Katup aorta

Katup aorta dianggap paling banyak dipelajari, sejak itu telah dijelaskan sejak lama, dimulai dengan Leonardo da Vinci (1513) dan Valsalva (1740), dan berulang kali, terutama pada paruh kedua abad ke-20. Pada saat yang sama, penelitian tahun-tahun terakhir terutama deskriptif atau, lebih jarang, komparatif. Dimulai dengan karya J Zimmerman (1969), di mana penulis mengusulkan untuk mempertimbangkan "fungsi katup sebagai kelanjutan dari strukturnya," sebagian besar penelitian menjadi fungsional morfologis. Pendekatan ini untuk mempelajari fungsi katup aorta melalui studi strukturnya, sampai batas tertentu, karena kesulitan metodologis dari penyelidikan langsung biomekanik katup aorta secara umum. Studi anatomi fungsional memungkinkan untuk menentukan batas-batas morfofungsional katup aorta, mengklarifikasi terminologi, dan untuk mempelajari fungsinya untuk sebagian besar.

Karena studi ini, katup aorta telah dipahami secara luas sebagai struktur anatomis dan fungsional tunggal yang terkait dengan aorta dan ventrikel kiri.

Menurut pandangan ini, katup aorta adalah struktur sebagian besar corong atau bentuk silinder yang terdiri dari tiga sinus, tiga segitiga mezhstvorchatyh Henle, tiga katup semilunar dan anulus fibrosus, proksimal dan batas-batas distal yang, masing-masing, ventrikuloaortalnoe dan persimpangan sinotubular.

Istilah "kompleks katup-aorta" jarang digunakan. Dalam arti sempit, katup aorta kadang dipahami sebagai elemen pemblokiran yang terdiri dari tiga katup, tiga komisura dan cincin berserat.

Dari sudut pandang mekanika umum, katup aorta dianggap sebagai struktur komposit yang terdiri dari kerangka berserat (kuat) yang kuat dan elemen shell yang relatif tipis (dinding sinus dan selempang) yang diletakkan di atasnya. Deformasi dan perpindahan kerangka ini terjadi di bawah aksi kekuatan internal yang timbul di kerang yang terpasang di atasnya. Kerangka kerja, pada gilirannya, menentukan deformasi dan pergerakan elemen shell. Kerangka ini terutama terdiri dari serat kolagen yang dikemas ketat. Desain katup aorta ini menentukan umur panjang fungsinya.

Sinus Valsalva adalah bagian yang diperbesar dari aorta awal, dibatasi secara proksimal oleh segmen cincin dan katup berserat yang sesuai, dan distal oleh persimpangan sinotubuler. Sinus dinamai sesuai dengan arteri koroner yang berangkat tepat koroner kanan, koroner kiri dan non-koroner. Dinding sinus lebih tipis dari pada dinding aorta dan hanya terdiri dari intima dan media, agak menebal oleh serat kolagen. Pada saat yang sama, jumlah serat elastin menurun di dinding sinus, dan peningkatan kolagen ke arah sinotubuler ke persimpangan ventrikuloaortal. Serat kolagen padat terletak terutama di permukaan luar sinus dan berorientasi pada arah melingkar, dan di ruang subcommissioned mereka berperan dalam pembentukan segitiga interstisial yang mendukung bentuk katup. Peran utama sinus adalah untuk mendistribusikan kembali ketegangan antara katup dan sinus di diastol dan untuk menetapkan posisi keseimbangan katup ke sistol. Sinus dibagi pada tingkat dasar mereka dengan segitiga interstisial.

Kerangka fibrosa yang membentuk katup aorta adalah struktur spasial tunggal dari elemen berserat kuat dari akar aorta, cincin fibrosa dari dasar katup, batang komissural (pos) dan persimpangan sinotubular. Sambungan sinotubular (cincin melengkung, atau sisir melengkung) adalah koneksi anatomis berbentuk bergelombang antara sinus dan aorta asenden.

