현역에 있으면서 잘못된 호흡으로 인해 몸의 불균형이 생기거나 더 큰 무게 또는 더 오래 지속할 수 있는 근력을 가졌음에도 불구하고 이끌어내지 못한 분들이 매우 많습니다. 이러한 문제에는 다양한 접근이 있을 수 있지만 이번 파트에서는 호흡을 중점으로 해서 설명을 드리도록 하겠습니다.
■ 호흡(respiration) 이란?
호흡은 기관의 세포와 외부 환경 간의 가스 교환을 의미합니다. 호흡에는 다양한 신경적, 화학적 요소와 근육 요소가 연관되지만 이번 파트에서는 근육의 역할에 대해 다루겠습니다.
호흡은 환기(ventilation)와 순환(circulation)으로 이루어집니다. 환기는 가스가 폐 안팎으로 환류되는 것이고, 순환은 이 가스를 각각의 세포 조직에 운반하는 것입니다., 비록 폐와 조직에서 가스의 움직임은 환산(diffusion)에 의한 것이지만, 가스를 운반하기 위해서는 호흡과 심장의 작용이 필요합니다.
호흡을 위한 펌프는 호흡근과 흉곽으로 구성되며, 흉곽은 늑골, 견갑골, 쇄골, 흉골, 흉추로 이루어집니다. 이 골격근 펌프의 압력에 의해 산소와 이산화탄소가 폐 안에서 확산되어 가스가 폐 안팎으로 교류할 수 있게 합니다.
호흡근에 의해 폐와 흉벽, 그리고 공기의 저항을 극복하기 위한 숨쉬기 작업은 일반적으로 흡기(inspiration) 과정에서만 일어납니다. 근육이 움직여 흉강을 넓히고 흉강 내 압력을 낮추어야 합니다. 호기(expiration)는 흡기근이 이완되며 폐가 상승되는 힘에 의해 이루어집니다. 그러나, 호흡운동이 커질 때 호기근육은 활발하게 운동합니다. 중노동이나 운동, 기침 또는 노래를 부르는 일은 모두 호기근육을 활발히 움직이게 합니다. 또한 폐기종(emphysema) 같이 탄성이 손상되었을 때, 입술을 오므로 호흡하게 하는 기법은 최소한의 노력으로 호기를 강화하기 위해 사용합니다.
전문가에 따라 호흡 시 작용하는 보조근의 역할에 대해 의견이 다른데, 특히 상부 승모근과 전거근이 그러합니다. 보조 호흡근에 대해 분류할 때 제외되는 근육들도 있습니다. 예를 들어, 능형근은 보조 호흡근에서 제외되어 있지만 강제 흡기 시 견갑골을 안정시켜 전거근을 보조하는 역할을 합니다. 많은 근육들이 신체의 각 부위를 안정시키는 데 필수적인 역할을 하고 있으며 이들에 의해 가스를 폐 안팎으로 환기시키는 데 필요한 힘이 발생합니다. 호흡운동이 격렬해질수록 필요로 하는 공기의 양이 빠르게 증가하며 보다 큰 압력이 요구됩니다. 환기 압력은 보다 활발이 작용하며, 보조근이 활성화되어 격렬한 호흡의 요구를 충족시키게 됩니다.
호흡근의 중요성을 잘 나타낸 말이 있습니다. " 공기를 많이 필요로 하는 장거릴 달리기 선수는 가슴을 확장시키기 위해 심지어는 활경근(platysma)까지 사용할 수 있으며, 기침을 하는 환자는 체간, 흉곽, 흉근대 등 가능한 한 모든 근을 수축시켜 강제 호기를 하려고 할 것이다." 비록 여기에는 상기도(upper airway), 특히 후두의 내재근과 외재근은 여기에서 논의의 대상은 제외되었지만, 이 근육 역시 공기의 환기에 중요한 역할을 합니다.
