柳磊 广东医附院 心脏大血管外科
De Paulis R, Salica A. Surgical anatomy of the aortic valve and root-implications for valve repair. Ann Cardiothorac Surg. 2019;8(3):313-321.
主动脉根部是位于心脏中心的一个重要解剖结构，对主要心腔的功能至关重要。深入掌握主动脉根部的“周围解剖结构”对于外科医生尝试保留或修复主动脉瓣反流至关重要。事实上，根部解剖是“骨架化”主动脉瓣的必要步骤，使外科医生能够操作其结构的关键部分，即主动脉 – 心室连接部（aorto-ventricular junction）、虚拟基底环（virtual basal ring, VBR）和窦管交界（sino-tubular junction, STJ）。这三部分，连同瓣叶插入主动脉壁的部分，构成了主动脉瓣的骨架，这对于确保瓣膜的正常功能至关重要。需要验证或重新建立主动脉瓣骨架各个组成部分之间的良好解剖比例，以奠定最佳主动脉瓣修复的基础。一旦正确处理了心脏的骨架，就需要考虑瓣膜瓣叶的状况。瓣叶组织过多可通过瓣叶折叠或切除处理，而瓣叶组织不足则可通过自体或异体材料进行组织扩展。在本文中，我们重点介绍了主动脉根部的主要结构，并详细描述了每个解剖组成部分。这些基本的解剖学知识对于深入理解瓣膜和根部结构在心动周期中的正常功能也非常重要。左心室腔与主动脉之间的紧密边界对于解释主动脉瓣复杂的开闭功能至关重要。同样，Valsalva窦在调节心室流出血液中的作用强调了“功能决定形态”的概念，并突出了良好的解剖重建对于实现最佳且持久的瓣膜功能的重要性。
主动脉根部被认为是心脏的“中心结构”，犹如连接左心室和升主动脉的桥梁。从其内表面和外表面来看，主动脉根部与所有心腔——左心室、左心房、右心室和右心房——均存在关联（1）。精准掌握其独特的解剖结构对于开展主动脉根部手术至关重要，尤其在主动脉瓣保留和/或修复方面更是如此。主动脉根部包含主动脉瓣，为二尖瓣前瓣的基底部提供附着点，并且是冠状动脉的起源部位。除了其主要的解剖功能外，主动脉根部还参与主动脉瓣叶与Valsalva窦的相互作用过程，并在完整心动周期中调节血流动力学（2,3）。尽管主动脉根部在解剖学上已有明确的定义，但关于其各个组成部分的最佳描述方式，尤其是主动脉瓣环，仍存在争议（4）。
主动脉瓣环的定义并非唯一。外科医生通常将主动脉瓣环视为瓣叶附着于主动脉壁的位置，并将其作为左心室与Valsalva窦之间解剖分界的标准（5）。相比之下，心脏病学家或放射科医师则将主动脉瓣环视为虚拟基底环（virtual basal ring, VBR），该环由每个瓣叶的最低点（nadir）连接而成，呈环形（见图1）。这些清晰且简洁的定义已被广泛接受。然而，主动脉瓣环的结构更为复杂，其形态呈现出明显的三维形状（见图2）。
图 1 这是一幅经中段食管 120° 视角的主动脉根部超声心动图。在图中显示了根部的三个主要直径。A：窦管交界（STJ）的直径，在根部与升主动脉管状段之间的狭窄水平处测量；B：Valsalva窦的直径，在窦部最大膨出水平处测量；C：虚拟基底环（VBR）的直径，通过连接瓣叶的最低点（nadir）来测量（这是被认为可以提供主动脉瓣环直径测量的超声心动图参数）。在正常健康的心脏中，STJ的超声心动图直径约为最大窦部直径的 75%，并且在 VBR 水平处大于主动脉瓣环，比例为 1.3。VBR：虚拟基底环；STJ：窦管交界。
