Papillaire spieren hechten niet direct aan de massieve hartwand

De papillaire spieren (PMs) van het hart spelen een belangrijke rol in de hartfunctie. Alle conventionele anatomie en cardiologie leerboeken en artikelen beschrijven de PMs als een breed-gebaseerde directe verbinding hebbend met het vaste gedeelte van de hartwand. Omdat de mechanische, vasculaire en electrische verbindingen van de PMs met de hartwand via hun basis lopen, kan de aard van deze verbinding belangrijke functionele consequenties hebben. X-ray multidetector array CT (MDCT) biedt een nieuwe beeldvormingsmethode voor het onderzoeken van de aanhechting van de PMs in vivo.

De PMs zijn langgerekte, taps toelopende spieren die afkomstig zijn van de binnenwand van de ventrikels en aanleiding geven tot de chordae tendineae (bindweefsel strengen die hechten aan de randen van de AV kleppen) aan hun uiteinden. Wanneer de ventrikels in systole samentrekken, trekken de PM’s ook samen en helpen ze voorkomen dat de AV-kleppen omgekeerd zijn of lekken wanneer de druk in de ventriculaire holte toeneemt. Disfunctie van de PM’s, bijvoorbeeld als gevolg van ischemie of infarct, kan de hartfunctie ongunstig beïnvloeden door de resulterende AV-valvulaire insufficiëntie, bijvoorbeeld in het geval van een acuut myocardinfarct dat de bloedtoevoer naar de PM’s beïnvloedt. Er zijn 2 PMs in de linker ventrikel (LV) en 2 of 3 (variabel) in de rechter ventrikel (RV). Onderbreking van de PMs is waargenomen om de wandbeweging van het hart te beïnvloeden, wat suggereert dat krachten doorgegeven aan de wand door de PMs belangrijk kunnen zijn in het bepalen van patronen van wandbeweging.1 Deze krachten kunnen beïnvloed worden door de aard van de aanhechting van de PMs aan de wand. De bloedstroom naar de PMs verloopt via slagaders die via hun basis binnenkomen; dit maakt ook de aard van hun aanhechting aan de wand belangrijk. De geleiding van de golf van de elektrische activering van het hart komt de PMs binnen via de basis. Omdat de juiste timing van de samentrekking van de PMs ten opzichte van de ventriculaire wand belangrijk is voor een goede afdichting van de AV kleppen, kan de aard van de aanhechting van de PMs aan de hartwand ook belangrijk zijn voor dit aspect van de hartfunctie. Naast de PMs, de holte van de ventrikels bevat een voering netwerk van langgerekte strengen van spieren, de trabeculae carneae, die aan het vaste gedeelte van de wand aan hun uiteinden en lopen over het binnenoppervlak van de ventriculaire holte. De trabeculae carneae zijn aanwezig in beide ventrikels, hoewel ze meer prominent zijn in de RV.

In standaard cardiologie en anatomie leerboeken, worden de PMs afgebeeld als zijnde direct afkomstig van het vaste gedeelte van de hartwand, met een brede basis van aanhechting aan de wand, vergelijkbaar met de duim die uit de palm van de hand komt, en taps toelopend naar de oorsprong van de chordae tendineae aan hun uiteinden. Echter, conventionele beeldvorming methoden hebben tot nu toe niet voldoende ruimtelijke resolutie om de aard van de PMs ‘gehechtheid aan de wand in vivo te bestuderen. MDCT met contrastversterking van het bloed is een nieuwe tomografische beeldvorming methode die hoge-resolutie 3D beeldvorming van de ventriculaire holte in vivo mogelijk maakt, met duidelijke visualisatie van de PMs en de trabeculae carneae bekleding van de holte in verschillende fasen van de hartcyclus.2 MDCT werd gebruikt om de PMs en hun relatie tot de vaste en trabeculaire delen van de hartwand te visualiseren.

