순환계 기본구조와 기능

순환계

 

- 심장(heart) : 근육성 펌프, 혈압 · 혈류량 조절, 내분비기능

- 혈관(blood vessels) : 혈액을 운반하는 관, 혈압 · 혈액분포 감지 및 조절

- 혈액(blood) : 온몸을 순환하면서 물질을 교환시키는 매개체

 

 

1. 심장(heart)

▪ 위치

- 심장은 흉강에 들어 있으며, 보통 자기 주먹만 한 크기에 무게는 약 350g 정도로 자신의 체중에 비례

- 심장은 좌측으로 약간 치우쳐 있음 → 심장을 앞쪽에서 보면 우심이 많이 보이고(2/3) 좌심은 약간만 보임

 

▪ 구조

- 심장의 내부구조는 중격과 판막에 의해 4개의 방으로 나뉨

→ 좌심방(left atrium) · 우심방(right atrium) : 혈액을 받아들임

→ 좌심실(left ventricle) · 우심실(right ventricle) : 혈액을 박출시킴

방실판막(atrioventricular valve) : 심방과 심실사이 혈액 역류 방지	삼첨판(tricuspid valve)	우심실과 우심방 사이
	이첨판(bicuspid valve) 승모판(mitral valve)	좌심실과 좌심방 사이
반월판막(semilunar valve) : 대동맥 및 폐동맥으로부터 좌우 심실로의 혈액 역류 방지	폐동맥판막(pulmonic valve)	폐동맥 시작부위
	대동맥판막(aortic valve)	대동맥 시작부위

- 좌심실은 혈액을 전신으로 뿜어주는 체순환이 일어나야 하므로 우심실에 비해 3배 정도 두꺼움

 

 ▪ 순환

① 체순환(systemic circulation) ▸ 좌심방 → 좌심실 → 대동맥 → 전신의 모든 기관 → 상·하 대정맥 → 우심방 ▸ 산소와 생명유지에 필요한 영양분을 세포로 운반하고 세포로부터 이산화탄소와 노폐물을 받음

② 폐순환(pulmonary circulation) ▸ 우심방 → 우심실 → 폐동맥 → 폐 → 폐정맥 → 좌심방 ▸ 혈액이 폐를 순환하면서 산소를 받아들이고 이산화탄소를 버리게 함

③ 관상순환(coronary circulation) - 심장 근육층에 혈액을 공급하는 순환 - 관상동맥으로부터 동맥혈을 공급받음 → 우관상동맥은 우심장에 혈액을 공급 → 좌관상동맥은 좌전하행동맥(left anterior descending artery, LAD)과 회선동맥(circumflex artery)의 2개의 분지로 나뉘어져 좌심실벽에 혈액을 공급 * 관상동맥의 혈액공급이 잠시라도 중단되면 심근이 손상을 받음 → 혈전이 관상동맥을 폐색시키는 경우 심근세포는 괴사를 일으키는데 이를 심근경색(심장발작)이라 함

▪ 심근의 특성

- 심근(cardiac muscle)은 불수의적 횡문근으로, 골격근과 같은 방식으로 수축하지만 골격근과는 달리 자발적으로 흥분하고 수축하는 특성이 있음

- 심근은 개재판(intercalated disc)이라는 골격성 섬유조직에 의해 심근세포들이 서로 밀접하게 연접되어 있어 하나의 세포처럼 행동함

▸ 자동성 ▸ 흥분성 ▸ 전도성 ▸ 수축성 ▸ 신장성 ▸ 불응성

 

▪ 심장전도계

- 심근세포는 전기자극에 반응하여 수축을 야기하는데 이 자극에 의해 흥분성 세포의 세포막이 흥분하므로 세포 내의 전해질 이온 조성을 변화시킴

→ 이때 형성되는 전기자극을 활동전위라고 하는데 활동전위를 발생시켜 이를 심장전체에 전달하여 심근의 수축을 유도하는 시스템을 심장전도계라고 함

- 심전도계는 전기자극을 일으켜 동방결절, 심방전도 섬유, 방실결절, 히스속, 푸르키니에 섬유의 전도경로를 따라 자극을 전달함

 

▪ 심장주기(cardiac cycle)

- 1회의 심박동 동안에 일어나는 일련의 과정으로 심방 및 심실의 수축기와 이완기로 이루어짐

- 수축기(systole) : 심장이 수축하는 기간, 혈액을 심장 밖으로 내보냄

- 이완기(diastole) : 심장이 이완하는 기간, 혈액이 심장으로 유입

- 심박동 수가 분당 75회라면 1회 심장주기는 0.8초

 

▪ 심음(heart sound)

- 심장의 수축과 이완 시에 판막이 열리고 닫힐 때, 이에 따른 혈류변화로 심장벽이나 혈관벽이 진동할 때 발생하는 소리

제1심음	- 심실 수축기의 시작을 알리는 소리 - 낮고 부드러우며 비교적 김(0.14초) “럽”
제2심음	- 심실 이완기의 시작을 알리는 소리 - 높고 짧으며(0.11초) 날카롭게 들림 “덥”
제3심음	- 정상 - 심방에서 심실로 혈액이 유입되는 초기에 혈액의 빠른 유입에 의해 발생하는 약하고 낮은 소리
제4심음	- 비정상적인 소견 - 심방 수축으로 인하여 심실로 혈액이 유입되면서 발생
심잡음	- 혈류속도가 증가하거나, 혈액점도가 감소하거나, 심장의 판막에 협착이 생기거나, 판막의 닫힘이 불완전해서 혈액의 역류가 생기면 들리는 소리

