심장은 몸속의 혈액을 순환 시키기 위해 존재한다. 두꺼운 근육으로 된 심장의 벽이 규칙적으로 수축하면서, 일정한 리듬으로 혈액을 펌프질 한다. 심장은 안정되었을 때 보통 1분 동안 약 5L의 혈액을 내보낼 수 있다. 이것은 온몸의 혈액량인 약 5L에 해당하는 양이다. 즉, 심장에서 나온 혈액은 1분 동안 온몸을 일주하고 심장으로 다시 돌아오게 되는 것이다.
0. 목차
- 심장의 구조
- 심장 박동의 5단계
- 혈액의 순환
1. 심장의 구조
1-1. 심방과 심실
심장은 4개의 방 '우심방(Right Atrium)', '우심실(Right Ventricle)', '좌심방(Left Atrium)', '좌심실(Left Ventricle)'으로 나누어져 있다. '우심계(우심방과 우심실)'는 온몸을 돌고 심장으로 들어오 혈액을 폐로 보내기 위한 것이다. 반면 '좌심계(좌심방과 좌심실)'는 폐에서 돌아온 혈액을 온몸으로 보내기 위한 것이다. 폐는 심장과 바로 이웃하고 있기 때문에 우심실이 혈액을 내보내기 위해 그다지 강한 힘은 필요 없다. 하지만 머리 꼭대기나 손발톱 끝까지 혈액을 내보내야 하는 좌심실은 더욱 강한 힘으로 혈액을 내보내야 한다.
1-2. 판막
4개의 방 출구에는 역류를 막기 위한 '판막'이 붙어 있다. 심방의 출구에 붙어있는 '방실판(삼첨판과 승모판)'은 끈 모양으로 심실의 벽에 붙어 있다. 심실이 수축해, 안의 압력이 높아질 때는 판막끼리 단단히 달라부터 역류를 막는다. 판막의 끝은 끌려 느슨해지지 않게 되어 있다. 심실의 출구에 붙어있는 '동맥판(대동맥판과 폐동맥판)'은 3개의 '반월판(Semilunar Valve)'이라는 판막이 조합되어 있다. 이들도 닫히면, 서로 이웃한 반월판끼리 서로 접촉해 동맥에서 심실로 혈액이 역류하는 것을 막는다. 심방의 판막과 심실의 판막은 번갈아 개폐된다.
2. 심장 박동의 5단계
심장은 일반적으로 1분에 60~80회 박동하며, 하루 심장 박동수는 약 10만 회, 일생(80년) 동안에는 무려 약 30억 회에 이른다. 1회의 박동으로 하나의 심실에서 나가는 혈액의 양(심장박출량)은 약 70mL이다. 이 양은 우심실이나 좌심실이나 똑같다. 당연히 심장에서 나오는 혈액량과 심장으로 들어오는 혈액량도 똑같다. 만약 나가는 양과 들어오는 양이 다르다면, 심장에서 혈액이 없어지거나 넘칠 것이다.
심장의 박동은 5단계(심방 수축기, 등용성 수축기, 구출기, 등용성 이완기, 충만기)로 나눌 수 있다. 이 다섯 단계가 규칙적으로 반복되면서, 혈액이 안정적으로 나아갈 수 있다. 심장이 전체적으로 통제될 수 있는 이유는 올바른 수축 타이밍을 전기 신호로 전하는 '자극 전도계'라는 특수한 심장 근육 세포가 심장 속에서 작동하고 있기 때문이다.
심장 박동의 각 단계에서 판막이 열리거나 닫히는 소리인 Ⅳ음, Ⅰ음, Ⅱ음, Ⅲ음을 들을 수 있다.
- 심방 수축기: 심방의 근육이 수축되어 혈액을 밀어내, 심실로 혈액을 보낸다. 이때 신방의 판막과 벽이 진동하는 'Ⅳ음'이 들린다.
- 등용성 수축기: 심실 벽의 수축이 시작되어 심실 안의 혈액의 압력이 높아지기 때문에, 심방 출구의 판막이 닫힌다. 이때 심방 출구의 판막이 닫히는 소리인 'Ⅰ음'이 들린다. 단, 이때는 심실의 용적에 변함이 없다.
