Καρδιακές βαλβίδες

Η καρδιακή βαλβίδα είναι μονόδρομη βαλβίδα που επιτρέπει στο αίμα να ρέει προς μία μόνο κατεύθυνση μέσω της καρδιάς. Οι τέσσερις βαλβίδες αντιπροσωπεύονται συνήθως σε μια καρδιά θηλαστικού που καθορίζει την οδό της ροής του αίματος μέσω της καρδιάς. Μια καρδιακή βαλβίδα ανοίγει ή κλείνει τον κατεστημένο σε διαφορική αρτηριακή πίεση σε κάθε πλευρά.   

Οι τέσσερις βαλβίδες στην καρδιά των θηλαστικών είναι:

 Οι δύο κολποκοιλιακές (AV) βαλβίδες, η μιτροειδής βαλβίδα (διγλώχινα βαλβίδα) και η τριγλώχινα βαλβίδα, που βρίσκονται μεταξύ των άνω θαλάμων (κόλποι) και των κάτω θαλάμων (κοιλίες).
 Οι δύο ημι-σεληνιακές (SL) βαλβίδες, η αορτική βαλβίδα και η πνευμονική βαλβίδα, οι οποίες βρίσκονται στις αρτηρίες που φεύγουν από την καρδιά.

Η μιτροειδής βαλβίδα και η αορτική βαλβίδα βρίσκονται στο αριστερό ημικάρδιο. η τριγλώχινα βαλβίδα και η πνευμονική βαλβίδα βρίσκονται στο δεξιό ημικάρδιο.

Η καρδιά έχει επίσης μια στεφανιαία βαλβίδα και μια κατώτερη βαλβίδα στην κοίλη φλέβα, που δεν συζητείται εδώ.

Δομή 

Οι καρδιακές βαλβίδες και οι θάλαμοι είναι επενδεδυμένοι με ενδοκάρδιο . Οι καρδιακές βαλβίδες διαχωρίζουν τους κόλπους από τις κοιλίες ή τις κοιλίες από ένα αιμοφόρο αγγείο . Οι καρδιακές βαλβίδες βρίσκονται γύρω από τους ινώδεις δακτυλίους του καρδιακού σκελετού . Οι βαλβίδες ενσωματώνουν πτερύγια που ονομάζονται γλωχίνες ή ακίδες, παρόμοια με μια ράμφος πάπιας ή βαλβίδα πτερυγίων, τα οποία ωθούνται να ανοίξουν για να επιτρέψουν τη ροή του αίματος και τα οποία στη συνέχεια κλείνουν μεταξύ τους για να σφραγίσουν και να αποτρέψουν την αντίστροφη ροή. Η μιτροειδής βαλβίδα έχει δύο γλωχίνες, ενώ οι άλλες έχουν τρεις. Υπάρχουν οζίδια στις άκρες των ακρών που κάνουν τη σφραγίδα πιο σφιχτή.

Η πνευμονική βαλβίδα έχει αριστερά, δεξιά και πρόσθια άκρα.  Η αορτική βαλβίδα έχει αριστερά, δεξιά και οπίσθια ακμή.  Η τριγλώχινα βαλβίδα έχει πρόσθια, οπίσθια και διαφράγμα. και η μιτροειδής βαλβίδα έχει μόνο πρόσθια και οπίσθια ακμή.

Οι βαλβίδες της ανθρώπινης καρδιάς μπορούν να ομαδοποιηθούν σε δύο ομάδες: 

