Аортни вентил

Аортни залистак се сматра најпроучаванијим, јер је описан давно, почев од Леонарда да Винчија (1513) и Валсалве (1740), па све више пута, посебно током друге половине 20. века. Истовремено, студије протеклих година су углавном биле дескриптивне или, ређе, упоредне природе. Почев од рада Ј. Цимермана (1969), у којем је аутор предложио да се „функција залистка посматра као наставак његове структуре“, већина студија је почела да буде морфофункционалне природе. Овакав приступ проучавању функције аортног залистка кроз проучавање његове структуре био је, донекле, последица методолошких тешкоћа директног проучавања биомеханике аортног залистка у целини. Студије функционалне анатомије омогућиле су одређивање морфофункционалних граница аортног залистка, разјашњење терминологије, а такође и проучавање његове функције у великој мери.

Захваљујући овим студијама, аортни вентил у ширем смислу почео је да се сматра јединственом анатомском и функционалном структуром повезаном и са аортом и са левом комором.

Према савременим схватањима, аортни вентил је волуметријска структура левкастог или цилиндричног облика, која се састоји од три синуса, три интеркуспидална троугла Хенлеа, три полулунарна квржица и фиброзног прстена, чије су проксималне и дисталне границе, респективно, вентрикулоаортни и синотубуларни спојеви.

Мање се користи термин „валвуло-аортни комплекс“. У ужем смислу, аортни вентил се понекад схвата као елемент за закључавање који се састоји од три квржице, три комисуре и фиброзног прстена.

Са становишта опште механике, аортни залистак се сматра композитном структуром која се састоји од јаког влакнастог (енергетског) оквира и релативно танких елемената љуске (синусних зидова и квржица) постављених на њега. Деформације и покрети овог оквира настају под дејством унутрашњих сила које настају у љускама причвршћеним за њега. Оквир, заузврат, одређује деформације и покрете елемената љуске. Оквир се углавном састоји од чврсто збијених колагенских влакана. Овакав дизајн аортног залистка одређује трајност његове функције.

Валсалвини синуси су проширени део почетног дела аорте, ограничен проксимално одговарајућим сегментом фиброзног прстена и квржицом, а дистално синотубуларном спојем. Синуси се називају према коронарним артеријама из којих полазе: десна коронарна, лева коронарна и некоронарна. Зид синуса је тањи од зида аорте и састоји се само од интиме и медије, донекле задебљаних колагенским влакнима. У овом случају, број еластинских влакана у зиду синуса се смањује, а колагенска влакна се повећавају у смеру од синотубуларне ка вентрикулоаортној спојеви. Густа колагенска влакна се налазе углавном дуж спољашње површине синуса и оријентисана су у циркумферентном правцу, а у субкомисуралном простору учествују у формирању интеркуспидних троуглова који подржавају облик залистка. Главна улога синуса је да прерасподеле напетост између квржица и синуса током дијастоле и да успоставе равнотежни положај квржица током систоле. Синуси су подељени у висини своје базе међукуспалним троугловима.

Влакнасти оквир који формира аортни залистак је јединствена просторна структура јаких влакнастих елемената корена аорте, влакнастог прстена базе залистака, комисуралних штапића (стубова) и синотубуларног споја. Синотубулни спој (лучни прстен или лучни гребен) је таласаста анатомска веза између синуса и узлазне аорте.

Вентрикуло-аортни спој (прстен базе вентила) је округла анатомска веза између излаза леве коморе и аорте, која је влакнаста и мишићна структура. У страној хируршкој литератури, вентрикуло-аортни спој се често назива „аортни прстен“. Вентрикуло-аортни спој формира, у просеку, 45-47% миокарда артеријског конуса леве коморе.

Комисура је линија спајања (контакта) суседних квржица са њиховим периферним проксималним ивицама на унутрашњој површини дисталног сегмента корена аорте, а њен дистални крај се налази до синотубуларног споја. Комисурални штапићи (стубићи) су места фиксације комисура на унутрашњој површини корена аорте. Комисурални стубићи су дистални наставак три сегмента фиброзног прстена.