Methods

Patiëntenselectie

De 3D-beeldgegevens die werden verkregen bij 25 opeenvolgende niet-geselecteerde proefpersonen, die met MDCT met standaardmethoden op mogelijke coronaire hartziekte werden onderzocht, werden retrospectief onderzocht volgens een Institutional Review Board-goedgekeurd protocol om de aard van de aanhechting van de PMs aan de hartwand te evalueren. Omdat dit een retrospectieve studie was, werd geen geïnformeerde toestemming rechtstreeks van de proefpersonen verkregen.

Imaging Methods

Een 16-rijig MDCT-systeem (Sensation 16, Siemens Medical Solutions) werd gebruikt voor beeldvorming van de proefpersonen. De patiënten kregen β-blokkers om hun hartslag te verlagen, bij voorkeur tot ≤60 spm. Contrastversterking werd verkregen met 140 ml radiografisch contrastmiddel dat intraveneus werd toegediend met 4 ml/s; de beeldacquisitie werd getimed om samen te vallen met de piekversterking van bloed in het hart. De CT beeldacquisitie/reconstructie werd afgestemd op diastole (op een effectieve tijd van 350 of 400 ms voor het QRS complex van het ECG) om bewegingseffecten op de beelden te minimaliseren en het hart in een relatief ontspannen toestand vast te leggen; beelden werden ook gereconstrueerd op andere effectieve tijdstippen in de hartcyclus. De duur van de beeldacquisitie was kort genoeg om het volume van het hart in één ademteug te kunnen bestrijken. De effectieve duur van elk beeld set binnen de hartcyclus was ≈120 ms. De beelden werden gereconstrueerd als 3D-gegevenssets met een isotrope ruimtelijke resolutie van 0,75 mm. Beeldanalyse werd uitgevoerd door interactieve 3D-herformattering van de beeldgegevens met behulp van het standaardbeeldverwerkingswerkstation en de software van de CT-fabrikant. Geherformatteerde beeldvlakken met een effectieve dikte van 0.75 mm werden interactief gekozen voor reconstructie van de PMs.

Resultaten

Er werden beeldreeksen onderzocht die gereconstrueerd werden in een reeks van effectieve fasen van de hartcyclus. Beelden gereconstrueerd in het midden tot laat diastole waren het beste voor het afbakenen van de PM bijlagen; in de buurt van het einde systole, beeld vervaging en ineenstorting van de met bloed gevulde ruimten tussen de trabeculae carneae maakte het moeilijk om de bevestiging van de PMs aan de trabeculae zien. In alle onderzochte gevallen maakte de basis van de PMs geen direct contact met of sloot niet aan op het vaste gedeelte van de hartwand. Integendeel, in alle gevallen eindigde de basis van de PMs in contact met het netwerk van trabeculae carneae die de ventriculaire holte bekleden, boven het eigenlijke oppervlak van het vaste gedeelte van de hartwand. Dit gold voor zowel LV en RV PMs. Representatieve beelden van 1 onderwerp waaruit blijkt dat deze relatie zijn weergegeven in figuur 1. De afwezigheid van PM bijlagen aan vaste wand kan worden gezien met aaneengesloten vlakken van reconstructie door de bases (figuur 2). Beeldkwaliteit was onvoldoende om de PM arteriële toevoer te beoordelen.

Discussie

MDCT met 3D-reconstructie toont duidelijk de aard van de aanhechting van de PMs aan de hartwand aan. De basis van de PM’s sluit aan op het netwerk van trabeculae carneae die de ventrikelholte bekleden en niet direct op het massieve deel van de hartwand, zoals eerder werd aangenomen.

