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Original Articles Korean Circulation J 2000;;;;30((((1))))::::72-81

심방세동에서 심방조동으로 자연전환되는 과정의

전기생리학적 특성

고려대학교 의과대학 내과학교실,1 성균관대학교 의과대학 강북삼성병원 내과2

신성희1·김영훈1·이현수1·황교승1·김병수1·이호준1·김진원1

임도선1·서홍석1·이만호2·심완주1·오동주1·노영무1

Electrophysiologic Characteristics in the Process of Conversion from Atrial Fibrillation to Atrial Flutter

Sung Hee Shin, MD1, Young-Hoon Kim, MD1, Hyun Soo Lee1, Gyo Seung Hwang, MD1, Byung Soo Kim, MD1, Hojun Rhee, MD1, Jin Won Kim, MD1, Do Sun Lim, MD1, Hong Seog Seo, MD1, Man Ho Lee, MD2, Wan Joo Shim, MD1, Dong Joo Oh, MD1 and Young Moo Ro, MD1 1Department of Internal Medicine, College of Medicine, Korea University, Seoul, 2Department of Internal Medicine, Kangbuk Samsung Hospital, School of Medicine, Sungkyunkwan University, Seoul, Korea ABSTRACT

Background and Objectives：Atrial fibrillation (AF) has long been recognized as a random phenomenon. Recent studies, however, suggest that activation sequence during atrial fibrillation is not entirely disorganized and organized activations as the transitional rhythm exists in the process of conversion from atrial fibrillation to atrial flutter. The purpose of this study is to characterize the process and significance of transitional rhythm during conversion of atrial fibrillation to atrial flutter. Materials and Methods： In 9 patients with paroxysmal atrial fibrillation, 13 episodes that atrial fibrillation spontaneously converted to atrial flutter during electrop-hysiological study were analyzed. To map the right atrium (RA), 10 bipolar Halo catheter was positioned in the lateral free wall of the RA and multielectrode catheters were positioned in the coronary sinus, high RA, and His bundle area, respectively. Calculation of cycle length (CL) was performed with digital caliper during atrial fibrillation and atrial flutter. Direction of activation sequences was compared between transitional rhythm and following atrial flutter. Results：During conversion of atrial fibrillation to atrial flutter, characteristic findings were observed as follows. 1) There was a gradual increase in atrial fibrillation cycle length before transitional rhythm. 2) A pause appeared in atrial fibrillation immediately prior to transitional rhythm, and between transitional rhythm and following atrial flutter. 3) Direction of activation sequences of the transitional rhythm to atrial flutter was concordant in 9 episodes and discordant in 4 episodes. 4) Spontaneous termination of atrial flutter (n＝3) was also preceded by organized rhythm showing different sequence of activations from those of atrial flutter. Conclusion：A stereotypical pattern of activation sequence exists in the process of conversion of atrial fibrillation to atrial flutter. The occurrence of transitional

논문접수일：1999년 6월 3일

심사완료일：1999년 12월 22일 교신저자：김영훈, 136-705 서울 성북구 안암동 5가 고려대학교 의과대학 내과학교실

전화：(02) 920-5445·전송：(02) 927-1478

E-mail：yhkmd@unitel.co.kr

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rhythm influences the activation sequence of atrial flutter. Spontaneous termination of atrial flutter also preceded by transiently changing pattern of activation. ((((Korean Circulation J 2000;30((((1)))):72-81)))) KEY WORDS：Atrial fibrillation·Transitional rhythm·Atrial flutter.

서 론

심방세동은 심방내에서 동시 다발성 전기파형(mul-

tiple wavelets)이 특별한 규칙성 없이 무작위적으로

방황하는 상태로 최소한 4~6개의 전기파형이 각기 다

른 빈도와 방향 및 속도를 가질 때 가능한 것으로 보고

되었다.1)2) 그러나 심방세동이 반드시 다발성 전기파형

의 지속적인 생성에 의한 것이냐에 대해서는 이론의 여

지가 많은데 하나의 이소성 병소에서 자극이 빠르게 생

성(single rapidly discharging focus)되거나 하나의

회귀성 파형이 매우 빠른 속도로 방황하는 상태(single

rapidly circulating reentry)에 의해서도 심방세동이

유발되고 유지될 수 있음이 최근 연구를 통해 알려지게

되었다.3-6)