 Δύο κολποκοιλιακές βαλβίδες (AV) για την αποτροπή της ροής αίματος από τις κοιλίες στον κόλπο
 Τριγλώχινα βαλβίδα, που βρίσκεται μεταξύ του δεξιού κόλπου και της δεξιάς κοιλίας
 Διγλώχινα ή μιτροειδής βαλβίδα, που βρίσκεται μεταξύ του αριστερού κόλπου και της αριστερής κοιλίας
 Δύο  βαλβίδες σε σχήμα ημισελήνου για την αποτροπή της ροής αίματος στην κοιλία
 Πνευμονική ημικυκλική βαλβίδα, που βρίσκεται στο άνοιγμα μεταξύ της δεξιάς κοιλίας και του πνευμονικού κορμού
  Βαλβίδα αορτής σε σχήμα ημισελήνου, που βρίσκεται στο άνοιγμα μεταξύ της αριστερής κοιλίας και της αορτής

Κολποκοιλιακές βαλβίδες 

Αυτές είναι οι μιτροειδής και η τριγλώχινα βαλβίδες, οι οποίες βρίσκονται μεταξύ των κόλπων και των κοιλιών και εμποδίζουν την επαναρροή από τις κοιλίες προς τους κόλπους κατά τη διάρκεια της συστολής. Στερεώνονται στα τοιχώματα των κοιλιών από τενοντικές χορδές (chordae tendineae), οι οποίες εμποδίζουν την αναστροφή των βαλβίδων.

Οι τενοντικές χορδές  συνδέονται με θηλοειδείς μύες που προκαλούν υπερένταση στην καλύτερη συγκράτηση της βαλβίδας. Μαζί, οι θηλώδεις μύες και οι τενοντικές χορδές  είναι γνωστοί ως υποσυσσωματικές συσκευές. Η λειτουργία της υποσυσσωματικής συσκευής είναι να εμποδίζει τις βαλβίδες να προεξέχουν στον κόλπο όταν κλείνουν. Η  συσκευή δεν επηρεάζει το άνοιγμα και το κλείσιμο των βαλβίδων, ωστόσο, η οποία προκαλείται εξ ολοκλήρου από την άσκηση πίεσης κατά μήκος της βαλβίδας. Η περίεργη εισαγωγή χορδών στο ελεύθερο περιθώριο των γλωχινων, ωστόσο, παρέχει κατανομή συστολικής πίεσης μεταξύ χορδών ανάλογα με το διαφορετικό τους πάχος. 

Το κλείσιμο των βαλβίδων AV ακούγεται ως lub (least upper bound), ο πρώτος ήχος της καρδιάς (S1). Το κλείσιμο των βαλβίδων SL ακούγεται ως dub, ο δεύτερος καρδιακός ήχος (S2).

Η μιτροειδής βαλβίδα ονομάζεται επίσης διγλώχινα βαλβίδα επειδή περιέχει δύο γλωχίνες. Η μιτροειδής βαλβίδα παίρνει το όνομά της από την ομοιότητα με τη μίτρα επισκόπου. Βρίσκεται στην αριστερή πλευρά της καρδιάς και επιτρέπει στο αίμα να ρέει από τον αριστερό κόλπο στην αριστερή κοιλία .

Κατά τη διάρκεια της διαστολής, η μιτροειδής βαλβίδα που λειτουργεί κανονικά ανοίγει ως αποτέλεσμα της αυξημένης πίεσης από τον αριστερό κόλπο καθώς γεμίζει με αίμα (προφόρτιση). Καθώς η κολπική πίεση αυξάνεται πάνω από την αριστερή κοιλία, ανοίγει η μιτροειδής βαλβίδα. Το άνοιγμα διευκολύνει την παθητική ροή αίματος στην αριστερή κοιλία. Η διαστολή ολοκληρώνεται με κολπική συστολή, η οποία εκτοξεύει το τελικό 30% του αίματος που μεταφέρεται από τον αριστερό κόλπο στην αριστερή κοιλία. Αυτή η ποσότητα αίματος είναι γνωστή ως ο τελικός διαστολικός όγκος (EDV) και η μιτροειδής βαλβίδα κλείνει στο τέλος της κολπικής συστολής για να αποτρέψει την αντιστροφή της ροής του αίματος.

