血液循环的发现与启示.pdf

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1、 血液循环的发现与启示血液循环的发现与启示 血液循环是人体基本生理过程中的重要组成部分。 心血管系统密切联系全身每一组织器 官, 在心脏搏动的推动下血液循环周流全身, 供给各组织器官氧气和营养, 并带走代谢产 物, 是维持机体各种组织器官正常活动的首要条件。 血液循环的发现， 是现代生理学诞生的 标志，是生物医学研究史上的里程碑，被列为医学发展史上十大最伟大的科学发现之首。英 国医生威廉哈维(William Harvey,1578-1657)是发现血液循环的主要贡献者，他不仅阐明 了血液循环途径, 而且极大地推动了整个生理学的发展, 成为现代生理学的奠基人。 恩格斯 对哈维的业绩给予高度评价，

2、“哈维由于发现了血液循环而把生理学(人体生理学和动物生理 学)确立为科学” (自然辩证法)。 （一）前哈维时代的盖仑的血液“潮汐运动说” 公元前五世纪, 号称“世界医学之父”的希波克拉底（Hippocrates,公元前 460-361） (图 1)认为,心脏为精神所在，动脉和静脉是两个互相独立的系统, 静脉输送血, 动脉输送 气。 肝生血, 进人右心室接受人体机能的温煦之后通过静脉送到全身。 左心室及动脉乃灵气 所在, 而灵气是由肺从空气中吸入体内的。 但在古代对心血管的认识中, 影响最大、 流传时 间最长的, 是古罗马的盖仑（C.Galen， 130-200） （图 2）的“潮汐运动说” 。

3、盖仑是继古 希腊希波格拉底之后的第一个伟大的医学泰斗， 也是最早用实验方法研究动物生理功能的先 驱，盖仑还在当时极其简陋的条件下，通过科学而巧妙的设计构思，进行了很多心血管功能 的有益探索。 例如从活体动物中分离出一段动脉, 结扎两端, 切开中间, 结果流出了鲜红的 血液, 从而彻底否定了过去关于动脉内只含空气, 静脉才含血液的错误观念。 盖仑认为, 动 脉血和静脉血的颜色不同是由其中是否含有“元气”造成的；消化的食物从肠道经肝门静脉 进入肝脏，把食物的有用部分变成带有“自然灵气” 的血液, 但不含“元气” 。血液在“自 然灵气”的推动下，一部分由肝分别送往身体的各部分，另一部分由肝静脉经下腔

4、静脉注入 右心室。进入右室的血液，部分通过动脉样的静脉（肺动脉）向肺里排出“烟气”, 这些烟 气被呼出体外；部分通过盖仑想象中的心室中隔上的孔进入左心室。在左心室，静脉血碰到 了由气管和静脉样的动脉（肺静脉）从外界带进来的“元气”, 两者混合, 就产生了颜色鲜 艳的动脉血及 “活力的灵气” , 再通过动脉系统分布到全身。 某些动脉中的血液流到大脑, 在 那里“活力的灵气”变成了“动物的灵气”, 然后通过中空的神经分布到全身，从而使全身 有了感觉。在“元气”的推动下，血液在体内作潮汐式的涨落运动（图 3），而现在看来, 上述 说法是极其可笑的。 由于盖仑虔诚地信奉上帝, 自觉维护宗教教义， 所以

5、教会反过来又对他 的理论赋予了极大的权威性, 让他的医学著作成为不可怀疑的金科玉律, 统治了西方整个 中世纪。 直至文艺复兴之前, 人们只要对盖仑的观点提出疑问就有被指控为异教徒而遭受严 酷惩罚的危险, 这种偶像崇拜阻碍了科学的发展, 堵塞了通向真理的道路,使人类对血液循 环的认识停滞了一千四百多年之久。 图 1 Hippocrates(公元前 460-361) 图 2 C.Galen（130-200） 图 3 的血液“潮汐运动说” （A）与哈维的血液循环(B) （二）文艺复兴时期血液循环生理的发展 十五世纪后半叶的文艺复兴， 激励了人们对大自然的探究。 哥白尼的新宇宙体系向封建 教会的迷信提

