心血管系统：生理，器官功能，组织学 - 解剖生理学 - 2025

的心血管系统是一套复杂的血管，其传送细胞和血液之间的物质，以及血液和环境之间。它的组成部分是心脏，血管和血液。

心血管系统的功能是：1）将氧气和营养物质分配到人体组织；2）将二氧化碳和代谢废物从组织输送到肺和排泄器官；3）有助于免疫系统的功能和温度调节。

资料来源：Edoarado

心脏充当两个泵，一个用于肺循环，另一个用于全身性。两种循环都需要心脏腔室有序收缩，使血液单向移动。

肺循环是指肺与心脏之间的血液流动。它允许血液气体和肺泡的交换。全身循环是心脏与身体其他部位（不包括肺部）之间的血液流动。它涉及器官内外的血管。

对先天性心脏病的研究已使新生儿和成年人的心脏以及与先天性缺陷有关的基因或染色体的解剖学知识有了长足的进步。

生活中获得的大量心脏病取决于年龄，性别或家族史等因素。健康的饮食，体育锻炼和药物可以预防或控制这些疾病。

通过成像技术的进步，可以可靠地诊断循环系统疾病。同样，外科手术的进步使大多数先天性缺陷和许多非先天性疾病得以纠正。

心脏的解剖学和组织学

摄影机

心脏的左侧和右侧在功能上有所不同。的每一侧分为两个腔室，上腔室称为心房，下腔室称为心室。两个腔室主要由一种称为心脏的特殊类型的肌肉组成。

心房或上室被房间隔隔开。心室或下腔室被室间隔隔开。右心房壁很薄，三个静脉将血液排入内部：上腔静脉和下腔静脉以及冠状窦。这种血液来自身体。

心脏的一部分。来源：Diagram_of_the_human_heart_（已裁剪）_pt.svg：Rhcastilhos衍生作品：Ortisa

左心房壁厚是右心房壁的三倍。四个肺静脉将含氧的血液排入左心房。这种血液来自肺部。

心室的壁，尤其是左心室的壁比心房的壁厚得多。肺动脉从右心室开始，将血液引导到肺部。主动脉从左心室开始，将血液引导到身体的其他部位。

心室的内表面有肋骨，有成束和束缚的肌肉，称为小梁角膜。乳头肌伸入心室腔内。

阀门

心室的每个开口均由防止血液回流的阀门保护。瓣膜有两种类型：房室瓣（三尖瓣和三尖瓣）和半月瓣（肺和主动脉）。

二尖瓣是二尖瓣，将左心房（心房）与同一侧的心室相连。三尖瓣在同一侧将右心房（心房）与心室相连。

尖头是心内膜的叶形褶皱（一种由纤维结缔组织增强的膜）。房室瓣的牙尖和乳头肌由细绳状的称为腱索的结构连接在一起。

半月阀是袋状结构。肺动脉瓣由两片小叶组成，将右心室与肺动脉相连。主动脉瓣由三片小叶组成，将左心室与主动脉相连。

将心房与心室分开的一条纤维结缔组织带（纤维环）为肌肉附着和瓣膜插入提供了表面。

壁

心脏壁由四层组成：心内膜（内层），心肌层（内中层），心外膜（外中层）和心包（外层）。

心内膜是类似于血管内皮的细胞薄层。心肌包含心脏的收缩成分。

心肌由肌肉细胞组成。这些细胞中的每一个都有肌原纤维，形成称为肉瘤的收缩单位。每个肌节都有从相反的线突出的肌动蛋白丝，并围绕着厚的肌球蛋白丝组织。

心外膜是被冠状血管穿透而通向心肌的间皮细胞层。这些血管向心脏供应动脉血。

心包是位于结缔组织上的上皮细胞的松散层。它形成了一个膜囊，心脏在其中被悬浮。它附着在隔膜下方，胸膜侧面和胸骨前面。

血管系统的组织学

大血管共有三层结构，即：内膜，中膜和外膜。

内膜是最内层，是一层被弹性组织覆盖的内皮细胞。该层控制血管通透性，血管收缩，血管生成并调节凝血。

手臂和腿部静脉的内膜内膜有瓣膜，可防止血液回流，将血液导向心脏。这些瓣膜由内皮和少量结缔组织组成。

