Mięśnie brodawkowate nie przylegają bezpośrednio do litej ściany serca

Mięśnie brodawkowate (PM) serca odgrywają ważną rolę w funkcji serca. Wszystkie konwencjonalne podręczniki i artykuły z zakresu anatomii i kardiologii przedstawiają mięśnie brodawkowate jako posiadające szerokie, bezpośrednie połączenie z litą częścią ściany serca. Ponieważ mechaniczne, naczyniowe i elektryczne połączenia PM-ów ze ścianą serca przebiegają przez ich podstawy, charakter tego połączenia może mieć istotne konsekwencje funkcjonalne. Rentgenowska wielodetektorowa tomografia komputerowa (MDCT) zapewnia nową metodę obrazowania do badania mocowania PMs in vivo.

PMs są wydłużonymi, zwężającymi się mięśniami, które pochodzą z wewnętrznej ściany komór i dają początek strunom ścięgnistym (nitkom tkanki łącznej, które przyczepiają się do krawędzi zastawek AV) na ich końcach. Kiedy komory kurczą się w skurczu, PMs również się kurczą i pomagają utrzymać płatki zastawki AV przed odwróceniem lub przeciekaniem w miarę wzrostu ciśnienia w jamie komory. Dysfunkcja PMs, np. w wyniku niedokrwienia lub zawału, może negatywnie wpływać na czynność serca poprzez wynikającą z tego niewydolność zastawki AV, np. w przypadku ostrego zawału mięśnia sercowego, który wpływa na ukrwienie PMs. W lewej komorze (LV) znajdują się 2 PM, a w prawej komorze (RV) 2 lub 3 (zmiennie). Zaobserwowano, że przerwanie ciągłości PMs wpływa na ruch ściany serca, co sugeruje, że siły przenoszone na ścianę z PMs mogą być ważne w określaniu wzorców ruchu ściany.1 Siły te mogą być zależne od charakteru mocowania PMs do ściany. Przepływ krwi do PM odbywa się przez tętnice wchodzące przez ich podstawę; to również sprawia, że charakter ich mocowania do ściany jest ważny. Przewodzenie fali aktywacji elektrycznej serca wchodzi do PM przez podstawę. Ponieważ prawidłowy czas skurczu PM w stosunku do ściany komory jest ważny dla zapewnienia prawidłowego uszczelnienia zastawek AV, charakter przyczepu PM do ściany serca może być również istotny dla tego aspektu funkcji serca. Oprócz PMs, jama komór zawiera sieć podszewki z wydłużonych pasm mięśni, trabeculae carneae, które są przymocowane do stałej części ściany na ich końcach i biegną przez wewnętrzną powierzchnię jamy komory. Trabeculae carneae są obecne w obu komorach, choć są bardziej widoczne w RV.

W standardowych podręcznikach kardiologii i anatomii PM są przedstawiane jako wyrastające bezpośrednio z litej części ściany serca, z szeroką podstawą przyczepu do ściany, podobnie jak kciuk wyrastający z dłoni, i zwężające się do początków strun ścięgnistych na ich końcach. Jednak konwencjonalne metody obrazowania nie miały do tej pory wystarczającej rozdzielczości przestrzennej, aby zbadać charakter przyczepu PMs do ściany in vivo. MDCT ze wzmocnieniem kontrastowym krwi jest nową metodą obrazowania tomograficznego, która umożliwia obrazowanie 3D jamy komory in vivo w wysokiej rozdzielczości, z wyraźną wizualizacją PMs i trabeculae carneae wyściełających jamę w różnych fazach cyklu sercowego.2 MDCT wykorzystano do wizualizacji PMs i ich relacji z litymi i trabekularnymi częściami ściany serca.

Metody

Wybór pacjentów

Dane obrazów 3D uzyskane u 25 kolejnych niewyselekcjonowanych osób, poddanych obrazowaniu pod kątem możliwej choroby wieńcowej za pomocą MDCT z zastosowaniem standardowych metod, zostały retrospektywnie zbadane zgodnie z protokołem zatwierdzonym przez Institutional Review Board w celu oceny charakteru mocowania PMs do ściany serca. Ponieważ było to badanie retrospektywne, nie uzyskano świadomej zgody bezpośrednio od badanych.

