基于經(jīng)皮主動脈瓣膜植入術(shù)的影像學(xué)臨床應(yīng)用與進展

崔辰 趙世華 綜述

(中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 國家心血管病中心 阜外醫(yī)院磁共振影像科，北京100037)

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基于經(jīng)皮主動脈瓣膜植入術(shù)的影像學(xué)臨床應(yīng)用與進展

崔辰 趙世華 綜述

(中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 國家心血管病中心 阜外醫(yī)院磁共振影像科，北京100037)

主動脈瓣狹窄是高齡人群最常見的瓣膜疾病，隨著中國老齡化的加劇，患病人數(shù)呈逐年上升的態(tài)勢。但許多患者常罹患其他伴隨疾病，難以耐受傳統(tǒng)外科手術(shù)。經(jīng)皮主動脈瓣膜植入術(shù)(transcatheter aortic valve implantation,TAVI)經(jīng)過10年的發(fā)展，可作為外科手術(shù)高?；颊叩膫溥x治療方案。影像學(xué)在患者術(shù)前評估、術(shù)中指導(dǎo)、術(shù)后隨訪以及患者適應(yīng)證的選擇中均起著至關(guān)重要的作用?，F(xiàn)結(jié)合最新的循證醫(yī)學(xué)證據(jù)及TAVI中國專家共識[1]，總結(jié)影像學(xué)在TAVI中的臨床應(yīng)用與最新進展。

1 超聲心動圖的應(yīng)用與進展

超聲心動圖由于其便捷性和高時間分辨率，在觀察患者瓣膜形態(tài)和運動時有著其他影像學(xué)檢查無法比擬的優(yōu)勢。除了可準確觀察瓣葉的數(shù)目和鈣化外，還可大致評估心臟的收縮功能，是TAVI術(shù)前評估不可或缺的影像學(xué)檢查。超聲心動圖可快速測量主動脈瓣環(huán)，但超過90%的患者的瓣環(huán)呈橢圓形[2]，二維超聲心動圖僅能從某一切面測量瓣環(huán)內(nèi)徑，因此常會低估瓣環(huán)直徑[3]。三維經(jīng)食管超聲心動圖可在術(shù)中準確地觀察主動脈瓣環(huán)最長、最短徑隨心動周期的變化，借助最新的分析軟件，還可動態(tài)實時顯示主動脈瓣根部的結(jié)構(gòu)[4-5]。研究發(fā)現(xiàn)三維經(jīng)食管超聲在瓣環(huán)直徑測量和在瓣周漏的預(yù)測方面與多層螺旋CT(multislice CT，MSCT)有高度一致性，在患者有CT對比劑過敏風(fēng)險時可作為TAVI瓣膜型號選擇的參考[6]。

除了上述優(yōu)勢外，超聲心動圖可在瓣膜釋放后即刻評估瓣膜的位置和功能，其中對瓣周漏的評估有重要意義。瓣周漏會顯著影響患者圍術(shù)期及長期預(yù)后，在TAVI術(shù)后的發(fā)生率為11%～24%。術(shù)中經(jīng)食管超聲能即刻篩查瓣周漏，一旦發(fā)現(xiàn)，可及時借助后擴張、“瓣中瓣”等手段糾正。FRANCE2注冊研究指出經(jīng)食管超聲的應(yīng)用可顯著減少術(shù)后瓣周漏的發(fā)生[7]。

2 CT的應(yīng)用與進展

MSCT有高空間分辨率、大視野和容積成像的優(yōu)勢，可準確評價主動脈瓣環(huán)及其根部形態(tài)。對于瓣環(huán)形態(tài)不規(guī)則的患者，在多平面重建處理后可對瓣環(huán)最長徑、最短徑、周長以及面積等多種參數(shù)進行測量。除參數(shù)測量外，MSCT能提供胸、腹、髂血管的詳細解剖結(jié)構(gòu)，明確患者血管扭曲及鈣化程度并排除動脈夾層等危險因素，是極為有效的入路評估手段。

瓣膜鈣化在主動脈瓣狹窄的發(fā)生發(fā)展中起到重要作用，同時也是患者不良預(yù)后的危險因素[8]。早期研究發(fā)現(xiàn)：超聲心動圖檢查中瓣膜中量以上鈣化者較無鈣化者預(yù)后更差[9]。主動脈瓣膜鈣化積分可經(jīng)CT圖像后處理獲取，能定量評估患者鈣化的范圍和程度，與鈣化組織的質(zhì)量高度相關(guān)[10]。瓣膜鈣化積分可作為患者預(yù)后判斷的可靠指標。Clavel等在一794例大樣本、多中心的前瞻性研究中發(fā)現(xiàn)：較高的主動脈鈣化積分是主動脈瓣狹窄患者死亡的獨立預(yù)測因子(HR=1.75，95%CI1.04～2.92)，強烈提示了對瓣膜重度鈣化患者隨訪的重要性。

