Aortenklappe

Die Aortenklappe ist die am meisten untersuchte betrachtet seit langer Zeit beschrieben wird, ausgehend von Leonardo da Vinci (1513) und Valsalva (1740), und viele Male, vor allem in der zweiten Hälfte des zwanzigsten Jahrhunderts. Gleichzeitig waren die Studien der vergangenen Jahre hauptsächlich beschreibend oder seltener vergleichend. Beginnend mit J Zimmerman (1969), in dem er die „Ventilfunktion als Erweiterung seiner Struktur“ zu betrachten vorgeschlagen, war der größte Teil der Forschung ein morphologisch-funktionellen Charakter zu tragen. Dieser Ansatz zur Aortenklappe Funktion Studie durch die Untersuchung seiner Struktur war, zu einem gewissen Grad, aufgrund methodischer Schwierigkeiten direkt die Biomechanik der Aortenklappe in den allgemeinen Studien der funktionellen Anatomie der Untersuchung möglich, die morphologischen und funktionelle Grenzen der Aortenklappe, um zu bestimmen, um die Terminologie zu klären und zu einem großen Teil seiner Funktion zu untersuchen.

Aufgrund dieser Studien wurde die Aortenklappe allgemein als eine einzige anatomische und funktionelle Struktur verstanden, die sowohl mit der Aorta als auch mit der linken Herzkammer zusammenhängt.

Nach bisherigen Ansichten ist die Aortenklappe die Volumenstruktur des Trichters oder zylindrischer Form, bestehend aus drei Nasennebenhöhlen, drei Dreiecke mezhstvorchatyh Henle, drei halbmondförmige Höcker und der Annulus fibrosus, die proximalen und distalen Begrenzungen von denen jeweils ventrikuloaortalnoe und dem sinotubulären Kreuzung.

Der Begriff "Ventil-Aorten-Komplex" wird seltener verwendet. Im engeren Sinne wird die Aortenklappe manchmal als Blockierungselement verstanden, das aus drei Klappen, drei Kommissuren und einem Faserring besteht.

Unter dem Gesichtspunkt der allgemeinen Mechanik wird die Aortenklappe als eine Verbundstruktur angesehen, die aus einem starken fibrösen (Kraft) Skelett und relativ dünnen Schalenelementen (Sinus- und Flügelwänden) besteht, die darauf angeordnet sind. Die Deformationen und Verschiebungen dieses Skeletts treten unter der Wirkung von inneren Kräften auf, die in den daran befestigten Schalen auftreten. Der Rahmen bestimmt wiederum die Deformationen und Bewegungen der Schalenelemente. Das Gerüst besteht hauptsächlich aus dicht gepackten Kollagenfasern. Diese Gestaltung der Aortenklappe bestimmt die Langlebigkeit ihrer Funktion.

Die Sinus der Valsalva sind ein vergrößerter Teil der Aorta aorta, proximal begrenzt durch das entsprechende Segment des Faserrings und der Klappe und distal durch die sinotubuläre Verbindung. Die Nasennebenhöhlen werden nach den abgehenden Koronararterien rechts koronar, links koronar und nicht koronar bezeichnet. Die Wand der Nasennebenhöhlen ist dünner als die Aortenwand und besteht nur aus Intima und Media, etwas verdickt durch Collagenfasern. Gleichzeitig nimmt die Menge an Elastinfasern in der Sinuswand ab und das Kollagen nimmt in Richtung von der sinotubulären zur ventrikuloortalen Verbindung zu. Dichtes Kollagenfasern angeordnet sind, bevorzugt auf der äußeren Oberfläche des Sinus- und sind in Umfangsrichtung orientiert sind, und in dem Raum podkomissuralnom bei der Bildung teilnehmen mezhstvorchatyh Ventilstützform Dreiecken. Die Hauptrolle der Nebenhöhlen besteht darin, die Spannung zwischen den Ventilen und Nasennebenhöhlen in der Diastole neu zu verteilen und die Gleichgewichtslage der Klappen zur Systole festzulegen. Die Nasennebenhöhlen sind auf der Höhe ihrer Basis durch interstitielle Dreiecke getrennt.

Das faserige Gerüst, das die Aortenklappe bildet, ist eine einzelne räumliche Struktur der starken faserigen Elemente der Aortenwurzel, des Faserringes der Basis der Klappen, der Kommissurale (Pfosten) und der sinotubulären Verbindung. Sinotubuläre Verbindung (ein gewölbter Ring oder ein gebogener Kamm) ist eine wellenförmige anatomische Verbindung zwischen den Nebenhöhlen und der aufsteigenden Aorta.

