기관 (기도)
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1. 개요
기관은 폐를 가진 척추동물에서 가스 교환 장소인 폐포와 인두를 잇는 공기의 통로를 의미한다. 인두에서 시작하여 좌우 폐로 분기되기 전까지의 관을 기관이라고 부르며, 기관지는 좌우 폐, 더 나아가 개별 폐포로 반복적으로 분기되는 부분이다. 기관은 C자형 연골로 둘러싸여 찌그러지지 않도록 내강을 유지하며, 후두와 연결되어 음식이 잘못 들어가는 것을 방지하고 성대를 형성한다. 기관은 약 10cm 길이, 1.5~2cm의 내부 직경을 가지며, 16~20개의 유리 연골로 구성된다. 기관은 염증, 협착, 손상, 선천성 기형 등 다양한 임상적 문제를 겪을 수 있으며, 기관 삽관술, 기관 절개술 등의 의료 처치가 필요할 수 있다. 또한, 기관은 다른 포유류, 파충류, 그리고 곤충과 같은 무척추동물에서도 발견되며, 동물에 따라 구조와 기능에 차이가 있다.
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2. 구조
성인의 기관은 내부 직경이 1.5cm에서 2cm이고 길이는 약 10cm에서 11cm이며, 여성보다 남성에서 더 넓다.[56] 기관은 후두의 윤상 연골 아래쪽 가장자리(6번 경추, C6)에서 시작하여 기관용골(4번 흉추, T4 부근)에서 끝난다. 그러나 호흡에 따라 위치가 달라지기도 한다.[2][3]
기관은 공기가 드나드는 관이므로, 음식을 섭취할 때만 물체가 통과하는 식도와 달리 항상 찌그러지지 않도록 내강이 확보되어야 한다. 기관 바깥쪽은 기관 연골이라고 불리는 C자형 연골이 연속적으로 쌓여 있어, 경부의 움직임에 따른 굴곡이 용이한 유연성을 유지하면서 찌그러지지 않는 강도를 확보하고 있다.
기관은 정중선 구조이지만, 정상적으로 대동맥궁에 의해 오른쪽으로 약간 이동할 수 있다.[5]
폐를 가진 척추동물에서 가스 교환 장소인 폐포와 인두를 잇는 공기 유통로를 '''기도'''라고 부른다. 기관은 인두에서 시작하여 좌우 폐로 분기되기까지의 짝을 이루지 않는 1개의 관이다. 좌우 폐로, 더 나아가 개별 폐포를 향해 반복적으로 분기되는 부분은 '''기관지'''이다. 기관과 기관지 내면 점막에는 섬모가 발달해 있으며, 호흡기 내부로부터 점액의 연속적인 흐름을 만들어내고 있다. 호흡기 내로 들어온 물질이나 감염증 등으로 인해 생긴 이물질은 이 흐름에 의해 인두로 배출된다.[32][33]
기관 시작 부분에는 후두라는 복잡한 구조가 발달해 있으며, 음식이 잘못 기관 내로 침입하는 것을 방지하는 외에도 포유류에서는 발성 기관인 성대를 형성하고 있다.
