Клапаны сердца - митральные, аортальные и другие

Клапаны сердца:

• Атриовентрикулярными клапанами (АВ), которые находятся между артериями и желудочками, являются митральный клапан и трикуспидальный клапан.
• Двумя полулунными клапанами, которые находятся у артерий, выходящих из сердца, являются аортальным клапаном и легочным клапаном.

Заболевание сердца возникает, когда клапан отказывает и позволяет некоторому количеству крови двигаться в неправильном направлении. Это называется регургитацией.

Атриовентикулярные или куспидальные клапаны

Это маленькие клапаны, которые предотвращают обратный ток крови из желудочков в предсердия во время сокращения сердца. Они присоединены к стенкам желудочков сухожильными хордами, что предотвращает инвертирование клапана.

Сухожильные хорды соединены с папиллярными мышцами, которые создают натяжение для лучшего фиксирования клапана. Папиллярные мышцы и сухожильные хорды известны как подклапанный аппарат. Функция подклапанного аппарата заключается в предотвращении выпадения клапанов в артерии, когда они закрыты. Однако, подклапанный аппарат никак не влияет на открытие и закрытие клапанов. Это полностью вызвано градиентом давления в клапане. Хотя, прикрепление хорд к свободному краю створки вызывает систолический стресс, распространяющийся между хордами согласно их различной толщине.

Закрытие АВ клапанов известно как первый тон сердца.

Митральный клапан (дикуспидальный)

Также известный как дикуспидальный клапан, т.к. содержит два лоскута, митральный клапан получил свое название из-за схожести с митрой епископа (тип головного убора). Клапан позволяет крови двигаться от левого предсердия к левому желудочку. Он находится в левой стороне сердца и имеет две створки.

При распространенном осложнении ревматического полиартрита митральный клапан утолщается и сужается.

Трикуспидальный клапан

Трикуспидальный клапан – трех-лоскутный клапан в правой стороне сердца, находящийся между правым предсердием и правым желудочком. Этот клапан останавливает обратное движение крови между ними. Клапан имеет три створки.

Полулунные клапаны сердца

Эти клапаны расположены у основания легочного ствола (легочной артерии) и аорты, двух артерий, забирающих кровь из желудочков. Эти клапаны позволяют крови попадать в артерии, но предотвращают обратное движение крови из артерий в желудочки. Эти клапаны не имеют сухожильных хорд и больше похожи на клапаны в венах, чем на атриовентрикулярные клапаны.

Аортальный клапан

Аортальный клапан находится между левым желудочком и аортой. Аортальный клапан имеет три створки. Во время систолы желудочков в левом желудочке давление повышается. Когда давление в левом желудочке становится выше давления в аорте, аортальный клапан открывается, позволяя крови выйти из левого желудочка в аорту. Когда систола желудочков завершается, давление в левом желудочке стремительно падает. Когда давление в левом желудочке снижается, аортальное давление заставляет аортальный клапан закрыться. Закрытие аортального клапана является компонентом второго тона сердца.

Наиболее распространенной аномалией сердца является двустворчатый аортальный клапан. В таком случае вместо трех створок аортальный клапан имеет две створки. Эту аномалию часто не диагностируют, пока у человека не разовьется кальцинированный аортальный стеноз. Обычно, при данной аномалии аортальный стеноз возникает у пациентов в возрасте 40-50 лет, в среднем на 10 лет раньше, чем у людей с нормальными аортальными клапанами.

Легочный клапан

Легочный клапан (иногда называемый клапаном легочного ствола) – полулунный клапан сердца, который располагается между правым желудочком и легочной артерией, и имеет три створки. Подобно аортальному клапану легочный клапан открывается при систоле желудочков, когда давление в правом желудочке становится выше давления в легочной артерии. При завершении систолы желудочков, когда давление в правом желудочке резко падает, давление в легочной артерии закроет легочный клапан.

Закрытие легочного клапана является компонентом второго тона сердца. Правые отделы сердца – это система низкого давления, поэтому компонент легочного клапана обычно мягче, чем компонент аортального клапана. Однако, нормально, если во время вдоха у молодых людей слышно отдельно эти два компонента.

Динамика клапана сердца

В общем, движение клапанов сердца определяется с помощью уравнения Навье-Стокса, пограничных показателей давления крови, перикардиальной жидкости и внешней нагрузки в качестве ограничений.

Движение клапанов сердца используется в качестве ограничивающего условия в уравнении Навье-Стокса для определения динамики жидкости изгнания крови из левого и правого желудочков в аорту и легкие.

Отношение между давлением и потоком при открытом клапане

Изменение давление, ∆p, при открытом клапане сердца относится к скорости потока, Q, через клапан:

a∙∂Q∕∂t + bQ² = ∆p

Если:

• Внутренняя энергия потока сохранена
• Неподвижная область находится за створкой
• Внешний импульс сохранен
• Эпюра скоростей потока прямоугольная

Клапаны с единичной степенью свободы

Обычно аортальный и митральный клапаны объединяют в рамках единичной степени свободы. Эти отношения основаны на идее, что клапан – это структура с единичной степенью свободы. Эти отношения основаны на уравнении Эйлера.

Уравнения для аортального клапана в этом случае имеют следующий вид:

p(∂u∕∂t + u∂u∕∂x) + ∂p∕∂x = 0

∂A∕∂t + ∂∕∂x(Ax) = 0

A(x,t) = A₀(1 – [1 - L(t)]x∕L)²

∫_0^L▒p(x,t) ∂A∕∂x∙dx = [A ₀ – A(L,t)]p(L,t)

Где:

• u = осевая скорость потока
• p = давление
• A = площадь поперечного сечения клапана
• L = осевая длина клапана
• L(t) = единичная степень свободы, когда L²(t) = A(L,t) ∕A₀