{{위키데이터 속성 추적}}
{{해부학 정보
|이름 = 심장 전기 전도계
|영어 = cardiac conduction system
|라틴어 = systema conducens cordis
|그림 = RLS 12blauLeg.png
|설명 = 심장 전기 전도계. 1. [[굴심방결절]]. 2. [[방실결절]]. 3. [[히스다발]]. 8. 사이막
}}
'''심장 전기 전도계'''(心臟電氣傳導系, {{Lang-en|Cardiac conduction system}})는 [[굴심방결절]]에서 시작되어 [[심근]]의 수축을 일으키는 전기 신호를 전달하는 [[심장]]의 구조이다. 굴심방결절에서 만들어진 [[심박조율기]] 신호는 [[우심방]]을 따라 [[방실결절]]로 전해진다. 이후 [[히스다발]]을 지난 후 [[다발가지]]까지 전해져 심근의 수축을 일으킨다. 수축 신호는 우심방과 좌심방의 수축을 먼저 일으키고 그 다음에 [[우심실]]과 [[좌심실]]을 수축시킨다. 이 과정을 통해 혈액을 온몸으로 펌프질할 수 있다.

심장 전기 전도계는 특수화된 [[심근세포]]로 구성되어 있고 심근층에 존재한다. 심장 전기 전도계는 섬유성의 [[심장골격]]으로 둘러싸여 있다. 전기 전도계의 신호는 [[심전도]]로 관찰할 수 있다. 전기 전도계의 기능 이상은 불규칙하거나, 빠르거나, 느린 심장 리듬을 만들어 [[부정맥]]의 원인이 될 수 있다.

== 구조 ==
[[파일:ConductionsystemoftheheartwithouttheHeart-en.svg|섬네일|심장의 수축 리듬을 유지하는 전기 전도계의 모습]]
[[우심방]]에 위치한 [[굴심방결절]]에서 시작된 전기 신호는 심방이 수축하게 만든다. 만들어진 신호는 [[심방사이막]]에 위치한 [[방실결절]]로 이동한다. 방실결절에서 신호 전달은 약간 전달이 지연되고, 이 늦어지는 전달은 심방 수축 이후에 심실 수축이 일어날 수 있도록 하는 중요한 역할을 한다. 이후 전기 신호는 나누어져 왼쪽과 오른쪽, 양쪽 심장에서 [[히스다발]]과 [[푸르키네 섬유]]를 통해 심장 꼭대기의 [[심장속막]]까지 전달된다. 마지막에는 심실의 [[심장바깥막]]까지 전달되어 수축을 일으킨다.<ref>{{웹 인용|url = http://www.nhlbi.nih.gov/health/health-topics/topics/hhw/electrical|title = Your Heart's Electrical System|date = November 17, 2011|access-date = January 1, 2015|website = National Heart, Lung, and Blood Institute|publisher = National Institutes of Health}}</ref> 이 전기 신호는 정상적인 경우 [[정상 굴리듬]]으로 형성되어 심장의 수축과 이완이 리듬에 맞춰 제대로 일어나도록 한다.

탈분극은 [[사이원반]]에 위치한 [[간극연접]]을 통해 인접한 세포로 전파된다. 실제로 [[세포융합]]이 일어나 같은 [[세포막]]을 공유하는 [[합포체]]는 아니지만, 심장은 일종의 '기능적인 합포체'로서 전기 신호는 세포들 사이에서 모든 방향으로 자유롭게 전파된다. 전기 신호가 자유롭게 전파되며 심근은 하나의 수축 단위로서 기능할 수 있다. 이로 인해 심근은 빠르게 동시에 탈분극이 일어날 수 있다. 정상적인 상황에서는 이런 이득이 있지만, 이런 특성은 잘못된 전기 신호가 발생할 때는 오히려 독이 될 수 있다. [[심근 경색]]과 같은 비정상적인 상황에서 간극연접은 폐쇄되어 손상되었거나 죽은 세포를 고립시킬 수 있다.

