최근 수정 시각 : 2024-02-19 22:38:27
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| 심장의 수축과 이완 |
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| 심장주기 동안의 심장 운동 |
1. 개요2. 배경지식3. 과정4. 관련 문서
[clearfix]心臟週期 / Cardiac cycle
심장 주기는 심장 박동이 한 번 일어나는 동안의 기간으로, 크게는 수축기(systole)와 이완기(diastole)로 나눌 수 있으며, 세부적으로 4~7단계로 나눌 수 있다. 이 단계들은 판막의 개폐, 심실의 압력 등에 의해 구분된다.
2. 배경지식
심장의 판막은 심장 주기 동안 그 열렸다가 닫혔다가를 반복하며, 이 변화는 심장 주기를 이해하는 데에 필수적이다. 밑의 글을 이해하기 위한 기본적인 정보들을 알아두자.
- 심장에 존재하는 네 개의 판막들은 그 위치에 따라 심방과 심실 사이의 방실판막(atrioventricular valve, AV valve)에 속하는 승모판(mitral valve)과 삼첨판(tricuspid valve), 심실과 동맥 사이의 반달판막(semilunar valve)에 속하는 대동맥판(aortic valve)과 폐동맥판(pulmonary valve)으로 나뉜다. 승모판은 좌심방과 좌심실 사이, 삼첨판은 우심방과 우심실 사이, 대동맥판은 좌심실과 대동맥 사이, 폐동맥판은 우심실과 폐동맥 사이에 위치한다.
- 심실 양쪽의 판막이 모두 닫혀 있으면 혈액이 들어오고 나가지 못하게 되므로 심실의 용적, 즉 부피가 변하지 않는다. 가령 승모판과 대동맥판이 모두 닫혀 있을 때에는 좌심실의 부피가 변할 수 없다.
- 판막의 개폐는 판막 앞뒤의 압력차에 의해 결정된다. 가령, 승모판의 경우 좌심실의 압력이 좌심방압력보다 높아지면 닫히고 좌심방압력이 좌심실압력보다 높아지면 열린다.
- 심전도의 기본적인 파형을 알아두어야 한다. 특징적인 부분에는 P파(P wave), QRS군(QRS complex), ST분절(ST segment), T파(T wave) 등이 있다.
- 심장음은 보통 4개로 나뉘며, 각각 첫 번째, 두 번째, 세 번째, 네 번째 심장음으로 불린다. 간단히 S1, S2, S3, S4로 축약하여 쓴다. 이 중 앞쪽의 두 심장음은 정상적인 성인에서 들리나 뒤쪽 두 개의 심장음은 이상 소견이나 어린아이에게서 나타나는 심장음이다.
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심장주기 동안 나타나는 변화들
Wiggers diagram |
Wiggers diagram은 심방과 심실, 대동맥의 압력, 심실용적, 심장음, 심전도, 맥박 등의 주요 심장 수치들을 심장 주기에 맞춰 한눈에 볼 수 있도록 만들어진 그림이다. 위의 그림이 그 Wiggers diagram이다. 이는 심전도나 심장음의 특정 시점들이 심장 주기에서 지금이 어떤 시기인지 알 수 있게 해주는 중요한 구분자 역할을 하기 때문에, 보고 전체적인 심장 주기를 이해하기 편리한 장점이 있다.
심방수축기(atrial systole)는 좌심방이 수축하며 좌심방압력이 올라가는 시기로, 심전도상에서는 P파(P wave) 직후(PR interval)에 해당한다. 이때 심방은 탈분극(depolarization)되므로, 심방은 수축하며 좌심방과 좌심실 사이의 판막인 승모판(mitral valve)을 개방시킨다. 따라서 좌심실은 좌심방의 혈액 일부가 이동해 와서 용적이 증가하며, 심방수축기 이후의 심실수축기에서는 심실의 용적이 감소하기 때문에 심방수축기는 심실충만기의 끝 단계에 해당한다. 심방수축기에서는 비정상적인 심실비대(ventricular hypertrophy)나 대동맥 협착(aortic stenosis) 등으로 인해 발생하는 네 번째 심장음(S4)이 들릴 수 있다.