图 2 这是所谓的功能性主动脉瓣环（Functional Aortic Annulus）的一个广为人知的示意图。它呈现为一个三维结构，贯穿整个主动脉根部的延伸。它由以下部分组成：窦管交界（sino-tubular junction，蓝色线条），这是主动脉瓣环的最高部分，也是根部与升主动脉管状段之间的分界线；主动脉瓣叶附着（红色线条），其形状类似王冠，从窦管交界开始，形成三个联合部，一直延伸至左心室流出道的上部。由于它代表了心室压力与主动脉压力之间的边界，因此被认为是流体动力学瓣环；心室 – 主动脉连接部（ventriculo-aortic junction，VAJ，黄色线条），这是一条几乎呈圆形的线，穿过主动脉瓣叶的下三分之一，其特定的解剖对应部分由室间隔的肌性新月形、膜性间隔和二尖瓣 – 主动脉幕构成；虚拟基底环（绿色线条），这是由三个瓣叶的最低点（nadir）连接而成的功能线，通常被认为是超声心动图中的主动脉瓣环。VAJ：心室 – 主动脉连接部。
El Khoury及其同事将主动脉瓣环识别为一个功能单元，并引入了功能性主动脉瓣环（functional aortic annulus, FAA）的概念。它由以下几部分组成：（I）窦管交界（sino-tubular junction, STJ），（II）主动脉瓣叶的半月形附着点，以及连接每个瓣叶最低点（nadir）和相应瓣间三角的虚拟线，即（III）虚拟基底环（virtual basal ring, VBR）（6）。因此，主动脉瓣环可以被视为主动脉根部的骨架。
主动脉瓣叶的基底附着形成了三条具有独特冠状外观的半月形线。这三条瓣叶附着线代表了将左心室流出道（left ventricular outflow tract, LVOT）与动脉系统分隔开来的流体动力学边界线。由于其半月形线，每个主动脉瓣叶均以位于LVOT最远端部分的最低点（nadir）和向上连接至窦管交界（sino-tubular junction, STJ）的最高点（zenith）为特征。值得注意的是，STJ，也被称为主动脉上嵴（supra-aortic ridge），是主动脉瓣环的上部。由瓣叶附着所代表的这一流体动力学瓣环，与分隔LVOT与动脉系统的解剖学边界线截然不同。实际上，这一解剖学边界明显体现在心室-主动脉连接部（ventriculo-aortic junction, VAJ），即LVOT与主动脉组织相连的真实解剖部位。
窦管交界（STJ）、瓣膜联合部、瓣间三角区、瓣叶附着点、心室 – 主动脉连接部（VAJ）以及虚拟基底环（VBR）之间的解剖连续性是理解主动脉瓣解剖结构与生理功能之间密切相互作用的基础。这种解剖连续性是实施主动脉根部手术的指南，也是正确开展主动脉瓣保留/修复手术的关键。特别是，深入理解主动脉瓣环成形术（aortic annuloplasty）的重要性及其作用，以及重建术（remodeling）与重新植入术（reimplantation）技术之间的差异至关重要。
窦管交界（STJ）
窦管交界（STJ）向上连接主动脉的管状部分，向下则与Valsalva窦和主动脉瓣联合部相连，且与后者直接延续。在主动脉腔内，STJ通常呈现为略微隆起的增厚主动脉壁的边缘。其外表面光滑，通常在解剖主动脉根部上部后可以识别。STJ并非完美的圆形，而是呈现出轻微的三叶草形或锯齿状轮廓。
作为功能性主动脉瓣环（functional aortic annulus, FAA）的一部分，STJ在主动脉根部结构和主动脉瓣功能中发挥着关键作用（6）。它与其他根部结构具有特定的几何关系。尽管随着年龄增长以及高血压性心肌病的发生，STJ的面积可能会增大（7），但在正常健康的心脏中，STJ的直径约为最大窦部直径的75%（8）。而在虚拟基底环（VBR）水平，其直径大于VBR水平的主动脉瓣环，比例约为1.3（见图1）。STJ与VBR之间的这一比例失调是主动脉瓣反流的常见原因。在进行任何瓣膜保留或瓣膜修复手术时，恢复VBR与STJ之间的正确比例是一个基本步骤。
