Kalp kapağı (Heart valve)

Kalp kapakçığı (kalp kapakçığı), kalp odalarından tek yönde kan akışını kolaylaştıran tek yönlü bir biyolojik kapaktır. Tipik olarak bir memeli kalbi dört farklı kapak içerir. Toplu olarak, bu valfler kalp içindeki kan dolaşımının gidişatını düzenler. Açılmaları ve kapanmaları, yüzeylerindeki farklı kan basıncı tarafından belirlenir.

Memeli kalbinde, iki atriyoventriküler kapak, üst kulakçıkları alt karıncıklardan ayırır: bunlar arasında sol kalp bölgesinde yer alan mitral kapak ve sağda bulunan triküspit kapak bulunur. Ayrıca kalbin atardamar çıkışlarında iki adet yarım ay kapakçığı bulunur. Spesifik olarak bunlar, aortun girişinde bulunan aort kapağı ve pulmoner arterin çıkışında yer alan pulmoner kapaktır.

Kalbinde ayrıca bir koroner sinüs kapağı ve bir alt vena kava kapağı bulunur; ancak bunlar mevcut tartışmanın kapsamı dışındadır.

Yapı

Hem kalp kapakçıkları hem de odacıklar dahili olarak endokard tarafından kaplanmıştır. Kalp kapakçıkları, atriyumları ventriküllerden veya ventrikülleri büyük kan damarlarından ayırma işlevi görür. Bu kapakçıklar kalp iskeletini oluşturan fibröz halkaların içine sabitlenmiştir. Her bir valf, ördek gagası veya çarpıntı valflerine benzer şekilde çalışan, yaprakçıklar veya tüberküller olarak adlandırılan esnek kanatlardan oluşur; kan geçişine izin vermek için pasif olarak açılırlar ve daha sonra bir sızdırmazlık oluşturacak şekilde uyum sağlarlar, böylece kusmayı önlerler. Mitral kapak iki çıkıntıyla karakterize edilirken geri kalan kapaklarda üç çıkıntı bulunur. Kapakçıkların apikal bölgelerinde yer alan nodüller, kapakçıkların daha güvenli kapanmasına katkıda bulunur.

Akciğer kapakçığı sol, sağ ve ön kapakçıklardan oluşur. Tersine, aort kapağında sol, sağ ve arka kapaklar bulunur. Triküspit kapakta anterior, posterior ve septal kapakçıklar bulunurken mitral kapakta yalnızca ön ve arka kapakçıklar bulunur.

İnsan kalp kapakçıkları iki ana gruba ayrılır:

• İ. Kanın ventriküllerden kulakçıklara geriye doğru akışını engelleyen iki atriyoventriküler kapak:
  • Sağ atriyoventriküler kapak olarak da bilinen triküspit kapak, sağ atriyum ile sağ ventrikül arasında yer alır.
  • Alternatif olarak biküspit kapak olarak da adlandırılan mitral kapak, sol atriyum ile sol ventrikül arasında yer alır.
• II. Kanın ventriküllere geri akışını önleyen iki yarım ay valfi:
  • Sağ ventrikül ile pulmoner gövdeyi birbirine bağlayan ağızda bulunan pulmoner kapak.
  • Aort kapağı, sol ventrikül ile aort arasındaki açıklığa yerleştirilmiştir.

Atrioventriküler Kapakçıklar

Mitral ve triküspit kapaklardan oluşan atriyoventriküler kapaklar, atriyumlar ve ventriküller arasında stratejik olarak konumlandırılmıştır ve sistol sırasında ventrikülerden atriyallere yetersizliği engelleme işlevi görür. Bu kapaklar, ventriküler duvarlara, ters dönmelerini engelleyen fibröz kordonlar olan korda tendinealar tarafından sabitlenir.

Korda tendinealar, kapak bütünlüğünü korumak için gerilim uygulayan papiller kaslardan kaynaklanır. Papiller kaslar ve korda tendinealar topluca subvalvüler aparatı oluşturur. Bu aparatın birincil rolü, kapanma sırasında kapakların atriyuma prolapsusunu önlemektir. Ancak subvalvüler aparat, yalnızca transvalvüler basınç gradyanı tarafından yönetilen kapakçıkların açılma ve kapanma mekanizmalarını etkilemez. Bununla birlikte, kordaların yaprakçıkların serbest kenarlarına belirgin şekilde yerleştirilmesi, akorlar arasındaki sistolik stresin, değişen kalınlıklarıyla orantılı olarak dağılımını kolaylaştırır.

Atrioventriküler (AV) kapak kapanmasının işitsel tezahürü, ilk kalp sesini (S1) oluşturan lub olarak algılanır. Tersine, yarım ay (SL) kapakçıklarının kapanması, ikinci kalp sesi (S2) olarak tanınan dub sesini üretir.

