기체교환 및 기체운반

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폐포-모세혈관 막에서의 기체교환(산소와 이산화탄소의 확산 기전)이 빈번하게 출제된다.

산소와 이산화탄소의 운반 기전(헤모글로빈 결합, 용해, 중탄산 이온 전환 과정)과 혈액 내 산소-헤모글로빈 해리곡선(O₂-Hb Dissociation Curve) 변화 요인이 강조된다.

기체 교환에 영향을 미치는 요소(환기/관류 비율, 폐포 환기 감소, 기체 확산 제한 등)와 저산소증(Hypoxia) 유형 구분이 출제 가능하다.

1. 폐포-모세혈관 기체교환

1) Fick's Law에 따른 기체 확산 원리

• 기체교환은 Fick's Law에 따라 확산이 이루어짐

V_gas = 기체 확산량
A = 확산 면적 (폐포 표면적)
D = 기체의 확산 계수
P₁ - P₂ = 기체 분압 차이
T = 확산 거리 (폐포-모세혈관 막 두께)

2) 기체 교환에 영향을 미치는 요인

(1) 폐포 표면적 감소 (예: 폐기종) → 기체 확산 감소

(2) 폐포막 두께 증가 (예: 폐섬유화, 폐부종) → 기체 확산 저하

(3) 산소 분압 차이 감소 (예: 고산지대) → 산소 확산 저하

3) 정상적인 폐포-모세혈관 가스 분압

(1) 산소는 폐포 → 모세혈관으로 확산되며, 이산화탄소는 모세혈관 → 폐포로 이동하여 배출

(2) 기체교환의 주요 장애 원인은 환기/관류 불균형(V/Q mismatch)과 확산 제한(diffusion limitation)

1) 산소 운반 기전

(1) 용해형 O₂ (Dissolved O₂, 2%): 물에 직접 녹아 있는 산소

(2) 헤모글로빈 결합 O₂ (Hb-bound O₂, 98%): 헤모글로빈과 결합한 상태

2) 산소-헤모글로빈 해리곡선(O₂-Hb Dissociation Curve)

• 헤모글로빈(Hb)과 산소(O₂)의 결합 정도를 나타내는 그래프

• X축: 동맥혈 산소 분압(PaO₂), Y축: Hb 산소 포화도(SaO₂)

(1) 우측 이동 (산소 해리 증가, 조직 산소 공급 증가)

• Bohr 효과(Bohr Effect): CO₂ 증가, pH 감소(산성화) → O₂ 방출 증가

• 체온 증가 → Hb의 O₂ 친화도 감소

• 2,3-BPG 증가 → O₂ 해리 촉진

(2) 좌측 이동 (산소 결합 증가, 조직 산소 공급 감소)

• CO₂ 감소, pH 증가(알칼리화)

• 체온 감소 → Hb의 O₂ 친화도 증가

• CO(Carbon monoxide) 중독 → Hb의 O₂ 친화도 증가, 조직 산소 공급 저하

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