2. 1. 형태 및 구성
기관은 윤상인대로 연결된 16~20개의 C자형 유리 연골로 구성되어 있다. 성인의 기관 연골 '고리'는 높이가 4mm이다.[2] 기관근은 불완전한 연골 고리의 끝을 연결하고 기관의 뒷벽을 구성한다.[3] 유리 연골을 둘러싸는 결합 조직의 가장 바깥층인 외막은 기관의 움직임을 돕는다.[4]
2. 2. 주변 구조
기관은 목과 가슴 (흉부)의 여러 구조를 따라 주행한다.[2]상부 기관 앞에는 결합 조직과 피부가 놓여 있다.[2] 목정맥궁은 두 개의 전내경정맥을 연결하며 기관 상부에 위치한다. 흉골설골근과 흉골갑상선근은 기관의 길이를 따라 뻗어 있다. 갑상선 또한 상부 기관을 가로질러 뻗어 있으며, 잘록은 두 번째에서 네 번째 연골을 덮고 있고, 엽은 다섯 번째 또는 여섯 번째 연골 수준까지 뻗어 있다.[2] 갑상선의 혈관은 잘록 바로 옆의 기관에 놓여 있는데, 상갑상선 동맥이 그 바로 위에서 합류하고, 하갑상선 정맥이 그 아래에서 합류한다.[2] 하부 기관 앞에는 흉골의 복장뼈자루, 성인의 잔여물이 있다. 왼쪽 앞에는 큰 혈관인 대동맥궁과 그 분지인 좌측 총경동맥 및 상완두동맥, 그리고 좌측 상완두정맥이 있다. 심부 심장신경총과 림프절도 하부 기관 앞에 위치한다.[2]
기관 뒤에는 기관의 길이를 따라 식도가 위치하며, 그 뒤에는 결합 조직과 척추가 위치한다.[2] 기관 양쪽 옆으로는 경동맥과 하갑상선 동맥이 지나가고, 뒷면 양쪽 옆으로는 상부 기관에서는 반회후두신경이, 하부 기관에서는 미주신경이 지나간다.[2]
2. 3. 혈액 및 림프 공급
상부 기관은 아래 갑상선 동맥과 아래 갑상선 정맥을 통해 혈액을 공급받고 배출하며,[2] 하부 기관은 기관지동맥에서 혈액을 공급받는다.[3] 기관에 혈액을 공급하는 동맥은 측면에서 기관에 공급하는 작은 가지를 통해 이루어진다. 가지가 기관 벽에 접근하면 아래쪽 및 위쪽 가지로 나뉘어지고, 이는 위아래 동맥의 가지와 합쳐진다. 이들은 다시 기관의 앞쪽과 뒤쪽 부분에 공급하는 가지로 나뉜다.[3] 아래 갑상선 동맥은 기관 위에 놓여있는 갑상선의 잘록 아래에서 시작된다. 이 동맥은 대동맥의 직접적인 가지인 기관지 동맥의 위쪽 가지와 연결되어 기관에 혈액을 공급한다.[2]
기관의 림프관은 기관 앞쪽에 위치한 전기관 림프절과 그 옆에 위치한 기관곁 림프절로 배출된다.[2]
2. 4. 발생
기관은 배아 발생 4주차에 호흡 싹이 성장하면서 전장에서 분리되어 형성된다. 이때 능선이 형성되면서 기관은 식도와 분리되는데, 이를 기관식도 격막이라고 한다. 기관식도 격막은 미래의 기관을 식도에서 분리하고 전장 튜브를 후두기관 튜브로 나눈다.[6] 5주차부터는 왼쪽 및 오른쪽 주 기관지가 시작되어, 처음에는 기관의 말단에 싹으로 나타난다.[6]기관은 생후 1년 동안 지름이 4mm에 불과하며, 늦은 아동기까지 성인 지름인 약 2cm로 확장된다.[2][3] 기관은 성인에 비해 어린이에게서 더 원형이고 더 수직적이며,[3] 크기가 더 다양하고 주변 구조와의 위치도 더 다양하다.[2]
2. 5. 미세 해부학
기관은 가로무늬 섬모 원주 상피로 덮여 있으며, 여기에는 섬모 세포와 점액을 생성하는 술잔 세포가 있다.[3] 술잔 세포는 점액의 주요 성분인 뮤신을 생성하는 샘 모양의 세포이다.[7] 점액은 기도를 촉촉하게 유지하고 보호하는 역할을 한다.점액은 기관의 섬모 세포를 덮어 흡입된 이물질을 가두고, 섬모는 이를 후두와 인두 방향으로 쓸어 올려 삼키거나 가래로 배출한다. 이 자체 정화 메커니즘을 점액 섬모 청소라고 한다.[8]
3. 기능
기관의 주요 기능은 폐로 공기를 운반하는 것이다. 또한 공기가 폐에 도달하기 전에 공기를 따뜻하게 하고, 가습하고, 여과하는 기능을 한다.[32][33] 기관은 연골로 된 고리로 구성되어 있어 항상 열린 상태를 유지하며, 연골은 기관이 찌그러지는 것을 방지한다.
