심근의 흥분 메커니즘 완전 해부

목차

1. 심장은 왜 스스로 뛸 수 있을까?
2. 심박수는 어떻게 조절되는가?
3. AED(자동제세동기)의 원리: 심장을 다시 뛰게 하다
4. 심전도(EKG)는 무엇을 측정하는가?
5. 인공심장박동기(Pacemaker)의 역할

 

 

 

 

사람은 깨어 있는 시간뿐 아니라 잠자는 동안에도 끊임없이 심장이 뛴다. 이 놀라운 생리 현상은 단순한 '자동 반사'가 아닌 매우 정교하게 설계된 생체 전기 시스템의 결과다. 특히 심장은 우리 몸의 다른 근육들과 달리 외부 자극 없이도 스스로 활동전위를 발생시켜 수축과 이완을 반복하는 능력을 지니고 있다. 이러한 ‘심근의 흥분 메커니즘’은 우리가 건강한 삶을 유지하기 위해 반드시 이해해야 할 생리학적 지식이다.

이번 글에서는 심장이 어떻게 스스로 박동을 시작하고, 전기적 신호가 어떤 경로로 전달되며, 응급상황에서는 어떤 장치로 심장 기능을 되살릴 수 있는지를 생리학적으로 심층 해석해보려 한다.

 

 

 

 

1. 심장은 왜 스스로 뛸 수 있을까?

 

심장은 신경계와 연결되어 교감신경과 부교감신경의 영향을 받지만 이 신경들이 완전히 절단되어도 박동은 지속된다. 그 이유는 심장에 ‘자체 박동원(pacemaker)’이 존재하기 때문이다. 이 박동원은 심장의 전기 자극을 만들어내는 특수한 조직으로 동방결절(SA node)이 대표적인 예다.

 

심장의 결절조직과 푸르킨예 섬유(Purkinje fiber)에서는 나트륨이 아닌 칼슘이온(Ca²⁺)의 유입에 의해 활동전위가 발생한다. 이 특이점은 골격근이나 일반 신경과는 다른 심장만의 전기 생리학적 특성이다.

 

 

 

 

2. 심박수는 어떻게 조절되는가?

 

심근의 수축은 활동전위가 발생할 때마다 일어난다. 이때의 횟수를 우리는 ‘심박수’라고 하며 정상적인 안정 시 심박수는 분당 60~100회이다. 활동전위는 SA 노드에서 시작해 심방, 방실결절(AV node), 히스 속(His bundle), 푸르킨예 섬유를 거쳐 심실 전체로 퍼진다.

 

이 전기 전도의 경로에서 '방실지연(AV delay)'은 중요한 의미를 갖는다. 심방이 먼저 수축하고 그다음에 심실이 수축해야 혈액이 원활하게 이동되는데 AV 지연이 없으면 이 순서가 무너져 혈류 순환에 장애가 생길 수 있다.

 

 

 

 

3. AED(자동제세동기)의 원리: 심장을 다시 뛰게 하다

 

심장이 정지하거나 '심실세동(Ventricular Fibrillation)' 상태에 빠지면 생명이 위태롭다. 이때 심장에 일정한 전기 충격을 줘 정상 리듬으로 되돌리는 장치가 바로 AED(Automated External Defibrillator)이다.

 

AED는 심장의 미세한 진동 상태를 감지해 세동을 제거하고 정규적인 박동을 회복시키는 자동장치로 심정지가 발생한 직후 4분 이내에 사용하면 생존율을 크게 높일 수 있다. 심장은 일정한 전기적 리듬이 있어야만 효율적인 펌프 역할을 할 수 있다.

 

 

 

 

 

4. 심전도(EKG)는 무엇을 측정하는가?

 

심장의 전기적 활동을 외부에서 측정하는 방법이 심전도(Electrocardiogram, ECG 또는 EKG)이다. 심전도는 심장 근육에서 발생하는 활동전위를 시간의 흐름에 따라 그래프로 기록한 것이다.

 

[주요 파형의 의미]

• P파: 심방의 탈분극
• PR 간격: SA 노드에서 AV 노드를 거쳐 심실로 신호가 전달되는 시간
• QRS 파형: 심실의 탈분극
• T파: 심실의 재분극
• QT 간격: 심실 전체의 수축과 이완 시간

심전도는 부정맥, 협심증, 심근경색 등의 조기 진단에 매우 유용하다. 현재는 응급실과 일반 건강검진에서도 필수로 사용되고 있다.

 

 

 

 

 

 

5. 인공심장박동기(Pacemaker)의 역할

 

심장의 전기 전도계에 문제가 생겨 심장이 정상 박동을 하지 못하면 인공적으로 자극을 주는 인공심장박동기를 이식하기도 한다. 이 장치는 체내에 삽입되어 전기적 자극을 심장에 전달하며 환자의 심박수를 일정 수준 이상으로 유지시켜 준다.

보통 박동이 지나치게 느린 경우(서맥, bradycardia)에 적용되며 이식 위치는 일반적으로 왼쪽 쇄골 아래이다.

 

 

 

 

 

심장은 단순히 펌프처럼 작동하는 장기가 아니다. 그것은 스스로의 리듬을 만들고, 외부 자극 없이도 생명을 유지하는 고도의 자율성을 지닌 조직이다. 활동전위, 박동원, 전도계, 심전도 파형 등은 그 과정을 이해하는 열쇠다.

AED나 인공박동기와 같은 기술은 이러한 심장의 특성을 기반으로 개발된 결과물이며 적절히 사용하면 생명을 구할 수 있다. 평소 우리의 심장 리듬을 이해하고 이상 징후를 조기에 인지하는 것이 건강한 삶을 위한 첫걸음이 될 것이다.