Die Papillarmuskeln (PMs) des Herzens spielen eine wichtige Rolle für die Herzfunktion. Alle herkömmlichen Lehrbücher und Artikel über Anatomie und Kardiologie zeigen, dass das PMs eine breite direkte Verbindung zum festen Teil der Herzwand hat. Da die mechanischen, vaskulären und elektrischen Verbindungen des PMs zur Herzwand durch ihre Basen erfolgen, kann die Art dieser Verbindung wichtige funktionelle Konsequenzen haben. Die Röntgen-Multidetektor-Array-CT (MDCT) bietet eine neue bildgebende Methode zur Untersuchung der Anheftung des PMs in vivo.

Die PMs sind längliche, sich verjüngende Muskeln, die von der Innenwand der Ventrikel ausgehen und an ihren Spitzen die Chordae tendineae (Bindegewebsstränge, die an den Rändern der AV-Klappen anhaften) bilden. Wenn sich die Ventrikel in der Systole zusammenziehen, ziehen sich auch die PMs zusammen und verhindern, dass die AV-Ventilflügel invertiert werden oder undicht werden, wenn der Druck in der Ventrikelhöhle ansteigt. Eine Funktionsstörung des PMs, z. B. infolge einer Ischämie oder eines Infarkts, kann die Herzfunktion durch resultierende AV-Klappeninsuffizienz beeinträchtigen, z. B. bei akutem Myokardinfarkt, der die Blutversorgung des PMs beeinträchtigt. Es gibt 2 PMs im linken Ventrikel (LV) und 2 oder 3 (variabel) im rechten Ventrikel (RV). Es wurde beobachtet, dass eine Unterbrechung des PMs die Herzwandbewegung beeinflusst, was darauf hindeutet, dass Kräfte, die vom PMs auf die Wand übertragen werden, bei der Bestimmung von Wandbewegungsmustern wichtig sein können.1 Diese Kräfte können durch die Art der Befestigung des PMs an der Wand beeinflusst werden. Der Blutfluss zum PMs erfolgt über Arterien, die durch ihre Basis eintreten; Dies macht auch die Art ihrer Befestigung an der Wand wichtig. Die Leitung der Welle der elektrischen Aktivierung des Herzens tritt durch die Basis in das PMs ein. Da der richtige Zeitpunkt der Kontraktion des PMs relativ zur Ventrikelwand wichtig ist, um eine ordnungsgemäße Abdichtung der AV-Klappen sicherzustellen, kann die Art der Befestigung des PMs an der Herzwand auch für diesen Aspekt der Herzfunktion wichtig sein. Zusätzlich zum PMs enthält der Hohlraum der Ventrikel ein Auskleidungsnetzwerk aus länglichen Muskelsträngen, den Trabekeln, die an ihren Enden am festen Teil der Wand befestigt sind und über die innere Oberfläche der Ventrikelhöhle verlaufen. Die Trabeculae carneae sind in beiden Ventrikeln vorhanden, obwohl sie im RV ausgeprägter sind.In Standard-Lehrbüchern der Kardiologie und Anatomie wird das PMs so dargestellt, dass es direkt aus dem festen Teil der Herzwand entsteht, mit einer breiten Basis der Befestigung an der Wand, ähnlich wie der Daumen, der aus der Handfläche austritt und sich verjüngt zu den Ursprüngen der Chordae tendineae an ihren Spitzen. Herkömmliche bildgebende Verfahren hatten jedoch bisher keine ausreichende räumliche Auflösung, um die Art der Befestigung des PMs an der Wand in vivo zu untersuchen. Die MDCT mit Kontrastverstärkung des Blutes ist ein neues tomographisches Bildgebungsverfahren, das eine hochauflösende 3D-Bildgebung der Ventrikelhöhle in vivo ermöglicht, mit klarer Visualisierung des PMs und der Trabekel, die die Höhle in verschiedenen Phasen des Herzzyklus auskleiden.2 MDCT wurde verwendet, um das PMs und ihre Beziehung zu den festen und trabekulären Teilen der Herzwand zu visualisieren.

Methoden

Patientenauswahl

Die 3D–Bilddaten von 25 aufeinanderfolgenden, nicht ausgewählten Probanden, die mit MDCT mit Standardmethoden auf eine mögliche koronare Herzkrankheit untersucht wurden, wurden retrospektiv im Rahmen eines vom Institutional Review Board genehmigten Protokolls untersucht, um die Art der Befestigung des PMs an der Herzwand zu bewerten. Da es sich um eine retrospektive Studie handelte, wurde die Einwilligung nach Aufklärung nicht direkt von den Probanden eingeholt.