6、出了挑战，并使“地心说”破产，宣告了自然科学的独立和解放，从而开创了 认识人体的新纪元。 在此时期, 医学科学也突破了盖仑的神圣不可侵犯的成规旧说, 开始对 盖仑学说重新进行估价和批判， 取得了许多重要的新成果, 并为以后哈维最终发现血液循环 而使生理学成为一门科学作了充分的准备。 十六世纪是解剖学和医学进步的重要转折点。第一个对盖仑的血液“潮汐运动说”提出 质疑的是画家和雕塑家达 芬奇（da Vinci,1452-1519） （图 4） 。他曾经对人体的结构进 行过认真观察，第一个画出了优美、准确的心瓣膜图,并证明大动脉始端的瓣膜其作用在于 防止血液向心脏返流。 他还切开猪的胸壁观察动物活体

7、心脏的跳动。 他已认识到心脏实际上 是一块非常强有力的肌肉, 并发现无论怎样用力把气吹进肺, 都不能把气送入心脏, 这与 盖仑的血液循环概念相悖。 图4 da Vinci(1452-1519) 1543 年比利时的维萨里（A.Vesalius，15141564） （图 5）发表了自己划时代的巨著 人体的结构,发现并指出了盖仑的若干解剖学错误。他也曾细致地解剖了心脏、动脉、 静脉和静脉瓣膜, 并力图在心脏中隔上去寻找盖仑所预言的小孔， 但始终没有成功。 虽然他 在血液循环发现史上并没有直接的贡献， 但他强调要直接地观察人体, 而不能依赖于盖仑书 本上的结论。 更重要的是他倡导了一种不要迷信权威,

8、 而要忠于事实的思想， 打破了对盖仑 的盲目崇拜。西班牙人塞尔维特（Michael Svertus,1511-1553） （图 6）在论基督教的复 兴 一书中指出心脏中隔上并没有小孔, 因而认识到血液是不停地流过肺部的, 从而第一个 提出了肺循环的概念。 由于他所持的其他一些当时被视为异端邪说的观点, 塞尔维特最终被 耶稣教徒活活烧死, 为血液循环发现史写下了最为悲壮的一页。1559 年, 维萨里的助手和 学生哥伦布(Colomb，1516-1559) 出版了论解剖学一书, 对肺循环作了更为明确而详细 的描述。 图 5 A.Vesalius，15141564 图 6 M Servetus(15

9、11-1553) 法布里修斯(Hieronymus Fabricius,1537-1619)是哈维的老师, 他对静脉瓣膜的研究 也给哈维最终发现血液循环提供了重要的启示。1603 年法布里修斯出版的论静脉中的瓣 膜 完整地描述了静脉瓣膜的结构、 位置和分布, 并进行了活体实验, 演示了这些瓣膜的功 能。 他发现用绑带扎住手臂, 在静脉所经之处就会出现突起的小瘤, 它们正好与静脉瓣的位 置相吻合, 这些小瘤阻止你沿静脉方向推挤血液流向手掌。 法布里修斯虽然认识到静脉瓣可 以防止血液从心脏倒流回外周血管，但他还是不能摆脱静脉是把富有营养而缺乏“元气”的 血液运往各部位使用的陈旧观念， 并认为静脉瓣

10、的功能在于防止过多的血液流经静脉运往身 体肢端，而没能得出静脉瓣就是决定血液流向的阀门样结构的正确结论。 （三）哈维的“血液循环说” 文艺复兴以来，医学科学的研究虽然发现了一系列与盖仑理论相左的解剖学证据，但 没有一个人提出新的学说来推翻盖仑的血液“潮汐运动说” 。哈维（图 7）是英国当时最杰 出的医生和解剖学家，从小就勤于思考、观察敏锐,曾师从法布里修斯。法布里修斯对静脉 瓣的研究以及用活体演示静脉瓣的功能给哈维最终发现血液循环提供了重要的启示。 哈维在 自己的医学研究中,把维萨里等人开创的解剖学优势及传统和英国学者培根所倡导的科学实 验结合起来, 亲自解剖了 80 多种动物， 并进行了系列