=== 발달 ===
심장 전기 전도계 형성의 발생학적 근거는 이 특수화된 세포들의 역할을 분명히 한다. 심장의 신경 분포는 일차적으로 [[부교감신경계]] [[콜린성]]의 뇌에서 온 신경만이 존재한다. 이후 이차적으로 가슴 [[척수신경절]]이 형성되고 여기서 나온 [[교감신경계]] [[아드레날린성]]의 신경이 빠르게 성장해 분포한다. 삼차적으로는 다른 말초 장기가 형성되며 [[미주신경]]이 심장에 분포한다.<ref>{{웹 인용 | url = http://www.embryology.ch/anglais/pcardio/funktion02.html | work = Human Embryology: Organogenesis: Functional development of the heart | title = Innervation of the heart | 확인날짜 = 2022-05-05 | archive-date = 2018-11-24 | archive-url = https://web.archive.org/web/20181124101148/http://embryology.ch/anglais/pcardio/funktion02.html | url-status = dead }}</ref>

== 기능 ==
=== 활동전위 생성 ===
{{본문|심장 활동전위}}
심근은 [[신경 세포]]나 [[골격근]]과 비슷한 점도 일부 있고 중요한 특수 기능도 가진다. 신경 세포처럼 심근세포는 휴지기에 음의 [[막 전위]]를 가진다. 역칫값보다 큰 자극이 주어지면 [[전압 개폐 이온 통로]]를 열리도록 유도해 세포 안으로 [[양이온]]이 들어온다. 양이온이 세포 안으로 들어오면 활동전위의 [[탈분극]]을 일으킨다. 골격근에서처럼 탈분극은 [[전압 개폐 칼슘 통로]]가 열려 [[가로세관]](T-세관)에서  Ca<sup>2+</sup>가 방출되도록 만든다. 칼슘이 들어오면 [[근소포체]]에서 [[칼슘 유도 칼슘 방출]](CICR)을 일으키고 유리된 Ca<sup>2+</sup>가 [[근수축]]을 일으킨다. 약간의 지연 이후 [[칼륨 통로]]가 다시 열려 K<sup>+</sup>이 세포 밖으로 나가며 [[재분극]]을 일으키고 막 전위는 휴지기로 돌아간다.<ref name=":0">{{웹 인용|url = http://cnx.org/contents/14fb4ad7-39a1-4eee-ab6e-3ef2482e3e22@7.16:127/Anatomy_&_Physiology|title = Cardiac Muscle and Electrical Activity|date = November 7, 2014|access-date = January 2, 2015|website = OpenStax CNX: Anatomy & Physiology|publisher = OpenStax CNX}}</ref><ref>{{웹 인용|url=http://www.auburn.edu/academic/classes/zy/560/heart_1/sld008.htm |title=Cardiac Muscle Fibers |access-date=January 2, 2015 |website=ZY 560 Mammalian Physiology |publisher=Auburn University |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20050601073326/http://www.auburn.edu/academic/classes/zy/560/heart_1/sld008.htm |archive-date=June 1, 2005 }}</ref>

결절의 세포와 심실 세포 사이에는 중요한 생리학적 차이점이 있다. 굴심방결절 세포가 다른 세포와 구분되는 특이한 점은 이온 통로와 분극의 기전이며 가장 중요한 것은 굴심방결절의 심박조율기 활성에 필요한 자발적 탈분극이다.

=== 효율적 혈액 순환 ===
수축의 효율과 [[심박출량]]을 극대화하기 위해 심장 전기 전도계는 다음과 같은 특징을 가진다.

* [[심방]]에서 [[심실]]로 신호가 넘어갈 때 긴 지연 시간이 존재한다. 이 지연되는 시간 동안 심방은 심실로 혈액을 완전히 비울 수 있게 된다. 지연 시간이 없다면 심방과 심실이 거의 동시에 수축하며 역류가 발생하고 혈액 이동이 비효율적이게 된다. 심방은 전기적으로 심실과 떨어져 있으며 오직 [[방실결절]]이 둘 사이의 전기적 연결 통로이다. 방실결절이 심방에서 심실로 넘어가는 전기 신호를 지연시킨다.
* 심실 세포의 협조된 수축. 심실은 혈관으로 혈액을 강제로 내보내기 위해 [[수축기]] 압력을 최대화해야 하므로 모든 심실 세포가 일제히 수축할 필요가 있다.
** 심장 꼭대기에서 시작된 심실 수축은 위쪽으로 진행해 대혈관으로 혈액을 박출한다. 출구 쪽으로 혈액을 쥐어짜는 수축은 모든 방향에서 단순히 쥐어짜는 것보다 더 효율적이다. 심실의 자극은 방실결절에서 오지만 [[히스다발]]이 꼭대기 쪽으로 신호를 전달한다.
** 탈분극은 심근을 통해 매우 빠르게 전파된다. 심실의 세포는 모두 거의 동시에 수축한다.
** 심근의 [[활동전위]]는 특이하게 계속 유지된다. 이로 인해 조기이완을 막고 모든 심근이 탈분극되어 수축될 때까지 처음의 수축이 유지되도록 만든다.
* [[테타니]]가 없다. 수축 이후에 심장은 다시 혈액을 채울 준비를 하기 위해 이완되어야 한다. 이완 없이 심장이 계속 수축을 유지하면 치명적일 수 있으며 이런 위험을 막기 위해 특정 이온 통로가 일시적으로 비활성화된다.