- 구출기: 심실의 벽이 수축되어 혈액을 심장 밖으로 내보낸다. 그리고 심실 출구의 판막이 열린다.
- 등용성 이완기: 심실의 근육이 느슨해지기 시작해 심실의 압력이 낮아지기 때문에, 역류를 막기 위해 심실 출구의 판막이 닫힌다. 심실 출구의 판막이 닫히는 'Ⅱ음'이 들린다. 이때 심실의 용적은 변함이 없다.
- 충만기: 심방 출구의 판막이 열려 심실로 혈액이 조금씩 들어온다. 심방 출구의 판막이 열리는 소리인 'Ⅲ음'이 들린다.
3. 혈액의 순환
보통 안정적일 때, 심장에서 가장 많은 혈액을 받는 단일 기관은 '신장(콩팥)'이다. 1분 동안 좌심실에서 나온 혈액 5L 중에서 23% 정도(1.2L 정도)가 신장으로 분배된다. 그다음으로 많은 기관은 위나 소장 등의 소화관이며, 뇌와 근육으로도 혈액이 많이 공급된다. 한편, 간으로 가는 혈액 공급 경로에는 '위를 지나서 오는 경로(문맥)'과 '심장에서 직접 오는 경로(고유 간동맥)' 두 가지가 있다. 이 둘을 합치면 심장에서 나온 혈액의 약 28%가 공급된다. 따라서 '간'이야말로 가장 많은 혈액이 공급되는 기관이다.
또한 몸의 상태에 따라서도 혈액의 공급량은 크게 변한다. 격렬한 운동을 했을 때는, 1회 박동으로 심장에서 내보내는 혈액의 양(심장 박출량)이 증가할 뿐만 아니라 심장 박동수도 증가한다. 그 결과, 심장이 내보내는 혈액의 양은 안정적일 때에 비해 7배나 되어 최대 35L나 된다. 온몸의 혈액량은 변함이 없으므로, 혈액의 순환 속도가 빨라져 혈압이 높아지는 것이다. 또한 격렬한 운동을 하는 경우, 혈액이 공급되는 곳도 달라진다. 특히 여러 효소를 필요로 하는 근육애 혈액이 많이 공급되는데, 이 경우 혈액의 공급량은 안정되었을 때의 30배에 이른다.
운동선수들은 날마다 훈련을 하기 때문에 운동할 때 많은 혈액을 내보내야 한다. 그 결과, 1회의 박동으로 내보내는 혈액의 양이 늘어나게 된다. 그래서 이들이 안정적일 때는 일반인보다 훨씬 적은 심박수로 지내게 된다. 뛰어난 운동선수 중에는 심박수가 분당 40회도 되지 않는 사람들이 있다. 이들은 심장 근육이 발달해 비대해져 있는데, 이런 심장을 '스포츠 심장(Arthletic Heart)'라고 한다. 고혈압인 사람도 혈액을 힘껏 내보내야 하기 때문에 심장이 비대하다. 다만 같은 심장 비대라고 해도 스포츠 심장은 건강 상태이므로 아무런 문제가 없다.
4. 심장의 질병
'심장 질환'은 암, 뇌혈관 질환과 더불어 사망 원인의 상위권을 차지하는 질환이다. 심장에 생기는 질환은 발병하면 죽음에 이르는 중대한 것이 많다. 만약 가슴이 울렁거리거나 통증이나 호흡 곤란을 느끼는 등 심장에 이상을 느꼈다면, 곧바로 의사와 상담하는 것이 좋다. 심장의 주요 질환에 대해서 알아보자.
