공기는 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐른다
폐에는 스스로 부풀거나 줄어드는 근육이 없다. 폐는 흉곽 안에 들어 있고, 흉곽의 부피가 바뀌면 폐도 따라 늘어나거나 줄어든다. 흉곽이 커지면 폐포 안의 압력이 대기압보다 낮아져 공기가 기도를 따라 들어오고, 흉곽이 작아지면 폐포 압력이 대기압보다 높아져 공기가 나간다. 폐기능검사에서 재는 유량은 결국 이 압력 차이와 기도가 공기 흐름에 맞서는 정도(기도저항)가 함께 정한다.

들숨은 근육이 일을 해야 일어난다
들숨의 주된 근육은 횡격막이다. 횡격막은 가슴과 배 사이를 둥글게 덮은 근육으로, 수축하면 아래로 내려가 흉곽의 위아래 길이를 늘린다. 갈비뼈 사이의 바깥갈비사이근은 갈비뼈를 들어 올려 흉곽의 앞뒤·좌우 폭을 넓힌다. 깊게 들이쉬거나 숨이 찰 때는 목빗근·목갈비근 같은 보조호흡근이 가슴 위쪽을 더 끌어올린다.

조용한 날숨은 탄성으로 돌아가는 과정이다
늘어난 폐는 고무풍선처럼 원래 크기로 돌아가려는 힘(탄성 반동)을 가진다. 그래서 편하게 숨 쉴 때의 날숨은 근육이 힘을 쓰지 않아도 들숨 근육이 이완하는 것만으로 일어난다. 반면 폐기능검사처럼 힘껏 빨리 내쉴 때는 배근육(복직근·배바깥빗근 등)과 속갈비사이근이 수축해 흉곽을 적극적으로 줄인다. 검사가 환자의 노력에 크게 좌우되는 이유가 여기에 있다.

순응도: 얼마나 쉽게 늘어나는가
같은 압력 변화에 폐가 얼마나 부피를 늘리는지를 순응도(컴플라이언스)라고 한다. 폐섬유증처럼 폐 조직이 굳으면 순응도가 낮아져 잘 부풀지 않고, 폐기종처럼 폐포 벽이 파괴되면 순응도는 높아지지만 탄성 반동이 약해져 공기를 밀어내는 힘이 줄어든다. 앞의 경우는 담는 양이, 뒤의 경우는 내보내는 속도가 먼저 떨어진다. 이 차이가 나중에 제한성과 폐쇄성 장애로 이어진다.

폐와 흉곽은 서로 반대 방향으로 당긴다
폐는 탄성 때문에 안쪽으로 오그라들려 하고, 흉곽은 바깥쪽으로 벌어지려 한다. 두 힘은 얇은 흉막강을 사이에 두고 맞서며, 그래서 흉막강 안의 압력은 평소 대기압보다 약간 낮은 음압으로 유지된다. 조용히 숨을 내쉰 끝, 즉 근육이 모두 쉬고 있는 위치는 두 힘이 정확히 균형을 이루는 지점이다. 이때 폐 안에 남아 있는 공기가 기능적잔기량(FRC)이다.

FRC는 숨 사이의 산소 저장고다
FRC 덕분에 폐포는 숨과 숨 사이에도 쪼그라들지 않고, 혈액은 들숨과 날숨에 관계없이 꾸준히 폐포 공기와 기체를 교환한다. 폐섬유증처럼 폐의 오그라드는 힘이 세지면 균형점이 안쪽으로 옮겨 FRC가 작아진다. 폐기종처럼 오그라드는 힘이 약해지면 균형점이 바깥으로 옮겨 FRC가 커지는데, 이것이 과팽창이다.

힘껏 내쉬어도 남는 공기가 잔기량이다
있는 힘을 다해 내쉬어도 폐는 완전히 비지 않는다. 젊은 사람에서는 흉곽이 더 이상 작아지지 못하는 한계가, 나이 든 사람과 폐쇄성 질환에서는 가는 기도가 먼저 닫혀 공기를 가두는 현상이 날숨을 멈추게 한다. 이때 남는 공기가 잔기량(RV)이다. 기도가 일찍 닫히는 폐쇄성 질환에서는 RV가 커지며, 이를 공기 걸림이라 한다.

흉막강에 공기가 들어가면 균형이 깨진다
흉벽이나 폐 표면에 구멍이 나 흉막강으로 공기가 들어가는 것이 기흉이다. 흉막강 음압이 사라지면 폐는 자기 탄성대로 오그라들고 흉곽은 바깥으로 벌어져, 그쪽 폐는 숨을 들이쉬어도 펴지지 않는다. 노력성 호기는 흉막 안 압력을 크게 높이므로, 최근 기흉이 있었던 환자에게 폐기능검사를 미루는 것도 이 원리에서 나온다(금기는 2-4).

나이가 들면 무엇이 바뀌는가
나이가 들면 폐 조직의 탄성 섬유가 줄어 오그라드는 힘이 약해지고, 흉곽은 굳어 덜 늘어난다. 가는 기도를 바깥에서 당겨 열어 두던 힘도 약해져 날숨 끝에 기도가 더 일찍 닫힌다. 그 결과 TLC는 크게 변하지 않지만 RV는 늘고 폐활량은 줄어든다. 같은 값이라도 나이에 따라 정상 여부가 달라지는 까닭이다.