Хенлеови интеркуспидални троуглови су фиброзне или фибромускуларне компоненте корена аорте и налазе се проксимално од комисура између суседних сегмената фиброзног прстена и њихових одговарајућих квржица. Анатомски, интеркуспидални троуглови су део аорте, али функционално обезбеђују излазне трактове из леве коморе и на њих утиче вентрикуларна, а не аортна хемодинамика. Интеркуспидални троуглови играју важну улогу у биомеханичкој функцији залиска тако што омогућавају синусима да функционишу релативно независно, уједињују их и одржавају униформну геометрију корена аорте. Ако су троуглови мали или асиметрични, развија се уски фиброзни прстен или дисторзија залиска са накнадном дисфункцијом квржица. Ова ситуација се може видети код бикуспидалних аортних залистака.

Квршица је елемент за закључавање вентила, са проксималном ивицом која се протеже од полумесечевог дела фиброзног прстена, који је густа колагенска структура. Квршица се састоји од тела (главног оптерећеног дела), површине за коаптацију (затварање) и базе. Слободне ивице суседних квржица у затвореном положају формирају зону коаптације која се протеже од комисура до центра квржице. Задебљани троугласти централни део зоне коаптације квржице назива се Аранцијев чвор.

Листић који формира аортни залистак састоји се од три слоја (аортног, вентрикуларног и сунђерастог) и споља је прекривен танким ендотелним слојем. Слој окренут ка аорти (фиброза) углавном садржи колагенска влакна оријентисана у циркумферентном правцу у облику снопова и праменова, и малу количину еластинских влакана. У зони коаптације слободне ивице листића, овај слој је присутан у облику појединачних снопова. Колагенски снопови у овој зони су „висећи“ између комисуралних стубова под углом од приближно 125° у односу на зид аорте. У телу листића, ови снопови одлазе под углом од око 45° од фиброзног прстена у облику полуелипсе и завршавају се на његовој супротној страни. Ова оријентација „снажних“ снопова и ивица листића у облику „висећег моста“ намењена је преносу оптерећења притиска током дијастоле са листића на синусе и фиброзни оквир који формира аортни залистак.

У неоптерећеном залистку, влакнасти снопови се налазе у контрахованом стању у облику таласастих линија које се налазе у обимном правцу на растојању од приближно 1 мм једно од другог. Колагенска влакна која чине снопове такође имају таласасту структуру у опуштеном залистку са периодом таласа од око 20 μm. Када се примени оптерећење, ови таласи се исправљају, омогућавајући ткиву да се истегне. Потпуно исправљена влакна постају неистезљива. Набори колагенских снопова се лако исправљају под благим оптерећењем залистка. Ови снопови су јасно видљиви у оптерећеном стању и у пропуштеној светлости.

Константност геометријских пропорција елемената корена аорте проучавана је методом функционалне анатомије. Конкретно, утврђено је да је однос пречника синотубуларног споја и базе вентила константан и износи 0,8-0,9. Ово важи за вентилно-аортне комплексе младих и особа средњег доба.

Са годинама се јављају квалитативни процеси нарушавања структуре зида аорте, праћени смањењем њене еластичности и развојем калцификације. То доводи, с једне стране, до њеног постепеног ширења, а са друге стране, до смањења еластичности. Промене геометријских пропорција и смањење растегљивости аортног залистка јављају се у старости преко 50-60 година, што је праћено смањењем површине отварања куспида и погоршањем функционалних карактеристика залистка у целини. Приликом имплантације безрамних биолошких замена у аортну позицију треба узети у обзир анатомске и функционалне карактеристике корена аорте пацијената повезане са старењем.

Поређење структуре формације као што је аортни залистак људи и сисара извршено је крајем 1960-их. Ове студије су показале сличност низа анатомских параметара свињских и људских залистака, за разлику од других ксеногених коренова аорте. Конкретно, показано је да су некоронарни и леви коронарни синуси људског залистка, респективно, највећи и најмањи. Истовремено, десни коронарни синус свињског залистка био је највећи, а некоронарни најмањи. Истовремено, први пут су описане разлике у анатомској структури десног коронарног синуса свињског и људског аортног залистка. У вези са развојем реконструктивне пластичне хирургије и замене аортног залистка биолошким бесрамним супститутима, анатомске студије аортног залистка су настављене последњих година.