Das ventrikulo-aortale Gelenk (Ventilbasisring) ist eine abgerundete anatomische Verbindung zwischen dem Ausgangsabschnitt des linken Ventrikels und der Aorta, die eine faserige und muskuläre Struktur darstellt. In der ausländischen Literatur zur Chirurgie wird das ventrikuloortale Gelenk oft als "Aortenring" bezeichnet. Ventrikuloaortalverbindung wird im Durchschnitt um 45-47% aus dem Myokard des Arterienkegels der linken Herzkammer gebildet.

Die Kommissur ist eine Linie, die benachbarte Lappen mit ihren peripheren proximalen Rändern auf der inneren Oberfläche des distalen Segments der Wurzel der Aorta verbindet (verbindet) und ihr distales Ende zu dem sinotubulären Übergang erweitert. Die Kommissurstangen (Pfosten) sind die Orte der Kommissurfixierung an der inneren Oberfläche der Wurzel der Aorta. Die Kommissurensäulen sind die distale Verlängerung der drei Segmente des Faserringes.

Die sich kreuzenden Dreiecke von Henle sind faserige oder fibromuskuläre Komponenten der Aortenwurzel und sind proximal zur Kommissur zwischen benachbarten Segmenten des Faserringes und den entsprechenden Ventilen angeordnet. Anatomisch interstitielle Dreiecke sind Teil der Aorta, aber funktionell bieten sie Ausgangspfade vom linken Ventrikel und sind von der ventrikulären Hämodynamik und nicht von der Aorta betroffen. Interstitielle Dreiecke spielen eine wichtige Rolle in der biomechanischen Funktion des Ventils, so dass die Sinus relativ unabhängig voneinander funktionieren, sie vereinigen und eine einzige Geometrie der Wurzel der Aorta unterstützen. Sind die Dreiecke klein oder asymmetrisch, so entsteht ein schmaler Faserring oder die Verdrehung des Ventils mit nachfolgender Störung der Funktion der Ventile. Diese Situation kann mit der Bicuspidalklappe der Aorta beobachtet werden.

Valve ist das Ventilverschlusselement, dessen proximaler Rand sich von dem semilunulären Teil des Faserrings erstreckt, der eine dichte Kollagenstruktur darstellt. Das Ventil besteht aus dem Körper (der Hauptteil wird geladen), der Oberfläche der Koaptation (Schließung) und der Basis. Die freien Kanten benachbarter Klappen in der geschlossenen Position bilden eine Koaptationszone, die sich von der Kommissur zur Mitte der Klappe erstreckt. Die verdickte Dreiecksform des zentralen Teils der Koaptationszone der Klappe wurde als Aranzi-Knoten bezeichnet.

Das Blatt, das die Aortenklappe bildet, besteht aus drei Schichten (aortal, ventrikulär und schwammig) und ist außen mit einer dünnen Endothelschicht bedeckt. Schichten, die der Aorta (Fibrosa) zugewandt sind, enthalten hauptsächlich in Umfangsrichtung orientierte kollagene Fasern in Form von Bündeln und Strängen und eine kleine Menge an Elastinfasern. In der Koaptationszone des freien Blattrandes liegt diese Schicht als getrennte Bündel vor. Kollagenstrahlen in dieser Zone sind zwischen Kommissuralsäulen in einem Winkel von etwa 125 ° relativ zur Aortenwand "aufgehängt". Diese Bündel bewegen sich im Körper des Bündels in einem Winkel von etwa 45 ° zum Faserring in Form einer Halbellipse und enden auf ihrer gegenüberliegenden Seite. Diese Orientierung „“ Kraft ‚und Bündel Blattränder in der Form einer‘ Hängebrücke „sollte mit Klappen an Sinus- und faseriges Skelett Druckbelastungen in der Diastole übertragen, die die Aortenklappe bilden.

In der unbelasteten Klappe befinden sich die Faserstränge in einem zusammengezogenen Zustand in der Form von Wellenlinien, die in einer Umfangsrichtung in einem Abstand von ungefähr 1 mm voneinander angeordnet sind. Die Kollagenfasern, die die Bündel in dem entspannten Blatt bilden, weisen ebenfalls eine wellige Struktur mit einer Wellenperiode von etwa 20 & mgr; m auf. Wenn die Belastung ausgeübt wird, richten sich diese Wellen auf, wodurch sich das Gewebe dehnen kann. Vollständig begradigte Fasern werden undehnbar. Die Falten der Kollagenstrahlen glätten sich leicht mit einer leichten Belastung des Blattes. Diese Strahlen sind im belasteten Zustand und im Durchlicht deutlich sichtbar.

