Herzklappe

Herzklappe
Herzklappen in Bewegung, die Vorderwand des Herzens ist in diesem Bild entfernt.
Einzelheiten
System	Herz-Kreislauf-System
Anatomische Terminologie

Eine Herzklappe ist eine Einwegklappe, die es dem Blut ermöglicht, in eine Richtung durch die Herzkammern zu fließen. In einem Säugetierherz sind normalerweise vier Klappen vorhanden, die zusammen den Weg des Blutflusses durch das Herz bestimmen. Eine Herzklappe öffnet oder schließt sich entsprechend dem unterschiedlichen Blutdruck auf beiden Seiten. ⓘ

Bei den vier Klappen im Säugetierherz handelt es sich um zwei atrioventrikuläre Klappen, die die oberen Vorhöfe von den unteren Herzkammern trennen - die Mitralklappe im linken Herzen und die Trikuspidalklappe im rechten Herzen. Die beiden anderen Klappen befinden sich an den Eingängen zu den Arterien, die das Herz verlassen - die Aortenklappe an der Aorta und die Pulmonalklappe an der Lungenarterie. ⓘ

Das Herz verfügt außerdem über eine Koronarsinusklappe und eine Klappe der unteren Hohlvene, die hier nicht behandelt werden. ⓘ

Oben: Darstellung eines aufgeschnittenen menschlichen Herzens mit den vier Herzklappen. Unten: Aufsicht auf die Herzklappenebene: Pulmonalklappe, Aortenklappe, Mitralklappe, Trikuspidalklappe ⓘ

Die vier Herzklappen (lateinisch: valvae = Klappen; valvulae = kleine Klappen) wirken im Herz als Ventile und verhindern einen Rückstrom des Blutes in die falsche Richtung. ⓘ

Aufbau

Aufbau der Herzklappen ⓘ

Blutfluss durch die Klappen ⓘ

Die Herzklappen und die Kammern sind mit Endokard ausgekleidet. Herzklappen trennen die Vorhöfe von den Herzkammern oder die Herzkammern von einem Blutgefäß. Die Herzklappen befinden sich um die Faserringe des Herzskeletts. Die Klappen sind mit Klappenblättchen oder -höckern ausgestattet, ähnlich einer Entenschnabelklappe oder einer Flatterklappe, die aufgeschoben werden, um den Blutfluss zu ermöglichen, und sich dann wieder schließen, um abzudichten und einen Rückfluss zu verhindern. Die Mitralklappe hat zwei Höcker, während die anderen Klappen drei Höcker haben. An den Spitzen der Höcker befinden sich Knötchen, die die Abdichtung verstärken. ⓘ

Die Pulmonalklappe hat einen linken, einen rechten und einen vorderen Höcker. Die Aortenklappe hat linke, rechte und hintere Höcker. Die Trikuspidalklappe hat vordere, hintere und septale Höcker und die Mitralklappe hat nur vordere und hintere Höcker. ⓘ

Die Klappen des menschlichen Herzens können in zwei Gruppen eingeteilt werden:

• Zwei Atrioventrikularklappen, die den Rückfluss von Blut aus den Herzkammern in die Vorhöfe verhindern:
  • Trikuspidalklappe oder rechte atrioventrikuläre Klappe, zwischen rechtem Vorhof und rechter Herzkammer
  • Mitralklappe oder bikuspide Klappe, zwischen dem linken Vorhof und der linken Herzkammer
• Zwei semilunare Klappen, die den Rückfluss von Blut in die Herzkammer verhindern:
  • Pulmonalklappe, an der Öffnung zwischen der rechten Herzkammer und dem Lungenstamm
  • Aortenklappe, die sich an der Öffnung zwischen der linken Herzkammer und der Aorta befindet. ⓘ

Klappe	Anzahl der Klappen/Höcker	Lage	verhindern den Rückfluss von Blut ⓘ
Atrioventrikuläre Klappen	3 oder 2		Von den Herzkammern in die Vorhöfe
Trikuspidalklappe	3	zwischen dem rechten Vorhof und der rechten Herzkammer.
Bikuspidale oder Mitralklappe	2	zwischen dem linken Vorhof und der linken Herzkammer.
Semilunare Klappen	3 (halbmondförmige) Klappen		in den Ventrikel
Semilunare Pulmonalklappe	3 (halbmondförmige) Klappen	an der Öffnung zwischen der rechten Herzkammer und dem Pulmonalstamm
Halbmondförmige Aortenklappe	3 (halbmondförmige) Klappen	an der Öffnung zwischen der linken Herzkammer und der Aorta

