 조직의 두 면사이의 기체의 분압차와 정비례하며 조직의 두께와는 반비례한다. Vgas = A / T ⅹ D ⅹ (P1-P2) Vgas = 기체의 운반율(확산율) D = 기체의 확산 계수 A = 조직의 면적 P1-P2 = 분압차이 T = 조직의 두께

15 기체 분압 - Dalton의 법칙 혼합기체의 총 압력은 각 기체가 독립적으로 갖는 압력의 합. 산소의 분압(PO2)
- 공기 중 산소 20.93% (비율로서 표현시 : ) - 공기 총 압력 (해수면 수준의 표준압) = 760mmHg PO2 = ⅹ 760 = 159mmHg

16 가스교환 체계

17 가스교환 체계

18 폐에서의 혈류 폐순환은 압력이 낮은 순환체제로 혈류량 속도는 체조직을 순환하는 혈류속도와 같음.
서있는 상태에서 대부분의 혈류는 중력 때문에 폐의 기저면에 모여있음.

19 폐 상위와 하위간의 환기량과 혈류간의 상관관계(환기량/확산비율

20 혈액에서 산소와 이산화탄소의 운반 산소운반 혈액을 통해 운반되는 산소의 약99% 정도는 적혈구 내에 존재하는 단백질인 헤모글로빈과 화학적 결합을 하여 운반

21 혈액에서 폐 모세혈관으로의 이산화탄소 이동경로
혈액 내 이산화탄소 운반의 세가지 형태

22 근육내 산소 운반 마이오글로빈(Mb)은 근육 세포막에서 미토콘드리아로 산소를 운반하는 역할 헤모글로빈보다 산소친화도가 크다.
낮은 산소분압에서 더욱 크다. 마이오글로빈의 산소 저장을 돕는다.

23 안정시에서 운동시로의 전환 운동 초기에는 호기량이 급격히 증가 이후 서서히 증가하여 항정상태에 도달
동맥의 산소와 이산화탄소의 분압은 일정하게 유지

24 고온에서의 운동 지속적인 최대하 운동 중 - 호흡량이 상승하는 경향 이산화탄소 분압은 거의 차이가 없음 증가된 호흡량의 원인은
이산화탄소 분압의 증가 때문은 아니다.

25 점진적 운동 환기량의 선형적 증가 - 최대 산소섭취량의 50~75%수준까지 이 지점을 넘어 급격한 증가세
환기역치(ventilatory threshold; Tvent) - 호흡량이 급격히 증가하는 변곡지점

26 운동에 대한 호흡반응 : 훈련 VS 비훈련 훈련된 장거리 달리기 선수의 경우 - 동맥혈 내 산소분압의 하강
훈련된선수 비훈련된선수 훈련된 장거리 달리기 선수의 경우 - 동맥혈 내 산소분압의 하강 - pH는 높은 작업량에서 유지 - Tvent는 높은 작업량에서 나타남

27 운동에 의한 저산소혈증 1980년대 : 엘리트 남자 장거리 선수들의 40~50%
1990년대 : 엘리트 여자 장거리 선수들의 25~51% 원인 - 환기량/관류 비율(V/Q)의 비조화 - 최대 운동 중 운동선수들이 도달하는 높은 심박출량에 의해 폐 모세혈관 내에서 적혈구의 이동시간이 짧아져 확산에 제한을 가져오기 때문

28 호흡조절 호흡조절중추 - 신경 그리고 체액성 정보입력을 받는다. ·근육으로부터의 피드백 ·혈중 이산화탄소 수준
- 호흡률을 조절한다.

29 호흡조절 말초 화학수용기의 해부학적 도해

30 호흡조절중추로의 신호전달 체액성 화학 수용기 - 중추 화학수용기 · 연수의 내측에 위치
· PCO2와 뇌척수액(CSF)의 H+ 농도의 변화 감지 - 말초 화학수용기 · 대동맥소체와 경동맥소체 · 혈중 PO2, PCO2, H+ 그리고 K+ 에 반응 신경정보 전달 - 운동피질 또는 골격근으로부터 정보 전달

31 운동시 호흡조절 최대하 운동 - 선형적 증가의 원인 · 중추명령 · 체액성 화학수용기 · 신경 되먹임 신호 고강도 운동
- 환기역치(Tvent) 위로의 급격한 상승 · 혈중 수소이온 증가

32 환기량에 대한 트레이닝의 효과 환기량은 트레이닝 후 동일한 작업량에서 낮다. - 낮은 혈중 젖산 농도의 원인
- 호흡을 촉진하는 활동근의 구심성 피드백 감소를 초래