Mitral kapak, iki yaprakçık veya çıkıntıdan oluşması nedeniyle alternatif olarak çift kapakçık olarak da adlandırılır. Adlandırılması, piskopos gönyesine morfolojik benzerliğinden kaynaklanmaktadır. Sol kalp bölgesinde yer aldığından, kanın sol atriyumdan sol ventriküle tek yönlü akışını kolaylaştırır.

Diyastolik faz sırasında, sol atriyumun kanla dolması sırasında ortaya çıkan artan basınca yanıt olarak sağlıklı bir mitral kapak açılır (ön yükleme). Sol atriyal basınç sol ventrikül basıncını aştığında mitral kapak açılmaya başlar. Bu açıklık, kanın sol ventriküle pasif olarak akmasına izin verir. Diyastol, kanın kalan %30'unun sol atriyumdan sol ventriküle atıldığı bir süreç olan atriyal kasılma ile sona erer. Bu kan hacmine diyastol sonu hacmi (EDV) denir ve mitral kapak, atriyal kasılmanın tamamlanmasının ardından kapanarak retrograd kan akışını engeller.

Kalbin sağ tarafında yer alan triküspit kapakta üç yaprakçık veya çıkıntı bulunur. Sağ atriyum ile sağ ventrikül arasında yer alan bu bölümün temel işlevi, kanın bu iki odacık arasında geri akışını önlemektir.

Yarım Ay Valfleri

Aort ve pulmoner kapaklar, aort ve pulmoner gövdenin ilgili tabanlarında konumlandırılmıştır; toplu olarak yarım ay kapakçıkları olarak bilinirler. Bu valfler, kanın ventriküllerden karşılık gelen arterlere tek yönlü akışını kolaylaştırırken, arteriyelin ventriküllere geri akışını önler. Atriyoventriküler kapaklardan farklı olarak yarım ay kapaklarında korda tendinea bulunmaz ve yapısal olarak arteriyel kapaklara benzer. Bunların kapanması ikinci kalp sesinin üretilmesinden sorumludur.

Üç kapaktan oluşan aort kapağı, sol ventrikül ile aort arasında yer alır. Ventriküler sistol sırasında, sol ventrikül basıncındaki aort basıncını aşan bir artış, aort kapağının açılmasına neden olur ve kanın sol ventrikülden aortaya atılmasını kolaylaştırır. Tersine, ventriküler sistolün sonunda sol ventrikül basıncındaki hızlı düşüş, aort basıncıyla birleşerek aort kapağının kapanmasına neden olur. Bu kapanma, ikinci kalp sesine A2 bileşeninin katkısını sağlar.

Akciğer kapakçığı olarak da bilinen pulmoner kapak, sağ ventrikül ile pulmoner arter arasında yer alan triküspit bir yapıdır. Aort kapağına benzer şekilde, ventriküler sistol sırasında sağ ventrikül basıncı pulmoner arter basıncını aştığında açılır. Ventriküler sistol sona erdiğinde ve sağ ventrikül basıncı hızla düştüğünde, pulmoner arter basıncı pulmoner kapağı kapanmaya zorlar. Bu kapanma ikinci kalp sesinin P2 bileşenini oluşturur. Sağ kalbin düşük basınçlı bir sistem olarak çalıştığı göz önüne alındığında, P2 bileşeni genellikle A2 bileşeninden daha yumuşaktır. Bununla birlikte bazı genç bireylerde, nefes alma sırasında her iki bileşenin de birbirinden ayrıldığını duymak fizyolojik olarak normaldir.

Geliştirme

Kalp gelişimi sırasında, atriyoventriküler kanalların karşıt taraflarında biküspit ve triküspit atriyoventriküler kapaklar ortaya çıkar. Ventriküler bazların yukarıya doğru büyümesi bu kanalların ventriküler boşluklara doğru yayılmasına yol açar. Ortaya çıkan içe doğru kıvrılmış kenarlar AV kapaklarının rudimenter lateral çıkıntılarını oluştururken, orta ve septal çıkıntılar septum intermedium'un kaudal uzantısından kaynaklanır.

Akciğer ve aort kapaklarını kapsayan yarım ay kapakçıkları, truncus arteriosus'un kalp ucunda yer alan dört endokardiyal yastıktan (kalınlaşmalar) kaynaklanır. Başlangıçta, truncus arteriosus embriyonik kalpten tek bir çıkış yolu olarak işlev görür, daha sonra çıkan aorta ve pulmoner gövdeye bölünür. Bu bölünmeden önce ön, arka ve iki yan olmak üzere dört farklı kalınlaşma ortaya çıkar. Yeni oluşan çıkan aort ile pulmoner sistem arasında bir septum geliştikçe, iki yanal kalınlaşma çatallanır. Bu süreç, hem çıkan aortun hem de pulmoner gövdenin, yarım ay kapaklarının üç çıkıntısı için primordia görevi gören üç kalınlaşmaya (bir anterior veya posterior ve her bir lateral kalınlaşmanın yarısı) sahip olmasıyla sonuçlanır. Dokuzuncu haftada bu kapakçıklar farklı yapılar olarak fark edilir hale gelir. Olgunlaşmayla birlikte, efferent damarlar spiral çizerek hafif bir rotasyona uğrarlar ve aynı anda marjinal olarak kalbe yaklaşırlar.