Atrioventrikuläre Klappen

3D-Schleife eines Herzens vom Apex aus gesehen, wobei der apikale Teil der Ventrikel entfernt und die Mitralklappe deutlich sichtbar ist. Aufgrund fehlender Daten sind die Klappenblätter der Trikuspidalklappe und der Aortenklappe nicht deutlich zu erkennen, wohl aber die Öffnungen; die Pulmonalklappe ist nicht zu sehen. Links sind zwei 2D-Standardansichten (aus dem 3D-Datensatz) zu sehen, die die Trikuspidal- und Mitralklappen (oben) sowie die Aortenklappe (unten) zeigen. ⓘ

Es handelt sich um die Mitral- und Trikuspidalklappen, die zwischen den Vorhöfen und den Herzkammern liegen und während der Systole den Rückfluss aus den Herzkammern in die Vorhöfe verhindern. Sie sind an den Wänden der Ventrikel durch Chordae tendineae verankert, die verhindern, dass sich die Klappen umdrehen. ⓘ

Die Chordae tendineae sind an Papillarmuskeln befestigt, die Spannung erzeugen, um die Klappe besser zu halten. Zusammen bilden die Papillarmuskeln und die Chordae tendineae den so genannten subvalvulären Apparat. Die Funktion des subvalvulären Apparats besteht darin, die Klappen daran zu hindern, beim Schließen in die Vorhöfe vorzufallen. Der subvalvuläre Apparat hat jedoch keinen Einfluss auf das Öffnen und Schließen der Klappen, das ausschließlich durch den Druckgradienten über die Klappe verursacht wird. Die besondere Einfügung der Sehnen am freien Rand der Klappenblätter sorgt jedoch für eine Aufteilung der systolischen Belastung auf die Sehnen entsprechend ihrer unterschiedlichen Dicke. ⓘ

Der Verschluss der AV-Klappen wird als Lub, das erste Herzgeräusch (S1), gehört. Der Verschluss der SL-Klappen wird als dub, das zweite Herzgeräusch (S2), gehört. ⓘ

Die Mitralklappe wird auch als bikuspide Klappe bezeichnet, weil sie zwei Segel oder Höcker enthält. Die Mitralklappe hat ihren Namen von der Ähnlichkeit mit einer Bischofsmitra (einer Art Hut). Sie befindet sich auf der linken Seite des Herzens und lässt das Blut aus dem linken Vorhof in die linke Herzkammer fließen. ⓘ

Während der Diastole öffnet sich eine normal funktionierende Mitralklappe aufgrund des erhöhten Drucks des linken Vorhofs, wenn dieser sich mit Blut füllt (Vorlast). Wenn der Vorhofdruck über den Druck der linken Herzkammer steigt, öffnet sich die Mitralklappe. Die Öffnung erleichtert den passiven Blutfluss in den linken Ventrikel. Die Diastole endet mit der Vorhofkontraktion, durch die die letzten 30 % des Blutes aus dem linken Vorhof in den linken Ventrikel ausgestoßen werden. Diese Blutmenge wird als enddiastolisches Volumen (EDV) bezeichnet, und die Mitralklappe schließt sich am Ende der Vorhofkontraktion, um eine Umkehr des Blutflusses zu verhindern. ⓘ

Die Trikuspidalklappe hat drei Segel oder Höcker und befindet sich auf der rechten Seite des Herzens. Sie befindet sich zwischen dem rechten Vorhof und der rechten Herzkammer und verhindert den Rückfluss des Blutes zwischen den beiden Kammern. ⓘ

Semilunare Klappen

Die Aorten- und die Pulmonalklappe befinden sich an der Basis der Aorta bzw. des Pulmonalstamms. Sie werden auch als "semilunare Klappen" bezeichnet. Diese beiden Arterien nehmen das Blut aus den Herzkammern auf, und ihre semilunaren Klappen ermöglichen es, dass das Blut in die Arterien gepresst wird, und verhindern den Rückfluss aus den Arterien in die Herzkammern. Diese Klappen haben keine Chordae tendineae und ähneln eher den Venenklappen als den Atrioventrikularklappen. Das Schließen der semilunaren Klappen verursacht den zweiten Herzton. ⓘ

Die Aortenklappe, die drei Höcker hat, liegt zwischen der linken Herzkammer und der Aorta. Während der Ventrikelsystole steigt der Druck in der linken Herzkammer an, und wenn er größer ist als der Druck in der Aorta, öffnet sich die Aortenklappe und lässt das Blut aus der linken Herzkammer in die Aorta fließen. Am Ende der Systole fällt der Druck in der linken Herzkammer rasch ab, und der Druck in der Aorta zwingt die Aortenklappe, sich zu schließen. Das Schließen der Aortenklappe trägt zur A2-Komponente des zweiten Herztons bei. ⓘ

