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生物医学工程理论与实践/生理系统

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生物医学工程理论与实践
介绍 生理系统 生理建模和模拟

心血管结构和功能

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由于人体所有细胞无法与营养物质、氧气、二氧化碳和代谢废物、能量和动量进行交换,因此生理系统中的高速公路网络在细胞之间运输物质,以维持整个身体的运作。这个高速公路网络被称为心血管系统,包括一个泵站,心脏;一种工作液体,血液;一个复杂的分布和收集管道和通道的分支配置,血管;以及一种复杂的内在 (固有) 和外在 (自主和内分泌) 控制方式。

血细胞

血液为组织提供氧气和营养物质,包括构成元素,并清除废物。血液还将激素和其他物质运输到组织和器官。

血液由血浆(占血容量的 55%)和血细胞或血细胞 (大约占体重的 8±1%) 组成。血细胞悬浮在连续的血浆液体中,可以分为红细胞 (红细胞,占形成元素的 95% 左右)、白细胞 (白细胞,占所有血细胞的 0.15% 以下) 和血小板 (血小板,占所有血细胞的 5% 左右)。血细胞来源于活跃的 (“红色”) 骨髓中的未分化干细胞 (称为血细胞母细胞),并通过血细胞生成成熟。

人体心脏图

人的心脏约占体重的 0.47%,位于隔膜上,在两肺的下部之间。这个重要的小器官位于胸腔中央,受第三和第六根肋骨保护。心脏被一道坚韧的肌肉壁——房间隔和室间隔隔开。心脏的左侧通过主动脉半月瓣出口瓣将富含氧气的血液推入体循环,体循环将血液输送到全身。心脏的右侧通过肺动脉半月瓣出口瓣将贫氧血液推入肺循环,肺循环将血液输送到肺部。通过呼吸,氧气得到补充,二氧化碳被排出。之后,血液回到心脏,循环再次开始。

血管

血管是血液在人体循环系统中分布的“道路”。通过这些血管,血液被输送到全身,帮助优化器官的功能。血管主要有三种类型:动脉,将血液从心脏输送出去;毛细血管,进行血液和组织之间水分和化学物质的实际交换;静脉,将血液从毛细血管输送回心脏。

动脉和静脉有三个层

  • 内膜 (最内层,也是最薄的一层):由一层简单的扁平上皮细胞组成,由内弹性层支撑。
  • 中膜 (动脉中最厚的一层)由平滑肌细胞和弹性组织组成。中膜可能 (尤其是在动脉中) 富含血管平滑肌,控制血管的水平。
  • 外膜 (静脉中最厚的一层)完全由结缔组织组成。它包含供应血管的神经以及营养毛细血管。

内分泌系统

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'另见 维基百科,内分泌系统人体生理学/内分泌系统

主要的内分泌腺体。(男性左侧,女性右侧)1. 松果体 2. 垂体 3. 甲状腺 4. 胸腺 5. 肾上腺 6. 胰腺 7. 卵巢 8. 睾丸

内分泌系统是指生物体中分泌激素 (换句话说,产生像小分子一样的信使) 直接进入循环系统,以被输送到远端靶器官的腺体集合。为了生长,保持恒温,繁殖后代,或执行基本的行为和功能,本质上,像小化学物质一样的激素 (换句话说,信使) 应该进入血液。因此,内分泌系统可以提供从大脑下丘脑到所有器官的电化学连接,以控制身体的代谢、生长发育和繁殖。

内分泌学有相当长的历史。但在 20 世纪 60 年代后期,随着灵敏度高且相对特异的分析方法的引入,测量低浓度的循环激素变得更容易且更便宜。从那时起,更容易理解内分泌生理学以及调节和控制机制。竞争性蛋白质结合和放射免疫测定法推动了对单个内分泌腺体生理学以及对垂体神经控制和内分泌系统整体反馈控制的研究进展。细胞和分子生物学以及重组 DNA 技术也帮助了内分泌系统研究。

与此同时,数学模型和实验研究之间的互动研究使我们能够理解内分泌动力学。

激素和信号,组织和细胞之间的相互作用

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1802 胺肽蛋白和类固醇激素结构的例子

根据分子结构和特性,激素可分为四类:(1) 类固醇激素,(2) 肽和蛋白质激素,(3) 氨基酸衍生物,主要是芳香族氨基酸酪氨酸,以及 (4) 类二十烷酸 (脂肪酸衍生物)。

