Сердечный клапан

Лоскут ткани, предотвращающий обратный ток крови вокруг сердца.

Сердцебиение Эмили

Звук закрытия сердечных клапанов у здоровой 16-летней девочки. Стетоскоп находится в области трехстворчатого клапана.

---

Проблемы с воспроизведением этого файла? См. справку для СМИ .

Сердечный клапан — это биологический односторонний клапан , который позволяет крови течь в одном направлении через камеры сердца . В сердце млекопитающих обычно присутствуют четыре клапана, и вместе они определяют путь тока крови через сердце. Сердечный клапан открывается или закрывается в зависимости от разницы кровяного давления с каждой стороны. ^{[1] [2] [3]}

Четыре клапана в сердце млекопитающих представляют собой два атриовентрикулярных клапана , отделяющих верхние предсердия от нижних желудочков: митральный клапан в левом сердце и трехстворчатый клапан в правом сердце. Два других клапана находятся на входе в артерии, выходящие из сердца. Это полулунные клапаны: аортальный клапан в аорте и легочный клапан в легочной артерии .

Сердце также имеет клапан коронарного синуса и клапан нижней полой вены , которые здесь не обсуждаются.

Состав

Строение клапанов сердца

Ток крови через клапаны

Клапаны сердца и камеры выстланы эндокардом . Клапаны сердца отделяют предсердия от желудочков или желудочки от кровеносного сосуда . Сердечные клапаны расположены вокруг фиброзных колец сердечного скелета . Клапаны включают в себя створки, называемые створками или створками , похожие на клапан «утконос» или флаттерный клапан , которые открываются, чтобы обеспечить поток крови, а затем закрываются вместе, чтобы герметизировать и предотвратить обратный поток. Митральный клапан имеет две створки, тогда как остальные — три. На кончиках створок имеются узелки, которые делают прилегание более плотным.

Легочный клапан имеет левую, правую и переднюю створки. ^[4] Аортальный клапан имеет левую, правую и заднюю створки. ^[5] Трехстворчатый клапан имеет переднюю, заднюю и перегородочную створки; а митральный клапан имеет только переднюю и заднюю створки.

Клапаны сердца человека можно сгруппировать в два набора: ^[6]

• Два атриовентрикулярных клапана предотвращают обратный ток крови из желудочков в предсердия:
  • Трикуспидальный клапан или правый атриовентрикулярный клапан, между правым предсердием и правым желудочком.
  • Митральный клапан или двустворчатый клапан, между левым предсердием и левым желудочком.
• Два полулунных клапана для предотвращения обратного тока крови в желудочек:
  • Легочный клапан , расположенный в отверстии между правым желудочком и легочным стволом.
  • Аортальный клапан , расположенный в отверстии между левым желудочком и аортой.

Атриовентрикулярные клапаны

3D - петля сердца, вид со стороны верхушки, с удаленной верхушечной частью желудочков и четко видимым митральным клапаном. Из-за отсутствия данных створки трехстворчатого и аортального клапанов четко не видны, а отверстия видны; легочный клапан не виден. Слева показаны два стандартных 2D-изображения (взятые из набора 3D-данных), показывающие трикуспидальный и митральный клапаны (вверху) и аортальный клапан (внизу).

Атриовентрикулярные клапаны — митральный клапан и трехстворчатый клапан — расположены между предсердиями и желудочками и предотвращают обратный ток крови из желудочков в предсердия во время систолы . Они прикреплены к стенкам желудочков сухожильными хордами , которые не позволяют им инвертироваться.

