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심장 생물학

작성자:

Jessica I. Gupta

, MD, Michigan Medicine at the University of Michigan;


Michael J. Shea

, MD, Michigan Medicine at the University of Michigan

최근 전체 검토/개정 4 2019| 최근 내용 수정일 4 2019
주제 참고 자료

심장과 혈관은 심혈관계(순환계)를 구성합니다. 심장은 혈액을 폐로 내보내 혈액에 산소를 공급한 후 산소가 풍부한 혈액을 신체에 공급합니다. 이 기관계에서 순환하는 혈액은 신체 조직에 산소와 영양소를 전달하며 조직으로부터 노폐물(예: 이산화탄소)을 제거해 줍니다.

심장 전도계
심장 전도계
3D 모델

심장은 속이 빈 근육 기관으로, 흉부 중심에 자리잡고 있습니다. 심장은 우측과 좌측, 두 쪽으로 나누어져 있습니다. 심장의 우측과 좌측은 각각 다음과 같이 나누어져 있습니다.

  • 심방: 혈액을 모으고 이를 하부 방으로 보내는 상부 방

  • 심실: 혈액을 심장 밖으로 내보내는 하부 방

혈액이 한 방향으로만 흐르게 하도록, 심실에는 들어오는 쪽의 판막(유입 판막)과 나가는 쪽의 판막(유출 판막)이 있습니다.

심혈관계
심혈관계
3D 모델

좌심실에서 유입 판막은 승모판이며, 유출 판막은 대동맥판입니다. 우심실에서 유입 판막은 삼첨판이며, 유출 판막은 폐동맥판(폐판막)입니다.

각 판막은 덮개로 이루어져 있으며, 이 덮개가 한 방향 반회전문처럼 열리고 닫힙니다. 승모판은 두 개의 덮개가 있습니다. 다른 판막들(삼첨판, 대동맥판, 폐동맥판)은 세 개의 덮개가 있습니다. 커다란 유입 판막(승모판과 삼첨판)은 유두 모양의 근육과 조직 코드로 구성된 테더(tether)를 가지고 있어서, 판막이 동맥 쪽에서 반대로 열리는 것을 방지합니다. 유두 모양의 근육이 손상되면(예를 들어, 심장마비에 의하여), 판막이 반대로 열려 혈액이 샐 수 있습니다(역류라고 함). 판막 구멍이 좁아지면(협착이라고 함), 판막을 통한 혈류가 감소합니다. 누출과 협착이 모두 같은 판막에서 발생할 수 있습니다.

심장 및 혈관 장애 개요
심장 및 혈관 장애 개요
VIDEO

심장박동은 심장이 뛰고 있다는 것을 의미합니다. 의사는 종종 심장박동 소리를 럽덥(lub-dub)이라고 묘사합니다. 의사가 청진기로 심장박동 소리를 들을 때, 처음 들리는 소리(럽덥의 럽)는 승모판과 삼첨판이 닫히는 소리입니다. 두 번째 소리(덥)는 동맥판과 폐동맥판이 닫히는 소리입니다. 각 심박동에는 다음과 같은 두 부분이 있습니다.

  • 수축기: 수축기 동안, 심실은 수축하고 심장으로부터 혈액을 펌프질하며, 심방은 이완되고 다시 혈액이 채워지기 시작합니다.

  • 확장기: 확장기 동안, 심실은 이완되고 혈액이 채워집니다. 그 후 심방이 수축되고, 심실로 더 많은 혈액이 들어오게 됩니다.

심장의 기능

심장의 유일한 기능은 혈액을 펌프질하는 것입니다.

  • 심장의 우측: 폐로 혈액을 내보내며, 이곳에서 혈액은 산소를 보충하고, 이산화탄소를 제거합니다.

  • 심장의 좌측: 몸의 나머지 부분으로 혈액을 보내며, 이곳에서 산소와 영양소를 조직에 전달하고 다른 기관(폐와 신장 등)에 의해 제거되어 혈액으로 전달된 노폐물(이산화탄소 등)을 가지고 옵니다.

심장의 내부 둘러보기

심장의 절단면을 보면, 정상적인 혈액의 흐름 방향을 보여줍니다.

심장의 내부 둘러보기

혈액은 다음과 같은 순환을 합니다: 산소는 고갈되고 이산화탄소로 채워진 혈액은 상대정맥과 하대정맥(포괄하여 대정맥으로 알려짐)이라는 두 개의 큰 정맥을 통해 흘러서 우심방으로 들어갑니다. 우심실이 이완될 때, 우심방의 혈액이 삼첨판을 통해서 심실로 쏟아져 들어갑니다. 우심실이 거의 다 채워지면, 우심방이 수축하여 우심실로 더 많은 혈액을 내보려고 하며, 이후 심실이 수축합니다. 이 수축으로 삼첨판이 닫히며 폐동맥판을 통해 혈액이 폐동맥으로 밀려 나가 폐에 혈액을 공급하게 됩니다. 폐에서 혈액은 폐포를 둘러싼 작은 모세혈관을 통해 흐릅니다. 이곳에서 혈액은 산소를 흡수하고, 이산화탄소를 내놓게 되며 이후 호기를 통해 배출됩니다.