Sendi ventriculoaortic (ring base valve) adalah koneksi anatomi bulat antara bagian keluaran ventrikel kiri dan aorta, yang merupakan struktur berserat dan berotot. Dalam literatur asing tentang pembedahan, sendi ventriculoortic sering disebut sebagai "cincin aortik". Senyawa ventriculoaortal terbentuk rata-rata 45-47% dari miokardium kerucut arteri ventrikel kiri.

Commissure adalah garis yang menghubungkan (menghubungkan) flaps yang berdekatan dengan margin proksimal perifer pada permukaan dalam segmen distal akar aorta dan memperpanjang ujung distalnya ke persimpangan sino-tubular. Batang commissural (posting) adalah tempat fiksasi commissure pada permukaan bagian dalam akar aorta. Kolom komissural adalah ekstensi distal dari tiga segmen cincin berserat.

Segitiga berpotongan Henle adalah komponen fibrosa berotot fibro-otot dari akar aorta dan terletak proksimal pada komisura antara segmen cincin fibrosa yang berdekatan dan katup yang sesuai. Anatomi interstisial segitiga adalah bagian dari aorta, tapi secara fungsional mereka menyediakan jalan keluar dari ventrikel kiri dan dipengaruhi oleh hemodinamik ventrikel, dan bukan aorta. Interstisial segitiga memainkan peran penting dalam fungsi biomekanik katup, memungkinkan sinus berfungsi relatif independen, menyatukannya dan mendukung satu geometri akar aorta. Jika segitiga itu kecil atau asimetris, maka cincin fibrosa yang sempit atau distorsi katup berkembang dengan gangguan fungsi katup berikutnya. Situasi ini dapat diamati dengan katup bikuspid aorta.

Katup adalah elemen penutup katup, margin proksimalnya membentang dari bagian semilunular cincin berserat, yang merupakan struktur kolagen padat. Katup terdiri dari bodi (bagian utama yang sedang dimuat), permukaan coaptation (penutup) dan alasnya. Tepian bebas dari flap yang berdekatan dalam posisi tertutup membentuk zona koaptasi yang membentang dari commissure ke pusat flap. Bentuk segitiga menipis dari bagian tengah zona koaptasi katup disebut simpul Aranzi.

Daun yang membentuk katup aorta terdiri dari tiga lapisan (aorta, ventrikel dan spons) dan ditutup secara eksternal dengan lapisan endotel tipis. Lapisan yang menghadap aorta (fibrosa), terutama mengandung serat kolagen yang berorientasi pada arah melingkar dalam bentuk bundel dan helai, dan sejumlah kecil serat elastin. Di zona coaptation dari tepi daun bebas, lapisan ini hadir sebagai kumpulan terpisah. Balok kolagen di zona ini "ditangguhkan" di antara kolom komissural pada sudut kira-kira 125 ° relatif terhadap dinding aorta. Di dalam tubuh bundel, bundel ini bergerak pada sudut sekitar 45 ° dari cincin berserat dalam bentuk setengah elips dan berakhir pada sisi yang berlawanan. Orientasi balok "kekuatan" dan tepi daun dalam bentuk "jembatan gantung" dirancang untuk mentransfer beban tekanan diastole dari katup ke sinus dan perancah berserat yang membentuk katup aorta.

Pada flap yang dibongkar, balok berserat dalam keadaan terkontrak dalam bentuk garis bergelombang disusun dalam arah melingkar pada jarak sekitar 1 mm satu sama lain. Serat kolagen yang membentuk bundel di daun yang rileks juga memiliki struktur bergelombang dengan periode gelombang sekitar 20 μm. Saat beban diterapkan, gelombang ini meluruskan, memungkinkan jaringan membentang. Serat yang diluruskan sepenuhnya menjadi tidak masuk akal. Lipatan balok kolagen mudah diluruskan dengan sedikit pemuatan daun. Balok-balok ini terlihat jelas dalam keadaan terisi dan cahaya yang ditransmisikan.

