الصمام الأبهري

يُعتبر الصمام الأبهري الأكثر دراسة، إذ وُصف منذ زمن بعيد، بدءًا من ليوناردو دافنشي (1513) وفالسالفا (1740)، وتكرر ذلك مرارًا وتكرارًا، لا سيما خلال النصف الثاني من القرن العشرين. في الوقت نفسه، اتسمت دراسات السنوات الماضية بالوصفية في الغالب، أو المقارنة في أحيانٍ نادرة. بدءًا من عمل ج. زيمرمان (1969)، الذي اقترح فيه المؤلف اعتبار "وظيفة الصمام استمرارًا لبنيته"، بدأت معظم الدراسات ذات طبيعة مورفولوجية وظيفية. يُعزى هذا النهج في دراسة وظيفة الصمام الأبهري من خلال دراسة بنيته، إلى حد ما، إلى الصعوبات المنهجية للدراسة المباشرة للميكانيكا الحيوية للصمام الأبهري ككل. أتاحت دراسات التشريح الوظيفي تحديد الحدود المورفولوجية الوظيفية للصمام الأبهري، وتوضيح المصطلحات، ودراسة وظيفته على نطاق واسع.

وبفضل هذه الدراسات، بدأ اعتبار الصمام الأبهري بالمعنى الواسع بمثابة بنية تشريحية ووظيفية واحدة مرتبطة بالشريان الأورطي والبطين الأيسر.

وفقًا للمفاهيم الحديثة، فإن الصمام الأبهري هو بنية حجمية على شكل قمع أو أسطواني، تتكون من ثلاثة جيوب، وثلاثة مثلثات بين الشرفات من هنلي، وثلاث شرفات هلالية وحلقة ليفية، وحدودها القريبة والبعيدة هي، على التوالي، الوصلات البطينية الأبهرية والجيبية الأنبوبية.

يُستخدم مصطلح "المركب الصمامي الأبهري" بشكل أقل شيوعًا. بالمعنى الضيق، يُفهم الصمام الأبهري أحيانًا على أنه عنصر قفل يتكون من ثلاث شرفات وثلاثة مفاصل وحلقة ليفية.

من وجهة نظر الميكانيكا العامة، يُعتبر الصمام الأبهري بنيةً مركبةً تتكون من إطار ليفي قوي (قوة) وعناصر غلاف رقيقة نسبيًا (جدران الجيوب الأنفية والشرفات) مثبتة عليه. تحدث تشوهات وحركات هذا الإطار تحت تأثير القوى الداخلية الناشئة في الأغلفة الملحقة به. ويحدد الإطار بدوره تشوهات وحركات عناصر الغلاف. يتكون الإطار بشكل رئيسي من ألياف كولاجين متراصة بإحكام. ويحدد هذا التصميم للصمام الأبهري متانة وظيفته.

جيوب فالسالفا هي الجزء المتوسع من الجزء الأولي من الشريان الأورطي، يحدها من قريب الجزء المقابل من الحلقة الليفية والقمة، ومن بعيد الوصلة الجيبية الأنبوبية. تُسمى الجيوب وفقًا للشرايين التاجية التي تنطلق منها: الشريان التاجي الأيمن، والشريان التاجي الأيسر، والشريان غير التاجي. جدار الجيوب أرق من جدار الشريان الأورطي، ويتكون فقط من الطبقة الداخلية والوسطى، مع زيادة سماكته قليلًا بألياف الكولاجين. في هذه الحالة، يتناقص عدد ألياف الإيلاستين في جدار الجيوب، وتزداد ألياف الكولاجين في الاتجاه من الوصلة الجيبية الأنبوبية إلى الوصلة البطينية الأبهرية. تقع ألياف الكولاجين الكثيفة بشكل رئيسي على طول السطح الخارجي للجيوب، وتتجه بشكل محيطي، وفي الفراغ تحت الصوار، تشارك في تكوين مثلثات بين القمم التي تدعم شكل الصمام. الدور الرئيسي للجيوب الأنفية هو إعادة توزيع الضغط بين القمم والجيوب الأنفية أثناء الانبساط، وإقامة توازن القمم أثناء الانقباض. تنقسم الجيوب الأنفية عند مستوى قاعدتها بواسطة مثلثات بين القمم.

