什麼是循環系統？

丁香葉

人體循環系統（簡化）。紅色表示動脈中攜帶的含氧血液，藍色表示靜脈中攜帶的脫氧血液。沒有顯示連接動脈和靜脈的毛細血管和淋巴管。

循環系統，也稱為心血管系統或血管系統，是一種器官系統，允許血液循環並輸送營養物質（如氨基酸和電解質），氧氣，二氧化碳，激素和血細胞進出細胞。在體內提供營養和幫助對抗疾病，穩定溫度和pH值，並維持體內平衡。

循環系統包括淋巴系統，淋巴循環。[1]例如，淋巴的通過需要比血液更長的時間。[2]血液是由血漿，紅細胞，白細胞和血小板組成的液體，由心臟通過脊椎動物血管系統循環，攜帶氧氣和營養物質並將物質從所有身體組織中排出。從間質液（細胞之間）過濾後，淋巴基本上是回收的過量血漿，並返回淋巴系統。心血管（來自拉丁語，意為「心臟」和「血管」）系統包括血液，心臟和血管。[3]淋巴，淋巴結和淋巴管形成淋巴系統，淋巴系統將間質液（細胞間）的過濾血漿作為淋巴液返回。

血液的循環系統被視為具有兩個組成部分，即全身循環和肺循環。[4]

雖然人類以及其他脊椎動物具有封閉的心血管系統（意味著血液永遠不會離開動脈，靜脈和毛細血管網路），但是一些無脊椎動物群體具有開放的心血管系統。另一方面，淋巴系統是一個開放系統，為過量的間質液返回血液提供了輔助途徑。[5]更原始的，具有外胚層的動物門缺乏循環系統。

許多疾病影響循環系統。這包括影響心血管系統的心血管疾病和影響淋巴系統的淋巴疾病。心臟病專家是專門研究心臟病的醫療專業人員，心胸外科醫生專註於心臟及其周圍區域的手術。血管外科醫生專註於循環系統的其他部分。

目錄

1 結構

1.1 心血管系統

1.1.1 動脈

1.1.2 毛細血管

1.1.3 靜脈

1.1.4 冠狀血管

1.1.5 門靜脈

1.1.6 心

1.1.7 肺

1.1.8 系統循環

1.1.9 腦

1.1.10 腎

1.2 淋巴系統

2 發展

2.1 心

2.2 動脈

2.3 靜脈

3 功能

3.1 心血管系統

3.2 淋巴系統

4 臨床意義

4.1 心血管疾病

4.2 調查

4.3 手術

5 社會與文化

6 其他動物

6.1 開放式循環系統

6.2 閉合循環系統

6.3 無循環系統

7 歷史記錄

8 參考

結構

心血管系統

描繪從身體掃描構建的心臟，主要靜脈和動脈。

人體動脈的橫截面

輸送到主要器官系統的心輸出量的相對百分比

人類心血管系統的基本組成部分是心臟，血液和血管。[6]它包括肺循環，通過肺部的「循環」，血液被氧化;和全身循環，一個「循環」通過身體的其餘部分，以提供含氧血液。還可以看到體循環在兩個部分中起作用 - 大循環和微循環。一般成年人的血液含有5至6夸脫（約4.7至5.7升），約佔其總體重的7％。[7]血液由血漿，紅細胞，白細胞和血小板組成。此外，消化系統與循環系統一起工作，以提供系統維持心臟泵送所需的營養。[8]

人類的心血管系統是封閉的，這意味著血液永遠不會離開血管網路。相反，氧氣和營養物質擴散穿過血管層並進入組織間液，其攜帶氧氣和營養物質到達靶細胞，二氧化碳和廢物以相反的方向。循環系統的另一個組成部分，即淋巴系統，是開放的。