Сухожильные хорды прикрепляются к сосочочным мышцам , которые вызывают напряжение, позволяющее лучше удерживать клапан. Вместе сосочковые мышцы и сухожильные хорды называются подклапанным аппаратом. Функция подклапанного аппарата — удерживать клапаны от пролабирования в предсердия при их закрытии. ^{[7] Однако} подклапанный аппарат не влияет на открытие и закрытие клапанов, что полностью вызвано градиентом давления на клапане. Однако своеобразное прикрепление хорд к свободному краю створки обеспечивает распределение систолического напряжения между хордами в зависимости от их различной толщины. ^[8]

Закрытие атриовентрикулярных клапанов выслушивается как lub , первый тон сердца (S1). Закрытие клапанов SL выслушивается как даб , второй тон сердца (S2).

Митральный клапан также называют двустворчатым клапаном , поскольку он содержит две створки или створки. Митральный клапан получил свое название из-за сходства с епископской митрой (разновидностью шляпы) . Он находится в левой части сердца и позволяет крови течь из левого предсердия в левый желудочек .

Во время диастолы нормально функционирующий митральный клапан открывается в результате повышенного давления со стороны левого предсердия по мере его наполнения кровью (преднагрузка). Когда давление в предсердиях превышает давление в левом желудочке, митральный клапан открывается. Открытие облегчает пассивный приток крови в левый желудочек. Диастола заканчивается сокращением предсердий, которое выбрасывает последние 30% крови, которая переносится из левого предсердия в левый желудочек. Это количество крови известно как конечный диастолический объем (КДО), а митральный клапан закрывается в конце сокращения предсердий, чтобы предотвратить изменение направления кровотока.

Трехстворчатый клапан имеет три створки или створки и расположен в правой части сердца. Он находится между правым предсердием и правым желудочком и останавливает обратный ток крови между ними.

Полулунные клапаны

Аортальный и легочный клапаны расположены у основания аорты и легочного ствола соответственно. Их еще называют «полулунными клапанами». Эти две артерии получают кровь из желудочков, а их полулунные клапаны позволяют крови поступать в артерии и предотвращают обратный ток крови из артерий в желудочки. Эти клапаны не имеют сухожильных хорд и больше похожи на клапаны вен, чем на атриовентрикулярные клапаны. Закрытие полулунных клапанов вызывает второй тон сердца .

Аортальный клапан , имеющий три створки, расположен между левым желудочком и аортой . Во время систолы желудочков давление в левом желудочке повышается, и когда оно превышает давление в аорте, аортальный клапан открывается, позволяя крови выйти из левого желудочка в аорту. Когда систола желудочков заканчивается, давление в левом желудочке быстро падает, и давление в аорте заставляет аортальный клапан закрыться. Закрытие аортального клапана способствует компоненту А2 второго тона сердца.

Легочный клапан (иногда называемый легочным клапаном) расположен между правым желудочком и легочной артерией и имеет три створки. Подобно аортальному клапану, легочный клапан открывается в систолу желудочков, когда давление в правом желудочке превышает давление в легочной артерии. В конце систолы желудочков, когда давление в правом желудочке быстро падает, давление в легочной артерии закрывает легочный клапан. Закрытие легочного клапана способствует компоненту P2 второго тона сердца. Правые отделы сердца представляют собой систему низкого давления, поэтому компонент Р2 второго тона сердца обычно мягче, чем компонент А2 второго тона сердца. Однако физиологически нормально для некоторых молодых людей слышать разделение обоих компонентов во время вдоха.

Разработка

В развивающемся сердце клапаны между предсердиями и желудочками, двустворчатый и трехстворчатый клапаны, развиваются по обе стороны от атриовентрикулярных каналов . ^[9] Расширение оснований желудочков вверх приводит к впячиванию канала в полости желудочков. Инвагинированные края образуют зачатки латеральных створок атриовентрикулярных клапанов. Средние и перегородочные бугры развиваются из продолжения вниз промежуточной перегородки .

