Valvular Lesionsof the Heart
© William Herring, MD, FACR
Aortic Stenosis
Aortic StenosisFrequency of Causes
1.Degeneration of bicuspid aortic valve
2.Degeneration of tricuspid aortic valve inperson > 65 years old
3.Rheumatic heart disease in a tricuspidvalve
Aortic Stenosis3 Locations
● Supravalvular
● Valvular
● Subvalvular
SupravalvularAortic Stenosis
Supravalvular Aortic StenosisGeneral
●Uncommon
●Types
■Hourglass
■Membrane
■Hypoplasia of entire ascending aorta
●Associated with other lesions in ⅔
■William’s syndrome
• William’s syndrome
• Supravalvular Ao stenosis
• Hypercalcemia
• Elfin facies
• Pulmonary stenoses
• Hypoplasia of aorta
• Stenoses in
• Renals, celiac, SMA
Supravalvular Aortic Stenosis
Valvular Aortic StenosisCongenital
Congenital Valvular Aortic StenosisGeneral
●Bicuspid aortic valve is the mostcommon congenital cardiac anomaly
■ 0.5 –2%
●Usually not stenotic during infancy
●More prone to fibrosis and calcificationthan normal valve
Society of Thoracic Surgeons
●Many malformations of aorta and/or LVare associated with bicuspid valve
■In 50% of coarctation of aorta
■Hypoplastic left heart syndrome
■Interruption of aortic arch
Congenital Valvular Aortic StenosisAssociations
Congenital Valvular Aortic StenosisCalcification
●Calcification begins earlier (4th decade)than in degeneration of a tricuspid Aovalve (>65)
Unopacified jetstream through abicuspid aorticvalve
Acquired aorticstenosis wouldnot demonstratethis jet becausesevere deformityof valve turbulent flow
Leaflets are“domed” onsystole
What other lesion does this patient have?
Congenital Valvular Aortic StenosisAngiographic findings
2, not 3,aorticsinuses
Valvular Aortic Stenosis Acquired
Acquired Valvular Aortic StenosisCauses
●Fusion, thickening or calcification of atricuspid aortic valve
■Degenerative process (>65 years old)
■Rheumatic heart disease (younger)
Valvular Aortic StenosisDifferentiating Features
Etiology/Findings
Calcification
Other clues
Congenital BicuspidValve
30’s
Jet effect onaortogram
Degeneration ofTricuspid Valve
> 65
No jet effect;Commissures don’tfuse
Rheumatic dz inTricuspid Valve
30’s here; teens in3rd world countries
MS or MR almostalways present;commissures fuse
Aortic StenosisImaging Findings
● Depends on age patient/severity of disease
■ In infants, AS  CHF/pulmonary edema
● In adults
■ Normal heart size
● Until cardiac muscle decompensates
■ Enlarged ascending aorta 2° post-stenoticdilatation 2° turbulent flow
■ Normal pulmonary vasculature
Aortic stenosis
Prominenceof ascendingaorta frompost-stenoticdilatation
Prominenceof ascendingaorta frompost-stenoticdilatation
Normal-sizedheart
Aortic stenosis
Post-stenotic Dilatation of Aorta
●From turbulent flow just distal to anyhemodynamically significant arterialstenosis
■Jet effect also plays role
●Occurs mostly with valvular aorticstenosis
■May occur at any age
Aortic stenosis
Prominenceof ascendingaorta frompost-stenoticdilatation
Prominenceof ascendingaorta frompost-stenoticdilatation
Aortic StenosisCalcification of Valve
● In females, usually indicateshemodynamically significant AS
■ Calcification of valve usually indicates gradientacross valve of > 50mm Hg
● In males, calcified valve may not =significant aortic stenosis
Calcification of Aortic Valve
Patient with prosthetic mitral and aortic valves
A
M
Calcification of Aortic Valve
SubvalvularAortic Stenosis
Subvalvular Aortic StenosisSubaortic Stenosis
●Associated with
■Hypoplastic left heart syndrome
■Idiopathic Hypertrophic Subaortic Stenosis
●Hypertrophic cardiomyopathy
■Subaortic fibrous membrane
Aortic Regurgitation(Aortic Insufficiency)
Aortic RegurgitationCauses
●Rheumatic heart disease
●Marfan’s
●Luetic aortitis
●Ehlers-Danlos syndrome
●Endocarditis
●Aortic dissection
 Aortic Regurgitation 2° Rheumatic Dz
Thickening of thecusps
Commissuralfusion (doesnot occur indegenerativeform of AR)
Aortic RegurgitationImaging Findings
●Hallmarks
■Left ventricular enlargement (very large)
■Enlargement of entire aorta
●Cine MRI (gradient refocused MRI)
■Signal void coming from aortic valve to LV
Aortic RegurgitationCine MR image during diastole shows signal voidemanating from the aortic valve
LV
Ao
RA