動脈

另見：動脈系統

當離開左心室時，含氧血液通過主動脈半月瓣進入體循環。全身循環的第一部分是主動脈，一個巨大的厚壁動脈。主動脈弓形並且在穿過胸椎十塊椎骨水平的膈膜的主動脈開口後給予身體上部的分支，它進入腹部。後來它下降並向腹部，骨盆，會陰和下肢提供分支。主動脈壁是彈性的。這種彈性有助於維持整個身體的血壓。當主動脈從心臟接受幾乎五升的血液時，它會反衝並導致血壓升高。此外，隨著主動脈分支成較小的動脈，它們的彈性繼續下降並且它們的順應性繼續增加。

毛細血管

動脈分支成小動脈，然後進入毛細血管。[9]毛細血管合併，將血液帶入靜脈系統。[10]

靜脈

在它們穿過身體組織後，毛細血管再次合併成小靜脈，小靜脈繼續融合成靜脈。靜脈系統最終融合成兩個主要靜脈：上腔靜脈（粗略地說是排出心臟上方的區域）和下腔靜脈（粗略地說，從心臟下方的區域）。這兩條大血管進入心臟的右心房。

冠狀血管

主要文章：冠狀動脈循環

心臟本身通過體循環的小「環」供應氧氣和營養物，並且從四個腔室中包含的血液中獲得的很少。

門靜脈

主要文章：門靜脈

一般規則是來自心臟的動脈分支到毛細血管，毛細血管收集到通向心臟的靜脈。門靜脈是一個例外。在人類中，唯一重要的例子是肝門靜脈，它與胃腸道周圍的毛細血管結合，血液吸收各種消化產物;肝門靜脈不是直接回到心臟，而是分支到肝臟中的第二個毛細血管系統。

心臟

主要文章：心臟

從前面查看

心臟將含氧血液泵入體內，並將血液釋放到肺部。在人的心臟中，每個循環有一個心房和一個心室，並且全身和肺循環共有四個腔室：左心房，左心室，右心房和右心室。右心房是心臟右側的上腔。返回右心房的血液被脫氧（氧氣不足）並進入右心室，通過肺動脈泵送到肺部進行再氧合和去除二氧化碳。左心房接收來自肺部的新氧合血液以及進入強左心室的肺靜脈，以通過主動脈泵送到身體的不同器官。

冠狀動脈循環系統為心肌本身提供血液供應。冠狀動脈循環在兩個冠狀動脈的主動脈起點附近開始：右冠狀動脈和左冠狀動脈。在滋養心肌後，血液通過冠狀靜脈進入冠狀竇，並從此進入右心房。通過Thebesian瓣膜防止在心房收縮期間通過其開口的血液迴流。最小的心臟靜脈直接排入心腔。[8]

肺

肺循環從心臟傳出。顯示肺動脈和支氣管動脈。

主要文章：肺循環

肺的循環系統是心血管系統的一部分，其中貧氧的血液通過肺動脈從心臟泵送到肺部並通過肺靜脈返回，充氧，到達心臟。

來自上腔靜脈和下腔靜脈的缺氧血液進入心臟的右心房，並通過三尖瓣（右房室瓣）流入右心室，然後通過肺半月瓣泵入肺動脈進入肺動脈。肺部。氣體交換髮生在肺部，從而從血液中釋放出二氧化碳，並吸收氧氣。肺靜脈將現在富氧的血液返回左心房。[8]

稱為支氣管循環的單獨系統向肺部較大氣道的組織供血。

系統循環

顯示的體循環和毛細血管網路也與肺循環分開

全身循環是心血管系統的一部分，其將含氧血液從心臟通過主動脈從左心室輸送出血液，其中血液先前已經從肺循環沉積到身體的其餘部分，並且將耗盡氧的血液返回到心臟。[8]

腦

主要文章：腦循環

大腦的血液供應來自正面和背面的動脈。這些分別稱為「前」和「後」循環。前循環來自頸內動脈並供應大腦前部。後循環起源於椎動脈，並供應大腦和腦幹的背部。從前面和後面的循環在威利斯圓環處連接在一起（吻合）。

