폐 용적의 변화 및 잔기량(RV), 기능적 잔기용량(FRC) 측정법

폐 용적의 변화

정상인의 폐 용적의 변화는 아래 그림과 같다.

폐쇄성 폐질환에서 폐 용적의 변화

폐쇄성 폐질환에서는 호기 시 기도의 협착과 폐쇄로 폐 안에 가스폐색(gas trapping)과 흉곽의 과팽창을 가져온다.

가스폐색(gas trapping)은 잔기량(RV)을 증가시키고, 과팽창은 총 폐용량(TLC)을 증가시킨다. 잔기량(RV)과 총 폐용량(TLC) 모두 증가하지만 잔기량(RV)이 총 폐용량(TLC)보다 더 많은 비율로 증가한다. 그 결과로 RV/TLC비(잔기율) 역시 증가한다.

폐쇄성 폐질환 :  만성기관지염, 폐기종, 천식

구속성(제한성) 폐질환에서 폐 용적의 변화

구속성(제한성) 폐질환에서 주요한 특징은 총 폐용량(TLC)의 감소이고, 섬유성 폐질환에서는 잔기량(RV)이 감소하며 이는 폐의 탄력반동이 증가해서 딱딱해지고 폐포가 없어졌기 때문이다.

구속성(제한성) 폐질환 : 간질성 섬유화(폐섬유증), 흉막 삼출액, 기흉, 흉막염, 흉막유착

 

잔기량(RV), 기능적 잔기용량(FRC) 측정법

폐활량 측정법으로는 잔기량(RV)을 측정할 수 없기 때문에 먼저 기능적 잔기용량(FRC)을 측정한 값으로부터 날숨예비량(ERV)을 뺀 값으로 잔기량(RV)을 구할 수 있다. 기능적 잔기용량(FRC) 측정에는 헬륨을 사용하는 폐쇄 회로법, 산소를 사용하는 개방회로법과 체적기록법 등이 있다.

불활성가스법

인체에 무해하면서 신체에서 생산되거나 이용되지 않는 가스를 사용하는 질소 세척법 및 헬륨 희석법이 있다.

개방회로법(질소 세척법)

질소 세척법은 공기 중에 함유되어 있는 약 80%의 질소가 동일 농도로 허파 속에도 존재하기 때문에 허파 내의 질소를 세척해 내기 위하여 100% 순수 산소를 흡입시킨다. 그 후 세척되어 나온 가스용적과 질소농도를 곱하면 허파 내에 들어있던 질소의 양이 되는데, 이것은 원래 허파 내에 들어있던 질소농도(80%)와 폐용적의 곱은 같기 때문에 이것으로부터 폐용적을 계산할 수 있다.

폐쇄 회로법(헬륨 희석법)

헬륨희석법은 피검자를 정해진 용적과 농도의 헬륨을 포함하고 있는 회로에 연결하여 헬륨이 피검자의 허파내 공기와 완전히 평형상태를 이룰 때 헬륨농도를 측정하면 허파내 용적을 계산할 수 있다. 이는 폐용적만큼 헬륨이 희석되기 때문이다.

이들 두 방법은 모두 정상호흡의 날숨 끝인 기능적 잔기용량(FRC)에서 폐용적을 측정하는 것이 일반적이다. 불활성 가스법은 한계성이 있어서 환기가 잘 안되는 소기포나 대기포가 존재하는 경우, 이들 가스가 충분히 세척되지 못하거나 평형을 이루지 못하여 실제 폐용적보다 낮게 측정되는 수가 있다.

체적 기록법(body plethysmography)

불활성 가스법은 허파의 수포뿐 아니라 폐쇄성 폐질환의 경우에도 환기가 원활하지 않아 폐용적이 낮게 측정되는 단점이 있으므로, 이를 해결하기 위해서는 고가이지만 더 정밀한 기기를 이용한 체적 기록법을 사용할 수밖에 없다. 이 방법은 피검자로 하여금 밀폐된 큰 상자 안에 앉힌 후 마우스피스를 통하여 상자 밖으로 호흡을 시키다가 날숨 혹은 들숨 시 마우스피스를 막으면서 구강의 압력과 상자 안의 압력을 측정한다.

그리고 그 상자의 용적변화에 따른 압력변화의 상관관계를 미리 알고 있으면 폐용적을 계산할 수 있다. 여기서 마우스피스를 막았을 때의 구강압 즉, 공기의 흐름이 정지되었을 때의 구강압은 허파꽈리내 압력(폐포 내 압력)과 같다고 가정한다. 이 원리는 어느 폐쇄된 공간 내의 압력과 용적의 곱은 항상 일정하다는 보일의 법칙을 이용한 것으로서 마우스피스가 막혔을 때 피검자가 들숨을 실시하면 폐용적이 증가하는 대신 허파꽈리압(폐포압)과 구강압이 감소하는 반면 상자 쪽으로 보면 들숨시에 피검자의 가슴우리(흉곽)가 늘어나므로 상자 내의 용적은 감소하고 상자 내의 압력은 증가된다. 이때 폐용적의 증가량과 상자 내의 용적 감소량은 공통이므로 같아야 할 것이다. 미리 상자 안의 용적변화에 따른 압력의 변화를 측정하여 그 상관관계를 알고 있으면 검사 시 상자 안의 압력변화로 상자 내의 용적변화를 알 수 있다. 따라서 이 용적의 변화량은 피검자의 폐용적 변화량과 같으므로 보일 법칙의 수식에서 원래의 폐용적을 계산할 수 있다.

폐쇄 또는 개방 회로법에 의한 가스 희석법으로 측정할 수 있는 폐기량은 기도와 교통하는 폐내 기량이지만 체적기록법에서는 기도와의 교통 유무와 관계없이 가슴우리(흉곽) 내 기량을 측정하고 있는 셈이다. 따라서 폐내의 낭포, 기흉시의 가슴안(흉강내) 공기량도 측정하는 셈이 된다. 호흡 방법에 따라서는 위장관의 가스량이 측정오차가 될 수 있다. 따라서 측정 시에는 흉식호흡으로 하고 가로막의 운동을 억제해야 하며 입안(구강) 내의 기량을 일정하게 유지하기 위해서는 뺨을 부풀리지 않도록 하는 등의 주의가 필요하다.

 

환기역학 검사

호흡역학(respiratory mechanics)

기류의 발생기전

공기의 흐름이 일어나기 위해서는 압력차가 있어야만 하는데, 호흡기에는 해부학적 위치에 따라 구강압, 기도압, 허파꽈리압(폐포압), 흉막강압으로 4가지의 기본적인 압력이 있다. 이들의 상관관계에 따라 공기의 흐름이 변화하는데 호흡에는 경기도압과 경흉막강압의 두 가지 주요한 압력차가 존재한다.

• 경기도압(transairway pressure)
  • 구강압과 허파꽈리압(폐포압)의 차이로 정의된다.
  • 기도의 저항에 따라 결정된다.

• 경흉막강압(transpleural pressure)
  • 구강압과 흉막강압의 차이로 정의된다.
  • 폐실질의 탄성도, 기도의 저항, 폐실질의 관성도에 따라 좌우된다.

요소	기호	변수	특징
폐탄성도	E	압력/용적	정적
기도저항	R	압력/기류속도	동적
폐관성도	I	압력X가속도	동적