Die Konstanz der geometrischen Proportionen der Elemente der Wurzel der Aorta wurde mit der Methode der funktionellen Anatomie untersucht. Insbesondere wurde festgestellt, dass das Verhältnis der Durchmesser des sinotubulären Gelenks und der Ventilbasis konstant ist und 0,8-0,9 beträgt. Dies gilt für Klappen-Aorten-Komplexe von jungen und mittleren Menschen.

Mit zunehmendem Alter kommt es zu qualitativen Prozessen anomaler Aortenwandstrukturen, begleitet von einer Abnahme der Elastizität und der Entwicklung von Verkalkungen. Dies führt einerseits zu seiner allmählichen Ausdehnung und andererseits zu einer Abnahme der Elastizität. Änderungen der geometrischen Proportionen und eine Abnahme der Dehnbarkeit der Aortenklappe treten im Alter von über 50-60 Jahren auf, was mit einer Abnahme der Öffnungsfläche der Klappen und einer Verschlechterung der funktionellen Eigenschaften der Klappe als Ganzes einhergeht. Altersbedingte anatomische und funktionelle Merkmale der Aortenwurzel von Patienten sollten bei der Implantation rahmenloser biologischer Substitute in der Aortenposition berücksichtigt werden.

Ein Vergleich der Struktur einer solchen Ausbildung wie der Aortenklappe von Mensch und Säugetieren wurde Ende der 60er Jahre des 20. Jahrhunderts durchgeführt. In diesen Studien wurde im Gegensatz zu anderen xenogenen Aortenwurzeln die Ähnlichkeit einer Reihe von anatomischen Parametern der Schweine- und Humanvenen gezeigt. Insbesondere wurde gezeigt, dass die menschlichen nicht koronaren und linken Koronarsinusvenen jeweils die größten und kleinsten waren. Zur gleichen Zeit war der rechte Koronarsinus in der Schweinehaut am größten und der nicht-koronare Sinus war am kleinsten. Gleichzeitig wurden zum ersten Mal Unterschiede in der anatomischen Struktur des rechten Koronarsinus der Schweine- und der menschlichen Aortenklappe beschrieben. Im Zusammenhang mit der Entwicklung der rekonstruktiven plastischen Chirurgie und des Aortenklappenersatzes mit biologischen rahmenlosen Substituten haben in den letzten Jahren anatomische Untersuchungen der Aortenklappe wieder begonnen.

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Menschliches Aortenventil und Aorta-Schweinefleischventil

Eine vergleichende Untersuchung der Struktur der menschlichen Aortenklappe und der Aortenklappe als mögliches Xenotransplantat wurde durchgeführt. Es wurde gezeigt, dass xenogene Klappen ein relativ niedriges Profil haben und in den meisten Fällen (80%) aufgrund der geringeren Größe ihres nicht koronaren Sinus asymmetrisch sind. Eine moderate Asymmetrie der menschlichen Aortenklappe ist auf die geringere Größe des linken Koronarsinus zurückzuführen und nicht so ausgeprägt.

Die Schweinaorta hat im Gegensatz zum Menschen keinen Faserring und ihre Nebenhöhlen grenzen nicht direkt an die Basis der Klappen an. Schweineschwänze werden durch ihre halbmondförmige Basis direkt an der Basis der Klappe befestigt, da es in den Schweinehälften keinen echten Faserring gibt. Die Basen von xenogenen Sinus und Ventilen sind an den faserigen und / oder faserig-muskulären Teilen der Ventilbasis befestigt. Zum Beispiel ist die Basis der nicht-koronaren und linke koronaren Höckern Schweineklappe in Form von divergierenden Blättern (fibrosa und ventnculans) mit dem faserigen Grundventil angebracht. Mit anderen Worten, die Klappen, die die Schweineaortenklappe bilden, haften nicht direkt an den Nebenhöhlen, wie bei den allogenen Aortenwurzeln. Zwischen ihnen ist der distale Abschnitt der Ventilbasis, das in der Längsrichtung (entlang der Achse valve) am proximalsten Punkt des linken koronaren und nicht-koronaren Sinus ist, im Durchschnitt 4,6 ± 2,2 mm und die rechten Koronarsinus - 8,1 ± 2,8 mm. Dies ist ein wichtiger und signifikanter Unterschied zwischen dem Schweineschlafventil und dem menschlichen Ventil.

