1. 역사
단일심실(Single Ventricle) 또는 이중유입심실(Double Inlet Ventricle, DIV)은 두 방실판막(또는 단일 공통 방실판막)이 모두 하나의 심실로 연결되는 선천심장기형으로, 1932년 Holmes가 처음 해부학적으로 기술하였다. 1970년대 이전까지는 수술적 치료가 없어 대부분 영아기에 사망하였다. 1971년 프랑스의 Fontan과 Baudet은 삼첨판 폐쇄증(tricuspid atresia)에서 우심방-폐동맥 직접 문합술을 처음 성공적으로 시행하여, 폐순환을 심실 펌프 없이 유지하는 수동 폐순환(Fontan 순환)의 원리를 확립하였다. 이 술식은 이후 단일심실 해부를 가진 모든 복잡 선천심장기형에 적용되는 개념으로 확장되었다. 1988년 de Leval 등은 전체 공동폐정맥 연결(total cavopulmonary connection, TCPC)을 개발하여 우심방을 우회하는 더 생리적인 혈류 경로를 확립하였다. 1980년대 Norwood는 좌심형성부전(hypoplastic left heart syndrome)에서 단계적 고식 수술법—Norwood 1단계, 양방향 Glenn(상대정맥-폐동맥 연결), Fontan 3단계—을 체계화하였다. 현재 이 3단계 전략이 단일심실 해부를 가진 모든 선천심장기형의 표준 치료 프레임워크가 되었다.
2. 원인
단일심실/이중유입심실은 다양한 유전적·환경적 원인에 의해 발생하는 이형적 복잡 선천심장기형의 최종 해부학적 표현형이다. 좌심형성부전(HLHS, 약 25%), 삼첨판 폐쇄증(약 20~25%), 단심실성 방실연결(double inlet left ventricle, DILV) 등 다양한 해부학적 아형이 "기능적 단일심실" 범주에 속한다. DILV 자체의 유전적 원인은 아직 명확히 규명되지 않았으며 대부분 산발성(sporadic)으로 발생한다. 알려진 유전적 연관으로는 Noonan 증후군(PTPN11, RAF1, SOS1 변이), Kabuki 증후군(KMT2D 변이), CHARGE 증후군(CHD7 변이), 22q11.2 결손, Turner 증후군이 있다. Notch 신호전달계 이상(NOTCH1, JAG1 변이)은 좌심 발달 부전을 초래하며 HLHS와 연관된다. 환경 위험인자로는 임신 초기 당뇨, 페닐케톤뇨증 모체, 리튬(선천심장기형 위험 증가), 레티노산 노출이 관여한다. 가족성 재발은 드물지만 형제자매 재발 위험이 일반 인구보다 높다.
3. 유전학
기능적 단일심실/이중유입심실의 유전적 기반은 해부학적 아형에 따라 상이하다. HLHS와 연관된 단일심실에서 NOTCH1(9q34.3) 이형접합 손실기능 변이, GJA1(코넥신 43), ELN(엘라스틴) 변이가 보고되어 있다. HAND1(4q33) 변이는 마우스에서 좌심실 발달 부전을 일으키며 인간 HLHS와의 연관성이 연구되고 있다. 삼첨판 폐쇄증 연관 단일심실에서는 NOTCH2, JAG1 변이가 우심실 입구 이상을 유발하는 것으로 이해된다. 전장엑솜 시퀀싱(WES) 연구에서 CHD7, FLT4, VEGFC, KDR 등 림프혈관 발달 관련 유전자 변이가 기능적 단일심실 환자에서 발굴되었다. 염색체 수준의 이상으로는 Turner 증후군(45,X)에서 대동맥 협착증 및 HLHS가 동반되고, 22q11.2 결손, 8p23.1 결손 등이 복잡 심장기형과 연관된다. 임상적으로 단일심실 진단 시 염색체 마이크로어레이와 증후군 특이 유전자 패널 또는 WES가 권고된다.