Die Pulmonalklappe (manchmal auch als Pulmonalklappe bezeichnet) liegt zwischen der rechten Herzkammer und der Pulmonalarterie und hat drei Höcker. Ähnlich wie die Aortenklappe öffnet sich die Pulmonalklappe in der Ventrikelsystole, wenn der Druck in der rechten Herzkammer über den Druck in der Pulmonalarterie ansteigt. Am Ende der Ventrikelsystole, wenn der Druck in der rechten Herzkammer schnell abfällt, schließt der Druck in der Pulmonalarterie die Pulmonalklappe. Das Schließen der Pulmonalklappe trägt zur P2-Komponente des zweiten Herztons bei. Da das rechte Herz ein Niederdrucksystem ist, ist die P2-Komponente des zweiten Herztons normalerweise leiser als die A2-Komponente des zweiten Herztons. Bei manchen jungen Menschen ist es jedoch physiologisch normal, dass beide Komponenten beim Einatmen getrennt zu hören sind. ⓘ

Entwicklung

Im sich entwickelnden Herzen entwickeln sich die Klappen zwischen den Vorhöfen und den Kammern, die Bikuspidal- und die Trikuspidalklappe, auf beiden Seiten der Atrioventrikularkanäle. Durch die Ausdehnung der Ventrikelbasen nach oben wird der Kanal in die Ventrikelhöhlen hinein invaginiert. Die invaginierten Ränder bilden die Rudimente der seitlichen Höcker der AV-Klappen. Die mittleren und septalen Höcker entwickeln sich aus der Ausdehnung des Septum intermedium nach unten. ⓘ

Die semilunaren Klappen (die Pulmonal- und Aortenklappen) werden aus vier Verdickungen am kardialen Ende des Truncus arteriosus gebildet. Diese Verdickungen werden als Endokardkissen bezeichnet. Der Truncus arteriosus ist ursprünglich ein einziger Abflusskanal des embryonalen Herzens, der sich später zur aufsteigenden Aorta und zum Truncus pulmonalis aufspaltet. Bevor er sich aufspaltet, treten vier Verdickungen auf. Es gibt eine vordere, eine hintere und zwei seitliche Verdickungen. Zwischen der späteren aufsteigenden Aorta und dem Lungentrakt beginnt sich eine Scheidewand zu bilden. Während sich das Septum bildet, werden die beiden seitlichen Verdickungen geteilt, so dass die aufsteigende Aorta und der Lungenstamm jeweils drei Verdickungen haben (eine vordere oder hintere und jeweils die Hälfte der seitlichen Verdickungen). Die Verdickungen sind die Ursprünge der drei Höcker der semilunaren Klappen. In der neunten Woche sind die Klappen als einzigartige Strukturen sichtbar. Mit zunehmender Reife drehen sie sich leicht, während sich die Gefäße nach außen winden, und rücken etwas näher an das Herz heran. ⓘ

Physiologie

Im Allgemeinen wird die Bewegung der Herzklappen mit Hilfe der Navier-Stokes-Gleichung bestimmt, wobei die Randbedingungen der Blutdrücke, der Herzbeutelflüssigkeit und der externen Belastung als Randbedingungen verwendet werden. Die Bewegung der Herzklappen wird als Randbedingung in der Navier-Stokes-Gleichung verwendet, um die Fluiddynamik des Blutausstoßes aus der linken und rechten Herzkammer in die Aorta und die Lunge zu bestimmen. ⓘ

Wiggers-Diagramm, das verschiedene Vorgänge während eines Herzzyklus zeigt, wobei die Schließungen und Öffnungen der Aorten- und Mitralklappen in den Druckkurven markiert sind. ⓘ

Dies ist eine weitere Erklärung für das obige Echokardiogramm. MV: Mitralklappe, TV: Trikuspidalklappe, AV: Aortenklappe, Septum: Interventrikelseptum. Die durchgezogenen Linien grenzen das Septum und die freie Wand im Echokardiogramm ab, die gestrichelte Linie ist ein Hinweis darauf, wo die freie Wand des rechten Ventrikels liegen sollte. Die rote Linie stellt dar, wo die obere linke Schleife im Echokardiogramm die 3D-Schleife durchschneidet, die blaue Linie stellt die untere Schleife dar. ⓘ