Fizyoloji

Genel olarak kalp kapakçıklarının hareketi, kan basınçlarından, perikardiyal sıvı dinamiğinden ve dış yüklemeden elde edilen sınır koşullarını içeren Navier-Stokes denklemi aracılığıyla analiz edilir. Ayrıca bu kalp kapakçıklarının hareketi, sırasıyla sol ve sağ ventriküllerden aorta ve pulmoner dolaşıma kan çıkışının akışkan dinamiklerini modellemek için Navier-Stokes denkleminde kritik bir sınır koşulu görevi görür.

Açık Vanalarda Basınç ve Akış Arasındaki İlişki

Basınç düşüşü, ${\displaystyle {\Delta }p$, açık kalp kapakçığında gözlenen, içinden geçen akış hızı (Q) ile ilişkilidir:

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

Sonraki analiz aşağıdaki varsayımlara dayanmaktadır:

• Giriş enerjisinin korunması.
• Kapak yaprakçıklarının arkasında durgun bir bölgenin varlığı.
• Çıkış momentumunun korunması.
• Tek tip bir hız profili.

Tek serbestlik derecesi ile karakterize edilen vanalar.

Genellikle çalışmalarda hem aort hem de mitral kapaklar, Euler denklemlerinden türetilen temel ilişkilerle tek serbestlik derecesi sergileyen yapılar olarak modellenir.

Bu koşullar altında aort kapağına ilişkin ilgili denklemler şunlardır:

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: eksenel hız

p: baskı

A: vananın kesit alanı

L: vananın eksenel uzunluğu

Λ(t) tek bir serbestlik derecesini temsil eder.

Λ<!-- Λ --> §1112§ ( t ) = A ( L , t ) A §4243§ {\displaystyle \Lambda ^{2}(t)={A(L,t) \over A_{0}}

Atrioventriküler kapak

Klinik Önem

Kalp kapak hastalığı, kalp kapakçıklarının çeşitli fonksiyon bozukluklarını kapsayan kapsamlı bir terimdir. Bu durum öncelikle iki biçimde kendini gösterir: Hasarlı bir kapakçığın anormal bir yönde kan akışına izin vermesiyle ortaya çıkan yetersizlik ("yetersizlik veya yetersizlik olarak da bilinir); veya bir kapakçığın anormal daralmasıyla karakterize edilen stenoz.

Kapak yetersizliği, yetersiz veya arızalı bir kapaktan kaynaklanır ve kanın geriye doğru akışına yol açar. Bu kapak yetmezliği, aort, mitral, pulmoner ve triküspit yetmezliklerle örneklendirilebilen herhangi bir kalp kapağında ortaya çıkabilir. Tersine, kapak stenozu kapak deliğinin daralmasıyla karakterize edilen başka bir kalp hastalığı biçimini temsil eder. Bu durum tipik olarak kapak kalınlaşmasından kaynaklanır ve mitral, triküspit, pulmoner ve aort kapak stenozu da dahil olmak üzere herhangi bir kalp kapağını etkileyebilir. Mitral kapak stenozu sıklıkla romatizmal ateşin bir komplikasyonu olarak ortaya çıkar. Kapak iltihabı, ağırlıklı olarak bakteriyel olan ancak bazen diğer mikroorganizmaların neden olduğu enfektif endokarditten kaynaklanabilir. Hasarlı kapaklar bakteri kolonizasyonuna daha duyarlıdır. Bakteriyel olmayan trombotik endokardit, inflamatuar reaksiyona yol açmayan farklı bir endokardit formunu oluşturur. Bu durum daha önce yapısal olarak sağlam olan kapaklarda sıklıkla görülür. Önemli bir kalp kapak hastalığı olan mitral kapak prolapsusu, kapakta miksomatoz dejenerasyon olarak adlandırılan bağ dokusunun zayıflamasını içerir. Bu patoloji, ventriküler sistol sırasında kalınlaşmış mitral kapakçık çıkıntısının sol atriyuma doğru yer değiştirmesi ile karakterize edilir.

