Aortic valve

Ang aortic valve ay itinuturing na ang pinaka-pinag-aralan, dahil ito ay inilarawan noon pa man, simula sa Leonardo da Vinci (1513) at Valsalva (1740), at paulit-ulit, lalo na sa ikalawang kalahati ng ika-20 siglo. Kasabay nito, ang mga pag-aaral ng mga nakaraang taon ay higit sa lahat ay naglalarawan o, mas madalas, nagkukumpara sa kalikasan. Simula sa gawain ni J Zimmerman (1969), kung saan iminungkahi ng may-akda na isaalang-alang ang "ang pag-andar ng balbula bilang isang pagpapatuloy ng istraktura nito", karamihan sa mga pag-aaral ay nagsimulang maging isang morphofunctional na kalikasan. Ang diskarte na ito sa pag-aaral ng pag-andar ng aortic valve sa pamamagitan ng pag-aaral ng istraktura nito ay, sa isang tiyak na lawak, dahil sa mga kahirapan sa pamamaraan ng direktang pag-aaral ng biomechanics ng aortic valve sa kabuuan. Ang mga pag-aaral ng functional anatomy ay naging posible upang matukoy ang morphofunctional na mga hangganan ng aortic valve, linawin ang terminolohiya, at pag-aralan din ang pag-andar nito sa isang malaking lawak.

Salamat sa mga pag-aaral na ito, ang aortic valve sa isang malawak na kahulugan ay nagsimulang isaalang-alang bilang isang solong anatomical at functional na istraktura na may kaugnayan sa parehong aorta at kaliwang ventricle.

Ayon sa mga modernong konsepto, ang aortic valve ay isang volumetric na istraktura ng hugis ng funnel o cylindrical na hugis, na binubuo ng tatlong sinuses, tatlong intercuspid triangles ng Henle, tatlong semilunar cusps at isang fibrous ring, ang proximal at distal na mga hangganan kung saan ay, ayon sa pagkakabanggit, ang ventriculoaortic at sinotubular junctions.

Ang hindi gaanong ginagamit ay ang terminong "valvular-aortic complex". Sa isang makitid na kahulugan, ang aortic valve ay minsan nauunawaan bilang isang locking element na binubuo ng tatlong cusps, tatlong commissures at isang fibrous ring.

Mula sa punto ng view ng pangkalahatang mekanika, ang aortic valve ay itinuturing bilang isang composite na istraktura na binubuo ng isang malakas na fibrous (power) frame at medyo manipis na mga elemento ng shell (sinus wall at cusps) na inilagay dito. Ang mga pagpapapangit at paggalaw ng frame na ito ay nangyayari sa ilalim ng pagkilos ng mga panloob na pwersa na nagmumula sa mga shell na nakakabit dito. Ang frame, sa turn, ay tumutukoy sa mga deformation at paggalaw ng mga elemento ng shell. Ang frame ay pangunahing binubuo ng mga hibla ng collagen na mahigpit na nakaimpake. Ang disenyo ng aortic valve ay tumutukoy sa tibay ng pag-andar nito.

Ang sinuses ng Valsalva ay ang pinalawak na bahagi ng paunang seksyon ng aorta, na limitado sa proximally ng kaukulang segment ng fibrous ring at cusp, at distally ng sinotubular junction. Ang mga sinus ay pinangalanan ayon sa coronary arteries kung saan sila umaalis: right coronary, left coronary, at noncoronary. Ang dingding ng sinus ay mas manipis kaysa sa dingding ng aorta at binubuo lamang ng intima at media, na medyo pinalapot ng mga hibla ng collagen. Sa kasong ito, ang bilang ng mga elastin fibers sa dingding ng sinuses ay bumababa, at ang mga collagen fibers ay tumataas sa direksyon mula sa sinotubular hanggang sa ventriculoaortic junction. Ang mga siksik na hibla ng collagen ay matatagpuan pangunahin sa kahabaan ng panlabas na ibabaw ng sinuses at nakatuon sa direksyon ng circumferential, at sa puwang ng subcommissural ay nakikilahok sila sa pagbuo ng mga intercusp triangles na sumusuporta sa hugis ng balbula. Ang pangunahing tungkulin ng mga sinus ay muling ipamahagi ang tensyon sa pagitan ng mga cusps at sinuses sa panahon ng diastole at upang magtatag ng posisyon ng balanse ng mga cusps sa panahon ng systole. Ang mga sinus ay nahahati sa antas ng kanilang base sa pamamagitan ng intercusp triangles.