11、的逻辑推理和实验, 终于揭示了人类 几千年来一直探索的真理, 做出了不朽的贡献。 图7 William Harvey(1578-1657) 哈维在医疗实践和实验工作中非常疑惑的是， 为什么两个心室的结构相似, 而功能却大 为不同（一个专输送血液,一个却输送生命灵气） ，为什么动脉样的静脉（肺动脉）只为肺提 供营养, 而静脉样的动脉（肺静脉）却必须为全身提供营养。动、静脉血确实有些颜色上的 差异, 但在其他可观察到的性质方面, 哈维实在看不出二者有什么明显的不同。 哈维的这些 疑问在他之前也有人提出过, 但哈维与他同时代以及前人不同的是, 他选择了实验的方法 来研究, 而且一开始就应用了定量的方

12、法。 首先哈维计算了心脏的射血量，他测定如果心室各射出血液 2 英两，脉搏每分钟跳动 72 次，1 h 为 72 次/min60min=4320 次，则在 1 h 内左心室的血液流入主动脉或右心室的 血液流入肺动脉应有：4320 次2 英两/次=8640 英两，约合 540 磅，是机体体重的 3 倍。 如此大量的血液从何而来， 又往何处？唯一正确的解释应该是， 血液作着循环运动, 流出心 脏和流回心脏的, 是同一部分血液。 因此， 令人心服地证明只有承认血液在全身是循环流动 着的, 才能合理地解释在这样短的时间内所流出动脉血的去处。 由于心脏活动极快, 难以观 察, 哈维就利用跳动较慢的冷血动

13、物的心脏和垂死动物的心脏, 分析心脏各部分活动的顺 序和血液在心内运行的途径。 他发现, 心房跳动在前, 心室跳动在后, 心房把血推进同侧心 室, 心室把血推进相应的动脉。为确定血液在动静脉内的运行方向,对蛇等动物的心脏进行 了活体观察和实验。当小镊子紧紧夹住静脉，蛇心马上变小变白了，静脉镊夹处与心脏之间 的血管很快排空，松开镊子，心脏又立即充血。再用镊子夹住动脉，心脏就胀大变紫。这些 简单的实验， 证明了血液在体内确实是单方向循环运动的。 哈维采用绷带在人的手臂上进行 相同实验。当用绷带在肢体表面用力阻断动脉管后，这时在结扎的上方即靠近心脏处，动脉 胀大，远端手的温度因为没有血流流来而下降，

14、这说明动脉中的血来自心脏。在使用不太紧 的结扎来阻断静脉时，结扎的下方即离心脏较远处，静脉胀大，这说明静脉内的血液是流向 心脏的（图 8） 。哈维还认为，心脏瓣膜、静脉瓣膜的作用是使血液向前单向流动，阻止血 液倒流。他还通过对近 40 种不同动物心脏的研究证明了他的见解，确立了血液循环的普遍 性。1628 年哈维出版了他的不朽著作论动物心脏和血液运动之解剖学研究 （又译为心 血运动论 ）(图 9), 正式公布了血液循环的发现(图 3)。 图8 哈维原著作中的插图演示静脉瓣的作用 图 9 论动物心脏和血液运动之解剖学研究 （又译为心血运动论 ） 由于当时显微镜的使用还未普及, 哈维没能看到毛细血

15、管, 因而也无法提出微循环的 论述。 但是, 他从自己的学说中, 合乎逻辑地作出一个推论, 认为一定存在着连接动脉与静 脉的毛细血管，哈维称之为动脉与静脉的吻合。1661 年马尔皮基在显微镜下成功地看见了 蛙的肺部毛细血管,1688 年列文霍克在蝌蚪和鳗鱼的尾巴、 蛙蹼和蝙蝠的翼膜上看到了血流 通过毛细血管的实际循环过程。至此,血液循环的发现才真正完成。 （四）血液循环发现史的启示 1.善于观察，重视实验 观察是科学发现的重要途径。科学的发现诞生于仔细的观察之 中。哈维为了探索心血管的运动规律，曾亲自解剖了 80 多种动物。作为与培根和伽俐略同 时代的人, 哈维首先确立了科学研究中的实验精神,

