심혈관계는 심장(Heart)과 혈관(Blood Vessels)으로 구성되어 있으며, 산소와 영양소를 전신에 공급하고 이산화탄소와 노폐물을 제거하는 순환계로서 생명 유지에 필수적인 역할을 수행한다. 심장의 전기적 자극과 기계적 수축을 통해 혈액이 순환하고, 이 과정을 통해 신체의 항상성이 유지된다.
01. 심혈관계 회로 (Cardiovascular Circuits)
심혈관계는 두 가지 주요 순환 루프인 폐순환과 체순환으로 나뉜다. 이 두 회로는 심장을 중심으로 연결되어 있으며, 서로 상호작용하여 전신으로 산소와 영양분을 공급하고 노폐물을 회수하는 기능을 담당한다.
A. 폐순환(Pulmonary Circulation)
- 순서: 우심실 → 폐동맥 → 폐모세혈관 → 폐정맥 → 좌심방
- 역할: 심장에서 폐로 혈액을 보내어 산소를 받아들이고 이산화탄소를 배출하는 가스 교환을 수행함.
B. 체순환(Systemic Circulation)
- 순서: 좌심실 → 대동맥 → 전신 모세혈관 → 대정맥 → 우심방
- 역할: 산소와 영양소를 온몸의 세포에 공급하고, 대사 후 발생한 노폐물을 회수하여 다시 심장으로 운반함.
C. 혈관 구조 및 기능
- 동맥: 고압에서 혈액을 심장에서 조직으로 운반하며, 두꺼운 탄력성 벽을 가짐.
- 정맥: 저압 상태에서 혈액을 심장으로 반환하며, 역류 방지를 위한 판막이 존재.
- 모세혈관: 매우 얇은 내피세포로 구성되어 물질 교환이 일어나는 주요 장소.
02. 혈류역학 (Hemodynamics)
혈류역학은 혈액의 흐름과 관련된 물리적 개념을 이해하는 분야로, 심혈관계의 기능을 정량적으로 분석하는 데 필수적이다.
A. 혈류량(Blood Flow)
- 일정 시간 동안 혈관을 통과하는 혈액의 양을 의미하며, 단위는 mL/min.
- 공식: Q = ΔP / R
- Q: 혈류량
- ΔP: 혈압 차 (압력구배)
- R: 혈관 저항
B. 혈압(Blood Pressure)
- 혈액이 혈관 벽에 가하는 힘.
- 수축기압(Systolic Pressure): 심장이 수축할 때의 최고 압력.
- 이완기압(Diastolic Pressure): 심장이 이완할 때의 최저 압력.
- 평균 동맥압(MAP): 조직으로 혈류를 공급하는 데 중요한 지표.
- 공식: MAP ≈ 이완기압 + 1/3(수축기압 - 이완기압)
C. 혈관 저항(Resistance)
- 혈류에 저항하는 힘이며, 혈관 직경의 변화에 매우 민감함.
- Poiseuille 법칙: 저항은 혈관 직경의 4제곱에 반비례 → 직경이 절반이면 저항은 16배 증가.
D. 혈류 유형
- 층류(Laminar Flow): 혈액이 층을 이루며 조용히 흐름.
- 난류(Turbulent Flow): 혈류가 불규칙하고 소용돌이치며 에너지 손실이 큼.
- 혈류 속도: 혈관 단면적이 작을수록 속도 증가, 단 모세혈관에서는 물질 교환을 위해 느림.
03. 심장 전기 생리 (Cardiac Electrophysiology)
심장은 전기적 자극으로 자동적으로 수축하는 기관으로, 전기 신호의 흐름을 통해 심장의 박동이 조절된다.
A. 심장 전도계(Cardiac Conduction System)
- 동방결절(Sinoatrial Node, SA Node): 심장의 박동 조율기, 분당 60~100회 전기 신호 발생.
- 방실결절(Atrioventricular Node, AV Node): 신호 지연을 통해 심실이 충분히 충전되도록 조절.
- 히스속(His Bundle) 및 푸르키녜섬유(Purkinje Fibers): 심실 전체에 전기 신호를 빠르게 전달해 일제히 수축 유도.
B. 심전도(ECG) 해석
- P파: 심방 탈분극
- QRS 복합파: 심실 탈분극 (심실 수축의 전기적 표현)
- T파: 심실 재분극
- 심전도는 심장 리듬과 전기적 이상을 평가하는 필수 진단 도구.
C. 심근 활동전위(Cardiac Action Potential)
- 탈분극(Depolarization): 나트륨 또는 칼슘 이온 유입
- 재분극(Repolarization): 칼륨 이온 유출
- 절대 불응기: 재자극에 반응하지 않음 → 심장 과흥분 방지
04. 심근 수축 (Cardiac Muscle Contraction)
심근세포는 전기 자극에 의해 수축하며, 이 과정은 혈액을 순환시키는 원동력이 된다.
A. 수축 기전
- 전기 자극 → 칼슘 이온 유입 → 트로포닌과 결합 → 근육 섬유 수축
- 세포 내 칼슘 농도 증가가 수축력 증가의 핵심.
B. 수축력 조절 요인
- 전부하(Preload): 심실 충전량 → 근육 신장 정도 → 수축력 증가
- 후부하(Afterload): 혈액을 심장에서 내보낼 때 필요한 저항 또는 압력
- 수축성(Contractility): 심근 세포의 본질적인 수축 능력 → 교감신경 자극 및 칼슘 농도 증가 시 강화
C. 프랭크-스타링 법칙
- 심실로 유입되는 혈액량이 많을수록 근육이 더 신장되어 수축력이 강해짐.
- 결과: 심박출량(Stroke Volume) 증가 → 조직으로의 혈류 공급 증가.
<출 처>
Hemodynamics Notes | STROKE MANUAL
The main factors involved in hemodynamics are the pulsatile pressure generated by the heart, the flow characteristics of blood, and the artery geometry and mechanical properties
www.stroke-manual.com
Cardiac electrophysiology and ECG interpretation – The Cardiovascular
Learn the principles of cardiac physiology, electrocardiography and ECG interpretation. The action potential and conduction system are also discussed.
ecgwaves.com
CV Physiology | Cardiac Excitation-Contraction Coupling
Cardiac Excitation-Contraction Coupling Excitation-contraction coupling (ECC) is the process whereby an action potential triggers a myocyte to contract, followed by subsequent relaxation. The following figure and text summarize some of the key events that
cvphysiology.com
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