Ang fibrous framework na bumubuo sa aortic valve ay isang solong spatial na istraktura ng malalakas na fibrous na elemento ng aortic root, fibrous ring ng base ng mga valve, commissural rods (columns) at ang sinotubular junction. Ang sinotubular junction (arched ring, o arched ridge) ay isang hugis-alon na anatomical na koneksyon sa pagitan ng sinuses at ng pataas na aorta.

Ang ventriculo-aortic junction (valve base ring) ay isang bilog na anatomical na koneksyon sa pagitan ng left ventricular outlet at ng aorta, na isang fibrous at muscular na istraktura. Sa mga dayuhang panitikan sa kirurhiko, ang ventriculo-aortic junction ay madalas na tinatawag na "aortic ring". Ang ventriculo-aortic junction ay nabuo, sa karaniwan, sa pamamagitan ng 45-47% ng myocardium ng arterial conus ng kaliwang ventricle.

Ang Commissure ay ang linya ng koneksyon (contact) ng mga katabing cusps na may kanilang peripheral proximal na mga gilid sa panloob na ibabaw ng distal na segment ng aortic root at ang distal na dulo nito ay matatagpuan sa sinotubular junction. Ang mga commissural rods (columns) ay ang mga lugar ng pag-aayos ng mga commissures sa panloob na ibabaw ng aortic root. Ang mga commissural column ay ang distal na pagpapatuloy ng tatlong segment ng fibrous ring.

Ang intercuspid triangles ng Henle ay fibrous o fibromuscular na bahagi ng aortic root at matatagpuan malapit sa commissures sa pagitan ng mga katabing segment ng fibrous ring at ng kani-kanilang cusps. Anatomically, ang intercuspid triangles ay bahagi ng aorta, ngunit functionally nagbibigay sila ng mga outflow tract mula sa kaliwang ventricle at apektado ng ventricular kaysa sa aortic hemodynamics. Ang mga intercuspid triangle ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa biomechanical function ng balbula sa pamamagitan ng pagpapahintulot sa mga sinus na gumana nang medyo independyente, sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng mga ito, at sa pamamagitan ng pagpapanatili ng isang pare-parehong aortic root geometry. Kung ang mga tatsulok ay maliit o walang simetriko, ang isang makitid na fibrous na singsing o balbula na pagbaluktot na may kasunod na dysfunction ng mga cusps ay bubuo. Ang sitwasyong ito ay makikita sa bicuspid aortic valves.

Ang cusp ay ang locking element ng balbula, na ang proximal na gilid nito ay umaabot mula sa semilunar na bahagi ng fibrous ring, na isang siksik na istruktura ng collagen. Ang cusp ay binubuo ng isang katawan (ang pangunahing bahagi na na-load), isang coaptation (pagsasara) na ibabaw, at isang base. Ang mga libreng gilid ng katabing cusps sa saradong posisyon ay bumubuo ng coaptation zone na umaabot mula sa mga commissure hanggang sa gitna ng cusp. Ang makapal na hugis-triangular na gitnang bahagi ng cusp coaptation zone ay tinatawag na Aranzi node.

