心臓の三尖弁と肺動脈弁は、酸素濃縮のために組織から肺への血流を調節し、左心の僧帽弁と大動脈弁は臓器と組織への動脈血流を制御します。大動脈弁と肺動脈弁は、それぞれ左心室と右心室の出口弁です。心臓の僧帽弁と三尖弁は、それぞれ左心房と右心房の出口弁であると同時に、左心室と右心室の入口弁でもあります。心臓の大動脈弁と肺動脈弁は、心室の収縮期(収縮期)には開き、心室の弛緩期(拡張期)には閉じます。等容収縮期および弛緩期には、4つの弁すべてが閉じます。心臓の閉鎖した肺動脈弁と三尖弁は30mmHgの圧力に耐えることができますが、大動脈弁は約100mmHg、僧帽弁は最大150mmHgの圧力に耐えることができます。左心弁への負荷が増加すると、疾患に対する感受性が高まります。血行動態は弁病変の発症に重要な役割を果たすことがあります。
心臓の大動脈弁は、左心室の収縮期収縮の開始時に開き、心室の拡張期弛緩前に閉じます。収縮期は、大動脈弁が開いた瞬間(20~30 ms)に始まり、心周期の約 1/3 続きます。心臓弁を通過する血流は急速に増加し、弁尖が完全に開いた後の収縮期の最初の 3 分の 1 で最大速度に達します。心臓弁を通過する血流の抑制はよりゆっくりと発生します。逆圧勾配により、低速の壁流が抑制され、洞に逆流が形成されます。収縮期には、血液が心臓の大動脈弁を通過する際に作用する直接的な圧力差は数 mmHg を超えることはありませんが、弁にかかる逆圧差は通常 80 mmHg に達します。心臓弁は、血流減速期の終わりに、わずかな逆流を伴って閉じます。すべての心臓弁は、等容性収縮および弛緩の段階では閉じます。心臓の大動脈弁は、心臓の収縮周期中に、主に大動脈軸方向にサイズと形状を変化させます。線維輪の周囲は、収縮期の終わりに最小になり、拡張期の終わりに最大になります。犬の研究では、大動脈圧が120/80 mmHgのときに周囲が20%変化することが示されています。収縮期には、副鼻腔に液体の渦が形成されます。この渦は、弁の迅速かつ効果的な閉鎖に寄与します。逆流の量は直接流の5%です。健康な生物では、直接的な圧力差の影響下で、血流速度は急速に1.4±0.4 m / sの値に増加します。小児では、さらに高い速度(1.5±0.3 m / s)が観察されます。収縮期末期には、短時間の逆流が見られ、超音波ドップラー法で記録されます。この逆流の原因は、弁尖閉鎖期に弁口を通過する血液の逆流、または既に閉鎖している弁尖が左心室に向かって移動することのいずれかです。
線維輪面における速度プロファイルは均一であるが、中隔壁に向かってわずかに傾斜している。さらに、心臓の大動脈弁を通過する収縮期血流は、左心室で形成される螺旋状の特性を維持する。大動脈内の血流の旋回(0~10°)は、停滞領域の形成を排除し、壁近傍の圧力を高め、流出血管への血液の集積をより効率的にし、途切れのない流れによる血球の損傷を防ぐ。上行大動脈における血流の回転方向については、明確な見解がない。心臓の大動脈弁を通過する収縮期血流は、血流の流れに沿って反時計回りに回転すると指摘する研究者もいれば、逆の方向を指摘する研究者もいます。また、収縮期血液の潅流の螺旋状の性質については全く言及しない研究者もいます。さらに、大動脈弓における渦流の起源に関する仮説を支持する研究者もいます。上行大動脈およびその弓部における血流の回転は不安定で、場合によっては多方向性を持つ性質を帯びていますが、これは明らかに左心室出口部、大動脈構造、バルサルバ洞、そして大動脈壁の個々の形態機能的特徴と関連しています。
心臓の肺動脈弁を通過する血流は大動脈弁に近いものの、その大きさははるかに小さい。健康な成人では血流速度は0.8±0.2 m/s、小児では0.9±0.2 m/sに達する。肺動脈弁の背後では、血流加速期に反時計回りの渦流が観察される。
心室の弛緩に続いて血流が減速し、僧帽弁構造が部分的に閉じます。心房の収縮中、A波の速度は通常E波の速度よりも遅くなります。初期の研究は、僧帽弁閉鎖のメカニズムを説明することを目的としていました。BJ Bellhouse(1972)は、心室充満中に弁尖の後ろに形成される渦が弁尖の部分的な閉鎖に寄与することを初めて示唆しました。実験的研究では、弁尖の後ろに大きな渦が形成されなければ、僧帽弁構造は心室収縮の開始まで開いたままになり、その閉鎖には重大な逆流が伴うことが確認されています。J. Reulら(1981)は、心室の拡張期中期における逆圧低下が、流体の減速だけでなく、弁尖の初期閉鎖も引き起こすことを発見しました。このように、心臓弁閉鎖機構における渦の関与は、拡張期の始まりに関係している。EL Yellinら(1981)は、閉鎖機構は腱索張力、血流抑制、そして心室渦の複合的な影響によって影響を受けることを明らかにした。
左心房から僧帽弁構造を経て左心室へと流れる拡張期血流は、下流から見ると時計回りに渦を巻いている。左心室の空間速度場に関する最新の磁気共鳴画像法による研究では、弁閉鎖期と心房収縮期の両方において血液の渦運動が明らかになっている。この血流の渦巻は、肺静脈から左心房腔への接線方向の血液供給と、僧帽弁前尖から左心室内壁の螺旋骨へと流れる血流の方向によって生じる。心臓の左心室と大動脈における血液の渦巻という現象は、どのような意味を持つのだろうか?という疑問が湧き上がる。旋回流では、左心室の壁の圧力が軸の圧力を超え、これが心室内圧の上昇期間中に壁の伸張に寄与し、そのプロセスにフランク・スターリング機構が組み込まれ、より効果的な収縮期が実現します。旋回流は、酸素飽和度の高い血液と酸素が枯渇した血液の混合を強めます。左心室の壁近くの圧力の上昇は、拡張期の最終段階で最大値に達し、僧帽弁尖に追加の力を生み出し、僧帽弁尖の急速な閉鎖を促進します。僧帽弁が閉じた後、血液は回転運動を続けます。収縮期の左心室は、回転運動の方向を変えずに、血液の前進方向のみを変えます。そのため、流れに沿って見続けると、旋回の符号が反対に変わります。
三尖弁の速度プロファイルは僧帽弁に似ていますが、三尖弁の通過口面積が大きいため、速度は僧帽弁よりも低くなります。心臓の三尖弁は僧帽弁よりも早く開き、遅く閉じます。