호식(Expiration, 호기)

호식(Expiration, 호기)

1. 호식(呼息, Expiration)

호식(호기, expiration)은 공기가 폐에서 외부로 나가는 과정으로, 대기압보다 폐포 내 압력이 높아지면서 자연스럽게 공기가 배출됩니다.

• 정상 호기(Quiet Expiration): 수동적 과정(passive process)
  • 폐 탄성 수축(Elastic Recoil)과 횡격막 이완으로 인해 자연스럽게 발생
• 강제 호기(Forced Expiration): 능동적 과정(active process)
  • 추가적인 호흡근(복근, 내늑간근)이 작용하여 적극적으로 공기 배출

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2. 호기의 생리학적 원리

호기의 핵심 원리는 폐의 탄성 수축(Elastic Recoil)과 압력 변화입니다.
▶ Boyle의 법칙(Boyle’s Law) 적용

• V(부피) ↓ → P(압력) ↑ → 공기 배출

압력 변화 과정

상태                    흉막강 압력                     폐포 압력                  공기 이동 방향

호기 전	-7.5 cmH₂O	0 cmH₂O	없음
호기 중	-5 cmH₂O	+1 cmH₂O	폐 → 대기
호기 후	-5 cmH₂O	0 cmH₂O	없음

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3. 호기의 과정

(1) 정상 호기 (Quiet Expiration)

▶ 수동적 과정

• 횡격막(Diaphragm) 이완 → 원래 위치로 올라가며 흉강 부피 감소
• 외늑간근(External Intercostal Muscles) 이완 → 늑골이 내려가면서 흉곽 수축
• 폐 탄성 수축(Elastic Recoil) → 폐가 원래 크기로 돌아가면서 공기 배출

정상 호기의 특징

• 에너지 소모가 거의 없음 (수동적 과정)
• 폐의 탄성력이 유지되어야 정상적인 호기 가능

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(2) 강제 호기 (Forced Expiration)

▶ 능동적 과정

• 심한 운동, 기침, 강제적 호기(예: 바람 불기) 시 활성화
• 보조 호기근(Accessory Expiratory Muscles)이 동원됨

강제 호기에 사용되는 근육

1. 내늑간근(Internal Intercostal Muscles)
   • 늑골을 아래로 당겨 흉강 부피 감소
   • 신경 지배: 늑간신경(Intercostal nerves)
2. 복근(Abdominal Muscles)
   • 복직근(Rectus Abdominis), 내복사근(Internal Oblique), 외복사근(External Oblique), 복횡근(Transversus Abdominis)
   • 복근이 수축하면 복압이 증가하여 횡격막을 위로 밀어냄
   • 신경 지배: 복부 신경(Thoracoabdominal nerves)

강제 호기의 특징

• 높은 에너지 소모
• 폐기능 검사에서 최대호기량(FEV1)과 관련
• 호기 장애(폐쇄성 폐질환)에서 문제 발생

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4. 호기의 조절

(1) 신경 조절

• 호흡 중추(Respiratory Center)
  • 연수(Medulla)의 복측호흡군(Ventral Respiratory Group, VRG)
    • 강제 호기 시 활성화
  • 기식중추(Pneumotaxic Center, 뇌교)
    • 과도한 흡기를 억제하고 호기 촉진

(2) 화학적 조절

• CO₂ 증가 → 호기 촉진
• 말초 화학수용기(경동맥소체, 대동맥소체)
  • O₂ 감소, CO₂ 증가 감지 → 호흡 촉진

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5. 호기와 임상적 의의

(1) 폐쇄성 폐질환(Obstructive Lung Disease)

• 기도 저항 증가 → 공기 배출 어려움
• 예: COPD(만성 폐쇄성 폐질환), 천식, 만성 기관지염
• 특징: FEV1 감소, 호기 지연

(2) 제한성 폐질환(Restrictive Lung Disease)

• 폐 탄성 감소 → 정상적인 흡기·호기 어려움
• 예: 폐섬유증, 늑막염
• 특징: 총폐용량(TLC) 감소, 잔기량 감소

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정리

1. 정상 호기: 수동적 과정 (횡격막 이완 + 폐 탄성 수축)
2. 강제 호기: 능동적 과정 (복근, 내늑간근 사용)
3. 호기 조절: 연수(VRG), 화학적 피드백(CO₂ 증가 시 촉진)
4. 호기 장애: 폐쇄성(공기 배출 어려움), 제한성(폐 탄성 감소)