Ketinggian proporsi geometrik elemen akar aorta telah dipelajari dengan metode anatomi fungsional. Secara khusus, ditemukan bahwa rasio diameter sendi sinotubuler dan dasar katup konstan dan 0,8-0,9. Hal ini berlaku untuk kompleks katup-aorta pada orang muda dan setengah baya.

Dengan usia, proses kualitatif struktur dinding aorta abnormal terjadi, disertai dengan penurunan elastisitas dan perkembangan kalsifikasi. Hal ini menyebabkan, di satu sisi, untuk ekspansi bertahap, dan di sisi lain, untuk penurunan elastisitas. Perubahan proporsi geometrik dan penurunan dilatabilitas katup aorta terjadi pada usia di atas 50-60 tahun, yang disertai dengan penurunan area pembukaan katup dan penurunan karakteristik fungsional katup secara keseluruhan. Gambaran anatomis dan fungsional terkait usia dari akar aorta pasien harus dipertimbangkan saat menanamkan pengganti biologis tanpa bingkai di posisi aorta.

Perbandingan struktur pendidikan semacam itu seperti katup aorta manusia dan mamalia dilakukan pada akhir 60an abad XX. Dalam studi ini, kesamaan sejumlah parameter anatomis dari babi dan katup manusia ditunjukkan, tidak seperti akar aorta xenogeneik lainnya. Secara khusus, ditunjukkan bahwa katup sinus koroner non-koroner dan kiri manusia masing-masing adalah yang terbesar dan terkecil. Pada saat yang sama, sinus koroner kanan pada katup daging babi adalah yang terbesar, dan sinus non-koroner adalah yang terkecil. Pada saat yang sama, perbedaan struktur anatomis sinus koroner kanan pada babi dan katup aorta manusia telah dijelaskan untuk pertama kalinya. Sehubungan dengan pengembangan operasi plastik rekonstruktif dan penggantian katup aorta dengan pengganti biologis tanpa bingkai, studi anatomi katup aorta telah berlanjut dalam beberapa tahun terakhir.

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

Katup aorta manusia dan katup babi aorta

Sebuah studi komparatif tentang struktur katup aorta manusia dan katup aorta babi sebagai xenograft potensial telah dilakukan. Hal ini menunjukkan bahwa katup xenogeneic memiliki profil yang relatif rendah dan pada kebanyakan kasus (80%) asimetris karena ukuran sinus non-koroner yang lebih kecil. Asimetri moderat katup aorta manusia disebabkan oleh ukuran yang lebih kecil dari sinus koroner kiri dan tidak begitu terasa.

Katup aorta babi, tidak seperti manusia, tidak memiliki cincin berserat dan sinusnya tidak secara langsung membatasi dasar katup. Sayap babi dilekatkan pada dasar semilunar mereka langsung ke dasar katup, karena tidak ada cincin berserat sejati pada katup daging babi. Dasar sinus dan katup xenogeneik dilekatkan pada bagian fibrosa dan / atau fibrosa berotot dari dasar katup. Sebagai contoh, dasar katup koroner non-koroner dan kiri dari katup daging babi dalam bentuk daun yang menyimpang (fibrosa dan ventnoks) dilekatkan pada dasar fibrosa katup. Dengan kata lain, katup yang membentuk katup aorta babi tidak secara langsung menempel pada sinus, seperti pada akar aorta alogenik. Di antara mereka terletak bagian distal dari basa katup, yang pada arah longitudinal (sepanjang sumbu katup) pada tingkat titik proksimal sinus koroner kiri dan non-koroner adalah rata-rata 4,6 ± 2,2 mm, dan sinus koroner kanan - 8,1 ± 2,8 mm. Ini adalah perbedaan penting dan signifikan antara katup daging babi dan katup manusia.