고해상 전기도해(high density mapping)를 이용한

연구를 통해서 Konings등7)은 인체의 심방세동을 다음

과 같이 분류하였는데 한 개의 전기파형이 일정하게 심

방내에 전파되는 상태를 I형, 하나의 전기파형이 주위

조직의 전도차단 또는 지연에 의해 일그러지거나 또는

두개의 파형에 의한 활동양상을 보이면 II형, 3개 이상

의 전기파형이 존재하고 다양한 방향으로의 전도차단

과 지연을 보일 때를 III형으로 정의하였다. 이러한 분

류는 심방세동이 다발성 전기파형(분류 III형)에 의할

뿐만 아니라 비교적 단순하고 정형화한 전기 파형(분류

I, II형)에 의해서도 유지됨을 나타내는 것이다. 이때 단

순한 전기 파형은 주로 해부학적 구조물을 이용한 안정

적인 회귀에 의하는데 이는 심방세동을 더욱 지속하게

하는데 필요한 일종의 지지체계로서의 의의를 갖는다.

즉, 심방세동이 해부학적으로 고정된 회귀에 의해 비교

적 안정화된 심방조동으로 전환된 후 다시 심방세동으

로 전환되는 과정의 반복은 만성 심방세동이 더욱 만성

화되는 기전의 하나가 될 수 있다는 것이다. 그렇지만

발작성 심방세동에서는 이러한 심방조동으로의 일시적

전환이 심방세동의 지속보다는 오히려 자연적 소실에

관여하는 현상으로 생각되나 아직 이의 기전에 대해서

는 잘 알려져 있지 않다. 심방세동이 심방조동으로 전

환이 이루어 질 때는 전환과정 중에 일시적 규칙성을

띠는 조직화된 파형이 전환율동(transitional rhythm)

으로서 관찰됨이 보고8)9)된 바 있으며 이러한 전환율동

이 심방조동으로의 전환과 유발에 중요한 역할을 한다

고 한다. 그렇다면 발작성 심방세동 환자에서 심방세동

이 심방조동으로 전환될 때 관찰되는 전환율동의 특징

과 임상적 의의는 무엇인가?

이러한 배경하에 비교적 단순하고 정형화된 전도기전

을 흔히 보이는 발작성 심방세동에서 심방조동으로 자

연전환될 때의 특징과 이때 관찰되는 전환율동(tran-

sitional rhythm)의 특성과 의의를 규명하고자 하였다.

대상 및 방법

대 상

심방 내 전기도상 비교적 단순하고 정형화된 전기파

형(Konings분류 I, II형)을 주로 보이는 발작성 심방세

동으로 심방세동의 지속시간이 최대 48시간이내인 9명

의 환자를 대상으로 심장 전기생리학 검사도중 심방세

동이 심방조동으로 자연 전환을 보인 13예(6명이 각각

1예, 2명이 각각 2예, 1명이 3예)를 분석하였다. 환자

중 2명은 전형적인 심방조동이 표준 12 유도 심전도에

의해 증명된 예이었다(평균연령 39±16세, 18~61세).

9명중 8명은 심초음파 검사상 정상 좌심실 기능과 심

방크기를 갖는 구조적인 심장병이 없는 환자이고, 1명

은 중증의 좌심실 기능부전을 갖는 확장성 심근증에 합

병된 심방조동을 지닌 환자였다. 전기생리학 검사 24

시간 전에 디곡신을 제외한 항부정맥제의 복용을 중단

하였다.

방 법

우심방 전기도를 기록하기 위하여 전극간에 10 mm

의 간격과 10개의 양전극을 가진 Halo 전극도자를 위

치시켜 우심방벽의 crista terminalis 주위로 기록되는

전기적 파형을 측정하였고, 5 mm간격으로 5개의 양전

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극을 가진 decapolar도자를 관정맥동에 위치시켰다. 4

개의 양전극을 갖는 도자는 우심방 상부, His속에 위치

시킨 후 각 부위에서 전기도를 기록하였다(Fig. 1).