Bildgebende Verfahren

Zur Bildgebung der Probanden wurde ein 16-reihiges MDCT-System (Sensation 16, Siemens Medical Solutions) verwendet. Die Patienten erhielten β-Blocker, um ihre Herzfrequenz zu senken, vorzugsweise auf ≤60 Schläge pro Minute. Die Kontrastverstärkung wurde mit 140 ml Röntgenkontrastmittel erhalten, das intravenös mit 4 ml / s infundiert wurde; Die Bildaufnahme wurde zeitlich auf die Spitzenverstärkung des Blutes im Herzen abgestimmt. Die CT-Bildaufnahme / -rekonstruktion wurde auf die Diastole (zu einem effektiven Zeitpunkt von 350 oder 400 ms vor dem QRS-Komplex des EKG) geschaltet, um Bewegungseffekte auf die Bilder zu minimieren und das Herz in einem relativ entspannten Zustand zu erfassen; Bilder wurden auch rekonstruiert zu anderen effektiven Zeiten im Herzzyklus. Die Dauer der Bildaufnahme war kurz genug, dass das Volumen des Herzens in einem einzigen Atemzug abgedeckt werden konnte. Die effektive Dauer jedes Bildsatzes innerhalb des Herzzyklus betrug ≈120 ms. Die Bilder wurden als 3D-Datensätze mit einer isotropen Ortsauflösung von 0,75 mm rekonstruiert. Die Bildanalyse erfolgte durch interaktive 3D-Neuformatierung der Bilddaten unter Verwendung der Standard-Bildverarbeitungsstation und -software des CT-Herstellers. Für die Rekonstruktion des PMs wurden interaktiv umformatierte Bildebenen mit einer effektiven Dicke von 0,75 mm ausgewählt.

Ergebnisse

Es wurden Bildsätze untersucht, die bei einer Reihe von effektiven Herzzyklusphasen rekonstruiert wurden. Bilder, die in der Nähe der mittleren bis späten Diastole rekonstruiert wurden, waren am besten für die Abgrenzung der PM-Anhänge; nahe der Endsystole, Bildunschärfe und Kollaps der blutgefüllten Räume zwischen den Trabekeln carneae machte es schwierig, die Befestigung des PMs an den Trabekeln zu sehen. In allen untersuchten Fällen berührte oder verband die Basis des PMs den festen Teil der Herzwand nicht direkt. Vielmehr endete in allen Fällen die Basis des PMs in Kontakt mit dem Netzwerk von Trabekeln, die die Ventrikelhöhle auskleiden, oberhalb der tatsächlichen Oberfläche des festen Teils der Herzwand. Dies galt sowohl für LV- als auch für RV-PMs. Repräsentative Bilder von 1 Subjekt, das diese Beziehung demonstriert, sind in Abbildung 1 dargestellt. Das Fehlen von PM-Befestigungen an der Wand kann mit zusammenhängenden Rekonstruktionsebenen durch die Basen gesehen werden (Abbildung 2). Die Bildqualität war unzureichend, um die PM arterielle Versorgung zu beurteilen.

Diskussion

MDCT mit 3D-Rekonstruktion zeigt deutlich die Art der Befestigung des PMs an der Herzwand. Die Basis des PMs verbindet sich mit dem Netzwerk von Trabekeln, die die Ventrikelhöhle auskleiden, und nicht direkt mit dem festen Teil der Herzwand, wie zuvor angenommen.

