심장 - 순환기관 심장 구조와 일

심장 - 순환기관 심장 구조와 일

 

 

심장 (心臟 heart)사람 및 동물의 혈액순환의 원동력이 되는 기관. .
설명
사람 및 동물의 혈액순환의 원동력이 되는 기관. 심장의 좌우면은 폐면(肺面)이라고 한다. 수축과 확장을 반복하여 혈액을 신체의 구석구석까지 보내는 펌프의 역할을 한다.

사람의 심장 형태
사람의 심장은 심근(心筋；가로무늬근)을 주체로 한, 두꺼운 벽으로 구성된 가운데가 비어 있는 기관이다. 심장은 흉강(胸腔) 속에 있으며, 그 위치는 흉강 속의 좌·우 폐 사이의 앞쪽 아랫부분이고, 앞쪽은 전흉벽에, 뒤쪽은 식도에 접해 있다. 심장의 장축은 상우후방(上右後方)에서 하좌전방(下左前方)으로 비스듬히 치우쳐 있는데, 심장 전체로서는 그 2/3가 정중선(正中線)에서 좌측으로 치우쳐 있다. 심장의 모양은 복숭아골이고, 그 위끝의 넓은 부분이 심저(心底)에 해당되며, 굵은 동맥·정맥이 출입하고 있다. 심장의 아래끝은 왼쪽 앞을 향하여 원뿔모양으로 돌출해 있는데, 이를 심첨(心尖)이라고 한다. 이 심첨은 심장이 박동할 때마다 전흉벽의 왼쪽 제5늑간에서 흉골의 정중선으로부터 약 4횡지(四橫指)쯤 떨어진 전흉벽에 닿아 있으므로, 그 박동을 체표에서 느낄 수 있다. 심장의 앞 윗면은 흉골과 늑골의 내면과 접하기 때문에 흉륵면(胸肋面)이라 하고, 아래 뒷면은 횡격막과 접하기 때문에 횡격면이라 한다. 심장의 무게는 연령과 함께 증가하며, 남자 쪽이 여자보다 약간 무겁다. 심장의 오른쪽 반은 온 몸의 혈액을 받아 폐로 보내는 부분이고, 왼쪽 반은 폐로부터 신선한 혈액을 받아들여 온 몸으로 보내는 부분이다. 심장의 앞면 조금 위쪽에는 가로로 뻗은 관상구(冠狀溝)가 있고, 이 구의 위치와 일치하여 내부는 위쪽 1/3을 심방(心房)이 차지하고, 아래쪽 2/3는 심실(心室)이 차지한다. 위쪽의 심방은 심방중격(心房中隔)에 의해 좌·우 심방으로 나뉘고, 아래쪽 심실은 심실중격에 의해 좌·우 심실로 나뉘어 있다. 심방중격과 심실중격은 연속되어 있으며, 중격의 대부분은 근성(筋性)이고 일부분은 막성구조(膜性構造)로 되어 있다.