الهيكل الليفي الذي يُشكل الصمام الأبهري هو بنية مكانية واحدة تتكون من عناصر ليفية قوية من جذر الأبهر، والحلقة الليفية لقاعدة الصمامات، والأعمدة الوصلية، والوصلة الجيبية الأنبوبية. الوصلة الجيبية الأنبوبية (الحلقة المقوسة، أو الحافة المقوسة) هي وصلة تشريحية متموجة الشكل بين الجيوب الأنفية والشريان الأورطي الصاعد.

الوصلة البطينية الأبهرية (حلقة قاعدة الصمام) هي وصلة تشريحية مستديرة تربط مخرج البطين الأيسر بالشريان الأبهر، وهو بنية ليفية عضلية. في الأدبيات الجراحية الأجنبية، غالبًا ما تُسمى الوصلة البطينية الأبهرية بـ"الحلقة الأبهرية". تتكون الوصلة البطينية الأبهرية، في المتوسط، من 45-47% من عضلة القلب في المخروط الشرياني للبطين الأيسر.

المفصل هو خط اتصال (تماس) القمم المتجاورة مع حوافها الطرفية القريبة على السطح الداخلي للجزء البعيد من جذر الأبهر، وتقع نهايته البعيدة على الوصلة الجيبية الأنبوبية. قضبان (أعمدة) المفصل هي نقاط تثبيت المفصل على السطح الداخلي لجذر الأبهر. أعمدة المفصل هي الاستمرارية البعيدة لثلاثة أجزاء من الحلقة الليفية.

مثلثات هنلي بين الشرفات هي مكونات ليفية أو ليفية عضلية لجذر الأبهر، وتقع بالقرب من الفواصل بين الأجزاء المتجاورة من الحلقة الليفية وشرفاتها. تشريحيًا، تُعد مثلثات بين الشرفات جزءًا من الأبهر، ولكنها وظيفيًا توفر مسارات تدفق من البطين الأيسر، وتتأثر بديناميكية الدم البطينية بدلاً من الأبهرية. تلعب مثلثات بين الشرفات دورًا مهمًا في الوظيفة البيوميكانيكية للصمام، حيث تسمح للجيوب الأنفية بالعمل بشكل مستقل نسبيًا، وتوحيدها، والحفاظ على هندسة جذر الأبهر موحدة. إذا كانت المثلثات صغيرة أو غير متماثلة، يتطور حلقة ليفية ضيقة أو تشوه صمامي مع خلل وظيفي لاحق في الشرفات. يمكن ملاحظة هذه الحالة في الصمامات الأبهرية ثنائية الشرفات.

الشرفة هي عنصر قفل الصمام، وتمتد حافتها القريبة من الجزء شبه الهلالي من الحلقة الليفية، وهي بنية كولاجينية كثيفة. تتكون الشرفة من جسم (الجزء الرئيسي المحمّل)، وسطح تكيّف (إغلاق)، وقاعدة. تُشكّل الحواف الحرة للشرفات المجاورة في الوضع المغلق منطقة تكيّف تمتد من المفاصل إلى مركز الشرفة. يُطلق على الجزء المركزي المثلث السميك من منطقة تكيّف الشرفة اسم عقدة أرانزي.