Η τριγλώχινα βαλβίδα έχει τρεις γλωχίνες και βρίσκεται στη δεξιά πλευρά της καρδιάς. Βρίσκεται μεταξύ του δεξιού κόλπου και της δεξιάς κοιλίας και σταματά την αντίστροφη ροή του αίματος μεταξύ των δύο.

Βαλβίδες σε σχήμα ημισελήνου 
Η αορτική και η πνευμονική βαλβίδα βρίσκονται στη βάση της αορτής και του πνευμονικού κορμού αντίστοιχα. Αυτές ονομάζονται επίσης «ημι-σεληνιακές βαλβίδες». Αυτές οι δύο αρτηρίες λαμβάνουν αίμα από τις κοιλίες και οι ημισφαιρικές βαλβίδες τους επιτρέπουν στο αίμα να εξαναγκάζεται στις αρτηρίες και να εμποδίζει την επιστροφή των αρτηριών στις κοιλίες. Αυτές οι βαλβίδες δεν έχουν τενοντικές χορδές και είναι περισσότερο παρόμοιες με τις βαλβίδες στις φλέβες από αυτές στις κολποκοιλιακές βαλβίδες. Το κλείσιμο των ημι-σεληνιακών βαλβίδων προκαλεί τον δεύτερο ήχο της καρδιάς .

Η αορτική βαλβίδα, η οποία έχει τρεις γλωχίνες, βρίσκεται μεταξύ της αριστερής κοιλίας και της αορτής . Κατά τη διάρκεια της κοιλιακής συστολής, η πίεση αυξάνεται στην αριστερή κοιλία και όταν είναι μεγαλύτερη από την πίεση στην αορτή, η αορτική βαλβίδα ανοίγει, επιτρέποντας στο αίμα να εξέλθει από την αριστερή κοιλία στην αορτή. Όταν τελειώνει η κοιλιακή συστολή, η πίεση στην αριστερή κοιλία πέφτει γρήγορα και η πίεση στην αορτή αναγκάζει τη βαλβίδα της αορτής να κλείσει. Το κλείσιμο της αορτικής βαλβίδας συμβάλλει ως συνιστώσα Α2 του δεύτερου καρδιακού ήχου.

Η πνευμονική βαλβίδα βρίσκεται μεταξύ της δεξιάς κοιλίας και της πνευμονικής αρτηρίας και έχει τρεις γλωχίνες. Παρόμοια με την αορτική βαλβίδα, η πνευμονική βαλβίδα ανοίγει σε κοιλιακή συστολή, όταν η πίεση στη δεξιά κοιλία αυξάνεται πάνω από την πίεση στην πνευμονική αρτηρία. Στο τέλος της κοιλιακής συστολής, όταν η πίεση στη δεξιά κοιλία πέφτει γρήγορα, η πίεση στην πνευμονική αρτηρία θα κλείσει την πνευμονική βαλβίδα. Το κλείσιμο της πνευμονικής βαλβίδας συμβάλλει στη συνιστώσα P2 του δεύτερου καρδιακού ήχου. Το δεξιό ημικάρδιο  είναι σύστημα χαμηλής πίεσης, επομένως το στοιχείο P2 του δεύτερου καρδιακού ήχου είναι συνήθως πιο απαλό από το στοιχείο Α2 του δεύτερου καρδιακού ήχου. Ωστόσο, είναι απόλυτα φυσιολογικό σε ορισμένους νέους να ακούγονται και τα δύο στοιχεία χωριστά κατά την εισπνοή.

Ανάπτυξη 
Στην αναπτυσσόμενη καρδιά, οι βαλβίδες μεταξύ των κόλπων και των κοιλιών, των αμφίδρομων και των τριγλώχινων βαλβίδων, αναπτύσσονται και στις δύο πλευρές των κολποκοιλιακών καναλιών .  Η ανοδική επέκταση των βάσεων των κοιλιών προκαλεί την είσοδο του καναλιού στις κοιλότητες της κοιλίας. Τα περιβλημένα περιθώρια σχηματίζουν τα βασικά στοιχεία των πλευρικών ακρών των βαλβίδων AV. Τα μεσαία και διαφράγματα αναπτύσσονται από την προς τα κάτω επέκταση του ενδιάμεσου διαφράγματος .

