전부하(preload)는 수축 시작 직전 심실에 채워진 혈액량이 만드는 부하이고, 후부하(afterload)는 수축 중 심실이 혈액을 내보낼 때 맞서야 하는 저항이다. 두 부하의 변화는 압력-용적 곡선에서 각각 다른 방향의 변화로 나타난다.
❶ 생각해 보셨나요?
전부하, 후부하라는 말은 심장 생리에서 늘 등장하지만 막상 그 차이를 설명하려 하면 헷갈린다. “수축 전에 걸리는 것”과 “수축 중에 방해하는 것”이라는 정의는 알아도, 실제로 어떻게 다르게 작동하는지는 쉽게 그려지지 않는다.
❷ 전부하는 수축 시작 직전의 상태이다
수축이 아직 시작되지 않은 상태, 심실에 혈액이 가득 차 있다. 이 혈액이 심실벽을 바깥으로 밀고 있으므로 심근은 이미 어느 정도의 압박을 받고 있다. 이 상태에서의 부하가 **전부하(preload)**다.
간단히 말하면, 수축 시작 직전에 심실에 차 있는 혈액의 양이 전부하를 결정한다. 이때의 심실 용적을 **이완기 말기 용적(end-diastolic volume, EDV)**이라 한다. EDV가 클수록 전부하가 크다.
전부하가 증가하면 어떻게 되는가. 압력-용적 곡선에서 이완기 말기 시작점이 오른쪽으로 이동한다. 다른 조건이 동일하다면 수축 후 내보내는 혈액량(1회 심박출량, stroke volume)이 증가한다.
❸ 후부하는 수축 중 맞서야 하는 저항이다
수축이 시작된 이후, 심실이 혈액을 내보낼 때 맞서야 하는 힘이 **후부하(afterload)**다.
주머니를 손으로 짜는 상황을 생각해 보자. 출구가 비어 있으면 살짝만 짜도 내용물이 빠져나간다. 그런데 출구에 돌덩이가 꽉 막혀 있다면, 그 돌덩이를 밀어내면서 내용물을 빼내야 한다. 이것이 후부하다.
후부하가 증가하면 압력-용적 곡선에서 어떤 변화가 생기는가.
- 대동맥판막이 열리는 압력 역치가 높아진다 — 늦게 열린다
- 같은 수축력으로 내보낼 수 있는 양이 줄어든다 — 조기에 닫힌다
- 이완기 말기 용적(EDV)은 그대로이지만, 수축기 말기 용적(ESV)이 증가한다
- 결과적으로 stroke volume이 감소한다
- 등용적성 수축기(isovolumetric contraction)가 길어진다
즉 후부하가 높으면 심장은 늦게 열고, 조금 내보내고, 일찍 닫는다.
수축력(contractility)이 증가하면
전부하·후부하와 달리 수축력이 증가하면 같은 EDV에서 더 많이 짜낸다. ESV가 감소하고 stroke volume이 증가한다. 판막 열리고 닫히는 시점은 크게 변하지 않지만, 그 사이에 더 많은 혈액이 빠져나간다.
❹ 결국
세 변수의 변화 방향을 정리하면 다음과 같다.
| 변수 | EDV | ESV | Stroke Volume |
|---|---|---|---|
| 전부하 증가 | 증가 | 변화 없음 | 증가 |
| 후부하 증가 | 변화 없음 | 증가 | 감소 |
| 수축력 증가 | 변화 없음 | 감소 | 증가 |
현실에서는 세 변수가 동시에 변하는 경우가 대부분이므로 실제 임상 해석은 더 복잡하다. 하지만 각 변수가 독립적으로 어떻게 작동하는지를 먼저 이해해야 복합적인 상황을 풀 수 있다.
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