第４講 循環器系
主題 心臓と血管の構造・機能・疾患
主題細目 @心臓の位置と構造 A心臓の自律的収縮と心電図 B心臓のポンプ作用と心音・血圧 C血液循環 D全身の血管・リンパ管 E胎児循環 F循環器疾患
概要 @胸腔内で左右の肺の間で脊柱よりも前の部分には、心臓の他に食道、気管、心臓に出入りする動脈や静脈などが含まれる。つまり、心臓はほぼ胸部の中心（正中面上）にある。正面から見ると胸骨と重なるので、心停止時には気道確保、人工呼吸とあわせて一定のリズム(Bee GeesのStayin Aliveぐらい）で胸骨圧迫を行うことによって蘇生が試みられる。心臓は250~300g、その人の握りこぶし大。長軸は体の後上方から前下方に向かう。心臓の上後部には大血管が出入りし、心底部といわれる。下前部は左心室尖端にあたり、心尖部といわれる。内部は上後部の２つの心房（右心房と左心房）と下前部の２つの心室（右心室と左心室）とに分かれる。外から見ると、心房部と心室部との境目には溝があり、冠状溝といわれる。左右の心房・心室を分ける壁は中隔とよばれ、上から見ると正中面より左にねじれている。つまり、左心房は右心房よりも、左心室は右心室よりも、後方にある。心房・心室間には弁膜があり、右房室間は三尖弁、左房室間は僧帽弁という。房室間の弁膜は、心室が拡張する際に腱索（ならびに乳頭筋）とよばれる筋組織によって心室から引っ張られて開き、また、閉じているとき（心室の収縮時）には心室から心房への逆流を防いでいる。左右の心室の出口にもそれぞれ動脈弁がある。これらの弁は心臓がポンプとして血液を一方向に流すために重要である。
A不整脈の治療にペースメーカーが用いられるが、元来、心臓では右心房の洞房結節が規則的に興奮（帯電した粒子（イオン）の流れにより細胞の表面電位が逆転して、またもとに戻ること）を繰り返すことによってペースメーカーの働きをしている。神経の興奮は心臓の壁に埋め込まれた刺激伝達系によってまず心房に、それから心室に伝わり、心筋収縮の刺激となる。心筋が順番に興奮することで心臓表面に電位の違いができ、それを体表の電位差として胸部あるいは四肢で検出したものが心電図である。心電図で検出できる主な電位変化は、心房の収縮に先立つ興奮、心室の収縮に先立つ興奮、そして心室筋の興奮からの回復、による電位変化である。
B左右の心室の心筋がいっせいに収縮することで血液が心臓から動脈に送り出される。心筋が弛緩（したがって心室は拡張）する時は、心室と動脈との圧力が逆転して血液が逆流しそうになると動脈弁が閉じて逆流を防ぎ、血液が一方向に流れるようになっている。心室がギュッと収縮して元に戻る短い時間の前後に弁が閉じて生じる音（すなわち心室が収縮しようとする直前に房室弁が閉じ、収縮から弛緩（拡張）に転じた直後に動脈弁が閉じる）が心音で、前者がI音、後者がII音である。血管壁（とくに動脈）が受ける圧力＝血圧は心臓が１回に拍出する血液量と末梢血管（特に腎血管）の抵抗で決まる。そして１回の心拍出量は心筋の収縮力と心臓に戻ってくる血液量とによって決まる。血圧を表す指標として、収縮期（最高）血圧、弛緩期（拡張期または最低）血圧、脈圧、平均血圧、などがある。血圧を測定する方法の一つとして、マンシェットを用いて加圧し上腕動脈の血流を一時的に止め、それから徐々に脱気減圧していく時に聞こえる「コロトコフ音」を手がかりに最高・最低血圧を推定する間接法がある。
C左心室から大動脈に送り出された血液は動脈や、細動脈を経て末梢のすみずみに至り、毛細血管となって組織との間でガス交換・物質交換をおこなう。毛細血管は合流して静脈となり、上・下大静脈となって右心房に戻ってくる。そして右心室から肺動脈によって肺に送られ、肺胞のまわりの毛細血管でガス交換（ヘモグロビンの酸素化など）をおこなう。肺で酸素たっぷりになった血液は肺静脈を経て左心房に戻り、左心室に入る。さて、一部の静脈は再度毛細血管に分かれるが、そのような静脈を門脈という。普通は、門脈といえば腹腔内臓器からの血液を肝臓に集める血管のことをいう。
D動脈と平行して静脈が走っていることが多い。独特な血管の形態として、脳底部では椎骨動脈からならびに内頚動脈からの動脈が合流（吻合）して「ウイリス動脈輪」を形成している。また脳組織からの静脈は硬膜静脈洞に注ぐ。上半身からと下半身からの静脈は別々におおむねそれぞれ上大静脈、下大静脈に注ぐ。全身の皮下組織には皮静脈が走り、集合して深部の静脈に注ぐ。また、胸腹壁の静脈は背中側の奇静脈に注ぎ、上大静脈に注ぐ。リンパ管は合流して胸管または右リンパ本管となり、左右の「静脈角」に合流する。
E胎児は胎盤で母親の血液との間でガスや老廃物の交換をおこなう。つまり、胎盤が肺と肝臓のはたらきをしてくれる。そのため、肺動脈から肺をバイパスして大動脈に行く血管（動脈管）、胎盤から臍を通って肝臓をバイパスして下大静脈に行く血管（静脈管）、左右内腸骨動脈から臍を通って胎盤に向かう血管（臍動脈）が存在する。また、右心房から肺循環をバイパスして左心房に行く穴（卵円孔）が心房中隔に開いている。