하지정맥 알아보기 - 종아리 근육펌프

안녕하세요, 이번시간에는 하지정맥의 기관 중 종아리 근육펌프에 대해 알아보는 시간을 갖도록 하겠습니다.

 1.종아리 근육펌프(Calf Muscle Pump)

 

인체에서는 제2의심장 이라고 불리우는 종아리 근육 펌프 기전에 관여하는 정맥들은 대부분이 종아리 근육내에 있는 정맥들입니다.

이와 같은 정맥들로 구성된 정맥동에는 평균 250ml정도의 혈액이 포함되어 작동을 하고 있고 여기에 부가적인 펌프의 기능이 대퇴부 및 발목에서도 어느 정도 인정이 됩니다. 이 곳에서 혈액을 포함한 용적율은 아주 미약하지만(약 25ml), 발목으로부터 심장으로 혈액을 순환시키는 보조작용을 충분히 해내고 있습니다. 

정맥의 흐름은 역시 심장의 수축력, 정지시 충만압(static filling pressure), 그리고 중력에 의존합니다.

종아리 근육이 수축하는 동안 심부 근막 내부는 250mmHg 가까이 압력이 상승되어 근육 사이에 있는 모든 정맥을 압박할 수 있고, 그 처음 부분이 슬와정맥(popliteal vein)이 됩니다. 펌프 내, 큰 정맥 즉, gastrocnemius,soleus,post tibial, peroneal vein 이 주요정맥동을 구성하게 되고 다른 심부 정맥들이 여기에 함께 관여하게 합니다.

원위부위 심주정맥 밸브는 중력에 반하여 역류 발생을 막고 관통 정맥에 있는 밸브는 기능적 그리고 생리적인 밸브로서 심부정맥에서 표재정맥으로 혈액이 빠져 나가는 것을 막습니다. 

지속적인 운동이 일어 날 경우, 종아리에서 혈액의 양은 1.5~2.0ml/100ml 정도로 감소하게 되며 이는 평균 종아리 수축에 따른 추출양으로 계산을 해 보면 100~120ml로 펌프 내 모든 혈액의 약 50%에 해당이 됩니다.

즉, 종아리 수축은 한번에 정맥동 내부의 반 정도 혈액을 뿜어내고 다시 채워지면 뿜어내는 반복적인 작용을 하게 되는 것입니다.

정상적으로는 4~5차례에 걸친 종아리 수축이 일어나야 이 정도의 양이 추출되지만 지속적인 일회의 종아리 근육의 수축에도 가능할 수 있습니다. 종아리 근육의 이완이 일어나면 근육펌프 상방의 밸브는 닫히게 되며 중력에 반하는 정맥의 근위부로부터 혈액의 역류는 일어나지 않게 됩니다. 근육이 있는 근막내부의 압력은 낮은 수준으로 떨어지게 되고, 관통정맥 내부의 밸브는 열리며 표재정맥으로부터 심부정맥으로 혈액이 흐르는 순서입니다.

 이때 하지동맥의 유입혈류는 종아리 근육이 이완되는 그 순간은 정맥동의 혈액이 비워져 있고 아직 동맥의 유입 혈류가 채워지지 않은 상태입니다. 정맥 내 혈액 없는 상태에 이는 정수압에 영향을 받지 않을 때인 것입니다.

다시 말하자면, 표재정맥은 채워져 있고 여기에는 정수압과 심장으로부터 전달되어지는 잔류앞 즉, “vis a tergo”로 불리우는 후방으로부터 밀려오는 압력이 관여되어 있습니다.

이 때 많은 관통정맥을 통해 표재정맥으로부터 심부정맥으로 밀려들어가는 압력의 차이는 100~110mmHgrk 됩니다. 

이와 같이 표재정맥의 구획 암력은 감소하게 되고 다시 정수압과 “vis a tergo”등과 같은 관련 압력은 다시 표재정맥을 채우는 반복적인 주기를 돌게 됩니다.

그러므로, 종아리 근육 펌프의 기능은 운동을 하는 동안 하지로부터 되돌아오는 정맥순환과 표재정맥압의 감소에 반드시 필요하며 인간의 직립자세에서 생겨나는 정수압 증가로 인한 위험요소를 제거하는 중요한 기능을 하고 있다고 하겠습니다.

그럼, 간단하게 이러한 펌프의 기능을 평가할 수 있는 측정 방법들과 그 의의도 확인하도록 하겠습니다.

(1)종아리근육펌프 기능효과에 대한 측정법

이는 주로 air plethysmography 그리고 족부정맥에 나비침을 설치하여 transducer에 연결시킨 후 휴식기와 운동시에 직접 심부정맥의 압력을 측정하는 ambulatory venous pressure를 확인 함으로서 가능합니다.

