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심박출량 (Cardiac Output)

심박출량(Cardiac Output)은 심장이 1분 동안 각 심실에서 내보내는 혈액의 양을 뜻하며, 다음 공식을 통해 계산됩니다.

심박출량 계산
심박출량 (CO) = 1회 박출량 (SV) × 심박수 (HR)

1회 박출량 (Stroke Volume, SV)

1회 박출량은 심실이 한 번 수축할 때 방출하는 혈액의 양으로, 다음 공식을 통해 계산됩니다.

Stroke Volume
1회 박출량 계산
1회 박출량 (SV) = 이완기말 용적 (EDV) – 수축기말 용적 (ESV)

(1) 이완기말 용적 (End-Diastolic Volume, EDV)

심장이 채워질 수 있는 최대치의 혈액량

정의
이완기말 용적은 심실이 이완되어 혈액으로 가득 찬 상태에서 최대 혈액량을 의미합니다. 쉽게 말해, 심장이 “채워질 수 있는 최대치”의 혈액입니다.
정상 수치
정상적인 성인의 이완기말 용적은 약 100~120ml로 측정됩니다.

(2) 수축기말 용적 (End-Systolic Volume, ESV)

심장이 수축했지만 다 내보내지 못한 혈액량

정의
수축기말 용적은 심실이 수축한 후 남아 있는 혈액량을 말합니다.
심장이 열심히 펌프질을 했지만, “다 내보내지 못한 혈액”이라고 생각하면 됩니다.
정상 수치
정상적인 성인에서는 수축기말 용적이 약 40~50ml로 측정됩니다.

(3) 박출률 (Ejection Fraction, EF)

채워진 혈액 중 얼마나 내보냈는가? (1회 수축 기준)

심장이 한 번 뛰어서 채운 혈액 중 얼마나 내보냈는지를 보여주는 비율입니다. “심장이 얼마나 효율적으로 혈액을 펌프질하는지”를 보여주는 지표이기도 합니다.

정의
박출률은 심실에서 방출된 혈액의 비율을 나타냅니다.
쉽게 말하면, “심장이 얼마나 효율적으로 혈액을 펌프질하는지”를 보여주는 지표입니다.
계산 공식
박출률은 다음 공식을 사용해 계산합니다:

EF = (1회 박출량 ÷ 이완기말 용적) × 100
여기서 1회 박출량은 심장이 한 번 펌프질할 때 내보내는 혈액량을 의미합니다.
정상 범위
정상적인 박출률은 약 55~70%입니다. 40% 이하인 경우 심부전을 의심할 수 있습니다.

Stroke Volume에 영향을 미치는 요인

Stroke Volume은 세 가지 주요 요소에 의해 조절됩니다. 간력히 정리해보겠습니다.

  1. 수축력 (Contractility)
  2. 전부하 (Preload)
  3. 후부하 (Afterload)
Stroke volume

1. 수축력 (Contractility)

“심장 근육이 얼마나 혈액을 짜내는가”

수축력은 심장 근육의 수축하는 힘을 뜻합니다. 수축력이 강할수록 심실에서 방출되는 혈액량이 증가합니다.

수축력을 증가시키는 약물
도부타민(Dobutamine), 디곡신(Digoxin) 등은 심근 수축력을 증가시켜 심박출량을 높입니다.

수축력 감소 약물
칼슘 채널 차단제(CCB), 베타차단제는 수축력을 감소시켜 심박출량을 낮춥니다.

2. 전부하 (Preload)

“심장에 혈액이 얼마나 가득 채워지는가”

Preload는 심실이 수축하기 직전에 얼마나 가득 채워졌는지를 의미합니다. 이완기말 용적(End-Diastolic Volume, EDV)으로 측정되며, 심장이 펌프질을 하기 전에 얼마나 많은 혈액을 받아들였는지 보여줍니다. Preload에 영향을 주는 요소는 다음과 같습니다.

Venous Return (심장으로 돌아오는 혈액량)
심장으로 돌아오는 혈액량이 증가하면 Preload가 증가합니다.
눕거나 다리를 올리면 Venous return이 증가해 Preload가 높아지고, 서 있으면 감소합니다.
Blood Volume (혈액량)
체내 혈액량이 많아지면 Preload가 높아지고, 혈액량이 적으면 Preload가 낮아집니다.
Heart Rate (심박수)
심박수가 너무 빠르면 심장이 충분히 채워질 시간이 부족해져 Preload가 감소합니다.

앉거나 누운 자세
눕는 자세 (Supine Position)
중력의 영향을 덜 받아 혈액이 하지에서 심장으로 더 쉽게 돌아옵니다.
Venous Return 이 증가하여 Preload가 높아집니다.
다리를 올리는 자세 (Leg Elevation)
다리를 올리면 중력에 의해 하지에 정체된 혈액이 심장으로 더 많이 이동합니다.
저혈압 환자의 응급처치로 사용됩니다.
좌측 측위 (Left Lateral Decubitus Position)
심장의 부담을 줄이면서도 정맥 귀환을 적절히 유지해 Preload를 증가시킬 수 있습니다

Preload 감소

Preload 감소 -> 심박출량 감소

이뇨제 (Diuretics)
푸로세미드(Furosemide)와 같은 약물은 체내 수분과 나트륨을 배출하여 혈액량을 줄이고 Preload를 감소시킵니다.
혈관 확장제 (Vasodilators)
– 니트로글리세린(Nitroglycerin)은 정맥을 확장시켜 Venous Return을 감소시키고 Preload를 낮춥니다.
– 울혈성 심부전 환자의 증상을 완화하는 데 효과적입니다.

