심혈관 생리②_심장주기 및 정맥환류량의 관계

1. 심장주기 (Cardiac Cycle)

심장주기란 심장이 수축과 이완을 반복하며 혈액을 순환시키는 과정을 말한다. 정상 성인의 경우 1분에 60~100회 박동하며, 1회 심장박동은 약 0.8초 소요된다.

이미지출처_Cardiac Cycle Simulation – Human Bio Media

 

A. 수축기(Systole)

• 등용수축기: 심실 근육이 수축을 시작하고 방실판(승모판, 삼첨판)이 닫힌다. 혈액 이동 없이 압력만 상승.
• 박출기: 심실 내 압력이 대동맥/폐동맥 압력을 초과하면 반월판(대동맥판, 폐동맥판)이 열려 혈액이 방출됨.

 

B. 이완기(Diastole)

• 등이완기: 심실이 이완되며 모든 판막이 닫히고 심실 압력 급감.
• 충만기: 방실판이 열려 심방의 혈액이 심실로 유입.
• 심방 수축기: 심방이 수축해 심실로 혈액을 더 밀어 넣음, 심실 충전 최종 완료.

 

C. 심음(Heart Sounds)

• S1(첫째 심음): 방실판 닫힘 → 수축기 시작 알림.
• S2(둘째 심음): 반월판 닫힘 → 이완기 시작 알림.
• 추가 심음(S3, S4)은 병적 상태에서 관찰될 수 있음.

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2. 심박출량과 정맥환류량의 관계 (Cardiac Output & Venous Return)

심박출량(CO)은 심장이 1분 동안 내보내는 혈액량이며, 혈류 순환의 기본 지표다. CO는 정맥환류량과 균형을 이루며 항상 일정하게 유지된다.

이미지출처_The relationship of venous return and cardiac function in determining... ❘ Download Scientific Diagram

A. 심박출량(Cardiac Output)

• 공식: CO = 심박수(HR) × 1회 박출량(SV)
• 예: HR 70회/min × SV 70mL = 4,900mL/min

 

B. 정맥환류량(Venous Return)

• 말초에서 심장으로 돌아오는 혈액량으로, CO와 같아야 혈류 균형 유지.
• 정맥환류량 증가 → 심실 충전량 증가 → CO 증가 (프랭크-스타링 기전)

 

C. 조절 기전

• 프랭크-스타링 법칙: 심실 확장이 클수록 수축력 증가 → 박출량 증가.
• 근육 펌프: 운동 중 근육 수축이 정맥을 압박 → 심장으로 혈액 이동 촉진.
• 호흡 펌프: 흡기 시 흉강 내 압력 감소 → 정맥혈 심장 유입 촉진.
• 중력 효과: 앉거나 서 있을 때 정맥 환류 저하 → 운동 및 근육 활동 필요.

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3. 동맥압 조절 (Regulation of Arterial Pressure)

동맥압은 조직으로 혈액을 안정적으로 공급하기 위해 일정 범위 내에서 유지되어야 한다. 조절은 신경적/체액적 조절로 나뉜다.

이미지출처_Arterial Pressure Regulation ❘ Concise Medical Knowledge

 

A. 평균 동맥압(MAP)

• 공식: MAP ≈ 이완기압 + 1/3(수축기압 - 이완기압)
• 예: 120/80mmHg → MAP ≈ 80 + 13 = 93mmHg
• 중요성: 기관 관류의 기준 압력 → 과도한 고혈압/저혈압 시 장기 손상 위험.

 

B. 단기 조절: 신경성 조절

• 압력수용기 반사(Baroreceptor Reflex):
  • 대동맥궁 및 경동맥동에 존재.
  • 혈압 상승 → 교감 억제, 부교감 활성화 → 심박수↓, 혈관 확장 → 혈압↓
  • 혈압 하강 → 교감 활성화 → 심박수↑, 혈관 수축 → 혈압↑

 

C. 장기 조절: 체액성 조절

• RAAS(레닌-안지오텐신-알도스테론 시스템):
  • 신장 관류 저하 → 레닌 분비 → 안지오텐신 II → 혈관 수축, 알도스테론 분비 → 나트륨/수분 재흡수 → 혈압 상승
• 항이뇨호르몬(ADH):
  • 혈압 감소나 고삼투압 시 분비 → 수분 재흡수 증가 → 혈액량 증가 → 혈압 상승
• 심방이뇨펩타이드(ANP):
  • 심방 벽 신장 시 분비 → 나트륨/수분 배설 촉진 → 혈액량 감소 → 혈압 하강

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4. 미세순환 (Microcirculation)

미세순환은 모세혈관을 중심으로 물질 교환이 이루어지는 단계로, 조직 대사에 직접적인 영향을 미친다.

이미지출처_Frontiers ❘ Fluid Therapy and the Microcirculation in Health and Critical Illness

A. 구조 및 혈류 경로

• 세동맥 → 모세혈관망 → 세정맥
• 모세혈관 입구에 전괄약근이 있어 혈류량 조절 가능

 

B. 물질 교환 방식

• 확산: 산소, 이산화탄소 등 기체 및 영양소 이동 → 농도차에 의해 진행.
• 여과/재흡수: Starling 힘에 의한 수분 이동.
  • 정수압: 혈관 내 압력 → 여과 촉진
  • 삼투압: 혈장 단백질 → 재흡수 촉진
• 여과 > 재흡수 시 여분의 수분은 림프계를 통해 제거됨.

 

C. 조절 기전

• 국소 대사조절: 대사 산물(예: CO2, H+) 증가 → 혈관 확장
• 내피세포 기능: NO(질산산화물), 프로스타글란딘 → 혈관 확장 / 엔도텔린 → 혈관 수축

 

D. 임상적 중요성

• 모세혈관 교환 장애 → 부종, 조직 허혈 유발 가능
• 쇼크 상태 → 미세순환 붕괴 → 다기관 부전 위험

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<출  처>

 

Cardiac Cycle Simulation – Human Bio Media

 

The relationship of venous return and cardiac function in determining... | Download Scientific Diagram

 

Arterial Pressure Regulation | Concise Medical Knowledge

 

 

Frontiers | Fluid Therapy and the Microcirculation in Health and Critical Illness