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심장의 핵심기능은 박출기능입니다. 심장의 박출기능에 미치는 인자는 크게 4가지로 요약할 수 있습니다. 특히 심부전의 병태생리와 밀접하게 연관되어 있기 때문에 박출기능에 관여하는 인자에 대해 잘 이해할 필요가 있습니다.
전부하(preload)는 심장이 수축하기 전에 심근을 늘이는 부하를 말하고, 후부하(afterload)는 심장이 수축하면서 이겨내야 하는 혈관의 저항을 말합니다. 심근 수축력(myocardial contractility)는 주어진 부하에서 심근을 수축시기는 능력을 말합니다.
Preload의 결정 요소 | 설명/예시 | |
전체 혈액량(Total blood volume): 순환 혈액량(circulatory volume) |
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혈액량의 분포(Distribution of blood volume)
| 체위(body position) |
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흉강내압(intrathoracic pr.) | 흉강내압이 음압이 될수록 심장으로 돌아오는 혈액이 증가합니다. 흡기에 심장으로 돌아오는 혈액이 많고 호기에 심장으로 돌아오는 혈액이 적은 이유도 바로 흉강내압의 변화 때문입니다.
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심낭내압(intrapericardial pr.) |
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정맥 긴장도(venous tone) |
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근육의 펌프 작용 |
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심방 수축(atrial contraction) “artrial kick” |
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Afterload 결정인자 | 설명/예시 | |
전신혈관저항(Systemic vascular resistance) |
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동맥 분지의 탄력성(Elasticity of arterial tree) |
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동맥 혈액량(Arterial blood volume) | - | |
심실벽 장력(Ventricular wall tension)
| 심실 반지름(ventricular radius) | - |
| 심실벽 두께(ventricular wall thickness) |
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| ① 전부하(preload) ② 후부하(afterload) ③ 심근수축력(contractility)의 개념을 소변을 보는 것에 빗대어 정리해보겠습니다. 전부하(preload)
후부하(afterload)
심근수축력(contractility)
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① preload는 클수록, 즉 이완기말 심실용적(LVEDV)가 커서 심실에서 내보낼 혈액이 많을수록 stroke volume은 커진다. ② contractility 역시 클수록, 즉 심실이 강하게 짜 줄수록 stroke volume은 커진다. ③ Afterload는 작을수록, 즉 수축시에 심실 벽에 걸리는 tension이 작을수록 쉽게 심실수축이 가능하기 때문에 stroke volume은 커진다. ④ CO = SVXHR (stroke volume이 크고 심박수가 높을수록 심박출량은 증가한다.) ⑤ BP = COXSVR (심박출량이 클수록 혈압은 오르며, 전신혈관이 수축하여 전신혈관저항이 커지면 역시 혈압은 오른다.) ⑥ 심박출량이 증가하면 심장에서 내보내는 혈액량이 늘어나기 때문에 기존에 말초혈관과 정맥에 머물러 있던 혈액 역시 밀려나 정맥환류량(venous return)이 증가한다. ⑦ 동맥압은 좌심실의 afterload에 기여하여 동맥압이 높을수록 수축 시 좌심실에 강한 tension이 걸리기 때문에 afterload는 증가한다. ⑧, ⑨ 동맥압은 carotid a. 와 aorta에 존재하는 압력수용체(baroreceptor)에 의해 인식되어 CNS로 동맥압이 높은 지, 혹은 낮은 지를 전달한다. ⑩, ⑪, ⑫, ⑬ 동맥압이 낮으면 이를 보상하기 위해 CNS system 중 medullary vasomotor나 고위신경계에 의해 심박수를 높이거나(⑩ 자율신경계), 전신혈관을 수축시키거나(⑪ 자율신경계), 정맥환류량을 늘리거나(⑫), 심근수축력을 향상시킨다(⑬). ⑭ 정맥환류량은 정맥을 통해서 심방으로 유입되는 혈액으로써, 정맥환류량이 늘어나면 심실로 유입되는 혈액이 증가하기 때문에 preload 역시 증가한다. |
심부전에 대한 개념, 병태생리를 이해하기 위해서 앞서 정상 심장 생리에 대해서 살펴보았습니다.