Die muskuläre Insertion des Aortenkegels des linken Ventrikels entlang der Achse in der Schweinewurzel der Aorta ist viel signifikanter als in der allogenen Wurzel. Bei Schweineventilen bildete diese Implantation die Basis der rechten Koronarvene und des gleichnamigen Sinus und in geringerem Maße die Basis der benachbarten Segmente der linken koronaren und nicht koronaren Klappen. Bei allogenen Venen bewirkt diese Injektion nur eine Unterstützung der Basis, hauptsächlich des rechten Koronarsinus und in geringerem Maße des linken Koronarsinus.

Die Analyse der Größen und geometrischen Proportionen der einzelnen Elemente der Aortenklappe, abhängig vom intraaortalen Druck, wurde in der funktionellen Anatomie recht häufig angewandt. Dazu wurde die Aortenwurzel mit verschiedenen Härtern (Gummi, Paraffin, Silikonkautschuk, Kunststoff etc.) ausgegossen und auch unter verschiedenen Drücken chemisch oder kryogen strukturstabilisiert. Die resultierenden Eindrücke oder strukturierten Aortenwurzeln wurden mit der morphometrischen Methode untersucht. Diese Herangehensweise an das Studium der Aortenklappe ermöglichte die Festlegung bestimmter Funktionsmuster.

In In-vitro- und In-vivo-Experimenten wurde gezeigt, dass die Wurzel der Aorta eine dynamische Struktur ist und sich die meisten ihrer geometrischen Parameter während des Herzzyklus in Abhängigkeit vom Druck in der Aorta und der linken Herzkammer ändern. In anderen Studien wurde gezeigt, dass die Funktion der Klappen weitgehend von der Elastizität und Dehnbarkeit der Aortenwurzel bestimmt wird. Vortexblutbewegungen in den Nebenhöhlen erhielten eine wichtige Rolle beim Öffnen und Schließen der Klappen.

Die Untersuchung der Dynamik der geometrischen Parameter der Aortenklappe wurde in einem Tierversuch mit den Methoden der Hochgeschwindigkeits-Filmangiographie, der Kinematografie und der Kinodiographie sowie bei gesunden Personen mit Hilfe der Kinangiocardiographie durchgeführt. Diese Studien ermöglichten es, die Dynamik vieler Elemente der Wurzel der Aorta genau zu bestimmen und nur die Dynamik der Form und des Profils der Herzklappe während des Herzzyklus zu beurteilen. Insbesondere wurde gezeigt, dass die systolodiastolische Expansion der sinotubulären Verbindung 16-17% beträgt und eng mit dem arteriellen Druck korreliert ist. Der Durchmesser der sinotubulären Verbindung erreicht ihre Maximalwerte bei der Spitze des systolischen Drucks in der linken Herzkammer, wodurch die Öffnung der Klappen aufgrund der Divergenz der Kommissur nach außen erleichtert wird und dann nach dem Schließen der Klappen abnimmt. Der Durchmesser der sinotubulären Verbindung erreicht am Ende der Phase der isovolytischen Relaxation des linken Ventrikels seine Minimalwerte und beginnt in der Diastole anzusteigen. Die Kommissurbarren und der sinotubuläre Übergang nehmen aufgrund ihrer Flexibilität an der Verteilung der maximalen Spannung in den Klappen teil, nachdem sie während der Zeit des schnellen Wachstums des inversen transvalvulären Druckgradienten geschlossen wurden. Mathematische Modelle wurden auch entwickelt, um die Bewegung der Blättchen während ihres Öffnens und Schließens zu erklären. Die Daten der mathematischen Modellierung stimmen jedoch weitgehend nicht mit den experimentellen Daten überein.

Die Dynamik der Basis der Aortenklappe beeinflusst die normale Funktion von Klappen oder einer implantierten rahmenlosen Bioprothese. Es zeigt den Ventilbasisumfang (Hunde und Schafe) ein Maximalwert zu Beginn der Systole während des Systole verringert und war in seinem Ende minimal erreicht hat. Während der Diastole vergrößerte sich der Umfang des Ventils. Die Basis des Aortenklappe auch in der Lage zu cyclischen, unsymmetrischen ändert seine Größe durch die Kontraktion des Muskels Abschnitt ventrikuloaortalnogo Verbindung (mezhstvorchatyh Dreiecke zwischen den rechten und linken koronaren Sinus, und die Basen der linken und rechten Koronarsinus). Darüber hinaus wurden Scherung und Torsion der Aortenwurzel festgestellt. Die größte Dreh in der commissural Säule beobachtete Verformung zwischen den nicht-koronaren und dem linken Koronarsinus, und dem Minimum - zwischen den nicht-koronaren und rechten Koronararterie. Implantieren rahmenlos Bioprothese mit der halbstarren Basis kann die Biegsamkeit der Aortenwurzel verändern Torsionsverformungen, der die Torsionsverformung auf der sino-tubulären Verbundes Verbindung Aortenwurzel Bildung und distortsiey Bioprothese Klappen übertragen.

