심장주기(Cardiac Cycle)

심장주기(Cardiac Cycle)

심장주기는 심장이 혈액을 펌프질하는 과정에서 일어나는 일련의 연속적인 수축과 이완을 나타냅니다. 이는 심방과 심실이 서로 협력하여 혈액을 받아들이고 내보내는 동작을 조정하며, 수축기(systole)와 이완기(diastole)로 나뉩니다.

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1. 심장주기의 주요 단계

심장주기는 한 번의 심장 박동 동안 다음과 같은 단계를 거칩니다:

(1) 심방 이완기 (Atrial Diastole)

• 특징: 심방이 이완되어 정맥(대정맥과 폐정맥)으로부터 혈액을 받아들입니다.
• 혈액 흐름:
  • 우심방: 상대정맥과 하대정맥에서 혈액이 들어옴.
  • 좌심방: 폐정맥을 통해 산소가 풍부한 혈액이 들어옴.
• 판막 상태:
  • 방실판막(삼첨판, 승모판): 열림 → 혈액이 심방에서 심실로 이동.
  • 반월판(대동맥판, 폐동맥판): 닫힘.

(2) 심방 수축기 (Atrial Systole)

• 특징: 심방 근육이 수축하여 심실로 추가적인 혈액을 밀어넣습니다.
• 기능: 심방의 수축은 심실에 채워지는 혈액량(심실 이완기 말 혈액량, EDV)을 증가시킵니다.
• 전기적 활동: 심전도에서 P파에 해당.

(3) 심실 이완기 (Ventricular Diastole)

• 특징: 심실이 이완되며 혈액을 받아들입니다.
• 단계:
  1. 초기 이완기:
     • 심실이 이완되며 압력이 낮아짐.
     • 반월판이 닫혀 혈액 역류 방지.
  2. 심실 충만기:
     • 방실판막이 열려 혈액이 심방에서 심실로 이동.
     • 심방 수축기에 의한 추가 충만 발생.

(4) 심실 수축기 (Ventricular Systole)

• 특징: 심실 근육이 수축하여 혈액을 대동맥과 폐동맥으로 펌프질.
• 단계:
  1. 등용적 수축기:
     • 심실의 압력이 증가하지만 혈액이 아직 나가지 않음.
     • 방실판막과 반월판 모두 닫혀 있음.
  2. 혈액 방출기:
     • 심실 압력이 반월판의 열리는 압력을 초과하면 혈액이 대동맥과 폐동맥으로 방출.
• 전기적 활동: 심전도에서 QRS 복합파에 해당.

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2. 심장주기의 혈압 및 혈류 변화

(1) 심실 압력 변화

• 수축기압: 심실이 수축하며 압력이 최고점에 도달.
• 이완기압: 심실이 이완하여 압력이 최저점으로 떨어짐.

(2) 심장판막 작용

• 방실판막:
  • 심방과 심실 사이에 위치.
  • 심실 이완기에 열리고, 심실 수축기에 닫힘.
• 반월판:
  • 심실과 동맥 사이에 위치.
  • 심실 수축기에 열리고, 이완기에 닫힘.

(3) 혈류 방향

• 한 방향성 혈류:
  • 심방 → 심실 → 동맥.
  • 판막의 개폐로 역류 방지.

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3. 심장주기의 시간적 구성

• 한 번의 심장 박동(60~100 bpm 기준) 동안 심장주기는 약 0.8초 정도 소요됩니다.
  • 심방 수축기: 약 0.1초.
  • 심실 수축기: 약 0.3초.
  • 심실 이완기: 약 0.4초.

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4. 심장주기의 용적 변화

심장 주기 동안 심실의 혈액량은 다음과 같이 변화합니다:

(1) 심실 이완기 말 혈액량 (EDV, End-Diastolic Volume)

• 심실이 최대한 채워졌을 때의 혈액량.
• 평균적으로 약 120~130mL.

(2) 심실 수축기 말 혈액량 (ESV, End-Systolic Volume)

• 심실 수축 후 남아 있는 혈액량.
• 평균적으로 약 50~60mL.

(3) 일회박출량 (SV, Stroke Volume)

• 한 번의 수축으로 방출된 혈액량.
• SV = EDV - ESV
• 평균적으로 약 70mL.

(4) 박출계수 (EF, Ejection Fraction)

• 심실에 채워진 혈액 중 방출된 비율.
• EF = (SV / EDV) × 100
• 정상 범위: 55~70%.

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5. 심장주기의 조절

심장주기는 자율신경계와 내분비계에 의해 조절됩니다.

(1) 자율신경계

• 교감신경: 심박수 증가, 심근 수축력 강화.
• 부교감신경: 심박수 감소, 심장 안정화.

(2) 호르몬

• 에피네프린: 심박수와 수축력 증가.
• 갑상선 호르몬: 심장 대사 활성화.

(3) 프랭크-스탈링 법칙

• 심실이 늘어날수록(혈액 충만량 증가) 수축력이 증가하여 더 많은 혈액을 펌프질.

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6. 심장주기의 병리학

심장주기에 이상이 생기면 여러 심혈관 질환이 발생할 수 있습니다:

• 심부전: 심장의 펌프 기능 저하로 심박출량 감소.
• 부정맥: 전기적 신호 이상으로 불규칙한 심장박동.
• 판막질환: 판막의 손상으로 혈액 역류 또는 흐름 장애.

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7. 요약

심장주기는 혈액을 심장에서 펌프질하는 복잡하지만 체계적인 과정으로, 심방과 심실의 조화로운 수축과 이완이 핵심입니다. 이를 통해 혈액은 전신과 폐로 효과적으로 순환하며, 이 과정은 자율신경계와 호르몬의 정밀한 조절을 받습니다.