== 심전도 ==
{{참고|심전도}}
[[파일:ECG Intervals.svg|섬네일|심전도의 모습. P=[[P파 (심전도)|P파]], PR=[[PR 간격]], QRS=[[QRS파]], QT=[[QT 간격]], ST=[[ST 세그먼트]], T=[[T파]].]]
[[파일:ECG Principle fast.gif|섬네일|심전도 형성의 원리. 심장에 그려지는 빨간 선은 탈분극이 전파되는 것이며 혈액 흐름이 아니다.]]
[[심전도]]는 심장의 전기적 활동을 기록하는 것이다.

=== 굴심방결절 - P파 ===
정상 상태에서 전기 신호는 심박조율기인 [[굴심방결절]]에서 자발적으로 형성된다. 이 전기 자극은 [[우심방]] 전체를 통해 전파되며 [[바흐만다발]]을 통해 [[좌심방]]으로도 퍼진다. 따라서 심방의 심근이 수축된다. 심방 전체로 전기 자극이 전달되는 것은 심전도상에서 [[P파 (심전도)|P파]]로 보인다.<ref name=":0" /><ref>{{웹 인용|url = http://sitemaker.umich.edu/ecgtutorial/cardiac_cycle|archive-url = https://archive.today/20150103040232/http://sitemaker.umich.edu/ecgtutorial/cardiac_cycle|url-status = dead|archive-date = January 3, 2015|title = Cardiac Cycle|access-date = January 2, 2015|website = ECG Tutorial|publisher = University of Michigan Health System}}</ref>

심방에서 전기 신호는 굴심방결절과 방실결절 사이의 [[결절사이경로]]라는 특수한 경로를 따라 전달된다.

=== 방실결절과 다발 - PR 간격 ===
방실결절은 전기 전도계에서 신호를 지연시킨다. 이 지연이 없다면 심방과 심실이 동시에 수축하여 혈액이 심방에서 심실로 효율적으로 흘러갈 수 없게 된다. 방실결절에서의 지연은 심전도상에서 [[PR 세그먼트]]로 대부분 나타나고 PR 세그먼트의 일부는 심방 재분극 기간이다.

방실결절 먼쪽의 전도계는 [[히스다발]]이다.<ref name="AndersonMori2016">{{저널 인용|last1=Anderson|first1=Robert H.|last2=Mori|first2=Shumpei|title=Wilhelm His Junior and his bundle|journal=[[Journal of Electrocardiology]]|year=2016|volume=49|issue=5|pages=637–643|issn=0022-0736|doi=10.1016/j.jelectrocard.2016.06.003|pmid=27324867}}</ref> 히스다발은 오른다발가지와 왼다발가지로 [[심실사이막]]에서 두 [[다발가지]]로 갈라진다. 왼다발가지는 [[좌심실]]을, 오른다발가지는 [[우심실]]을 활성화한다.

왼다발가지는 짧고, 얼마 안 가 왼앞섬유속과 왼뒤섬유속으로 갈라진다. 왼뒤섬유속은 비교적 짧고 넓으며 혈액 공급을 두 곳으로 받아 [[허혈]]성 손상에 강하다. 왼뒤섬유속은 [[꼭지근]]으로 자극을 전달해 [[승모판]]이 닫히게 한다. 왼뒤섬유속이 짧고 넓기 때문에 꼭지근에 도달하는 자극은 탈분극과 좌심실 심근 수축 직전에 도착한다. 따라서 [[힘줄끈]]은 미리 긴장되어 좌심실 수축 동안 승모판을 통한 혈류 저항을 증가시킨다.<ref name=":0" /> 이 기전은 자동차 [[안전벨트]]가 미리 팽팽해지는 것과 비슷하다.

