دریچه قلب (Heart valve)

یک دریچه قلب (دریچه قلب) یک دریچه بیولوژیکی یک طرفه است که جریان خون را در یک جهت از طریق اتاقک‌های قلب تسهیل می‌کند. به طور معمول، قلب پستانداران دارای چهار دریچه مجزا است. در مجموع، این دریچه‌ها مسیر گردش خون را در قلب تنظیم می‌کنند. باز و بسته شدن آنها توسط فشار خون متفاوت در سطح آنها تعیین می شود.

در قلب پستانداران، دو دریچه دهلیزی-بطنی دهلیز فوقانی را از بطن های تحتانی مشخص می کنند: اینها شامل دریچه میترال، واقع در ناحیه قلب چپ، و دریچه سه لتی در سمت راست است. علاوه بر این، دو دریچه نیمه قمری در خروجی شریانی از قلب قرار دارند. به طور خاص، اینها عبارتند از دریچه آئورت، که در ورودی آئورت یافت می شود، و دریچه ریوی، که در مبدا شریان ریوی قرار دارد. با این حال، اینها خارج از محدوده بحث فعلی هستند.

ساختار

دریچه‌های قلب و اتاقک‌ها به صورت داخلی توسط اندوکارد پوشانده شده‌اند. دریچه‌های قلب برای جدا کردن دهلیزها از بطن‌ها یا بطن‌ها از رگ‌های خونی اصلی عمل می‌کنند. این دریچه ها درون حلقه های فیبری که اسکلت قلب را تشکیل می دهند، لنگر می زنند. هر دریچه شامل فلپ‌های انعطاف‌پذیر است که leaflets یا cusps نامیده می‌شوند، که شبیه دریچه‌های نوک اردک یا فلاتر عمل می‌کنند. آنها به طور غیر فعال باز می شوند تا اجازه عبور خون داده شود و متعاقباً برای تشکیل یک مهر و موم در هم می بندند و در نتیجه از بازگشت مجدد جلوگیری می کنند. دریچه میترال با دو کاسپ مشخص می شود، در حالی که دریچه های باقی مانده دارای سه کاسپ هستند. ندول های واقع در نواحی آپیکال کاسپ ها به بسته شدن دریچه ای مطمئن تر کمک می کنند.

دریچه ریوی از کاسپ های چپ، راست و قدامی تشکیل شده است. برعکس، دریچه آئورت دارای کاسپ چپ، راست و خلفی است. دریچه سه لتی شامل کاسپ های قدامی، خلفی و سپتوم است، در حالی که دریچه میترال فقط با کاسپ های قدامی و خلفی متمایز می شود.

دریچه های قلب انسان به دو گروه اصلی طبقه بندی می شوند:

• I. دو دریچه دهلیزی بطنی که مانع از جریان رتروگراد خون از بطن ها به دهلیز می شود:
  • دریچه سه لتی که به عنوان دریچه دهلیزی راست نیز شناخته می شود، بین دهلیز راست و بطن راست قرار دارد.
  • دریچه میترال که به طور متناوب به آن دریچه دو لختی می گویند، بین دهلیز چپ و بطن چپ قرار دارد.
• II. دو دریچه نیمه قمری که از برگشت خون به داخل بطن ها جلوگیری می کند:
  • دریچه ریوی، واقع در روزنه ای که بطن راست و تنه ریوی را به هم متصل می کند.
  • دریچه آئورت که در روزنه بین بطن چپ و آئورت قرار دارد.

دریچه های دهلیزی

دریچه‌های دهلیزی، شامل دریچه‌های میترال و سه لتی، به‌طور استراتژیک بین دهلیزها و بطن‌ها قرار دارند و از نارسایی بطنی به دهلیزی در طول سیستول جلوگیری می‌کنند. این دریچه‌ها توسط chordae tendineae، طناب‌های فیبری که از وارونگی آن‌ها جلوگیری می‌کنند، به دیواره‌های بطن محکم می‌شوند.