1. 类固醇是脂类,更确切地说,是通过化学修饰产生的胆固醇衍生物。

2. 肽和蛋白质激素在细胞内质网中合成,然后转移到高尔基体,在那里它们被包装成分泌囊泡以供输出。

3. 氨基酸衍生物:有两类激素源于氨基酸酪氨酸;甲状腺激素和儿茶酚胺。甲状腺激素基本上是结合了三个或四个碘原子的“双”酪氨酸环。儿茶酚胺包括肾上腺素和去甲肾上腺素,它们能够同时发挥激素和神经递质的作用。

4. 类二十烷酸是大量多不饱和脂肪酸衍生物,如前列腺素、血栓烷、白三烯和血栓素。

激素在细胞水平上的作用

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左图显示类固醇 (脂类) 激素 (1) 进入细胞,(2) 与细胞核中的受体蛋白结合,引起 (3) mRNA 合成,这是蛋白质合成的第一步。右侧显示蛋白质激素 (1) 与受体结合,(2) 启动转导途径。转导途径最终 (3) 激活细胞核中的转录因子,并启动蛋白质合成。在两个图中,a 是激素,b 是细胞膜,c 是细胞质,d 是细胞核。

神经系统

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神经系统组织

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神经系统
神经系统组织

神经系统可以定义为神经细胞和纤维的网络,它们在脑和身体其他部位之间传递信息以控制运动和感觉。该神经系统分为两个主要部分:中枢神经系统 (CNS) 和周围神经系统 (PNS)。神经系统的三个基本功能

  1. 运动输出:通过肌肉或腺体活动做出反应
  2. 感觉输入:接收来自身体内部和外部的感觉
  3. 整合:处理和解释感觉并做出决定

中枢神经系统

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CNS 由脑和脊髓组成。它是整合和控制中心。

周围神经系统

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周围神经系统是神经系统的一部分,由脑和脊髓以外的神经和神经节组成。PNS 的主要功能是在 CNS 和身体其他部位之间建立通信线路。周围神经系统分为感觉 (传入) 部分运动 (传出) 部分感觉 (传入) 部分的主要功能是从受体传导冲动到 CNS。感觉部分由躯体 (皮肤、肌肉、关节) 和内脏 (器官) 感觉神经元组成。运动 (传出) 部分由运动神经元组成。它将冲动从 CNS 传导到效应器 (肌肉和腺体)。运动部分可以分为躯体神经系统和自主神经系统 (ANS),无论它是自愿的还是非自愿的。躯体神经系统提供自愿控制,并将冲动从 CNS 传导到骨骼肌。自主神经系统是非自愿的,但它们通常可以与躯体神经系统一起工作,因为在两个系统中,神经元之间存在抑制性和兴奋性突触。ANS 的主要功能是将冲动从 CNS 传导到心肌、平滑肌和腺体。ANS 又可分为三个主要子系统:副交感神经系统 (PSNS)、交感神经系统 (SNS)[1] 和肠神经系统 (ENS)[2]。根据情况,这些子系统可以独立或协同工作。ENS 由控制胃肠系统功能的神经元网状系统组成。[3] 副交感神经系统负责刺激“休息和消化”或“进食和繁殖”。交感神经系统与刺激与战斗或逃跑反应相关的活动有关(也称为战斗、逃跑、冻结或顺从反应 [在 PTSD 中]、过度警觉或急性压力反应)。

神经组织

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神经组织是中枢神经系统和周围神经系统的分支周围神经的主要成分。它紧密堆积和交织在一起,由神经元和神经胶质 (支持) 细胞组成。

神经胶质细胞

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神经胶质细胞的类型

神经胶质细胞(也称为胶质细胞)是非神经元细胞,它们维持稳态,形成髓鞘,并在脑和周围神经系统中支持和保护神经元[4]