개인에 따라 또는 상황에 따라 보조근이 주동근으로 작용하는 경우도 있습니다. 특히 횡격막 또는 늑간근이 마비되었을 때는 보조근이 주동근으로 대체작용을 할 수 있습니다. 보조근의 중요성은 영구기관절개(permanent tracheostomy)에 의해 횡격막과 늑간근이 작용하지 않는 환자의 증례에서 잘 드러납니다. 그는 놀랍게도 경추신경에 의한 사각근과(scaleni)과 척수부신경에 의한 흉쇄유돌근(sternocleidmastoid), 상부 승모근 등에 의해 매우 큰 환기량을 유지하고 있었습니다.
기본적인 호흡을 잘하면 나타날 수 있는 변화
두려움을 감소 : 호흡기 문제는 정서 상태와 밀접한 관련이 있어 불안에 의해 숨이 멎는 증산(breath-holding)과 무호흡(breathlessness), 그리고 보조근의 긴장증가 등에 의해 더 악화되기도 합니다.
신체 이완 향상 : 신체가 이완되면 골격근육의 산소 소비량이 감소하며 흉벽은 보다 원활히 작용합니다. 횡격막 호흡운동을 시행하면, 이완을 보조하고 호흡을 조정할 수 있는 감각을 제공합니다. 이 운동은 흉곽의 확장보다는 복부의 확장이 강조되며, 목과 상흉부 보조근이 과사용되는 경우에 효과적입니다.
자세의 교정 : 최적의 호흡작용은 최적의 근육 정렬 상태에서 가능합니다. 균형잡힌 근조직에서는 에너지 소비가 가장 효율적으로 이루어집니다. 근육의 긴장이나 약화 또는 마비에 의한 근조직의 불균형은 호흡 시 부피와 압력을 극대화하는 데 방해됩니다. 두드러지게 약화되었거나 불룩하게 나온 복근은 운동이나 질병에 의해 필요로 하는 최대 호흡 압력을 생성시킬 수 없습니다. 흉추기립근(erector spinae)과 중 하 승모근의 약화는 등 상부를 곧게 하는 데 방해되며, 따라서 가슴을 올리고 확장시키는 동작 및 폐의 최대 작용을 제한합니다. 자세 문제는 척추후만증, 척추측만증, 골다공증, 그리고 누두형(pectus excavum : 흉골이 과도하게 함몰된 가슴)과 관련되어 있으며 복벽의 원활한 작용을 저하시킵니다.
호흡근의 근력과 지구력 향상 : "근력은 기침이나 재채기를 하는 것 처럼 갑작스러운 호흡기 운동이나 단시간 내에 극도의 운동에 필요한 것이다. 반면 지구력은 보다 지속적인 운동에 필요하며 또한 공기저항의 증가와 탄성의 감소에 필요한 것이다." 튼튼하고 정상적 상태에 있는 근육은 그렇지 못한 근육보다 효율적으로 산소의 소비량이 줄어듭니다. 호흡근의 근력을 훈련시키는 것의 효과에 대해서는 의견이 엇갈리지만, 호흡근의 약화에 의해 흡기의 운동작용이나 능력이 제한 또는 감소되는 경우에 있어서는 효과적인 방법이 될 것입니다.
복근이 튼튼할수록 배를 당기는 힘이 커지므로 호기시의 압력을 가오하할 수 있습니다. 이런 근육강화 운동은 기침 및 다른 배출 방법을 도와 기도를 깨끗하게 하고 호흡을 촉진할 수 있습니다.
협조성 향상 : 동작을 조절하지 못하는 사람은 보통 사람들보다 작업을 할 때 훨씬 많은 산소를 필요로 합니다. 호흡과 동작이 일치하지 않는다고 판단되면 교정운동을 실시하여 점차 호흡하는 일을 줄일 수 있습니다.
전반적인 상태 개선 : 환기 능력과 효율성을 강화하기 위해 걷기나 자전거 타기 등 전신운동을 통해 심혈관계의 상태를 개선합니다. 먼저 호흡을 돕는 데 보조근육을 이용하도록 팔보다는 다리를 포함하는 운동이 좋습니다.
