박출률
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1. 개요
박출률은 심장이 혈액을 얼마나 효율적으로 펌프질하는지를 나타내는 지표이다. 심장의 수축기 말 혈액량(ESV)과 이완기 말 혈액량(EDV)을 사용하여 계산하며, 일반적으로 건강한 성인의 경우 50%에서 65% 사이이다. 박출률은 심장 초음파 검사, 심장 MRI, 심장 컴퓨터 단층 촬영, 심실 조영술, 핵의학 스캔 등 다양한 방법으로 측정할 수 있으며, 심부전의 진단 및 분류에 중요한 역할을 한다. 윌리엄 하비의 연구 이후, 여러 과학자들의 연구를 통해 박출률에 대한 개념이 발전해왔으며, 현재는 심장 기능 평가에 널리 사용되고 있다.
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박출률 | |
---|---|
정의 | |
정의 | 박출률(Ejection Fraction, EF)은 심장이 수축할 때마다 좌심실에서 박출되는 혈액의 비율을 나타내는 지표이다. |
계산식 | 박출률 = (박출량 / 심실확장기말 용적) × 100% |
확장기말기용적 | 심실이 최대한 확장되었을 때 심실에 채워진 혈액의 양 |
수축기말기용적 | 심실이 수축 후 남아있는 혈액의 양 |
박출량 | 확장기말기용적 - 수축기말기용적 |
정상 범위 | |
정상 박출률 | 55% ~ 70% |
낮은 박출률 | 40% 미만 (심부전 가능성) |
중간 범위 박출률 | 41% ~ 49% (심부전 가능성) |
정상 범위이지만 심부전 증상이 있는 경우 | 50% 이상 |
측정 방법 | |
심장 초음파 | 가장 일반적인 방법 |
임상적 의미 | |
심부전 진단 | 박출률은 심부전을 진단하고 분류하는 데 중요한 지표로 사용된다. |
심부전 분류 | 감소된 박출률 심부전 (HFrEF): 박출률 40% 미만 보존된 박출률 심부전 (HFpEF): 박출률 50% 이상 중간 범위 박출률 심부전 (HFmrEF): 박출률 41% ~ 49% |
참고 사항 | |
기타 장기 | 박출률은 심장 외 다른 장기의 기능 평가에도 사용될 수 있다 (예: 담낭 박출률). |
2. 측정
박출률 측정에 적용되는 방식은 의학적 수학과 후속 계산 응용 분야에서 새롭게 부상하고 있다. 가장 일반적인 측정 방법은 심장 초음파 검사[7][8]이지만, 심장 자기 공명 영상(MRI),[8][9] 심장 컴퓨터 단층 촬영,[8][9] 심실 조영술 및 핵의학 (게이트 SPECT 및 방사성 핵종 혈관 조영술)[8][10] 스캔도 사용될 수 있다. 서로 다른 방식을 통한 측정 결과는 쉽게 상호 교환될 수 없다.[11] 역사적으로, 박출률 측정의 골드 스탠다드는 심실 조영술[12]이었지만, 현재는 심장 MRI가 가장 좋은 방법으로 여겨진다.[13] 이러한 더 발전된 기술이 나오기 전에는, 심전도와 심음도의 조합을 사용하여 박출률을 정확하게 추정했다.[14]
2. 1. 측정 방법
박출률 측정에는 여러 방법이 사용된다. 심장 초음파 검사는 가장 일반적으로 사용되는 방법이며,[7][8] 심장 MRI는 현재 가장 정확한 방법으로 여겨진다.[8][9][13] 이 외에도 심장 컴퓨터 단층 촬영,[8][9] 심실 조영술,[8][10][12] 핵의학 스캔[8][10] 등이 사용될 수 있다. 과거에는 심실 조영술이 표준 검사였고,[12] 심전도와 심음도를 조합하여 박출률을 추정하기도 했다.[14] 서로 다른 방식을 통해 측정된 결과는 쉽게 상호 교환될 수 없다.[11]3. 생리학
3. 1. 정상값