在 PNS 中,神经胶质细胞包括施旺细胞卫星细胞肠道胶质细胞施旺细胞在 PNS 中围绕大的神经纤维形成髓鞘,并且还具有吞噬活性,可以清除细胞碎片,从而使 PNS 神经元再生[5]卫星细胞是围绕感觉、交感和副交感神经节中的神经元的小细胞[6]。它可能有助于控制神经元周围的化学环境。肠道胶质细胞可以在消化系统的内在神经节中找到。它们在肠道系统中可能发挥许多作用,其中一些与稳态和肌肉消化过程有关。[7]

在 CNS 中,星形胶质细胞、小胶质细胞、室管膜细胞和少突胶质细胞作为支持细胞。星形胶质细胞占据神经体积的一半,并通过附着在神经元和毛细血管上的球状末端伸展 (因此将神经元连接到血液/营养供应)。它控制神经元周围的化学环境 (在细胞外空间缓冲 K+ 和/或回收释放的神经递质)。小胶质细胞是脑和脊髓的驻留巨噬细胞,是 CNS 中第一道也是主要的主动免疫防御形式。[8][9] 少突胶质细胞为一些脊椎动物中枢神经系统的轴突提供支持和绝缘,等同于PNS中施旺细胞的功能。少突胶质细胞通过创建髓鞘来实现这一点,髓鞘由 80% 脂类和 20% 蛋白质组成[10]室管膜细胞是衬覆脊髓和脑室系统的薄上皮样衬里。它们在 CNS 腔和周围组织之间形成屏障。它们的纤毛循环脑脊液并保护大脑。[11]

神经元

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完整的神经元细胞图

神经元是一种电兴奋性细胞,通过电化学过程传递信息。人脑大约有 1000 亿个神经元。这些神经元是无丝分裂的,并且具有高代谢率。神经元在结构上由细胞体 (胞体)一个或多个突起组成。

  • 神经元的主体是胞体。由于胞体含有细胞核,大多数蛋白质合成都在这里进行。细胞核的直径范围为 3 到 18 微米。[12]大多数神经元胞体位于中枢神经系统。中枢神经系统中细胞体的簇被称为。外周神经系统中少数/细胞体的簇被称为神经节
  • 突起被称为束 (在中枢神经系统中)神经 (在外周神经系统中)。神经元具有专门的细胞部分,称为树突轴突
    • 树突是具有许多分支的细胞延伸。树突接收化学信号,并传导电信号(梯度电位)。
    • 轴突将梯度电位从胞体传导到轴突末梢。许多神经元只有一个轴突,但这个轴突可能会进行广泛的分支,帮助与许多靶细胞进行通信。轴突从胞体开始的部分称为轴突起始段。轴突起始段是神经元中电压依赖性钠通道密度最大的部分。这使其成为神经元中最容易兴奋的部分,也是轴突的尖峰启动区:在电生理学方面,它具有最负的动作电位阈值。
  • 一些神经元可以通过断裂、增殖、伸长等过程修复。
  • 电化学信号在髓鞘(蛋白质-脂类)的帮助下传递,髓鞘绝缘神经纤维(长轴突)并增强传递。郎飞结也有助于神经冲动的传递。有髓突起构成神经组织的白质,无髓突起构成神经组织的灰质
  • 轴突末梢包括突触,在那里神经递质化学物质被释放出来,与靶神经元进行交流。
  • 完全分化的神经元是永久性有丝分裂后细胞;[13]

神经元分类

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结构分类
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  • 无轴突神经元:轴突可能与树突无法区分。它们可以在大脑中找到。它们的功能知之甚少。
  • 多极神经元:它们拥有单个(通常很长)的轴突和许多树突。需要三个或更多突起(通常只有一个轴突)。它们是常见类型,是中枢神经系统中的主要神经元。
    • 高尔基 I 型:轴突很长的神经元,起源于中枢神经系统的灰质,并可能从那里延伸出去[14]。例如,锥体细胞、浦肯野细胞和前角细胞。
    • 高尔基 II 型:神经元没有轴突,或者轴突很短,不会从中枢神经系统的灰质发出分支。最好的例子是颗粒细胞。[15]
  • 双极神经元:轴突和单个树突位于胞体的相对两端。它们在成年人中很少见,但可能在视网膜和嗅觉粘膜中发现。
  • 单极神经元假单极神经元:只有一个原生质突起(神经突)从胞体伸出,并形成中枢神经系统和外周神经系统。大多数神经元是多极的。但是,许多类型的初级感觉神经元是假单极的。[16]
功能分类
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  • 感觉(传入)神经元:它们将神经冲动从感受器或感觉器官传递到中枢神经系统。
  • 运动(传出)神经元:接收来自大脑和脊髓的信号,导致肌肉收缩并影响腺体的输出。
  • 联络神经元(中间神经元):在其他神经元之间形成连接的神经元。