Metody obrazowania

Do obrazowania badanych użyto 16-rzędowego systemu MDCT (Sensation 16, Siemens Medical Solutions). Pacjenci otrzymywali β-blokery w celu obniżenia częstości akcji serca, najlepiej do ≤60 uderzeń na minutę. Wzmocnienie kontrastowe uzyskano za pomocą 140 mL radiograficznego środka kontrastowego podawanego dożylnie z prędkością 4 mL/s; akwizycja obrazu została tak zaplanowana, aby zbiegła się w czasie ze szczytowym wzmocnieniem krwi w sercu. Akwizycja/rekonstrukcja obrazu TK była bramkowana do rozkurczu (w efektywnym czasie 350 lub 400 ms przed zespołem QRS w EKG), aby zminimalizować wpływ ruchu na obrazy i uchwycić serce w stosunkowo spokojnym stanie; obrazy były również rekonstruowane w innych efektywnych czasach w cyklu sercowym. Czas trwania akwizycji obrazu był na tyle krótki, że objętość serca mogła być pokryta w czasie jednego wdechu. Efektywny czas trwania każdego zestawu obrazów w cyklu sercowym wynosił ≈120 ms. Obrazy były rekonstruowane jako zestawy danych 3D z izotropową rozdzielczością przestrzenną 0,75 mm. Analizę obrazu przeprowadzono poprzez interaktywne przeformatowanie danych obrazu 3D przy użyciu standardowej stacji roboczej do przetwarzania obrazu i oprogramowania producenta TK. Przeformatowane płaszczyzny obrazu o efektywnej grubości 0,75 mm były interaktywnie wybierane do rekonstrukcji PMs.

Wyniki

Przeanalizowano zestawy obrazów zrekonstruowane w szeregu efektywnych faz cyklu sercowego. Obrazy zrekonstruowane w połowie i pod koniec rozkurczu były najlepsze do określenia przyczepów PM; w pobliżu końca skurczu, rozmycie obrazu i zapadanie się wypełnionych krwią przestrzeni pomiędzy trabeculae carneae utrudniało dostrzeżenie przyczepów PM do trabeculi. We wszystkich badanych przypadkach podstawa PMs nie stykała się bezpośrednio z litą częścią ściany serca ani do niej nie przylegała. Raczej, we wszystkich przypadkach, podstawa PMs kończyła się w kontakcie z siecią trabeculae carneae wyściełających jamę komory, ponad rzeczywistą powierzchnią litej części ściany serca. Było to prawdziwe zarówno dla LV jak i RV PMs. Reprezentatywne obrazy od 1 badanego demonstrujące tę zależność przedstawiono na rycinie 1. Brak przylegania PM do litej ściany można zaobserwować dzięki równoległym płaszczyznom rekonstrukcji przez podstawy (ryc. 2). Jakość obrazu była niewystarczająca do oceny zaopatrzenia tętniczego PM.

Dyskusja

MDCT z rekonstrukcją 3D wyraźnie pokazuje charakter mocowania PMs do ściany serca. Podstawa PM łączy się z siecią trabeculae carneae wyściełających jamę komory, a nie bezpośrednio z litą częścią ściany serca, jak wcześniej zakładano.

Poprzednie badania

W poprzednich artykułach omówienie struktury podstawy PM było ograniczone; zainteresowanie kliniczne koncentrowało się głównie na ukrwieniu PM oraz na różnicach w ogólnej lokalizacji, liczbie i przyczepach strun ścięgnistych do zmiennych kształtów głowy.3,4 Odnotowano istnienie „granicy” między PMs a ścianą w psim sercu, ale bez dalszej dyskusji5 (diagram w tym artykule pokazuje standardowe przedstawienie szerokiego kontaktu podstawy PMs ze ścianą); w badaniu tym odnotowano również gwałtowną zmianę kąta włókien między litą ścianą a PMs. PM były opisywane jako „głęboko podcięte”, ale najwyraźniej bez pełnego zrozumienia charakteru mocowania ich podstaw do trabeculae carneae, a nie bezpośrednio do litej ściany serca.6 W badaniu 100 serc z autopsji opisano, że około połowa okazów ma PM „w równym stopniu śródścienne i bezścienne”, a pozostałe są podzielone na „w większości śródścienne” (z lub bez „zakotwiczenia końcówki”) i „w większości bezścienne”, ale ponownie bez jasnego opisu mocowania ich podstaw do ściany.7 Tak więc, obserwacja przedstawiona tutaj, że PMs przyczepiają się do ściany serca w trabeculae carneae, a nie bezpośrednio do litej części ściany, wydaje się być nowością.

