開放式/開管式循環系統

**循環系統**（英語：circulatory system），也稱為**心血管系統**（英語：cardiovascular system）或**血管系統**（英語：vascular system）是負責血液循環，在細胞間傳送養分（如胺基酸及電解質）、氧氣、二氧化碳、荷爾蒙及血球的生物系統。循環系統在抵抗疾病、維持體溫和使體內 pH 值之動態平衡亦有所作用。有關血液流動的研究稱為血液動力學，有關血液流動特性的研究稱為血液流變學。

廣義的循環系統包括循環血液的心血管系統及循環淋巴的淋巴系統。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。血液中包括血漿、紅血球、白血球及血小板，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，由組織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、心臟及血管組成。淋巴系統由淋巴、淋巴結及淋巴管組成，從組織液中過濾血漿，即為淋巴。循環系統分為兩部分：體循環和肺循環。包括人類在內的脊椎動物其循環系統（心血管系統）為閉鎖式循環系統，血液只在心臟及血管（包括動脈、靜脈及微血管）形成的網路中流動。有些無脊椎動物有開放式循環系統（心血管系統）。而淋巴系統屬於開放式循環系統，有輔助路徑讓多餘的組織液回到血液中。更原始的雙胚層動物門沒有循環系統。

心血管疾病、淋巴結腫大等在內的疾病影響著循環系統。心臟病學家是專門研究心臟的醫學專家，而心胸外科醫生則專門研究心臟及其周圍區域的手術，血管外科醫生專注於循環系統的其他部位。

## 分類

### 無循環系統

一個沒有循環系統的動物的例子是扁形蟲（扁形動物門）。它們的體腔沒有內層或流動性。它們有一個口直通錯綜複雜的消化系統。因為這種蟲子太扁平了，消化的物質可以擴散到所有的細胞中。氧氣可以從水中擴散到扁形蟲的細胞中。因此無需循環系統，每一個細胞也能獲得營養、水和氧氣。細菌和原核生物也沒有循環系統。

### 開放式循環系統

淋巴系統是開放的循環系統，淋巴主要由水、無機鹽（主要是 Na+、Cl-、K+、Mg2+ 和 Ca2+）和有機化合物（主要是碳水化合物、蛋白質和脂類）組成。氧氣主要由血紅蛋白運輸。

他們在節肢動物的免疫系統中發揮作用。

### 閉鎖式循環系統

循環系統主要由心臟、血液和血管組成。所有脊椎動物，以及環節動物（例如蚯蚓）和頭足動物（如烏賊和章魚）的循環系統都是閉循環系統，血液不會離開血管，包括動脈、毛細血管和靜脈。

魚、兩棲動物、爬行動物、鳥和哺乳動物顯示演化的不同階段。

#### 哺乳動物循環

貧氧血由兩個主要的靜脈收集：上腔靜脈和下腔靜脈。上腔靜脈和下腔靜脈中的血液進入右心房。帶血液回到心臟自身的冠狀竇也把血液輸送到右心房。右心房是兩個心房中比較大的一個，因為它需要裝下從身體中流入的更大量的血液（對於從肺中流入的血液量來說）。血液然後通過三尖瓣被泵入右心室。然後血液從右心室經由半月瓣膜泵入肺動脈，進入肺中（在這裡它被氧化），然後進入肺靜脈。富氧血接著進入左心房。血液然後通過二瓣膜（又叫冠狀瓣膜）進入左心室。左心室比右心室更厚更強壯，因為他要把血液泵到全身（體循環）。從左心室，血液經由半月瓣膜泵到大動脈。一旦血液進入體循環，貧氧血將再次被收集到主靜脈中（最後到上下腔靜脈），然後重複上述過程。

## 發育

循環系統的發育是由胚胎的血管發生開始。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。靜脈系統是在人類胚胎發育第 4-8 週時由三個雙邊靜脈開始。胎兒循環從發育的第八週開始，胎兒循環不包括肺，經由動脈幹跳過肺的循環。胎兒在出生前，是由母體透過胎盤及臍帶提供氧氣及營養。