神经纤维和结缔组织

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神经包含两种类型的组织:神经纤维和结缔组织。神经纤维是构成外周结缔组织(外周神经系统)的器官。它由轴突或长树突、髓鞘(如果存在)及其雪旺细胞组成。它们充当信息管道,让大脑和脊髓与其他组织和器官进行交流。

视觉系统

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另请参阅 维基百科,视觉系统

视觉系统由三部分组成:中枢神经系统、眼睛和光线。它从可见光中检测和解释有关视觉物体的信息,并指导身体相对于视觉物体的运动。

眼睛部分

眼睛

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光线从视觉图像上反射回来,回到你的眼睛。光线然后通过眼睛的外部分进入,称为角膜。角膜像窗户一样透明。角膜帮助眼睛聚焦。“聚焦”意味着使物体看起来清晰锐利,就像相机中的胶片和电子传感器一样。然后,光线穿过一个称为瞳孔的开口,瞳孔是眼睛彩色部分中间的黑色圆圈。彩色部分称为虹膜。当光线明亮时,虹膜收缩瞳孔,直到进入的光线量合适。当光线昏暗时,虹膜反向扩张,让更多光线进入。虹膜在眼睛中的功能与相机中的虹膜相同。眼睛有一个晶状体来聚焦光线。眼睛的晶状体位于虹膜之后。光线在到达眼睛后部之前穿过晶状体。

视网膜

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视网膜感光细胞中视蛋白的功能部分

在眼睛的后面,衬着眼睛内部的是视网膜。视网膜包含 1.3 亿个微小的感光细胞,这些感光细胞包含称为视蛋白的特定蛋白质分子。视蛋白吸收光子(光粒子)并通过信号转导途径向细胞发送信号。在人类视蛋白中,两种类型的视蛋白参与有意识的视觉:视杆视蛋白和视锥视蛋白。视杆视蛋白(视紫红质,通常表示为 Rh),用于夜视,热稳定,存在于视杆感光细胞中。视锥视蛋白,用于色觉,是视锥感光细胞中不太稳定的视蛋白。视锥视蛋白可以根据其最大吸收峰(λmax)进行细分,最大吸收峰是观察到最高光吸收的波长。因此,人类有四种视蛋白如下[17][18]

  1. 视紫红质 (Rh1, OPN2, RHO) – 在视杆细胞中表达,用于夜视
  2. 三种视锥视蛋白(也称为光蛋白) – 在视锥细胞中表达,用于色觉
    • 长波敏感 (OPN1LW) 视蛋白λmax 在电磁频谱的红色区域。尽管它叫这个名字,但这个受体在紫外高频区域也有次要响应[19][18]
    • 中波敏感 (OPN1MW) 视蛋白λmax 在电磁频谱的绿色区域
    • 短波敏感 (OPN1SW) 视蛋白λmax 在电磁频谱的蓝色区域

在视网膜中,感光细胞直接与双极细胞突触连接,双极细胞又与最外层的神经节细胞突触连接,然后神经节细胞将动作电位传导到大脑。根据它们的投射和功能,有五种不同类型的神经节细胞,它们将视觉(成像和非成像)信息发送到大脑

  1. 具有小感受野的矮细胞(视网膜神经节细胞的旁细胞通路,或 P 通路;P 细胞):大约 80% 的所有视网膜神经节细胞是旁细胞通路中的矮细胞。它们接收来自相对较少的视杆和视锥的输入。在许多情况下,它们连接到矮双极细胞,每个矮双极细胞连接到一个视锥。[20] 它们具有缓慢的传导速度。它们可以响应颜色的变化,但对对比度的敏感度较低[21]
  2. 伞形细胞(大细胞或 M 途径;M 细胞):约 10% 的视网膜神经节细胞是伞形细胞,这些细胞是大细胞途径的一部分。它们接收来自相对较多杆状细胞和锥状细胞的输入。它们具有较快的传导速度,可以响应低对比度刺激,但对颜色的变化不敏感[21]
  3. K 细胞,具有非常大的仅中心感受野,对颜色敏感,对形状或深度无动于衷;
  4. 感光神经节细胞
  5. 投射到上丘的其他神经节细胞,用于眼球运动(扫视)[21]
视觉系统包括眼睛,连接到视觉皮层和其他大脑部位的通路。