تتكون الوريقة التي تُشكل الصمام الأبهري من ثلاث طبقات (أبهرية، بطينية، وإسفنجية)، وهي مغطاة من الخارج بطبقة رقيقة من الخلايا البطانية. تحتوي الطبقة المُواجهة للشريان الأبهري (الورقية الليفية) بشكل رئيسي على ألياف كولاجينية مُوجهة محيطيًا على شكل حزم وخيوط، وكمية قليلة من ألياف الإيلاستين. في منطقة التكيّف على الحافة الحرة للوريقة، توجد هذه الطبقة على شكل حزم فردية. تُعلق حزم الكولاجين في هذه المنطقة بين أعمدة الصوار بزاوية 125 درجة تقريبًا بالنسبة لجدار الأبهر. في جسم الوريقة، تنطلق هذه الحزم بزاوية 45 درجة تقريبًا من الحلقة الليفية على شكل شبه إهليلجي وتنتهي على جانبها المُقابل. ويهدف هذا التوجيه لحزم "القوة" وحواف الصمام الأبهري على شكل "جسر معلق" إلى نقل حمل الضغط أثناء الانبساط من الصمام الأبهري إلى الجيوب الأنفية والإطار الليفي الذي يشكل الصمام الأبهري.

في الصمام غير المُحمَّل، تكون الحزم الليفية مُنكمشة على شكل خطوط مُتموجة تقع في الاتجاه المحيطي على بُعد حوالي 1 مم من بعضها البعض. كما تتميز ألياف الكولاجين المُكوِّنة للحزم ببنية مُتموجة في الصمام المُسترخي، حيث تبلغ فترة الموجة حوالي 20 ميكرومتر. عند تطبيق حمل، تستقيم هذه الموجات، مما يسمح للأنسجة بالتمدد. تصبح الألياف المُستقيمة تمامًا غير قابلة للتمدد. تستقيم طيات حزم الكولاجين بسهولة تحت ضغط طفيف على الصمام. تكون هذه الحزم مرئية بوضوح في حالة التحميل وفي الضوء المُنعكس.

دُرِسَ ثبات النسب الهندسية لعناصر جذر الأبهر باستخدام طريقة التشريح الوظيفي. وتبيَّن على وجه الخصوص أن نسبة أقطار الوصلة الجيبية الأنبوبية إلى قاعدة الصمام ثابتة، وتتراوح بين 0.8 و0.9. وينطبق هذا على مجمعات الصمامات الأبهرية لدى الشباب ومتوسطي العمر.

مع التقدم في السن، تحدث عمليات نوعية لتمزق بنية جدار الأبهر، مصحوبة بانخفاض في مرونته وتطور التكلس. يؤدي هذا، من جهة، إلى تمدده التدريجي، ومن جهة أخرى إلى انخفاض مرونته. تحدث تغيرات في النسب الهندسية وانخفاض في قابلية تمدد الصمام الأبهري في سن ما فوق 50-60 عامًا، ويصاحب ذلك انخفاض في مساحة فتح الشرفات وتدهور في الخصائص الوظيفية للصمام ككل. يجب مراعاة الخصائص التشريحية والوظيفية المرتبطة بالعمر لجذر الأبهر لدى المرضى عند زراعة البدائل البيولوجية بدون إطار في موضع الأبهر.

أُجريت مقارنة بين بنية الصمام الأبهري لدى البشر والثدييات في أواخر ستينيات القرن الماضي. أظهرت هذه الدراسات تشابهًا في عدد من المعايير التشريحية لصمامات الخنازير والبشر، مقارنةً بجذور الأبهر الغريبة الأخرى. وتبين على وجه الخصوص أن الجيوب التاجية غير التاجية واليسرى للصمام البشري كانت الأكبر والأصغر على التوالي. وفي الوقت نفسه، كان الجيب التاجي الأيمن للصمام الخنزيري هو الأكبر، بينما كان الجيب التاجي غير التاجي هو الأصغر. وفي الوقت نفسه، وُصفت الاختلافات في البنية التشريحية للجيب التاجي الأيمن للصمام الأبهري لدى الخنازير والبشر لأول مرة. وفيما يتعلق بتطوير جراحة التجميل الترميمية واستبدال الصمام الأبهري ببدائل بيولوجية بدون إطار، استؤنفت الدراسات التشريحية للصمام الأبهري في السنوات الأخيرة.