심실수축기(ventricular systole)
등용적성심실수축기(isovolumetric ventricular contraction)에서는 심전도상에서 QRS군(QRS complex)에 해당하는, 좌심실이 수축을 시작하는 시기이다. 좌심실이 수축하면 당연히 좌심실의 압력이 높아지고, 이 압력이 좌심방의 압력보다 높아지면 승모판이 닫히면서 좌심방에서 좌심실로 혈액의 이동이 끊기게 된다. 그 직후 우심방과 우심실 사이의 판막인 삼첨판도 닫힌다. 이 두 판막이 폐쇄되면서 첫 번째 심장음(S1, 통칭 'lub')이 들리게 된다. 심실의 압력은 높아지지만 심실로 들어오는 방실판막과 심실에서 나가는 대동맥판이나 폐동맥판 모두 닫혀 있으므로 심실의 부피가 변하지 않는다.
빠른 심실박출기(rapid ventricular ejection) 또는 최대 박출기(maximum ejection)에서는 점점 높아지던 심실압력이 대동맥압력보다 커지면서 대동맥판이 열리고, 따라서 좌심실에 가득차 있던 혈액이 빠르게 박출된다. 최대 용적인 확장기말용적(end diastolic volume, EDV)을 유지하던 심실의 용적은 이때 급격하게 감소하며, 심실의 압력 역시 혈액량이 줄면서 감소한다. 대동맥에는 반대로 혈액이 빠르게 차면서 대동맥압력이 증가하며, 좌심방에서는 일부 혈액이 돌아오면서 좌심방의 압력은 천천히 증가한다. 심전도에서는 ST 분절 정도에 해당한다.
느린 심실박출기, 또는 감소된 심실박출기(reduced ventricular ejection)에서는 심실이 재분극(repolarization)되면서 심전도상에서 T파가 나타난다. 심실의 수축이 멈추며 심실압력이 감소하기 시작하고, 혈액은 계속 좌심실에서 대동맥으로 박출되며 좌심실용적이 다소 느리게 감소한다. 대동맥압력은 이때부터 감소하는데, 혈액이 좌심실에서 대동맥으로 들어오는 속도는 느려졌는데 대동맥에서 뒤의 동맥가지들로 혈액이 빠져나가는 속도는 빨라지기 때문에 대동맥 혈액량이 줄어들기 때문이다. 좌심방 압력은 여전히 폐순환을 마친 혈액들이 환류하고 있기 때문에 증가한다.
심실이완기(ventricular diastole)
등용적성심실이완기(isovolumetric ventricular relaxation)에서는 계속 감소하던 좌심실압력이 결국 대동맥압력보다 낮아지면서 대동맥판이 닫히고, 따라서 열려 있는 판막이 없어 심실 부피가 유지된다. 대동맥판 직후 폐동맥판도 닫히고, 이 두 판막이 닫히는 소리는 두 번째 심장음(S2)으로 알 수 있다. 이 시기는 심실의 재분극이 끝나 심전도상에서 T파 끝자락으로 표시되며, 따라서 심실은 이완된다. 이 시기에 대동맥압곡선은 특별한 변동을 보이는데, 위 그림에서 'Aortic valve closes'라고 화살표 표시된 부분에서 대동맥압이 일시적으로 팍 감소했다가 다시 올라오는 부분이다. 이 부분을 중복맥박패임(dicrotic notch)이라고 부르며, 이 역시 대동맥판 폐쇄로 인해 나타나는 현상이다.
빠른 심실충만기(rapid ventricular filling)에서는 계속 떨어지던 좌심실압력이 거의 최저치에 다다르며, 좌심방압력보다 낮아져 승모판이 열린다. 따라서 좌심방에서 좌심실로 빠르게 혈액이 이동하며 좌심실용적이 증가하고, 이 혈액의 급격한 이동으로 인해 어린이나 판막 이상이 있는 성인에게서 세 번째 심장음(S3)이 들린다. 대동맥압은 유입되는 혈액 없이 혈액이 계속 다른 동맥으로 빠져나가므로 감소한다. 심실압력은 혈액이 급격히 차오르는데도 거의 증가하지 않는다. 이는 심실이 아직 수축하지 않았기 때문이며, 심실의 높은 유순도(compliance)로 인해 용적 변화가 커도 압력 변화가 적기 때문이다.
느린 심실충만기, 또는 감소된 심실충만기(reduced ventricular filling)에서는 심실이 이전보다 비교적 느리게 확장되며, 용적이 증가한다. 이 시기는 심장 주기에서 가장 길며, 그로 인해 분리기(diastasis)라고 불리기도 한다. 이 시기가 끝났을 때부터 심방수축기 끝까지의 심실 용적이 곧 확장기말용적이 된다.
4. 관련 문서