Ang leaflet na bumubuo sa aortic valve ay binubuo ng tatlong layer (aortic, ventricular at spongy) at natatakpan sa labas ng manipis na endothelial layer. Ang layer na nakaharap sa aorta (fibrosa) ay pangunahing naglalaman ng mga collagen fibers na nakatuon sa circumferential na direksyon sa anyo ng mga bundle at strands, at isang maliit na halaga ng elastin fibers. Sa coaptation zone ng libreng gilid ng leaflet, ang layer na ito ay naroroon sa anyo ng mga indibidwal na bundle. Ang mga bundle ng collagen sa zone na ito ay "nasuspinde" sa pagitan ng mga column ng commissural sa isang anggulo na humigit-kumulang 125 ° na may kaugnayan sa aortic wall. Sa katawan ng leaflet, ang mga bundle na ito ay umaalis sa isang anggulo na halos 45 ° mula sa fibrous ring sa anyo ng isang semi-ellipse at nagtatapos sa kabaligtaran nito. Ang oryentasyong ito ng mga bundle ng "kapangyarihan" at mga gilid ng leaflet sa anyo ng isang "tulay ng suspensyon" ay inilaan upang ilipat ang pagkarga ng presyon sa panahon ng diastole mula sa leaflet patungo sa sinuses at ang fibrous framework na bumubuo sa aortic valve.

Sa isang hindi na-load na balbula, ang mga fibrous na bundle ay nasa isang kinontratang estado sa anyo ng mga kulot na linya na matatagpuan sa circumferential na direksyon sa layo na humigit-kumulang 1 mm mula sa bawat isa. Ang mga collagen fibers na bumubuo sa mga bundle ay mayroon ding kulot na istraktura sa isang nakakarelaks na balbula na may wave period na humigit-kumulang 20 μm. Kapag ang isang load ay inilapat, ang mga alon na ito ay tumutuwid, na nagpapahintulot sa tissue na mag-inat. Ang mga ganap na naituwid na mga hibla ay nagiging hindi mapahaba. Ang mga fold ng collagen bundle ay madaling ituwid sa ilalim ng bahagyang pagkarga ng balbula. Ang mga bundle na ito ay malinaw na nakikita sa isang naka-load na estado at sa ipinadalang liwanag.

Ang katatagan ng mga geometric na proporsyon ng mga elemento ng aortic root ay pinag-aralan gamit ang paraan ng functional anatomy. Sa partikular, natagpuan na ang ratio ng mga diameters ng sinotubular junction at ang balbula base ay pare-pareho at mga halaga sa 0.8-0.9. Ito ay totoo para sa mga balbula-aortic complex ng mga bata at nasa katanghaliang-gulang na mga indibidwal.

Sa edad, nangyayari ang mga proseso ng husay ng pagkagambala ng istraktura ng aortic wall, na sinamahan ng pagbawas sa pagkalastiko nito at pag-unlad ng calcification. Ito ay humahantong, sa isang banda, sa unti-unting pagpapalawak nito, at sa kabilang banda, sa pagbaba ng pagkalastiko. Ang mga pagbabago sa geometric na proporsyon at pagbawas sa extensibility ng aortic valve ay nangyayari sa edad na higit sa 50-60 taon, na sinamahan ng isang pagbawas sa pagbubukas ng lugar ng mga cusps at pagkasira sa mga functional na katangian ng balbula sa kabuuan. Ang mga anatomical at functional na tampok na nauugnay sa edad ng aortic root ng mga pasyente ay dapat isaalang-alang kapag nagtatanim ng mga walang frame na biological na kapalit sa aortic na posisyon.

Ang paghahambing ng istraktura ng naturang pormasyon bilang aortic valve ng mga tao at mammal ay isinagawa noong huling bahagi ng 1960s. Ang mga pag-aaral na ito ay nagpakita ng pagkakapareho ng isang bilang ng mga anatomical na parameter ng porcine at mga balbula ng tao, sa kaibahan sa iba pang xenogenic aortic roots. Sa partikular, ipinakita na ang di-coronary at kaliwang coronary sinuses ng balbula ng tao ay, ayon sa pagkakabanggit, ang pinakamalaki at pinakamaliit. Kasabay nito, ang tamang coronary sinus ng porcine valve ang pinakamalaki, at ang non-coronary ang pinakamaliit. Kasabay nito, ang mga pagkakaiba sa anatomical na istraktura ng tamang coronary sinus ng porcine at mga balbula ng aorta ng tao ay inilarawan sa unang pagkakataon. Kaugnay ng pagbuo ng reconstructive plastic surgery at pagpapalit ng aortic valve na may biological frameless substitutes, ang anatomical studies ng aortic valve ay ipinagpatuloy sa mga nakaraang taon.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ]