심근의 구조
심장벽의 두께의 대부분은 심근이다. 이 심근의 구조를 보면, 심방은 2층의 근층(내층·외층)으로 되어 있고 심실은 3층의 근층(외층·중층·내층)으로 되어 있다. 심방근과 심실근은 서로 연락이 없고, 그 경계는 심방과 심실을 상하로 나누고 있는 바퀴 모양의 섬유륜(纖維輪；관상구에 해당되는 위치)으로 되어 있다. 심방근 중에서 외층은 좌·우 심방을 함께둘러싸서 가로로 뻗고 있으나, 내층은 섬유륜에서 시작하여 좌·우 심방을 따로따로 바퀴 모양으로 둘러싸서 비스듬히 치우치거나 가로로 뻗다가 다시 섬유륜에 부착한다. 심방근은 심실근보다 얇고 발육이 약하다. 심실근 중 외층은 먼저 오른쪽 위의 섬유륜에서 시작하여 우전하방(右前下方)을 향해 우심실의 앞면을 지나 심첨에 이르고, 여기에서 소용돌이 모양으로 회전하여 심와(心渦)를 형성한 다음, 그대로 내층으로 이행한다. 내층은 좌심실벽을 비스듬히 상행하여 섬유륜에 부착한다. 중층은 좌·우 심실을 따로따로 둘러싸서 거의 가로로 뻗는다. 심실의 수축력은 주로 이 중층근의 힘에 의한 것이다. 심방의 내벽면, 특히 우심방 앞쪽의 내면에는 빗살 모양의 융기가 평형으로 나 있는 것이 보이는데, 이것은 근섬유속(筋纖維束)의 융기이며, 즐상근(櫛狀筋)이라고 한다. 좌심방의 내면은 대부분 평평하고 매끈하다. 심실 안벽면에는 근섬유속의 융기가 그물모양으로 나타나는데, 이것을 육주(肉柱)라고 한다. 육주 중에서 유두상(乳頭狀)으로 돌출한 것을 유두근(乳頭筋)이라고 한다. 우심실에는 3개의 유두근이 있고, 좌심실에는 2개의 강대한 유두근이 발달해 있다. 심장의 내강면(內腔面)에는 단층의 내피세포층과 약간의 결합조직으로 형성된 심내막이 있어 혈액과 접해 있다.

 

심장과 동·정맥
우심방에는 상대정맥과 하대정맥이 유입되는 대정맥동(大靜脈洞)이 있다. 우심방에서 우심실로 나가는 입구를 우방실구(右房室口)라 하며, 여기에는 세모꼴의 우방실판(三尖瓣)이 있다. 이 삼첨판의 끝은 각각 3개의 유두근과 섬유색(纖維索)의 힘줄에 의하여 연결되어 있고, 침판을 심실 쪽으로 끌어당기고 있다. 우심실의 앞쪽 위에는 폐동맥으로 열린 폐동맥구가 있으며, 좌심방에는 후벽에 4개의 폐정맥구가 열려 있다. 또한 좌심방의 앞쪽 아래에는 좌심실로 나가는 입구인 좌방실구가 있고, 여기에는 좌방실판(이첨판 또는 승모판)이 있다. 이첨판은 2개의 유두근과 힘줄로 연결되어 있다. 좌심실의 오른쪽 윗구석에는 대동맥으로 나가는 개구부(開口部)가 있으며, 우심실로부터의 폐동맥구, 좌심실로부터의 대동맥구에는 각각 3개의 반월판(半月瓣)이 붙어 있다. 첨판과 반월판은 똑같이 내막에 의해 형성된 주름이며, 혈액의 역류를 막고 있다.

심장의 신경계
심장에는 교감신경과 부교감신경(迷走神經)이 분포하여 심장의 활동을 조절하고 있다. 교감신경의 홍분으로 심장은 심박수가 증가하고, 수축력도 강해지는 등 활동이 활발해지고, 부교감신경의 흥분으로 심박수의 감소, 수축력의 저하 등 활동이 약해진다. 이와 같이 두 신경은 상반된 작용(이것을 拮抗作用이라고 한다)을 하면서 심기능을 능률적으로 유지시킨다. 심장에는 감각신경도 분포되어 있다. 심장의 수축활동, 즉 펌프 작용은 심장 내에 있는 자극전도계(刺戟傳導系)에 의해 이루어진다. 적절한 조건하에 두면 이 자극전도계가 활동하고 있는 한, 심장은 자율신경(교감신경·부교감신경)의 지배가 끊기더라도 자동적으로 리드미컬하게 수축운동을 계속한다. 이것이 이른바 페이스메이커(pacemaker)라고 불리는 역할이다. 이 자극전도계는 특수한 심근섬유로 구성되어 있다. 즉 우심방벽의 내강면 가까이에 있는 동방결절(洞房結節)과 우심방 후벽 내의 방실결절, 이 방실결절에서 나와 있는 히스색(索)으로 되어 있다. 동방결절의 흥분으로 심방 전체에 수축이 생기고, 방실결절이 자극되어 이 홍분이 히스색을 통해 심실에 전달되어 심실수축을 일으킨다. 방실결절에서 나오는 히스색은 심방중격 속을 하행하여 섬유륜을 뚫고 심실중격에 이르러 2갈래로 갈라지고, 이 두 분지속(分枝束)은 좌·우 심실 내막 아래로 내려가서 푸르키녜섬유가 되어 유두근의 기부에 이른다.