Chordae tendineae از عضلات پاپیلاری منشأ می‌گیرد که برای حفظ یکپارچگی دریچه کشش ایجاد می‌کند. در مجموع، ماهیچه های پاپیلری و تاندینه های وتر، دستگاه زیر دریچه ای را تشکیل می دهند. نقش اصلی این دستگاه جلوگیری از افتادگی دریچه به دهلیزها در هنگام بسته شدن است. با این حال، دستگاه زیر دریچه‌ای بر مکانیسم‌های باز و بسته شدن دریچه‌ها، که صرفاً توسط گرادیان فشار بین دریچه‌ای کنترل می‌شوند، تأثیر نمی‌گذارد. با این وجود، قرار دادن متمایز آکورد در حاشیه آزاد برگچه‌ها توزیع استرس سیستولیک را در بین آکوردها، متناسب با ضخامت‌های مختلف آنها تسهیل می‌کند.

تظاهرات شنوایی بسته شدن دریچه دهلیزی بطنی (AV) به عنوان اولین صدای قلب درک می‌شود. برعکس، بسته شدن دریچه های نیمه قمری (SL) صدای داب تولید می کند که به عنوان دومین صدای قلب (S2) شناخته می شود.

دریچه میترال به دلیل ترکیب آن از دو لت یا کاسپ، به عنوان دریچه دو لختی نامیده می شود. نامگذاری آن از شباهت مورفولوژیکی آن به میتر اسقفی ناشی می شود. این دریچه که در ناحیه قلب چپ قرار دارد، جریان یک طرفه خون را از دهلیز چپ به بطن چپ تسهیل می‌کند.

در طول فاز دیاستولیک، دریچه میترال سالم در پاسخ به فشار بالا در دهلیز چپ باز می‌شود که با پر شدن از خون (پیش بارگذاری) اتفاق می‌افتد. وقتی فشار دهلیز چپ از بطن چپ فراتر رود، دریچه میترال شروع به باز شدن می کند. این منفذ اجازه ورود غیرفعال خون به بطن چپ را می دهد. دیاستول با انقباض دهلیزی به پایان می رسد، فرآیندی که 30 درصد خون باقی مانده را از دهلیز چپ به داخل بطن چپ خارج می کند. این حجم خون، حجم پایان دیاستولیک (EDV) نامیده می‌شود و دریچه میترال متعاقباً پس از اتمام انقباض دهلیزی بسته می‌شود و در نتیجه از جریان رتروگراد خون جلوگیری می‌کند.

دریچه سه لتی، که در سمت راست قلب قرار دارد، دارای سه برگچه یا کاسپ است. وظیفه اصلی آن که بین دهلیز راست و بطن راست قرار دارد، جلوگیری از برگشت خون بین این دو حفره است.

شیرهای نیمه قمری

دریچه‌های آئورت و ریوی در پایه‌های مربوطه آئورت و تنه ریوی قرار دارند. در مجموع، آنها به عنوان دریچه های نیمه قمری شناخته می شوند. این دریچه‌ها جریان یک طرفه خون را از بطن‌ها به داخل شریان‌های مربوطه تسهیل می‌کنند و در عین حال از برگشت شریانی به داخل بطن‌ها جلوگیری می‌کنند. برخلاف دریچه‌های دهلیزی، دریچه‌های نیمه قمری فاقد تاندینه وتر هستند و از نظر ساختاری شبیه دریچه‌های شریانی هستند. بسته شدن آنها مسئول تولید دومین صدای قلب است.

شامل سه کاسپ، دریچه آئورت بین بطن چپ و آئورت قرار دارد. در طی سیستول بطنی، افزایش فشار بطن چپ بیش از فشار آئورت باعث می شود دریچه آئورت باز شود و خروج خون از بطن چپ به داخل آئورت را تسهیل می کند. برعکس، در پایان سیستول بطنی، کاهش سریع فشار بطن چپ، همراه با فشار آئورت، باعث بسته شدن دریچه آئورت می شود. این بسته شدن جزء A2 را به صدای دوم قلب کمک می کند.

دریچه ریوی، که به عنوان دریچه ریوی نیز شناخته می شود، یک ساختار سه لتی است که بین بطن راست و شریان ریوی قرار دارد. مشابه دریچه آئورت، در هنگام سیستول بطنی باز می شود، زمانی که فشار بطن راست از فشار شریان ریوی پیشی می گیرد. با پایان یافتن سیستول بطنی و کاهش سریع فشار بطن راست، فشار شریان ریوی دریچه ریوی را مجبور به بسته شدن می کند. این بسته شدن جزء P2 صدای قلب دوم را تولید می کند. با توجه به اینکه قلب راست به عنوان یک سیستم کم فشار عمل می کند، جزء P2 معمولا نرمتر از جزء A2 است. با این وجود، در برخی از افراد جوان، از نظر فیزیولوژیکی شنیدن جدایی هر دو جزء در طول استنشاق طبیعی است.