腎臟

腎循環接受約20％的心輸出量。它從腹主動脈分支並將血液返回上行腔靜脈。它是腎臟的血液供應，並含有許多專門的血管。

淋巴系統

主要文章：淋巴系統

淋巴系統是循環系統的一部分。它是淋巴管和淋巴毛細血管，淋巴結和器官，淋巴組織和循環淋巴網路。其主要功能之一是通過排空淋巴管將淋巴，引流和返回的間質液帶回心臟，返回心血管系統。它的另一個主要功能是適應性免疫系統。[11]

發展

主要文章：胎兒循環

循環系統的發展始於胚胎中的血管發生。人類動脈和靜脈系統從胚胎的不同區域發展而來。動脈系統主要由主動脈弓形成，在胚胎上部形成六對拱形。靜脈系統在胚胎髮生的第4-8周期間由三個雙側靜脈產生。胎兒血液循環在發育的第8周內開始。胎兒血液循環不包括通過動脈干閉塞的肺。出生前，胎兒通過胎盤和臍帶從母體獲得氧氣（和營養素）。[12]

心臟

主要文章：心臟發育

動脈

主要文章：主動脈弓

人類動脈系統起源於主動脈弓和從胚胎生命的第4周開始的背主動脈。第一和第二主動脈弓退回並分別僅形成上頜動脈和鐙骨動脈。動脈系統本身來自主動脈弓3,4和6（主動脈弓5完全消退）。

存在於胚胎背側的背主動脈最初存在於胚胎的兩側。它們後來融合成主動脈本身的基礎。大約30個較小的動脈從後面和側面分支。這些分支形成肋間動脈，手臂和腿的動脈，腰動脈和側骶動脈。主動脈兩側的分支將形成確定的腎，腎上和性腺動脈。最後，主動脈前部的分支由卵黃動脈和臍動脈組成。卵黃動脈形成胃腸道的腹腔，上腸系膜動脈和下腸系膜動脈。出生後，臍動脈將形成髂內動脈。

靜脈

人體靜脈系統主要來自卵黃靜脈，臍靜脈和主靜脈，所有這些都排入靜脈竇。

功能

心血管系統

循環系統中典型的人類紅細胞周期的動畫。這個動畫以更快的速度（平均60秒周期的約20秒）發生，並顯示紅細胞進入毛細血管時變形，以及隨著細胞在循環系統氧合狀態下交替變化顏色的條形。

主要文章：血液§氧氣運輸

在海平面壓力的健康人呼吸空氣中，動脈血樣本中大約98.5％的氧與血紅蛋白分子化學結合。大約1.5％的物質溶解在其他血液中，與血紅蛋白無關。血紅蛋白分子是哺乳動物和許多其他物種中氧的主要轉運蛋白。

淋巴系統

主要文章：淋巴系統§功能

臨床意義

許多疾病影響循環系統。這些包括許多影響心血管系統的心血管疾病和影響淋巴系統的淋巴疾病。心臟病專家是專門研究心臟病的醫療專業人員，心胸外科醫生專註於心臟及其周圍區域的手術。血管外科醫生專註於循環系統的其他部分。

心血管疾病

主要文章：心血管疾病

影響心血管系統的疾病稱為心血管疾病。

許多這些疾病被稱為「生活方式疾病」，因為它們隨著時間的推移而發展，並且與一個人的運動習慣，飲食，是否吸煙以及一個人做出的其他生活方式選擇有關。動脈粥樣硬化是許多這些疾病的前兆。這是小型動脈粥樣硬化斑塊在中大動脈壁上積聚的地方。這可能最終生長或破裂以阻塞動脈。它也是急性冠狀動脈綜合征的危險因素，急性冠狀動脈綜合征是以氧合血液突然缺乏心臟組織為特徵的疾病。動脈粥樣硬化還與諸如動脈瘤形成或動脈分裂（「解剖」）之類的問題相關。

另一種主要的心血管疾病涉及產生凝塊，稱為「血栓」。 這些可以起源於靜脈或動脈。 深靜脈血栓形成主要發生在腿部，是腿部靜脈凝塊的一個原因，特別是當一個人長時間靜止不動時。 這些凝塊可能會栓塞，意味著前往身體的另一個位置。 其結果可能包括肺栓塞，短暫性腦缺血發作或中風。

