血管與血流的探索之旅:從古代脈診到現代功能性檢測
「人與血管同壽。」
正如這句名言所暗示的,自古以來,了解血管的狀態對人類來說就等同於「了解生命的狀態」。 然而,確認的方法隨著時代的變遷發生了翻天覆地的變化。
古代人是如何看待血管的?他們依靠什麼來確認生命的存在? 而今天的我們,又在試圖通過檢查看到什麼?
讓我們踏上一段了解血管和血流的旅程,從古代文獻中殘留的記錄,到現代的精密檢查,再到未來的個人化醫療。
1. 古代:感覺與哲學的時代(「為什麼活著」)
在沒有科學測量儀器的時代,人們通過敏銳的感覺和哲學的解釋來感知血管。
埃及:靈魂與體液的運河
在約公元前1550年寫成的古埃及醫學著作**《埃伯斯紙草卷 (Ebers Papyrus)》中,出現了一個名為「Metu」**的概念1。 這是一個將血管、肌腱、神經等不加區分地視為「貫穿全身的管道」的概念。他們認為這些管道不僅輸送血液,還輸送空氣(呼吸)、粘液,甚至是導致疾病的惡靈。 心臟被認為是「靈魂 (Ib)」和「身體 (Haty)」的中心,人們相信生命力通過從心臟延伸出的管道輸送到全身。
中國:指尖讀取的「氣血」小宇宙
在中國醫學經典**《黃帝內經》**(成書於戰國至漢代)中,記載了脈診的基礎2。 **「脈診」**是一種通過將手指放在手腕動脈(橈動脈)上,根據搏動的節律、強弱、深淺來讀取體內「氣」和「血」狀態的技術。 對他們來說,血管不僅僅是血液的通道,也是全身能量(氣)循環的網絡。跳動的脈搏正是「活著的證明」,他們能從其微妙的變化中感知疾病的徵兆。
希臘:燃燒的燃料與精氣 (Pneuma)
蓋倫(約公元2世紀),常被稱為西方醫學之父,在他的著作如**《論自然的功能 (On the Natural Faculties)》中發展了自己的理論3。 他認為血液是在肝臟中產生的,就像「消耗並消失的燃料」一樣,作為營養在身體各處被消耗。他還宣揚「精氣 (Pneuma)」**,即生命的源泉,在動脈中流動。 這種「血液消耗說」在此後近1500年裡一直被人們所相信。
2. 17世紀:科學革命與循環的證明(「機制」的闡明)
打破蓋倫長久魔咒的是英國醫生威廉·哈維。
「血液在循環」
1628年,哈維發表了他的巨著**《心血運動論 (Exercitatio Anatomica de Motu Cordis et Sanguinis in Animalibus)》4。 他進行了一個簡單的計算。「如果血液是被消耗的,那麼心臟在一小時內泵出的血液量將是體重的數倍。每天持續製造如此大量的血液是不可能的。」 此外,他進行了結紮實驗**,通過捆綁手臂使血管凸起,直觀地證明了靜脈瓣膜是通往心臟的單行道。 至此,事情變得清晰明瞭:血液不是被消耗的,而是在一個封閉的迴路中**「循環 (Circulation)」**。
微觀的缺失環節:微血管的發現
哈維的理論有一個弱點。他無法看到動脈和靜脈在末端是如何連接的。 解開這個謎團的是意大利人馬爾切洛·馬顯理。哈維死後,他利用顯微鏡觀察青蛙的肺,發現了微血管,即連接動脈和靜脈的微細網絡。 至此,作為一個封閉迴路的循環系統終於完成了。
3. 18-19世紀:測量與量化的時代(「壓力」的發現)
一旦了解了循環的機制,接下來的興趣就轉向了「其中流動的力量」。
將玻璃管插入馬的頸部:第一次血壓測量
1733年,英國牧師斯蒂芬·黑爾斯在他的著作**《Haemastaticks》中報告了一個驚人的實驗,他將一根長玻璃管直接連接到一匹馬的頸動脈上5。 血液在玻璃管中向上衝了幾米。這是人類第一次血壓測量**。這一刻,人們直觀地看到血液不僅在流動,而且以強大的「壓力」壓迫著血管壁。
無痛血壓計的出現
然而,插入管子的方法不能用於人類。1896年,意大利人希皮奧內·里瓦-羅奇發明了一種使用纏繞在手臂上的袖帶的水銀血壓計,至今仍在使用,並發表了論文6。 此外,1905年,俄國軍醫尼古拉·科羅特科夫發現了通過聽診器聽取血管聲音來測量血壓的「聽診法(科羅特科夫音)」7。 這使得任何人都可以無痛、安全地測量血壓=「血管的負荷」,開啟了高血壓治療的道路。
4. 20世紀:可視化與結構的時代(看「形態」)
自發現X射線以來,醫學沉浸在「透視身體」的技術中。 隨著使用導管的血管造影術以及CT和MRI的出現,可以清晰地捕捉到血管的狹窄和動脈瘤(凸起)的圖像。 診斷**「結構 (Structure)」**,如「哪裡堵塞了」和「形狀如何」,成為急救醫學的主角。
5. 現代:功能與質量的時代(看「功能」和「徵兆」)
影像診斷雖然強大,但它只觀察「形態」發生改變(=動脈硬化已完成)之後的情況。 「有些人雖然血管形狀看起來很乾淨,卻突然猝死。」為了挑戰這個謎團,現代研究人員陸續開發了測量看不見的血管健康狀況,即**「功能 (Function)」和「質量 (Quality)」**的檢測方法。
看硬度:PWV / CAVI