心室 – 主动脉连接部（VAJ）与虚拟基底环（VBR）
心室 – 主动脉连接部（VAJ）是心室结构（包括肌性间隔、二尖瓣 – 主动脉幕和膜性间隔）与动脉系统相连的解剖部位，位于主动脉壁内。从图解角度看，VAJ由瓣间三角的基底部与Valsalva窦的下三分之一相连形成的相对圆形的线所表征，该线略高于主动脉瓣叶的最低点（nadir），并在多个点与主动脉瓣叶的半月形线相交（见图3）（9,10）。
图 3这是一幅心室 – 主动脉连接部（ventriculo-aortic junction, VAJ）及其解剖对应结构的解剖图，该结构由左心室的肌性纤维、膜性间隔和二尖瓣 – 主动脉幕组成。它是左心室与动脉系统之间的解剖边界。每个瓣叶与该结构的各个组成部分都有不同的关系。左心室纤维在右冠状窦、左右联合部以及左冠状窦向右窦延伸的部分包含肌性成分，构成了主动脉根部壁。右非冠状联合部与膜性间隔有关联，而非冠状窦和非左冠状联合部则与二尖瓣 – 主动脉幕有关联。
VAJ的每个窦部都有其独特的特点。三个瓣叶各自与二尖瓣 – 主动脉连接部、心室肌和膜性间隔有着不同的关系。左心室纤维在右冠状窦（RCS）、左右联合部以及左冠状窦（LCS）靠近右窦的部分包含肌性成分，构成了主动脉根部壁。右无冠瓣联合部与膜性间隔有关联，而在无冠状窦（NCS）和左无冠状联合部则与二尖瓣 – 主动脉幕有关联。由于这些关系，VAJ呈现出近乎圆形的线，具有轻微的三维形态。值得注意的是，与VBR相比，VAJ在右冠窦（RCS）水平更远离，而在无冠窦（NCS）水平更靠近。
从组织学角度来看，VAJ沿主动脉根部周长的厚度是可变的。这是由于肌性成分的存在使得根部的相应部分增厚。事实上，左右联合部和右冠窦（RCS）显著更厚（RCS水平的最大厚度为4.6毫米），与其他窦部和交界部分相比；在右无联合部、NCS、左无联合部和左冠窦（LCS），左心室肌性成分逐渐过渡为膜性间隔和二尖瓣 – 主动脉幕，平均厚度低于1毫米（见图4）。因此，主动脉根部的总平均厚度约为3毫米（11）。
图 4 本图通过血管造影CT扫描视角展示了虚拟基底环（VBR）与心室-主动脉连接部（VAJ）之间的解剖关系。在（A）中，呈现了具有椭圆形的虚拟基底环。左心室的肌性部分（白色星号）、二尖瓣-主动脉幕（黑色箭头）以及膜性间隔（蓝色箭头）清晰可见。重要的是要指出左心室肌性成分与右心室圆锥部之间存在一个分离平面（黄色箭头）。当向头侧移动时，这一边界线在根部外表面的延伸部分（A、B、C、D，黄色箭头）始终可见。这一解剖平面使得尽管存在作为心室-主动脉连接部一部分的肌性纤维，仍能从外部达到虚拟基底环的水平。从组织学角度而言，VAJ沿主动脉根部周长的厚度是可变的。肌性成分的存在（白色星号）使根部的相应部分增厚，如（A、B、C、D）所示。实际上，左右联合部和右冠状窦比右非联合部、非冠状窦、左非冠状联合部和左冠状窦显著更厚，后者左心室的肌性成分逐渐过渡为膜性间隔和二尖瓣-主动脉幕。（E）为主动脉根部和升主动脉的长轴视图。可在非冠状窦水平处辨认出二尖瓣前瓣在心室-主动脉连接部的附着点，以及在右冠状窦水平处的肌性成分。VAJ：心室-主动脉连接部。
