在人体生命的旅程中,循环系统在出生前后经历了巨大的变化。胎儿循环系统由胎盘、脐带包着的脐血管、心脏和全身血管组成。胎儿循环与出生后的循环系统之间的一个主要区别在于,胎儿在此阶段并不依赖于肺部进行气体交换,这也促成了特有的血液流动方式。
胎儿循环是生长与发展的基石,透过胎盘,胎儿能够获取氧气和营养。
胎盘是母体和胎儿之间营养及废物交换的重要场所。水、葡萄糖、氨基酸、维生素及无机盐等物质可以自由扩散进入胎盘,与氧气一起提供给胎儿。胎儿的两条脐动脉带着系统的动脉血向胎盘运送,而在这里,废物则被交换回母体,氧气和营养则返回胎儿。
胎儿的红血球内含有的血红蛋白(HbF)拥有比成人血红蛋白更高的氧亲和力,这使得胎儿能够在较低的氧气浓度下有效地从胎盘获取氧气。胎儿的血红蛋白由两条α链和两条γ链组成(2α2γ),随着出生后6个月,γ链将逐步被β链替换,形成成人主要的血红蛋白A(2α2β)。
在胎盘提供的氧气的支持下,氧合血液经由脐静脉流向下腔静脉并接入心脏的右心房。此时,胎儿的心脏结构包含了上下左右四个心腔,以及两个特殊的旁路结构,分别为卵圆孔和动脉导管,它们的功能是绕过肺部以维持胎儿的正常循环。当胎儿在羊水中成长时,肺部充满液体并处于collapsed状态,这使得肺部血管阻力极高,不利于血流经入肺部。
“卵圆孔的存在,让胎儿的氧合血液能有效供应到脑部和身体的其他重要部位。”
进入右心房的氧合与脱氧血液会被导向卵圆孔,合并进入左心房,接着流向左心室并被泵送至主动脉。而一部分血液则从主动脉经过内髂动脉进入脐动脉,重新进入胎盘以进行气体与废物的交换。
随着婴儿在出生时开始呼吸,氧气的来源从胎盘转变为肺部,这一重大变化促使胎儿循环迅速转变为出生后的循环。脐静脉的血流减少将导致下腔静脉中的动脉导管闭合,而随着婴儿的肺部充气,肺内的氧气增加将导致肺部血管的扩张和血流的提高。
“出生后的循环重新确立,让每一口呼吸都代表着生命的新开始。”
随着流向肺部的血量增加,左心房的压力将逐步超过右心房,最终导致卵圆孔的关闭。同时,由于肺动脉的压力降低,大部分的血液将会反向流向肺部,这会使动脉导管在高氧环境下逐渐收缩并最终闭合。这些变化标志着从胎儿循环到成人循环的成功转变。
尽管大部分婴儿能够顺利完成这一循环转变,但在某些情况下,这一过程可能会受到阻碍。比如早产儿的肺部尚未完全成熟,无法有效展开,容易导致呼吸困难。此外,某些婴儿还可能在出生时吸入胎便,进一步影响肺的功能,造成「胎便吸入症候群」。这些情况都会导致肺部的血管阻力持续过高,造成胎儿旁路无法关闭,进而引发一系列的并发症。
“面对生命的挑战,科学的进步能否提供更好的解决之道?”
即使在成长后,胎儿循环的某些遗迹依然留存于成人体内,这进一步展现了早期发展与成长的神秘。
胎儿循环的神秘旅程不仅是生命初期的必然,也是科学探索的重要课题。这一独特的血液流动方式,如何影响我们对生命生理及运作的理解呢?