글로벌 세계 대백과사전/생물I·동물·인체/유전과 인체/순 환 계/심 장

심장은 혈관계의 중심에 위치하며, 혈류의 동력원이 되는 펌프 역할을 한다. 심장의 위치는 흉부의 거의 중앙에 있으며, 끝이 약간 왼쪽으로 기울어진 모양을 하고 있는데, 끝이 체표 가장 가까이에 있기 때문에 그 박동은 중앙에서 약간 왼쪽으로 기울여야 잘 들린다. 심장 아랫면은 심막(心膜)을 매개로 하여 횡격막에 고정되어 있으며, 횡격막이 호흡에 의해 상하 운동을 할 때는 심장도 상하로 움직인다.

심장의 크기는 알기 쉽게 표현하면 주먹밥 정도라고 하는데, 실제로는 그보다 크다. 무게는 성인이 250g(남자)에서 220g(여자), 부피는 260-360㎖이다. 심근의 두께는 나이를 먹을수록 증가한다고 한다.

심장의 구조

심장 바깥쪽은 두 겹의 막으로 에워싸여 있는데, 이를 장막성(漿膜性) 심막이라 한다. 하나는 심장 근육에 밀착해 있어 이것은 심장 윗부분의 혈관이 드나드는 부분(심저)에서 구부러져 다시 심장 전체를 에워싼다. 이 두 겹의 막 사이의 틈을 심막강이라 하며, 내부에는 약간의 활액이 들어 있다. 바깥쪽 심막에는 많은 결합 조직 섬유가 붙어 있는데, 그 때문에 섬유성 심막이라 한다. 그 좌우 양 측면에는 폐의 벽측 흉막과 인접해 있다.

심방과 심실

心房－心室

심장은 2심방 2심실로 되어 있다. 첫번째 방은 우심방과 우심실로, 온몸에서 온 혈액은 상하 대정맥에 의해 우심방으로 돌아가며, 심실과의 경계인 방실판(房室瓣)을 통해서 우심실로 들어간다. 여기에서 밀려나오면 폐동맥을 통해서 폐로 보내진다. 우심실과 폐동맥의 경계에는 폐동맥판이 있다. 두 번 째 방은 좌심방과 좌심실이다. 폐에서 나온 혈액이 4개의 폐정맥에서 좌심방으로 돌아오면 심실과의 경계인 방실판(2첨판)을 통해서 좌심실로 들어가고, 여기에서 밀려나오면 대정맥으로 유출되어 온몸으로 보내진다. 좌심실과 대동맥과의 경계에는 대동맥판이 있다.

이 두 개의 방은 심방과 심방, 심실과 심실이 인접해 있고, 좌우를 구획하는 막을 각각 심방 중격(中隔)·심실 중격이라 한다. 심방 중격은 비교적 엷은 막으로, 태생기에 아래위에서 뻗어나와 중앙부에 구멍이 남는데, 출생후 1년 정도 되면 폐쇄된다. 심실 중격은 근육으로 된 두꺼운 벽으로, 태생기에 심첨(心尖)에서 뻗어나와 위쪽에 근육이 없는 곳에 약간 남을 뿐으로 좌우가 완전히 분리된다. 이 분리가 제대로 형성되지 않고 좌우 심실 사이에 연락 구멍이 남는 상태가 심실 중격 결손이다.

심방과 심실 벽은 심장에 독특한 근육(심근)으로 되어 있다. 완성된 심장의 심방은 약 절반 정도가 원래의 심방(심근 벽을 가진 심방)이고, 나머지 부분은 원래는 정맥관이었던 것이 심방에 받아들여진 것이다. 그래서 이 부분은 벽이 엷다. 심실벽은 모두 심근으로 되어 있는데, 좌심실 벽은 우심실 벽보다 3-4배나 두껍다. 이것은 우심실은 혈액이 폐에만 도달할 정도의 힘으로 밀어내면 되지만 좌심실은 온몸에 혈액이 전달되도록 강한 힘으로 밀어내야 하기 때문이다.

