循环系统(circulatory system)是负责血液流动循环的生物系统,通过血液将摄取的营养物质、激素和其他信号分子输送到全身各处,同时进行气体交换,并将细胞代谢产生的废物排出体外。循环系统包含血液和心血管系統(cardiovascular system);在一些资料中,“循环系统”和“心血管系统”可视为同义词,常可交替使用。
广义的循环系统涵盖了负责“血液循环的心血管系统”和负责“淋巴循环的淋巴系统”。其同时维持了血液和淋巴的循环。在动物中,循环系统可分为闭管式和开管式两种类型。
淋巴系统是循环系统的重要补充,通过将身体组织中的多余血浆回收到血液循环中,从而维持血液循环的正常运作。其属于开放系统,循环速率比血液慢,还与免疫系统协同工作。
循环系统不仅维持血液和淋巴的循环,还起到抵抗疾病、调节体温以及维持体液酸碱平衡的作用。研究血流力学的学科被称为血液动力学,研究血液流动特性的学科则被称为血液流变学。
心血管系统分为两部分:体循环和肺循环;而淋巴系统由于是单向(向心性)的开放系统并无独立封闭肺部回路,因此不区分此两大循环。
解剖
循环系统由心脏、血管和血液组成,其中心血管系统通常专指心脏与血管部分。该系统可分为体循环和肺循环两大主要通路。肺循环的血液从右心流出,经肺部完成气体交换后返回左心;而体循环的氧合血则从左心泵入全身的各组织,脱氧血再通过腔静脉回流至右心。体循环可进一步分为宏循环和微循环两个层面。
成人体内大约有5升血液,血液由血浆、红细胞、白细胞和血小板组成。循环系统与消化系统协同工作,为心脏和全身组织提供所需的营养物质。
除主要循环外,人体还在许多区域有局部循环,包括冠状循环、脑循环(营养脑部)、肾循环(营养肾脏)及支气管循环(营养支气管)。人体的循环系统属于封闭系统,血液始终在血管内流动;而淋巴系统作为其重要的子系统,由淋巴管、淋巴器官、淋巴结和淋巴液组成。该系统是一个开放系统,作用是协助组织液回收并参与免疫。
的示意图,显示了血液从向肺循环和体循环的气体交换情况]]
心脏
心脏是驱动血液流向全身的泵。人体心脏分为四个腔室:左心房、左心室、右心房和右心室,分别对应体循环和肺循环的血液供给与回流。
肺循环
在肺循环中,脱氧血会经上、下腔静脉汇入右心房,并通过三尖瓣进入右心室,再经肺动脉瓣泵入肺动脉最终抵达肺部。在肺部,血液会释放二氧化碳并吸收氧气,之后氧合血会经肺静脉返回左心房。
动脉
氧合血经主动脉瓣离开左心室进入体循环。主动脉作为体循环的起始部分,其血管壁富有弹性,有助于维持全身血压。主动脉发出供应胸部、上肢和头颈部的分支后,会穿过膈肌的主动脉裂孔进入腹腔,继续下行并分支供应腹部、盆部、会阴及下肢。随着主动脉逐渐分支变细,其弹性会降低而顺应性则会增加。
毛细血管
动脉分支为微动脉,进而形成毛细血管,毛细血管重新汇合后会进入静脉系统。据估算,一位70公斤成人体内肌肉的毛细血管总长度可达9,000至19,000公里。
静脉
毛细血管汇合成微静脉,再逐渐汇合为静脉。静脉系统的大部分血液最终经上腔静脉(主要收集心脏以上部位的血液)和下腔静脉(主要收集心脏以下部位的血液)回流至右心房。
门静脉系统
通常的血液循环遵循“动脉→毛细血管→静脉→心脏”的路径,但门静脉系统是例外。在人体中的典型例子是肝门静脉:它收集胃肠道毛细血管吸收过消化产物的血液,随后并不直接回流到心脏,而是进入肝脏内形成第二套毛细血管网。
發育