전기생리학적 검사 도중 동율동이 관찰될 경우 빠른

심방자극이나 조기심방자극으로 심방세동을 유도했고

심방세동이 발생한 후 15초 이상 유지되면서 심방조동

으로 자연전환이 이루어지고 일시적 규칙성을 갖는 전

환율동이 심방조동의 시작직전에 관찰될 때 이를 분석

하였다. 전기도를 Cardiolab system(Prucka Engine-

ering)에 저장한 후 digital caliper를 이용하여 심방세

동의 세동간격을 측정하였다. 우심방벽을 따라 측정된

전기도상에서 심방세동이 심방조동으로 전환될 때 전

환율동 직전의 심방세동 주기, 전환율동 동안의 주기와

전환율동 이후의 심방조동 주기를 측정하여 평균 표준

편차으로 표시하였다. 측정치를 비교하기 위해 paired

t-test를 사용하였고 p<0.05일때 통계적으로 유의하

다고 보았다. 또한 일시적 규칙성을 띠는 전환율동의

전도방향과 뒤따르는 심방조동과의 전도방향을 비교하

였다.

정 의

Halo 전극도자를 위의 방법으로 위치시켰을 경우, 심

방중격에서는 상방향(caudocranial)으로 우심방벽에서

는 하방향(craniocaudal)을 보일 때 시계 반대방향의

전도양상으로, 이의 반대방향으로 회전축을 갖는 경우

는 시계방향의 전도양상으로 분류하였다. 심방전기도상

심방세동은 빠른 심방율동(>260회/분)으로 세동파간

에 주기, 전도방향 및 형태등에 있어 규칙성이 없는 것

으로 정의 하였다.10) 심방조동은 빠른 심방율동(>240

회/분)으로 조동파간에 주기, 전도방향 및 형태 등에

일관된 규칙성을 지닌 것으로 정의하였다.11) 전환율동

은 심방세동중 제한된 규칙성을 보이는 조직화가 진행

된 율동으로 심방세동의 특징을 지니지만 우심방벽을

따라 3 cm 범위 이상에서 일정한 전도방향을 보이고

등전위선에 의해 구분되는 명확한 심방율동으로 정의

하였다.12)

결 과

Fig. 2의 A와 B는 각각 심방세동이 심방조동으로 전

환되는 전형적인 과정을 보여주는 하나의 예로 규칙성

이 없는 심방세동에 뒤이어 갑자기 우심방벽을 따라 3

cm 범위 이상에서 일정한 전도방향을 보이는 전환율동

(transitional rhythm)이 관찰되었다. 심방세동과 전환

율동 사이에는 10개의 전극중 한 개의 전극에서 전도

가 연장되는 휴지기(pause a)가 관찰되었다. 전환율동

후에는 우심방벽의 다른 지역까지 시계 반대방향의 전

도방향을 지니는 심방조동으로 진행되었는데, B 예의

경우 전환율동인 우심방 중격(H 9*10-H 19*20)의

전도방향과 심방조동으로 전환된 후의 전도방향은 일

치하였다. 그리고 전환율동이 심방조동으로 변할 때에

도 10개의 전극중 한 개의 전극에서 휴지기(pause b)

Fig. 1. For mapping the right atrium, 10 bipolar Halo catheter was positioned in the lateral free wall of the rightatrium along the crista terminalis. CT, crista terminalis；HRA, high right atrium；His, His bundle；CS, coronarysinus；RV, right ventricle.

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Fig. 2. A typical sequence of event in the conversion of atrial fibrillation to atrial flutter. Disorganized atrial fibr-illation converted to atrial flutter through transitional rhythm. A longer pause appeared between atrial fibrillationand transitional rhythm (pause a), and between transitional rhythm and atrial flutter (pause b), in the one ofthe bipolar recordings (A and B).

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가 있었다.

Fig. 3에서와 같이 심방세동 중 일시적으로 전도양

상이 바뀌면서 비교적 일정한 전도방향과 규칙성을 띠

는 일부 조직화된 율동은 자주 관찰되지만 심방조동으

로 까지 전환되지 않았던 예가 대부분이었다. 그러나,

심방세동이 심방조동으로 전환된 13예에서는 전환율동

Table 1. Electrophysiologic characteristics in 13 episodes of conversion from atrial fibrillation to atrial flutter in 9patients with paroxysmal atrial fibrillation

CL* of AF (msec) before TR TR AFL Patient No.