作为中间层的中膜通过由弹性蛋白组成的内部弹性片与内膜分开。中膜由包埋在细胞外基质中的平滑肌细胞和弹性纤维组成。在动脉中，中膜较厚，而在静脉中则较薄。

外膜外膜是三层中最强的。它由胶原蛋白和弹性纤维组成。该层是限制屏障，可防止血管扩张。在大动脉和静脉中，外膜含有血管脉管，小血管，这些血管为血管壁提供氧气和营养。

心脏生理

驱动系统

心脏的规律性收缩是心肌固有节律的结果。收缩开始于心房。它跟随心室（心房和心室收缩）的收缩。随后放松心房和心室（舒张期）。

专门的心脏传导系统负责激发电活动并将其传输至心肌的所有部位。该系统包括：

-两小块特殊组织，即：窦房结（SA结）和房室结（AV结）。

-位于脑室的His束及其分支和Purkinje系统。

在人的心脏中，SA结位于右心房，靠近上腔静脉。前房室结位于房间隔的右后部。

节律性心脏收缩源自SA节点上自发产生的电脉冲。电脉冲的产生速度由该节点的起搏器单元控制。

SA节点中生成的脉冲穿过AV节点。然后，它继续通过His及其分支束向心室肌中的Purkinje系统运动。

心脏肌肉

心肌细胞通过椎间盘连接。这些细胞彼此串联和并联连接，从而形成肌肉纤维。

插入盘的细胞膜相互融合，形成可渗透的间隙，从而允许离子和电流的快速扩散。因为所有细胞都是电连接的，所以据说心肌在功能上是电合胞体。

心脏由两个合理组成：

-中庭之一，由中庭的墙壁组成。

-心室，由心室壁组成。

心脏的这种分裂允许心房在心室收缩之前不久收缩，从而使心脏泵有效。

心肌的动作电位

离子在细胞膜上的分布会在细胞内部和外部之间产生电位差，这种电位差称为膜电位。

哺乳动物心脏细胞的静息膜电位为-90 mV。刺激产生动作电位，这是膜电位的变化。这种潜能扩散并引起收缩的开始。动作电位分阶段发生。

在去极化阶段，心脏细胞受到刺激，电压门控钠通道的开放和钠进入细胞的发生。在通道关闭之前，膜电位达到+20 mV。

在最初的复极化阶段，钠通道关闭，细胞开始复极化，钾离子通过钾通道离开细胞。

在高原期，发生钙通道的打开和钾通道的快速关闭。快速的复极化阶段，钙通道的关闭和钾通道的缓慢打开使细胞恢复到其静息电位。

收缩反应

肌肉细胞中电压依赖性钙通道的开放是使Ca ⁺²进入心肌的去极化事件之一。Ca ⁺²是耦合去极化和心脏收缩的效应子。

细胞去极化后，发生Ca ⁺²进入，这触发了肌浆网中Ca ^{+ 2-}敏感通道释放额外的Ca ⁺²。这会使Ca ⁺²浓度增加一百倍。

去极化后，心肌的收缩反应开始。当肌肉细胞重新极化时，糖浆网会重新吸收过量的Ca ⁺²。Ca ⁺²浓度恢复到初始水平，使肌肉放松。

斯塔林心脏定律的说法是“收缩过程中释放的能量取决于初始纤维的长度”。静止时，纤维的初始长度取决于心脏的舒张充盈程度。在充盈阶段结束时，在心室中形成的压力与心室的体积成比例。

心脏功能：心动周期和心电图

在舒张末期，二尖瓣和三尖瓣打开，主动脉和肺动脉瓣关闭。在整个舒张期，血液进入心脏并充满心房和心室。当心室扩张和AV阀关闭时，填充速度变慢。

心房肌肉或心室收缩的收缩会减少上腔静脉和下腔静脉以及肺静脉的气孔。血液趋于通过进入的血液运动的惯性保留在心脏中。

心室收缩或心室收缩开始，AV阀关闭。在此阶段，心室肌肉几乎没有缩短，心肌将血液压在心室上。这称为等容压力，持续直至心室中的压力超过主动脉中的压力，并且肺动脉及其瓣膜打开。