[ 1 ]، [ 2 ]، [ 3 ]، [ 4 ]، [ 5 ]، [ 6 ]، [ 7 ]

الصمام الأبهري البشري والصمام الأبهري الخنزيري

أُجريت دراسة مقارنة لبنية الصمام الأبهري البشري والصمام الأبهري الخنزيري كزرع أجنبي محتمل. وتبين أن الصمامات الأجنبية تتميز بانخفاض بروزها نسبيًا وعدم تناسقها في معظم الحالات (80%) بسبب صغر حجم جيبها التاجي غير التاجي. أما عدم التناسق المعتدل في الصمام الأبهري البشري فيعود إلى صغر حجم جيبه التاجي الأيسر، وهو أقل وضوحًا.

الصمام الأبهري الخنزيري، على عكس الصمام البشري، لا يحتوي على حلقة ليفية، ولا تجاور جيوبه قاعدة الشرفات مباشرةً. تتصل الشرفات الخنزيرية بقاعدتها الهلالية مباشرةً بقاعدة الصمام، نظرًا لغياب الحلقة الليفية الحقيقية في الصمامات الخنزيرية. ترتبط قواعد الجيوب والشرفات الغريبة بالأجزاء الليفية و/أو الليفية العضلية لقاعدة الصمام. على سبيل المثال، ترتبط قاعدة الشرفات التاجية غير التاجية واليسرى للصمام الخنزيري، على شكل وريقات متباعدة (ليفية وشراعية)، بالقاعدة الليفية للصمام. بمعنى آخر، لا تكون الشرفات التي تشكل الصمام الأبهري الخنزيري مجاورة مباشرة للجيوب، كما هو الحال في جذور الأبهر الخيفية. بينهما يقع الجزء البعيد من قاعدة الصمام، والذي يبلغ متوسطه 4.6 ± 2.2 مم في الاتجاه الطولي (على طول محور الصمام) عند مستوى أقرب نقطة من الجيبين التاجيين الأيسر وغير التاجي، و8.1 ± 2.8 مم في الجيب التاجي الأيمن. وهذا فرق مهم وذو دلالة بين صمام الخنزير والصمام البشري.

يُعدّ الإدخال العضلي للمخروط الأبهر للبطين الأيسر على طول المحور في جذر الأبهر الخنزيري أكثر أهمية بكثير منه في جذر الأبهر الخيفي. في الصمامات الخنزيرية، شكّل هذا الإدخال قاعدة قمة الشريان التاجي الأيمن والجيب الذي يحمل الاسم نفسه، وبدرجة أقل قاعدة الأجزاء المجاورة من قمة الشريان التاجي الأيسر وغير التاجي. أما في الصمامات الخيفية، فيُشكّل هذا الإدخال دعمًا فقط لقاعدة الجيب التاجي الأيمن بشكل رئيسي، وبدرجة أقل، الجيب التاجي الأيسر.

استُخدم تحليل أحجام ونسب العناصر الفردية للصمام الأبهري، بناءً على الضغط داخله، في علم التشريح الوظيفي بشكل متكرر. ولهذا الغرض، مُلئ جذر الأبهر بمواد مُصلبة متنوعة (مطاط، بارافين، مطاط سيليكون، بلاستيك، إلخ)، وأُجري تثبيت هيكله كيميائيًا أو بالتبريد تحت ضغوط مختلفة. دُرست القوالب الناتجة أو جذور الأبهر المُهيكلة باستخدام الطريقة المورفومترية. مكّن هذا النهج في دراسة الصمام الأبهري من تحديد بعض أنماط عمله.

أظهرت التجارب المختبرية والحيوية أن جذر الأبهر بنية ديناميكية، وأن معظم معالمه الهندسية تتغير خلال الدورة القلبية تبعًا للضغط في الشريان الأورطي والبطين الأيسر. وأظهرت دراسات أخرى أن وظيفة الشرفات تتحدد إلى حد كبير بمرونة جذر الأبهر وقابليته للتمدد. وقد أُسندت إلى حركات دوامة الدم في الجيوب الأنفية دور مهم في فتح الشرفات وإغلاقها.