심외막과 영양동맥(營養動脈)
심장을 직접 싸는 것은 심외막이라고 하는 결합조직이다. 결합조직은 심장을 싼 뒤 심장에서 나오는 큰 혈관의 근부(根部)에서 반전하여 바깥쪽으로 옮겨 심낭(心囊)이 되어 심장을 다시 싸고 있다. 따라서 심외막과 심낭과의 사이에는 내강이 형성되고, 소량의 심막액이 들어 있다. 심장의 바깥쪽은 다시 두꺼운 결합조직성 막으로 싸이고, 흉골의 뒷면과 인대(靭帶)로 연결되어 있다. 심장 앞면의 관상구(冠狀溝)에는 심장의 영양동맥인 좌·우관상동맥이 지나가고 있는데, 심근에 혈액을 보내는 이 동맥은 문합(吻合)이 적기 때문에 동맥경화 등으로 혈관이 가늘어지고 혈류가 적어지면 문합지(吻合枝)에 의한 혈액 공급이 불충분하여 심근조직의 변성을 일으키기 쉽다. 이 변성이 심근경색이다. 동맥경화로 인한 혈전(血栓)에 의해서도 같은 병상(病狀)이 일어난다. 심장은 발생과정에서 복잡한 변화를 하기 때문에 여러 가지 인자에 의해 형성이상(形成異常)이 일어나고, 선천성 심질환을 일으키기 쉽다. 이 중에서 가장 많은 것이 난원공개존증(卵圓孔開存症)이다. 이 질환은 태생기(胎生期)에 심방중격에 열려 있는 난원공이 출생 후에도 폐쇄되지 않고 열린 채 남아 있는 경우이다. 남자보다 여자에게 많은 질환이며, 산소가 부족한 우심방의 혈액이 좌심방으로 들어가 신선한 혈액과 섞이기 때문에 여러가지 순환장애를 일으키는 원인이 된다.

혈액 순환
혈액은 온몸의 조직과 장기에 산소와 영양소를 공급하고, 또한 각 조직의 활동에 의해 생긴 노폐물과 이산화탄소를 받아들여 이러한 불필요한 물질을 처리하는 장기(신장·폐)까지 운반하는 일을 한다. 이 혈액에 혈류(血流)를 일으켜 운반작업이 효과적으로 이루어지도록 하는 원동력이 심장이다. 온몸을 순환하여 여러 가지 물질을 운반하는 혈액의 흐름을 철도에 비유하면, 심장은 각 열차가 적절한 속도로 달릴 수 있도록 에너지를 공급하는 발전소라고 할 수 있다. 발전소가 고장나면 모든 열차가 정지해 버리듯이 심장이 멎으면 혈액의 흐름이 끊기고, 그 결과 온몸의 조직은 산소 부족으로 인하여 곧 죽게 된다(심장정지 후 3분이면 뇌사한다). 혈액의 순환경로는 소순환(폐순환)과 대순환(체순환)으로 나누어져 있다. 소순환은 폐에서 산소를 받아들이고 이산화탄소를 방출하기 위한 회로이며, 혈액은 우심방 → 우심실 → 폐동맥 → 폐모세혈관 → 폐정맥 → 좌심방의 순서로 흐른다. 이와 같은 소순환에 관여하는 것은 심장의 우측(우심계), 즉 우심방과 우심실이다. 소순환에서 이와 같은 혈류를 생기게 하는 원동력은 우심실이며, 우심방과 우심실 사이에는 삼첨판이, 또 우심실에서 폐동맥으로 나가는 출구에는 폐동맥판이 있어서 혈액의 역류를 막고 있다. 한편 대순환에 관여하는 것은 심장의 좌측(좌심계)이며 혈액은 좌심방 → 좌심실 → 대동맥 → 동맥 → 온몸의 모세혈관 → 정맥 → 대정맥 → 우심방의 순서로 흘러 온몸의 조직에 산소와 영양소를 공급한다. 대순환의 경우 펌프작용을 하는 것은 좌심실이며, 좌심실의 수축으로 혈액이 대동맥으로 힘차게 밀려 나간다. 혈액이 좌심실에서 박출되어 대순환·소순환을 거쳐 다시 좌심실로 돌아오는 데는 7∼9초밖에 걸리지 않는다.