强调心室-主动脉连接部（VAJ）与虚拟基底环（VBR）之间显著的差异至关重要。VAJ是一个由特定组织学特征所定义的真实解剖区域。而VBR则是一条位于左心室流出道内部的虚拟圆形线，它穿过主动脉瓣叶的最低点（nadir）以及相应的瓣间三角区。VBR与室间隔肌性部分、膜性间隔以及二尖瓣前瓣有解剖学上的联系，但本质上它只是一个虚拟平面，仅仅是通过连接瓣叶的最低点而形成的，并没有一个真实存在的解剖对应物。尽管它曾被认为是一个圆形的结构，但活体CT扫描研究精确地描述了其椭圆形的形状（见图4）（12,13）。因此，如果沿着主动脉瓣环的小轴或大轴进行测量，其测量出的直径将会有所不同。二分法切面和偏心切面（Bisecting and off-center cuts）是两条容易识别的测量线，它们主要用于在Valsalva窦水平对根部进行精确的CT测量，但同时也被用于对主动脉瓣环进行正确的测量。事实上，由于VBR是椭圆形的，使用二分法切面来测量VBR的直径已被证明更为准确，而偏心切面测量出的直径则明显大于二分法切面所测得的直径（14）（见图5）。
图 5 本图展示了虚拟基底环（VBR）的CT扫描视图。VBR是一条位于左心室流出道内的虚拟线，穿过主动脉瓣叶的最低点（nadir）。它与室间隔肌性部分、膜性间隔和二尖瓣前瓣有解剖学上的联系，但本质上它只是一个虚拟平面，仅仅是通过连接瓣叶的最低点而形成的，并没有一个真实存在的解剖对应物。其椭圆形的形状已经通过活体CT扫描得到了很好的描述（A），具有长轴和短轴直径（B）。VBR的测量还使用了二分法切面（黄色）和偏心的最低点到最低点的切面（红色和绿色），这些切面是易于识别的测量线（C），因为它们与Valsalva窦有解剖学上的关联（D）。使用二分法切面测量VBR的直径已被证明更为准确。实际上，由于VBR是椭圆形的，偏心切面测量出的直径明显大于二分法切面所测得的直径。VBR：虚拟基底环。
右心室有一个独立的圆锥部，在每个肺动脉窦的基底部都能找到肌性纤维，而主动脉VBR则穿过了不均匀的成分。与右心室不同，在二尖瓣-主动脉幕和膜性间隔处，它是纤维组织；在右瓣叶下方则是肌性组织。这些不同类型的组织影响了主动脉VBR的椭圆形形状，这一假设在CT扫描研究中得到了提示（见图6）。
图 6 瓣叶的基底缘以半月形方式附着于主动脉根部。这种基底附着的最低点（nadir）位于心室 – 主动脉连接部（VAJ）下方，最高点（zenith）位于窦管交界（STJ）水平（白箭头），每个瓣叶与相邻瓣叶在此处相连，形成三个瓣膜联合部（黑箭头）。VAJ：心室 – 主动脉连接部；STJ：窦管交界。
主动脉瓣叶、瓣膜联合部及瓣间三角区
正常的主动脉瓣由三个瓣叶组成，这些瓣叶是瓣膜的活动部分。每个瓣叶的表面面向主动脉的一侧较为皱褶，而面向心室的一侧则较为光滑。每个瓣叶都有一个自由缘，其厚度略大于基底部，并在舒张期参与瓣膜的关闭。瓣叶的接触区域，即所谓的“半月形区（lunulae）”，位于心室表面，自由缘下方，是每个瓣叶在主动脉瓣关闭时与相邻瓣叶相遇的部位。在“半月形区”的中部，存在一处进一步增厚的区域，称为“阿兰修结节（nodule of Arantius）”。识别这些解剖结构——“半月形区”和“阿兰修结节”——对于理解瓣膜反流的病理生理机制以及手术修复的可能性至关重要。实际上，主动脉瓣反流主要是由于这些结构缺乏贴合所导致的，这可能是由于组织收缩或根部骨架（主要是在瓣环和/或窦管交界水平）扩大所引起的。
瓣叶的基底缘以半月形方式附着于主动脉根部。这种基底附着的最低点位于心室 – 主动脉连接部（VAJ）下方，最高点位于窦管交界（STJ）水平，每个瓣叶与相邻瓣叶在此处相连，形成三个瓣膜联合部。在相应瓣叶联合部的顶端之下，有一层薄的纤维组织，呈三角形，其底边朝向VAJ，构成了左心室流出道（LVOT）的最终部分。这些较薄的纤维壁区域被称为瓣间三角区。因此，瓣叶附着形成的类似王冠的线条将主动脉根部分为瓣下区和瓣上区。尽管瓣上区包含心室细胞（在VAJ水平），但它属于主动脉部分；而瓣下区，尽管包含主动脉的纤维弹性细胞（瓣间三角区），则属于心室部分（10）。此外，瓣间三角区将左心室内部与心外空间分隔开来（见图7）。