توسعه

در طول تکامل قلب، دریچه‌های دهلیزی دو لختی و سه لتی در طرف مقابل کانال‌های دهلیزی بطنی ظاهر می‌شوند. رشد رو به بالا پایه های بطنی منجر به نفوذ این کانال ها به داخل حفره های بطنی می شود. حاشیه‌های فرورفته حاصل باعث ایجاد کاسپ‌های جانبی ابتدایی دریچه‌های AV می‌شوند، در حالی که کاسپ‌های میانی و سپتوم از امتداد دمی سپتوم میانی سرچشمه می‌گیرند.

دریچه‌های نیمه قمری، که دریچه‌های ریوی و آئورت را در بر می‌گیرند، از چهار بالشتک اندوکاردی منشأ می‌گیرند - ضخیم‌شدگی‌هایی که در انتهای قلبی تنه شریانی قرار دارند. در ابتدا، تنه شریانی به عنوان یک مجرای خروجی منفرد از قلب جنینی عمل می کند و متعاقباً به آئورت صعودی و تنه ریوی تقسیم می شود. قبل از این تقسیم، چهار ضخیم شدن متمایز - قدامی، خلفی و دو جانبی - ظاهر می شود. با ایجاد سپتوم بین آئورت صعودی و مجرای ریوی، دو ضخیم شدن جانبی دو شاخه می شوند. این فرآیند منجر به هر دو آئورت صعودی و تنه ریوی می شود که هر کدام دارای سه ضخیم شدن هستند (یک ضخامت قدامی یا خلفی و نیمی از هر ضخیم شدن جانبی) که به عنوان پریموردیا برای سه کاسپ دریچه های نیمه قمری عمل می کنند. در هفته نهم، این دریچه ها به عنوان ساختارهای متمایز قابل تشخیص هستند. با بلوغ، آنها تحت چرخش اندکی قرار می گیرند زیرا رگ های وابران مارپیچی می شوند و همزمان به سمت قلب نزدیک تر می شوند.

فیزیولوژی

به طور کلی، حرکت دریچه های قلب از طریق معادله ناویر-استوکس تجزیه و تحلیل می شود و شرایط مرزی ناشی از فشار خون، دینامیک مایع پریکارد و بارگذاری خارجی را شامل می شود. علاوه بر این، حرکت این دریچه‌های قلب به‌عنوان یک شرایط مرزی بحرانی در معادله ناویر-استوکس برای مدل‌سازی دینامیک مایع خروج خون از بطن چپ و راست به‌ترتیب به داخل آئورت و گردش خون ریوی عمل می‌کند.

رابطه بین فشار و جریان در شیرهای باز

افت فشار، ${\displaystyle {\Delta }p}$، مشاهده شده در سراسر یک دریچه باز قلب، با سرعت جریان (Q) عبوری از آن در ارتباط است:

${\displaystyle a{{\partial }Q \over {\partial }t}+bQ^{2}={\Delta }p}$

تحلیل بعدی بر اساس مفروضات زیر است:

• حفظ انرژی ورودی.
• وجود یک ناحیه راکد در خلف لت های دریچه.
• حفظ حرکت خروجی.
• نمایه سرعت یکنواخت.

دریچه هایی که با یک درجه آزادی مشخص می شوند.

به طور معمول، هر دو دریچه آئورت و میترال در مطالعات به‌عنوان ساختارهایی مدل‌سازی می‌شوند که درجه آزادی واحدی را نشان می‌دهند، با روابط بنیادی حاصل از معادلات اویلر.