 

▪ 심박출량(cardiac output, CO)

- 1분 동안 좌심실로부터 대동맥으로 박출되는 혈액량

- 심박출량(CO) = 심박동수(HR) x 일회박출량(SV)

- 심장예비력 : 휴식 시 심박출량을 넘어 심박출량이 증가될 수 있는 능력

→ 심장질환이 있는 사람은 심장예비력이 거의 없어 가벼운 운동에도 쉽게 피로

전부하	- 이완기말 심실에 있는 혈액량, 용적부하 - 전신순환 후 심장으로 되돌아온 혈량이 많을수록 전부하가 증가 - 혈관을 이완시키는 약물 : 일회박출량과 심박출량이 감소 - 정맥을 수축시키는 약물 : 일회박출량과 심박출량이 증가
후부하	- 혈류에 대한 저항, 압력부하 - 수축기 동안 좌심실에서 대동맥으로 혈액을 내보낼 때 발생하는 심실의 긴장도 - 폐동맥압 상승과 이로 인한 우심실비대가 있는 상태를 폐성심이라고 하며 우심부전의 원인 - 말초순환계의 혈관을 수축시키는 약물은 심장의 부담을 증가
심근 수축력, 박동수, 전도속도	- 변력성 효과 : 심근섬유의 길이나 전부하와 관계업싱 심장근육의 수축하는 힘 - 변시성 효과 : 심장의 박동속도를 변화시켜 심박출량을 증가시키는 효과 - 변전도 효과 : SA node에서 발생한 심장자극이 AV node와 히스속을 지나 푸르키니에 섬유까지 가는 전도속도를 변화시키는 효과
자율신경계	- 인체의 생리적 변화에 따라 심박수와 심박출량을 조절 - 연수에 있는 심장조절중추의 지배
약물	- Digitalis : 심박동수를 느리게 - 에피네프린 : 심박동수 증가 - 커피 : 카페인 자극효과로 심계항진 → 이러한 약물을 투여할 경우 심박동수를 모니터

2. 혈관

- 심장에서 시작하고 심장에서 끝나는 속이 빈 일련의 통로, 전신으로 혈액을 운반

- 동맥(arteries), 정맥(veins), 모세혈관(capillaries), 림프관(lymphatic vessels) 등으로 구성

▪ 동맥(artery)

대동맥 (aorta)	- 심장에서 나온 혈액을 온몸으로 보내는 혈관으로 가장 큰 동맥 - 탄력조직, 민무늬근 및 결합조직이 잘 발달된 두꺼운 벽구조 → 탄력성이 가장 좋음
동맥 (artery)	- 80~120mmHg의 압력변화를 견뎌내며 압력이 높은 혈액이 이동할 때 혈관벽에 압력을 보존, 동맥벽의 탄성에 의해 혈류가 이동 → 탄성혈관 또는 압력혈관
세동맥 (arteriole)	- 모세혈관 이전의 혈관으로 모세혈관전괄약근이 잘 발달되어 있어 수축하면 혈류에 대한 가장 큰 저항을 나타냄 → 저항혈관

 

▪ 모세혈관(capillaries)

- 모세혈관은 세동맥과 세정맥을 연결하는 그물형태의 혈관구조

- 한 층의 내피세포로 이루어져 산소 및 이산화탄소를 확산하고 지용성 물질과 수용성 물질을 이동시키는 교환혈관

- 단면적이 제일 넓음, 혈류의 평균속도가 대동맥보다 1,000배 정도 느려 물질을 교환하는데 적합

 

① 동정맥문합

- 손가락 끝 등 신체의 말초혈관에서 동맥혈이 직접 정맥으로 흐르는 혈관

- 신체와 외부환경 간의 효과적인 체온조절을 위한 것

② 모세혈관에서의 물질교환

- 모세혈관벽에서 물질이동방법은 확산, 여과, 혈관벽 소포체 이동 등이 있으나 혈장과 간질액 사이의 물질 이동은 대부분 확산으로 이루어짐

 

▪ 정맥(vein)

- 동맥에 비해 탄력조직은 적지만 혈관벽이 얇기 때문에 낮은 압력에도 쉽게 확장되어 혈액을 대량으로 저장할 수 있음 → 저장혈관

- 정맥은 혈관자체의 수축과 이완을 통해 지름을 변화시켜 심장으로 돌아오는 정맥귀환량을 결정

→ 정맥귀환량 조절은 심장의 일회박출량 조절에 중요한 역할

- 정맥의 혈액은 정맥 주위의 근육이 수축하여 이동하는데 이러한 근육기능을 근육펌프라고 함

- 정맥은 혈액의 역류를 방지하기 위해 판막 구조가 있음

- 정맥의 종류 : 모세혈관으로부터 혈액을 회수하는 세정맥(venule), 대부분 중간크기의 정맥(vein), 판막이 없는 대정맥(vena cava)

 

▪ 혈압(blood pressure)

- 혈액이 혈관벽에 부딪쳐서 나타나는 힘

- 정맥압은 매우 낮아서 정맥압만으로 혈액을 정맥에서 심장으로 귀환시킬 수 없기 때문에 골격근의 활동, 호흡운동, 정맥 수축의 3가지 기전이 작동하여 정맥혈을 심장으로 귀환시킴

- 정상 상태에서 혈압은 대략 120/80mmHg로 비교적 일정하게 유지

- 혈압 = 심박출량(심장) x 혈관저항(혈관)