Human aortic valve at porcine aortic valve

Ang isang paghahambing na pag-aaral ng istraktura ng balbula ng aorta ng tao at ang balbula ng porcine aortic bilang isang potensyal na xenograft ay isinagawa. Ipinakita na ang mga xenogeneic valve ay may medyo mababang profile at asymmetric sa karamihan ng mga kaso (80%) dahil sa mas maliit na sukat ng kanilang non-coronary sinus. Ang katamtamang asymmetry ng aortic valve ng tao ay dahil sa mas maliit na sukat ng kaliwang coronary sinus nito at hindi gaanong binibigkas.

Ang porcine aortic valve, hindi katulad ng tao, ay walang fibrous ring at ang sinuses nito ay hindi direktang hangganan sa base ng cusps. Ang porcine cusps ay nakakabit sa kanilang semilunar base nang direkta sa base ng balbula, dahil ang tunay na fibrous ring ay wala sa porcine valves. Ang mga base ng xenogeneic sinuses at cusps ay nakakabit sa fibrous at/o fibromuscular na bahagi ng valve base. Halimbawa, ang base ng non-coronary at left coronary cusps ng porcine valve sa anyo ng diverging leaflets (fibrosa at ventnculans) ay nakakabit sa fibrous base ng valve. Sa madaling salita, ang mga cusps na bumubuo sa porcine aortic valve ay hindi direktang katabi ng sinuses, tulad ng sa allogeneic aortic roots. Sa pagitan ng mga ito ay ang distal na bahagi ng base ng balbula, na sa paayon na direksyon (kasama ang axis ng balbula) sa antas ng pinaka-proximal na punto ng kaliwang coronary at non-coronary sinuses ay katumbas, sa karaniwan, sa 4.6 ± 2.2 mm, at ng kanang coronary sinus - 8.1 ± 2.8 mm. Ito ay isang mahalaga at makabuluhang pagkakaiba sa pagitan ng balbula ng baboy at balbula ng tao.

Ang muscular insertion ng aortic cone ng left ventricle kasama ang axis sa porcine aortic root ay mas makabuluhan kaysa sa allogeneic one. Sa mga balbula ng baboy, ang pagpasok na ito ay nabuo ang base ng kanang coronary cusp at ang sinus ng parehong pangalan, at sa mas mababang lawak ang base ng mga katabing segment ng kaliwang coronary at non-coronary cusps. Sa mga allogeneic valve, ang pagpapasok na ito ay lumilikha lamang ng suporta para sa base, pangunahin, ng kanang coronary sinus at, sa isang mas mababang lawak, ng kaliwang coronary sinus.

Ang pagtatasa ng mga sukat at geometric na proporsyon ng mga indibidwal na elemento ng aortic valve depende sa intra-aortic pressure ay madalas na ginamit sa functional anatomy. Para sa layuning ito, ang aortic root ay napuno ng iba't ibang mga hardening substance (goma, paraffin, silicone goma, plastik, atbp.), At ang structural stabilization nito ay isinasagawa sa kemikal o cryogenically sa ilalim ng iba't ibang mga presyon. Ang mga nagresultang cast o structured aortic roots ay pinag-aralan gamit ang morphometric method. Ang diskarte na ito sa pag-aaral ng aortic valve ay naging posible upang maitaguyod ang ilang mga pattern ng paggana nito.

Ipinakita ng mga eksperimento sa in vitro at in vivo na ang aortic root ay isang dynamic na istraktura at karamihan sa mga geometric na parameter nito ay nagbabago sa panahon ng cycle ng puso depende sa presyon sa aorta at kaliwang ventricle. Ipinakita ng iba pang mga pag-aaral na ang pag-andar ng mga cusps ay higit na tinutukoy ng pagkalastiko at distensibility ng aortic root. Ang mga paggalaw ng vortex ng dugo sa mga sinus ay itinalaga ng isang mahalagang papel sa pagbubukas at pagsasara ng mga cusps.