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

Људски аортни залистак и свињски аортни залистак

Спроведена је упоредна студија структуре људског аортног залистка и свињског аортног залистка као потенцијалног ксенографта. Показано је да ксеногени залистци имају релативно низак профил и да су асиметрични у већини случајева (80%) због мање величине њиховог некоронарног синуса. Умерена асиметрија људског аортног залистка је последица мање величине његовог левог коронарног синуса и није толико изражена.

Свињски аортни залистак, за разлику од људског, нема фиброзни прстен и његови синуси се не граниче директно са базом кусписа. Свињски куспи су својом полумесечастом базом причвршћени директно за базу залистка, пошто прави фиброзни прстен недостаје код свињских залистака. Базе ксеногених синуса и куспи су причвршћене за фиброзне и/или фибромускуларне делове базе залистка. На пример, база некоронарних и левих коронарних куспи свињског залистка у облику дивергентних листића (фиброза и вентнкуланс) су причвршћене за фиброзну базу залистка. Другим речима, куспи који формирају свињски аортни залистак нису директно уз синусе, као код алогених коренова аорте. Између њих се налази дистални део базе вентила, који је у уздужном правцу (дуж осе вентила) на нивоу најпроксималније тачке левог коронарног и некоронарног синуса једнак, у просеку, 4,6 ± 2,2 мм, а десног коронарног синуса - 8,1 ± 2,8 мм. Ово је важна и значајна разлика између свињског вентила и људског вентила.

Мишићно уметање аортног конуса леве коморе дуж осе у корену свињске аорте је много значајније него код алогене. Код свињских залистака, ово уметање је формирало базу десног коронарног куспида и истоименог синуса, а у мањој мери базу суседних сегмената левог коронарног и некоронарног куспида. Код алогених залистака, ово уметање ствара само потпору за базу, углавном, десног коронарног синуса и, у мањој мери, левог коронарног синуса.

Анализа величина и геометријских пропорција појединачних елемената аортног залистка у зависности од интрааортног притиска често се користила у функционалној анатомији. У ту сврху, корен аорте је испуњен различитим супстанцама за стврдњавање (гума, парафин, силиконска гума, пластика итд.), а његова структурна стабилизација је спроведена хемијски или криогено под различитим притисцима. Добијени одливци или структурирани корени аорте проучавани су морфометријском методом. Овакав приступ проучавању аортног залистка омогућио је утврђивање неких образаца његовог функционисања.

Експерименти ин витро и ин виво су показали да је корен аорте динамична структура и да се већина његових геометријских параметара мења током срчаног циклуса у зависности од притиска у аорти и левој комори. Друге студије су показале да је функција квржица у великој мери одређена еластичношћу и растегљивошћу корена аорте. Вртложним кретањима крви у синусима је додељена важна улога у отварању и затварању квржица.

Динамика геометријских параметара аортног залистка проучавана је у експерименту на животињама коришћењем брзе кинеангиографије, кинематографије и кинерадиографије, као и код здравих особа коришћењем кинеангиокардиографије. Ове студије су нам омогућиле да прилично прецизно проценимо динамику многих елемената корена аорте и само оквирно проценимо динамику облика и профила залистка током срчаног циклуса. Конкретно, показано је да је систолно-дијастолна експанзија синотубуларног споја 16-17% и да је у блиској корелацији са артеријским притиском. Пречник синотубуларног споја достиже своје максималне вредности на врхунцу систолног притиска у левој комори, чиме се олакшава отварање залистака због дивергенције комисура ка споља, а затим се смањује након затварања залистака. Пречник синотубуларног споја достиже своје минималне вредности на крају изоволумичке фазе релаксације леве коморе и почиње да се повећава у дијастоли. Комисурални стубови и синотубуларна спојница, због своје флексибилности, учествују у расподели максималног напрезања у листићима након њиховог затварања током периода брзог повећања реверзног трансвалвуларног градијента притиска. Такође су развијени математички модели који објашњавају кретање листића током њиховог отварања и затварања. Међутим, подаци математичког моделирања били су у великој мери нескладни са експерименталним подацима.

