Сердечные клапаны: строение и функции

Введение

Створка ткани, предотвращающая обратный ток крови вокруг сердца.

Сердечный клапан – это биологический односторонний клапан, который обеспечивает кровоток в одном направлении через камеры сердца. В сердце млекопитающих обычно присутствует четыре клапана, которые в совокупности определяют путь кровотока через сердце. Сердечный клапан открывается или закрывается в зависимости от разницы давления крови с каждой стороны. Четыре клапана в сердце млекопитающих – это два атриовентрикулярных клапана, разделяющие верхние предсердия от нижних желудочков – митральный клапан в левой части сердца и трикуспидальный клапан в правой части сердца. Другие два клапана расположены у входа 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 рассматриваются.

Атриовентрикулярные клапаны

Атриовентрикулярные клапаны – это митральный и трикуспидальный клапаны, расположенные между предсердиями и желудочками, которые предотвращают обратный ток крови из желудочков в предсердия во время систолы. Они прикреплены к стенкам желудочков сухожильными нитями (хордами), которые не позволяют им выворачиваться. Хорды прикреплены к папиллярным мышцам, создающим натяжение для лучшей фиксации клапана. Вместе папиллярные мышцы и хорды образуют субклапанный аппарат. Функция субклапанного аппарата заключается в предотвращении пролапса клапанов в предсердия при их закрытии. Однако субклапанный аппарат не влияет на открытие и закрытие клапанов, которые полностью обусловлены градиентом давления через клапан. Особенное прикрепление хорд к свободному краю створок обеспечивает распределение систолического напряжения между хордами в зависимости от их толщины. Закрытие атриовентрикулярных клапанов слышно как «луб» – первый тон сердца (S1). Закрытие полулунных клапанов слышно как «дуб» – второй тон сердца (S2). Митральный клапан также называют двустворчатым, поскольку он состоит из двух створок. Митральный клапан получил свое название из-за сходства с епископской митрой (головной убор). Он расположен на левой стороне сердца и обеспечивает ток крови из левого предсердия в левый желудочек. Во время диастолы нормально функционирующий митральный клапан открывается в результате повышения давления в левом предсердии при его наполнении кровью (преднагрузка). По мере увеличения давления в предсердии по сравнению с давлением в левом желудочке митральный клапан открывается, облегчая пассивный поток крови в левый желудочек. Диастола завершается сокращением предсердий, которое выбрасывает последние 30% крови, переходящей из левого предсердия в левый желудочек. Этот объем крови известен как конечный диастолический объем (КДО), и митральный клапан закрывается в конце сокращения предсердий, чтобы предотвратить обратный ток крови. Трикуспидальный клапан имеет три створки и расположен на правой стороне сердца между правым предсердием и правым желудочком, предотвращая обратный ток крови между ними.

The atrioventricular valves are the mitral valve, and the tricuspid valve, which are situated between the atria and the ventricles, and prevent backflow from the ventricles into the atria during systole. They are anchored to the walls of the ventricles by chordae tendineae, which prevent them from inverting. The chordae tendineae are attached to papillary muscles that cause tension to better hold the valve. Together, the papillary muscles and the chordae tendineae are known as the subvalvular apparatus. The function of the subvalvular apparatus is to keep the valves from prolapsing into the atria when they close. The subvalvular apparatus has no effect on the opening and closure of the valves, however, which is caused entirely by the pressure gradient across the valve. The peculiar insertion of chords on the leaflet free margin, however, provides systolic stress sharing between chords according to their different thickness. The closure of the AV valves is heard as lub, the first heart sound (S1). The closure of the SL valves is heard as dub, the second heart sound (S2). The mitral valve is also called the bicuspid valve because it contains two leaflets or cusps. The mitral valve gets its name from the resemblance to a bishop's mitre (a type of hat). It is on the left side of the heart and allows the blood to flow from the left atrium into the left ventricle. During diastole, a normally functioning mitral valve opens as a result of increased pressure from the left atrium as it fills with blood (preloading). As atrial pressure increases above that of the left ventricle, the mitral valve opens. Opening facilitates the passive flow of blood into the left ventricle. Diastole ends with atrial contraction, which ejects the final 30% of blood that is transferred from the left atrium to the left ventricle. This amount of blood is known as the end diastolic volume (EDV), and the mitral valve closes at the end of atrial contraction to prevent a reversal of blood flow. The tricuspid valve has three leaflets or cusps and is on the right side of the heart. It is between the right atrium and the right ventricle, and stops the backflow of blood between the two.

Полумесячные клапаны

Аортальный и легочный клапаны расположены соответственно в основании аорты и легочного ствола. Их также называют "полулунными клапанами". Эти две артерии получают кровь из желудочков, а их полулунные клапаны обеспечивают приток крови в артерии и предотвращают обратный ток крови из артерий в желудочки. Эти клапаны не имеют хорд, и больше похожи на клапаны в венах, чем на предсердно-желудочковые клапаны. Закрытие полулунных клапанов вызывает второй тон сердца. Аортальный клапан, имеющий три створки, расположен между левым желудочком и аортой. Во время желудочковой систолы давление в левом желудочке повышается, и когда оно превышает давление в аорте, аортальный клапан открывается, позволяя крови вытекать из левого желудочка в аорту. Когда желудочковая систола заканчивается, давление в левом желудочке быстро падает, и давление в аорте приводит к закрытию аортального клапана. Закрытие аортального клапана формирует компонент A2 второго тона сердца. Легочный клапан (иногда называемый пульмональным клапаном) расположен между правым желудочком и легочной артерией и имеет три створки. Подобно аортальному клапану, легочный клапан открывается во время желудочковой систолы, когда давление в правом желудочке становится выше давления в легочной артерии. В конце желудочковой систолы, когда давление в правом желудочке быстро падает, давление в легочной артерии закрывает легочный клапан. Закрытие легочного клапана формирует компонент P2 второго тона сердца. Правое сердце является системой низкого давления, поэтому компонент P2 второго тона сердца обычно тише, чем компонент A2 второго тона сердца. Однако, у некоторых молодых людей физиологически нормально слышать разделение обоих компонентов во время вдоха.