4. 일반 역학
기능적 단일심실(모든 해부학적 아형 포함)은 생존 출생아 10,000명당 약 2~3명으로 추산된다. 단순 이중유입좌심실(DILV)만으로 제한하면 10,000명당 약 0.5~1명 수준이다. 국내에서는 건강보험심사평가원 자료 기준 단일심실 관련 기형(HLHS 포함)의 신규 진단이 연간 약 80~120명으로 보고된다. 좌심형성부전(HLHS)은 단일심실 계열 중 가장 흔하며 단일심실 전체의 약 20~25%를 차지한다. 성별 차이는 해부학적 아형에 따라 다르나 전반적으로 남아에서 약간 높다. 무비증·다비증(heterotaxy syndrome)과 동반된 경우 복잡 단일심실 해부가 빈번하다. 산전 진단률은 HLHS에서 약 60~80%로 높으나 다른 아형에서는 상대적으로 낮다. 고위험 기형이므로 산전 진단 시 체계적 분만 전 계획 수립과 3차 의료기관 이송이 필수적이다.
5. 발생기전
심장은 배아 발생 제3주말 측판 중배엽에서 기원한 두 개의 심내막관(endocardial tube)이 정중선에서 융합하여 단일 심관(heart tube)을 형성하면서 발생을 시작한다. 심관은 이후 우측으로 굴곡(rightward looping, D-looping)하여 심방·심실·유출로가 순차 배열되고, 신경능선세포(neural crest cell) 이동과 제2심장야(second heart field, SHF) 세포의 유입을 통해 유출로 중격화·판막 형성·대혈관 분리가 완성된다. 이 과정을 조절하는 전사인자로는 NKX2-5, GATA4, TBX1, TBX5, HAND1/2, ISL1 등이 있으며, 이 유전자들의 변이 또는 환경적 교란이 선천심장기형의 공통된 발생기전을 이룬다.
이중유입심실(DIV)은 방실관(atrioventricular canal)의 측방화(lateralization) 실패 또는 일측 방실 연결의 퇴화에 의해 발생한다. 정상 발생에서 방실관은 좌우 균등하게 분할되어 각 심실로 연결되나, DIV에서는 방실관 분할이 이루어지지 않아 두 심방 모두 하나의 우세 심실로 연결된다. DILV(이중유입좌심실)에서는 형태학적 좌심실이 우세 심실이며, 소엽 우심실(outlet chamber)이 비우세 심실로 남아 대동맥 또는 폐동맥 기원을 담당한다. 우세 심실이 형태학적 우심실인 DIRV(이중유입우심실)는 훨씬 드물다. HLHS에서는 초기 승모판/대동맥 발달 부전이 좌심실로의 혈류를 제한하고, 이로 인한 좌심실 저성장이 단일심실 해부를 초래한다—흐름 의존적 성장 모델(flow-dependent growth model)이 핵심 발생 기전이다. 삼첨판 폐쇄증에서는 삼첨판이 발달하지 않아 우심실로의 정상 유입이 차단되고 우심실이 저형성된다.
6. 증상
단일심실의 증상은 해부학적 아형과 폐혈류 조절 방식에 따라 스펙트럼이 매우 광범위하다. 폐혈류 비제한형(unobstructed pulmonary blood flow)에서는 폐혈류 과다에 의한 울혈성 심부전이 주증상이다: 영아기 빈호흡, 수유 불량, 다한증, 성장 장애가 수 주 내에 나타난다. 폐혈류 제한형(obstructed pulmonary blood flow, 예: 폐동맥 협착)에서는 중심성 청색증이 신생아기부터 주증상이다. HLHS에서는 체순환 유출로 막힘으로 인한 쇼크(소인: 창백, 무기력, 맥박 약화, 대사성 산증)가 생후 수 시간~수일 내에 급격히 발생하며, 동맥관 개존 유지가 없으면 즉각 사망한다. 삼첨판 폐쇄증에서는 청색증 정도가 폐혈류 양에 의존하며, 폐동맥 협착이 없는 경우 심부전이, 협착이 있는 경우 청색증이 우세하다. 성장 장애, 반복 호흡기 감염, 운동 내성 저하가 공통적으로 나타난다.