Οι ημι-σεληνιακές βαλβίδες (οι πνευμονικές και οι αορτικές βαλβίδες) σχηματίζονται από τέσσερις παχύνσεις στο καρδιακό άκρο των λεγομένου "trunceus arteriosus ".  Αυτές οι παχύνσεις ονομάζονται ενδοκαρδιακά "μαξιλάρια".  Ο αρτηριακός κόλπος είναι αρχικά ένας μοναδικός σωλήνας εκροής από την εμβρυϊκή καρδιά που αργότερα θα χωριστεί για να γίνει η ανιούσα αορτή και ο πνευμονικός κορμός . Πριν διαχωριστεί, εμφανίζονται τέσσερις παχύνσεις. Υπάρχουν πρόσθια, οπίσθια και δύο πλευρικές παχύνσεις. Ένα διάφραγμα αρχίζει να σχηματίζεται μεταξύ αυτού που αργότερα θα γίνει η ανιούσα αορτή και η πνευμονική οδός. Καθώς σχηματίζεται το διάφραγμα, οι δύο πλευρικές παχύνσεις διαχωρίζονται, έτσι ώστε η ανιούσα αορτή και ο πνευμονικός κορμός να έχουν τρεις παχύνσεις ο καθένασ (πρόσθιο ή οπίσθιο, και το ήμισυ από κάθε πλευρική πάχυνση). Η πάχυνση είναι η αρχική προέλευση των τριών γλωχίνων των ημικυκλικών βαλβίδων. Οι βαλβίδες είναι ορατές ως μοναδικές κατασκευές έως την ένατη εβδομάδα. Καθώς ωριμάζουν, περιστρέφονται ελαφρώς καθώς τα εξωτερικά αγγεία γίνονται σπειροειδή και κινούνται ελαφρώς πιο κοντά στην καρδιά.

Φυσιολογία 
Γενικά, η κίνηση των καρδιακών βαλβίδων καθορίζεται χρησιμοποιώντας την εξίσωση Navier – Stokes, χρησιμοποιώντας οριακές συνθήκες των πιέσεων του αίματος, του περικαρδιακού υγρού και της εξωτερικής φόρτωσης ως περιορισμούς. Η κίνηση των καρδιακών βαλβίδων χρησιμοποιείται ως οριακή συνθήκη στην εξίσωση Navier – Stokes για τον προσδιορισμό της δυναμικής ρευστής εκβολής αίματος από την αριστερή και τη δεξιά κοιλία στην αορτή και τον πνεύμονα.

 Σχέση μεταξύ πίεσης και ροής σε ανοιχτές βαλβίδες

Η πτώση της πίεσης, , σε μια ανοιχτή καρδιακή βαλβίδα σχετίζεται με τον ρυθμό ροής, Q, μέσω της βαλβίδας:

 

όπου:

 Εξοικονόμηση ενέργειας εισροής
 Σταθερή περιοχή πίσω από γλωχίνες
 Η ορμή εκροής διατηρείται
 Προφίλ επίπεδης ταχύτητας

 Βαλβίδες με έναν μόνο βαθμό ελευθερίας

Συνήθως, οι αορτικές και η μιτροειδής βαλβίδες ενσωματώνονται σε μελέτες βαλβίδων σε έναν μόνο βαθμό ελευθερίας. Αυτές οι σχέσεις βασίζονται στην ιδέα ότι η βαλβίδα είναι μια δομή με έναν μόνο βαθμό ελευθερίας. Αυτές οι σχέσεις βασίζονται στις εξισώσεις Euler .