听觉系统

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外周听觉系统

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听觉系统

声音由耳廓收集,耳廓是外耳的可见部分,并通过外耳道传导到中耳,外耳道是一个看似简单的管子。耳道放大 3 到 12 kHz 之间的声音。耳道末端是鼓膜,它标志着中耳的开始。

中耳由鼓膜(鼓膜)组成,通过一个精细的骨骼结构(锤骨、砧骨和镫骨)连接到内耳。中耳骨(听小骨)和保持其位置的肌肉是人体中最小的。中耳的主要功能之一是将声音从空气有效地传递到内耳的液体中。如果声音直接冲击内耳,大部分声音会反射回来,因为空气的声阻抗与液体的不同。

中耳作为一个阻抗匹配装置,可以改善声音传输,减少反射声音的数量,并保护内耳免受过度的声音压力。这种保护由大脑通过中耳的肌肉控制,中耳的肌肉可以以 10 毫秒的速度对骨骼结构进行紧张和松弛。中耳与内耳的连接是人体最小的骨头:镫骨(或镫骨)。它大约 3 毫米长,重量约 3 毫克。

内耳由耳蜗和听觉神经组成,用于听觉,以及前庭系统,用于平衡。耳蜗是螺旋形的骨质结构,它将来自外耳的声音压力模式转换为电化学脉冲,这些脉冲通过听觉神经传递到大脑。前庭系统由一系列充满液体的隔室组成(三个半规管和两个较大的部分),其中包含平衡和运动的感觉器官。前庭传感器检测头部的角运动、方向和速度。关于平衡的信息通过前庭神经传递到大脑。

中枢听觉系统

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听觉通路

编码后的声音信息进入前庭蜗神经,通过中间站,例如脑干的蜗神经核和上橄榄复合体以及中脑的下丘,并在每个中途站进行进一步处理。最后,信息到达丘脑,然后从丘脑传递到皮层。在人脑中,初级听觉皮层位于颞叶。

胃肠系统

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胃肠系统及其功能

胃肠道(GIT)由一个空心的肌肉管组成,从口腔开始,食物进入口腔,然后继续穿过咽喉、食道、胃和肠道,到达直肠和肛门,食物从这里排出。有许多辅助器官通过分泌酶来帮助消化道,增强食物分解成其成分营养素的过程。因此,唾液腺、肝脏、胰腺和胆囊在消化系统中发挥作用。食物通过消化道肌肉壁的蠕动运动推动。

整个消化道大约 9 米长[22]。消化道分为上消化道和下消化道,以及肠道部分[23]

嘴巴

口腔被称为嘴巴口腔或拉丁语cavum oris[24]口腔是消化道的第一个部分,它接受食物和唾液[25]。它衬以复层扁平上皮口腔粘膜,角蛋白覆盖那些容易受到严重磨损的区域,如舌头、硬腭和口腔顶部。咀嚼是指牙齿通过咀嚼和切割动作对食物进行机械分解。舌头是一种强壮的肌肉器官,可以使食物团与牙齿接触。它也是口腔的触觉、温度和味觉的感知器官,它利用其被称为乳头的专用传感器。

人类唾液 99.5% 是水,其余 0.5% 由电解质、粘液、糖蛋白、酶和抗菌化合物组成,如分泌型 IgA 和溶菌酶[26]

唾液分泌是指口腔内容物与唾液腺分泌物的混合。唾液中的粘蛋白(一种糖蛋白)起润滑剂的作用[27]。口腔在碳水化合物消化中的作用有限。唾液中的一种成分——血清淀粉酶,开始分解复杂碳水化合物的过程。口腔的最后功能是通过粘膜吸收葡萄糖和水等小分子。从口腔中,食物通过吞咽作用穿过咽喉和食道。