7. 징후
이학적 검사에서 청색증 또는 심부전 징후가 우세하게 나타난다. HLHS 신생아에서는 동맥관이 수축하기 시작하면 말초 맥박 소실, 청색증, 의식 저하의 삼대 징후가 나타나는 심각한 상태이다. 심잡음은 동반 기형(VSD, 폐동맥 협착)에 따라 다양하며, 단순 HLHS에서는 심잡음이 없거나 비특이적이다. 제2심음은 단일하게 항진되어 청진된다. 심전도에서는 우심실 비대(DILV에서 소엽 우심실), 좌심실 비대(DIRV), 또는 비특이적 변화가 관찰된다. 흉부 X선에서 심비대와 폐혈관 음영 변화(과다 또는 감소)가 확인된다. 심초음파에서 두 방실판막이 모두 하나의 우세 심실로 연결되며, 심실중격의 부재 또는 발달 불량, 대혈관의 배치 이상이 확인된다. 산소 반응성 검사(과호흡 유도 또는 100% 산소 투여)는 폐혈관 저항 평가에 사용된다.
8. 선별 검사 방법
산전 선별은 임신 18~22주 정밀 태아 심초음파를 통해 시행된다. 4방단면도에서 양측 심실 크기의 현저한 불균형, 방실판막의 일측화, 또는 심실중격 소실이 단일심실을 시사하는 핵심 소견이다. HLHS는 4방단면도에서 우심 우세, 좌심 위축, 소형 승모판·대동맥이 특징으로 산전 진단률이 높다. 산전 진단 시 분만 계획, 신생아 응급 처치 준비, 부모 상담이 즉각 진행되어야 한다. 출생 후 선별에서 신생아 선천심장병 스크리닝(맥박산소포화도 측정)이 청색증형 단일심실을 발견하는 데 기여하나, 폐혈류 과다형 HLHS에서는 SpO₂가 초기에 정상 범위일 수 있어 주의가 필요하다. 심잡음 청진, 말초 맥박 촉진, 전신 관류 상태 평가가 신생아 검진에서 중요하다. HLHS의 경우 출생 후 PGE1 즉각 투여가 동맥관 개존 유지의 최우선 조치이다.
9. 진단법
단일심실의 정확한 해부 진단과 수술 계획을 위해 체계적 다모달 영상 평가가 필수적이다. 심초음파는 1차 진단 도구로 Anderson의 분절 분석법을 적용하여 심방 배치, 방실 연결, 심실 형태학, 대혈관 연결을 기술한다. 우세 심실이 형태학적 좌심실인지 우심실인지 구별(DILV vs DIRV), 방실판막의 공통 여부 및 기능, 비우세 심실의 유출로 방향, 대혈관 배치, 심실중격 위치와 크기, 폐동맥/대동맥 협착 여부를 평가한다. 심장 CT 혈관조영술은 3차원 혈관 해부, 대정맥 연결 이상(이중 상대정맥 등), 폐정맥 이상 환류를 확인하는 데 사용된다. 심장 MRI는 심실 용적 정량화, 심근 특성화, 폰탄 수술 후 혈역학 평가에 우수하다. 심도자술은 Glenn 전후 및 Fontan 전 폐혈관 저항(PVR) 측정, 압력 평가에 필수적이며, PVR >4 Wood units/m² 또는 평균 폐동맥압 >15 mmHg인 경우 Fontan 적합성이 문제된다. 염색체 마이크로어레이 및 WES는 동반 증후군 배제와 유전 상담에 적용한다.
10. 치료법
단일심실의 치료는 완전 교정이 불가능하여 Fontan 순환 구축을 목표로 하는 3단계 고식적 수술 경로가 표준이다.