Eine Studie der normalen Biomechanik der Aortenklappe in jüngeren Individuen (Durchschnitt 21,6 Jahre) von transösophagealen Echokardiographie mit anschließender Computerverarbeitung des Videos (120 Einzelbilder pro Sekunde) und die Analyse der Dynamik der geometrischen Eigenschaften der Elemente der Aortenklappe als Funktion der Zeit und die Herzzyklus-Phasen. Es wurde während des Systole variiert signifikant die Ventilöffnungsfläche des radialen Neigungswinkel der Ventilklappe Basis, den Durchmesser der Ventilbasis und die radiale Länge der Klappen gezeigt, dass. Der Durchmesser der sinotubulären Verbindung, die Umfangslänge der freien Kante des Flügels und die Höhe des Sinus sind weniger betroffen.

So war die radiale Länge des Ventils in der diastolischen Phase der isovolytischen Reduktion des intraventrikulären Drucks maximal und in der systolischen Phase des reduzierten Exils das Minimum. Die radiale systolodiastolische Streckung des Blattes betrug im Mittel 63,2 ± 1,3%. Die Klappe war länger in der Diastole mit einem hohen diastolischen Gradienten und kürzer in der Phase des reduzierten Blutflusses, wenn der systolische Gradient nahe bei Null lag. Der Umfang der systolischen und diastolischen Ausdehnung der Klappe und des sinotubulären Übergangs betrug 32,0 ± 2,0% bzw. 14,1 ± 1,4%. Der Radialwinkel der Klappen- neigung zur Basis der Klappe variierte im Durchschnitt von 22 nach Diastole bis 93 ° in der Systole.

Die systolische Bewegung der Klappen, die die Aortenklappe bilden, wurde üblicherweise in fünf Perioden unterteilt:

1. die Vorbereitungsperiode fiel auf die Phase des isovoluminalen Anstiegs des intraventrikulären Drucks; die Ventile waren gerichtet, etwas kürzer in radialer Richtung, die Breite der Koaptationszone nahm ab, der Winkel nahm im Durchschnitt von 22 ° auf 60 ° zu;
2. die Zeit des schnellen Öffnens der Ventile dauerte 20-25 ms; mit dem Beginn der Blutaustreibung an der Basis der Klappen bildete sich eine Inversionswelle, die sich rasch radial zum Körper der Klappen und weiter zu ihren freien Rändern ausbreitete;
3. Der Höhepunkt der Öffnung der Ventile war in der ersten Phase der maximalen Austreibung; Während dieser Zeit waren die freien Ränder der Segel so weit wie möglich in Richtung der Sehnen gebogen, die Form der Ventilöffnung näherte sich dem Kreis, und in dem Profil ähnelte das Ventil der Form eines abgeschnittenen umgekehrten Kegels;
4. die Periode der relativ stabilen Öffnung der Klappen fiel auf die zweite Phase der maximalen Austreibung, die freien Kanten der Klappen streckten sich entlang der Achse der Strömung, das Ventil nahm die Form eines Zylinders an, und die Klappen bedeckten allmählich; Am Ende dieses Zeitraums wurde die Form der Ventilöffnung dreieckig;
5. Die Periode des schnellen Schließens des Ventils fiel mit der Phase des reduzierten Exils zusammen. An der Basis der Wellenumkehr gebildet Klappen, Zug- abgespeckte Rolläden in radialer Richtung, die zu Beginn der ventrikulären koaptatsii Randzone ihrer Schließung geführt, und dann - nach dem vollständigen Schließen der Ventile.

Die maximalen Verformungen der Aortenwurzelelemente traten während der Perioden des schnellen Öffnens und Schließens des Ventils auf. Bei einer schnellen Veränderung der Form der Klappen, die die Aortenklappe bilden, können in ihnen hohe Spannungen auftreten, die zu degenerativen Veränderungen im Gewebe führen können.

Der Mechanismus der Öffnungs- und Schließklappen bilden, die jeweils eine Welle Inversion und Reversion, sowie Radialwinkel des Flügels zum unteren Ventil in einer Phase der isovolumetrischen Druckerhöhung zunehmende innerhalb des Ventrikels kann zu der Dämpfermechanismen Aortenwurzel zurückgeführt werden, wodurch eine Verformung und Belastung der Klappenblättchen.