如果把血管比作橡膠軟管,隨著老化,它們會變硬並容易破裂。 PWV(脈搏波傳導速度)和CAVI測量心跳傳遞到手腳的「速度」。利用血管越硬振動傳遞越快的物理定律,量化血管的「硬度(柔韌性)」。
看堵塞程度:ABI
腿部血管是容易堵塞的地方之一。**ABI(踝肱指數)**觀察手臂和腿部血壓的比率。通常腿部的血壓較高,但如果腿部血壓較低,則可能某處因堵塞導致血流不暢。
看壁厚:頸動脈超聲 (IMT)
通過對頸部血管(頸動脈)進行超聲檢查,直接測量血管壁的厚度(內中膜厚度:IMT)。這是動脈硬化的高發部位,是推測全身血管老化程度的窗口。
看「功能」:FMD(血流介導的血管擴張)
FMD是一種測量血管內皮細胞釋放一氧化氮 (NO) 以擴張血管的**「功能」**的檢查。 基於1980年代藥理學家Furchgott等人發現的「內皮舒張因子(EDRF,後被鑑定為NO)」的重要性8,它作為一種在結構發生改變之前評估血管狀況的方法正在被研究。
6. 未來:從平均到「你」(個人化醫療的黎明)
迄今為止的醫療是基於大規模流行病學調查的「統計平均值」。諸如「血壓達到140以上就吃藥」這樣的統一標準雖然有用,但在覆蓋個體差異方面存在局限性。
未來的血管檢測正由此大幅轉向**「個人化醫療 (Personalized Medicine)」**。
從「點」到「線」:可穿戴設備的連續監測
迄今為止的檢查是去醫院那一刻的「點」數據。 今後,隨著智能手錶和戒指型設備的進化,24小時365天連續監測血壓、脈搏波、心率變異性等將成為常態。 諸如「你是睡覺時血壓急劇升高的類型」或「在特定壓力下血管會變硬」等在醫院無法看到的基於個人生物節律的診斷將成為可能。
AI與組學分析的「未來與測」
此外,除了圖像數據和生理數據外,AI還將整合和分析詳細的生物信息,如基因(基因組)和代謝物(代謝組)。 這將使針對個人優化的精確未來預測成為可能,不再是「統計上你這個年齡的人會變成這樣」,而是**「如果你繼續目前的生活,你的血管在3年內變成這樣的概率很高」**9。
未來的檢查將從「發現疾病」的工具進化為獲得**「通過自己的健康羅盤」**,在生病之前修正軌跡的工具。
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參考文獻
Ebers Papyrus. (c. 1550 BCE). Leipzig University Library — 古埃及醫學紙草卷。 ↩︎
Huangdi Neijing (黃帝內經). (c. 2nd Century BCE). — 中國最古老的醫學典籍,記載了脈診的基礎。 ↩︎
Galen. On the Natural Faculties. (c. 2nd Century CE). Project Gutenberg — 蓋倫的生理學理論。 ↩︎
Harvey W. Exercitatio Anatomica de Motu Cordis et Sanguinis in Animalibus. 1628. Project Gutenberg — 確立血液循環學說的紀念碑式著作。 ↩︎
Hales S. Statical Essays: containing Haemastaticks. 1733. Open Library — 第一次血壓測量實驗的記錄。 ↩︎
Riva-Rocci S. Un nuovo sfigmomanometro. Gazz Med Torino. 1896;47:981-996. — 關於發明水銀血壓計的論文。 ↩︎
Korotkoff NS. To the question of methods of determining the blood pressure. Rep Imp Mil Med Acad. 1905;11:365-367. — 聽診法(科羅特科夫音)的發現。 ↩︎
Furchgott RF, Zawadzki JV. The obligatory role of endothelial細胞 in the relaxation of arterial smooth muscle by acetylcholine. Nature. 1980;288(5789):373-376. DOI: 10.1038/288373a0 — 發現血管內皮細胞重要性並通向諾貝爾獎的論文。 ↩︎
Leopold JA, Loscalzo J. Emerging Role of Precision Medicine in Cardiovascular Disease. Circ Res. 2018;122(9):1302-1315. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.117.310782 — 聚焦於循環系統疾病中個人化醫療(精準醫療)作用的綜述論文。 ↩︎