심박수(心搏數)
심장은 안정시에는 수축 및 확장을 1분간에 70∼80회 반복하여 혈액을 박출하는데, 이 심장의 1분간의 박동수를 심박수라고 한다. 심장의 박동은 왼쪽 앞가슴에서 촉지할 수 있다. 또한 심장의 박동으로 인해 동맥벽에도 진동이 생겨 목(內頸動脈)이나 손목(橈骨動脈) 등에서도 이것을 맥박으로 촉지할 수 있다. 따라서 심박수와 맥박수는 보통 일치한다. 안정시의 심박수에는 개인차가 있으며, 나이와 성별에 따라서도 다르다. 유유아기(乳幼兒期)에는 100∼140이었던 심박수가 성장함에 따라 감소되어 청장년기에는 70∼80, 노인기에는 60∼70이 된다. 또 여자가 일반적으로 남자보다 심박수가 많다. 심실이 1회의 수축으로 박출하는 혈액량을 ＜1회 심박출량＞이라 하며, 안정시의 성인은 평균 60m 가량이다. 또한 1분간에 심실에서 박출되는 혈액량을 ＜매분심박출량＞이라 하는데, 이것은 1회 심박출량에 심박수를 곱함으로써 구할 수 있다. 안정시의 성인의 매분심박출량은 4∼7이다. 1분간의 박동수를 70회라 하면 심장은 70년 동안 약 26억회 박동을 반복하는 셈이 된다. 한편 1회의 박출량을 60m라 하면 70년 동안에는 약 1억 5000만의 혈액을 박출하는 셈이 된다.

 

혈액의 박출과 압력
심장은 이와 같이 적당한 양의 혈액을 동맥으로 박출하는 일을 하고 있으나, 혈액이 동맥을 지나 온몸의 구석구석에 분포하고 있는 모세혈관과 정맥을 거쳐 다시 심장으로 들아오기까지의 사이에는 혈류를 방해하는 여러 가지 저항이 있다. 그러므로 처음에 대동맥 속으로 혈액을 박출할 때에는 높은 압력으로 박출해야 한다. 좌심실 내강의 압력을 적당한 장치로 측정하면 좌심실의 수축에 따라 압력이 상승하고, 좌심실 내의 압력이 동맥의 최저혈압을 능가한 시점에서 대동맥판이 열려 혈액이 동맥 속으로 박출된다는 것을 알 수 있다. 그러나 혈액이 박출되는 속도보다 좌심실이 수축하는 속도가 더 크기 때문에 좌심실 내의 압력은 더욱 상승하여 최고일 때에는 100∼130㎜Hg에 이른다. 이 값은 동맥의 최고혈압과 거의 같다. 좌심실 내의 압력이 최고값에 이른 후에 혈액이 박출되는데, 박출에 따라 압력이 차츰 낮아져서 동맥의 최저혈압 이하가 된 시점에서 대동맥판이 닫히고 혈액의 박출이 끝난다. 그러나 좌심실 내의 압력은 혈액 박출이 끝난 후에도 좌심실의 확장에 따라 더욱 저하되어 확장이 끝나는 시기의 압력은 10㎜Hg 이하가 된다. 이 확장 기간 중에 좌심방과 좌심실과의 경계부에 있는 승모판이 열리고, 좌심방의 수축에 의해 혈액이 좌심실 내로 흘러들어가며, 좌심실은 다음 수축에 대비한다. 우심실의 혈액박출량은 좌심실의 박출량과 같으나, 그때 발생하는 압력은 좌심실의 압력보다 훨씬 작다. 그 까닭은 우심실에서 박출된 혈액은 폐로 흘러나가서 좌심방으로 흘러 들어오는 소순환 경로를 취하기 때문이다. 즉 온몸을 도는 대순환에 비하면 그 경로가 훨씬 짧으므로 저항도 작기 때문이다. 일반적으로 우심실이 수축할 때의 압력은 20∼25㎜Hg이다. 이와 같은 이유에서 우심실벽의 두께는 좌심실벽보다 얇고, 발생하는 최대압력도 좌심실에서는 150∼180㎜Hg인데 비해 우심실에서는 40∼50㎜Hg에 지나지 않는다. 또한 심방벽은 우심실보다 더욱 얇고 그 최대압력은 좌심방에서는 10∼20㎜Hg, 우심방에서는 4∼6㎜Hg이다. 정맥과 심방 사이에는 판막이 없다. 그 까닭은 심방이 수축할 때의 압력은 낮으므로 역류가 거의 생기지 않기 때문이다. 심장 박동에 따른 판막의 개폐나 혈류 상태의 변화에 따라 진동이 생기는 것을 심음(心音)이라 한다. 심음에는 수축기에 방실판의 폐쇄와 동시에 들리는 Ⅰ음과, 확장기에 동맥판의 폐쇄와 일치하여 들리는 Ⅱ음과를 구별할 수 있다. 또 심장의 기형(畸形)이나 판막에 역류가 생긴 경우(판막증) 등에서는 혈류의 난조에 의해 잡음(心雜音)이 생긴다. 이들 심음이나 심잡음을 청진기로 듣거나 흉벽 위에 마이크로폰을 놓고 기록(心音圖)하는 일은 여러 가지 심장질환 진단을 위해 유력한 수단이 된다.

