장기간 훈련이 임피던스 심장기록법에 의한 운동중 심근산소소비량 및 좌심실 기능에 미치는 영향

Abstract

[한글]

장기간 체력훈련을 하면 활동 근육에 충분한 산소를 공급하기 위하여 심장에 여러가지 생리적 변화가 오게 된다. 지금까지 운동이 심장에 미치는 영향으로 심장크기의 변화, 심박수의 감소, 일회 심박출량의 증가, 최대운동시 심박출량의 증가에 대한 연구가 활발히 보고되어 있다. 심장과 관상동맥의 기능을 관찰하고자 할 때 그 자체에 여력(reserve power)을 갖고 있기 때문에 안정시보다 운동중 측정하는 것이 보다 정확한 방법이라 하겠다.

그러나 운동중에 피검자에게 비관혈적인 방법으로 정확히 측정하기란 그리 쉬운 일이 아니다. 최근에 흉곽저항의 변화를 기록하여 좌심실 구혈시간파 심박출량을 비관혈적으로 용이하게 측정할 수 있도록 임피던스 심장기록법(impedance cardiography)이 개발되었다.

그러나 이 방법으로도 운동중 전극의 이동, 호흡, 몸의 움직임으로 인한 motion artifact가 생겨 파형을 분석하는 데 어려움이 있었다. 보다 최근 전극이 움직이지 않도록 고안되고 새로운 ensemble average technique을 도입함으로서 좌심실 구혈시간과 심박출량을 운동중에도 정확히 측정할 수 있게 되었다.

심근은 안정시 혈중 산소추출량이 높기 때문에 운동을 하여 심근의 산소요구량이 증가될 때는 관상동맥의 혈류량을 증가시켜야 한다. 즉, 운동중 심근 산소소비량의 증가는 곧 관상동맥 혈류량의 증가를 의미한다. 이를 운동중에 간접적으로 측정하는 방법으로 심박수와 수축기 혈압의 곱인 RPP(rate-pressure product)가 가장 좋은 지표로 임상적으로도 그 유용성이 증명된 바있다.

따라서 본 연구는 새로이 개선된 임피던스 심장기록법을 이용하여 좌심실 구혈시간과 심박출량 계수의 측정을 시도해 보았으며, RPP로 심근 산소소비량을 계산하여 장기간 체력훈련이 심근산소소비량 및 좌심실 구혈시간, 심박출량 계수간에 어떤 영향을 미치는 지를 알아보기 위해, 심폐질환이 없는 중장거리 운동선수군과 비선수군을 대상으로 자전거 ergometer 운동을 실시하면서 심박수, 혈압, 산소소비량, RPP, 좌심실 구혈시간 및 심박출량 계수를 운동전, 운동중 18분간,운동후 6분간을 측정하여 이들 상호간의 상관관계를

산출하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. 개선된 임피던스 심장기록법으로 운동중에 좌심실 구혈시간과 심박출량 계수를 용이하게 측정할 수 있었다.

2. 선수군은 비선수군에 비해 심박수가 유의하게 낮았으며, 수축기 혈압이나 확장기 혈압은 다소 낮은 경향을 보였다.

3. RPP는 선수군이 비선수군에 비해 운동중 유의하게 낮았다.

4. 좌심실 구혈시간은 선수군이 운동중 유의하게 증가되었으며, 선수군과 비선수군 모두에서심박수와 좌심실 구혈시간간에는 역상관관계를 보였고, 같은 심박수일때 선수군이 다소 긴 경향을 보였다.

5. 심박출략 계수는 선수군이 전반적으로 높았으며, 선수군에서는 운동중 18분까지 계속적으로 증가된 반면, 비선수군에서는 운동 15분까지만 증가한 후 운동 18분에서는 오히려 감소되었다.

6. 선수군은 같은 좌심실 구혈시간에서 다소 높은 RPP를 보였으며, 유의하게 높은 심박출량계수를 보였다. 또한 같은 RPP에서 유의하게 높은 심박출량 계수를 보였다.

7. 운동부하에 따른 RPP와 좌심실 구혈시간, RPP와 심박출량 계수, 좌심실 구혈시간과 심박출량 계수의 변화의 기울기에 대한 유의도 검정에서는 양군간에 차이가 엄었다.

