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人体血液循环——哈维是怎样想的

人体中的血液是从哪里来的呢?又会流到哪里去呢?它们在人体内做着怎样的运动?

 

公元2世纪,希腊医生、动物解剖学家盖伦,经过对人体的解剖研究和思考,建立了关于血液运动的系统理论。盖伦认为,人体内有两套血液运动系统。一套是静脉血的运动系统。他认为这个系统的血液来源于肝脏中营养物质的转化。暗红色的静脉血沿着静脉血管组成的系统流经全身。静脉血在将营养物质输送到全身的同时,血液自身也会被吸收而消失。另一套是动脉血的运动系统。盖伦认为,这个系统的血液形成于左心室中,是右心室的血液通过中间隔膜的孔道流过去,再和空气以及所谓的元气混合而形成的。鲜红色的动脉血沿着动脉血管组成的系统流经全身,也是在输送营养物质的同时被吸收而消失。在盖伦的血液运动模型中,血液的运动犹如潮汐一样一涨一落朝着一个方向运动。无论是静脉血还是动脉血,都是从形成到消失的单方向的运动。

 

那么,什么是动脉?什么又是静脉?

 

动脉和静脉,都是人体内运送血液的血管,只不过它们的作用是不相同的。血液流进心脏的血管称为静脉血管,血液流出心脏的血管就称为动脉血管。

 

什么是左、右心室?

 

达芬奇——不错,就那个画画的达芬奇——他通过对尸体的解剖,发现人的心脏是由四个腔组成,这四个腔分别为:左心房、右心房、左心室、右心室。

 

人体的血液运动,真的像盖伦描述的那样吗?公元13世纪,叙利亚的医学家纳菲发现,心脏左右心室之间的隔膜很厚。而且,隔膜上面并没有像盖伦所设想的孔道。也就是说,血液是不可能从右心室直接流到左心室的。既然,血液不可能从右心室直接流到左心室。那么,盖伦所说的动脉血的来源就存在着问题。精于解剖的英国医生哈维也对盖伦的理论产生了怀疑。

 

威廉·哈维,生于1578年,去世于1657年,是英国17世纪著名的生理学家和医生。哈维的怀疑来源于他的计算。他知道:心脏每次跳动时的排血量是可以测量的,心脏每分钟跳动的次数也是可以测量的,只要用简单的乘法运算就可以得到心脏每小时的排血量。他很快就得到了结果:

人体每次排血量大约是两盎司,也就是0.125磅(1盎司=0.0625)

由于心脏每分钟大约跳动72次,0.125*72*60=540

我们可以计算出:一个人每小时大约有540磅血液从心脏排入到主动脉中。1磅大约等于0.45公斤,540磅大约等于244.9公斤。这个重量远远超过了一个正常人的体重,更加远远地超过了血液本身的重量!如果血液就只是营养物质不断转化而形成的,那得需要多少营养物质才能形成这么多的血液呢?

是的,盖伦的理论确实有问题!一个简单的计算加上推理,就让盖伦的理论有点摇摇欲坠了。

 

看来,血液并非来自于营养物质源源不断的转化。那么,如此大量的血液来自哪里呢?

 

哈维想:人体的血液可能不是源源不断产生的,而是在血管里一直不停地做循环运动。

 

哈维大胆的猜测不是没有道理。我们不妨来看一个总量不变,不断循环计算的例子:假如100个人,在教室里和走廊上排着队,依次从前门进教室,从后门出教室,这100个人一直做着这样的循环运动。按照教室前门每秒钟进1人的速度,请你计算一下,10分钟共有多少人次进来?天呢,竟然进来了600个人。为什么计算结果会多于实际人数呢?因为这100人一直在做着从教室前门教室里教室后门走廊教室前门的循环运动呀!

 

到目前为止,血液在血管里做循环运动,也只是哈维的一个猜测而已。亚里斯多德也有过这样的猜测,但和哈维用计算的方法相比就逊色多了。

 

如果血液在人体内是循环运动的,那么血液在心脏和血管中一定是单向运动,而不是来回往返运动的。如果真是这样,那么,又如何保证血液在心脏和血管里运动时不倒流呢?弄清这些疑问,对于解剖高手哈维而言没有多少难度。在接下来的九年时间里,哈维反反复复解剖了至少80种动物,包括蚯蚓、蛇、青蛙、鱼类、鸡、鸽子、狗、老鼠、猴子等等。他不断地“从解剖实践中获取知识。”通过活体解剖,他对各种动物心脏的运动、动脉的运动、心房心室的运动进行了详细的观察和分析。

 

哈维发现,左右两边的心房和心室之间都有一个瓣膜相隔,而且,这个瓣膜就像单向开关的门,只允许血液朝一个方向流动。如果瓣膜是心脏里防止血液倒流的“设备”,那么,血管中是否也有防止血液倒流的“设备”呢?

 

哈维想起他的老师哲罗姆•法布里修斯的一个发现,他的老师发现,静脉血管里有一种静脉瓣的构造。在他老师看来,这个静脉瓣的作用,是为了减缓血液在血管里流动的速度。

 

静脉瓣真的是来减缓血液流动的速度吗?

 

哈维解剖了许多动物的静脉血管,发现血管里半月形的静脉瓣,都是朝着心脏方向生长的。

如此看来,静脉瓣有可能并不是为了减缓血液流动的速度,而极有可能是为了防止血液的倒流。

 

为了确认静脉瓣的作用,哈维用探针刺入血管中进行研究。他发现,当探针沿着某个方向试探时,探针很快就触碰到静脉瓣;而当他调整探针的方向,朝着刚才的相反方向试探,探针却没有触碰到静脉瓣。如果探针就是血液的话,是否就意味着,血液朝某个方向流动时,会受到静脉瓣的阻碍,而朝相反的方向流动时,将不会受到静脉瓣的影响?

