Transcript (제4장) 심장생리
제4장 심장 생리 1. 심장의 구조 대동맥궁 동맥관삭 폐동맥간 좌폐동맥 심방중격 좌폐정맥 즐상근 반월판 우심방 우방실판(삼첨판)의 판 우심실 좌방실판(이첨판)의 판 좌심실 건삭 유두근 육주 심실중격 심장의 내면 * 심장의 해부학 Superior vena cava Right pulmonary artery Right artium Right ventricle Aorta Left pulmonary artery Pulmonary artery Left ventricle Apical impulse * 심장의 단면구조 * 심장의 구조 2. 심장근의 기능적 특징 1) 심장근의 구성 (1) 결절조직 nodal tissue : 심근세포가 변화된 것 → 활동전압 발생 ① 동방결절 sinoatrial node : 우심방과 상대정맥이 만나는 곳에 존재 a. 흥분성 excitability : 활동전압 발생에 의해 b. 율동성 rhythmicity ② 방실결절 atrioventricular node : 우심방과 우심실 사이 존재 (2) purkinje fiber ① 전도성 conductivity (3) 심근조직 ① 기능적 결합체 functional synciticum : 심방 및 심실근은 기능적 으로 한 개의 세포처럼(구조적으로 독립된 세포) 동시에 수축 하는 현상 ② 수축성 contractility * 심장의 박동조절 3. 심장의 신경지배 1) 자율신경 (1) 교감신경 ; 주로 심실근에 많이 분포, 심장의 운동촉진 (2) 부교감신경(미주신경) ; 주로 심방근에 많이 분포, 심장 근의 운동억제 2) 중추 (1) 심장운동중추(연수) ; 심장촉진중추, 심장억제중추 (2) 고위중추(대뇌) ; 정신적 흥분이나 희노애락에 따라 심장촉진 혹은 억제 4. 심장주기 cardiac cycle : 0.8초(심박동수 70회/min) 1) 심방 수축기 atrial systolic period : 0.11초 2) 심실 수축기 ventricular systolic period : 0.27초 (1) 등척성 수축기 isometric contraction 반월상(대동맥) 판막을 open하는데 필요한 압력 형성기 (2) 사출기 ejection 심실 내 혈액의 3/4 빠져 나감 → 심 박출 : 120 mmHg (3) 이완전기 prediastolic period 나머지 1/4이 빠져 나감 3) 심실 확장기 : 0.42초(심실근 세포의 재분극기) (1) 등척성 이완기 isometric relaxation 반월상 판막을 닫는데 걸리는 시간 (2) 심실근의 이완 relaxation of ventricl 심장주기와 심전도 ☞ 심장주기(cardiac cycle) - 심장의 수축과 이완이 반복되는 양상 수축기(systole) vs확장기(diastole) 2단계분출작용: 좌우심방수축 0.1~0.2초 좌우심실수축 심실: 수축 전 전체 혈액의80% 충만 심방수축: 확장기말 용적의 20%를 채움 ☞ 심장주기와 압력변화, 심음 (1) 등용수축기(isovolumetriccontraction phase) - 심실수축시작 방실판 폐쇄(심음) 심실내압상승, 혈액분출 없음(내압이 충분치 못함) (2) 분출기(ejection phase) : 좌심실압력상승 반월판개방 분출시작 (3) 좌심실압력저하 반월판폐쇄(심음) (4) 등용이완기(isovolumetricrelaxation) : 방실판, 반월판폐쇄 심실압력 ; 심방압력이하까지 (5) 급속충만기(rapid filling phase) : 심실 압력저하 방실판개방 혈액유입 (6) 심방수축 : 심실혈액충만 5. 