Aortic Regurgitation
Enlarged leftventricle
Enlargementof entireaorta
Mitral StenosisLeft AtrialOutflow Obstruction
Mitral StenosisLeft AtrialOutflow Obstruction
Mitral StenosisRheumatic Valvular Heart Disease
● Rheumatic heart disease causesmitral stenosis in 99.8% of cases
●Acute phase (pancarditis) subsides
■Fibrosis alters leaflet and cusp structure
■Results in leaflet or cuspal thickeningalong valvular margins of closure
●Valves affected
■ Most often mitral valve alone
■ Then most often mitral and aortic together
■ Lastly aortic alone
Acute Rheumatic Valvulitis Pathophysiology
Normal mitral valve
Stenotic mitral valve
Fusion ofchordae
Thickeningof cusps
Chronic Mitral StenosisPathophysiology
● Mitral orifice becomes smaller leading to:
● Two circulatory changes
● Left atrial pressure to maintain LV filling acrossstenotic valve
● Overall, blood flow across mitral valve is  whichleads to  cardiac output
• Mitral stenosis occurs
• Left atrial pressure 
• Left atrium enlarges
• Cephalization
• PIE
• PAH develops
• PVR increases
• RV enlarges
• Pulmonic regurg develops
• Tricuspid annulus dilates
• Tricuspid insufficiency
• RV failure
Time course of MS in adult
Effect of Mitral Stenosis on LungsNormal chamber pressures
M 1-5
M 5-10
D 1-7
S 17-32
M 15
D 5-12
S 90-140
LA
RA
RV
LV
● Pulmonary venous and capillary pressure
Effect of Mitral StenosisOn Lungs
Imaging Findings of MSCardiac Findings
● Usually normal or slightly enlarged heart
■ Enlarged atria do not produce cardiacenlargement; only enlarged ventricles
● Straightening of left heart border
● Or, convexity along left heart border 2°to enlarged atrial appendage
■ Only in rheumatic heart disease
“Straightening” ofleft heart border
Normal-sizedheart
Cephalization
Mitral Stenosis
Mitral Stenosis
Straightening
Upright
Cephalization
Mitral Stenosis
Convexityfromenlargedleft atrialappendage
Mitral Stenosis
Convexity fromenlarged leftatrial appendage
Imaging Findings of MSCardiac Findings
● Small aortic knob from decreased cardiacoutput
● Double density of left atrial enlargement
● Rarely, right atrial enlargement fromtricuspid insufficiency
RA
LALA
Small aorta from  cardiac output
“Double density”
Mitral stenosis/regurgitation withtricuspid regurgitation
Right atrialenlargementfromtricuspidregurgitation
Enlarged Latrialappendagefrom mitralstenosis
Mitral stenosis/regurgitation withtricuspid regurgitation
Right atrialenlargementfromtricuspidregurgitation
Huge Latrium
Imaging Findings of MSCalcifications
● Calcification of valve--not annulus--seen best on CT and at angio
● Rarely, calcification of left atrial wall 2°fibrosis from long-standing disease
● Rarely, calcification of pulmonaryarteries from PAH
Calcification of mitral valve
Calcification of pulmonary artery2° long-standing PAH
Calcification of left atrial wall
Ao
Mitral
Mitral Annulus Calcification
●Calcification of mitral annulus does notsignify presence of mitral valve disease
■Occurs in older women
■Usually asymptomatic
■Rarely  Mitral Stenosis
Casseous Calcification of theMitral Annulus
●Uncommon variant ofmitral annular calcification
●Located on posteriormitral leaflet
●Putty-like “toothpaste”material surrounded bycalcified shell
●Usually asymptomatic  
Imaging Findings of MSPulmonary Findings
● Cephalization
● Elevation of left main bronchus(especially if 90° to trachea)
● Enlargement of main pulmonary artery2° pulmonary arterial hypertension
■ Severe, chronic disease
● Multiple small hemorrhages in lung
■ Pulmonary hemosiderosis
Upper lobevessels equalto or largerthan size oflower lobevessels =Cephalization
Upper lobevessels equalto or largerthan size oflower lobevessels =Cephalization
Elevation of left mainstembronchus 2°  LA
Elevation of left mainstembronchus 2°  LA
Posterior view of heart
Elevation of left mainstem bronchus 2°  LA
Elevation of left mainstem bronchus 2°  LA
Mitral Regurgitation
Enlarged MPAsegment fromseverepulmonaryarterialhypertension
Straighteningof left heartborder from LA
Mitral Stenosis with severe PAH
● Chronic edema ofalveolar walls fibrosis
■ Pulmonaryhemosiderindeposited in lungs
■ Pulmonaryossification mayoccur
Effect of Mitral StenosisOn Lungs
