운동과 심박출량

 

 

 

 

 

 

 

1. 심혈관계의 구성과 기능

 

 심혈관계는 심장, 혈관, 혈액으로 구성되어 있으며, 운송 기능, 제거 기능, 운반 기능, 유지 기능, 방어 기능과 같은 다섯 가지 기능을 수행한다.

운동 중에 요구되는 기체운반량을 충족시키기 위해서는 심박출량의 증가와 비활동적인 기관에서 활동적인 골격근으로의 혈류 재분배 등 주요한 혈류 변화가 필요하다.

 

2. 심박출량

 

 심박출량(cardiac output ; Q)은 1분 동안 좌심실이 박출해 낸 혈액의 총량을 말하며, 심박수(HR)에 1회 박출량(SV)을 곱하여 산출한다.

- 심박출량은 심장의 기능을 평가할 수 있는 간접적 지표라고 할 수 있다.

- 심박출량의 절대치는 신체의 크기와 지구력 트레이닝 정도에 따라 달라진다.

- 운동시 심박출량은 운동강도와 평형해서 증가한다.

- 운동시 심박출량의 증가는 산소섭취량과 밀접한 관계가 있다. 왜냐하면 심박출량 증가의 목적이 근육 내의 증가된 산소 수요를 충족시

   시키기 위한 것이기 때문이다.

- 박지성 선수처럼 심박출량이 높은 사람은 유산소성 능력이 높으며, 반대로 심박출량이 낮은 사람은 유산소능력이 낮다고 볼 수 있다.

- 안정시 심박출량 : 분당 5 - 6 리터

- 운동시 최대심박출량 : 분당 30 리터

 

 *** 심박출량을 증가시키는 주요 요소들에는 1회 박출량, 심박수, 확장말기 용량, 정맥혈 회귀, 심근 수축력, 호흡펌프활동, 근육펌프활동, 혈중 에피네프린, 교감중추 활성 등의 증가와 수축 말기용량과 부교감 중추 활성의 감소 등이 있다.

 

 1) 1회 박출량

 

 1회 박출량(stroke volume ; SV)은 좌심실이 한 번 수축할 때 펌프되어지는 혈액량이다. SV를 알기 위해서는 수축 전후의 심실혈액량을 알아야 한다. 수축 직전 확장말기에 심실은 혈액으로 최대로 충만되어 있는데, 이 때의 혈액량을 확장말기용량(end diastolic volume ; EDV)이라 하고, 심실이 수축을 끝냈을 때 심실 내에 남아 있는 혈액량을 수축말기용량(end systolic volume ; ESV)이라고 한다. 따라서 SV는 심실에 채워진 혈액량과 심실이 수축하여 혈액을 내보내고 심실 내에 남아 있는 혈액량의 차이가 된다(SV = EDV - ESV).

 

1회 박출량을 결정하는 네 가지 요인에는 첫째, 심장으로 돌아오는 정맥혈의 용량, 둘째, 심실의 팽창성, 즉 심실의 확장 능력, 셋째, 심실이 수축력, 넷째, 대동맥과 동맥압(심실이 이겨내고 수축해야 하는 압력)이 있다.

 

- 안정시 1회 박출량 : 평균 1회 70 - 90 ml(선수는 100 - 120ml)

- 운동 중 최대 1회 박출량 : 100 - 120ml(선수는 150 - 170ml)

- 1회 박출량은 최대운동이나 최대하 운동강도에서 심폐지구력을 결정하는 중요한 인자이다.

- 1회 박출량은 운동을 하면 증가한다(Frank-Starling의 법칙).

-SV = Q/HR

 

*** 1회 박출량 증가를 설명하는 두 가지 메커니즘

 (1) Frank-Starling의 법칙 : 1회 박출량을 조절하는 주된 요인이 심실의 확장 정도라는 것이다. 확장기에 심실에 많은 혈액이 들어가면 심실벽은 늘어나게 되고, 더 많은 양의 혈액을 구출(ejection)해 내기 위해서 심실은 더 큰 힘으로 수축한다는 것이다.

