循环系统

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人类循环系统正视简图,红色为动脉,蓝色为静脉。

生物體內的循环系统英语:circulatory system)也稱為心血管系統血管系統,是一組讓血液循環,在細胞間傳送養分(如胺基酸電解質)、氧氣二氧化碳荷爾蒙血球生物系統,循环系统也可以抵抗疾病,並且維持体温和使体内pH值稳定(动态平衡)。有關血液流動的研究稱為血液動力學英语hemodynamics,有關血液流動特性的研究稱為血液流变学英语hemorheology

廣義的循环系统包括循環血液的心血管系統及循環淋巴淋巴系統[1]。心血管系統和淋巴系統是二個獨立的系統,淋巴的長度較血管要長很多[2]。血液中包括血漿紅血球白血球血小板,由心臟及血管循環全身,傳送氧氣、養份到各細胞,也從各細胞回收代謝廢物。淋巴本質上是過剩的血漿,由组织液中經毛細血管過濾,之後回到淋巴系統。心血管系統由血液心臟血管組成[3]。淋巴系統由淋巴、淋巴結淋巴管組成,從组织液中過濾血漿,即為淋巴。

包括人類在內的脊椎动物其循环系统(心血管系統)為闭鎖式循环系统,血液只在心臟及血管(包括動脈靜脈微血管)形成的網路中流動。有些無脊椎動物有开放式循环系统(心血管系統)。而淋巴系統屬於开放式循环系统,有輔助路徑讓多餘的組織液回到血液中[4]。更原始的双胚层英语diploblastic動物沒有循环系统。

分類[编辑]

以動畫方式說明典型的人體紅血球循環系統。此動畫是在實際的測量時間(20秒一個週期)下不但呈現出紅血球在進入微血管後產生變形,而且沿著循環系統的氧化更迭狀態也改變了顏色。

无循环系统[编辑]

一个没有循环系统的动物的例子是扁形虫扁形动物门)。它们的体腔没有内层或流动性。它们有一个口直通错综复杂的消化系统。因为这种虫子太扁平了,消化的物质可以扩散到所有的细胞中。氧气可以从扩散扁形虫的细胞中。因此无需循环系统,每一个细胞也能获得营养、水和氧气。細菌和原核生物也没有循环系统。

开放循环系统[编辑]

淋巴系統是开放的循环系统,淋巴主要由无机(主要是Na+Cl-K+Mg2+Ca2+)和有机化合物(主要是碳水化合物蛋白质脂類)组成。氧氣主要由血紅蛋白運輸。

它們是自由漂浮的細胞,也是血細胞,在血淋巴中。他們在節肢動物免疫系统中發揮作用。

闭鎖循环系统[编辑]

循环系统主要由心脏血液血管组成。所有脊椎動物,以及环节动物(例如蚯蚓)和头足动物(如乌贼章鱼)的循環系統都是閉循環系統,血液不會離開血管,包括动脉毛细血管静脉

两栖动物爬行动物哺乳动物顯示演化的不同階段。

哺乳动物循环[编辑]

贫氧血(几乎不含氧的血液)由两个主要的静脉收集:上腔静脉下腔静脉。上腔静脉和下腔静脉中的血液进入右心房。带血液回到心脏自身的冠状窦也把血液输送到右心房。右心房是两个心房中比较大的一个,因为它需要装下从身体中流入的更大量的血液(对于从肺中流入的血液量来说)。血液然后通过三尖瓣英语Tricuspid valve被泵入右心室。然后血液从右心室经由半月瓣膜泵入肺动脉,进入肺中(在这里它被氧化),然后进入肺静脉。富氧血接着进入左心房。血液然后通过二瓣膜英语Mitral valve(又叫冠状瓣膜)进入左心室。左心室比右心室更厚更强壮,因为他要把血液泵到全身(体循环)。从左心室,血液经由半月瓣膜泵到大动脉。一旦血液进入体循环,贫氧血将再次被收集到主静脉中(最后到上下腔静脉),然后重复上述过程。

發育[编辑]