Полулунные клапаны (легочный и аортальный клапаны) образуются из четырех утолщений на кардиальном конце артериального ствола . ^[9] Эти утолщения называются эндокардиальными подушками . ^{[ нужна цитация ]} Артериальный ствол изначально представляет собой единый тракт оттока эмбрионального сердца, который позже разделится и станет восходящей аортой и легочным стволом . Прежде чем он расколется, возникают четыре утолщения. Имеются переднее, заднее и два латеральных утолщения. Между тем , что позже станет восходящей аортой и легочными путями, начинает формироваться перегородка . По мере формирования перегородки два латеральных утолщения расщепляются, так что восходящая аорта и легочный ствол имеют по три утолщения (переднее или заднее и половину каждого из латеральных утолщений). Утолщения являются началом трех створок полулунных клапанов. К девятой неделе клапаны становятся видимыми как уникальные структуры. По мере взросления они слегка вращаются по спирали внешних сосудов и приближаются к сердцу. ^[9]

Физиология

В общем, движение сердечных клапанов определяется с помощью уравнения Навье-Стокса с использованием граничных условий артериального давления, перикардиальной жидкости и внешней нагрузки в качестве ограничений. Движение клапанов сердца используется в качестве граничного условия в уравнении Навье-Стокса при определении гидродинамики выброса крови из левого и правого желудочков в аорту и легкие.

Диаграмма Виггерса , показывающая различные события во время сердечного цикла , с закрытиями и открытиями аорты и митрального клапана, отмеченными на кривых давления.

Это дальнейшее объяснение эхокардиограммы, приведенной выше. MV: Митральный клапан, TV: Трикуспидальный клапан, AV: Аортальный клапан, Перегородка: Межжелудочковая перегородка. Сплошные линии разграничивают перегородку и свободную стенку, видимые на эхокардиограмме, пунктирная линия указывает на то, где должна находиться свободная стенка правого желудочка. Красная линия показывает, где верхняя левая петля на эхокардиограмме пересекает 3D-петлю, синяя линия представляет нижнюю петлю.

Связь между давлением и расходом в открытых клапанах

Падение давления на открытом сердечном клапане зависит от скорости потока Q через клапан: ${\displaystyle {\Delta }p}$

${\displaystyle a{{\partial }Q \over {\partial }t}+bQ^{2}={\Delta }p}$

Если:

• Сохраняется энергия притока
• Застойный регион за листовками
• Импульс оттока сохраняется
• Плоский профиль скорости

Клапаны с одной степенью свободы

Обычно аортальный и митральный клапаны включаются в исследования клапанов в пределах одной степени свободы. Эти отношения основаны на идее о том, что клапан представляет собой конструкцию с одной степенью свободы. Эти соотношения основаны на уравнениях Эйлера .

Уравнения для аортального клапана в этом случае:

${\displaystyle {\rho }\left({{\partial }u \over {\partial }t}+{u{\partial }u \over {\partial }x}\right)+{{\partial }p \over {\partial }x}=0}$

${\displaystyle {{\partial }A \over {\partial }t}+{{\partial } \over {\partial }x}(Au)=0}$

${\displaystyle A(x,t)=A_{0}\left(1-[1-{\Lambda }(t)]{x \over {L}}\right)^{2}}$

${\displaystyle \int _{0}^{L}p(x,t){{\partial }A \over {\partial }x}\,dx=[A_{0}-A(L,t)]\,p(L,t)}$

где:

u = осевая скорость

р = давление

A = площадь поперечного сечения клапана

L = осевая длина клапана

Λ( t ) = одна степень свободы; когда

${\displaystyle \Lambda ^{2}(t)={A(L,t) \over A_{0}}}$

Атриовентрикулярный клапан

Клиническое значение

Шум пролапса митрального клапана

Звуки сердца девочки 16 лет с диагнозом: пролапс митрального клапана и митральная регургитация. При аускультации сердца выслушиваются систолический шум и щелчок. Записано стетоскопом над митральным клапаном.

---

Проблемы с воспроизведением этого файла? См. справку для СМИ .

