박출률

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.

2. 측정

박출률 측정에 적용되는 방식은 의학적 수학과 후속 계산 응용 분야에서 새롭게 부상하고 있다. 가장 일반적인 측정 방법은 심장 초음파 검사이지만, 심장 자기 공명 영상(MRI), 심장 컴퓨터 단층 촬영, 심실 조영술 및 핵의학 (게이트 SPECT 및 방사성 핵종 혈관 조영술) 스캔도 사용될 수 있다. 서로 다른 방식을 통한 측정 결과는 쉽게 상호 교환될 수 없다. 역사적으로, 박출률 측정의 골드 스탠다드는 심실 조영술이었지만, 현재는 심장 MRI가 가장 좋은 방법으로 여겨진다. 이러한 더 발전된 기술이 나오기 전에는, 심전도와 심음도의 조합을 사용하여 박출률을 정확하게 추정했다.

2.1. 측정 방법

박출률 측정에는 여러 방법이 사용된다. 심장 초음파 검사는 가장 일반적으로 사용되는 방법이며, 심장 MRI는 현재 가장 정확한 방법으로 여겨진다. 이 외에도 심장 컴퓨터 단층 촬영, 심실 조영술, 핵의학 스캔 등이 사용될 수 있다. 과거에는 심실 조영술이 표준 검사였고, 심전도와 심음도를 조합하여 박출률을 추정하기도 했다. 서로 다른 방식을 통해 측정된 결과는 쉽게 상호 교환될 수 없다.

3. 생리학

3.1. 정상값

건강한 성인의 박출률은 일반적으로 50%에서 65% 사이이다. 정상 범위의 하한선을 확실하게 설정하기는 어렵다. 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. 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.
* 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.

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:

박출률은 다음 공식을 통해 계산한다.

:$EF\; (\backslash \%)\; =\; \backslash frac\{SV\}\{EDV\}\backslash times100$

여기서 일회 박출량은 다음과 같다.

:$SV\; =\; EDV\; -\; ESV$

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. 그러나 1856년 쇼보와 페브르는 수축 후에도 심장에 액체가 남아 있다는 것을 관찰했다. 이는 1888년 로이와 아다미에 의해 확인되었다. 1906년 헨더슨은 수축기에 배출되는 용적과 좌심실의 총 용적의 비율이 약 2/3라고 추정했다.

1933년, 구스타브 나일린은 심장 용적/일회 박출량(박출 분획의 역수)의 비율이 심장 기능을 측정하는 데 사용될 수 있다고 제안했다. 1952년, 빙과 동료들은 나일린의 제안(EDV/SV)을 약간 수정하여 염료 희석 기술을 사용하여 우심실 기능을 평가했다. 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.

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. 1964년 1월에 발표된 학회 논문 초록에서 엘리엇, 레인, 고린은 "박출 분획"이라는 용어를 사용했다. 1965년, 바틀 등은 SV/EDV 비율에 "박출 분획"이라는 용어를 사용했으며, 1968년 두 편의 리뷰 기사에서 "박출 분획"이라는 용어가 사용되어 당시 널리 사용되었음을 시사했다. 한국에서는 1990년대 이후 심장 초음파 검사가 보편화되면서 박출률 측정이 널리 활용되기 시작했다.