심장박동의 자동성
심장은 신경을 절단하거나 몸 밖으로 잘라 내더라도 여전히 일정한 리듬으로 수축과 이완을 반복하는데 이것을 심장박동의 자동성이라고 한다. 심장이 이와 같은 자동성을 가지는 것은, 심근세포에 본래부터 그러한 성질이 구비되어 있기 때문이라고 생각된다. 그러나 하나하나의 심근세포가 제각기 서로 다른 리듬으로 수축 및 이완을 반복한다면 효율적으로 혈액을 박출하는 것은 불가능하다. 심장에서는 각 부분이 순서대로 같은 시기에 박동할 필요가 있다. 이와 같은 심장 전체의 율동적인 박동은 암에서 말한 자극전도계에 의해 이루어진다. 심장 내에서의 흥분(자극에 반응하여 활동상태로 이행하는 일)의 전도는 신경에 의한 흥분 전도와 마찬가지로 전기적 신호에 의해 이루어진다. 또한 심근세포가 흥분하여 수축할 때도 전기적 변화가 생긴다. 흥분하지 않았을 때 세포막의 내부는 외액(外液)에 대하여 －80∼－90㎷로 하전(荷電；分極)되어 있으나(靜止電位 상태), 자극을 받으면 급속히 분극이 소실(脫分極)되고, 약 300㎳ 후에 다시 정지전위로 돌아간다. 이것을 활동전위라고 한다. 활동전위가 유지되는 동안 세포 안으로 칼슘이온이 흘러 들어온다. 이것이 계기가 되어 세포 내부의 칼슘 저장소(筋小胞體)로부터 칼슘이 유리되어 심근의 필라멘트를 활성화시켜 수축이 시작된다. 심근의 수축 메커니즘은 골격근의 수축 메커니즘과 같지만 수축속도는 골격근에 비해서 상당히 느리다. 또한 심근을 연속적으로 자극시키더라도 자극 간격이 짧으면 두 번째 자극에는 반응하지 않는다. 이와 같은 심근의 성질은 심장박동의 리듬이 너무 빨라지지 않도록 하려는 점에서 큰 도움이 된다. 신체의 표면에 전극(電極)을 대어 이러한 심장의 전기적 변화를 기록한 것을 심전도라고 하며, 여러가지 심장질환 진단에 널리 이용되고 있다. 위에서 설명했듯이 심장에는 자동적인 고유 리듬으로 박동을 반복하는 성질이 있는데, 심한 운동을 하거나 무서운 영화를 보면 맥박수(심박수)가 빨라지고, 심장이 두근거린다. 이와 같은 심장의 리듬이나 수축력의 변화는 주로 신경의 영향으로 생긴다.