이상의 결과로 보아 체력을 단련한 선수군이 비선수군에 비해 효률적인 심근 산소소비량을 보였고, 보다 우수한 좌심실 기능을 갖고 있음을 알 수 있었다. 또한 운동부하에 따른 심근 산소소비량과 좌심실 구혈시간, 심근 산소소비량과 심박출량 계수, 좌심실 구혈

시간과 심박출량 계수의 변화의 기울기에는 양군간에 유의한 차이가 없었다. 특히 운동중에 측정하기 어려운 좌심실 구혈시간과 심박출량 계수를 개선된 임피던스 심장기록법으로 측정이 가능하였으며, 이는 운동선수는 물론, 심장질환자에게도 심장기능을 평가하는 데 크게 기여할 수 있을 것으로 생각된다.

The effect of long-term exercise on the changes of myocardial 0^^2 consumption and

cardiac function by impedance cardiography

Mi Kyung Oh

Department of Medical Science, The Graduate School Yonsei University

(Directed by Assistant Professor Soo Kwan Hwang)

Impedance cardiography has been used to measure stroke volume and left

ventricular ejection time since 1960's and the measuring technique have been

improved to use during exercise. However, the old technique made impedance

recording unreadable due to motion artifacts during exercise. Recently, ensemble

averaging technique with elastic meshed brass band was applied to it for

eliminating motion artifact during exercise. Then, it was used to compare the

cardiac function between athletes and nonathletes during bicycle ergometer

exercise. The results are summarized as follows.

1) Heart rate of the athletes was significantly lower during exercise and more

rapidly recovered after exercise than that of the non-athletes. Systolic blood

pressure and diastolic blood pressure of the athletes was lower than those 7f the

non-athletes.

2) Rate-pressure product(RPP) showing myocardial 0^^2, consumption of the

athletes was significantly lower than that of the non-athletes.

3) Left ventricular ejection time(LVET) of the athletes was significantly longer

than that of the non-athletes. LVET was significantly inversely related to heart

rate in bath groups and at the same heart rate, LVET of the athletes was more

longer than that of the non-athletes.

4) Cardiac index(Cl) of the athletes was significantly higher than that of the

non-athletes. While Cl of the athletes was continuously increased up to 18 minutes

during exercise, that of the non-athletes was increased 7p to 15 minutes and then

decreased at 18 minutes.

5) At the same LVET and RPP, Cl of the athletes was significantly higher than

that of the non-athlethes.

6) On correlations between LVET and RPP, RPP and Cl, LVET and Cl during exercise,

there was no significant difference between athletes and non-athletes.

From these results above, it is concluded that the cardiac function of the

athletes is superior to that of the non-athletes by comparing all the parameters.

This newly improved impedance cardiography was able to measure LVET and cardiac

index, noninvasively, and is expected to contribute to the study for evaluating the

cardiac function of the athletes during exercise as well as that of the patients in

cardiac problems.

[영문]

Impedance cardiography has been used to measure stroke volume and left ventricular ejection time since 1960's and the measuring technique have been improved to use during exercise. However, the old technique made impedance recording unreadable due to motion artifacts during exercise. Recently, ensemble averaging technique with elastic meshed brass band was applied to it for eliminating motion artifact during exercise. Then, it was used to compare the

cardiac function between athletes and nonathletes during bicycle ergometer exercise. The results are summarized as follows.

1) Heart rate of the athletes was significantly lower during exercise and more rapidly recovered after exercise than that of the non-athletes. Systolic blood pressure and diastolic blood pressure of the athletes was lower than those 7f the non-athletes.

2) Rate-pressure product(RPP) showing myocardial 0^^2, consumption of the athletes was significantly lower than that of the non-athletes.

3) Left ventricular ejection time(LVET) of the athletes was significantly longer than that of the non-athletes. LVET was significantly inversely related to heart rate in bath groups and at the same heart rate, LVET of the athletes was more longer than that of the non-athletes.

4) Cardiac index(Cl) of the athletes was significantly higher than that of the non-athletes. While Cl of the athletes was continuously increased up to 18 minutes during exercise, that of the non-athletes was increased 7p to 15 minutes and then decreased at 18 minutes.

5) At the same LVET and RPP, Cl of the athletes was significantly higher than that of the non-athlethes.

6) On correlations between LVET and RPP, RPP and Cl, LVET and Cl during exercise, there was no significant difference between athletes and non-athletes.

From these results above, it is concluded that the cardiac function of the athletes is superior to that of the non-athletes by comparing all the parameters. This newly improved impedance cardiography was able to measure LVET and cardiac index, noninvasively, and is expected to contribute to the study for evaluating the cardiac function of the athletes during exercise as well as that of the patients in cardiac problems.