=== 푸르키네 섬유와 심실 심근 - QRS파 ===
두 개의 [[다발가지]]는 수많은 [[푸르키네 섬유]]를 만들어 심근세포의 개별 그룹을 수축시킨다.<ref name=":0" />

심실 심근을 통해 전기적 활성이 전파되면 심전도상에서 [[QRS파]]로 나타난다.

심방 재분극이 일어나지만, 심실 탈분극으로 인한 QRS파에 가려져서 심전도상에는 심방 재분극으로 인한 신호가 나타나지 않는다.

=== 심실 재분극 ===
마지막으로는 심장이 휴지기로 돌아가는 심실의 재분극이 일어난다. 심전도상에서 심실 재분극은 J파, [[ST 세그먼트]], [[T파]], U파를 포함한다.<ref>{{저널 인용|url=http://content.onlinejacc.org/article.aspx?articleid=1132522&issueno=3|title=Ventricular repolarization components on the electrocardiogram|first=Yan, Gan-Xin|last=Kowey, P.|access-date=2013-03-08}}</ref>

가슴을 통해 측정된 심전도의 PQRS 부분은 주로 [[교감신경계]]에 의해 영향을 받는다. T파(와 종종 U파)는 주로 [[부교감신경계]]에 의해 영향을 받는다. 이 부교감신경계 성분은 [[미주신경]]과 가슴 [[더부신경핵]]을 통해 [[뇌줄기]]에서 나오는 것이다.

굴심방결절에서 분당 60-100회의 속도로 발생하는 자극([[활동전위]])는 [[정상 굴리듬]]이라고 한다. 만약 굴심방결절의 자극이 분당 60회보다 느리게 발생하면 [[굴느린맥]], 분당 100회보다 빠르게 발생하면 [[굴빠른맥]]이라고 한다. 굴느린맥과 굴빠른맥은 반드시 나쁜 증상은 아니다. 가령 훈련된 운동 선수들은 보통 운동하지 않고 쉬는 중일 때 심박수가 분당 60회보다 적다. 만약 굴심방결절이 활동전위를 만들지 못하면 방실결절이 주된 심박조율기 역할을 대신하여 분당 40-60회의 속도로 신호를 생산한다. 이 리듬은 P파가 없거나 뒤집혀 보이는 게 특징적이다. 굴심방결절과 방실결절이 모두 자극을 개시하는 데에 실패한다면 심실이 자체적으로 분당 20-40회의 속도로 전기 자극을 발사하며 이때 QRS파의 길이는 120ms 이상으로 나타난다.

== 임상적 중요성 ==
=== 부정맥 ===
{{본문|부정맥}}
[[부정맥]]은 심장 박동의 비정상적인 리듬이나 속도를 가리키는 용어이다. 비정상적인 리듬이나 속도는 생리학적이지 않은 경우로 정의된다.

==== 속도 ====
{{본문|느린맥|빠른맥}}
휴식 중인 평상시의 심장의 [[심박수]]가 분당 60회 미만이거나 분당 100회를 넘을 경우 부정맥이 있는 것으로 간주한다. 분당 60회 미만의 심박수는 [[느린맥]](서맥)이며 100회를 넘는 경우 [[빠른맥]](빈맥)이라고 한다.

==== 생리학적 ====
훈련된 운동선수와 같은 몇몇 사람들은 운동하고 있지 않을 때 심박수가 분당 60회 밑으로 떨어질 수 있다. 굴심방결절이 신호를 만드는 데에 실패한다면 방실결절이 대신 심박조율기 역할을 한다. 방실결절의 신호 생성 속도는 조금 더 느린 분당 40-60회이다. 이 리듬에서 P파는 없어지거나 뒤집혀서 나타난다. 굴심방결절과 방실결절이 모두 전기 자극 생성에 실패한다면 심실이 대신 직접 전기 자극을 분당 20-40회의 속도로 발사할 수 있다. 이 경우 심전도상에서 QRS파가 120ms보다 길게 나타난다.

=== 심박조율기 ===
{{본문|인공심박조율기}}
[[부정맥]]이 발생했을 때 [[인공심박조율기]]가 수술을 통해 전도계로 삽입되어 대신 주기적인 전기 신호를 발생시킬 수 있다.

== 같이 보기 ==
* [[푸르키녜 섬유]]

== 참고 문헌 ==
{{위키공용분류}}
{{각주}}

{{전거 통제}}

[[분류:심장전기생리학]]