Εξισώσεις για την αορτική βαλβίδα σε αυτήν την περίπτωση:

 

 

 

 

όπου:

 u = αξονική ταχύτητα
 p = πίεση
 A = εμβαδόν διατομής της βαλβίδας
 L = αξονικό μήκος της βαλβίδας
 Λ ( t ) = ενιαίος βαθμός ελευθερίας; πότε
 

Κολποκοιλιακή βαλβίδα

Κλινική σημασία 

Η καρδιακή νόσος των βαλβίδων είναι ένας γενικός όρος που αναφέρεται στη δυσλειτουργία των βαλβίδων και είναι κυρίως σε δύο μορφές, είτε παλινδρόμηση, όπου μια δυσλειτουργική βαλβίδα αφήνει το αίμα να ρέει προς τη λάθος κατεύθυνση, ή στένωση, όταν η βαλβίδα είναι στενή. 

Η παλινδρόμηση συμβαίνει όταν μια βαλβίδα καθίσταται ανεπαρκής και δυσλειτουργεί, επιτρέποντας λίγο αίμα να ρέει σε λάθος κατεύθυνση. Αυτή η ανεπάρκεια μπορεί να επηρεάσει οποιαδήποτε από τις βαλβίδες όπως στην αορτική ανεπάρκεια, την ανεπάρκεια μιτροειδούς, την πνευμονική ανεπάρκεια και την ανεπάρκεια τριγλώχινης . Η άλλη μορφή βαλβιδικής καρδιακής νόσου είναι η στένωση της βαλβίδας. Αυτό είναι αποτέλεσμα της πάχυνσης της βαλβίδας και μπορεί να επηρεαστεί οποιαδήποτε από τις καρδιακές βαλβίδες, όπως στη στένωση της μιτροειδούς βαλβίδας, στη στένωση της τριγλώχινας βαλβίδας, στη στένωση πνευμονικής βαλβίδας και στη στένωση αορτικής βαλβίδας . Η στένωση της μιτροειδούς βαλβίδας είναι κοινή επιπλοκή του ρευματικού πυρετού . Η φλεγμονή των βαλβίδων μπορεί να προκληθεί από μολυσματική ενδοκαρδίτιδα, συνήθως βακτηριακή λοίμωξη, αλλά μερικές φορές μπορεί να προκληθεί από άλλους οργανισμούς. Τα βακτήρια μπορούν να προσκολληθούν ευκολότερα στις κατεστραμμένες βαλβίδες.  Ένας άλλος τύπος ενδοκαρδίτιδας που δεν προκαλεί φλεγμονώδη απόκριση, είναι η μη βακτηριακή θρομβωτική ενδοκαρδίτιδα . Αυτό βρίσκεται συνήθως σε βαλβίδες που δεν έχουν υποστεί ζημιά.  Μια σημαντική καρδιακή νόσος της βαλβίδας είναι η πρόπτωση της μιτροειδούς βαλβίδας, η οποία είναι αποδυνάμωση του συνδετικού ιστού που ονομάζεται μυξωματώδης εκφυλισμός της βαλβίδας. Αυτόπροκαλεί  τη μετατόπιση της πεπαχυμένης μιτροειδούς βαλβίδας στον αριστερό κόλπο κατά τη διάρκεια της συστολής. 