图 7 本CT扫描视图显示，在每个瓣膜联合部的顶端之下，有一层薄的纤维组织向下延伸，穿过各自的瓣叶，直至心室-主动脉连接部（VAJ），并构成了左心室流出道（LVOT）的最终部分。这些较薄的纤维壁区域被称为瓣间三角区。因此，瓣叶附着形成的类似王冠的线条将主动脉根部分为瓣下区和瓣上区。尽管瓣上区包含心室细胞（在VAJ水平），但它属于主动脉部分；而瓣下区，尽管包含主动脉的纤维弹性细胞（瓣间三角区），则属于心室部分。最后，瓣间三角区将左心室内部与心外空间分隔开来。LVOT：左心室流出道；VAJ：心室-主动脉连接部。
与主动脉根部相比，瓣叶的总面积大约大40%，其中无冠状瓣叶的面积最大，而左冠状瓣叶的面积最小。这一观察结果对于理解主动脉瓣的贴合重要性以及根部总面积与瓣叶表面积之间正确比例的重要性至关重要。
Valsalva窦
Valsalva窦的定义与形态特征
Valsalva窦被定义为围绕主动脉瓣叶的主动脉根部的三维空间。这些窦部代表了主动脉瓣近端动脉系统的最上游。从横截面来看，三个膨出部分呈现为三叶草形状，由于其扩张的形态，根部在窦部中点的直径显著大于在窦管交界（sinotubular junction）或瓣叶基底附着处测量的直径。
理论上的窦部特征与实际解剖差异
从理论上讲，根部的三个窦部是相同的，其中两个窦部分别发出冠状动脉，因此被称为右冠窦（right coronary sinus, RCS）和左冠窦（left coronary sinus, LCS）。右冠窦的基底部分以及靠近右窦的左冠窦部分包含与心室-主动脉连接部（ventriculo-aortic junction, VAJ）相关的部分心室肌。第三个窦，也称为无冠窦（non-coronary sinus, NCS），具有纯粹的动脉壁。值得注意的是，该窦的基底部分由二尖瓣-主动脉幕的一部分构成。在这一水平上，VAJ与虚拟基底环（virtual basal ring, VBR）重合。
尽管Valsalva窦可以被简化为具有对称梨形的结构，但其真实的形态更为复杂，具有多种独特性，并且呈现出某种不对称的形状。每个窦部在内部高度和体积方面都可能存在差异。左冠窦通常是最小的，而右冠窦与无冠窦相似，在许多情况下，无冠窦是三个窦中最高和最大的（7,15,16）。实际上，主动脉根部自然地沿着升主动脉的弯曲延伸，并且广泛观察到VBR平面与窦管交界（STJ）平面之间存在5.5°–11°的倾斜角（7,15,16）。在根部手术中重建类似窦部的空间可以模拟主动脉瓣的生理功能。
窦部空间的生理功能
事实上，类似窦部的空间促进了主动脉瓣叶在心动周期中的正常开闭运动。它在血流与主动脉瓣叶之间的流体-结构相互作用中起着重要作用，改善了主动脉瓣的收缩期能量损失和舒张期冠状动脉灌注。此外，类似窦部的空间的存在减轻了冠状动脉纽扣状重新植入后的应力（17-28）。
主动脉根部与外科手术考量
整体解剖结构与手术基础
在本文前面部分，主动脉根部的主要组成部分被单独考虑，以便更好地理解它们的特征。现在，我们将完整地描述主动脉根部，以便理解正确外科手术方法的基础。正如每次进行主动脉瓣环成形术或瓣环稳定化时，对心室-主动脉连接部（VAJ）和虚拟基底环（VBR）特殊性的理解具有关键相关性一样，根部外侧与相邻心脏结构的解剖关系对于进行保留瓣膜的再植手术所需的根部解剖具有根本相关性。沿着周向平面分析每一个单独的解剖结构，在从周围组织解剖根部时至关重要。右冠窦的外壁以及右冠窦与左冠窦之间的联合部，与右心室有密切的解剖关系，解剖应包括需要从主动脉壁上分离右心室肌，直至解剖平面达到不可侵犯的外部边界线，即心室-主动脉连接部（VAJ）。正如我们所见，在这一水平上，VAJ和VBR处于不同的高度；实际上，VBR位于瓣叶的最低点，而VAJ则位于这一平面之上。