심음 heart saunds 1) 제 1심음 : 등척성 수축기 동안에 혈액이 방실판의 폐쇄음, 낮고 긴 음 2) 제 2심음 : 등척성 이완기 동안에 혈액이 반월판의 폐쇄음, 높고 짧은 3) 제 3심음 : 심실 확장기음, 심실벽의 진동음 4) 제 4심음 : 심방음, 심실로 혈액이 유입될 때 나는 소리 삼첨판 닫힘 승모판닫힘 승모판 닫힘 대동맥 유두근의 긴장 대동맥 반월판 열림 좌심실수축 폐동맥 판막 열림 1 심음 승모판 열림 유두근 이완 삼첨판 열림 좌심실 확장 2 심음 승모판열림 대동맥판 닫힘 폐동맥 반월판 닫힘 6. 심장의 활동전압 1) 안정막 전압(분극) : 안정한 상태에서의 세포막 내외의 전압 차 (1) K+의 확산으로 야기(K+의 확산 전압 혹은 K+의 평형전압 (2) 단백질 음이온의 세포막 투과 불가로 K+과의 사이에 정전기적 인력 성립 (3) 근육세포 -90mV(신경세포 -70mV) 2) 활동전압(탈분극) (1) Na+의 확산으로 야기 (2)안정막 전압상태에서 자극에 의해 세포내외의 전하상태가 변동됨 (-90mV → +30mV). 세포내외의 전압변동(탈분극 →재분극) polarization 자극 → depolarization -------→ repolarization Na+ 확산 K+확산 ☞ 심장의 전기적 활동과 심전도 1) 심근세포 -골격근 세포와 유사구조 : 근절, 액틴, 미오신필라멘트 가짐 차이점 : 짧고, 가지 있음, 간극 접합에 의해 인접세포와 연결 심근층 (심근세포의 집합체)의 모든 세포들이 전기적으로 연결 단일 기능 단위로 행동 심근 층의 모든 세포가 수축에 기여 최대수축력형성 * 심방과 심실의 심근 층 : 섬유성 골격에 의해 서로 분리 자극은 심방에서 기원 심방 심근 층이 먼저 흥분 ☞ 심장의전기적활동 (1) 심근활동전위: 심박조율기(pacemaker)로부터 유래, 자율적으로 생성 ☞심박조율기: 특정의 세포 그룹으로 동방결절에 위치 - 심박 조율기 전위 -> 확장기 동안 느린 자발적 탈분극에 의해 형성 -60mV에서 시작 -40mV에서 역치 자발적 탈분극: slow calcium channel에 의한 Ca+2 확산에 기인 역치에서 fast calcium channel 작동 Ca+2 유입 가속 => 활동전위형성 전압 조절 Na –channel open K-channel open으로 재분극 Na 유입 -60mV에서 새로운 심박 조율기 전위시작 7. 심장의 흥분 전도계 1) 동방결절 sinoatrial node : 심방근의 탈분극 → 심방근 수축 (1) 우심방과 상대정맥이 만나는 곳에 존재 (2) pace maker 활동전압의 발생 빈도가 가장 높은 곳 ↓심방근 수축후 흥분을 AV node에 전도 2) 방실 결절 atrioventricular node ↓ 3) 방실 속 AV bundle, His bundle, 히스 속 ↓ 4) 방실 가지 AV branch, His branch, 히스 가지 ↓ 5) 푸르키네 섬유 pukinje fiber ↓ 6) 심근 세포 cardiac muscle : 심실근 세포 탈 분극 →심실근 수축 ☞ 심장의 자극전도 : 심실과 심방의 근육분리로 별도의 전도조직필요 - 심실자극 : 방실 결절(AV node), 히스 속(bundle of His), Purkinje fiber 가 담당 - 동방결절자극 심방수축 후 실 결절에 전달 -동방결절자극 방실 결절 히스 속 푸르킨예 섬유 양심실 수축 혈액분출 전도 속도 => 심실 수축과 심방수축의 시간차이 : 0.1~0.2초 지연 동방결절 방실결절 방실결절을 지나는 활동전압 의 전도가 가장 느리며 길다. 기능장애도 일어나기 쉽다. 방실속 퍼킨제섬유 심장의 자극 전도계 심방, 심실, 방실판(atrioventricular valve, AV valve), 반월판(semilunarvalve ) 중격(septum) - 심방심근, 심실심근 : 구조적, 기능적으로 분리 별도의 심근 세포 속(myocardial cell bundle)에서 유래 - 심방과 심실사이 활동 전압 전도에 별도 조직필요 - 방실판 : 이첨판, 삼첨판 혈액의 심방역류방지 유두근에 의해 뒤집힘 방지 - 유두근 : 심실 근육과 동시에 수축 - 반월판 : 혈액의 심실역류방지, 폐순환(pulmonary circulation) 체순환(systematic circulation) 8. 