기관은 공기를 여과하여 이물질을 제거하는 기능을 한다. 이를 위해 기관 내부에는 먼지를 붙잡는 점액을 생성하는 점막이 늘어서 있다. 점막을 둘러싸고 있는 작은 털인 섬모가 점액과 붙잡힌 입자를 기관 바깥으로 이동시킨다.[32][33]
4. 임상적 중요성
기관은 여러 가지 이유로 인해 임상적으로 문제가 발생할 수 있다.
기관에 염증이 생기는 기관염은 대개 바이러스 감염 때문에 발생하지만, 드물게 세균 감염이 원인이 되기도 한다.[10][11] 크루프는 후두, 기관, 기관지 등 호흡기 전체에 염증이 생기는 질환이다.[11][10] 주로 파라인플루엔자 바이러스 1~3형이 크루프를 일으키지만, 인플루엔자 바이러스 A형과 B형도 원인이 될 수 있으며, 이 경우 더 심각한 감염으로 이어질 수 있다. 황색포도상구균, 인플루엔자균, 폐렴구균, 모락셀라 카타랄리스 등의 세균도 크루프를 유발할 수 있다.[10] 기관의 세균 감염은 주로 황색포도상구균과 폐렴구균에 의해 발생한다.[12] 병원에 입원한 환자의 경우 대장균, 폐렴구균, 녹농균 등이 기관염을 일으킬 수 있다.[10] 기관염에 걸리면 기침, 인후통, 콧물 같은 상기도 감염 증상이 나타날 수 있으며, 열이 나거나 어린이는 호흡 곤란, 패혈증이 발생할 수도 있다.[10][11] 기도가 부어 좁아지면 천명음이라고 하는 쌕쌕거리는 소리가 나거나, 심하면 완전히 막힐 수도 있다.[11]
기관 협착으로 인해 기관이 좁아지거나 눌릴 수 있는데, 이는 주변 림프절 비대, 기관 또는 주변 조직의 암, 큰 갑상선종, 드물게는 동맥류와 같이 비정상적으로 부풀어 오른 혈관 등 다양한 문제로 인해 발생할 수 있다.[21] 기관지 손상이나 기관 내 삽관으로 인한 흉터, 다발혈관염 동반 육아종증과 관련된 염증도 기관 협착의 원인이 될 수 있다.[21] 기관이 막히면 협착음이라는 거친 호흡 소리가 나며,[21] 기관지경 검사를 통해 원인을 찾을 수 있다.[21] 폐색의 원인에 따라 수술, 화학 요법, 방사선 요법으로 치료하거나, 막힌 부위에 스텐트를 삽입할 수 있다.[21] 흉터로 인한 협착과 같은 양성 병변은 외과적으로 제거할 가능성이 높다.[21]
기관 연화증은 기관의 순응도가 감소하여 호흡 시 기류가 증가하는 등 외부 압력이 높아질 때 기관이 찌그러지는 현상이다.[13] 이는 선천적인 원인이나 출생 후 발생하는 주변 덩어리나 부종으로 인한 압박, 또는 외상 등에 의해 발생할 수 있다.[13] 선천성 기관 연화증은 단독으로 나타나거나 기관지 연화증, 후두 연화증, 기관 식도루 등 다른 기형과 함께 나타날 수 있다.[13] 선천성 기관 연화증은 특별한 치료 없이 좋아지는 경우가 많지만, 필요한 경우 기관 주변 평활근의 긴장도를 높이는 베타 효능제 및 무스카린성 효능제, 양압 환기, 스텐트 삽입, 기관의 손상된 부분 제거 등의 수술적 치료를 할 수 있다.[13] 개, 특히 소형견과 토이견의 경우 기관 연화증 및 기관지 연화증[14]은 거위 울음소리와 비슷한 기침을 유발하는 기관 허탈을 일으키는 경우가 많다.[15]
튜브를 기관 안으로 넣는 기관 삽관술은[17] 수술 중 진정된 환자에게 충분한 산소를 공급하기 위해 자주 시행된다. 카테터는 기류, 산소 공급 등 여러 지표를 모니터링하는 기계에 연결되며, 이는 마취과 의사의 주요 업무 중 하나이다.