심실 내면에는 심근이 불규칙하게 융기해 있는데, 이를 육주(肉柱)라고 한다. 그 중 몇 개는 특히 잘 발달하여 손가락 모양으로 돌출해 있으며, 이를 유두근(乳頭筋)이라 한다. 유두근 끝에는 이첨판이나 삼첨판의 끝부분이 뻗어나온 건삭(腱索)이 붙어 있다. 심방이나 심실 내면은 심내막이라 하며, 한 겹의 엷은 막으로 덮여 있다.

심장벽의 혈관

心臟壁－血管

심장 내부에는 혈액이 흐르고 있는데, 이 혈액에서 심근 등이 산소나 영양을 받아들이는 것은 거의 불가능하다. 그것은 혈액이 빠른 속도로 흐르고 있기 때문에 두꺼운 근육으로 된 내부와의 사이에서 물질 교환을 할 시간적 여유가 없기 때문이다. 심근의 영양은 관상(冠狀) 동맥에 의해 보급된다. 이 동맥은 대동맥 기부에서 대동맥판 바로 근처까지 가지가 갈라지며, 대동맥의 첫 가지이다. 관상 동맥은 좌우 2개가 나오는데, 약 60% 정도의 사람이 오른쪽 관상 동맥이 약간 굵고 길다. 관상 동맥은 심방과 심실 사이의 경계에 있는 홈(관상구)을 따라 달리며, 그 도중에 심방과 심실로 가지를 보낸다.

관상 정맥은 동맥과 거의 나란히 달리며, 심장 뒷면에 있는 관상 정맥동에 모여 우심실로 들어간다.

심장의 기능

심장이 혈액을 내보내는 작용은 역학적으로는 펌프와 거의 같다. 즉, 심방이 확대되어 정맥에서 혈액을 빨아들인다. 심방의 수축과 심실의 확대에 의해 혈액은 심실로 빨려들어가고, 이어서 심실이 수축하여 혈액을 동맥으로 내보내는데, 이때 심방은 확대되고 다시 정맥에서 혈액을 빨아들인다. 이렇게 하여 심장은 태생기에 활동을 개시하고 나서 죽을 때까지 이 운동을 계속 되풀이한다.

심실에서 내보내진 혈액량을 심박출량이라 한다. 건강한 사람이 안정된 상태에서 1회에 60-80㎖, 1분간 약 5ℓ를 내보낸다. 이 양은 체표 면적에 비례하며, 1m2당 2-3ℓ나 된다.

심음과 심전도

心音－心電圖

심방은 바로 인접해 있는 심실에만 혈액을 보내기 때문에 그 수축력은 그다지 강하지 않다. 그러나 심실은 장대한 혈관의 마찰력에 대항하여 혈액을 내보내야 하기 때문에 강하게 수축한다. 그래서 심음이나 심전도에서 볼 수 있는 여러 가지 특징 중 대부분은 심실의 활동에 수반되어 발생한다. 안정된 상태에서의 심장의 박동은 심실이 수축하고 나서 심방이 수축하기까지의 사이에 약 0.2초 정도의 짧은 휴지기가 있는데, 이때는 심방과 심실 모두 이완되어 있다. 휴지기의 길이는 신체의 여러 조건에 따라 길어지거나 짧아지거나 한다.

인간의 심장은 태생 4주 말경부터 활동을 시작하는데, 5주째부터는 모체 밖에서 심음을 들을 수 있게 된다. 심음은 연이어 2회 들린다. 첫번째 심음은 심실이 수축을 시작했을 때 들린다. 이것은 심근의 강한 수축과 방실판의 폐쇄에 수반되는 소리라고 할 수 있다. 바로 이어서 (약 0.2초 후) 두 번째 심음이 첫번째 심음보다 약간 작지만 높은 소리로 들린다. 이것은 심실의 수축이 이완되기 시작하여 동맥판이 역류하려는 혈액을 막아 폐쇄할 때의 소리라고 볼 수 있다. 이 밖에 혈액이 심실에 유입될 때의 소리가 세 번째 심음으로 간혹 들린다.

이상과 같은 소리 외에 여러 가지 잡음이 들리는데, 이는 진단에 이용된다. 방실판에 이상이 있는 심장 판막증은 혈류가 엉클어져 소용돌이가 생기고, 심음이 조잡해진다. 또 심실 중격 결손 등 형태에 이상이 있으면 정상과는 다른 혈류가 일어나 잡음이 생긴다. 그리고 형태적으로는 이상이 없어도 혈액의 점도(粘度) 등이 바뀌면 심음이 변조되는 경우가 있다.