心血管疾病也可能是先天性的，例如心臟缺陷或持續的胎兒循環，其中出生後應該發生的循環變化不會。 並非所有對循環系統的先天性改變都與疾病相關，大量的是解剖學變異。

調查

鎖骨下動脈異常的磁共振血管造影

循環系統及其部件的功能和健康狀況以各種手動和自動方式測量。這些包括簡單的方法，例如心血管檢查的一部分，包括將人的脈搏作為一個人心率的指標，通過血壓計測量血壓或使用聽診器聽心臟因為雜音可能表明心臟瓣膜出現問題。心電圖也可用於評估通過心臟傳導電的方式。

也可以使用其他更具侵入性的手段。插入動脈的套管或導管可用於測量脈壓或肺楔壓。血管造影術涉及將染料注入動脈以觀察動脈樹，可用於心臟（冠狀動脈造影）或大腦。在動脈可視化的同時，可以通過插入支架來固定阻塞或狹窄，並且可以通過插入線圈來管理主動出血。 MRI可用於對動脈成像，稱為MRI血管造影。為了評估肺部的血液供應，可以使用CT肺血管造影。

血管超聲檢查包括例如：

血管內超聲

深靜脈血栓形成的超聲檢查

腿部慢性靜脈功能不全的超聲檢查

手術

本節需要擴展。您可以通過添加它來提供幫助。 （2015年3月）

在循環系統上進行了許多外科手術：

冠狀動脈搭橋手術

冠狀動脈支架用於血管成形術

血管外科

靜脈剝離

美容程序

心血管手術更可能在住院患者環境中進行，而不是在門診治療環境中進行;在美國，只有28％的心血管外科手術是在門診治療環境中進行的。[13]

社會與文化

其他動物

雖然人類以及其他脊椎動物具有封閉的心血管系統（意味著血液永遠不會離開動脈，靜脈和毛細血管網路），但是一些無脊椎動物群體具有開放的心血管系統。另一方面，淋巴系統是一個開放系統，為過量的間質液返回血液提供了輔助途徑。[5]更原始的，具有外胚層的動物門缺乏循環系統。

血管系統可能首次出現在6億年前的成釉細胞的祖先中，克服了擴散的時間 - 距離限制，而內皮在大約540-510萬年前在祖先的脊椎動物中進化。[14]

開放式循環系統

另見：血淋巴

蚱蜢的開放式循環系統 - 由心臟，血管和血淋巴組成。將血淋巴泵入心臟，進入主動脈，分散到頭部和整個血腔中，然後通過心臟中的口迴流，並重複該過程。

在節肢動物中，開放式循環系統是這樣一種系統，其中稱為血腔的腔內的液體直接用氧氣和營養物質對器官進行沐浴，血液和間質液之間沒有區別。這種混合液被稱為血淋巴或血淋巴。[15]動物在運動期間的肌肉運動可以促進血淋巴運動，但是將流動從一個區域轉移到另一個區域是有限的。當心臟放鬆時，血液通過開口毛孔（ostia）被吸回心臟。

血淋巴填充身體的所有內部血腔，並圍繞所有細胞。血淋巴由水，無機鹽（主要是鈉，氯，鉀，鎂和鈣）和有機化合物（主要是碳水化合物，蛋白質和脂質）組成。主要的氧轉運蛋白分子是血藍蛋白。

血淋巴中有遊離漂浮的細胞，即血細胞。它們在節肢動物免疫系統中發揮作用。

扁蟲，如這種Pseudoceros bifurcus，缺乏專門的循環器官

閉合循環系統

一個魚的兩室心臟

所有脊椎動物以及環節動物（例如蚯蚓）和頭足類動物（魷魚，章魚和親戚）的循環系統都是封閉的，就像人類一樣。儘管如此，魚類，兩棲動物，爬行動物和鳥類的系統仍顯示出循環系統演化的各個階段。[16]