1)Ambulatory venous pressure 방법

21게이지의 바늘을 발등에 있는 정맥에 위치한 후 10번 정도의 발가락 운동을 한 후 (1초당 1회) 반응을 측정하는 방법인데요,

이 방법의 의의는 운동 후 가장 마지막에 측정되는 최저 압력으로 이는 혈역학적으로 표재정맥 또는 심부정맥에 의의 있는 역류가 존재할 경우 뿐 아니라 운동이 중지된 후 빠른 재충만으로도 그 값이 증가하게 됩니다.

임상적으로는 하지에 궤양이 없는 경우 대부분 보행정맥압은 30mmHg을 넘지 않으나 90mmHg이상의 압력이 있는 경우 100%하지 궤양이 발생하게 됩니다.

2) Plethysmography

보행정맥압 측정이나 정맥 조영술 등이 기능 평가를 위해 시행되어지는 침습적인 방법으로 반복적인 시행이 용이하지는 않기 때문에 질환이 있는 환자의 추적조사로는 적절하지 않습니다. 따라서 비 침습적인 방법을 통해 시행 해 볼수 있는 검사는 맥파법(Plethysmogram)입니다.

- PPG(Photoplethysmogram), 광 맥파법

Infrared light을 피부를 통해 전달하여 되돌아오는 빛을 주위의 광 수용체를 통해 측정하는 방법입니다.

족관절의 수의적인 굴곡을 통해 기본선 이하로 급격히 압력을 감소시킨 후 근육의 이완이 발생함에 따라 점차적으로 정맥 내 혈액이 충만되는 시간을 기록하는 방법으로써, Venous refilling time(VRT)는 기본선으로 되돌아오는 시간을 말하며 일반적으로 20초 이하는 비정상입니다.

비록 많은 정보를 제공할 수는 없으나, 정상적인 VRT는 표재정맥, 심부정맥, 종아리 관통정맥에 의미있는 부전이 있는 상태를 찾아낼 수 있습니다.

그러나 질환의 심각도와 역류의 유무와의 연관성은 이 장비로 입증하기는 어렵다는 것이 한계로 보여집니다.

2.정맥 내 밸브의 역할과 기능

 

하지에서 정맥 내 밸브의 기능은 분명히 혈액의 역류를 방지하는 것입니다. 그러나 하지에서 하대정맥과 총장골 정맥에는 밸브가 없습니다. 따라서 이 부위가 하지정맥류를 유발시키는 시작점이 된다고 합니다.

이 중에서도 중요한 역할을 하는 곳은 대퇴정맥과 슬와정맥 내 밸브인데요, 하지로 내려갈수록 정맥 내 밸브가 많아지는 이유는 밸브의 역할이 위치에 따라서 중요해지기 때문일 것입니다. 표재정맥과 심부정맥을 잇는 관통정맥 내 밸브는 혈액이 외부를 향해 빠져나가는 것을 방지하는 데에 있으며 여기에는 종아리 근육의 펌프 기능과 연관하여 하지정맥 내 압력과 혈액의 흐름 그리고 만성정맥부전 현상과 관계하여 하지궤양 을 초래하는 기전 등에서 밸브의 역할은 중요하다고 볼 수 있습니다.

1. 정맥 내 밸브와 펌프, 하지정맥압에 미치는 효과

앞서 말한바와 같이 서 있는 자세에서는 체중에 따라 변화가 있긴 하지만 대략 90mmHg 이상의 정수압이 정맥압에 작용한다고 했습니다. 그러나 근육의 수축에 따라 심부정맥과 관통정맥 그리고 표재정맥에 위치 해 있는 밸브들은 순간순간에 따라 혈액을 심부로 그 혈액은 심장으로 일사분란하게 보내고 있습니다.

만일 인간이 지속적으로 서 있는 상태로 정맥펌프가 작동하지 않으면 하지말단 부분은 정맥압이 30초 이내에 100mmHg이상으로 올라가게 될 것이고, 이후엔 Starling의 가설에 의해(Ernest Starling,1876)모세혈관의 압력이 증가되고 조직내로 순환계로부터 수액의 이동이 일어나게 될것입니다. 결과적으로 하지는 붓고 혈액의 양은 감소하게 되는 것이지요.

만약에 절대 움직이지 않고 지속적으로 약 15분 이상 서있는 경우 10~20%의 혈액 양이 제3의 공간으로 빠져나갈 수 있고 이는 결국 하지부종을 유발하게 되는 것입니다.

이번포스팅에서는 종아리 근육펌프와 하지정맥류 발생단계까지에 대해 간략하게 알아보았습니다.

다음 포스팅에서는 하지정맥류 치료법에서 많이 쓰이는 치료약제에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

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