1단계: 신생아기 고식 수술 (생후 1~2주)
폐혈류 과다형(HLHS 포함): Norwood 술식(폐동맥-대동맥 문합 + 대동맥 성형 + 수정 BTS 또는 Sano 우심실-폐동맥 도관)으로 단일 심실이 체순환과 폐순환 모두를 담당하는 단일 심실 평행 순환을 조성한다. 폐혈류 과다형 일반: 폐동맥 밴딩(PA banding)으로 폐혈류를 제한하여 폐혈관 보호. 폐혈류 부족형: 체-폐 단락(BTS)으로 폐혈류 보강.
2단계: 양방향 Glenn 수술 (생후 3~6개월)
상대정맥(SVC)을 우폐동맥에 직접 문합하여 상반신 정맥혈이 심실을 거치지 않고 직접 폐로 유입되게 한다. 폐혈관 저항이 낮고 성장이 어느 정도 이루어진 이후 시행한다.
3단계: Fontan 수술 (만 2~4세)
하대정맥(IVC)도 폐동맥에 연결(총 폐정맥 연결, TCPC, total cavopulmonary connection)하여 체정맥 혈류 전체가 폐를 통해 산화된 후 단일 심실로 돌아오는 Fontan 순환을 완성한다. 심외 도관(extracardiac conduit) 방식 또는 외측 터널(lateral tunnel) 방식이 주로 사용된다. Fontan 창(fenestration)을 두어 초기 생리적 적응을 돕는다.
수술 후 관리: 항응고 요법(아스피린 또는 와파린), 이뇨제, ACE 억제제, 정기 심초음파·MRI 추적, 단백소실장병증·간섬유화·부정맥 등 폰탄 합병증 감시가 지속된다. 성인기 전환 의료(GUCH)는 폰탄 관련 장기 합병증 관리의 핵심이다.
11. 예후
현대적 3단계 Fontan 수술 후 단일심실 환자의 장기 생존율은 과거에 비해 크게 향상되었으나 일반 인구보다 현저히 낮다. Mayo Clinic의 40년 추적 연구(Pundi 등, 2015)에서 Fontan 수술 후 10년, 20년, 30년 생존율은 각각 74%, 61%, 43%였다. 주요 사망 원인은 심부전, 돌연사(부정맥), 혈전색전증, 폰탄 관련 다기관 부전이다. 폰탄 관련 장기 합병증으로는 단백소실장병증(protein-losing enteropathy, PLE, 약 5~10%), 폰탄 관련 간질환(Fontan-associated liver disease, FALD: 간섬유화, 간경변, 간세포암), 폐동정맥 기형(PAVM), 심방세동·심방조동, 혈전색전증이 대표적이다. 신경발달 결과: 체외순환 시간 및 수술 횟수에 비례하여 신경발달 지연, 학습 장애, 실행기능 저하가 나타날 수 있다. 임신은 폰탄 환자에서 고위험으로 분류되며 산전 다학제 상담이 필수적이다. 심장 이식이 말기 폰탄 부전의 최종 선택지가 될 수 있다.
12. 예방법
단일심실/이중유입심실의 특이적 1차 예방법은 현재 없으나, 알려진 위험인자 제거를 통한 일반적 선천심장기형 예방이 권고된다. 임신 전·초기 엽산(400~800 μg/일) 보충, 당뇨 최적 혈당 조절(HbA1c <6.5%), 태아독성 약물 회피(리튬, 발프로산, 이소트레티노인)가 전반적 선천심장기형 위험 감소에 기여한다. HLHS, 삼첨판 폐쇄증 등 단일심실 관련 기형이 가족 내에서 발생한 경우, 재발 위험(약 2~4%)을 고려한 산전 유전 상담과 정밀 태아 심초음파가 제공되어야 한다. Noonan 증후군, CHARGE 증후군, 22q11.2 결손 등 알려진 유전 증후군이 확인된 경우 단일심실 동반 여부 정밀 평가가 필요하다. 산전 HLHS/단일심실 진단 후 임신 지속 여부 및 치료 방향 결정을 위한 다학제 상담—소아심장과, 유전과, 신생아과, 선천심장외과, 사회사업—이 제공되어야 한다. 진단 후에는 체계적 3단계 수술 계획과 Fontan 관련 합병증 장기 감시 체계 구축이 예후 최적화의 핵심이다.
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