체중 감소 : 호흡의 문제는 비만인 경우 매우 위험할 수 있습니다. Cherniack에 의하면 비만인이 호흡할 때의 산소량은 보통 사람보다 3배가량 높다고 합니다. 골격이나 신경근에 의한 호흡장애와는 달리 비만의 경우 상태가 바뀌면 호흡이 크게 호전되기도 합니다.
■ 호흡 시 일차적으로 관여하는 근육
횡격막(Diaphragm)
횡격막은 압력을 구분하고 힘을 전달하는 역할을 합니다. 이런 기능을 감당하려면 정상적인 길이와 근력을 지녀야 합니다. 횡격막의 상하운동이 제한을 받거나 지나치면 흡기와 호기의 효율이 떨어집니다.
폐기종(emphysema)과 같은 특정한 호흡 상태에서는 이완시 횡격막이 돔 형태로 되돌아가지 못하고 짧고 납작한 상태로 남습니다. 휴식 단계에서 폐가 부분적으로 부풀어 있으므로 압력을 발생시키는 능력이 감소됩니다. 또한 횡격막이 힘을 전달하여 폐를 비우도록 하는 능력이 떨어집니다.
늑간근(Intercostal Muscles)
외늑간근(external intercostal muscle)은 늑골하연에서 기시하여 하부 늑골상연에 정지합니다. 이와 유사하게 내늑간은 늑골과 늑연골 내측에서 기시해 바로 빝 늑골의 상방 가장자리에 붙습니다. 흉곽의 근은 '전방의 연골 사이 부분과 후방의 늑골사이 중간지역을 제외하고' 모두 두 층입니다.
늑간근은 호흡뿐만 아니라 형태 유지에도 중요한 역할을 합니다. 흉곽의 모양과 연결 상태를 안정시키고 유지하며, 해부학적으로는 외사근과 내사근이 연장된 것처럼 보입니다. 늑간근의 정확한 호흡기능에 대해서는 논란의 여지가 있습니다. 적어도 내늑간의 노출된 전면은 늑골을 들어 올리고 가슴을 넓혀 외늑간근과 함께 흡기근으로 작용하는 것으로 보입니다. 내늑간근의 후면(골간)은 늑골을 끌어내려 호기근으로 작용합니다.
어떤 이들은 이 근육의 기능이 폐의 용적이나 위치에 따른 호흡량과 변화를 일으키는 늑골의 경사에 따라 다르다는 의견을 제시합니다. 늑간근은 우리가 말하는 동안에도 항상 움직입니다. 조절된 호기시에 늑간근은 폐와 복벽의 정적인 반동을 최소화하는 중요한 "제어 행위(braking action)"를 수행합니다.
늑간근이 마비되면 호흡은 가능하나 숨을 들이쉬고 내쉬는 능력이 줄어듭니다. 흉곽 운동도 제한받고 흉곽을 안정시키는 능력도 줄어듭니다.
복근(Abdominal Muscles)
복근에는 내복사근, 외복사근, 복직근, 복횡근이 있습니다. 이 근육들은 주로 호기근이지만 흡기 끝에도 작용합니다. 흡기의 끝과 호기의 시작에 가장 중요한 근육은 굴근 작용이 거의 없거나 아예 없습니다. 특히 내복사근과 복횡근의 하부섬유가 외복사근의 외측 섬유와 함께 가장 활동적입니다.
특히 숨을 내쉬는 동작을 할 때, 숨을 늘리는 것이 필요한 상황에는 복부내압을 높이기 위해 복근을 충분히 수축해야 합니다. 이렇게 생긴 압력은 횡격막을 통해 흉곽으로 전달되며 폐를 비우도록 돕습니다.
복횡근의 아래쪽 여섯 개의 늑연골에서 나와서 횡격막과 맞물려 있습니다. 효방형근이 12번째 늑골과 맞물려 흉곽을 고정하고 호기와 마찬가지로 흡기에서도 흉곽이 활동하도록 돕습니다.