Penyisipan otot kerucut aorta pada ventrikel kiri sepanjang sumbu pada akar babi aorta jauh lebih signifikan daripada akar alogenik. Pada katup porcine, implantasi ini membentuk dasar katup koroner kanan dan sinus dengan nama yang sama, dan pada tingkat yang lebih rendah, dasar segmen yang berdekatan dari katup koroner dan non-koroner kiri. Pada katup allogeneic, suntikan ini hanya menciptakan pendukung pada dasar, terutama, sinus koroner kanan dan, pada tingkat yang lebih rendah, sinus koroner kiri.

Analisis proporsi ukuran dan geometrik elemen individu katup aorta, tergantung pada tekanan intra-aorta, sering digunakan pada anatomi fungsional. Untuk melakukan ini, akar aorta dituang dengan berbagai bahan pengerasan (karet, parafin, karet silikon, plastik, dll.), Dan juga membuat stabilisasi strukturalnya dengan metode kimia atau kriogenik di bawah tekanan yang berbeda. Tayangan yang dihasilkan atau akar aorta terstruktur dipelajari dengan metode morfometrik. Pendekatan untuk mempelajari katup aorta memungkinkan untuk menetapkan pola fungsi tertentu.

Eksperimen in vitro dan in vivo, ditunjukkan bahwa akar aorta adalah struktur dinamis dan sebagian besar parameter geometrisnya berubah selama siklus jantung, tergantung pada tekanan di aorta dan ventrikel kiri. Dalam penelitian lain, ditunjukkan bahwa fungsi katup sangat ditentukan oleh elastisitas dan perluasan akar aorta. Gerakan darah vortex di sinus diberi peran penting dalam pembukaan dan penutupan katup.

Studi dinamika parameter geometrik katup aorta dilakukan pada percobaan hewan dengan menggunakan metode angiografi film kecepatan tinggi, sinematografi dan cinodiografi, serta pada individu sehat dengan bantuan kinangiokardiografi. Studi ini memungkinkan untuk menilai secara akurat dinamika banyak elemen akar aorta dan hanya mungkin menilai dinamika bentuk dan profil katup selama siklus jantung. Secara khusus, ditunjukkan bahwa perluasan sistololodiol dari senyawa sinotubular adalah 16-17% dan berkorelasi erat dengan tekanan arteri. Diameter persimpangan sinotubuler mencapai nilai maksimum pada puncak tekanan sistolik di ventrikel kiri, sehingga memudahkan pembukaan katup karena perbedaan komisura ke luar, dan kemudian menurun setelah penutupan katup. Diameter persimpangan sinotubuler mencapai nilai minimumnya pada akhir fase relaksasi isovolitik ventrikel kiri dan mulai meningkat pada diastol. Bar commissural dan persimpangan sinotubuler, karena fleksibilitasnya, ikut serta dalam distribusi tekanan maksimum pada flaps setelah ditutup pada periode pertumbuhan cepat gradien tekanan transversal invers. Model matematika juga dikembangkan untuk menjelaskan pergerakan selebaran saat pembukaan dan penutupan mereka. Namun, data pemodelan matematika sebagian besar tidak sesuai dengan data eksperimen.

Dinamika pangkal katup aorta mempengaruhi operasi katup flaps normal atau bioprostesis biokompatibel implan. Keliling pangkal katup (anjing dan domba) ditunjukkan untuk mencapai nilai maksimum pada awal sistol, menurun selama sistol dan minimal pada akhirnya. Selama diastol, perimeter katup meningkat. Dasar katup aorta juga mampu asimetris siklik perubahan ukuran karena kontraksi dari bagian otot ventrikuloaortalnogo senyawa (segitiga mezhstvorchatyh antara benar dan sinus koroner kiri, dan dasar dari sinus koroner kiri dan kanan). Selain itu, geser dan torsi akar aorta terdeteksi. Deformasi putaran terbesar dicatat di bidang kolom komisural antara sinus koroner non-koroner dan kiri, dan yang minimal antara sinus koroner dan koroner kanan. Implantasi tanpa bingkai bioprosthesis dengan dasar semi-kaku dapat mengubah kelenturan dari akar aorta untuk deformasi torsi, yang akan mentransfer deformasi torsi pada pembentukan komposit sino-tubular senyawa pangkal aorta dan distortsiey flaps bioprosthesis.