在魚類中，該系統只有一個迴路，血液通過鰓的毛細管泵送到身體組織的毛細血管。這被稱為單循環循環。因此，魚的心臟只有一個泵（由兩個腔室組成）。

在兩棲動物和大多數爬行動物中，使用雙循環系統，但心臟並不總是完全分成兩個泵。兩棲動物的心臟有三腔。

在爬行動物中，心臟的室間隔不完整，肺動脈配有括約肌。這允許第二種可能的血流途徑。可以使括約肌收縮而不是血液流過肺動脈到達肺部，以使該血流通過不完全的室間隔進入左心室並通過主動脈流出。這意味著血液從毛細血管流到心臟並回到毛細血管而不是肺部。該過程對於體溫（冷血）動物的體溫調節是有用的。

鳥類，哺乳動物和鱷魚表現出心臟完全分離成兩個泵，總共四個心腔;人們認為鳥類和鱷魚的四腔心臟獨立於哺乳動物的進化。[17]

沒有循環系統

一些動物沒有循環系統，包括扁蟲。 它們的體腔沒有襯裡或封閉的液體。 相反，肌肉咽部導致廣泛分支的消化系統，促進營養物質直接擴散到所有細胞。 扁蟲的背腹扁平體形也限制了任何細胞與消化系統或生物體外部的距離。 氧氣可以從周圍的水擴散到細胞中，二氧化碳可以擴散出來。 因此，每個細胞都能夠獲得營養，水和氧氣，而無需運輸系統。

一些動物，例如水母，從它們的胃腸腔（它既是消化的地方又是一種循環形式）具有更廣泛的分支，這種分支允許體液到達外層，因為消化始於內部層。

歷史

人體解剖圖表的血管，包括心臟，肺，肝和腎。其他器官編號並圍繞它排列。在刪除此頁面上的數據之前，Vesalius建議讀者將頁面粘貼到羊皮紙上，並說明如何組裝這些碎片並將多層圖形粘貼到基礎「肌肉人」圖示上。 「Epitome」，fol.14a。 HMD系列，WZ 240 V575dhZ 1543。

最早的關於循環系統的著作可以在Ebers Papyrus（公元前16世紀）中找到，這是一種古埃及醫學紙莎草，含有700多種處方和療法，包括身體和精神。在紙莎草紙上，它承認心臟與動脈的聯繫。埃及人認為空氣通過口腔進入肺部和心臟。從心臟，空氣通過動脈傳播到每個成員。雖然這種循環系統的概念只是部分正確，但它代表了最早的科學思想之一。

在公元前6世紀，古代印度的阿育吠陀醫生Sushruta知道通過身體循環重要液體的知識。[18]他似乎也掌握了動脈的知識，被Dwivedi和Dwivedi（2007）描述為「渠道」。[18]心臟的瓣膜是公元前4世紀左右的希波克拉泰學校的醫生髮現的。然而，他們的功能當時沒有被正確理解。因為死後血管中的血液彙集，動脈看起來是空的。古代解剖學家認為它們充滿了空氣，而且它們用於運輸空氣。

希臘醫生，Herophilus，來自動脈的靜脈，但認為脈搏是動脈本身的屬性。希臘解剖學家Erasistratus觀察到生命中切斷的動脈出血。他將這一事實歸因於這樣一種現象，即從動脈中逃逸的空氣被靜脈和動脈之間非常小的血管進入的血液所取代。因此，他顯然假定毛細血管，但血液反向流動。[19]

在公元2世紀羅馬，希臘醫生蓋倫知道血管攜帶血液並識別出靜脈（深紅色）和動脈（更亮更薄）的血液，每個血液都具有獨特和獨立的功能。生長和能量來自於從乳糜中產生的肝臟中的靜脈血，而動脈血液通過含有氣體（空氣）並起源於心臟而具有活力。血液從創造器官流到身體的所有部位，並且沒有血液返回心臟或肝臟。心臟沒有抽血，心臟的運動在舒張期間吸入血液，血液由於動脈本身的脈動而移動。