외복사근의 몇몇 섬유는 전거근 아래쪽 톱니 모양의 가장자리에 깍지끼듯 부착되어 아래쪽 흉곽의 주요 부분을 덮습니다. 복구 근육, 특히 외복사근의 활성화가 커지면 흉곽 용적의 변화가 감소되어 일정한 압력을 유지하는 것을 돕습니다.
■ 호흡 보조근
사각근(Scalenes)
사각근은 전사각근, 중사각근, 후사각근은 하나로 작용하는 보조흡기근입니다. 이들은 1, 2번 늑골을 들어 올리고 단단히 고정하여 깊은숨을 유도합니다. 사각근은 고요한 숨을 쉴 때 활동이 나타나며, 학자에 따라 보조근이라기보다 주 호흡근으로 보기도 합니다.
사각근은 또한 호기 중에도 활동합니다. Egen에 따르면 "사각근의 호기시 작용은 기침을 할 때 복근 수축에 대해 늑골을 고정시키고 폐첨(lung apex)이 헤르니아화하는 것을 막는다"라고 했습니다.
흉쇄유돌근(Sternocleidomastoid)
많은 사람들이 흡기시에 가장 중요한 보조근이라고 생각하는 근육입니다. 흉쇄유돌근이 이런 능력을 발휘하려면 목 굴근과 신근이 머리를 안정된 자세로 고정시켜야 합니다. 흉쇄유돌근은 "두개골과의 연결 부위를 당겨 흉골을 들어 올리고 흉곽의 전후 직경을 늘인다." 평온하고 깊은숨을 들이쉴 때 이 근육은 수축합니다. 폐가 과흡입할 때 흉쇄유돌근은 특히 활동적입니다. 조용한 흡기 중에 전기적 활동이 분명할 때가 있습니다. 이 근육은 호기 중에는 활동하지 않습니다.
전거근(Serratus anterior)
전거근은 상위 8 또는 9번째 늑골에서 기시하여 견갑골의 내측연 늑골면에 정지합니다. 주 작용은 견갑골을 외전, 회전시키고 내측연을 흉곽에 단단히 잡아 주는 역할을 합니다.
어떤 연구에서는 전거근이 호흡에 미치는 영향은 입증되지 않았다고 보았으나 그레이 해부학은 그런 연구는 "예를 들어 천식 환자나 운동 선수가 그러하듯 침대 옆이나 난간을 움켜잡아 견갑골을 고정시키는 효과를 무시한 처자!"라고 언급합니다.
능형근이 견갑골이 외전 되지 않도록 안정시키면 정지부를 고정시켜 전거근의 강제 흡기를 보조할 수 있습니다. 전거근은 기시부를 정지부로 당겨서 흉곽을 넓힙니다. 견갑골을 움직이는 것보다 흉곽을 움직이는 데 더 강한 전거근의 근력을 필요로 하기 때문에 보통 등급을 가진 사람은 견갑골을 외전 시킬 수 있지만 견갑골이 내전 되도록 고정시켜서 흉곽을 넓히기는 어렵습니다. 따라서 이 근육이 약하면 흡기를 증가시켜야 할 경우에 어려움이 있습니다.
대흉근(Pectoralis major)
대흉근은 큰 부채 모양으로 흡기에 깊고 강하게 작용하며 호기에는 활동하지 않습니다. Egan은 이 근육이 보조 호흡근 중 세번째로 중요하다고 보며 다음과 같이 작용기전을 설명했습니다. "손으로 테이블을 잡아 팔과 어깨가 움직이지 않도록 고정시켜 놓아도 대흉근이 정지부를 기시부로 사용하여 가슴 앞 부분을 강하게 끌어당겨 늑골과 흉골을 들어 올리고 흉곽을 넓힐 수 있다".