循环系统的发育始于胚胎期的血管生成。人体的动脉和静脉源自胚胎的不同部位。动脉主要起源于弓动脉,它位于胚胎上方,由六对动脉弓组成。静脉则在胚胎的4至8周期间由三对双侧静脉开始形成。胎儿循环从胚胎的第八周开始建立,此时肺循环未执行功能,血液通过动脉干绕过肺部循环。胎儿在出生前的氧气与营养由母体通过胎盘和脐带提供。[[圖像:Erytrocyte deoxy to oxy v0.7.gif|thumb|一段典型的人体红细胞在循环系统中循环的动画]]
動脈發育
人体的动脉从胚胎第四周开始发育,主要来源于弓动脉和背主动脉。第一、第二对弓动脉逐渐退化,仅保留上颌动脉和镫骨动脉。第三、第四及第六对弓动脉则形成主要的动脉系统,而第五对弓动脉则完全退化。
背主动脉起始于胚胎背侧,两侧各一条,是动脉系统发育的基础。约有三十条较小的动脉从背主动脉的后侧和两侧发育而来。
靜脈發育
人类静脉系统由脐静脉、卵黄静脉和主静脉发育而成。
功能
在健康成人于海平面吸入空气时,动脉血中约98.5%的氧气与血红蛋白分子结合存在,其余约1.5%则以溶解状态存在于血浆及其他液体中。血红蛋白是脊椎动物体内氧气的主要运输载体。
临床意义
許多疾病會影響循環系統,包括影響心血管系統的心血管疾病,以及影響淋巴系統的淋巴疾病。相关专业包括心脏病学、心胸外科和血管外科,分别专注于心脏、心脏周围组织以及血管疾病的诊断和治疗。
疾病
心血管疾病是影响心脏和血管的各种疾病的总称。其中许多发病缓慢,且与个人的运动习惯、饮食结构、吸烟等生活方式密切相关。
动脉粥样硬化是多种心血管疾病的病理基础。其特征是在中、大动脉壁内逐渐形成粥样斑块,这些斑块可能增大或破裂导致血管阻塞,也是急性冠状动脉综合征的主要危险因素。此外,动脉粥样硬化还可能并发动脉瘤或动脉夹层等疾病。
另一类常见的心血管疾病与血栓形成有关,血栓可发生在动脉或静脉。常见的深静脉血栓主要出现在下肢,尤其在长期静坐或活动受限的人群中易发。血栓脱落后可形成栓子,随血流进入肺或脑等部位,可能导致肺栓塞、短暂性脑缺血发作或脑卒中等严重后果。
此外,心血管疾病也可能为先天性疾病,例如先天性心脏缺陷。需要注意的是,并非所有循环系统的变异都为病理性,其中相当一部分只是解剖上的生理差异。[[圖像:Arteria-lusoria MRA MIP.gif|thumb|迷走右锁骨下动脉的磁共振血管造影|240x240px]]
检查
循环系统的功能和健康状况可通过多种方法评估,包括无创检查和侵入性检查。常规的无创检查是基础,例如通过测量脉搏评估心率,用血压计测量动脉血压,或用听诊器检查心脏杂音来提示瓣膜或血流异常。心电图则用于评估心脏电传导功能。
侵入性检查可提供更直接的血流动力学数据。例如通过在动脉内插入导管,以测量脉压或肺动脉楔压。血管造影是通过向动脉内注入造影剂以显示动脉分支结构的技术,可用于给心脏或脑部的血管成像,也可在直接对动脉进行干预,例如置入血管支架,并植入弹簧圈控制出血。
影像学技术在血管检查中也被广泛应用。磁共振血管成像可以无创显示血管异常,CT肺动脉造影专门评估肺部血供,血管超声能够诊断血管狭窄、血栓和功能不全,而血管内超声则通过插入导管获得血管壁及血管腔的信息。
手術
有許多关于循环系统的手術,例如冠状动脉旁路移植、血管成形術、静脉剥脱术等。
循环系统的手術大部份會在住院部進行,而較少在門診部進行。在美國,只有28%循环系统的手術是在門診部進行。
其他动物
包括人类在内的脊椎动物,其循环系统属于闭锁式循环系统,血液仅在心脏及由动脉、静脉和微血管组成的血管网络中流动。而一些无脊椎动物则具有开放式循环系统,更简单的动物甚至没有专门的循环系统。
的消化系统(深色)]]
无循环系统