정상 심장 생리를 이해하면 심부전의 개념이나 병태생리도 쉽게 이해할 수 있습니다.
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| 과거 | 현재(1980년 이후) |
병태생리 |
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치료전략 |
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심부전의 병인(Pathogenesis of heart failure with a depressed ejection fraction)
심부전의 발생과정
Index event | → | 구조적 리모델링/질병의 진행 | → | 심부전의 임상증상 |
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① 혈중 endothelin의 농도는 심부전의 예후인자로 작용하며 endothelin growth pathway는 병적인 심실의 재형성에 중요한 역할을 한다고 알려져 있다.
① 연령이 증가함에 따라 심근 허혈, 심근 비대, 고혈압, 근접 콜라겐 침착(interstitial collagen deposition) 등의 증가로 이완기능 장애를 일으킬 가능성이 많아지므로 고령으로 갈수록 이완 기능장애의 유병률이 높아진다.
① 심박수가 증가하면 확장기 충만시간이 상대적으로 더 짧아지게 되고 특히 탄성이 떨어진 좌심실인 경우 좌심실 충만압이 상승된다.
좌심실 확장기말 압력↑ → 폐모세혈관압↑ → 호흡곤란 심근 비대 → 심근의 경직도↑, 심근 크기↑ → 확장기 심부전 유발 |
유발 요인: 거의 모든 심장질환에서 발생할 수 있음(심장질환의 종착역!) | ± | 악화 요인 |
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심부전 | ||
만성 심부전(Chronic heart failure) | 급성 심부전(Acute heart failure) |
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심부전 형태에 따른 임상 발현 상태
| 급성심부전 | 보상부전 만성심부전(decompendated chronic HF) | 안정형 만성심부전(stable chronic HF) |
증상의 중증도 | 중증 | 중증 | 경증 혹은 중등증 |
폐울혈 | 흔함 | 흔함 | 드묾 |
말초부종 | 드묾 | 흔함 | 경증 |
체중증가 | 거의 없거나 경미 | 많이 증가 | 흔하게 변동 |
신체 총 용적 | 변화없거나 경미한 증가 | 많이 증가 | 중등도 증가 |
심비대 | 드묾 | 대부분 | 흔함 |
좌심실 수축기능 | 다양하게 저하(확장기능 장애가 중요) | 저하 | 심하게 저하 |
심실벽 스트레스 | 상승 | 매우 상승 | 다양하게 상승 |
교감신경계 활성 | 매우 | 매우 | 다양 (경미-매우) |
RAA | 활성 | 급성 이상 | 매우 다양 |
BNP | 대부분 <100 pg/mL | 800-1,200 pg/mL | 200-500 pg/mL |
급성 허혈 | 흔함 | 가끔 | 드묾 |
고혈압성 위기 | 흔함 | 가끔 | 드묾 |
교정가능 병변(관동맥병변, 급성승모판부전) | 흔함 | 가끔 | 가끔 |
과거 | 좌심실 구혈률이 저하된 심부전 | 좌심실 수축 기능이 정상인 심부전 | |||||||||||||||||||||||||||||
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수축성 심부전과 확장기 심부전(수축기능이 보존된 심부전)의 감별
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▼ 박출률이 떨어진 경우라도 확장기장애가 동반되는 경우가 많고 박출률만으로 수축기 장애를 모두 표현할 수 없음. 수축기/확장기 심부전이라는 용어 대신에 박출률 감소/보존 심부전이라는 용어를 사용하고 있음
현재 | 좌심실 박출률이 저하된 심부전 | 좌심실 박출률이 정상 범위로 보존된 심부전 |
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ACCF/AHA 가이드라인 | 2016 ESC 가이드라인① |
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① 다른 그룹과 별개의 임상 양상이나 치료 효과를 나타내므로 병태생리 및 치료에 대한 연구들이 적극적으로 이루어져야 한다.