心电图电位变化的测量结果反映在心电图中：P波是由心房去极化产生的；QRS复合体以心室去极化为主。T波是心室的复极。

循环系统的功能

组件

循环分为全身（或外周）循环和肺循环。循环系统的组成部分是静脉，小静脉，动脉，小动脉和毛细血管。

小静脉从毛细血管中吸收血液，并逐渐与大静脉融合。静脉将血液带回心脏。静脉系统中的压力很低。血管壁很薄，但肌肉足以收缩和膨胀。这使它们成为可控的血液储备。

动脉具有在高压下将血液输送到组织的功能。因此，动脉具有坚固的血管壁，血液高速运动。

小动脉是动脉系统的小分支，充当控制管道，血液通过这些分支输送到毛细血管。小动脉的肌肉壁很强，可以收缩或扩张几次。这允许动脉根据需要改变血流。

毛细血管是小动脉中的小血管，可以在血液和组织液之间交换营养，电解质，激素和其他物质。毛细管壁很薄，并具有许多水和小分子可渗透的孔。

压力

当心室收缩时，左心室的内部压力从零增加到120 mm Hg。这导致主动脉瓣打开，血流被排入主动脉，主动脉是体循环的第一条动脉。收缩期的最大压力称为收缩压。

然后主动脉瓣关闭，左心室放松，因此血液可以通过二尖瓣从左心房进入。舒张期称为舒张期。在此期间，压力下降至80毫米汞柱。

因此，收缩压和舒张压之间的差为40 mm Hg，称为脉压。复杂的动脉树降低了脉动的压力，使脉动很少，使流向组织的血液连续不断。

右心室的收缩与左心室的收缩同时发生，将血液推过肺动脉瓣并进入肺动脉。这分为小动脉，小动脉和毛细血管的肺循环。肺压（10–20 mm Hg）远低于全身压力。

对出血的循环反应

出血可以是外部的或内部的。当它们很大时，需要立即就医。血液量的显着减少会导致血压下降，这是使血液在循环系统中运动以提供组织需要维持生命所需的氧气的力。

压力下降会被压力感受器感知到，从而降低其排出率。位于脑底部的脑干的心血管中心检测到了基底感受器的活动减少，从而释放出一系列试图恢复正常血压的体内平衡机制。

髓质心血管中心增加了对右侧窦房结的交感刺激，这：1）增加了心肌的收缩力，增加了每个脉搏中泵出的血液量；2）增加单位时间内的节拍数。这两个过程都会增加血压。

同时，髓质心血管中心会刺激某些血管的收缩（血管收缩），迫使它们所包含的部分血液移动到循环系统的其余部分，包括心脏，从而增加血压。

对运动的循环反应

在运动过程中，人体组织需要更多的氧气。因此，在进行有氧运动时，通过心脏的血液泵送速度应从每分钟5升升至35升。实现此目的的最明显的机制是每单位时间心跳次数的增加。

搏动的增加伴随着：1）肌肉中的动脉血管舒张；2）消化系统和肾脏系统的血管收缩；3）血管的血管收缩，这增加了通向心脏的静脉回流，因此增加了其可以泵送的血液量。因此，肌肉接受更多的血液，从而获得更多的氧气