16、 在他看来,没有什么教条可以超越所观 察到的事实, 没有一种旧传统可以窒息自然研究, 因为没有什么会比自然本身更古老更具 有权威。 中世纪典型的解剖学讲授方式是讲师在讲坛上诵读盖仑著作, 演示者在尸体上指点 部位, 学生则边听边看, 但从不动手操作（图 10） 。不论是教解剖学还是学解剖学都应当以 实验为根据, 而不应当以书本为根据。 包括哈维的老师法布里修斯在内的一些先行探索者们， 虽然曾经在自己的研究中发现了动脉瓣、静脉瓣，但却未能揭示它的真正作用。而哈维却将 两者结合起来，推测它们的作用是确保血液的单向运动。为此，他进行了有名的人体束臂实 验和蛇心镊夹实验以证明体内血液是单方向循环流动。

17、因此，在医学学习中，我们不仅要重 视教材和课堂理论的学习，还应重视实验的教学过程，在实验教学中学会观察和分析，培养 自己科学的思维能力和创新批判精神。 图 10 中世纪的一个解剖学教学场景 s/1-04.htm 2.应用数学， 科学推理 数学是进行理论思维的有效手段, 是进行科学技术研究不可缺 少的重要工具。与其他先行探索者相比，哈维更注重运用数学方法进行推演论证，这是一个 显著的进步。因为在当时，即使在物理学领域，定量的方法也应用得相当少。哈维对每小时 心脏射血量3倍于体重的计算，为他在实验观察中因发现了血液的单向流动而从逻辑上得出 的血液循环结论， 从量的方面又提供了令人信服的证据。 定量

18、计算的运用, 成为血液循环理 论建立过程中最后一个关键性的重要环节, 从而也使得哈维的工作更充分地显示出了现代 科学研究的色彩。 这种以数学为工具的严谨计算和科学推理， 要比以往探索者的论证更为清 晰、更为严谨、更为有力地驳斥了陈腐的说法，更为自觉地将血液运动研究引向循环理论。 目前，精确测量和数学建模已成为现代医学实践和研究的重要手段，因此，加强数理知识的 学习，不仅要在变化的方向上把握机体变化的性质，还要在定量数据上把握变化的程度，共 同确定该变化的生理意义和临床价值。 3.勤于思考， 勇于质疑 虽然哈维的先人们已经发现了一系列与盖仑理论相左的解剖学 证据，但他们出于对盖伦学说的笃信, 终

19、不能把血液循环的认识向前推进一步。这正如爱因 斯坦所说，“进入人们头脑中的权威是真理的最大敌人”。与过去的探索者们相比，哈维并 没有发现新的、 重大的解剖学事实。 而是通过思想观念的革新和对盖仑学说的质疑及最终放 弃, 对心脏和血液的性质、 功能及运动规律提出了一套与传统观点不同的理论和框架, 进而 揭示了血液循环的奥秘。 因此， 面对迂腐的旧论时， 我们不应迷信权威， 而应正确对待质疑， 必要时选择果断放弃。同时要学会尊重科学事实，勇于学术创新，敢于将正确的理论坚持到 底，这才是科学发展不懈的动力。 （罗自强） 参考文献 1. 威廉哈维著，凌大好译.心血运动论 西安.陕西人民出版社 2001

20、 2. 马格纳著 李难等主译 生命科学史 武汉，华中工学院出版社， 1985 3. 罗自强 生理学学习指导与习题集 第 2 版. 北京.人民卫生出版社 2013 4. 张永平, 殷正坤. 哈维心血运动论的产生及对近代生理学的影响 医学与哲学 2002，23（4）：58-59 5. 郭照江. 哈维启示录-纪念哈维发现血液循环 390 周年 医学与哲学(人文社会 医学版) 2006，27（8 ） ：65-76 6. 江时森. 血液循环正确途径发现的漫长历史启示与思考 医学研究生学报 2010，23（6）：561-564 7. 张铁山. 漫长的血液循环发现史 医学与哲学 1984， （7） ：42-44 8. 吴元,黔许红. 血液循环发现史研究 贵州大学学报 1994,(2):87-91 摘自人民军医出版 “国家医学书包”医学导论