دُرست ديناميكيات المعالم الهندسية للصمام الأبهري في تجربة على الحيوانات باستخدام تصوير الأوعية الدموية عالي السرعة، والتصوير السينمائي، والتصوير الشعاعي السينمائي، وكذلك في الأفراد الأصحاء باستخدام تصوير الأوعية الدموية السينمائي. أتاحت لنا هذه الدراسات تقدير ديناميكيات العديد من عناصر جذر الأبهر بدقة تامة، وتقدير ديناميكيات شكل الصمام ومظهره خلال الدورة القلبية بشكل مبدئي فقط. وعلى وجه الخصوص، تبين أن التمدد الانقباضي والانبساطي للوصلة الجيبية الأنبوبية يتراوح بين 16 و17%، ويرتبط ارتباطًا وثيقًا بضغط الدم الشرياني. يصل قطر الوصلة الجيبية الأنبوبية إلى أقصى قيمه عند ذروة الضغط الانقباضي في البطين الأيسر، مما يُسهّل فتح الصمامات بسبب تباعد المفاصل إلى الخارج، ثم يتناقص بعد إغلاق الصمامات. يصل قطر الوصلة الجيبية الأنبوبية إلى أدنى قيمه عند نهاية مرحلة الاسترخاء المتساوي الحجم للبطين الأيسر، ويبدأ بالازدياد في مرحلة الانبساط. تساهم أعمدة الصوار والوصلة الجيبية الأنبوبية، بفضل مرونتها، في توزيع أقصى جهد في الوريقات بعد إغلاقها خلال فترة الزيادة السريعة في تدرج الضغط العكسي عبر الصمام. كما طُوّرت نماذج رياضية لتفسير حركة الوريقات أثناء فتحها وإغلاقها. ومع ذلك، كانت بيانات النمذجة الرياضية متضاربة إلى حد كبير مع البيانات التجريبية.

تؤثر ديناميكيات قاعدة الصمام الأبهري على التشغيل الطبيعي لوريقات الصمام أو الدعامة الحيوية المزروعة بدون إطار. وقد تبين أن محيط قاعدة الصمام (الكلب والأغنام) وصل إلى أقصى قيمة له في بداية الانقباض، وانخفض أثناء الانقباض وكان ضئيلاً في نهايته. أثناء الانبساط، زاد محيط الصمام. كما أن قاعدة الصمام الأبهري قادرة على حدوث تغييرات دورية غير متماثلة في حجمها بسبب تقلص الجزء العضلي من الوصلة البطينية الأبهرية (مثلثات بين الشرفات بين الجيبين التاجيين الأيمن والأيسر، وكذلك قواعد الجيبين التاجيين الأيمن والأيسر). بالإضافة إلى ذلك، تم الكشف عن تشوهات القص والالتواء لجذر الأبهر. ولوحظت أكبر التشوهات الالتوائية في منطقة العمود الصواري بين الجيوب التاجية غير التاجية واليسرى، والحد الأدنى - بين الجيبين التاجيين غير التاجيين والأيمن. إن زراعة دعامة حيوية بدون إطار بقاعدة شبه صلبة يمكن أن تغير من مرونة جذر الأبهر للتشوهات الالتوائية، مما يؤدي إلى نقل التشوهات الالتوائية إلى الوصلة الجيبية الأنبوبية لجذر الأبهر المركب وتشكيل تشوه في شرفات الدعامة الحيوية.

أُجريت دراسة للميكانيكا الحيوية الطبيعية للصمام الأبهري لدى الشباب (بمتوسط عمر 21.6 عامًا) باستخدام تخطيط صدى القلب عبر المريء، تلاه معالجة حاسوبية لصور فيديو (تصل إلى 120 إطارًا في الثانية)، وتحليل ديناميكيات الخصائص الهندسية لعناصر الصمام الأبهري تبعًا لوقت ومراحل الدورة القلبية. وتبين أنه أثناء انقباض القلب، تتغير مساحة فتحة الصمام، والزاوية الشعاعية للوريقة بالنسبة لقاعدتها، وقطر قاعدة الصمام، والطول الشعاعي للوريقة بشكل ملحوظ. ويتغير قطر الوصلة الجيبية الأنبوبية، والطول المحيطي للحافة الحرة للوريقة، وارتفاع الجيوب الأنفية بشكل أقل.

