循环系统

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统（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。

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### 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。

### 体循环

体循环从左心出发，将氧合血通过主动脉输送至全身组织。体循环可进一步分为宏循环（通过大血管输送血液）和微循环（通过毛细血管网进行物质交换）两个层面。

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### 血管

循环系统的血管包括动脉、静脉和毛细血管，其中连接心脏的粗大血管被称为大血管。

#### 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。

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#### 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。

## 发育

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。

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### 动脉发育

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。

### 静脉发育

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

许多疾病会影响循环系统，包括影响心血管系统的心血管疾病，以及影响淋巴系统的淋巴疾病。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。

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### 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。

### 手术

有许多关于循环系统的手术，例如冠状动脉旁路移植、血管成形术、静脉剥脱术等。

循环系统的手术大部分会在住院部进行，而较少在门诊部进行。在美国，只有28%循环系统的手术是在门诊部进行。

## 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。

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### 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

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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。

人体的淋巴系统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、蛋白质和脂类）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阶段。

## 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（Dwivedi, Shridhar）和吉里什·德维迪（Dwivedi, Girish）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。

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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（Treatise on Pulse）》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。

## 外部链接

- The Circulatory System
- Michael Servetus Research Study on the Manuscript of Paris by Servetus (1546 description of the Pulmonary Circulation)