Клапанный порок сердца — это общий термин, обозначающий дисфункцию клапанов, и он в основном имеет две формы: либо регургитацию (также недостаточность , либо некомпетентность ), когда дисфункциональный клапан позволяет крови течь в неправильном направлении, ^[10] или стеноз , когда клапан узкий. ^[11]

Регургитация возникает, когда клапан становится недостаточным и выходит из строя, позволяя небольшому количеству крови течь в неправильном направлении. Эта недостаточность может поражать любой из клапанов, например, при аортальной недостаточности , митральной недостаточности , легочной недостаточности и недостаточности трикуспидального клапана . Другой формой клапанного порока сердца является стеноз , сужение клапана. Это происходит в результате утолщения клапана, и может быть поражен любой из сердечных клапанов, например, при стенозе митрального клапана , стенозе трикуспидального клапана , стенозе легочного клапана и стенозе аортального клапана . Стеноз митрального клапана — частое осложнение ревматизма . Воспаление клапанов может быть вызвано инфекционным эндокардитом , обычно бактериальной инфекцией, но иногда может быть вызвано и другими микроорганизмами. Бактерии легче прикрепляются к поврежденным клапанам. ^[12] Другой тип эндокардита , не вызывающий воспалительной реакции, — небактериальный тромботический эндокардит . Это обычно встречается на ранее неповрежденных клапанах. ^[12] Одним из основных заболеваний клапанов сердца является пролапс митрального клапана , который представляет собой ослабление соединительной ткани, называемое миксоматозной дегенерацией клапана. Это означает смещение утолщенной створки митрального клапана в левое предсердие во время систолы. ^[11]

Заболевания сердечных клапанов могут быть врожденными, например аортальная регургитация , или приобретенными, например инфекционный эндокардит . Различные формы связаны с сердечно-сосудистыми заболеваниями , заболеваниями соединительной ткани и гипертонией . Симптомы заболевания будут зависеть от пораженного клапана, типа заболевания и тяжести заболевания. Например, пороки аортального клапана , такие как аортальный стеноз или аортальная регургитация , могут вызвать одышку, тогда как пороки трехстворчатого клапана могут привести к дисфункции печени и желтухе . Когда порок клапанов сердца возникает в результате инфекционных причин, таких как инфекционный эндокардит , у больного может наблюдаться лихорадка и уникальные признаки, такие как осколочные кровоизлияния в ногти, поражения Джейнуэя , узлы Ослера и пятна Рота . Особенно опасным осложнением порока сердца является образование эмболов из-за турбулентного кровотока и развитие сердечной недостаточности . ^[11]

Порок клапанов сердца диагностируется с помощью эхокардиографии , которая является разновидностью ультразвука . Поврежденные и дефектные сердечные клапаны можно восстановить или заменить искусственными сердечными клапанами . Инфекционные причины также могут потребовать лечения антибиотиками . ^[11]

Врожденный порок сердца

Наиболее распространенной формой клапанной аномалии является врожденный порок сердца (ВПС), называемый двустворчатым аортальным клапаном . Это происходит в результате слияния двух створок во время эмбрионального развития , образуя двустворчатый клапан вместо трехстворчатого клапана. Это состояние часто не диагностируется до тех пор, пока не разовьется кальцинирующий аортальный стеноз , а это обычно происходит примерно на десять лет раньше, чем могло бы развиться в противном случае. ^{[13] [14]}

Менее распространенными ИБС являются трикуспидальная и легочная атрезия , аномалия Эбштейна . Трикуспидальная атрезия – это полное отсутствие трехстворчатого клапана, что может привести к недоразвитию или отсутствию правого желудочка. Легочная атрезия – полное закрытие легочного клапана. Аномалия Эбштейна представляет собой смещение перегородочной створки трехстворчатого клапана, приводящее к увеличению предсердия и уменьшению желудочка по сравнению с нормой.

История

Иллюстрация клапанов сердца при сокращении желудочков.