Разработка

В развивающемся сердце клапаны между предсердиями и желудочками – двустворчатый и трехстворчатый клапаны – формируются по обе стороны от предсердно-желудочковых каналов. Эти утолщения называются эндокардиальными подушками. Трубчатый артериоз изначально представляет собой единый отток из эмбрионального сердца, который впоследствии разделяется на восходящую аорту и легочный ствол. До разделения происходят четыре утолщения: переднее, заднее и два боковых. Между тем, что впоследствии станет восходящей аортой и легочным стволом, начинает формироваться перегородка. По мере формирования перегородки два боковых утолщения разделяются, так что восходящая аорта и легочный ствол приобретают по три утолщения каждое (переднее или заднее и половина каждого из боковых утолщений). Эти утолщения являются основой для трех створок полулунных клапанов. К девятой неделе клапаны становятся различимыми как отдельные структуры. По мере созревания они слегка вращаются вместе со спиральным изгибом выходящих сосудов и немного приближаются к сердцу. Или развивается стеноз – сужение клапана. Регургитация возникает, когда клапан становится недостаточно компетентным и не функционирует должным образом, позволяя крови течь в обратном направлении. Эта недостаточность может поражать любой из клапанов, например, при аортальной недостаточности, митральной недостаточности, лёгочной недостаточности и трикуспидальной недостаточности. Другой формой порока клапанов сердца является стеноз – сужение клапана, возникающее в результате его утолщения. Стенозом может быть поражен любой из сердечных клапанов, например, при стенозе митрального клапана, трикуспидального клапана, лёгочного клапана и аортального клапана. Стеноз митрального клапана – частое осложнение ревматической лихорадки. Воспаление клапанов может быть вызвано инфекционным эндокардитом, обычно бактериальной инфекцией, но иногда и другими микроорганизмами. Бактерии легче прикрепляются к поврежденным клапанам. Существует также небактериальный тромботический эндокардит, который не вызывает воспалительной реакции и обычно встречается на ранее неповрежденных клапанах. К менее распространенным врожденным порокам сердца относятся трикуспидальная и лёгочная атрезия, а также аномалия Эбштейна. Трикуспидальная атрезия – это полное отсутствие трехстворчатого клапана, что может привести к недоразвитию или отсутствию правого желудочка. Лёгочная атрезия – это полное закрытие лёгочного клапана. Аномалия Эбштейна – это смещение септальной створки трехстворчатого клапана, вызывающее увеличение предсердия и уменьшение желудочка по сравнению с нормой.

In the developing heart, the valves between the atria and ventricles, the bicuspid and the tricuspid valves, develop on either side of the atrioventricular canals. These thickenings are called endocardial cushions. The truncus arteriosus is originally a single outflow tract from the embryonic heart that will later split to become the ascending aorta and pulmonary trunk. Before it has split, four thickenings occur. There are anterior, posterior, and two lateral thickenings. A septum begins to form between what will later become the ascending aorta and pulmonary tract. As the septum forms, the two lateral thickenings are split, so that the ascending aorta and pulmonary trunk have three thickenings each (an anterior or posterior, and half of each of the lateral thickenings). The thickenings are the origins of the three cusps of the semilunar valves. The valves are visible as unique structures by the ninth week. As they mature, they rotate slightly as the outward vessels spiral, and move slightly closer to the heart. or stenosis, when a valve is narrow. Regurgitation occurs when a valve becomes insufficient and malfunctions, allowing some blood to flow in the wrong direction. This insufficiency can affect any of the valves as in aortic insufficiency, mitral insufficiency, pulmonary insufficiency and tricuspid insufficiency. The other form of valvular heart disease is stenosis, a narrowing of the valve. This is a result of the valve becoming thickened and any of the heart valves can be affected, as in mitral valve stenosis, tricuspid valve stenosis, pulmonary valve stenosis and aortic valve stenosis. Stenosis of the mitral valve is a common complication of rheumatic fever. Inflammation of the valves can be caused by infective endocarditis, usually a bacterial infection but can sometimes be caused by other organisms. Bacteria can more readily attach to damaged valves. Another type of endocarditis which doesn't provoke an inflammatory response, is nonbacterial thrombotic endocarditis. This is commonly found on previously undamaged valves. Less common CHD's are tricuspid and pulmonary atresia, and Ebstein's anomaly. Tricuspid atresia is the complete absence of the tricuspid valve which can lead to an underdeveloped or absent right ventricle. Pulmonary atresia is the complete closure of the pulmonary valve. Ebstein's anomaly is the displacement of the septal leaflet of the tricuspid valve causing a larger atrium and a smaller ventricle than normal.