기관 무형성증[20]은 기관이 발달하지 않는 드문 선천성 기형으로, 대부분 생명을 위협하지만, 때때로 외과적 치료를 통해 성공적인 결과를 얻기도 한다.
기관식도루는 기관과 식도가 비정상적으로 연결된 선천성 기형(누공|fistula영어)이다. 이는 발달 과정에서 기관과 식도가 제대로 분리되지 않아 발생한다.[6] 3,000명 중 1명꼴로 발생하며, 가장 흔한 형태는 식도의 위쪽과 아래쪽 끝이 분리되어 위쪽 끝이 막힌 주머니 형태로 끝나는 것이다.[6] 심장 기형이나 VACTERL 증후군 등 다른 기형이 동반될 수 있다.[6] 이러한 누공은 양수 과다증으로 인해 아기가 태어나기 전에 발견될 수 있으며, 출생 후에는 음식물이 흡인|aspiration영어되어 폐렴을 자주 일으킨다.[6] 선천성 누공은 주로 수술로 치료한다.[21] 성인의 경우, 주변의 악성 종양이 기관을 침범하여 기관과 식도 모두를 침식하면서 누공이 발생할 수 있다. 처음에는 삼킨 식도 내용물이 기관으로 흡인되어 기침을 유발하고, 종종 치명적인 폐렴으로 진행되며, 치료는 드물다.[21] 기관-식도 천자는 후두를 제거한 사람의 기관과 식도 사이에 외과적으로 구멍을 낸 것이다. 공기가 수술로 연결된 부위에서 위쪽 식도와 인두로 올라가면서 음성을 생성하는 진동을 만들어 말을 할 수 있게 한다. 천자의 목적은 성대를 제거한 후 환자의 발성 능력을 회복하는 것이다.[22]
해부학적 변이로 인해 하나 이상의 기관 연골이 말굽 모양이 아닌 완전한 고리 모양으로 형성되는 경우가 있다. 이러한 "O"형 고리는 정상적인 C자형 고리보다 작아 기관 협착(협착|stenosis영어)을 일으켜 호흡 곤란을 유발할 수 있다. "슬라이드 기관 성형술"이라는 수술을 통해 고리를 열고 더 넓게 재결합하여 기관의 길이를 줄일 수 있다.[23] 슬라이드 기관 성형술은 기관 협착증 치료에 가장 좋은 방법으로 알려져 있다.[24]
무니에-쿤 증후군은 탄성 섬유 부족, 평활근 얇아짐, 재발성 호흡기 감염 경향을 특징으로 하는 비정상적으로 커진 기관의 드문 선천성 질환이다.[25]
2008년부터 줄기 세포를 이용해 배양하거나 합성 대체물을 사용하여 기관(기도)을 대체하는 수술이 실험적으로 진행되고 있지만, 표준화된 방법은 아직 없다.[26] 대체된 기관에 적절한 혈액 공급을 보장하는 것이 모든 대체 수술의 주요 과제이다. 골수에서 채취한 줄기 세포를 기관에 이식하여 조직 재생을 유도하는 방법은 증거가 부족하며, 가설 단계에 머물러 있다.[26]
2021년 1월, 뉴욕 마운트 시나이 병원(Mount Sinai Hospital)의 외과 의사들은 최초로 완전한 기관 이식 수술을 시행했다. 18시간에 걸쳐 진행된 이 수술은 기증자로부터 기관을 채취하여 환자에게 이식하고, 수많은 정맥과 동맥을 연결하여 이식된 기관에 충분한 혈류를 공급하는 과정을 포함했다.[27]
4. 1. 염증 및 감염