 

通过探针的实验,哈维确信:静脉瓣应该就是静脉血管里防止血液倒流的一种“设备”。至此,哈维得出了结论:“现在能够说明的只是发现了心脏的作用,是通过心室将血液从静脉运送到动脉,再通过动脉将血液分配到身体各个部分。”

 

按照哈维的结论,你可以画出一个心脏作用的示意图。一根连着心脏的静脉血管,负责将血液运送到心脏;另一根连着心脏的动脉血管,负责将血液从心脏运送到身体各处。

 

心脏里的血液运动就这么简单吗?当然不。因为人的心脏是由左心房、左心室,右心房、右心室四个腔构成的,而且左心房左心室和右心房右心室之间还有着很厚的隔膜。如果心脏只需要连接静脉和动脉,一个左心房和左心室就已经足够了。为什么还要有右心房和右心室呢?

 

难道右心房和右心室是备用的吗?哈维认为:如果只是为了滋养肺部而没有另外的目的的话,人体就不需要有右心房和右心室了。既然有了右心房和右心室,那只能说明,增加的右心房和右心室是有“另外的”目的的。

 

这个“另外的”目的是什么呢?

 

在哈维看来,拥有肺部器官的一般是恒温动物。他认为,这些动物成熟以后,体内的热度会增加,这就需要一些途径来降低热度。他又认为,血液在肺部循环流动,就是把依靠肺部呼吸的空气降低热度的一个过程。那么,降低体内热度的血液肺部循环,就是右心房右心室存在的“另外”目的吗?哈维就是这样认识的,但是哈维的这个认识却是错误的。既然哈维关于血液肺部循环目的的认识是错误的,那么,血液肺部循环的正确目的又是什么呢?问题留给你啦,你可以从网络或图书中寻找答案。

 

尽管哈维有关血液肺部循环目的的论述是错误的,但是他所描述的血液肺部循环的过程却是正确的。血液从右心室经过肺动脉血管流到肺部,然后经过肺部的肺静脉血管流入左心房,再流入左心室,接着,血液便从左心室流向一个大的动脉血管——主动脉,这个大动脉血管把血液运送到全身各处。血液从静脉血管流到动脉血管的运动过程,差不多搞清楚了。搞清楚了也只能算是半个循环,因为大家并不清楚血液是否也能从动脉血管流到静脉血管。于是,寻找血液从动脉血管流到静脉血管的证据成了关键。

 

哈维想:如果自己构想的血液循环真的存在的话,那么在人体四肢上就应该有血液流动方向刚好相反的动脉血管和静脉血管。而且,血液应该是在四肢的末端,从动脉血管流入静脉血管的。

 

那到底是不是这样呢?先不妨假设血液正是这样流动的。依据这个假设,如果只是阻断了手脚某处动脉血的流动,会出现什么情况?如果只是阻断了手脚某处静脉血的流动,又会出现什么情况呢?如果同时阻断了手脚某处的动脉血和静脉血的流动呢?为了解决这些问题,哈维设计了手臂绑扎实验。在手臂的肘关节偏上位置用带子将手臂绑扎起来,然后观察动脉和静脉中出现的情况。他先是紧紧地绑扎住手臂,目的在于同时阻断动脉血管和静脉血管中血液的流动。过了一会儿,他发现绑扎带一侧的动脉血管肿胀起来,同一侧的静脉血管则瘪塌下去,脉搏消失了,手也开始变冷。

 

实验的现象说明了什么?

 

动脉血管肿胀是因为扎带阻止了动脉血管中血液的流动,血液在扎带附近越积越多;静脉血管瘪塌是因为扎带阻止了静脉血管中血液的流动,血液补充不了静脉血管中血液的流失。脉搏消失,说明动脉血管里血液流动在减弱;手变冷,则说明手已经出现了缺血状态。

 

哈维继续他的手臂绑扎实验,他修改了一下实验的条件,把原先绑扎很紧的扎带放松了一些。

他现在只想阻碍静脉血的流动,看看阻碍后,静脉血管、动脉血管、手以及脉搏又会发生怎样的变化?

 

过了一会儿,绑扎带的一侧,静脉血管发生了肿胀,动脉血管则没有变化,而脉搏又出现了,手的颜色也越来越红润。

 

这些现象又说明了什么?

 

受阻的静脉血管肿胀,说明静脉血管中不断有血液流过来,在绑扎处越积越多。静脉血管中不断流过来的血液又是从哪里来呢?不可能来自静脉血管,也不可能来自体外,那只有一种可能,就是来自于动脉血管。

 

绑扎实验在一定程度上证明了哈维的猜测。尽管这位解剖大师没有亲眼观察到动脉血管和静脉血管之间勾连的毛细血管,他还是大胆推测动脉血管和静脉血管之间一定有一种联通的血管,所以他毫不犹豫地确立了他的理论:血液循环理论。

 

1657年,哈维逝世。又过了四年,伽利略发明的望远镜,被意大利生物学家马尔比基教授改制为显微镜。马尔比基用显微镜研究人体的微细结构,观察到毛细血管的存在,证实了哈维理论的正确性。

 

创作团队

策划:梅也  主讲:张剑平  编辑:曹敏  视频制作:邢欢欢

 

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