唾液腺

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唾液腺

三对唾液腺与口腔一起工作。每对都是一个复杂的腺体,有很多由分泌上皮衬里的腺泡。腺泡将其内容物分泌到特殊的导管中。每个腺体都分为较小的叶。唾液分泌是因为味觉、嗅觉,甚至观察食物。这是对神经信号的反应,这些信号指示唾液腺分泌唾液以准备和滋润口腔。每对唾液腺分泌的唾液成分略有不同。它们还分泌淀粉酶,这是一种将淀粉分解成麦芽糖的酶。

腮腺是人体主要的唾液腺。腮腺是最大的唾液腺,成对存在,形状不规则,位于外耳道下方和前方,通过腮腺管或导管将分泌物排入口腔前庭[28]。它们分泌的唾液占总唾液量的25%。它们位于颧弓(颧骨)下方,覆盖部分下颌骨(下颌骨)。当一个人咬牙时,肿大的腮腺更容易被感觉到。腮腺分泌唾液α-淀粉酶(sAA)。分泌的免疫球蛋白有助于对抗微生物,而α-淀粉酶蛋白开始分解复杂的碳水化合物[29]

下颌下腺

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成对的下颌下腺或颌下腺是主要的唾液腺,位于下颌下方,二腹肌上方[30]。尽管它们远小于腮腺,但它们分泌的唾液约占总唾液量的60-67%。这些腺体产生更粘稠(浓稠)的分泌物,富含粘蛋白,蛋白质含量较少。粘蛋白是一种糖蛋白,在食团通过食道时起润滑作用。 [31]

舌下腺

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舌下腺是最小的唾液腺,被口腔底部的薄层组织覆盖[32]。它们产生的唾液量只占总唾液量的约5%。它们产生的分泌物由于大量的粘蛋白而非常粘稠。它们有助于缓冲和润滑。

上消化道

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上消化道由食道、胃和十二指肠组成。 [33]

食道

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它被称为食管食道。食道是长约25厘米、直径约2厘米的纤维肌管[34]。它一般从第六颈椎(C6)水平附近,环状软骨后方延伸,在第十胸椎(T10)水平附近穿过膈肌,在第十一胸椎(T11)水平附近终止于胃的贲门[35]。食道壁从腔内向外由粘膜、粘膜下层(结缔组织)、纤维组织间肌肉纤维层和外层结缔组织组成。这些肌肉由食管神经丛支配。此神经丛环绕食道下端。食道主要起着各个隔室间运输介质的作用。食道有丰富的血液供应和血管引流。临床上通过使用钡的X射线检查、内窥镜检查和CT扫描进行检查。

胃的各个部分

是一个J形扩张的囊,位于食道和十二指肠(小肠的第一部分)之间的正中左侧。它分泌被称为蛋白酶的蛋白消化酶和强酸,以帮助食物通过分割消化,然后将部分消化的食物(食糜)送入小肠。

它分为四个主要区域,有两个边界,称为胃大弯和胃小弯。

  • 第一个部分是贲门,它围绕贲门,食道进入胃的地方,上皮从复层鳞状上皮变为柱状上皮的地方。
  • 胃底是由器官的上弯曲部分形成的,是胃的上部膨大部分,与膈肌的左穹顶相接触。
  • 胃体是胃底和J形弯曲部分之间的最大中心部分。这是大部分胃腺所在的位置,也是大部分食物混合的地方。
  • 幽门是胃的弯曲底部。通过幽门括约肌,胃内容物被排入近端十二指肠。胃的内表面收缩成许多纵向皱襞,称为胃皱襞。这些皱襞允许胃在食物进入时伸展和扩张。成年人胃的放松、接近空腹时的容积约为45-75毫升[36]。当它扩张时,通常可以容纳约1升食物[37]。新生儿胃可以容纳约30毫升。

胃的功能如下

  • 暂时储存摄入的食物。
  • 通过研磨和混合分解食物。
  • 通过酸和酶对蛋白质进行化学消化。
  • 胃酸杀死虫子和细菌。
  • 部分吸收食物,如酒精。