신경계의 작용
심장은 교감신경 및 부교감신경에 의해 2중의 지배를 받고 있다는 것은 앞에서 설명한 바와 같다. 즉 교감신경의 흥분에 의하여 심장박동이 촉진되고, 반대로 부교감신경의 흥분에 의하여 심장박동이 억제된다. 이와 같은 신경의 작용은 다음 3가지로 나눌 수 있다.

변주기작용(變週期作用)
부교감신경의 흥분에 의해 심박수가 감소된다. 교감신경이 자극 받으면 반대로 심박수가 증가한다.

변력작용(變力作用)
부교감신경의 자극에 의하여 1회 심박출량이 감소되어 대동맥혈압이 낮아진다. 원인은 심방의 수축력이 저하됨으로써 심실로 유입되는 혈액량이 감소되기 때문이다. 교감신경이 자극될 경우에는 심근의 수축력이 증대하여 1회 심박출량의 증가와 대동맥혈압의 상승을 초래한다.

변전도작용(變傳導作用)
부교감신경의 자극에 의하여 심방에서 심실로 전해지는 흥분의 전도가 늦어지고, 교감신경이 자극될 경우에는 심방에서 심실로의 흥분자극전도 시간이 단축된다. 이들 교감신경 및 부교감신경의 중추(中樞)는 심장억제중추와 심장촉진중추이다. 또한 이들 중추는 상위(上位)의 중추, 예를 들면 연수(延髓)의 심장촉진중추, 시상하부(視床下部), 대뇌변연계(大腦邊緣系)의 영향을 받고 있다. 보통 잠을 자거나 쉬고 있을 때는 부교감신경의 작용이 우세해져서 심장이 박동하는 힘은 비교적 약하게 되어 천천히 박동한다. 즉 몸이 쉬고 있을 때는 심장도 쉴 수 있도록 작용한다. 반대로 운동을 할 때는 교감신경의 활동이 우세해져서 심박수의 증가 및 심장수축력의 상승을 가져온다. 이것은 운동을 할 때는 골격근의 산소 수요가 증가하는 것에 대응하여 송혈량(送血量)을 증가시킨다고 하는, 생체가 지니고 있는 적합한 조절기구의 한 예이다. 또 운동할 때나 정신적으로 홍분할 때에는 부신수질(副腎髓質)에서 아드레날린이라는 호르몬이 분비되는데, 이것은 심장에 작용하여 교감신경이 흥분했을 때와 마찬가지 효과를 나타낸다. 심장의 수축력을 조절하고 있는 것은 주로 자율신경이지만, 심장 자체에도 상황 변화에 따라 수축력을 변화시키는 성질이 갖추어져 있다. 영국의 생리학자 E.H. 스탈링은 개의 심장을 폐와 함께 몸 밖으로 들어내어 신경지배가 없는 상태에서 1회 심박출량과 대동맥혈압 및 정맥환류량(靜脈還流量)과의 관계를 조사하였다. 그 결과 1회 심박출량은 대동맥혈압(驅出抵抗)과는 관계가 없고, 유입량(정맥환류량)에 의해 결정된다는 것을 알아내었다. 이것을 ＜스탈링의 심장법칙＞이라고 한다. 이 법칙에 의하면 심근에는 길이가 길수록 큰 장력(張力)이 발생하는 성질이 있기 때문에 유입량이 많은 심실의 확장종기(擴張終期)의 부피가 커지면, 즉 심실근섬유(心室筋纖維)의 길이가 길어지면 큰 장력이 발생하여 그만큼 많은 유입량을 몰아낼 수 있게 된다. 또한 대동맥혈압이 상승한 경우에도 확장종기의 부피가 커져서 큰 힘을 발휘할 수 있게 된다. 이 법칙으로부터 심장으로의 유입량이 많아졌을 때는 심박수를 증가시키지 않고 1회 박출량을 증가시킴으로써 그 양을 처리할 수 있다는 것을 알 수 있다.