Beziehung zwischen Druck und Fluss bei offenen Klappen

Der Druckabfall, ${\Delta }p$über eine offene Herzklappe steht im Zusammenhang mit der Durchflussrate Q durch die Klappe:

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

Wenn:

• Einströmenergie erhalten bleibt
• Stagnierender Bereich hinter den Klappenblättern
• Ausflussimpuls erhalten bleibt
• Flaches Geschwindigkeitsprofil ⓘ

Klappen mit einem einzigen Freiheitsgrad ⓘ

Normalerweise werden die Aorten- und Mitralklappen in Klappenstudien mit einem einzigen Freiheitsgrad berücksichtigt. Diese Beziehungen beruhen auf der Vorstellung, dass die Klappe eine Struktur mit einem einzigen Freiheitsgrad ist. Diese Beziehungen beruhen auf den Euler-Gleichungen. ⓘ

Gleichungen für die Aortenklappe in diesem Fall:

${\rho }\left({{\partial }u \over {\partial }t}+{u{\partial }u \over {\partial }x}\right)+{{\partial }p \over {\partial }x}=0$ ⓘ

${{\partial }A \over {\partial }t}+{{\partial } \over {\partial }x}(Au)=0$ ⓘ

$A(x,t)=A_{0}\left(1-[1-{\Lambda }(t)]{x \over {L}}\right)^{2}$ ⓘ

$\int _{0}^{L}p(x,t){{\partial }A \over {\partial }x}\,dx=[A_{0}-A(L,t)]\,p(L,t)$ ⓘ

wobei:

u = axiale Geschwindigkeit

p = Druck

A = Querschnittsfläche der Klappe

L = axiale Länge der Klappe

Λ(t) = einzelner Freiheitsgrad; wenn

$\Lambda ^{2}(t)={A(L,t) \over A_{0}}$ ⓘ

Atrioventrikularklappe ⓘ

Klinische Bedeutung

Herzklappenerkrankungen sind ein allgemeiner Begriff für Funktionsstörungen der Herzklappen und treten hauptsächlich in zwei Formen auf: entweder als Regurgitation (auch Insuffizienz oder Inkompetenz), bei der eine funktionsgestörte Klappe das Blut in die falsche Richtung fließen lässt, oder als Stenose (Verengung einer Klappe). ⓘ

Eine Regurgitation tritt auf, wenn eine Klappe unzureichend funktioniert und einen Teil des Blutes in die falsche Richtung fließen lässt. Diese Insuffizienz kann jede der Klappen betreffen, wie z. B. die Aorteninsuffizienz, die Mitralinsuffizienz, die Pulmonalinsuffizienz und die Trikuspidalinsuffizienz. Die andere Form der Herzklappenerkrankung ist die Stenose, eine Verengung der Klappe. Sie entsteht durch eine Verdickung der Klappe, wobei jede der Herzklappen betroffen sein kann, wie bei der Mitralklappenstenose, der Trikuspidalklappenstenose, der Pulmonalklappenstenose und der Aortenklappenstenose. Eine Stenose der Mitralklappe ist eine häufige Komplikation des rheumatischen Fiebers. Die Entzündung der Klappen kann durch eine infektiöse Endokarditis verursacht werden, die in der Regel eine bakterielle Infektion ist, aber manchmal auch durch andere Organismen verursacht werden kann. Bakterien können sich leichter an beschädigten Klappen festsetzen. Eine andere Form der Endokarditis, die keine Entzündungsreaktion hervorruft, ist die nichtbakterielle thrombotische Endokarditis. Sie tritt häufig an zuvor unbeschädigten Klappen auf. Eine wichtige Herzklappenerkrankung ist der Mitralklappenprolaps, bei dem es sich um eine Schwächung des Bindegewebes handelt, die als myxomatöse Degeneration der Klappe bezeichnet wird. Dabei verschiebt sich ein verdickter Mitralklappen-Höcker während der Systole in den linken Vorhof. ⓘ