기관염은 기관의 염증으로, 대개 바이러스 감염에 의해 발생하며 세균 감염은 드물다.[10][11] 크루프는 후두, 기관, 기관지 등 호흡기 염증을 동반하는 질환이다.[11][10] 크루프를 유발하는 바이러스는 일반적으로 파라인플루엔자 바이러스 1–3형이며, 인플루엔자 바이러스 A형과 B형도 크루프를 유발하지만, 일반적으로 더 심각한 감염을 일으킨다. 세균 또한 크루프를 유발할 수 있으며, ''황색포도상구균'', ''인플루엔자균'', ''폐렴구균'', ''모락셀라 카타랄리스'' 등이 이에 해당한다.[10] 기관의 세균 감염 원인균은 주로 ''황색포도상구균''과 ''폐렴구균''이다.[12] 병원 입원 환자의 경우, ''대장균'', ''폐렴구균'', ''녹농균'' 등이 기관염을 유발할 수 있다.[10]기관염 환자는 기침, 인후통, 콧물 등 상기도 감염 증상을 보일 수 있다. 열이 나거나, 어린이의 경우 호흡 곤란, 패혈증이 발생할 수 있다.[10][11] 기도 부종은 기도를 좁게 하여 천명음이라 불리는 쉰 호흡 소리를 유발하거나, 심하면 완전 폐색을 일으킬 수 있다.[11]
4. 2. 협착
기관은 기관 협착으로 좁아지거나 압박될 수 있는데, 이는 주변 림프절의 비대, 기관 또는 인접 구조의 암, 큰 갑상선 갑상선종이나 드물게는 비정상적으로 부풀어오른 혈관과 같은 문제로 발생할 수 있다.[21] 기관지 손상이나 기관 내 삽관으로 인한 흉터, 또는 다발혈관염 동반 육아종증과 관련된 염증 또한 기관 협착을 유발할 수 있다.[21] 폐색은 협착음이라고 알려진 거친 호흡 소리를 유발하며,[21] 기관지경 검사를 통해 원인을 조사할 수 있다.[21] 폐색의 원인에 따라 수술, 화학 요법, 방사선 요법으로 관리하거나, 폐색 부위에 스텐트를 삽입할 수 있다.[21] 흉터로 인한 협착과 같은 양성 병변은 외과적으로 절제할 가능성이 높다.[21]협착의 한 가지 원인은 기관 연화증인데, 이는 호흡 시 기류가 증가하는 경우와 같이 외부 압력이 증가할 때 기관이 붕괴되는 경향으로, 순응도 감소 때문이다.[13] 기관 연화증은 선천적인 원인이나 출생 후 발생하는 주변 덩어리나 부종으로 인한 압박, 또는 외상과 같은 원인으로 발생할 수 있다.[13] 선천성 기관 연화증은 단독으로 발생하거나 기관지 연화증 또는 후두 연화증, 기관 식도루 등 다른 기형과 관련되어 발생할 수 있다.[13] 선천성 기관 연화증은 종종 특별한 개입 없이 호전된다. 필요한 경우, 기관을 둘러싼 평활근의 긴장도를 향상시키는 베타 효능제 및 무스카린성 효능제, 양압 환기, 스텐트 삽입 또는 기관의 영향을 받은 부분 제거를 포함하는 수술이 포함될 수 있다.[13] 개, 특히 소형견과 토이견의 경우, 기관 연화증 및 기관지 연화증[14]은 종종 거위 소리와 같은 기침으로 나타나는 기관 허탈을 유발할 수 있다.[15]
4. 3. 손상
기관은 차량 사고와 같은 외상이나, 일부 무술에서 행해지는 것과 같이 고의적으로 다른 사람에 의해 손상을 입는 경우 등에 의해 손상될 수 있다.[16]4. 4. 기관 삽관술
기관 삽관술은 튜브를 기관 내로 삽입하는 것이다.[17] 이 시술은 수술 중에 진정된 사람이 충분한 산소를 공급받도록 하기 위해 흔히 시행된다. 카테터는 기류, 산소 공급 및 기타 여러 지표를 모니터링하는 기계에 연결된다. 이는 수술 중 마취과 의사의 책임 중 하나인 경우가 많다.4. 5. 선천성 기형