循环系统的發育是由胚胎血管發生英语vasculogenesis開始。人體的動脈及靜脈是由胚胎的不同部位生成。動脈主要是由主動脈弓開始發育,是位在胚胎上方的六對動脈弓。静脉系统是在人類胚胎發育英语Human embryogenesis第4-8週時由三个双边靜脈開始。胎儿循环英语Fetal circulation從發育的第八週開始,胎儿循环不包括肺,經由動脈幹英语truncus arteriosus跳過肺的循環。胎兒在出生前,是由母體透過胎盤脐带提供氧氣營養[5]

動脈發育[编辑]

人體的動脈是自胚胎的第四週開始,由主動脈弓背主動脈英语dorsal aortae發育。第一及第二主動脈弓退化,只形成上頜動脈鐙骨動脈英语stapedial arteries。動脈系統是由第三、第四及第六主動脈弓發育而來(第五主動脈弓完全退化)。

背主動脈位置在胚胎的背部,一開始是在胚胎的兩側,之後會發育成動脈的基礎。幾乎有三十條較小的背部及兩側的動脈會從這裡發育。這些分支會形成肋間動脈英语intercostal arteries、手臂和腿的動脈、腰動脈及骶外側的動脈。分支背部的動脈會形成腎動脈英语Renal artery腎上腺動脈英语Inferior suprarenal artery性腺動脈。最後正面的動脈分支會形成卵黃動脈臍動脈英语umbilical arteries。卵黃動脈形成消化道腹腔動脈腸系膜上動脈英语Inferior suprarenal artery腸系膜下動脈英语inferior suprarenal artery。在出生後,臍動脈將形成髂內動脈英语Internal iliac artery

靜脈發育[编辑]

人類的靜脈系統是由卵黃靜脈英语vitelline vein尿囊靜脈英语umbilical vein主靜脈英语cardinal veins開始發育。

臨床重要性[编辑]

許多疾病會影響循環系統,包括影響血管系統的心血管疾病,以及影響淋巴系統的淋巴疾病英语Lymphatic disease心臟病學是和心臟有關醫學的研究,胸腔外科學是專門針對心臟及周圍部位的外科手術研究。血管外科英语Vascular surgery則是針對其他血管部位的外科手術研究。

健康和疾病[编辑]

心血管疾病,又稱為循環系統疾病、迴圈系統疾病,是一系列涉及循環系統的疾病。心血管疾病包括:心臟病低血壓高血壓高血糖症英语Hyperglycemia中風心肌梗死血栓動脈硬化等。

心血管疾病可以細分為急性慢性。心血管疾病一般會稱為生活形態疾病英语lifestyle disease,因為疾病多半是緩慢發展,而且和個人運動、飲食、是否吸煙等生活習慣有關。許多的心血管疾病與動脈硬化有關,是小的粉瘤英语atheroma附著大或中的動脈血管壁,最後會破裂,造成動脈的堵塞。這也是急性冠狀動脈綜合症的危險因子。動脈硬化也和動脈瘤英语aneurysm之類的問題有關。

另一種主要的心血管疾病為血栓,可能會在動脈或是靜脈上出現。深。静脉血栓大部份會在腿部出現,若長時間久坐,容易出現此症狀。血栓可能會脫落,形成活動的栓子,也會移動到身體的其他部位,可能會造成肺栓塞短暂性脑缺血发作或是中風

這些疾病都有著相似的病因、病發過程及治療方法。實際上,心血管疾病是由心臟學家胸部外科醫生血管外科醫生英语Vascular surgery神經學家介入性放射學家英语Interventional radiology來治療,視乎那一個器官系統需要接受治療。這些專業範疇有著一定的重疊,有時須要不同學科的專家一起來完成某些步驟。

超過7千1百萬的美國人有著心血管問題[6],而其他西方國家同樣面對日益高企的心血管疾病數字。它是美國及大部份歐洲國家的頭號殺手。[6]當心臟問題出現時,往往其病因(動脈硬化)已經發展了接近十年的時間。所以現時強調防止動脈硬化的方法,如健康飲食體育運動及避免吸煙等。

