心臟篇(3):主動脈瓣狹窄與心絞痛
文:張國柱(Chang,Kuo-Chu)
台大名譽教授
人生有三大痛:生產痛、三叉神經痛和心絞痛(angina pectoris)。心絞痛有如夢魘一般,真的很痛。當心絞痛發生時,疼痛是以胸腔為中心,往頸部、下顎、肩膀、背部和手臂成幅射狀。引發心絞痛的病因很多,諸如抽煙、糖尿病、高血壓、血脂異常、腎臟病、肥胖、缺乏運動、貧血症、心跳節律異常、肥厚性心肌病變、心臟瓣膜疾病⋯等等。現在我們就來談談為什麼主動脈瓣狹窄(aortic valve stenosis,AS)容易造成心絞痛?
AS 容易誘發心絞痛
當冠狀動脈的血流無法滿足心肌對氧的需求,導致心肌的氧需求遠遠高過氧供應,也就是心肌氧需求-供應嚴重失𧗽(myocardial oxygen demand-supply imbalance)時,就容易造成心絞痛。
心肌的氧需求增加或氧供應不足時,心肌便會釋放血管舒張物質(主要是 adenosine)進入組織間隙,舒張冠狀動脈、增加血流、平衡心肌氧的需求與供應,以利心臟正常運作。但是當病患罹患主動脈瓣狹窄時,心肌氧的需求會大幅地增加,而氧的供應則會顯著地下降,導致氧的需求與供應之間產生嚴重的失衡,此時便容易誘發心絞痛。
AS 增加心肌氧需求
心跳、心臟收縮力(cardiac contractility)、心室壁應力(ventricular wall stress)的增加都會增加心臟的耗氧量(oxygen consumption),導致心肌氧需求的增加。
主動脈瓣是血液由左心室流往主動脈必經的瓣膜。收縮期間,左心室壓高過主動脈壓,主動脈瓣被迫打開,以利血液由左心室壓送至主動脈;舒張期間,主動脈壓高過左心室壓,主動脈瓣被迫關閉,以防血液由主動脈逆流至左心室。當主動脈瓣發生狹窄時,收縮期間,主動脈瓣無法完全打開,導致開口減縮。此時左心室為著克服血流隘口,必須產生更高的壓力,克服障礙以利心臟壓送血液至主動脈。根據Laplace定律:左心室壓愈高,心室壁應力也就愈大。因此主動脈瓣狹窄的病患,左心室於收縮期所產生的高壓,將提高心室壁應力,增加心臟耗氧量,導致心肌氧需求的增加。
AS 降低心肌氧供應
冠狀動脈的灌流主要發生在舒張期,因此心肌氧的供應主要也是發生在舒張期。舒張期間,冠狀動脈的灌流很重要地決定於主動脈與左心室兩者之間的壓力差,也就是壓力梯度(pressure gradient)。當沒有其它因素(如冠狀動脈阻塞)干擾時,壓力梯度愈大,冠狀動脈的灌流就愈好,不會發生氧供應不足的問題。因此當主動脈瓣發生狹窄時,收縮期間,主動脈瓣無法完全打開,導致開口減縮。根據 Bernoulli 定律,此時隘口處部分的壓力能(pressure energy)轉換成動能(kinetic energy),導致動能的增加和壓力能的下降,並降低了心搏出量(stroke volume),造成主動脈壓的下降。Poiseuille 定律告訴我們:當主動脈壓降低時,下游冠狀動脈處的血壓隨之下降,因而降低了舒張期主動脈與左心室之間的壓力梯度,減損冠狀動脈的灌流,導致心肌氧供應的不足。
由此可知,當病患罹患主動脈瓣狹窄時,心肌氧的需求會大幅地增加,而氧的供應則會顯著地降低,導致心肌氧的需求與供應失衡,容易誘發心絞痛。
結語
主動脈瓣狹窄的主要成因有二:(1)先天性瓣膜異常所形成的傷疤和鈣化,(2)風溼熱、心肌内膜炎(細菌感染)所造成的瓣膜傷害。主動脈瓣狹窄的病患應該提高警覺,因為嚴重的主動脈瓣狹窄容易誘發心絞痛,在沒有任何衰竭的跡象下,任何時候都可能造成猝死,特別是在激烈運動時。嚴重主動脈狹窄的病患,必需尋求心臟專科醫師的幫忙,經由專業評估,必要時必須進行瓣膜置換手術,以防心絞痛和猝死事件的發生。
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