기관 무형성증[20]은 기관이 발달하지 못하는 드문 선천성 기형이다. 이 기형은 대개 치명적이지만, 때때로 외과적 중재가 성공적인 결과를 보이기도 한다.기관식도루는 기관과 식도가 비정상적으로 연결된 선천성 기형(누공|fistula영어)이다. 이는 발달 과정에서 기관과 식도 사이의 분리에 이상이 생기기 때문에 발생한다.[6] 약 3,000명 중 1명꼴로 발생하며, 가장 흔한 이상은 식도의 위쪽과 아래쪽 끝이 분리되어 위쪽 끝이 닫힌 주머니로 끝나는 것이다.[6] 심장 기형이나 VACTERL 증후군을 포함하여 다른 이상이 동반될 수 있다.[6] 이러한 누공은 양수 과다증 때문에 아기가 태어나기 전에 감지될 수 있으며, 출생 후에는 음식물의 흡인|aspiration영어으로 인해 폐렴 및 폐렴과 자주 관련된다.[6] 선천성 누공은 종종 수술적 복구로 치료된다.[21] 성인의 경우, 인접한 악성 종양으로 인해 기관이 침식되어 기관과 식도 모두 침식되면서 누공이 발생할 수 있다. 처음에는 삼킨 식도 내용물이 기관을 통해 흡인되어 기침이 발생하고, 종종 치명적인 폐렴으로 진행되며, 치료법은 드물다.[21] 기관-식도 천자는 후두를 제거한 사람의 기관과 식도 사이에 외과적으로 만들어진 구멍이다. 공기는 수술적 연결 부위에서 위쪽 식도와 인두로 위로 이동하여 음성을 생성하는 진동을 생성하여 음성 생성을 가능하게 한다. 천자의 목적은 성대를 제거한 후 사람의 발성 능력을 회복하는 것이다.[22]
때때로 해부학적 변이로 인해 하나 이상의 기관 연골이 말굽 모양이 아닌 완전한 고리 형태로 형성된다. 이러한 "O"형 고리는 정상적인 C자형 고리보다 작으며 기관 협착(협착|stenosis영어)을 유발하여 호흡 곤란을 초래할 수 있다. "슬라이드 기관 성형술"이라는 수술은 고리를 열고 더 넓은 고리로 재결합하여 기관의 길이를 줄일 수 있다.[23] 슬라이드 기관 성형술은 기관 협착증 치료에 최선의 선택이라고 한다.[24]
무니에-쿤 증후군은 탄성 섬유의 부재, 평활근 얇아짐 및 재발성 호흡기 감염 경향이 특징인 비정상적으로 커진 기관의 드문 선천성 질환이다.[25]
4. 6. 기관 대체
2008년부터 줄기 세포를 이용해 배양하거나 합성 대체물을 사용하여 기관(기도)을 대체하는 수술이 실험적으로 진행되었지만, 이는 실험적인 것으로 간주되며 표준화된 방법은 없다.[26] 대체된 기관에 적절한 혈액 공급을 보장하는 것이 모든 대체 수술의 주요 과제이다. 골수에서 채취한 줄기 세포를 기관에 이식하여 조직 재생을 자극하는 방법은 증거가 발견되지 않았으며, 가설로 남아 있다.[26]2021년 1월, 뉴욕 마운트 시나이 병원(Mount Sinai Hospital)의 외과 의사들이 최초로 완전한 기관 이식 수술을 시행했다. 18시간에 걸쳐 진행된 이 수술은 기증자로부터 기관을 채취하여 환자에게 이식하고, 수많은 정맥과 동맥을 연결하여 해당 장기에 충분한 혈류를 공급하는 과정을 포함했다.[27]
5. 기타 동물
다른 포유류의 기관은 목의 길이에 따른 차이를 감안할 때 일반적으로 사람과 유사하며, 파충류의 기관과도 유사하다.[28]