폐용적은 서로 겹치지 않는 기본 단위다
최대로 들이쉰 위치부터 최대로 내쉬고도 남은 공기까지를 위에서부터 네 칸으로 나눈 것이 폐용적(volume)이다. 네 칸은 서로 겹치지 않으므로 모두 더하면 폐가 담을 수 있는 전체 공기량이 된다. 아래 표의 수치는 생리학 교과서가 건강한 젊은 성인 남성을 예로 든 대략값이며, 실제 정상 여부는 나이·키·성별에 맞춘 예측식으로 판단한다(2-5).

여성은 같은 나이·키에서 대체로 20~25% 작고, 키가 클수록 크며, 나이가 들면 폐활량이 줄고 잔기량은 늘어난다. 누운 자세에서는 배 속 장기가 횡격막을 밀어 올려 날숨예비량과 기능적잔기량이 줄어든다. 그래서 폐기능검사는 정해진 자세에서 시행하고 자세를 기록한다.

폐용량은 폐용적의 합이다
임상에서 자주 쓰는 값은 폐용적 두 개 이상을 더한 폐용량(capacity)이다. 이름 끝이 ‘량(volume)’인지 ‘용량(capacity)’인지만 보아도 하나의 칸인지 여러 칸의 합인지 구별할 수 있다. 합의 구성을 외워 두면 어느 하나를 모를 때 나머지로 계산할 수 있다.

흔한 오해: 폐활량이 줄면 제한성이다
폐활량은 TLC에서 RV를 뺀 값이다. 폐가 작아져 TLC가 줄어도 폐활량이 줄지만, 폐쇄성 질환에서 공기가 갇혀 RV가 늘어도 폐활량이 줄어든다. 따라서 폐활량 감소만으로는 원인을 정할 수 없고, 제한성 장애는 TLC 감소를 확인해야 확정한다. 이 판단 흐름은 2-5에서 다룬다.

폐활량계는 입으로 드나든 공기만 센다
폐활량계는 마우스피스를 지나간 공기의 양이나 흐름을 기록하는 장치다. 잔기량은 아무리 힘껏 내쉬어도 입 밖으로 나오지 않는 공기이므로, 폐활량계의 기록에는 처음부터 존재하지 않는다. 그 결과 잔기량을 포함하는 FRC와 TLC도 폐활량계만으로는 구할 수 없다. 이 세 값은 별도의 폐용적 검사로 잰다.

희석·세척법은 숨으로 통하는 공기만, 체적변동기록법은 흉곽 안의 기체 전부를 잰다. 그래서 폐기종처럼 공기가 갇힌 환자에서는 두 값의 차이가 커진다. 세 방법은 모두 FRC를 먼저 구하고, 이어서 폐활량계 조작으로 얻은 ERV·IC를 더하거나 빼 RV와 TLC를 계산한다. 자세한 원리는 2-5에서 다시 본다.

질문이 다르면 검사가 다르다
폐기능검사는 하나의 검사가 아니라 서로 다른 질문에 답하는 검사의 묶음이다. 공기를 얼마나 빨리 내보내는지는 폐활량검사가, 폐가 얼마나 큰지는 폐용적 검사가, 산소가 폐포에서 혈액으로 얼마나 잘 넘어가는지는 확산능 검사가 답한다. 검사 의뢰를 받으면 어느 질문에 답하려는 검사인지 먼저 파악해야 준비와 주의사항을 맞출 수 있다.

검사자의 역할과 한계
임상병리사는 의사의 지도 아래 검사를 정확하게 시행하고, 허용성·재현성을 갖춘 결과를 만들어 기록한다. 결과가 정상인지, 어떤 질환인지를 판정하는 것은 의사의 일이다. 검사 중 환자가 심한 흉통·어지럼·실신 전조를 보이면 검사를 멈추고 즉시 보고한다.

폐기능검사는 증상의 원인을 찾을 때뿐 아니라, 이미 알고 있는 병의 경과를 보거나 치료와 수술을 견딜 수 있는지 판단할 때도 쓴다. 의뢰 목적이 다르면 함께 시행할 검사와 비교할 과거 결과가 달라지므로 접수 단계에서 목적을 확인한다.

• 진단
  숨참·기침·쌕쌕거림 같은 증상이나 흉부 영상 이상이 있을 때 폐쇄성·제한성 장애가 있는지 확인한다. 흡연자처럼 위험요인이 있는 사람의 선별에도 쓴다.
• 경과 관찰
  천식·만성폐쇄성폐질환·간질성 폐질환에서 치료 반응과 진행 속도를 본다. 같은 사람의 이전 값과 비교하므로 검사 조건(자세·장비·시간대)을 일정하게 맞추는 것이 중요하다.
• 수술 전과 장애 평가
  폐절제술처럼 폐 기능이 줄어드는 수술 전에 남는 폐 기능을 예측하고, 직업성 노출이나 장애 판정에서 기능 저하 정도를 객관적으로 남긴다.
• 약물 영향 감시
  폐에 독성을 줄 수 있는 약물을 쓰는 환자에서 기능 변화를 일찍 찾기 위해 반복 측정한다.

숫자 하나보다 흐름이 중요하다
폐기능 값은 건강한 사람도 날마다 조금씩 달라지고, 노력과 협조에 따라서도 바뀐다. 그래서 한 번의 값보다 허용 기준을 갖춘 여러 번의 시도와 같은 조건에서의 반복 측정이 신뢰를 만든다. 검사자가 결과지에 환자의 협조 정도와 특이사항을 남기는 이유다.