### 動脈發育

人體的動脈是自胚胎的第四週開始，由主動脈弓及背主動脈發育。第一及第二主動脈弓退化，只形成上頜動脈及鐙骨動脈。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、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、腎上腺動脈和性腺動脈。最後正面的動脈分支會形成卵黃動脈及臍動脈。卵黃動脈形成消化道的腹腔動脈、腸繫膜上動脈及腸繫膜下動脈。在出生後，臍動脈將形成髂內動脈。

### 靜脈發育

人類的靜脈系統是由卵黃靜脈、尿囊靜脈及主靜脈開始發育。

## 臨床重要性

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。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。血管外科則是針對其他血管部位的外科手術研究。

### 健康和疾病

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、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和慢性。心血管疾病一般會稱為生活形態疾病，因為疾病多半是緩慢發展，而且和個人運動、飲食、是否吸菸等生活習慣有關。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。深靜脈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、短暫性腦缺血發作或是中風。

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、神經學家及介入性放射學家來治療，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，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。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、體育運動及避免吸菸等。

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，後者是指一些在出生後循環系統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。

雖然血液循環問題經常用藥物治療，但攝入某些食物也能改善血液流動性。常見的促進血液循環的食物有：辣椒粉、石榴、洋蔥、肉桂、大蒜、薑黃、甜菜及核桃等。

### 測量技術

循環系統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，包括用脈搏計量測脈搏以得知心臟跳動頻率（心率）、用血壓計量測血壓、或是用聽診器聽心臟雜音，可以檢測出一些心瓣的問題。心電圖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，例如可以將插管或導管插入動脈中來量測脈壓或肺動脈楔壓。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）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。胸部血管造影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，而下肢靜脈超聲可以看腿部是否有形成血栓。

### 手術

有許多手術和循環系統有關，包括冠狀動脈旁路移植、血管再成形術中用的冠狀動脈支架、靜脈剝脫術等。

循環系統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% 循環系統的手術是在門診部門進行。

## 歷史

在公元前十六世紀的《埃伯斯氏古醫籍》，是古埃及醫學著作，其中有 700 處方和補救措施，有生理的，也有靈性的。在古醫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。雖然對於循環系統的概念只有部份正確，這是早期科學思考的證據之一。

約公元前 4 世紀，希波克拉底學派的物理學家發現心臟瓣膜。

公元 2 世紀，古羅馬醫生蓋倫（Claudius galen, 約 129-200）發現動脈里有血液，並認為人體心室里右心室的血液可通過小孔進入左心室。

在中國兩千多年前，《黃帝內經》寫到「諸血皆歸於心」「經脈流血不止，周環不休」。

16 世紀，科學家發現心室沒有小孔，而是通過肺部到達左心室。

17 世紀，英國醫生威廉・哈維 （William Harvey，1578 年 4 月 1 日－1657 年 6 月 3 日）根據實驗，證實了動物體內的血液循環現象，並闡明了心臟在循環過程中的作用，指出血液受心臟推動，沿著動脈血管流向全身各部，再沿著靜脈血管返回心臟，環流不息。他還測定過心臟每博的輸出量。

安德烈・弗雷德里克・考南德、沃納・福斯曼及迪金森・伍德拉夫・理查茲因為「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。

## 參見

* 心臟病學
* 淋巴系統
* 血管
* 心肌

## 註釋

## 參考文獻

## 外部連結

* Cardiovascular Topics
* Studies on Hemodynamics and Coronary Circulation
* The Circulatory System, a comprehensive overview
* The InVision Guide to a Healthy Heart （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） An interactive website
* http://cnx.org/content/m46646/latest/ （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* Reiber C. L. & McGaw I. J. (2009). "A Review of the "Open" and "Closed" Circulatory Systems: New Terminology for Complex Invertebrate Circulatory Systems in Light of Current Findings". _International Journal of Zoology_ **2009**: 8 pages. doi:10.1155/2009/301284.
* Patwardhan K. The history of the discovery of blood circulation: unrecognized contributions of Ayurveda masters （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）. Adv Physiol Educ. 2012 Jun;36 (2):77–82.
* Michael Servetus Research Study on the Manuscript of Paris by Servetus (1546 description of the Pulmonary Circulation)