معادلات مربوط به دریچه آئورت تحت این شرایط عبارتند از:

ρ<!-- ρ --> ( ∂<!-- ∂ --> u ∂<!-- ∂ --> t + u ∂<!-- ∂ --> u ∂<!-- ∂ --> x ) + ∂<!-- ∂ --> p ∂<!-- ∂ --> x = §9394§ {\displaystyle {\rho }\left({{\partial }u \over {\partial }t}+{u{\partial }u \over {\partial }x}\right)+{{\partial }p \over {\partial }x}=0}

∂<!-- ∂ --> A ∂<!-- ∂ --> t + ∂<!-- ∂ --> ∂<!-- ∂ --> x ( A u ) = §5859§ {\displaystyle {{\partial }A \over {\partial }t}+{{\partial } \over {\partial }x}(Au)=0}

A ( x , t ) = A §2425§ ( §3334§ − [ §4041§ − Λ ( t ) ] x L ) §7374§ {\displaystyle A(x,t)=A_{0}\left(1-[1-{\Lambda }(t)]{x \over {L}}\right)^{2}}

∫<!-- ∫ --> §1112§ L p ( x , t ) ∂ A ∂ x d x = [ A §6667§ − A ( L , t ) ] p ( L , t ) {\displaystyle \int _{0}^{L}p(x,t){{\partial }A \over {\partial }x}\,dx=[A_{0}-A(L,t)]\,p(L,t)}

The following variables are defined:

u: سرعت محوری

p: فشار

A: سطح مقطع شیر

L: طول محوری شیر

Λ(t) نشان دهنده یک درجه آزادی است.

43§ {\displaystyle{2(L){2(L){2}\ A_{0}}}

دریچه دهلیزی

اهمیت بالینی

بیماری دریچه ای قلب یک اصطلاح جامع است که شامل اختلالات مختلف دریچه های قلب می شود. این وضعیت عمدتاً به دو شکل ظاهر می شود: نقایص (همچنین به عنوان نارسایی یا ناتوانی نیز شناخته می شود)، که زمانی رخ می دهد که یک دریچه آسیب دیده به جریان خون در جهت نابجا اجازه می دهد. یا تنگی که با باریک شدن غیر طبیعی دریچه مشخص می شود.

نارسایی دریچه ای از دریچه ناکافی یا نادرست ناشی می شود که منجر به جریان برگشتی خون می شود. این نارسایی دریچه ای می تواند در هر دریچه قلبی ظاهر شود که نمونه آن نارسایی های آئورت، میترال، ریوی و تریکوسپید است. برعکس، تنگی دریچه نشان دهنده شکل دیگری از بیماری قلبی است که با باریک شدن دهانه دریچه مشخص می شود. این وضعیت معمولاً از ضخیم شدن دریچه‌ها ناشی می‌شود و می‌تواند بر هر دریچه قلب از جمله تنگی دریچه میترال، تری‌کوسپید، ریوی و آئورت تأثیر بگذارد. تنگی دریچه میترال اغلب به عنوان عارضه تب روماتیسمی ظاهر می شود. التهاب دریچه می تواند از اندوکاردیت عفونی ناشی شود که عمدتاً باکتریایی است اما گاهی اوقات توسط میکروارگانیسم های دیگر ایجاد می شود. دریچه های آسیب دیده بیشتر مستعد کلونیزاسیون باکتریایی هستند. اندوکاردیت ترومبوتیک غیر باکتریایی شکل مشخصی از اندوکاردیت را تشکیل می دهد که واکنش التهابی ایجاد نمی کند. این وضعیت اغلب در شیرهایی که قبلاً از نظر ساختاری سالم بودند مشاهده می شود. پرولاپس دریچه میترال، یک بیماری مهم دریچه ای قلب، شامل ضعیف شدن بافت همبند است که به آن دژنراسیون میکسوماتوز دریچه می گویند. این آسیب شناسی با جابجایی کاسپ دریچه میترال ضخیم شده به دهلیز چپ در طی سیستول بطنی مشخص می شود.

بیماری دریچه ای قلب می تواند به صورت یک بیماری مادرزادی مانند نارسایی آئورت یا یک اختلال اکتسابی که نمونه آن آندوکاردیت عفونی است ظاهر شود. اشکال مختلف بیماری دریچه ای با بیماری قلبی عروقی زمینه ای، اختلالات بافت همبند و فشار خون بالا همراه است. تظاهرات بالینی بیماری به دریچه خاص تحت تأثیر، ماهیت آسیب شناسی و شدت آن بستگی دارد. به عنوان مثال، آسیب شناسی دریچه آئورت مانند تنگی یا نارسایی آئورت می تواند باعث تنگی نفس شود، در حالی که بیماری های دریچه سه لتی ممکن است منجر به اختلال عملکرد کبد و زردی شود. در مواردی که بیماری دریچه ای قلب از علل عفونی مانند اندوکاردیت عفونی منشأ می گیرد، بیماران ممکن است تب و علائم بالینی مشخصی از جمله خونریزی های پارگی ناخن، ضایعات Janeway، گره های Osler و نقاط راث را نشان دهند. یکی از عارضه‌های نگران‌کننده بیماری دریچه‌ای شامل تشکیل آمبولی به دلیل جریان خون آشفته، همراه با ایجاد نارسایی قلبی است.