Frühere Studien

In früheren Artikeln wurde die Struktur der PM-Basis nur begrenzt diskutiert; Das klinische Interesse konzentrierte sich hauptsächlich auf die PM-Blutversorgung und auf Variationen in der Gesamtposition, Anzahl und Anhänglichkeit der Chordae tendineae an variablen Kopfformen.3,4 Das Vorhandensein einer „Grenze“ zwischen dem PMs und der Wand im Eckzahnherz wurde festgestellt, jedoch ohne weitere Diskussion5 (ein Diagramm in diesem Artikel zeigt die Standarddarstellung eines breit angelegten Kontakts der Basis des PMs mit der Wand); In dieser Studie wurde auch eine abrupte Änderung des Faserwinkels zwischen der festen Wand und dem PMs festgestellt. Die PMs wurden als „tief unterschnitten“ beschrieben, aber anscheinend ohne eine vollständige Wertschätzung der Natur der Befestigung ihrer Basen an den Trabeculae carneae und nicht direkt an der festen Herzwand.6 Eine Studie mit 100 Autopsieherzen beschrieb ungefähr die Hälfte der Proben als „gleichermaßen sitzendes und intramurales“ PMs, wobei der Rest zwischen „meist intramural“ (mit oder ohne „Spitze verankert“) und „meist sitzend“ aufgeteilt wurde, jedoch wiederum ohne eine klare Beschreibung der Befestigung ihrer Basen an der Wand.7 Daher scheint die hier berichtete Beobachtung, dass die PMs an der Herzwand an den Trabeculae carneae und nicht direkt an dem festen Teil der Wand anhaften, neu zu sein.

Es mag überraschend erscheinen, dass die korrekte Beziehung des PMs zur Herzwand bisher nicht geschätzt wurde. Wahrscheinlich haben jedoch mehrere Faktoren dazu beigetragen. Anatomische und pathologische Studien werden normalerweise an toten Herzen in einem stark kontrahierten Zustand durchgeführt, wodurch die Räume zwischen den Trabekeln unter der Basis des PMs effektiv kollabiert werden. Ihre Basis ist auch bei der üblichen visuellen Inspektion des ventrikulären Innenraums, z. B. bei Operationen, vor direkter Sicht verborgen. Bei der Röntgenprojektionsbildgebung, z. B. der Kontrastventrikulographie, können Bilder von darüber liegenden Strukturen die Art der Befestigung der PM-Basen verdecken. Andere tomographische Bildgebungstechniken haben im Allgemeinen eine geringere räumliche Auflösung als die mit der aktuellen MDCT erreichbare isotrope Auflösung im Submillimeter-Bereich, wodurch es schwieriger wird, Trabekelstrukturen unter der PM-Basis zu erkennen. In der kardialen MRT beträgt beispielsweise die Pixelauflösung in der Ebene typischerweise 1 bis 2 mm und die Schichtdicke ≥5 mm, während in der Echokardiographie die Auflösung entlang der Strahlrichtung typischerweise ≤1 mm beträgt, die Auflösung über den Strahl jedoch etwas schlechter ist. Technische Verbesserungen werden diesen Zusammenhang zweifellos auch mit anderen bildgebenden Verfahren verdeutlichen.8 Schließlich hat das Vorurteil, die „konventionelle“ Version der Anatomie an der Basis des PMs zu sehen, zweifellos dazu geführt, dass Beobachter ihre wahre Natur nicht erkannt haben.

Funktionelle Implikationen

Wir können über einige funktionelle Implikationen dieses neuen Verständnisses der Beziehung des PMs zur Herzwand spekulieren. Eine breite maschen- statt säulenartige Befestigung an der Wand kann die Spannungskonzentration in der Wand in der Nähe der PM-Basen verringern. Andererseits können Stresskonzentrationen an Befestigungspunkten zwischen dem PMs und den Trabekeln die Basis anfälliger für Brüche an diesen Stellen machen. Eine breitere effektive Basis und mehrere Befestigungspunkte für das PMs können Redundanz und damit einen gewissen Schutz gegen vollständigen mechanischen Ausfall bieten. (Probleme im Zusammenhang mit der Wirkung, die Chordae tendineae während einer Mitralklappenoperation intakt zu lassen, sind im Wesentlichen unabhängig von der Art der Befestigung der PM-Basen.) In ähnlicher Weise kann die Blutversorgung des PMs von einer breiteren effektiven Basis aus erfolgen Hilfe bietet mehr Potenzial für kollaterale Perfusionsredundanz und damit einen gewissen Schutz vor Ischämie. Darüber hinaus könnte eine leichte Verzögerung nach Beginn der Kontraktion durch die Ventrikelwand vor der Kontraktion durch das PMs, wie in einigen Studien experimentell beobachtet, dazu führen, dass sich die AV-Klappenflügel freier schließen, bevor sich eine Spannung im PMs aufbaut.9 Die geringe zusätzliche Leitungszeit, die die Aktivierungswellenfront benötigt, um das PMs zu erreichen, die durch einen etwas umständlicheren Weg durch die Trabekel und nicht direkt von der Wand auferlegt wird, könnte eine so kurze Verzögerung bewirken.

Fußnoten