Динамика базе аортног залистка утиче на нормалан рад листића залистка или имплантиране бесрамне биопротезе. Показано је да је периметар базе залистка (пас и овца) достигао максималну вредност на почетку систоле, смањивао се током систоле и био минималан на њеном крају. Током дијастоле, периметар залистка се повећавао. База аортног залистка је такође способна за цикличне асиметричне промене своје величине услед контракције мишићног дела вентрикулоаортног споја (интеркуспидални троуглови између десног и левог коронарног синуса, као и базе левог и десног коронарног синуса). Поред тога, откривене су смицајне и торзионе деформације корена аорте. Највеће торзионе деформације су забележене у пределу комисуралне колоне између некоронарног и левог коронарног синуса, а минималне - између некоронарног и десног коронарног. Имплантација безрамне биопротезе са полукрутом базом може променити попустљивост корена аорте на торзионе деформације, што ће довести до преноса торзионих деформација на синотубуларни спој композитног корена аорте и формирања дисторзије листића биопротезе.

Студија нормалне биомеханике аортног залистка код младих особа (просечно 21,6 година) спроведена је коришћењем трансезофагеалне ехокардиографије са накнадном компјутерском обрадом видео слика (до 120 фрејмова у секунди) и анализом динамике геометријских карактеристика елемената аортног залистка у зависности од времена и фаза срчаног циклуса. Показано је да се током систоле значајно мењају површина отвора залистка, радијални угао листића у односу на базу залистка, пречник базе залистка и радијална дужина залистка. Пречник синотубуларног споја, обимна дужина слободне ивице залистка и висина синуса мењају се у мањој мери.

Дакле, радијална дужина листића била је максимална у дијастолној фази изоволумичког смањења интравентрикуларног притиска, а минимална у систолној фази смањеног избацивања. Радијално систолно-дијастолно истезање листића било је, у просеку, 63,2±1,3%. Листић је био дужи у дијастоли са високим дијастолним градијентом, а краћи у фази смањеног протока крви, када је систолни градијент био близу нуле. Циркумферентно систолно-дијастолно истезање листића и синотубуларног споја било је, респективно, 32,0±2,0% и 14,1±1,4%. Радијални угао нагиба листића према бази залистка мењао се, у просеку, од 22 у дијастоли до 93° у систоли.

Систолно кретање куспида који формирају аортни залистак конвенционално је подељено на пет периода:

1. припремни период се одвијао током фазе изоволумичког повећања интравентрикуларног притиска; залисци су се исправили, донекле скратили у радијалном правцу, ширина зоне коаптације се смањила, угао се повећао, у просеку, са 22° на 60°;
2. период брзог отварања залистака трајао је 20-25 мс; са почетком избацивања крви, у основи залистака формиран је талас инверзије, који се брзо ширио у радијалном правцу до тела залистака и даље до њихових слободних ивица;
3. врхунац отварања вентила догодио се током прве фазе максималног избацивања; током овог периода, слободне ивице вентила су биле максимално савијене према синусима, облик отвора вентила се приближавао кругу, а у профилу је вентил подсећао на облик скраћеног обрнутог конуса;
4. период релативно стабилног отварања вентила догодио се током друге фазе максималног избацивања, слободне ивице вентила су се исправиле дуж осе протока, вентил је попримио облик цилиндра, а вентили су се постепено затварали; до краја овог периода, облик отвора вентила је постао троугао;
5. период брзог затварања залистака поклопио се са фазом смањеног избацивања. У основи кусписа формиран је реверзиони талас, истежући контраховане кусписе у радијалном правцу, што је довело до њиховог затварања прво дуж вентрикуларне ивице коаптационе зоне, а затим и до потпуног затварања кусписа.

Максималне деформације елемената корена аорте јављале су се током периода брзог отварања и затварања залистка. Са брзим променама облика квржица које формирају аортни залистак, у њима могу настати висока напрезања, што може довести до дегенеративних промена у ткиву.

Механизам отварања и затварања вентила са формирањем, респективно, инверзионог и реверзионог таласа, као и повећање радијалног угла нагиба вентила према бази вентила у фази изоволумичког повећања притиска унутар коморе може се приписати механизмима пригушења корена аорте, смањујући деформацију и напрезање вентила.