二尖瓣(Mitral valve, MV)功能障碍(Dysfunction)是全球范围内普遍存在的医学问题,可能会导致疾病(morbidity)甚至提前死亡(premature mortality)。为了深入理解人类二尖瓣的生物力学(biomechanics)机制,以及探索新的治疗、预防和诊断方法,研究人员致力于开发计算模型。相较于主动脉瓣(aortic valve),二尖瓣的相关研究相对较少,因为它的结构复杂,并与血液和左心室有着密切的相互作用。然而,近年来二尖瓣建模相关研究的数量正在逐渐增加。随着计算水平和心脏影像心脏成像(cardiac imaging)技术的不断提高,这些模型也变得更加复杂和精细。

二尖瓣位于左心室(Left ventricle, LV)左心房(Left atrium)之间,面积比主动脉瓣大,承受着最高的跨瓣压差(Transvalvular pressure difference)二尖瓣可分为三部分:

  1. 两片不同几何形状的瓣膜叶(valve leaflet)
  2. 二尖瓣环;
  3. 腱索(Chordae tendineae)等构成的瓣下结构。 纤维索(Fibrous chords)连接瓣膜叶乳头肌(papillary muscle)乳头肌连接左心室自由移动的壁面。瓣膜叶分为前叶(anterior leaflet)后叶(posterior leaflet),分别连接左心室的posterior-medial和Anterior-lateral两个部位。

二尖瓣功能障碍包括:

  1. 瓣膜狭窄(valve stenosis),正向流动中出现的变量性阻塞
  2. 返流(regurgitation),占每搏输出量(stroke volume)一定比例的血液返回到左心房 二尖瓣功能障碍是一种常见的心脏瓣膜病变(cardiac valvular lesion),现在仍然是世界范围内医学难题,影响多达5%的人口。

二尖瓣功能障碍的重要性在于它和心房过载,心室肥大,房颤,心衰(atrial volume overload, chamber dilation, atrial fibrillation, heart failure)都有关系。

报道称,二十人当中就有一定程度的二尖瓣脱垂(mitral valve prolapse)二尖瓣脱垂的常见原因有

  • 乳头肌腱索纤维的弹性退化和延长( Chordal fibre-elastic degeneration with elongation)
  • 受影响的腱索破裂(Rupture of the affected chords)
  • rupture or dysfunction of the papillary muscles
  • rupture of chordal tendineae due to infective endocarditis
  • abnormal LV wall motion in the setting of myocardial ischemia and
  • primary myocardial disease.

二尖瓣导致的疾病:

  • 缺血性二尖瓣返流(ischemic mitral regurgitation )会导致心肌梗死患者的死亡风险翻倍。
  • 充血性心力衰竭(congestive heart failure)最常见的单一病因为心脏瓣膜疾病。

瓣膜疾病的治疗复杂

  • 对于中度缺血性反流患者同时进行二尖瓣修复(mitral valve repair)和冠状动脉搭桥手术(coronary-artery bypass grafting)的长期益处仍存在争议。
  • 任何导致瓣膜组件应力变化的疾病状态都可能影响二尖瓣疾病的进展或修复的耐久性。

文章的一些关键词

二尖瓣(Mitral valve, MV) 二尖瓣环() 乳头肌(papillary muscle) 腱索(Chordae tendineae) 二尖瓣返流(Mitral Regurgitation, MR) 心肌梗死(Myocardial Infarction, MI) 缺血性反流(Ischemic mitral regurgitation, IMR)

心肌梗死会导致二尖瓣返流,病因涉及到左心室局部或整体的重塑。

瓣膜结构病变(structural leaflet disease)(风湿性心脏瓣膜病,二尖瓣脱垂)会导致二尖瓣反流、冠状动脉疾病(coronary artery disease)也会偶然引起反流。但造成缺血性反流的原因一般为乳头肌破裂(papillary muscle rupture)和左心室结构变化引起的功能异常。乳头状肌肉破裂是一种严重的、罕见的急性心肌梗死并发症,需要紧急干预,更常见的是心肌梗死或缺血导致的缺血性二尖瓣反流。

由于判断标准不一样,心肌梗死后出现二尖瓣返流的病例大概在1.6%-19%。

过去,缺血性返流主要有两种机理,乳头肌功能障碍(papillary muscle dysfunction),二尖瓣环的扩张或损伤。但是,这两种病变单独出现时,不足以引起显著的二尖瓣返流。环形成形术(annuloplasty)是多年以来治疗缺血性反流的标准,但它不是最优的,反流会复发。

当下还有另一种机理,瓣膜页的运动受到约束,二尖瓣不能完全闭合导致了缺血性反流。缺血导致了乳头肌移动,心室壁运动异常,这导致二尖瓣受到拉扯,在收缩期形成一个远离环面的帐篷。

需要查的资料

  1. 心肌梗死的发病率
  2. 二尖瓣反流发病率
  3. 二尖瓣返流致死风险
  4. 心肌梗死后乳头肌位移距离
  5. 心肌梗死后二尖瓣环

一些数值模拟结果

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