4-1. 허혈성 심장 질환(협심증과 심근 경색)
심장질환의 80%는 '심근 경색(Myocardial Infarction)'이나 '협심증(Angina Pectoris)' 등의 '허혈성 심장 질환(Ischemic Heart Disease)'이 차지한다. '허혈'이란 부분적으로 혈액 공급이 끊어져, 산소 부족에 빠진 상태를 말한다. 심장은 몸속의 다양한 곳에 산소를 함유한 혈액을 공급하지만, 심장 자체에도 혈액을 공급해야 한다. 심장이 자체 근육에 혈액을 공급하기 위한 혈관을 '심장 동맥(관상 동맥)'이라고 한다. 심장에서 내보내는 혈액의 약 5% 정도는 심장 자체에 공급된다. 심장 동맥(관상)동맥이 좁아져 심장 근육으로 가는 혈액 공급이 부족해지는 병이 '협심증'이고, 완전히 막혀 심장 근이 죽는 병이 '심근 경색'이다. 증상이 악화되면 손목이나 넓적 다리의 혈관으로 가느다란 관인 '카테터(Catheter)'를 넣어, 좁아진 혈관을 넓히거나, '심장 동맥 우회술(심장 동맥에 우회로를 만드는 수술)'이 이루어진다.
4-2. 심부전(심장 기능 상실)
심장의 펌프 능력이 저하된 상태를 '심장 기능 상실(심부전)'이라고 부른다. '허혈성 심장 질환(Ischemic Heart Disease)' 이외에 판막이 맞지 않는 '심장판막증(Valvular Disease)', '심근증(Myocardia)'도 심장 기능 상실의 원인이 된다.
사실 '심부전'의 가장 좋은 방법은 심장을 통째로 이식받는 것이다. 하지만 현재로서는 심장 제공자가 '뇌사'로 판정된 사람에 한정되기 때문에 '심장 이식 수술'을 받을 수 있는 사람은 매우 적고 '심장 이식'을 기다리기까지 평균 수 년이 걸린다. 그래서 심장 이식을 기다리는 동안에는 '보조 인공 심장'을 사용하기도 한다. 소형 펌프(보조 인조 심장)을 환자의 몸속에 넣어 심장의 기능을 보조하는 것이다. 혈액 순환을 유지하면서, 몸의 상태를 개선하고 심장 이식을 기다린다.
- 심장 판막증(Valvular Disease): 정상적인 판막은 얇고 부드러운 판 모양의 조직으로 되어 있지만, 나이를 먹으면 칼슘이 들러붙어 판막이 딱딱해지는 경우가 있다. 이것을 '석회화'라고 하는데, 석회화된 판막은 열리는 범위가 좁아져 혈액의 흐름이 방해되거나 올바로 닫히지 않는 경우가 있다. 즉, '심장 판막증'이란 심장 판막의 문제로 혈액의 흐름이 방해받는 질환을 말한다. '대동막판'이 석회화된 경우 금속으로 된 인공 판막으로 바꾸어 붙이는 수술이 이루어진다.
- 심근증(Myocardia): 심장 근육이 작동하지 않는 병 가운데 원인이 확실하지 않은 것들을 통틀어 '심근증'이라고 부른다. 심장의 벽이 두꺼워지는 '비대증'이나 반대로 얇아져 심실이 넓어지는 '확장형'등이 있다. 고혈압의 경우, 높은 혈압에 대응해야 하기 때문에 심장의 벽이 두꺼워진다. 심장 근육의 작용을 활발하게 하는 약 등을 사용해 치료가 이루어지지만, 심해진 경우 현재로서는 심장 이식밖에 답이 없다.
- 부정맥(Arrhythmia): 근육이 수축하는 타이밍을 전하는 '자극 전도계'가 정상적으로 작동하지 않으면 심장이 규칙적으로 박동하지 않는다. 어떤 원인으로 이 메커니즘이 작동하지 않으면 맥박이 빨라지거나, 느려지기도 한다. 또 맥이 건너뛰거나, 더 뛰기도 하는데, 이를 '부정맥이라고 한다. 만약 맥박이 아주 느려져서 5초 이상 심장이 정지되면 뇌에 산소가 부족해 최악의 경우 죽음에 이른다. 그래서 느린 맥박 환자에게는 박동시키는 전기 신호로 인공적으로 만드는 '심장 페이스메이커(cardiac pacemaker)'라는 장치를 몸에 넣는 경우가 있다.