手术操作中的解剖细节与考量
在VBR水平，从根部内侧穿过至外侧（通常用于放置瓣环成形环或在再植入手术中固定移植物）的缝线，尽管存在这种高度差异，仍可实现有效的瓣环稳定化。或者，需要解剖部分右心室壁，以便进一步深入至VBR水平，但此时壁的相对厚度（内外点之间的距离）会增加。左冠窦的外壁、左冠窦与无冠窦之间的联合部以及无冠窦本身与左心房顶部有解剖关系。左心房肌与主动脉根部之间的疏松结缔组织的分离，使得更容易解剖至VBR水平。
实际上，在这一水平上，VAJ缺乏心室纤维，与VBR重合。右无冠窦之间的联合部与右心房有关系。在这一水平上，VAJ由膜性室间隔代表，三尖瓣隔瓣的附着处形成了VAJ的不可侵犯的边界线。从VBR到STJ测量的根部内侧高度通常大于从VAJ到STJ测量的相应外侧高度。在这种情况下，由于VAJ的非平面特性，测量结果受到显著影响。在右冠窦一侧，与无冠窦和左冠窦相比，根部的外侧高度明显较短（11）。肌性成分的存在使VAJ在这一水平上远离VBR，靠近STJ，而肌性成分的缺失则使VAJ在左冠窦和无冠窦水平上靠近VBR，减小了内外高度的差异。尽管这些观察是在人类尸体研究中进行的（29-31），但在我们的经验中，我们观察到即使在右冠窦水平以及左冠窦与右冠窦之间的联合部水平，尽管存在室间隔的肌性部分，根部外侧的深度解剖仍然可以进行，以达到VBR水平。
在大多数情况下，VAJ与右心室肌之间的虚拟平面可以被轻柔地解剖并暴露，而无需明显进入左心室肌纤维。在我们的经验中，VAJ的存在并不妨碍达到VBR水平，这是放置瓣环成形环或Dacron移植物的位置。然而，有时，由于肌肉的存在导致组织厚度增加，VBR的外周长可能会显著大于VBR的内周长。在选择用于瓣环成形的外部环或带的大小时，需要考虑这一方面。
鉴于组织厚度存在这些差异，所选用的环的尺寸可能会有所不同。然而，无论使用何种尺寸的环，都应通过将成形环或带锁定在已知直径的 Hegar 扩张器（通常对于正常成年人为 21–23 mm）上来验证瓣环缩小的程度。根部解剖是瓣膜保留手术中用于瓣环稳定化和窦部替换的基本步骤。精确地从窦管交界（STJ）到心室 – 主动脉连接部（VAJ）切除每一个窦部，是沿着主动脉瓣叶附着所形成的类似王冠的线从联合部到各自最低点（nadir）正确地修整窦部的第一步。在这种情况下，根部外表面的不同特征在与其他心腔的关系以及 VAJ 的不同组织学方面具有重要意义。
特别是，对于再植入技术而言，瓣环稳定化是相对于重建（Remodeling）方法的主要关注点之一，必须考虑到左心室流出道（LVOT）的肌性纤维进入冠状窦，这使得 VAJ 和虚拟基底环（VBR）处于不同的平面。应该完整地解剖主动脉根部的外表面，这不仅是为了正确切除扩张的 Valsalva 窦并便于将瓣膜残余组织缝合到涤纶（Dacron）移植物上，而且也是为了获得有效的瓣环稳定化。最后，尽管 VAJ 和 VBR 在解剖学和概念上存在诸多差异，但它们之间存在强相关性（32,33），在进行主动脉瓣环成形术时不应将它们视为彼此独立的实体。
在涉及修改瓣叶游离缘的操作中（通常需要减少游离缘以降低瓣叶脱垂的程度），我们应当充分利用已知的解剖学和组织学知识。事实上，由于 “阿兰修结节（Arantius 结节）的纤维成分，使其成为进行瓣叶折叠以降低瓣叶损伤风险的最理想部位。此外，与靠近联合部的区域（瓣叶的开闭在此处对瓣叶游离缘造成更高的应力）相比，该区域的应力较小。总之，深入掌握根部解剖学知识是实现令人满意的根部重建和准确主动脉瓣修复的第一步。