Функция клапанов сердца

• Искусственный сердечный клапан
• Перикардиальные клапаны сердца
• Клапан Бьорка – Шили

Рекомендации

Эта статья включает общедоступный текст из 20-го издания «Анатомии Грея» (1918 г.).

1. «Сердечные клапаны». Американская кардиологическая ассоциация, Inc – 10000056 Энциклопедия сердца и инсульта . Американская кардиологическая ассоциация, Inc. Проверено 5 августа 2010 г.
2. Клабунде, RE (2 июля 2009 г.). «Градиенты давления». Концепции сердечно-сосудистой физиологии . Ричард Э. Клабунде. Архивировано из оригинала 16 апреля 2015 г. Проверено 6 августа 2010 г.
3. Клабунде, RE (5 апреля 2007 г.). «Болезнь сердечного клапана». Концепции сердечно-сосудистой физиологии . Ричард Э. Клабунде . Проверено 6 августа 2010 г.
4. Анатомическое фото: 20:21-0102 в Медицинском центре SUNY Downstate - «Сердце: легочный клапан».
5. Анатомическое фото: 20:29-0104 в Медицинском центре SUNY Downstate - «Сердце: аортальный клапан и аортальные синусы»
6. Кертис, MJ (1 июля 1992 г.). «Сердце и сердечно-сосудистая система». Сердечно-сосудистые исследования . 26 (7): 720б. дои : 10.1093/cvr/26.7.720b. ISSN  0008-6363.
7. Кравчик-Ожог, А; Холда, МК; Болечала, Ф; Сиудак, З; Сорыш, Д; Дудек, Д; Климек-Пиотровска, W (май 2018 г.). «Анатомия митрального подклапанного аппарата». Журнал торакальной и сердечно-сосудистой хирургии . 155 (5): 2002–2010. дои : 10.1016/j.jtcvs.2017.12.061 . PMID  29397976. S2CID  4870179.
8. С. Назари и др.: Закономерности распределения систолического напряжения на хордальном аппарате передней створки митрального клапана. Структурно-механический теоретический анализ. J Cardiovasc Surg (Турин), апрель 2000 г.; 41 (2): 193–202 (видео)
9. Schoenwolf, Гэри К.; и другие. (2009). «Развитие мочеполовой системы». Эмбриология человека Ларсена (4-е изд.). Филадельфия: Черчилль Ливингстон/Эльзевир. стр. 177–79. ISBN 978-0-443-06811-9.
10. «Обзор заболеваний сердечного клапана». ВебМД . Проверено 9 мая 2021 г.
11. Бриттон, редакторы Ники Р. Колледж, Брайан Р. Уокер, Стюарт Х. Ралстон; иллюстрировано Робертом (2010). Принципы и медицинская практика Дэвидсона (21-е изд.). Эдинбург: Черчилль Ливингстон/Эльзевир. стр. 612–28. ISBN 978-0-7020-3085-7. {{cite book}}: |first=имеет общее имя ( справка )CS1 maint: multiple names: authors list (link)
12. Митчелл Р.С., Кумар В., Роббинс С.Л., Аббас А.К., Фаусто Н. (2007). Основная патология Роббинса (8-е изд.). Сондерс/Эльзевир. стр. 406–08. ISBN 978-1-4160-2973-1.
13. Бертаццо, С. и др. Наноаналитическая электронная микроскопия открывает фундаментальные знания об кальцификации сердечно-сосудистой ткани человека. Материалы природы 12, 576–83 (2013).
14. Миллер, Дж. Д. Сердечно-сосудистая кальцификация: круговое происхождение. Материалы природы 12, 476–78 (2013).

Внешние ссылки

• Ремонт митрального клапана в больнице Маунт-Синай - «Анатомия митрального клапана»
• 3D, анимированные, вращающиеся сердечные клапаны (требуется мультимедийная информация, включая Javascript и Flash player)
• Транскатетерная имплантация митрального клапана: Tendyne