Herzklappenerkrankungen können angeboren sein (z. B. Aortenregurgitation) oder erworben werden (z. B. infektiöse Endokarditis). Verschiedene Formen stehen in Zusammenhang mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Bindegewebserkrankungen und Bluthochdruck. Die Krankheitssymptome hängen von der betroffenen Klappe, der Art der Erkrankung und dem Schweregrad der Erkrankung ab. So können beispielsweise Klappenerkrankungen der Aortenklappe, wie Aortenstenose oder Aortenregurgitation, zu Atemnot führen, während Klappenerkrankungen der Trikuspidalklappe zu Funktionsstörungen der Leber und Gelbsucht führen können. Wenn eine Herzklappenerkrankung auf infektiöse Ursachen zurückzuführen ist, wie z. B. eine infektiöse Endokarditis, kann der Betroffene Fieber und besondere Anzeichen wie Splitterblutungen an den Nägeln, Janeway-Läsionen, Osler-Knoten und Roth-Flecken aufweisen. Eine besonders gefürchtete Komplikation der Herzklappenerkrankung ist die Bildung von Embolien aufgrund des turbulenten Blutflusses und die Entwicklung einer Herzinsuffizienz. ⓘ

Herzklappenerkrankungen werden mittels Echokardiographie, einer Form des Ultraschalls, diagnostiziert. Beschädigte und defekte Herzklappen können repariert oder durch künstliche Herzklappen ersetzt werden. Auch infektiöse Ursachen können eine Behandlung mit Antibiotika erfordern. ⓘ

Angeborene Herzkrankheit

Die häufigste Form der Herzklappenanomalie ist ein angeborener Herzfehler (KHK), eine sogenannte bikuspide Aortenklappe. Diese entsteht durch die Verschmelzung zweier Höcker während der Embryonalentwicklung, wodurch eine bikuspide statt einer trikuspiden Klappe entsteht. Dieser Zustand wird oft nicht diagnostiziert, bis sich eine verkalkte Aortenstenose entwickelt hat, und dies geschieht in der Regel etwa zehn Jahre früher, als es sonst der Fall wäre. ⓘ

Weniger häufige KHKs sind die Trikuspidal- und Pulmonalatresie sowie die Ebstein-Anomalie. Bei der Trikuspidalatresie fehlt die Trikuspidalklappe vollständig, was zu einem unterentwickelten oder fehlenden rechten Ventrikel führen kann. Bei der Pulmonalatresie handelt es sich um den vollständigen Verschluss der Pulmonalklappe. Bei der Ebstein-Anomalie handelt es sich um eine Verlagerung des Septumblättchens der Trikuspidalklappe, die zu einem größeren Vorhof und einer kleineren Herzkammer als normal führt. ⓘ

Geschichte

Darstellung der Herzklappen, wenn sich die Herzkammern zusammenziehen. ⓘ

Funktion der Herzklappen

• Künstliche Herzklappe
• Perikardiale Herzklappen
• Bjork-Shiley-Klappe ⓘ

Die Klappen und ihre Teile

Trikuspidalklappe

Das „Einlassventil“ zwischen dem rechten Vorhof und der rechten Herzkammer heißt Trikuspidalklappe (Valva atrioventricularis dextra) und ist eine der Segelklappen. Sie besteht normalerweise aus drei (tri) Segeln (Cuspis = Zipfel, Spitze):

• Cuspis angularis (kranio-medial)
• Cuspis parietalis (lateral)
• Cuspis septalis (kaudal). ⓘ

Mitralklappe (Bikuspidalklappe)

Das „Einlassventil“ zwischen dem linken Vorhof (Atrium sinistrum) und der linken Herzkammer (Ventriculus sinister) heißt Bikuspidalklappe (Valva atrioventricularis sinistra). Diese Klappe ist eine Segelklappe und hat zwei (bi) Klappensegel (cuspides, Einzahl cuspis):

• Cuspis anterior (in der Veterinäranatomie: Cuspis septalis)
• Cuspis posterior (in der Veterinäranatomie: Cuspis parietalis)

Sie erinnert in ihrer Form an eine Mitra und wird daher auch als Mitralklappe (Valva mitralis) bezeichnet. ⓘ

Die drei Aortenklappentaschen (aus Gray’s Anatomy) ⓘ

Aortenklappe

Aufsicht auf die Herzklappenebene von oben (aus Gray's Anatomy)
Aortic Valve = Aortenklappe
Bicuspid Valve = Mitralklappe
Pulmonary Valve = Pulmonalklappe
Tricuspid Valve = Trikuspidalklappe ⓘ

Das „Auslassventil“ der linken Kammer zur Aorta ist die Aortenklappe (Valva aortae). Sie ist als Taschenklappe mit drei Taschen (Valvulae semilunares) angelegt.

• Valvula semilunaris dextra oder rechte Tasche
• Valvula semilunaris sinistra oder linke Tasche
• Valvula semilunaris posterior oder hintere Tasche ⓘ

Menschen mit einer angeborenen zweitaschigen Aortenklappe haben ein erhöhtes Risiko für Aortenklappenstenose und Aortendissektionen. ⓘ