例如扁形动物没有血液循环系统。它们的体腔缺乏血液,口直接通向复杂的肠道。由于体积小且消化道高度分支,消化产物可通过扩散到达所有细胞,同时氧气也可从水中直接扩散至细胞。这一系统弥补了循环系统的缺失。
一个无循环系统的动物的例子是涡虫纲(扁形动物门)。它们的体腔没有血液。它们的口直通错综复杂的肠道。因其体积小而消化道有大量分枝,消化的物质可扩散到所有细胞中,氧气也可从水中扩散至其细胞,故无需循环系统,每个细胞也能获得营养、水和氧气。细菌等原核生物也没有循环系统。
开放式循环系统
大型软体动物(除头足纲外)和节肢动物的体内氧气运输主要依赖组织液,其中含有血蓝蛋白,这种蛋白在节肢动物的免疫系统中也发挥作用。小型节肢动物如剑水蚤科和部分昆虫缺乏血蓝蛋白,它们通过遍布全身的呼吸系统来完成气体交换。
人体的淋巴系統可视为开放式循环系统,淋巴主要由水、无机盐(主要是Na+、Cl-、K+、Mg2+和Ca2+)和有机化合物(主要是碳水化合物、蛋白质和脂類)组成,用来回收过剩组织液并容纳免疫细胞。
闭锁式循环系统
闭锁式循环系统主要由心脏、血液和血管组成。所有脊椎动物,以及环节动物(如蚯蚓)和头足动物(如乌贼和章鱼)的循环系统都是闭锁式,血液始终保持在血管内流动,包括动脉、毛细血管和静脉。
鱼、两栖动物、爬行动物、鸟和哺乳动物的心血管系统显示演化的不同階段。
历史
在公元前6世纪,古印度阿育吠陀医师苏什鲁塔已掌握体液循环的基本知识。他似乎也了解了动脉的结构,这被什里达尔·德维迪()和吉里什·德维迪()称为“管道”。古希腊对循环系统的首次重要研究由柏拉图在《蒂迈欧篇》中完成。他认为血液循环遵循体内元素运动的一般规律,因此并未赋予心脏的特殊性。 公元前3世纪初,希波克拉底学派的一位医生发现了心脏瓣膜,但当时尚未正确理解其功能。
1025年,波斯医师伊本·西那在《医典》中沿用了希腊学说,错误地认为心室中存在血液可通过的孔隙。尽管如此,他“正确论述了心动周期和瓣膜功能”,并在《脉论()》中对血液循环有所预见。 他还首次对脉搏作出了正确解释:“脉搏的每一次跳动包括两个运动和两个停顿:舒张 → 停顿 → 收缩 → 停顿。脉搏是心脏与动脉的交替舒张和收缩运动。”
1628年,英国医师威廉·哈维通过一系列实验出版了《心血运动论》,“证明了人体内静脉与动脉之间存在直接联系,而不仅仅通过肺部联系。更重要的是,他指出心脏跳动可通过体表极小的连接实现血液的持续循环。”这一概念性的飞跃逐渐说服了医学界。
安德烈·弗雷德里克·考南德、沃纳·福斯曼及迪金森·伍德拉夫·理查兹因为“发明心脏导管术和发现循环系统的病态变化”,在1956年获得了诺贝尔医学奖。
参见
- 心脏病学
- 淋巴系統
- 血管
- 心肌
参考资料
外部链接
- [https://web.archive.org/web/20040611041411/https://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/BIOBK/BioBookcircSYS.html The Circulatory System]
*[https://web.archive.org/web/20121113223851/https://www.michaelservetusresearch.com/ENGLISH/works.html Michael Servetus Research] Study on the Manuscript of Paris by Servetus (1546 description of the Pulmonary Circulation)
评论 (0)