Ang dynamics ng mga geometric na parameter ng aortic valve ay pinag-aralan sa isang eksperimento ng hayop gamit ang high-speed cineangiography, cinematography, at cineradiography, gayundin sa mga malulusog na indibidwal na gumagamit ng cineangiocardiography. Ang mga pag-aaral na ito ay nagpapahintulot sa amin na matantya ang dinamika ng maraming elemento ng aortic root nang tumpak at pansamantalang tantiyahin ang dinamika ng hugis at profile ng balbula sa panahon ng cycle ng puso. Sa partikular, ipinakita na ang systolic-diastolic expansion ng sinotubular junction ay 16-17% at malapit na nauugnay sa arterial pressure. Ang diameter ng sinotubular junction ay umabot sa pinakamataas na halaga nito sa tuktok ng systolic pressure sa kaliwang ventricle, sa gayon pinapadali ang pagbubukas ng mga balbula dahil sa pagkakaiba-iba ng mga commissure palabas, at pagkatapos ay bumababa pagkatapos ng pagsasara ng mga balbula. Ang diameter ng sinotubular junction ay umabot sa pinakamababang halaga nito sa dulo ng isovolumic relaxation phase ng kaliwang ventricle at nagsisimulang tumaas sa diastole. Ang mga commissural column at sinotubular junction, dahil sa kanilang flexibility, ay lumahok sa pamamahagi ng maximum na stress sa mga leaflet pagkatapos ng kanilang pagsasara sa panahon ng mabilis na pagtaas sa reverse transvalvular pressure gradient. Ang mga modelo ng matematika ay binuo din upang ipaliwanag ang paggalaw ng mga leaflet sa panahon ng kanilang pagbubukas at pagsasara. Gayunpaman, ang data mula sa pagmomodelo ng matematika ay higit na hindi naaayon sa pang-eksperimentong data.

Ang dynamics ng aortic valve base ay nakakaapekto sa normal na operasyon ng valve leaflets o ang implanted frameless bioprosthesis. Ipinakita na ang perimeter ng base ng balbula (aso at tupa) ay umabot sa pinakamataas na halaga nito sa simula ng systole, nabawasan sa panahon ng systole at minimal sa pagtatapos nito. Sa panahon ng diastole, tumaas ang perimeter ng balbula. Ang base ng aortic valve ay may kakayahang cyclic asymmetric na mga pagbabago sa laki nito dahil sa pag-urong ng muscular na bahagi ng ventriculoaortic junction (intercuspid triangles sa pagitan ng kanan at kaliwang coronary sinuses, pati na rin ang mga base ng kaliwa at kanang coronary sinuses). Bilang karagdagan, ang paggugupit at torsional deformation ng aortic root ay ipinahayag. Ang pinakamalaking torsional deformation ay nabanggit sa lugar ng commissural column sa pagitan ng non-coronary at left coronary sinuses, at ang minimum - sa pagitan ng non-coronary at right coronary. Ang pagtatanim ng isang frameless bioprosthesis na may semi-rigid na base ay maaaring magbago sa pagsunod ng aortic root sa torsional deformations, na hahantong sa paglipat ng torsional deformations sa sinotubular junction ng composite aortic root at ang pagbuo ng distortion ng bioprosthesis leaflets.

Ang isang pag-aaral ng normal na biomechanics ng aortic valve sa mga kabataang indibidwal (21.6 na taon sa karaniwan) ay isinagawa gamit ang transesophageal echocardiography na may kasunod na pagpoproseso ng computer ng mga video na imahe (hanggang sa 120 mga frame bawat segundo) at pagsusuri ng dynamics ng mga geometric na katangian ng mga elemento ng aortic valve depende sa oras at mga yugto ng cycle ng puso. Ipinakita na sa panahon ng systole, ang lugar ng pagbubukas ng balbula, ang anggulo ng radial ng leaflet sa base ng balbula, ang diameter ng base ng balbula, at ang haba ng radial ng leaflet ay makabuluhang nagbabago. Ang diameter ng sinotubular junction, ang circumferential na haba ng libreng gilid ng leaflet, at ang taas ng sinuses ay nagbabago sa isang mas mababang lawak.