Kalp kapak hastalığı, aort yetersizliği gibi konjenital bir durum veya enfektif endokardit ile örneklendirilen edinilmiş bir bozukluk olarak ortaya çıkabilir. Kapak hastalığının çeşitli formları, altta yatan kardiyovasküler hastalık, bağ dokusu bozuklukları ve hipertansiyon ile ilişkilidir. Hastalığın klinik görünümü etkilenen spesifik kapağa, patolojinin doğasına ve ciddiyetine bağlıdır. Örneğin, aort darlığı veya yetersizliği gibi aort kapak patolojileri nefes darlığına yol açabilirken, triküspit kapak hastalıkları karaciğer fonksiyon bozukluğu ve sarılığa neden olabilir. Kalp kapak hastalığının, enfektif endokardit gibi enfeksiyöz etiyolojilerden kaynaklandığı durumlarda, hastalarda ateş ve tırnaklarda kıymık kanamalar, Janeway lezyonları, Osler düğümleri ve Roth lekeleri gibi belirgin klinik belirtiler görülebilir. Kapak hastalıklarının özellikle endişe verici bir komplikasyonu, düzensiz kan akışı nedeniyle emboli oluşumunun yanı sıra potansiyel kalp yetmezliği gelişimini içerir.

Ultrason tabanlı bir görüntüleme yöntemi olan ekokardiyografi, kalp kapak hastalığında birincil tanı aracı olarak hizmet eder. Bozulmuş veya kusurlu kalp kapakçıkları cerrahi olarak onarılabilir veya protez kapaklarla değiştirilebilir. Ayrıca enfeksiyöz etiyolojiler antibiyotik tedavisini gerektirebilir.

Konjenital Kalp Hastalığı

En sık görülen konjenital kapak anomalisi, konjenital kalp defektinin (KKH) bir türü olan biküspid aort kapağıdır. Bu durum, iki çıkıntının embriyonik füzyonundan kaynaklanır ve tipik triküspit yapı yerine biküspit kapak konfigürasyonuna neden olur. Genellikle bu durum, kalsifik aort stenozu ortaya çıkana kadar teşhis edilemeden kalır; bu durum genellikle normal kapakçığa sahip kişilere göre yaklaşık on yıl daha erken ortaya çıkar.

Daha az görülen konjenital kalp kusurları arasında triküspit ve pulmoner atrezi ile Ebstein anomalisi yer alır. Triküspit atrezisi, triküspit kapağın tamamen agenezisi ile karakterize edilir ve potansiyel olarak az gelişmiş veya sağ ventrikülün yokluğuna yol açar. Pulmoner atrezi, pulmoner kapağın tamamen tıkanmasını içerir. Ebstein anomalisi, triküspit kapağın septal yaprakçığının apikal yer değiştirmesi ile tanımlanır ve bu durum sağ atriyumun genişlemesi ve sağ ventrikülün küçülmesiyle sonuçlanır.

Tarihsel Bağlam

Leonardo da Vinci, kalp kapakçıklarının ilk belgelenmesini beş yüzyılı aşkın süre önce sağladı. Araştırmaları sığır, domuz ve insan örneklerinin diseksiyonlarının yürütülmesini ve titizlikle incelenmesini içeriyordu. Ayrıca da Vinci, intrakardiyak kan akışı dinamiklerini analiz etmek için çok küçük metalik izleyiciler kullanarak domuzlar üzerinde in vivo çalışmalar yürüttü. Sığır kalplerinin balmumu kalıplarını yarattı ve bunlar daha sonra cam modeller oluşturmak için kullanıldı ve kalpten ve kapakçıklardan geçen kanın hidrolik özelliklerinin incelenmesini kolaylaştırdı. Bu metodoloji, insan fizyolojik dolaşımını doğru bir şekilde simüle eden bir dolaşım modeli geliştirmeyi amaçladı. Da Vinci, türbülansı ve kan akışı düzenlerini görselleştirmek için tohumlardan yararlandı.

Miles "Lowell" Edwards tarafından tasarlanan Star-Edwards kapakçığı, tıbbi olarak onaylanmış ve geniş çapta benimsenen ilk yapay kalp kapakçığını temsil ediyor. İlk olarak 1960 yılında bir hastaya implante edilen bu kapak, 2007 yılında Edwards'ın şirketi Edwards Lifesciences'ın yeniden tasarlanmış bir halka modeliyle onun yerini almasına kadar dünya çapında kullanıldı. Yapay kalp kapakçıklarına örnek olarak perikardiyal kalp kapakçıkları ve Bjork-Shiley kapakçığı verilebilir.

Referanslar

Bu makaledeki içerik kamuya açık materyallerden, özellikle Gray's Anatomy (1918)

• Mount Sinai Hastanesinde Mitral Kapak Onarımı – "Mitral Kapak Anatomisi"
• Transkateter mitral kapak implantasyonu: Tendyne