肝脏

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胆道系统

肝脏是一个很大的红褐色器官,位于腹部的右上象限。它被一个强韧的囊膜覆盖,并分为四个叶,即右叶、左叶、尾状叶和方叶。肝脏的功能由肝细胞或肝细胞执行。目前,还没有人工器官或装置能够执行肝脏的所有功能。一些功能可以通过肝脏透析来完成,肝脏透析是一种针对肝衰竭的实验性治疗方法。

但肝脏是人体唯一能够从丢失的组织中自然再生的内脏器官;只要有25%的肝脏,就能再生出一个完整的肝脏。 [38] 再生速度非常快。即使切除超过50%的肝脏质量,肝脏也能在两周内恢复正常大小。这是因为肝细胞从静止的G0期进入G1期,并进行有丝分裂。这个过程是由p75受体激活的。 [39]

肝脏被认为具有500多种独立的功能,通常与其他系统和器官一起工作。

胆囊

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胆囊是一个储存胆汁的小器官,然后将其释放到小肠中。它是一个空心的梨形器官,位于肝脏右叶的后表面凹陷处[40]。成年人胆囊完全伸展开时,长8厘米(3.1英寸),直径4厘米(1.6英寸)[41]。胆囊可以储存约100毫升[42]

它分为胆囊底胆囊体胆囊颈[35]。它通过胆囊管排入胆道系统。胆囊的主要功能是储存和浓缩肝脏产生的胆汁。胆汁在食物刺激十二指肠时,通过胆囊肌肉壁收缩,响应十二指肠释放的激素信号,从胆囊中释放出来。

胆囊胆汁由92%的水、6%的胆汁盐、0.3%的胆红素、0.9-2.4%的脂肪(胆固醇、脂肪酸和卵磷脂)和200 mEq/L的无机盐组成。 [43]

胰腺是一个位于腹腔,胃后方的叶状、灰粉色器官。其头部与十二指肠相连,尾部延伸至脾脏。该器官长约5.75-9.5 厘米[44],有一个细长的身体连接头部和尾部。胰腺具有外分泌和内分泌功能。

内分泌是指产生激素,大约在数百万个称为胰岛的细胞群中发生[45]。胰岛中有四种主要细胞类型,可以根据它们的分泌进行分类:α 细胞分泌胰高血糖素(增加血液中的葡萄糖),β 细胞分泌胰岛素(降低血液中的葡萄糖),Δ 细胞分泌生长抑素(调节/停止 α 和 β 细胞)以及 PP 细胞或 γ(γ)细胞分泌胰多肽。[46]。外分泌(分泌)部分占胰腺的 80-85%。

它由许多分泌液进入导管的腺泡(小腺体)组成,这些导管最终通向十二指肠。该液体含有消化酶,进入小肠。这些酶增强了对食糜中碳水化合物、蛋白质和脂类(脂肪)的分解。

下消化道

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大肠

下消化道包括大部分小肠和全部大肠[47]。小肠包括十二指肠、空肠和回肠,而大肠包括盲肠、结肠、直肠和肛管。[48][49]

小肠始于十二指肠,十二指肠接收来自胃的食物[50]。它的平均长度为 5.5~6 米,从胃的幽门括约肌延伸至回肠与盲肠分界处的回盲瓣。小肠被压缩成许多皱褶,占据了腹腔的大部分空间。

  1. 十二指肠:十二指肠是靠近胃的 C 形空心连接管(约 25-38 厘米长),弯曲包围胰腺头部[35]。它接收来自胃的胃食糜,以及来自胰腺(消化酶)和胆囊(胆汁)的消化液。消化酶分解蛋白质和胆汁,并将脂肪乳化成微粒。
  2. 空肠:空肠长约 2.5 米,位于十二指肠远端和回肠近端之间[51] [52]。它包含环状皱襞(也称为环状皱襞或克氏瓣),以及绒毛,它们增加了胃肠道的表面积。消化产物(糖、氨基酸和脂肪酸)被吸收进入血液。空肠是消化和吸收的主要部位。
  3. 回肠:回肠是最长的一段,包含类似于空肠的绒毛。它的功能是吸收维生素 B12 和胆汁盐。对于脂溶性维生素(维生素 A、D、E 和 K)的吸收,胆汁酸是必需的。