관상순환(冠狀循環)
심장은 온몸의 조직으로 혈액을 보내는 일을 하지만, 심장 자체도 박동을 계속하기 위해서는 산소와 영양소가 필요하다. 심장에 이들 물질을 공급하는 동맥을 관상동맥이라 하며, 대동맥의 기시부(起始部)에서 나와 심장 전체에 분포한 다음, 관상정맥이 되어 우심방으로 들어간다. 이 일련의 흐름을 관상순환이라고 한다. 관상순환에는 ① 자기 조절이 현저하다. ② 수축기에는 심실 내압에 의해 압박된다. ③ 신경지배와 호르몬 작용이 복잡하다는 등의 특징이 있으나 원칙적으로 관상순환의 혈류량은 심실 활동에 비례해서 증감하도록 조절되고 있다. 관상순환을 통해 심실근이 산소를 취하는 비율이 높으므로 관상동맥의 산소함유량은 약 20％인 데 비해 관상정맥의 산소함유량은 5％이다. 즉 혈액이 관상동맥에서 관상정맥으로 흐르는 동안 혈액 내 산소함유량의 75％가 심근에서 섭취된다. 이 비율은 심실의 활동이 활발해져 산소의 소비가 증가해도 거의 일정하다. 이 사실에서 산소수요의 증대에 비례하여 증가하는 것은 심근의 산소섭취율이 아니라 혈류량이라는 것을 알 수 있다. 또한 심근의 물질대사는 골격근과 같지만 심근은 에너지원으로 포도당뿐만 아니라 젖산이나 혈액 속의 지질 등도 이용한다. 이와 같이 심장은 혈류가 풍부하고 산소의 공급도 많지만, 산소 결핍에는 민감하여 혈류가 4분 이상 끊기면 심장박동이 정지해 버린다.

심장의 기능과 질환
심장은 일종의 펌프이기 때문에 그 기능은 필요한 양의 혈액을 여러 가지 조건하에서 박출할 수 있느냐 없느냐로 평가된다. 심장에 필요한 기능은 ① 심근에 대한 산소 공급 ② 판막의 상태 ③ 흥분전도의 양식 ④ 신경지배의 양식 ⑤ 심근수축성 등을 안정시부터 심한 운동시에 걸쳐 조절할 수 있는 능력이다. 관상동맥에 동맥경화가 생겨 혈관이 좁아지면 안정시에는 아무 이상이 없으나 운동 등으로 심근의 산소수요가 많아지는 경우에는 관혈류량(冠血流量)을 충분히 증가시킬 수가 없게 되어 심근에 산소 부족을 초래한다. 이런 상태를 협심증이라고 한다. 즉 심근에 대한 산소공급이 부족해진 결과 심장의 펌프기능이 장애를 일으킨 상태라고 할 수 있다. 또한 판막의 폐쇄가 불충분하면 심실에서 박출된 혈액이 다시 심실로 역류되거나 반대로 판막의 개방이 불충분하면 혈액의 박출에 대한 저항이 증가하게 되어 심실은 필요한 심박출량을 유지하기 위해 많은 에너지가 필요하게 된다. 이와 같은 판막 이상이 장기간 계속되면 심장은 점점 비대해지고, 마침내 심근의 수축성이 저하되어 몸에 필요한 양의 혈액을 박출할 수 없는 상태(心不全)가 된다. 이 밖에 흥분전도경로에 이상이 생기면 심박이 흐트러지는데, 이것이 부정맥(不整脈)이다. 부정맥에는 건강상 거의 문제시 되지 않는 심실성기외수축(心室性期外收縮)과 심박동의 정지와 비슷한 심실세동(心室細動) 등 여러가지 종류와 단계가 있으나 어느 경우이든 부정맥이 생기면 심장의 펌프기능의 효율이 낮아진다. 이와 같이 심장이 우리 신체의 수요에 대응하여 효율적으로 활동하기 위해서는 여러 인자가 모두 결함 없이 원활하게 기능을 발휘해야만 한다. 심장 질환에는 관상동맥경화증·협심증·심근경색·심장판막증·심장비대·부정맥 외에, 선천성심질환인 팔로사징증(四徵症)이나 동맥관개존증(動脈管開存症) 등의 심장기형을 비롯해 심장통이나 심장신경증 등도 있다.