심장의 근육이 수축하면 활동 전위(電位)가 생겨 이것 때문에 신체적으로 전류가 흐른다. 그래서 신체의 두 곳에 전극을 놓고 전위차를 그리면 전위의 변화가 파도 모양의 곡선으로 나타난다. 이것이 심전도로, 심장 질환을 진단할 때 많이 쓰인다. 이것은 P파, QRS파, T파 등이 있는데 P파는 심방의 수축 직전, QRS파는 심실의 수축 직전, T파는 심실이 다시 이완되기 시작할 때 나타난다.

심장 박동의 조절

心臟搏動－調節

심방과 심실은 규칙적으로 교대로 수축과 이완을 반복하는데, 그 횟수는 건강한 성인이 안정된 상태에서 매분 60-70회이다. 어린아이일수록 더 빨라 신생아 130, 5세 아이 105, 10세 아이 90 등으로 나이를 먹을수록 점점 늦어진다. 성인이 된 이후에는 거의 변화하지 않지만 노년기에 접어들면 더욱 늦어진다.

가로무늬근은 신경의 자극을 받지 않는 한 스스로 수축을 일으키는 경우는 없지만, 심장은 그 자체가 흥분을 일으켜 수축하기 때문에 심근에는 자율성이 있다고 한다. 심장에 있는 많은 근세포는 독특한 양식으로 서로 촘촘히 결합되어 있으며, 어느 하나의 세포가 흥분을 일으키면 그것이 즉시 모든 세포에 전해져 일제히 수축을 일으키는 구조로 되어 있다. 그러나 심방의 근육과 심실의 근육 사이에는 직접 결합이 없기 때문에 한쪽에 일어난 흥분이 다른쪽에 전해지는 일은 없다. 이 둘 사이의 연락을 맡고 있는 것이 자극 전달계라 하는 특수한 심근 섬유군이다.

자극 전달계는 두 개의 결절과 거기서 나오는 섬유로 되어 있다. 첫번째 결절은 상대정맥이 심방으로 개구하는 부근에 있다고 하여 동방(洞房) 결절이라 하며, 심근 섬유에서 변화된 가느다란 근섬유의 집합체이다. 두 번째 결절은 관상 정맥동이 좌심방으로 개구하는 부근에 있어 방실(房室) 결절이라 하며, 동방 결절보다 훨씬 크다. 여기서는 많은 섬유 다발(푸르키네 섬유)이 나오며, 심실 중격의 양 측면을 심첨을 향해 달리고, 그 끝은 심실벽의 근육 중간에 퍼져 있다.

심장의 율동적인 활동은 동방 결절의 흥분으로 시작된다. 이 결절이 흥분하면 이곳을 중심으로 하여 자극이 전체 심방으로 전달되어 심방이 수축을 일으킨다. 심방의 흥분이 방실 결절에 이르면 이곳이 흥분을 일으켜 이것은 푸르키네 섬유에 의해 전체 심실의 근육에 전해져 심실의 수축을 일으킨다. 이와 같이 하여 심방과 심실이 약 0.2초 정도의 간격을 두고 수축되도록 조정하고 있다.

심장에는 미주 신경과 교감 신경이 분포하고 있다. 이들은 심장 윗부분(심저)에서 심장 신경총을 형성하여 심근에 분포한다. 이들 신경은 전부 절단해도 심장 활동에 전혀 영향을 주지 않는다. 따라서 이들은 심근의 수축에는 원래 필수가 아니라 심장 박동을 빠르게 하거나 늦게 하는 작용만 하는 것이라고 할 수 있다. 예를 들어 실제로 미주 신경을 자극하면 동방 결절이 흥분을 일으키는 간격이 길어져 심장 박동수가 줄고, 강하게 자극하면 흥분을 일으키지 않게 된다. 교감 신경을 자극하면 이 간격이 짧아지고 심장 박동수는 많아진다. 또 아드레날린을 투여하면 교감 신경을 자극했을 때와 거의 같은 효과가 나타난다.