Preload 증가

Preload 증가 -> 심박출량 증가

정맥 수액 (IV Fluids)
수액은 혈액량을 증가시켜 Preload를 높이며, 저혈량증(Hypovolemia) 상태에서 사용됩니다.

3. 후부하 (Afterload)

“심장이 혈액을 밀어내는데 얼마나 힘이 드는가”

Afterload는 심실이 혈액을 방출하기 위해 극복해야 하는 저항을 뜻합니다. Afterload가 높아지면 심박출량이 감소할 수 있습니다.

Afterload를 결정하는 요소

혈관 압력
혈액은 높은 압력에서 낮은 압력으로 흐르므로, 각 심실의 압력이 연결된 혈액의 압력보다 높아야 피를 보낼 수 있습니다.
즉,
– 좌심실은 대동맥 압력을 넘어야 판막이 열리고,
– 우심실은 폐동맥 압력을 넘어야 판막이 열립니다.

심장 판막 손상 여부
판막 협착 같은 상태는 심실에서 혈액을 내보낼 때 더 큰 저항을 유발합니다.
(심장에서 혈액을 내보내는 관문이 좁아졌으므로)

Afterload 증가

심장이 혈액을 내보내기 빡셈 -> 심박출량 감소

Afterload가 증가하면 심장이 혈액을 방출하기 위해 더 많은 에너지가 필요합니다.

고혈압 (Hypertension)
고혈압은 Afterload를 증가시켜 심박출량을 감소시킬 수 있습니다.

(혈관의 압력이 높아지니까 심장에서 혈액을 내보내기 위해 더 높은 압력이 필요해짐)

혈관 수축제 (Vasoconstrictors)
노르에피네프린(Norepinephrine): 혈관을 수축시켜 전신 혈관 저항을 증가시킵니다.
페닐에프린(Phenylephrine): 선택적으로 혈관을 수축시켜 혈압 상승 및 Afterload 증가를 유도합니다.

혈압 상승제 (VasoPressors)
도파민(Dopamine): 고용량에서 혈관 수축 효과를 발휘해 Afterload를 증가시킵니다.
바소프레신(Vasopressin): 혈관 수축을 유발하여 혈압을 유지하고 Afterload를 증가시킵니다.

직립 자세
서 있는 자세에서 중력에 의해 혈액이 하지로 몰리며 심장이 혈액을 방출하는 데 더 큰 저항을 겪게 되어 Afterload가 증가합니다.

Afterload 감소

심장이 혈액을 내보내기 수월해짐 -> 심박출량 증가

혈관 확장제 (Vasodilator)
혈관확장제는 동맥을 확장시켜 혈액의 저항을 줄입니다.
ex . Nitroprusside

ACE inhibitor , ARB
ACE inhibitor 나 ARB는 혈관 긴장을 낮추고 Afterload를 감소시킵니다.
ex. ACE inhibitor : Ramipril
ex. ARB : Losartan

Stroke Volume의 조절 방법

위에서 설명한 내용을 활용하여 심박출량을 조절할 수 있습니다. 심박출량을 증가시키는 방향과, 심박출량을 감소시키는 방향을 각각 설명해보겠습니다.

Stroke volume 증가

① Contractility 강화

심장의 수축력이 강해짐

심장의 수축 능력을 강화시켜 1회 박출량(SV)을 증가시킬 수 있습니다.

Dobutamine , Digoxin 같은 Positive Inotrope를 사용하여 심근 수축력을 증가시킵니다.
심장의 펌프 능력을 향상시켜 1회 박출량(SV)을 증가시킵니다.

② Preload 증가

심장에 더 많은 혈액이 채워짐.

정맥 수액(IV fluid) 투여로 Preload를 증가시킬 수 있습니다.
심장이 더 많은 혈액을 채우고 펌프질하도록 돕습니다.

③ Afterload 감소

심장에서 혈액을 내보내기 더 수월해짐

Afterload를 감소시켜 심장이 더 쉽게 혈액을 방출시키게 할 수 있습니다.

Nitroprusside 같은 혈관 확장제 -> 동맥을 확장하여 저항을 줄입니다.
Enalapril과 같은 ACE inhibitor-> 혈관 긴장을 낮추고 Afterload를 감소시킵니다.
Losartan과 같은 ARB -> Afterload를 감소시키고 심박출량을 증가시킴

Stroke volume 감소

① Contractility 감소

심장의 수축력을 감소시켜 Stroke volume 감소

Metoprolol과 같은 베타차단제는 심장의 수축력을 감소시킵니다.
심박출량을 조절하면서 심장의 산소 요구량을 줄이는 데 유용합니다.

② Preload 감소

심장에 들어오는 혈액량을 줄임 -> Stroke volume 감소

Furosemide와 같은 이뇨제를 사용해 혈액량을 줄이고 심실로 들어오는 혈액량을 감소시킵니다.
과도한 Preload로 인한 울혈성 심부전을 완화하는 데 유용합니다.

③ Afterload 증가

심장에서 혈액을 내보내기 힘들게 함. -> Stroke volume 감소

Norepinephrine 같은 혈관 수축제 -> 혈관을 수축시켜 전신 혈관 저항을 증가시킵니다.
Dopamine, Vasopressin과 같은 혈압 상승제-> 혈관 수축을 유발해 혈압을 상승시킴
서 있는 자세 -> 중력에 의해 혈액이 하지로 몰리며 심장이 혈액을 방출하는 데 더 큰 저항을 겪게 됩니다.

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