건강한 성인의 박출률은 일반적으로 50%에서 65% 사이이다.[15] 정상 범위의 하한선을 확실하게 설정하기는 어렵다.[16] 70kg의 건강한 남성의 경우, 일회 박출량은 약 70mL이고, 좌심실 확장기말 용적(EDV)은 약 120mL로, 박출률은 58%로 추정된다. 한국인의 정상 박출률 범위는 서양인과 유사하며, 연령, 성별, 동반 질환 등에 따라 다를 수 있다.4. 병리생리학
4. 1. 심부전 카테고리
심장 근육(심근)의 손상은 효율적인 펌프로서의 심장 기능을 저하시키고 박출률을 감소시킬 수 있다.[17] 이러한 박출률의 감소는 심부전으로 나타날 수 있다. 2021년 유럽 심장 학회의 급성 및 만성 심부전의 진단 및 치료에 대한 지침에서는 좌심실 박출률(LVEF)를 기준으로 심부전을 세 가지 범주로 세분화했다.[17]- 정상 또는 보존된 LVEF [≥50%] (HFpEF)
- 중간 정도 감소된 LVEF [41–49% 범위] (HFmrEF)
- 감소된 LVEF [≤40%] (HFrEF)
만성적으로 낮은 30% 미만의 박출률은 미국에서 장애 수당 자격에 대한 중요한 기준이다.[18]
5. 계산
정의에 따르면, 심실 내 혈액의 양은 이완기 말 혈액량(EDV)이다. 마찬가지로, 수축기(수축) 말 심실에 남아있는 혈액의 양은 수축기 말 혈액량(ESV)이다. EDV와 ESV의 차이는 일회 박출량(SV)이다. 박출 계수는 각 박동마다 박출되는 이완기 말 혈액량의 비율이다. 즉, 일회 박출량(SV)을 이완기 말 혈액량(EDV)으로 나눈 값이다:[19]
박출률은 다음 공식을 통해 계산한다.
:
여기서 일회 박출량은 다음과 같다.
:
EF는 본질적으로 상대적 측정값이며, 이는 모든 분수, 비율, 또는 백분율과 마찬가지이며, 일회 박출량, 이완기 말 혈액량 또는 수축기 말 혈액량은 절대적 측정값이다.
6. 역사
윌리엄 하비는 1628년 저서 《De motu cordis》에서 전신 순환의 기본 메커니즘을 설명했다. 처음에는 심장이 수축기 동안 완전히 비워진다고 생각했다.[20] 그러나 1856년 쇼보와 페브르는 수축 후에도 심장에 액체가 남아 있다는 것을 관찰했다.[21] 이는 1888년 로이와 아다미에 의해 확인되었다.[22] 1906년 헨더슨은 수축기에 배출되는 용적과 좌심실의 총 용적의 비율이 약 2/3라고 추정했다.[23]
1933년, 구스타브 나일린은 심장 용적/일회 박출량(박출 분획의 역수)의 비율이 심장 기능을 측정하는 데 사용될 수 있다고 제안했다.[24] 1952년, 빙과 동료들은 나일린의 제안(EDV/SV)을 약간 수정하여 염료 희석 기술을 사용하여 우심실 기능을 평가했다.[25] 확장기말 용적과 일회 박출량 사이의 관계가 정확히 언제 현재 형태로 역전되었는지는 불분명하다. 홀트는 SV/EDV 비율을 계산하고 '...심실은 "분수" 방식으로 비워지며, 각 박동마다 확장기말 용적의 약 46%가 배출되고 수축기말에 심실에 54%가 남는다'고 언급했다.[26]
1962년, 폴스와 브라운왈드는 순방향 일회 박출량/EDV의 비율을 사용하여 "각 심장 주기 동안 대동맥으로 배출되는 좌심실 확장기말 용적의 분획과 심실 확장기말 및 잔여 용적의 추정치는 좌심실 기능의 혈역학적 분석에 기본적인 정보를 제공한다"고 관찰했다.[27] 1964년 1월에 발표된 학회 논문 초록에서 엘리엇, 레인, 고린은 "박출 분획"이라는 용어를 사용했다.[28] 1965년, 바틀 등은 SV/EDV 비율에 "박출 분획"이라는 용어를 사용했으며,[29] 1968년 두 편의 리뷰 기사에서 "박출 분획"이라는 용어가 사용되어 당시 널리 사용되었음을 시사했다.[2][30] 한국에서는 1990년대 이후 심장 초음파 검사가 보편화되면서 박출률 측정이 널리 활용되기 시작했다.
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