동물의 심장
동물의 체제가 복잡해지고 세포의 수가 증가하면 체표면을 통해 침투·확산되는 영양분과 산소의 보급만으로는 충분하지 않게 된다. 그리하여 영양분과 산소를 몸의 구석구석까지 운반하는 관계(管系)가 분화하게 된다. 하등동물에서는 이 관계 내의 체액의 흐름이 몸의 운동이나 외압 등에 의해서 수동적으로 이루어지지만 체액의 흐름을 적극적으로 하기 위해서는 맥관벽(脈管壁)이 율동적으로 수축하는 능력을 갖추어야 한다. 이것이 심장의 기원이다. 무척추동물인 지렁이에는 몸의 장축 방향으로 뻗은 배행혈관(背行血管)과 복행혈관(腹行血管)이 있고, 이 두 혈관을 고리 모양으로 연결하는 혈관이 있다. 이 혈관 중에서 몸의 앞쪽에 있는 것이 박동하여 혈류를 일으키므로 이것을 심장이라고 한다. 이 박동혈관이 더욱 발달된 것이 절지동물 등에서 볼 수 있는 관상심장(管狀心藏)이다. 절지동물은 개방혈관계(開放血管系)를 가지고 있는데, 몸의 등쪽에 가슴부분에서 배부분에 걸쳐 있는 관 모양의 심장이 있다. 심장의 측벽에는 심문(心門)이라고 하는 개구(開口)가 있고, 혈림프는 이곳에서 심장으로 들어가 몸의 각 부분으로 보내진다. 위와 같은 심장은 주로 영양분이 풍부한 혈액을 내보내는 일만 하는 관이지만, 더 발달한 심장은 주머니 모양이 되어 혈액을 내보내는 심실과는 별도로 체순환에서 돌아온 혈액을 받아들이는 심방을 갖게 되고 나아가 호흡기관과의 관계가 밀접해진다. 예를 들면, 연체동물의 복족류(腹足類)에서는 종에 따라 아가미 바로 앞이나 바로 뒤에 심장이 있다. 두족류(頭足類)는 체순환을 하는 심장과는 별도로 아가미 기부에 사람의 우심실계에 해당되는 아가미심장을 가지고 있다. 척추동물의 경우 어류의 심장은 우심실계뿐이며 아가미 바로 앞에 있다. 체순환을 한 뒤 심장으로 돌아온 혈액은 정맥동·심방을 거쳐 심실로 들어가고, 심실의 펌프작용으로 아가미에 보내진다. 폐호흡을 하는 양서류가 되면 하나의 심장으로 체순환과 폐순환을 하게 된다. 다만 양서류에서는 심실에 격벽이 없으므로 좌심방에서 오는 폐정맥혈과 우심방에서 오는 대정맥혈이 섞이게 된다. 파충류의 심실에는 불완전하지만 격벽이 있으며 조류와 포유류에서는 완전히 2심실이 되어 폐순환의 우심실계와 체순환의 좌심실계가 하나의 심장을 이루고 있다. 심장은 몸 밖으로 들어내어도 자동적으로 박동을 계속한다. 이 자동성은 절지동물처럼 심장의 표면에 있는 신경세포군의 자발적 흥분에 의한 경우와, 그 밖의 동물에서 볼 수 있는 것처럼 심근 자체에 율동적으로 수축하는 성질이 있는 경우가 있다.

.

 

 

심장 - 순환기관 심장 구조와 일