Sebuah studi biomekanik normal dari katup aorta pada individu yang lebih muda (rata-rata 21,6 tahun) dengan ekokardiografi transesophageal dengan pemrosesan komputer berikutnya dari video (120 frame per detik) dan analisis dinamika karakteristik geometris dari elemen katup aorta sebagai fungsi dari waktu dan fase siklus jantung. Hal ini menunjukkan bahwa sistol secara signifikan mengubah area pembukaan katup, sudut radial dari flap inclination ke basis katup, diameter dasar katup dan panjang radial katup. Diameter sambungan sinotubuler, panjang melingkar dari tepi bebas selendang dan tinggi sinus kurang terpengaruh.

Dengan demikian, panjang radial katup maksimal dalam fase diastolik pengurangan tekanan intraventrikular isovolitik dan minimum - dalam fase sistolik pengasingan yang berkurang. Peregangan systolodiastolik radial sayap rata-rata adalah 63,2 ± 1,3%. Katup lebih lama diastol dengan gradien diastolik tinggi dan lebih pendek pada fase penurunan aliran darah, bila gradien sistolik mendekati nol. Keliling distensi sistolik dan diastolik katup dan persimpangan sinotubuler masing-masing adalah 32,0 ± 2,0% dan 14,1 ± 1,4%. Sudut radial kemiringan flap ke dasar katup bervariasi, rata-rata, dari 22 sampai diastol sampai 93 ° sistol.

Gerakan sistolik katup yang membentuk katup aorta secara konvensional dibagi menjadi lima periode:

1. periode persiapan jatuh pada fase peningkatan isovoluminal pada tekanan intraventrikular; Katup diluruskan, agak lebih pendek pada arah radial, lebar zona koaptasi menurun, sudutnya meningkat rata-rata dari 22 sampai 60 °;
2. periode pembukaan katup cepat berlangsung 20-25 ms; Dengan dimulainya pengusiran darah di dasar katup, terbentuk gelombang inversi, yang menyebar dengan cepat ke bodi katup dan berlanjut ke tepi bebasnya;
3. Puncak pembukaan katup adalah pada tahap pertama pengusiran maksimal; Pada periode ini, tepian selebaran yang bebas membungkuk sebanyak mungkin ke arah sinus, bentuk bukaan katup mendekati lingkaran, dan di profil katup itu menyerupai bentuk kerucut terbalik yang dipotong;
4. periode pembukaan katup yang relatif stabil jatuh ke tahap kedua pengusiran maksimal, tepi bebas dari tutupnya diluruskan sepanjang sumbu aliran, katup berbentuk silinder, dan tutupnya mulai tertutup; Pada akhir periode ini, bentuk bukaan katup menjadi segitiga;
5. Periode penutupan katup cepat bertepatan dengan fase pengasingan yang berkurang. Di dasar sayap, gelombang pembalikan terbentuk, meregangkan lipatan yang berkontraksi ke arah radial, yang menyebabkan penutupan mereka di tepi ventrikel zona koaptasi terlebih dahulu, dan kemudian ke penutupan katup yang lengkap.

Deformasi maksimum unsur-unsur akar aorta terjadi selama periode pembukaan dan penutupan katup yang cepat. Dengan perubahan yang cepat dalam bentuk katup yang membentuk katup aorta, tekanan tinggi dapat timbul di dalamnya, yang dapat menyebabkan perubahan degeneratif pada jaringan.

Mekanisme pembukaan dan penutupan flaps untuk membentuk, masing-masing, inversi gelombang dan pengembalian, serta meningkatnya sudut radial dari sabuk ke katup bawah ke fase peningkatan tekanan isovolumic dalam ventrikel dapat dikaitkan dengan mekanisme peredam akar aorta, mengurangi deformasi dan stres daun katup.