心血管疾病也可能是先天的,例如先天性心臟病或是持續性胎循環英语persistent fetal circulation,後者是指一些在出生後循环系统應該要有的變化並非如預期出現。也不是所有的先天循環系統變異都屬於疾病,大部份只是解剖變異而已。

测量技术[编辑]

循环系统及其器官的機能的健康情形可以用許多人工方式或是機器來量測。其中有許多簡單的步驟已是心血管檢查中的一部份,包括用脉搏计量測脉搏以得知心臟跳動頻率(心率)、用血压计量測血壓、或是用聽診器心臟雜音英语cardiac murmur,可以檢測出一些心瓣的問題。心电图也可以記錄心臟的電生理活動。

也有一些侵入式的檢查方式,例如可以將插管導管插入動脈中來量測脈壓英语pulse pressure肺動脈楔壓英语pulmonary wedge pressure血管造影術是將染料注射到動脈中,以產生可以看到的動脈樹,可以用在心臟(心導管檢查英语Coronary catheterization)或是大腦中。在血管可視化的同時,血管堵塞或窄化可以用插入支架來治療,而出血問題可以用插入線圈來改善。核磁共振也可以用在血管視覺化,稱為磁共振血管造影英语magnetic resonance angiography胸部血管造影英语CT pulmonary angiogram可以評估肺部血液流動的情形

檢查也會用到超音波來確認血管是否健康,頸動脈的杜卜勒超音波檢查可以看頸動脈是否窄化,而下肢静脉超声英语lower limbs venous ultrasonography可以看腿部是否有形成血栓

手術[编辑]

有許多手術和循环系统有關,包括冠状动脉旁路移植血管再成形術中用的冠狀動脈支架英语Coronary stent靜脈剝脫術英语Vein stripping等。

循环系统的手術大部份會在住院部門進行,比較少在門診部門進行。在美國,只有28%循环系统的手術是在門診部門進行[7]

发现历史[编辑]

最早有關循環系統的著作是在西元前十六世紀的《埃伯斯氏古医籍英语Ebers Papyrus》,是古埃及醫學著作,其中有700处方和补救措施,有生理的,也有靈性的。在古医籍中有提到心臟及動脈之間的連接。埃及人認為空氣由嘴巴進入體內,再進入心臟及肺臟。空氣再由心臟開始,經血管到身體的各個部位。雖然對於循环系统的概念只有部份正確,這是早期科學思考的證據之一。

公元前4世纪希波克拉底学派的物理學家發現心臟瓣膜

英国医生威廉·哈维 (William Harvey,1578年4月1日-1657年6月3日)根据实验,证实了动物体内的血液循环现象,并阐明了心脏在循环过程中的作用,指出血液受心脏推动,沿着动脉血管流向全身各部,再沿着静脉血管返回心脏,环流不息。他还测定过心脏每博的输出量。

安德烈·弗雷德里克·考南德沃纳·福斯曼迪金森·伍德拉夫·理查兹因為「發明心臟導管術和發現循環系統的病態變化」,在1956年獲得了諾貝爾醫學獎[8]

参见[编辑]

註釋[编辑]

  1. ^ 道兰氏医学词典中的circulatory system
  2. ^ http://www.cancerresearch.uk
  3. ^ 道兰氏医学词典中的cardiovascular system
  4. ^ Sherwood, Lauralee. Human Physiology: From Cells to Systems. Cengage Learning. 2011: 401–. ISBN 978-1-133-10893-1. 
  5. ^ Whitaker, Kent. Fetal Circulation. Comprehensive Perinatal and Pediatric Respiratory Care. Delmar Thomson Learning. 2001: 18–20. ISBN 978-0-7668-1373-1. 
  6. ^ 6.0 6.1 American Heart Association. Heart Disease and Stroke Statistics-2006 Update (PDF). 2006. 
  7. ^ Wier LM, Steiner CA, Owens PL. Surgeries in Hospital-Owned Outpatient Facilities, 2012. HCUP Statistical Brief #188. Rockville, MD: Agency for Healthcare Research and Quality. April 17, 2015. 
  8. ^ The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1956. Nobel Foundation. [2007-07-28]. 

参考文献[编辑]

外部链接[编辑]