Vorige studies

Er is slechts een beperkte discussie geweest over de structuur van de PM basis in eerdere artikelen; de klinische interesse heeft zich voornamelijk gericht op de PM bloedvoorziening en op variaties in de totale locatie, het aantal en de aanhechtingen van de chordae tendineae aan variabele hoofdvormen.3,4 Het bestaan van een “grens” tussen de PMs en de wand in het hart van een hond is opgemerkt maar zonder verdere discussie5 (een diagram in dat artikel toont de standaard voorstelling van een breed contact van de basis van de PMs met de wand); die studie merkte ook een abrupte verandering op in de vezelhoek tussen de massieve wand en de PMs. De PMs zijn beschreven als “diep undercut” maar blijkbaar zonder een volledige appreciatie van de aard van de aanhechting van hun basis aan de trabeculae carneae eerder dan rechtstreeks aan de massieve hartwand.6 Een studie van 100 autopsieharten beschreef ongeveer de helft van de specimens als hebbende “even sessiele en intramurale” PMs, met de rest verdeeld tussen “meestal intramuraal” (met of zonder “tip verankerd”) en “meestal sessiel” maar opnieuw zonder een duidelijke beschrijving van de aanhechting van hun basis aan de hartwand.7 De hier gerapporteerde observatie dat de PMs aan de hartwand hechten bij de trabeculae carneae in plaats van direct aan het massieve deel van de wand lijkt dus nieuw te zijn.

Het kan verrassend lijken dat de juiste relatie van de PMs tot de hartwand niet eerder is gewaardeerd. Echter, verschillende factoren hebben hier waarschijnlijk aan bijgedragen. Anatomische en pathologische studies worden meestal uitgevoerd op dode harten in een sterk gecontracteerde toestand, waardoor de ruimten tussen de trabeculae onder de basis van de PMs effectief zijn ingeklapt. Hun basis wordt ook aan het directe zicht onttrokken bij de gebruikelijke visuele inspectie van het ventriculaire inwendige, bijvoorbeeld bij een operatie. Bij radiografische projectiebeeldvorming, bv. contrast ventriculografie, kunnen beelden van overliggende structuren de aard van de aanhechting van de PM bases verhullen. Andere tomografische beeldvormingstechnieken hebben over het algemeen een lagere ruimtelijke resolutie dan de submillimeter isotrope resolutie die haalbaar is met de huidige MDCT, waardoor het moeilijker is om de trabeculaire structuren onder de PM basis te waarderen. In cardiale MRI, bijvoorbeeld, is de pixelresolutie in het vlak typisch 1 tot 2 mm en is de plakdikte ≥5 mm, terwijl in echocardiografie, de resolutie langs de straalrichting typisch ≤1 mm is, maar de resolutie over de straal iets slechter is. Technische verbeteringen zullen deze relatie ongetwijfeld ook bij andere beeldvormingsmethoden duidelijk maken.8 Tenslotte heeft het vooroordeel te verwachten de “conventionele” versie van de anatomie aan de basis van de PMs te zien er ongetwijfeld toe geleid dat waarnemers de ware aard ervan niet waarderen.

Functionele implicaties

We kunnen speculeren over enkele functionele implicaties van dit nieuwe inzicht in de relatie van de PMs tot de hartwand. Het feit dat de PM’s breedmazig zijn in plaats van pilaarvormig, kan de spanningsconcentratie in de wand in de buurt van de PM bases verminderen. Aan de andere kant kunnen spanningsconcentraties op de aanhechtingspunten tussen de PMs en de trabeculae de basis kwetsbaarder maken voor breuk op die punten. Het hebben van een bredere effectieve basis en meerdere aanhechtingspunten voor de PM’s kan redundantie bieden en dus enige bescherming tegen volledig mechanisch falen. (Kwesties in verband met het effect van het intact laten van de chordae tendineae tijdens mitralisklepchirurgie zijn in wezen onafhankelijk van de aard van de aanhechting van de PM-bases). Evenzo kan de bloedtoevoer naar de PM’s vanuit een bredere effectieve basis helpen meer potentieel voor collaterale perfusieoverschotten te bieden en dus enige bescherming tegen ischemie. Bovendien kan een kleine vertraging na de initiatie van contractie door de ventriculaire wand voor contractie door de PMs, zoals experimenteel is waargenomen in sommige studies, de AV-klep folders vrijer te sluiten voordat spanning opbouwt in de PMs.9 De geringe extra tijd die nodig is voor de geleiding van de activeringsgolven om de PM’s te bereiken, die wordt veroorzaakt door een iets omslachtiger pad door de trabeculae in plaats van rechtstreeks vanuit de wand, zou voor een dergelijke korte vertraging kunnen zorgen.

Footnotes