요즘에는 확장기 심부전이라는 용어보다는 구혈률이 보전된 심부전(heartfailure with preserved ejection fraction, HFpEF)라는 용어가 널리 사용되고 있습니다. 일반적으로 임상에서 가장 많이 쓰이는 수축기능 지표는 좌심구혈률이기 때문에 구혈률이 떨어져 있지 않으면서 생긴 심부전이라는 의미를 강조하기 위한 것으로 볼 수 있습니다.
확장기 심부전의 병태생리는 아직 불명확하지만 확장기능(diastolic dysfunction)의 저하, 즉 심실의 이완(relaxation) 혹은 충만(filling)의 이상으로 확장기 좌심실압이 상승하는 것이 주된 기전으로 알려져 있습니다. 좌심실이 충분히 이완하지 못하면 좌심실 안으로 혈액이 충분히 들어오지 못한 채로 심장이 펌프질을 하므로 심부전 양상을 보일 수 있는 것입니다.
확장기 심부전은 수축기능은 다 정상이라는 뜻을 함축하고 있으나 실제 이 환자들에서 이완기능 뿐 아니라 구혈률로는 나타나지 않는 다른 수축기능이 저하되어 있는 경우(예를 들어 심실 장축 운동능 longitudinal strain의 저하)가 있을 수 있고 그 외에 심실과 대동맥의 경직도 증가, 폐동맥 고혈압, 혈관 내피세포 기능저하 등 다중적인 병태 생리가 심부전 발생에 기여하는 것으로 알려져 있습니다. 특히 고령, 고혈압, 당뇨, 비만, 신기능 부전 등의 심혈관 위험인자가 동반되어 있는 비율이 높은 것으로 알려졌습니다.
국내 가이드라인(대한심부전학회, 2018)
심부전의 분류
Type of HF | 박출률 감소 심부전 | 경계형 박출률 심부전 | 박출률 보존 심부전 | |
진단기준
| 1 |
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2 |
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3 |
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보상된(대상) 심부전(Compensated heart failure) | 보상부전(비대상) 심부전(Uncompensated heart failure) |
심실확장기말 욕정이나 압력이 증가되어 있고 구혈율이 저하되어 있는 등 심장기능의 장애가 있더라도 치료나 다른 보상 기전을 통해 심부전 증상이 해소된 상태 | 심장기능 장애가 있어서 치료를 했음에도 불구하고 말초 및 폐울혈에 의한 증상과 징후가 남아있는 상태 |
| Right-sided HF | Left-sided HF |
정의 |
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관련질환 |
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특징 | Systemic congestion에 의한 증상
| Pulmonary congestion에 의한 증상
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right HF와 left HF의 임상증상이 다른 이유는 우측심장계통과 좌측 심장계통에는 그 앞뒤에 있는 것이 다르기 때문입니다.
Backward HF | Forward HF |
LV filling↓ → LA pr.↑ → pul. v. pr.↑ → RV pr.↑ → SVR↑ → systemic/pulmonary edema, salt/water retention | 심장이 혈액을 제대로 짜내주지 못해서 동맥 혈액량이 줄게 되고 그에 따라 신혈류가 감소하여 salt/water retention, RASS activation |
주로 acute HF에서 발생 | 주로 chronic HF에서 발생 |
우측심장계통이나 좌측 심장계통에 문제가 발생할 경우 앞뒤에 모두 영향을 주게 됩니다. Backword HF에는 뒤쪽에 영향을 주는 것이고 Forward HF는 앞쪽으로 영향을 주는 것으로 생각하시면 됩니다.
Low output HF | High output HF |
대부분 안정 시 CO가 정상의 lower limit 정도로 유지 | CO가 정상 범위의 upper limit 혹은 증가 |
예. IHD, HTN, DCMP, valvular dz., pericardial dz. | 예. 전신혈관저항이 감소하는 상황(thyrotoxicosis, chronic anemia, pregnancy, AV fistula, Paget’s disease 등) |
참고자료