Mitral StenosisCine MR image in axial plane demonstrates a diastolic signalvoid emanating from the mitral valve
LA
LV
RA
RV
Congenital Mitral Stenosis
● Exists as isolated abnormality 25% of time
● Coexists with VSD 30% of time
● Coexists with another form of leftventricular outflow obstruction 40% oftime — SHONE’S Syndrome
■ Supravalvular mitral ring
LA Myxoma
● Most common form of 1° cardiac tumor
● Most common benign cardiac tumor
● 86% of myxomas found in left atrium
● 90% of myxomas are solitary
● Usually occur around fossa ovalis
● Soft tissue, not fat, density
● They can calcify (10%)
Left Atrial MyxomaContrast-enhanced CT shows large fillingdefect in lumen of LA
Left Atrial MyxomaCine MRI shows soft tissue mass arising from wallof left atrium and projecting into lumen
LA
RA
LV
Ao
Left atrial myxoma
MitralRegurgitation
MitralRegurgitation
Mitral RegurgitationCauses
●Thickening of valve leaflets 2° rheumatic disease
●Rupture of the chordae
■Posterior leaflet more often-Trauma, Marfan’s
●Papillary muscle rupture or dysfunction
■Acute myocardial infarction
●LV enlargement  dilatation of mitral annulus
■Any cause of LV enlargement
●LV aneurysm  valvular dysfunction
■Acute myocardial infarction
Mitral RegurgitationGeneral
●The acute lesion of rheumatic fever ismitral regurgitation, not stenosis
●The largest left atria ever are producedby mitral regurgitation, not mitralstenosis
Mitral RegurgitationImaging Findings
●In acute MR
■Pulmonary edema
■Heart is not enlarged
●In chronic MR
■LA and LV are markedly enlarged
●Volume overload
■Pulmonary vasculature is usually normal
●LA volume, but not pressure, is elevated
Mitral Regurgitation
Markedly enlargedheart
Large Leftatrium
Mitral Regurgitation
Mitral RegurgitationCine MR image in axial plane during systole depicts asignal void emanating from the mitral valve
LA
LV
Mitral Stenosis
Mitral Regurgitation
Difference in heart size – MS and MR
Pulmonic Stenosis
Pulmonic StenosisGeneral
● Without VSD = 8% of all CHD
● Mostly asymptomatic
● When symptomatic
■ Cyanosis and heart failure
■ Cor pulmonale
● Loud systolic ejection murmur
Pulmonic Stenosis3 Types
● Supravalvular
● Valvular
● Subvalvular
Supravalvular Pulmonic StenosisAssociated Syndromes
●Williams Syndrome
■ Hypercalcemia
■ Pulmonic Stenosis
■ Supravalvular AS
■ Peculiar facies
● Post-rubella syndrome
● Carcinoid syndrome with liver mets
● Ehlers-Danlos syndrome
Valvular Pulmonic StenosisGeneral
● Classic pulmonic stenosis (95%)
■ Congenital in origin
■ Associated with metastatic carcinoid syndrome
● Tricuspid regurgitation as well
■ Associated with Noonan Syndrome
● ASD
● Hypertrophic cardiomyopathy
Valvular Pulmonic StenosisImaging Findings
● Enlarged main pulmonary artery
● Enlarged left pulmonary artery(jet effect)
● Normal to decreased peripheralpulmonary vasculature
● Rare calcification of pulmonary valve inolder adults
Pulmonic Stenosis
Normal-sizedheart
Enlargementof leftpulmonaryartery
Enlargementof leftpulmonaryartery
Pulmonic Stenosis
Subvalvular Pulmonic StenosisAssociations
● Typically in Tetralogy of Fallot
■ 50% of pts with TOF also have bicuspidpulmonic valves
■ 50% of patients with TOF also have valvularpulmonic stenosis
● Subvalvular pulmonic stenosis
■ Also associated with VSD (85%)
Tetralogy of Fallot with subvalvular pulmonic stenosis
Concavepulmonaryarterysegment
Trilogy of Fallot
● Severe pulmonic valvular stenosis
● RV hypertrophy
● ASD with R  L shunt
Identifying the Locationof Valve Replacementsby Their Position andDirection of Flow
T-A-M
T
T
A
A
M
M
T
T
M
M
A
A
M-A-T
Location and Orientation of theValves of the Heart
Mitral Valve
Direction of Flow
Frontal View Usual Orientations
T
T
A
A
M
M
Frontal View-Mitral Valve
T
T
A
A
M
M
Frontal View-Aortic Valve
T
T
A
A
M
M
Frontal View-Tricuspid Valve
T
T
A
A
M
M
Lateral View View Usual Orientations
T
T
M
M
A
A
Lateral View View Usual Orientations
T
T
M
M
A
A
T
T
M
M
A
A
Lateral View-Mitral Valve
Lateral View-Aortic Valve
T
T
M
M
A
A
Lateral View-Tricuspid Valve
T
T
M
M
A
A
Tricuspid Valve
5841191
Mitral and Tricuspid Valves
Mitral and Aortic Valves
Pulmonic Valve
Mitral, Aortic and Tricuspid Valves
Aortic Valve with Sternal Dehiscence
9
2
The End