اکوکاردیوگرافی، یک روش تصویربرداری مبتنی بر سونوگرافی، به عنوان ابزار تشخیصی اولیه برای بیماری دریچه‌ای قلب عمل می‌کند. دریچه های قلب ناقص یا معیوب قابل تعمیر یا جایگزینی با دریچه های مصنوعی هستند. علاوه بر این، علل عفونی ممکن است به درمان آنتی بیوتیکی نیاز داشته باشد.

بیماری مادرزادی قلب

شایع‌ترین ناهنجاری مادرزادی دریچه، دریچه آئورت دو لختی است که نوعی نقص مادرزادی قلب (CHD) است. این وضعیت از همجوشی جنینی دو کاسپ به وجود می‌آید که به جای ساختار معمولی سه لتی، دریچه دو لختی ایجاد می‌شود. اغلب، این وضعیت تا شروع تنگی آئورت کلسیفیک تشخیص داده نمی‌شود، که معمولاً تقریباً یک دهه زودتر از افراد دارای دریچه طبیعی ظاهر می‌شود.

نقص کمتر شایع مادرزادی قلب شامل آترزی تریکوسپید و ریوی و همچنین ناهنجاری ابشتاین است. آترزی سه لتی با آژنزی کامل دریچه تریکوسپید مشخص می شود که به طور بالقوه منجر به یک بطن راست توسعه نیافته یا غایب می شود. آترزی ریوی شامل انسداد کامل دریچه ریوی است. ناهنجاری ابشتاین با جابجایی اپیکال لنگه سپتوم دریچه سه لتی، که منجر به بزرگ شدن دهلیز راست و کاهش بطن راست می شود، تعریف می شود.

زمینه تاریخی

لئوناردو داوینچی بیش از پنج قرن پیش مستندات اولیه دریچه های قلب را ارائه کرد. تحقیقات او شامل انجام و مطالعه دقیق تشریح نمونه های گاو، خوک و انسان بود. علاوه بر این، داوینچی مطالعات in vivo روی خوک‌ها انجام داد و از ردیاب‌های فلزی کوچک برای تجزیه و تحلیل دینامیک جریان خون داخل قلب استفاده کرد. او قالب‌های مومی قلب گاو را ایجاد کرد که سپس برای ساخت مدل‌های شیشه‌ای مورد استفاده قرار گرفت و مطالعه خواص هیدرولیکی خونی که از قلب و دریچه‌های آن عبور می‌کند را تسهیل کرد. هدف این روش توسعه یک مدل گردش خون است که به طور دقیق گردش خون فیزیولوژیکی انسان را شبیه سازی می کند. داوینچی برای تجسم تلاطم و الگوهای جریان خون، از دانه‌ها استفاده کرد.

دریچه استار-ادواردز، که توسط مایلز "لوول" ادواردز طراحی شده است، نشان دهنده اولین دریچه قلب مصنوعی است که از نظر پزشکی تایید شده و به طور گسترده پذیرفته شده است. این دریچه که در ابتدا در سال 1960 در یک بیمار کاشته شد، تا سال 2007 مورد استفاده جهانی قرار گرفت، زمانی که Edwards Lifesciences، شرکت ادواردز، آن را با یک مدل حلقه بازطراحی شده جایگزین کرد. نمونه‌هایی از دریچه‌های قلب مصنوعی عبارتند از دریچه‌های قلب پریکارد و دریچه Bjork–Shiley.

مراجع

محتوای این مقاله برگرفته از مطالب دارای مالکیت عمومی است، مخصوصاً از نسخه بیستم Gray's Anatomy (1918)

• تعمیر دریچه میترال در بیمارستان کوه سینا – "آناتومی دریچه میترال"
• کاشت دریچه میترال ترانس کاتتر: Tendyne