심전도 electrocardiography, ECG, EKG 심장에서 일어나는 전기적 변동을 체 표면에서 기록한 것 1) 심전도에서 관찰되는 파장 : 심방과 심실의 기능을 판별 (1) P파 : 동방결절에서 흥분이 발사된 후 좌우심방으로 퍼져 좌우심방 의 수축 에 의 하여 기록된 파장(심방근 탈 분극) (2) QRS파 : 방실 결절, 방실 속 및 푸르키니에 섬유를 따라 흥분이 전 도 되는 과정을 기록한 것(심실근의 탈 분극) (3) T파 : 심실근의 재분극에 의하여 기록된 것 2) ECG로 판별 가능한 것 (1) 심박동수 : 60~ 80회/min ① tachycardiac(빈맥) : 100회↑/min ② bradycardia(서맥) : 60회↓/min (2) rhythm → arrhythrmia(부정맥) : 일정한 간격(0.8sec)으로 박동이 일어나지 않는 것으로 SA node에서 뿐만 아니라 다른 부위에서도 활동전압(흥분)이 발생(기외수축 ; 심장의 흥분전도계에 이상) (3) angina pectoris : 죄측 흉부 통증(5-10분 정도), 산소부족 상태 (4) myocardiac infaction : 심근세포의 괴사로 인함(사망율 높다) (5) 방실지연 심전도 심전도 ☞ 심전도(electrocardiogram, ECG) : 심장 표면의 두 지점 사이의 전위변화(활동전위가 아님) - P. QRS, T wave - P 파 : 심방결절활동전위시작 심방 전체 탈 분극확산 과정 => 심방수축 - QRS파 : 심실 내 활동전위전달 및 전체 탈 분극 확산 => 심실수축 -T 파 : 심실의 재분극 => 심실이완 ☞ 심음, ECG, 심실 압력의 관계 9. 심장의 기능조절 1) 심박출량 심박동수(회/min) x 심박동량 = 5L/min (1) 심박동량 : 좌ㆍ우심실에서 동일하나, 압력은 좌 : 우 = 5 : 1 (2) 심박동수 : 60 ~ 80회/min(신생아 경우 120~ 140회/min) 2) 심장법칙 Franke-Starling heart law 심근의 길이가 길어질수록 심근의 수축력은 증가한다(심박출량 증가) 3) 심장의 기능조절에 영향을 미치는 인자 (1) 신경성조절 neural regulation ① 교감신경 → 심장촉진적(흥분전도 속도↑, 심근 수축력↑) ② 부교감신경(미주신경) → (흥분전도 속도↓, 심근 수축력↓) (2) 액성조절 humoral regulation ① epinephrine, norepinephrine, thyroxine : 심박동수 및 심박출량 증가 ② acetylcholine ; 심박동수 및 심박출량 감소 ③ CO2(pH↓)증가 ; 심박동수 촉진 (3) 온도 ; 체온 상승 → 심박동수 증가 (4) 기타조절 인자 4) 심장반사 cardiac reflex (1) 압력수용기 pressure receptor ① 대동맥궁(aortic arch)과 경동맥동에서 혈압감지 ② 혈압 증가시 : 감압반사 - 심장운동 억제 ③ 혈압 감소시 : 승압반사 - 심장운동 촉진 (2) 골츠반사 Golz reflex 복부압 증가 →심장기능 억제 →따라서 심박동수 감소 (3) 아슈네르반사 Aschiner reflex 안구 압 증가 →심장억제 중추 흥분 →심장기능 억제 (4) 베인 브리지반사 Bainbridge reflex 심방으로 되돌아오는 정맥혈의 양이 많아지면 심 박출량 증가 ☞ 혈관 (5) 화학수용기(chemoreceptor) ① 중추화학적 수용기 central chemoreceptor a. 연수에 존재 b. CSF의 수소이온 농도 감지(수소 이온 농도↑→심장 운동 촉진, 호흡촉진) ② 말초화학적 수용기 pheriperal chemoreceptor a. 대동맥체와 경동맥체에 존재 b. 동맥속의 산소 함량 감지(산소함량↓→심장운동 촉진, 호흡촉진)