Episode No. The former 5 The latter 5

Pause (msec) CL (msec) Direction

Pause (msec) CL (msec) Direction

1 1 170 185 338 236 C 278 249 Cc 2 133 161 229 179 Cc 252 175 Cc

2 3 110 102 191 139 C 173 132 Cc 4 99 133 186 134 Cc 155 124 Cc 5 108 134 203 153 C 185 150 Cc

3 6 107 114 202 177 Cc 199 176 C 4 7 168 180 282 219 Cc 265 198 Cc 8 159 156 268 193 Cc 247 210 Cc

5 9 157 145 223 183 Cc 215 194 Cc 6 10 139 146 204 160 Cc 196 177 Cc 7 11 133 131 227 165 Cc 213 182 Cc 8 12 117 143 151 151 Cc 165 138 Cc 9 13 144 145 217 177 Cc 239 202 Cc

Mean±SD 134±24 144±23 229±53 174±29 214±40 177±35 CL, cycle length；AF, atrial fibrillation；TR, transitional rhythm；AFL, atrial flutter ；C, clockwise； CC, counterclockwise；SD, standard deviation Paired t-test：*p<0.05 the former 5 vs. the latter 5

Fig. 3. Organized activations (indicated by arrow bars) were often observed during atrial fibrillation without tr-ansition to atrial flutter.

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Fig. 4. One example showing atrial flutter converted to normal sinus rhythm preceded by a pause and the ch-ange in activation sequence.

Fig. 5. Hypothetical mechanism of activation sequence in atrial fibrillation. An increase in atrial fibrillation cyclelength might be the result of a coalescence and annihilation of wavelets.

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Fig. 6. Hypothetical mechanism of activation sequence in transitional rhythm. Sudden change in the activationsequence resulted from block of conduction along the right atrial free wall, led to the development of tran-sitional rhythm.

Fig. 7. Activation sequence in atrial flutter. If the craniocaudal wavelet travels the subeustachian isthmus andthe adjacent septum when they are excitable, atrial flutter occurs.

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이 모든 예에서 관찰되었으며 다음과 같은 특징적인 양

상이 관찰되었다(Table 1). 첫째, 전환율동 직전의 심

방세동 간격을 10주기 분석하였을 때 후반부 5주기의

세동간격은 평균 144±23 ms으로서 전반부 5주기의

세동간격인 134±24 ms 보다 연장되어 있었다(n＝

13, p<0.05). 둘째, 심방세동과 전환율동 사이에 전도

가 연장된 휴지기(229±53 ms)와 전환율동과 심방조

동간에 역시 휴지기(214±40 ms)가 관찰되었다. 셋째,

심방조동의 전도방향은 1예를 제외한 전예에서 시계

반대방향이었으며 선행된 전환율동의 전도방향은 3예

에서는 시계방향이었고 9예에서는 시계 반대방향이었

다. 전환율동과 심방조동간의 전도방향은 9예에서 일치

하였고 4예에서는 다른 방향이었다. 넷째, 9명의 환자

중 3명에서는 심장 전기생리 검사도중 심방세동이 심

방조동으로 전환된 후 심방조동이 지속되다가 동율동

으로 자연 전환되었는데 이때 선행된 심방조동의 전도

양상과 다른 조직화된 율동이 일시적으로 존재했으며

그사이에 휴지기가 있었다. 휴지기(261±67 ms)는 선

행하는 심방조동(209±66 ms)보다 주기가 길었으나

통계학적으로는 차이가 없었다(p＝0.08, Fig. 4).