범절지동물 중 유조동물과 절지동물의 일부는 기관이라고 불리는 호흡 기관을 가지고 있다. 이 기관은 척추동물의 기관과 달리 공기 순환뿐만 아니라 폐와 같이 가스 교환 역할도 한다. 기관은 체표의 개구부인 '''기문'''[35](spiracle)을 통해 공기가 드나들며[42], 기관과 기문으로 이루어진 이 시스템 전체를 '''기관계'''[36](tracheal system)라고 부른다. 절지동물과 유조동물의 기관계는 서로 다른 기원을 가지며, 절지동물의 내부 계통에서도 여러 기원을 가진다(수렴 진화의 결과).[42]
5. 1. 척추동물
조류의 기관은 인두에서 후두로 이어지며, 여기서 주요 기관지가 갈라진다. 백조는 유난히 길어진 기관을 가지고 있으며, 그 중 일부는 흉골 아래에서 꼬여 있는데, 이것은 소리를 증폭시키는 공명기 역할을 할 수 있다. 일부 조류의 경우 기관 링이 완전하며 심지어 골화될 수도 있다.[28]양서류에서 기관은 일반적으로 매우 짧으며, 뚜렷한 주요 기관지 없이 폐로 직접 이어진다. 그러나 긴 기관은 일부 목이 긴 도롱뇽과 무족영원에서 발견된다. 양서류 기관에는 불규칙한 연골 결절이 있지만, 양막류에서 발견되는 링을 형성하지는 않는다.[28]
폐어와 ''폴립테루스''는 기관 없이 폐를 가지고 있는 유일한 척추동물이며, 여기서 폐는 인두에서 직접 발생한다.[28]
5. 2. 무척추동물 (범절지동물)
곤충, 다족류, 일부 협각류는 기문을 통해 공기가 드나드는 기관계를 가지고 있다. 절지동물의 기관은 체내에서 분기되어 기관지로 연결되며, 조직에 직접 산소를 공급한다.[29][30] 유조동물의 기관은 체표의 기문에서 뻗어 나오며, 개폐 기능이 없다.[54][55]| 종류 | 특징 | 기원 |
|---|---|---|
| 육각류(곤충 등), 다족류(지네, 다족류 등) | 체표의 기문에서 관 모양으로 체내로 함입, 내면은 외배엽성,[43] 많은 경우 큐티클(taenidium)로 덮임.[42] 체내에서 가늘게 분기, 기관지라는 가는 관이 됨.[44] 근육 등의 조직에 직결,[44] 종종 큐티클 없음.[42] 곤충은 기문 바로 뒤에 개폐 판(valve) 존재.[40] 일부 수생 곤충(하루살이 유충 등)은 기관계 기문 봉쇄, 수중 호흡용 기관 아가미(tracheal gill) 보유.[45][46] | 독자적 기원[39][40][41][42] |
| 일부 육생 협각류(낙타거미, 전갈, 긴발거미, 진드기, 일부 거미[37][38]) | (곤충, 다족류와 동일) | 독자적 기원[39][40][41][42] |
공기 중의 산소는 주로 확산에 의해 기문에서 기관을 거쳐 기관지에 도달한다. 체내 조직의 가스 교환은 기관지 내벽을 통해 이루어지며, 산소를 받아들이고 이산화 탄소를 배출한다. 이산화탄소는 기관에서 기문을 거쳐 확산되어 공기 중으로 방출된다. 기관의 일부가 주머니 모양으로 확대되어 기낭(air sac)을 형성하기도 하며, 이를 신축시켜 확산에 의존하지 않고 공기를 능동적으로 교체할 수 있다. 곤충, 낙타거미 등이 이러한 기낭을 가진다.[48] 매미 수컷 복부처럼 기낭이 체내에 큰 공동을 만들어 소리의 공명 장치가 되기도 한다.[49]
기관지 이외의 기관계 내면의 큐티클은 탈피 시 외골격과 함께 벗겨져 갱신된다.[50][51][52]
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