Galen認為動脈血是由靜脈血通過室間隔中的「毛孔」從左心室向右傳遞??，空氣從肺通過肺動脈傳遞到心臟左側。當動脈血液產生「煙灰」時，蒸汽被產生並通過肺動脈傳遞到肺部以進行呼出。

1025年，波斯醫生阿維森納的「醫學佳能」「錯誤地接受了希臘關於心室中隔孔存在的觀點，血液在心室之間傳播。」儘管如此，阿維森納「正確地寫了關於心動周期和瓣膜功能的文章」，並且在他的「脈搏論」中「有了血液循環的願景」。[20] [需要驗證]同時也在改進蓋倫錯誤的脈搏理論，阿維森納提供了脈搏的第一個正確解釋：「脈搏的每個節拍包括兩個動作和兩個暫停。因此，擴展：暫停：收縮：暫停。[...]脈搏是心臟和動脈的運動......交替擴張和收縮的形式。「[21]

1242年，阿拉伯醫生Ibn al-Nafis成為第一個準確描述肺循環過程的人，他有時被認為是循環生理學的父親。[22] [未被引用] Ibn al-Nafis在他對阿維森納佳能解剖學的評論中說：

「...來自心臟右室的血液必須到達左室，但它們之間沒有直接的通路。心臟厚的隔膜沒有穿孔，沒有可見的毛孔，有些人認為或看不見的毛孔正如蓋倫所想的那樣。來自右腔的血液必須通過動脈腔（肺動脈）流到肺部，通過其物質傳播，與空氣混合，通過動脈靜脈（肺靜脈）到達左室心靈和那裡形成了至關重要的精神...「

此外，Ibn al-Nafis深入了解了毛細血管循環的更大理論。他表示，「肺動脈和靜脈之間必須存在小的溝通或毛孔（阿拉伯語中的manafidh）」，這是在發現毛細血管系統超過400年之前的預測。[23]然而，Ibn al-Nafis的理論局限於肺部的血液轉運，並沒有延伸到整個身體。

Michael Servetus是第一個描述肺循環功能的歐洲人，儘管他的成就在當時並未被廣泛認可，原因有幾個。 他首先在「巴黎手稿」[24] [25]（1546年左右）中對此進行了描述，但這項工作從未發表過。 後來他發表了這個描述，但是在一篇神學論文中，Christianismi Restitutio，而不是一本關於醫學的書。 這本書只有三本書倖存下來，但這些書仍然隱藏了幾十年，其餘的書在1553年出版後不久就因為宗教當局迫害塞爾維特而被燒毀。

更為人所知的肺循環發現是維薩利斯於1559年在帕多瓦的Realdo Colombo的繼任者。

圖片來自William Harvey的動畫片Anatomica de Motu Cordis et Sanguinis in Animalibus，1628

最後，Hieronymus Fabricius的學生William Harvey（他之前描述了靜脈的瓣膜而沒有認識到它們的功能），進行了一系列的實驗，並於1628年在Animalibus發表了「運動」（Anatomica de Motu Cordis et Sanguinis），其中「證明了必須在整個身體的靜脈和動脈系統之間建立直接聯繫，而不僅僅是肺部。最重要的是，他認為心臟的搏動通過身體四肢的微小連接產生了連續的血液循環。這是一個概念上的飛躍，與Ibn al-Nafis對心臟和肺部的解剖學和血流的改進完全不同。「[26]這項工作，基本上正確的闡述，慢慢地說服了醫學界。然而，Harvey無法確定連接動脈和靜脈的毛細血管系統;這些是後來由Marcello Malpighi於1661年發現的。

1956年，AndréFrédéricCournand，Werner Forssmann和Dickinson W. Richards因其心臟導管插入術和循環系統病理變化的發現而被授予諾貝爾醫學獎。[27]在他的諾貝爾演講中，Forssmann認為Harvey是分娩心臟病學在1628年出版了他的書。[28]

在20世紀70年代，Diana McSherry開發了基於計算機的系統來創建循環系統和心臟的圖像而無需手術。[29]

丁香葉