神经系统，特别是髓性心血管中心，在通过交感神经刺激做出的运动反应中起着根本性的作用。

胚胎学

在人类胚胎发育的第4周，循环系统和血液开始形成“血岛”，出现在卵黄囊的中胚层壁中。这时，胚胎开始变得太大，以至于氧气的分布只能通过扩散来实现。

最初的血液由有核红细胞（例如爬行动物，两栖动物和鱼类的红细胞）组成，来自位于“血岛”的称为成血管细胞的细胞。

在第6-8周，由典型的哺乳动物无核红细胞组成的血液开始向肝脏移动。到第6个月，红细胞定居在骨髓中，肝脏产生的红细胞开始下降，并在新生儿早期停止。

胚胎血管由三种机制形成：

-原位聚结（血管生成）。

-内皮前体细胞（成血管细胞）向器官的迁移。

-从现有血管发育（血管生成）。

心脏来自中胚层，在妊娠的第四周开始跳动。在颈和头区域的发育过程中，胚胎的前三个分支弓形成了颈动脉系统。

疾病：部分清单

动脉瘤病。血压引起的动脉无力部分的加宽。

心律失常。由于心脏电传导不良，导致心律偏离正常规律。

动脉粥样硬化。由脂质，胆固醇或钙在大动脉内皮上的沉积（斑块）引起的慢性疾病。

先天性缺陷。出生时循环系统的遗传或环境起源异常。

血脂异常。血液脂蛋白水平异常。脂蛋白在器官之间转移脂质。

心内膜炎。由细菌感染（有时是真菌感染）引起的心内膜发炎。

脑血管疾病。由于部分大脑血流减少而导致的突然伤害。

瓣膜病。二尖瓣衰竭以防止不适当的血流。

失败的心。心脏无法有效收缩和放松，从而降低其性能并损害血液循环。

高血压。血压大于140/90毫米汞柱。通过破坏内皮产生动脉粥样硬化

梗塞。由于卡在冠状动脉中的血栓中断血流而导致部分心肌死亡。

静脉曲张和痔疮。水痘是已经被血液扩张的静脉。痔疮是肛门中的静脉曲张组。

参考文献

1. Aaronson，PI，Ward，JPT，Wiener，CM，Schulman，SP，Gill，JS1999。心血管系统一目了然，牛津大学Blackwell。
2. Artman，M.，Benson，DW，Srivastava，D.，Joel B. Steinberg，JB，Nakazawa，M.2005。心血管发育和先天性畸形：分子和遗传机制。布莱克威尔，马尔登。
3. Barrett，KE，Brooks，HL，Barman，SM，Yuan，JX-J。2019.Ganong对医学生理学的评论。纽约麦格劳-希尔。
4. Burggren，WW，Keller，BB，1997。《心血管系统的发展：生物的分子》。剑桥，剑桥。
5. Dzau，VJ，Duke，JB，Liew，C.-C. 2007。心血管遗传学和基因组学，心脏病专家，布莱克威尔，马尔登。
6. 农夫，CG1999。脊椎动物心肺系统的演变。生理学年度评论，61，573–592。
7. Gaze，DC，2012年。《心血管系统-生理，诊断和临床意义》。里耶卡InTech。
8. Gittenberger-de Groot，AC，Bartelings，MM，Bogers，JJC，Boot，MJ，Poelmann，RE2002。共同动脉干的胚胎学。小儿心脏病学进展，第15卷，第1-8页。
9. Gregory K. Snyder，GK，Sheafor，BA，1999。红细胞：脊椎动物循环系统进化的核心。美国动物学家，39，89–198。
10. Hall，JE2016。盖顿和霍尔医学生理学教科书。费城爱思唯尔。
11. Hempleman，SC，Warburton，SJ2013。颈动脉体的比较胚胎学。呼吸生理与神经生物学，185，3-8。
12. Muñoz-Chápuli，R.，Carmona，R.，Guadix，JA，Macías，D.，Pérez-Pomares，JM2005。内皮细胞的起源：循环系统无脊椎动物/脊椎动物过渡的evo-devo方法。《进化与发展》，第7卷，第351-358页。
13. 罗杰斯，K。2011。心血管系统。纽约大不列颠教育出版社。
14. Safar，ME，Frohlich，ED2007。动脉粥样硬化，大动脉和心血管风险。巴塞尔，Karger。
15. 萨克斯纳（Saksena），FB 2008年。心血管疾病局部和系统性体征彩色图集。布莱克威尔，马尔登。
16. Schmidt-Rhaesa，A。2007。器官系统的演变。牛津，牛津。
17. 泰勒（RB），2005年。《泰勒的心血管疾病：手册》。纽约斯普林格。
18. Topol，EJ等。2002。心血管医学教科书。费城的Lippincott Williams&Wilkins。
19. Whittemore，S.，Cooley，DA，2004。循环系统。纽约切尔西楼。
20. Willerson，JT，Cohn，JN，Wellens，HJJ，Holmes，DR，Jr.2007。心血管医学。伦敦斯普林格。