고 안

본 연구는 발작성 심방세동 환자의 우심방 전기도상

심방조동으로 자연전환된 예를 분석한 것으로 전환직

전에 일시적으로 전환율동이 나타나는 등 정형화된 양

상이 존재함을 관찰하였다. 전환율동은 심방세동 간격

이 점진적으로 증가하고 어느 일정한 부위에서 전도가

지연되는 휴지기가 있은 후 형성되었으며, 전환율동이

심방조동으로 전환될 때에도 휴지기가 관찰되었다. 일

시적으로 전도양상이 바뀌면서 비교적 규칙성을 띠는

조직화된 율동은 심방세동 중에 흔히 관찰되나 대부분

은 심방조동으로 전환되지 않았다. 그러나 휴지기가 심

방세동과 전환율동 사이, 그리고 전환율동과 심방조동

사이에 존재하는 경우에 전환율동 후 안정적인 심방조

동이 형성된 예가 13예 있었으며 이중 심방조동이 유

지되다 동율동으로 자연전환된 3예에서도 일시적으로

앞선 심방조동과는 전도양상이 다른 조직화된 율동이

일시적으로 존재하고 휴지기가 관찰되었다.

고해상 전기도해를 이용한 동물실험에서 심방세동과

심방조동간에 자연전환이 있음이 보고된 바 있으며8)

Waldo등9)은 개심술을 받은 환자에서 표준 12유도 심

전도와 심방전기도를 연속적으로 기록하여 자연적으로

심방조동이 발생할 때 심방세동의 특징을 지니지만 비

교적 규칙성을 띠는 전환율동이 선행함을 관찰하였다.

이러한 보고는 Watson등13)이 계획심자극법을 통해 심

방조동을 유발시킬 때 41명의 환자에서 심방조동에 선

행하여 심방세동이 일시적으로 발생한 결과와 일치한다.

Konings분류 I, II형과 같은 심방세동은 심방조동에

서와 같이 해부학적인 구조가 회귀형성과 유지에 관여

함으로써 심방세동중 일시적인 규칙성을 보이는 율동

의 원인이 되며 임상적으로 심방세동 환자에서 흔히 심

방조동이 동반되는 이유도 이로서 설명이 가능하다고

하겠다. 심방조동의 회귀는 우심방 후하방에 삼첨판륜

과 하대정맥사이의 subeustachian isthmus가 서행전

도를 보이는 부위14)로 전극도자 절제술의 목표가 되는

데15) 최근의 연구에 의하면 이러한 서행전도 부위가

관정맥동 입구와 crista terminalis를 따라 상대정맥까

지로 확장됨을 보여주고 있다.16) 이러한 해부학적 장애

물을 따라 전기자극이 전도될 때 심방 내 말단으로의

전도가 지연되는데, Papageorgiou등17)은 심방세동의

발생에도 crista terminalis가 서행전도 부위로 관여함

을 제기하여 심방세동과 심방조동 모두에서 해부학적

인 구조가 중요한 역할을 하고 있음을 보여준 바 있다.

심방세동이 심방조동으로 전환될 때 심내막에서 관

찰되는 정형화된 전도기전을 정리하면 다음과 같은 가

정을 가능케 한다. 규칙성이 없는 심방세동기 동안은

다발성 전기파형이 우심방을 불규칙하게 자극시키는

상태이나 전환율동 직전의 심방세동 주기의 점진적인

증가는 다발성 전기파형이 소멸되고 융합되는 현상에

의해 전기 파형의 수가 줄고 율동의 조직화가 진행되는

과정이라 생각된다(Fig. 5). 그 다음 crista terminalis

를 따라 형성된 해부학적 장애물과 심내막의 전도속도

차이로 전환율동과 같은 단일 전기파형이 잠시 존재하

다가 일정한 휴지기 이후에 선행된 율동보다 더 안정적

인 회귀회로가 형성됨으로써 심방조동이 출현할 가능

성이 있다(Fig. 6).18) 일정한 규칙성을 지니는 전환율

동이 subeustachian isthmus에 근접했을 때 시기 적

절하게 주변조직이 불응기에서 회복된 상태라면 심방

조동이 형성되어 안정화 된다. 이러한 소견은 심방세동

중 일시적으로 규칙성을 띠는 조직화된 율동이 흔히 존

재하지만 심방조동으로 전환되지 않고 일정한 휴지기

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이후에 규칙성을 띠는 율동이 출현할 때에만 심방조동

으로 전환되는 이유를 설명할 수 있는 근거가 된다(Fig.