Η ασθένεια των καρδιακών βαλβίδων μπορεί να είναι συγγενής, όπως η παλινδρόμηση αορτής ή επίκτητη, για παράδειγμα μολυσματική ενδοκαρδίτιδα . Διαφορετικές μορφές σχετίζονται με καρδιαγγειακές παθήσεις, διαταραχές του συνδετικού ιστού και υπέρταση . Τα συμπτώματα της νόσου θα εξαρτηθούν από την προσβεβλημένη βαλβίδα, τον τύπο της νόσου και τη σοβαρότητα της νόσου. Για παράδειγμα, η νόσος της αορτικής βαλβίδας, όπως η στένωση της αορτής ή η παλινδρόμηση της αορτής, μπορεί να προκαλέσει δύσπνοια, ενώ οι βαλβιδικές ασθένειες της τριγλώχινας βαλβίδας μπορεί να οδηγήσουν σε δυσλειτουργία του ήπατος και σε ίκτερο . Όταν η βαλβιδική καρδιακή νόσος προκύπτει από μολυσματικές αιτίες, όπως η μολυσματική ενδοκαρδίτιδα, ένα προσβεβλημένο άτομο μπορεί να έχει πυρετό και μοναδικά σημάδια όπως αιμορραγίες των νυχιών, κακώσεις Janeway, κόμβοι Osler και κηλίδες Roth . Μια ιδιαίτερα επίφοβη επιπλοκή της βαλβιδικής νόσου είναι η δημιουργία εμβόλων λόγω της τυρβώδους ροής του αίματος και της ανάπτυξης καρδιακής ανεπάρκειας . 

Η βαλβική καρδιακή νόσος διαγιγνώσκεται με ηχοκαρδιογραφία, η οποία είναι μια μορφή υπερήχου . Οι κατεστραμμένες και ελαττωματικές καρδιακές βαλβίδες μπορούν να επισκευαστούν ή να αντικατασταθούν με τεχνητές καρδιακές βαλβίδες . Λοιμώδη αίτια μπορεί επίσης να απαιτούν θεραπεία με αντιβιοτικά .

Συγγενής καρδιοπάθεια 
Η πιο κοινή μορφή βαλβιδικής ανωμαλίας είναι ένα συγγενές καρδιακό ελάττωμα (CHD), που ονομάζεται αμφίδρομη αορτική βαλβίδα . Αυτό προκύπτει από τη σύντηξη δύο από τις γλωχίνες κατά τη διάρκεια της εμβρυϊκής ανάπτυξης σχηματίζοντας διγλώχινα βαλβίδα αντί για μια τριγλώχινα βαλβίδα. Αυτή η κατάσταση συχνά δεν διαγιγνώσκεται έως ότου αναπτυχθεί ασβεστική στένωση της αορτής, και αυτό συμβαίνει συνήθως περίπου δέκα χρόνια νωρίτερα από ό, τι διαφορετικά θα αναπτυσσόταν.  

Λιγότερο συχνές CHD είναι η τριγλώχινη και η πνευμονική ατρησία και η ανωμαλία του Ebstein Η τριγλώχινη ατρησία είναι η πλήρης απουσία της τριγλώχινας βαλβίδας που μπορεί να οδηγήσει σε υποανάπτυκτη ή απουσία δεξιάς κοιλίας. Η πνευμονική ατρησία είναι το πλήρες κλείσιμο της πνευμονικής βαλβίδας. Η ανωμαλία του Ebstein είναι η μετατόπιση του διαφράγματος διαφράγματος της τριγλώχινας βαλβίδας προκαλώντας μεγαλύτερο κόλπο και μικρότερη κοιλία από το κανονικό.

Ιστορία 

Λειτουργία των καρδιακών βαλβίδων

 Τεχνητή καρδιακή βαλβίδα
 Περικαρδιακές καρδιακές βαλβίδες
 Βαλβίδα Bjork – Shiley

Παραπομπές 
Το λήμμα ενσσωματώνει κείμενο (σήμερα κοινό κτήμα) από την 20ή έκδοση του Gray's Anatomy (1918)

Εξωτερικοί σύνδεσμοι 

 Επισκευή μιτροειδούς βαλβίδας στο νοσοκομείο Mount Sinai - "Mitral Valve Anatomy"
 3D, κινούμενες, περιστρεφόμενες βαλβίδες καρδιάς (απαιτούνται εμπλουτισμένα μέσα, συμπεριλαμβανομένων Javascript και Flash player)
 Εμφύτευση βαλβίδας μιτροειδούς καθετήρα: Tendyne
Σελίδες με μη επιθεωρημένες μεταφράσεις