소흉근(Pectoralis minor)
소흉근은 기시부를 정지부로 끌어당겨 늑골을 들어 올리며 흡기 작용을 돕습니다. 견갑골은 최적의 위치에서 정지부를 고정시켜야 하고, 오훼돌기가 전하방으로 하강하여 전방으로 기울어지는 것을 막는 자세로 위치해야 합니다. 중 하 승모근에 의해 견갑골이 안정됩니다.
상부 승모근(Upper trapezius)
환기에 대한 상부 승모근의 역할은 흉곽을 끌어올려 강제흡기를 보조하는 것입니다. 상부섬유의 부착 부위는 쇄골의 외측 1/3 지점으로 쇄골호흡을 할 때마다 이 근육이 안전하게 해 줍니다.
광배근(Latissimus dorsi)
숨을 강하게 내쉴 때 광배근의 역할이 꼭 필요하지만, 숨을 깊이 들이쉴 때 역시 이 근육이 작용한다는 연구가 있습니다. 체간 굴곡시 작용하는 전방 섬유는 호기를 보조하고, 체간 신전시 작용하는 후방 섬유는 흡기를 보조합니다.
흉추 기립근(Thoracic erector spinae)
흉추기립근은 흉추로 뻗어 있으며 흡기 시 최대한 가슴이 확장하도록 돕습니다.
요장늑근(Iliocostalis Lumborum)
이 척추기립근은 하위 6~7번째 늑골 하각에 정지하며, 호기를 보조하는 근육입니다.
요방형근(Quadratus lumborum)
이 보조근은 12번 늑골을 아래로 당겨 횡격막의 후방 섬유를 고정시킴으로써 호흡하는 중에 거상 되지 않도록 합니다.
다른 부수적 근육(Other Accessory Muscles)
밑에 설명되는 근육들은 검사를 할 수 없고 촉진도 할 수 없는 곳에 위치합니다.
후상거근(Serratus posterior superior)
후상거근은 7번 경추와 상위 2~3개의 흉추에서 기시하여 2~5번 늑골에서 정지합니다. 능형근과 승모근 섬유 밑에 있으며 부착 부위의 늑골을 들어 올려서 흉곽을 확장합니다.
후하거근(Serratus posterior inferior)
후하거근은 하위 2개의 흉추와 상위 2~3개의 요추에서 기시하여 하위 4개의 늑골에서 정지하여 늑골을 후방과 하방으로 당기는 역할을 합니다. 어떤 표에는 흡기근이라고 나오지만 대개 호기 시 보조근으로 봅니다.
늑골거근(Levatores costarum)
이 근육은 늑간 외측 후연에 평행하게 붙어있는 부채 모양의 강한 12개의 근입니다. 작용은 늑골을 거상시키고 외전시켜 척주를 신전시켜 외측 굴곡시킵니다. 흡기근이며, 7번 경추 횡돌기와 상위 11개의 흉추에서 기시하여 바로 밑 척추의 늑골에서 정지합니다.
횡흉근(Transversus thoracis)
횡흉근과 흉곽 맨 안쪽 층의 다른 근육들은 흉곽의 용적을 줄이는 호기 기능을 합니다. 횡흉근은 복부 흉벽에 위치한 호기근으로 2~6번 늑골을 끌어내려 흉부를 좁힙니다. 검산연골과 흉골에서 시작하여 이 늑연골 하연에 정지합니다. 섬유의 끝부분은 복횡근과 연결합니다.
이 층에는 또 늑골간 동맥과 늑골하근이 있습니다. 흉곽의 등쪽 아래 벽에 위치한 늑골하근은 두세 개의 늑골간 공간을 이으며 이들은 협동해서 늑골을 끌어당깁니다.
쇄골하근(Subclavius)
견갑대를 지지하는 근육으로 1번 늑골과 연골에서 시작해서 쇄골의 아랫면에 정지합니다. 쇄골을 아래로 당기고 고정합니다. 쇄골하근이 제 역할을 못할 때 쇄골호흡을 피하는 것은 이 그육이 그만큼 중요하다는 것을 시사합니다.
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