산소가 풍부한 폐에서 나온 혈액은 폐정맥으로 흘러가서 좌심방으로 들어오게 됩니다. 좌심실이 이완하면 좌심방의 혈액이 승모판을 통해 좌심실로 들어가게 됩니다. 좌심실이 거의 채워지면 좌심방이 수축하고, 혈액을 좌심실로 더 많이 밀어 넣게 되며, 이후에 좌심실이 수축하게 됩니다. (노인들의 경우, 좌심방이 수축하기 전까지 좌심실에 혈액이 잘 차지 않으므로 좌심방의 수축이 특히 중요합니다.) 좌심실의 수축은 승모판을 닫고 동맥판을 통해 신체에서 가장 큰 동맥인 대동맥으로 혈액을 내보냅니다. 이 혈액은 폐를 제외한 몸 전체에 산소를 공급해 줍니다.

폐순환은 심장의 우측, 폐, 그리고 좌심방을 통한 순환을 의미합니다.

체순환이란 심장의 좌측, 몸의 대부분, 그리고 우심방을 통한 순환을 말합니다.

심장에 혈액 공급

다른 기관과 마찬가지로, 심장 또한 산소가 풍부한 혈액의 지속적인 공급이 필요합니다.

동맥과 정맥으로 구성된 관상순환이 산소가 풍부한 혈액을 심장근육에 전달하고 산소가 고갈된 혈액이 우심방으로 돌아옵니다.

우측 관상동맥과 좌측 관상 동맥으로 분기되어(심장을 떠난 직후) 심장 근육에 산소가 풍부한 혈액을 전달해 줍니다. 이 두 동맥은 심장에도 혈액을 공급하는 다른 동맥으로 갈라져 나옵니다. 심장정맥은 심장 근육으로부터 온 혈액이 모이게 되며 관상정맥동이라 불리는 심장 후면의 큰 정맥 쪽으로 흘러 들어 갑니다. 심장은 수축할 때 굉장한 압력을 발휘해야 하므로, 대부분의 혈액은 심장 박동 사이의 심실이 이완하는 동안(확장기 동안)에만 관상동맥 순환을 통해 흐르게 됩니다.

심장의 혈액 공급

신체의 다른 조직과 마찬가지로, 심장의 근육도 산소가 풍부한 혈액을 공급받아야 하며, 혈액을 통해 노폐물을 제거해야 합니다. 우측 관상동맥과 좌측 관상동맥은 심장에서 나온 직후 분지하여 심장 근육에 산소가 풍부한 혈액을 공급해 줍니다. 우측 관상동맥은 연동맥과 심장의 후면에 위치한 후심실간 동맥(posterior interventricular artery)으로 분지합니다. 좌측 관상동맥(일반적으로 좌주간부 관상동맥(left main coronary artery)으로 불림)은 회선 동맥과 좌측 전하행 동맥으로 분지됩니다. 심장 정맥은 심장 근육으로부터 노폐물을 담고 온 혈액이 모이며 관상동이라 불리는 심장 후면의 큰 정맥으로 흘러 들어가서 우심방으로 되돌아옵니다.

심장의 혈액 공급

심장 조절

심장의 근섬유의 수축은 매우 조직적이며 고도로 통제됩니다. 주기적인 전기 충격이 별도의 경로를 따라 통제된 속도로 정확하게 심장을 따라 흐르게 됩니다. 충격은 심장의 천연 박동조율기(우심방벽에 위치한 작은 조직 덩어리인 동 결절 혹은 동방 결절)에서 시작되며 미세한 전류를 생성합니다.

심장의 전기적 경로 추적

동방 결절(1)은 우심방과 좌심방(2)을 따라 흐르며 해당 방들을 수축하는 전기 충격을 일으킵니다. 전기 자극이 방실 결절(3)에 도달하면, 해당 충격이 약간 지연됩니다. 그런 다음 전기 충격은 히스속(bundle of His)으로 내려가고(4), 우심실의 경우에는 우측속지(right bundle branch)로(5), 좌심실의 경우 좌측속지(left bundle branch)로 나뉩니다(5). 그런 다음 전기 자극이 심실을 통해 퍼지면서 수축을 일으킵니다.

심장의 전기적 경로 추적

심박수(맥박)는 1분 내에 심장박동이 뛰는 횟수를 말합니다. 신체가 더 많은 산소를 필요로 하는 경우(예: 운동 중) 심박수가 올라갑니다. 신체가 산소를 덜 필요로 하는 경우(예: 휴식 중) 심박수는 내려갑니다.

동 결절이 보내는 전기 신호(심장박동을 통제함)의 속도는 자율신경계의 두 가지 반대되는 부분(심장박동을 빠르게 하는 부분[신경계의 교감부] 및 느리게 하는 부분[부교감부])에 의해 결정됩니다.

  • 교감부는 교감신경총이라 불리는 신경망 및 부신과 신경말단에서 분비되는 에피네프린(아드레날린)과 노르에피네르핀(노르아드레날린)이란 호르몬에 의해 작동합니다.

  • 부교감부는 신경전달물질 아세틸콜린을 분비하는 단일 신경인 미주신경에 의해 작동합니다.

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