Może wydawać się zaskakujące, że prawidłowa relacja PMs do ściany serca nie została doceniona wcześniej. Jednak prawdopodobnie przyczyniło się do tego kilka czynników. Badania anatomiczne i patologiczne są zwykle wykonywane na martwych sercach w stanie silnego skurczu, co skutecznie powoduje zapadnięcie się przestrzeni między trabekulami pod podstawą PMs. Ich podstawa jest również ukryta przed bezpośrednim oglądem podczas zwykłych oględzin wnętrza komory, np. w czasie operacji. W projekcyjnym obrazowaniu radiologicznym, np. w wentrykulografii kontrastowej, obrazy struktur leżących ponad nimi mogą przesłaniać charakter przyczepu podstaw PM. Inne techniki obrazowania tomograficznego mają na ogół mniejszą rozdzielczość przestrzenną niż submilimetrowa rozdzielczość izotropowa osiągalna w obecnie stosowanej MDCT, co utrudnia ocenę struktur trabekularnych pod podstawą PM. Na przykład w MRI serca rozdzielczość pikseli w płaszczyźnie wynosi zwykle 1 do 2 mm, a grubość warstwy ≥5 mm, podczas gdy w echokardiografii rozdzielczość wzdłuż kierunku wiązki wynosi zwykle ≤1 mm, ale rozdzielczość w poprzek wiązki jest nieco gorsza. Udoskonalenia techniczne niewątpliwie sprawią, że relacja ta stanie się wyraźna również w innych metodach obrazowania.8 Wreszcie, uprzedzenia związane z oczekiwaniem zobaczenia „konwencjonalnej” wersji anatomii u podstawy PMs niewątpliwie doprowadziły do tego, że obserwatorzy nie docenili jej prawdziwej natury.

Wskazania funkcjonalne

Możemy spekulować na temat pewnych implikacji funkcjonalnych tego nowego zrozumienia relacji PMs do ściany serca. Mając szeroki meshlike raczej niż pillarlike załącznik do ściany może zmniejszyć stężenie naprężeń w ścianie w pobliżu podstaw PM. Z drugiej strony, koncentracja naprężeń w punktach przyczepu między PM a trabekulą może sprawić, że podstawa będzie bardziej podatna na pęknięcie w tych miejscach. Posiadanie szerszej efektywnej podstawy i wielu punktów mocowania PM może zapewnić redundancję, a tym samym pewną ochronę przed całkowitym uszkodzeniem mechanicznym. (Kwestie związane z efektem pozostawienia nienaruszonych strun ścięgnistych podczas operacji zastawki mitralnej są zasadniczo niezależne od charakteru mocowania podstaw PM). Podobnie, doprowadzenie krwi do PM z szerszej efektywnej podstawy może pomóc w zapewnieniu większego potencjału redundancji perfuzji bocznej, a tym samym pewnej ochrony przed niedokrwieniem. Ponadto niewielkie opóźnienie po rozpoczęciu skurczu przez ścianę komory przed skurczem przez PMs, co zaobserwowano eksperymentalnie w niektórych badaniach, może umożliwić swobodniejsze zamknięcie płatków zastawki AV, zanim w PMs wytworzy się napięcie.9 Niewielki dodatkowy czas przewodzenia wymagany do dotarcia frontu fali aktywacji do PMs, narzucony przez nieco bardziej okrężną drogę przez trabekulę, a nie bezpośrednio ze ściany, mógłby zapewnić takie krótkie opóźnienie.

Przypisy