大肠呈马蹄形,像框架一样环绕小肠。它的功能是从物质中吸收水分,然后将无用的废物从体内排出。[53] 它细分为阑尾、盲肠、升结肠、横结肠、降结肠和乙状结肠,以及直肠。它的长度约为 1.5 米,宽度为 7.5 厘米[54]

胃肠道(GI)层

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胃肠道层

胃肠道是一个由上皮组织(一种特殊的细胞层)衬里的肌性管。管内的内容物被认为是体外物质,并与口腔和肛门的外部环境相连。胃肠道可以分为以下四个同心层[55] 

  • 粘膜
  • 粘膜下层
  • 外肌层(外层肌肉层)
  • 外膜或浆膜

胃肠道最内层包围着管腔,或管内的开放空间。这层接触到消化的食物(食糜)。粘膜由以下部分组成

  • 上皮组织:它由一层称为固有层的下层结缔组织支撑。口腔和食道等区域被复层扁平(扁平)上皮组织覆盖,因此它们可以承受通过食物的磨损。胃和小肠的衬里为单层柱状(高)或腺上皮,以帮助分泌和吸收。
  • 固有层:一层结缔组织。它包含支持粘膜的血管、神经、淋巴组织和腺体。
  • 粘膜肌层:在固有层下方是薄层平滑肌,称为粘膜肌层,它有助于通过物质,并通过搅拌和蠕动促进上皮层与管腔内容物之间的相互作用。

粘膜下层

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粘膜下层包围着粘膜肌层,由脂肪、致密的、不规则的纤维结缔组织,以及更大血管、淋巴管和神经分支到粘膜组成。在其外边缘有一个专门的神经丛(肠神经丛),称为粘膜下丛迈斯纳丛。它供应粘膜粘膜下层

外肌层

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这层平滑肌由内环形和外纵形两层肌纤维组成,这两层肌纤维由肌间丛或奥尔巴赫丛隔开。神经支配控制这些肌肉的收缩。这些层的协调收缩称为蠕动,将食物向下移动到消化道。从口腔到胃,食物被称为食团(食物球)。经过胃后,食物被部分消化并呈半流体状,被称为食糜。在大肠中,剩余的半固体物质被称为粪便。

外膜或浆膜

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外膜 是器官、血管或其他结构的最外层结缔组织覆盖物[56]。 也称为外膜或外层膜。 在胃肠道中,外层肌肉主要被浆膜覆盖。 但是,在口腔、胸部食道、升结肠、降结肠和直肠,外层肌肉由外膜包围。(十二指肠的外层肌肉被两种组织类型覆盖。) 一般来说,如果消化道可以自由移动,它会被浆膜包围,但如果它相对固定,它会被外膜覆盖。

另见 维基百科,胃电图

呼吸系统

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人类呼吸系统及其组成部分和功能的完整视图

呼吸系统对每个人都是不可或缺的。 通过呼吸系统,氧气进入我们的身体,二氧化碳离开我们的身体。 呼吸系统由气道、肺、肺泡、肺血管、呼吸肌以及周围的组织和结构组成。

呼吸系统

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  1. :人类胸腔中有两肺; 右肺由三个不完整的称为叶的隔室组成,左肺有两个,为心脏留出空间。
  2. 传导气道:在气体交换和呼吸之前,空气应该被移动、过滤、变暖和加湿。
  3. 肺泡:气体交换发生在这里。为了提高效率,肺泡壁非常薄。
  4. 肺循环:心血管系统的一部分,它将含氧量低的血液从心脏带到肺部,并将含氧量高的血液带回心脏。
  5. 呼吸肌:各种呼吸肌参与吸气和呼气。 主要肌肉是横膈膜、外肋间肌和内肋间肌的肋软骨部分。 外肋间肌和肋软骨部分都会抬高肋骨,从而增加胸腔的宽度,而横膈膜收缩以增加胸腔的垂直尺寸,并帮助抬高下肋骨。 当身体需要快速处理能量时,通常会使用辅助肌肉。
  1. 血液由液体部分(血浆)和__a___种不同的细胞组成。((a)两种(b)三种)
  2. 血液的凝固是由___b___完成的。((a)血小板(b)白细胞)

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华夏公益教科书