Frank-Starling 메커니즘은 비교적 낮은 운동강도에서 SV 증가에 가장 크게 영향을 미치며, 심실의 수축력은 높은 강도의 운동시 SV 증가에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.

 (2) 심실의 확장말기용량에는 변화가 없어도 심실의 수축력이 커지면 SV는 증가된다.

 

1회 박출량을 증가시키는 이러한 두 가지 메커니즘 외에도 SV가 증가하기 위해서는 정맥환류의 증가, 총말초저항의 감소 등이 나타나야 한다.

 

 2) 심박수

 

 단위시간당 심장 수축에 의해 나타나는 박동수를 심박수(heart rate ; HR)라고 한다. 이것은 운동을 할 때 체내의 증가된 요구를 충족시키기 위하여 심장이 수행해야 하는 일의 양을 나타내는 것으로, 심장과 순환조직의 건강도를 알 수 있는 척도이며, 운동시 생리적인 변화와 체력수준을 알려주는 징표이다.

정상인의 안정시 심박수(HRrest)는 1분 동안에 60 - 80박 정도이며, 60회 미만은 서맥(brachycardia)이며, 90회 이상은 빈맥(pyknocardia, tachycardia)이라 하고 병적인 심박수로 판정한다.

 

- 심박수의 증가는 훈련된 사람이거나 비훈련된 사람이거나 운동부하량 또는 산소섭취량 증가와 비례하여 증가한다.

- 안정시(휴식시) 심박수가 적다는 것은 훈련된 사람의 특징이다.

-비교적 심박수가 적다는 것과 함께 박출량이 높다는 것은 순환 기능의 효율을 나타내는 것이다.

-안정시 심박수는 나이가 듦에 따라 감소되는 것이 보통이다.

-최대심박수(maximal heart rate ; HRmax)는 최대의 노력을 하여 탈진 상태에 도달했을 때 얻어지는 최대치를 말한다.

-최대심박수 = 220 - 자기 나이

-HRmax = Q/SV

-피부 가까이에 있는 혈액의 흐름에 의한 혈관의 수축을 손에 의해 감지하여 단위시간당 계산된 것을 맥박수(pulse rate)라고 부르는데, 손목 부위에 위치한 요골동맥을 짚어서 측정할 수 있다.

 

 (1) 심박수 증가 요소 :  숨을 들어 마신다, 정신적 흥분, 혈압 하강, 교감신경의 긴장, 카테콜아민(아드레날린과 노르아드레날린), 체온

                                 상승, 운동

 (2) 심박수 감소 요소 :  숨을 내볕는다, 정신적 안정, 혈압 상승, 미주신경의 긴장, 아세틸콜린, 체온 저하, 휴식

 

- 운동시에는 부교감신경인 미주신경(심장이 수축리듬을 감소시키는 아세틸콜린을 분비함)이 억제되고 교감신경이 흥분되며 카테콜라민이 증가하기 때문에 심박수가 증가한다 ; 운동과 함께 나타나는 심박수의 반응은 연령, 체력수준, 유전, 신체의 크기, 심장질환의 존재 등에 따라서 다르게 나타난다.

 

- 운동을 평소에 규칙적으로 하지 않는 사람과 심장질환이 있는 사람이 운동을 할 경우에는 심박수가 급격히 증가하며, 운동후 회복기에도 운동전 안정상태의 심박수 수준으로 돌아가는데 걸리는 시간이 늦어진다.

 

*** 심박수를 활용한 간단한 운동강도 설정법

 

예 : 나이 40세인 일반인이 운동을 할 때, 최대심박수 60%의 운동강도에 해당하는 심박수는 얼마인가?

220-40 = 180bpm(beats per minute)

40세 일반인의 100%에 해당되는 최대심박수가 180이 나왔으므로, 180에 0.6을 곱하면 "108 박/분" 이 나온다.

 

40세 일반인의 최대심박수 60%의 운동강도, 108박/분은 운동 중 자각적 느낌으로 "가볍다 혹은 기분 좋다"에 해당된다.