7). 또한 심방조동이 안정화 된 후 일부의 경우처럼 해

부학적인 회귀회로가 전기생리적으로 불안정한 상태가

되면 전기파형이 해부학적인 구조물에서 분리되면서

소멸되어 정상 동율동으로 자연전환 되기도 할 것이다

(Fig. 4). 본 연구에서 관찰된 전환율동은 심방세동의

특징을 지니나 우심방벽을 따라 3 cm 범위 이상에서

일정한 전도양상을 보이는 전기파형으로 심방세동이

심방조동으로 전환된 모든 예에서 관찰되었다. 그리고

심방세동이 전적으로 규칙성이 없이 무작위적으로 방

황하는 현상의 반복만이 아니라 규칙성이 간헐적으로

존재하는 이유도 이러한 전환율동에 의한 것임을 나타

내는 소견이기도 하다.

본 연구의 제한점：본 연구에서 Halo 전극도자는 X

선 투시하에 우심방벽에 위치되었기에 Lesh등16)이 심

장 내 초음파도(intracardiac echocardiography)를 이

용하여 전극도자의 위치를 결정하고 crista terminalis

를 종축으로 하는 조직의 전기도를 파악한 방법과 비교

하여 우심방벽내 심내막의 전기도와 해부학적 장애물

과의 관련성 분석에 제한점을 지닌다. 또한 우심방 안

에 존재하는 여러 평면 중 전극도자로 관찰할 수 있는

한 개의 평면만을 관찰한 것으로 다른 지역에서의 전기

도 분석이 미흡했을 가능성이 있다. 전환율동과 뒤따르

는 심방조동 사이의 전도방향이 4예에서 일치하지 않

았던 것은 이러한 제한점에 기인했을 가능성이 있으며

앞으로 이러한 제한점을 극복한 우심방내 전기 전도양

상을 입체적으로 분석한 연구가 필요하리라 생각된다.

요 약

연구배경：

심방세동은 규칙성이 없는 무작위적인 현상으로 알려

져 왔으나 최근 연구를 통해서 심방세동이 전적으로 무

작위적인 현상이 아니며 심방세동이 심방조동으로 자연

전환될 때 해부학적인 구조가 중요한 역할을 하고 이때

전환율동이 존재한다고 보고되었다. 본 연구는 심방세동

이 심방조동으로 전환될 때의 특징적인 소견과 이때 관

찰되는 전환율동의 특성과 의의를 규명하고자 하였다.

방 법：

발작성 심방세동으로 진단된 환자(n＝9)를 대상으로

임상 전기생리학적 검사도중 빠른 심방자극이나 조기

심방자극으로 유발된 심방세동에서 심방조동으로 자연

전환이 이루어진 13예를 분석하였다. 우심방 전기도를

기록하기 위해 Halo 도자를 우심방벽에 위치시켰고,

기타 전극도자를 우심방 상부, 관정맥동 및 His속에 위

치시켰다. Digital caliper를 이용하여 심방세동 간격,

전환율동의 세동주기, 심방조동의 주기를 측정하고 전

도방향을 비교하였다.

결 과：

심방세동이 심방조동으로 전환될 때 다음과 같은 소

견이 관찰되었다. 첫째, 심방세동 간격이 서서히 연장

되는 소견을 보였다. 둘째, 휴지기가 심방세동과 전환

율동 사이, 전환율동과 심방조동 사이에 존재하였다.

세째, 전환율동과 뒤따르는 심방조동간의 전도방향은 9

예에서 일치하였으나 4예에서는 다른 방향이었다. 넷째,

심방세동이 심방조동으로 안정되어 지속되다가 동율동

으로 자연전환된 3예에서 휴지기와 함께 선행된 심방

조동의 전도양상과 다른 조직화된 율동이 관찰되었다.

결 론：

심방세동이 심방조동으로 전환될 때 전환율동과 이

의 전후로 휴지기가 존재하고, 전환율동은 뒤따르는 심

방조동의 전도양상에 영향을 미쳤다. 심방조동으로 전

환된 후 동율동으로 바뀔때에도 전도방향이 다른 조직

화된 율동이 선행하였다.

중심 단어：심방세동·전환율동·심방조동.

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