Kaya, ang radial na haba ng leaflet ay pinakamataas sa diastolic phase ng isovolumic na pagbaba sa intraventricular pressure at pinakamababa sa systolic phase ng pinababang ejection. Ang radial systolic-diastolic stretch ng leaflet ay, sa karaniwan, 63.2±1.3%. Ang leaflet ay mas mahaba sa diastole na may mataas na diastolic gradient at mas maikli sa yugto ng pinababang daloy ng dugo, kapag ang systolic gradient ay malapit sa zero. Ang circumferential systolic-diastolic stretch ng leaflet at sinotubular junction ay, ayon sa pagkakabanggit, 32.0±2.0% at 14.1±1.4%. Ang radial na anggulo ng pagkahilig ng leaflet sa base ng balbula ay nagbago, sa karaniwan, mula 22 sa diastole hanggang 93° sa systole.

Ang systolic na paggalaw ng mga cusps na bumubuo sa aortic valve ay karaniwang nahahati sa limang mga panahon:

1. ang panahon ng paghahanda ay naganap sa yugto ng pagtaas ng isovolumic sa intraventricular pressure; ang mga balbula ay itinuwid, medyo pinaikli sa direksyon ng radial, ang lapad ng coaptation zone ay nabawasan, ang anggulo ay tumaas, sa karaniwan, mula 22° hanggang 60°;
2. ang panahon ng mabilis na pagbubukas ng mga balbula ay tumagal ng 20-25 ms; sa simula ng pagpapatalsik ng dugo, isang alon ng pagbabaligtad ay nabuo sa base ng mga balbula, na mabilis na kumalat sa direksyon ng radial sa mga katawan ng mga balbula at higit pa sa kanilang mga libreng gilid;
3. ang rurok ng pagbubukas ng balbula ay naganap sa unang yugto ng maximum expulsion; sa panahong ito, ang mga libreng gilid ng mga balbula ay pinakamataas na nakatungo sa mga sinus, ang hugis ng pagbubukas ng balbula ay lumalapit sa isang bilog, at sa profile ang balbula ay kahawig ng hugis ng isang pinutol na baligtad na kono;
4. ang panahon ng medyo matatag na pagbubukas ng mga balbula ay naganap sa ikalawang yugto ng maximum na pagpapatalsik, ang mga libreng gilid ng mga balbula ay itinuwid kasama ang daloy ng axis, ang balbula ay kinuha ang anyo ng isang silindro, at ang mga balbula ay unti-unting isinara; sa pagtatapos ng panahong ito, ang hugis ng pagbubukas ng balbula ay naging tatsulok;
5. ang panahon ng mabilis na pagsasara ng balbula ay kasabay ng yugto ng pinababang pagbuga. Sa base ng mga cusps, nabuo ang isang reversion wave, na umaabot sa mga contracted cusps sa radial na direksyon, na humantong sa kanilang pagsasara muna kasama ang ventricular edge ng coaptation zone, at pagkatapos ay upang makumpleto ang pagsasara ng cusps.

Ang pinakamataas na deformation ng mga elemento ng aortic root ay naganap sa mga panahon ng mabilis na pagbubukas at pagsasara ng balbula. Sa mabilis na pagbabago sa hugis ng mga cusps na bumubuo sa aortic valve, ang mga mataas na stress ay maaaring mangyari sa kanila, na maaaring humantong sa mga degenerative na pagbabago sa tissue.

Ang mekanismo ng pagbubukas at pagsasara ng balbula na may pagbuo ng, ayon sa pagkakabanggit, isang inversion at reversion wave, pati na rin ang pagtaas sa radial angle ng pagkahilig ng balbula sa base ng balbula sa yugto ng isovolumic na pagtaas ng presyon sa loob ng ventricle ay maaaring maiugnay sa mga mekanismo ng pamamasa ng aortic root, na binabawasan ang deformation at stress ng balbula.