وبالتالي، بلغ الطول الشعاعي للوريقة أقصى حد له في المرحلة الانبساطية لانخفاض الضغط داخل البطينين متساوي الحجم، بينما بلغ أدنى حد له في المرحلة الانقباضية لانخفاض القذف. وبلغ متوسط الامتداد الشعاعي الانقباضي-الانبساطي للوريقة 63.2±1.3%. وكانت أطول في مرحلة الانبساط مع تدرج انبساطي مرتفع، وأقصر في مرحلة انخفاض تدفق الدم، عندما كان التدرج الانقباضي قريبًا من الصفر. وبلغ متوسط الامتداد الانقباضي-الانبساطي المحيطي للوريقة والوصلة الجيبية الأنبوبية 32.0±2.0% و14.1±1.4% على التوالي. وتغيرت زاوية ميل الوريقة الشعاعية إلى قاعدة الصمام، في المتوسط، من 22±2 في مرحلة الانبساط إلى 93±2 في مرحلة الانقباض.

تم تقسيم الحركة الانقباضية للشرفات التي تشكل الصمام الأبهري تقليديا إلى خمس فترات:

1. الفترة التحضيرية حدثت خلال مرحلة زيادة الضغط داخل البطينين متساوي الحجم؛ حيث استقامت الصمامات، وقصرت إلى حد ما في الاتجاه الشعاعي، وانخفض عرض منطقة الالتحام، وزادت الزاوية، في المتوسط، من 22 درجة إلى 60 درجة؛
2. استمرت فترة الفتح السريع للصمامات لمدة 20-25 مللي ثانية؛ مع بداية طرد الدم، تشكلت موجة من الانعكاس في قاعدة الصمامات، والتي انتشرت بسرعة في الاتجاه الشعاعي إلى أجسام الصمامات ثم إلى حوافها الحرة؛
3. بلغت فتحة الصمام ذروتها خلال المرحلة الأولى من الطرد الأقصى؛ وخلال هذه الفترة، انحنت الحواف الحرة للصمامات إلى أقصى حد نحو الجيوب الأنفية، واقترب شكل فتحة الصمام من الدائرة، وفي المظهر الجانبي يشبه الصمام شكل مخروط مقلوب مقطوع؛
4. فترة الفتح المستقرة نسبيا للصمامات حدثت خلال المرحلة الثانية من الطرد الأقصى، وتم تقويم الحواف الحرة للصمامات على طول محور التدفق، واتخذ الصمام شكل اسطوانة، وأغلقت الصمامات تدريجيا؛ وبحلول نهاية هذه الفترة، أصبح شكل فتحة الصمام مثلثا؛
5. تزامنت فترة الانغلاق السريع للصمام مع مرحلة انخفاض القذف. عند قاعدة الشرفات، تشكّلت موجة ارتداد، ممدّدةً الشرفات المنقبضة في الاتجاه الشعاعي، مما أدى إلى إغلاقها أولًا على طول الحافة البطينية لمنطقة الالتحام، ثم إلى إغلاق الشرفات تمامًا.

تحدث أقصى تشوهات في عناصر جذر الأبهر خلال فترات الفتح والإغلاق السريع للصمام. مع التغيرات السريعة في شكل شرفات الصمام الأبهري، قد تتعرض لضغوط عالية، مما قد يؤدي إلى تغيرات تنكسية في الأنسجة.

يمكن أن يعزى آلية فتح وإغلاق الصمام مع تكوين موجة انعكاس وعودة على التوالي، فضلاً عن زيادة زاوية الميل الشعاعية للصمام إلى قاعدة الصمام في مرحلة زيادة الضغط المتساوي الحجم داخل البطين، إلى آليات التخميد في جذر الأبهر، مما يقلل من تشوه وإجهاد صمامات الصمام.