鈣化積分不光有疾病預(yù)后判斷價值，也與術(shù)后瓣周漏這一危險因素高度相關(guān)[11-12]。Koos等[13]的研究發(fā)現(xiàn)主動脈瓣鈣化積分與瓣周漏的嚴重程度高度相關(guān)，當(dāng)瓣膜鈣化積分>3 000時，患者術(shù)后的瓣周漏風(fēng)險顯著增高。 Koh等[14]通過進一步研究發(fā)現(xiàn)，瓣周漏多發(fā)生于主動脈瓣鈣化程度較高的瓣葉處，肯定了瓣膜鈣化對患者預(yù)后的判斷價值。

3 心臟磁共振的應(yīng)用與進展

借助多方位成像和高信噪比的優(yōu)勢，通過妥善的平面選擇，磁共振(magnetic resonance imaging,MRI)電影序列或相位對比速度編碼電影序列可以在多個平面內(nèi)觀察瓣膜的運動。MRI二維面積測量法可在超聲心動圖聲窗受限時直接計算瓣膜的面積。此外，MRI能更加準確地評估患者的左室功能、心肌質(zhì)量和心室容積[15]。研究證實，在評估瓣環(huán)和主動脈根部結(jié)構(gòu)時，MRI電影序列和3D心臟掃描序列與MSCT一致性好，兩者效果相當(dāng)[3，16]。MRI穩(wěn)態(tài)自由進動序列無需對比劑就可顯示患者重要的解剖結(jié)構(gòu)，在患者不能耐受CT對比劑時，可作為替代CT的首選檢查方法。然而也有研究指出，CT、MRI及超聲心動圖對瓣環(huán)的測量結(jié)果相近，但不完全相同，需要在進一步的對照研究中證實不同影像檢查參數(shù)測量的準確性。在術(shù)后瓣周漏評估中，MRI可以在肉眼看不到反流束的情況下通過相位對比法定量反流的大小，是超聲心動圖檢查受限時有效的備選檢查方案。

MRI延遲強化(late gadolinium enhancement,LGE)是評估局灶性心肌纖維化的金標準，對缺血性心臟病和非缺血性心肌病的預(yù)后判斷都有重要價值，LGE對于心臟疾病的意義已經(jīng)逐漸從“bright is dead”向“bright is bad”轉(zhuǎn)變。在主動脈瓣狹窄的患者中，左室肥厚作為后負荷增加的主要代償手段，而病理證實心肌纖維化也在同時發(fā)生。Dweck等[17]利用心臟MRI對143例主動脈瓣狹窄患者心肌纖維化情況進行了評估，在兩年的隨訪中發(fā)現(xiàn)，存在LGE的患者有高于無LGE者8倍的死亡風(fēng)險；壁間(mid-wall)纖維化是患者死亡的獨立預(yù)測因子之一。2014年的一項研究發(fā)現(xiàn)與上述研究類似，證實了MRI所測得的LGE會增加TAVI及外科主動脈瓣膜置換術(shù)患者圍術(shù)期及5年內(nèi)的全因死亡風(fēng)險[18]。另有研究發(fā)現(xiàn)存在延遲強化的患者即使進行瓣膜置換術(shù)，纖維化的狀況也無逆轉(zhuǎn)[17，19]，而嚴重纖維化的患者術(shù)后的NYHA分級并沒有明顯改善[19]。這些研究結(jié)果均提示：在疾病早期出現(xiàn)LGE前TAVI更加安全，患者進行手術(shù)的獲益更大；而當(dāng)疾病發(fā)展到出現(xiàn)LGE時，即使進行TAVI，癥狀改善也不明顯。中國目前TAVI專家共識中，行TAVI需參考瓣膜的受損情況及患者癥狀[1]，而在患者出現(xiàn)癥狀時，部分患者可能已經(jīng)存在嚴重的心肌纖維化，因此LGE對手術(shù)時機的選擇也有重要的指導(dǎo)價值。

彌漫性心肌纖維化被認為是許多心臟疾病的治療靶點[20]，而LGE成像技術(shù)依賴纖維化和正常組織注射對比劑后信號強度的差異，對彌漫性纖維化敏感度差。T1 mapping技術(shù)可通過量化組織的T1值反映患者心肌纖維化的情況。T1值在經(jīng)過血漿和血池中對比劑的分布容積校正后，可獲取患者心肌的細胞外容積分數(shù)(extracellular volume fraction,ECV)。該參數(shù)常評估彌漫性或早期纖維化，可重復(fù)性好[21]。Flett等[22]通過ECV技術(shù)計算了19例主動脈瓣狹窄患者的ECV值，其結(jié)果與病理組織切片所計算的膠原容積分數(shù)高度相關(guān)。雖然部分研究發(fā)現(xiàn)主動脈瓣狹窄患者與健康志愿者ECV值有一定的重疊[23]，限制了ECV對主動脈瓣狹窄的診斷效力，但研究已經(jīng)證實了ECV對其他心血管疾病的預(yù)后判斷價值[24]，由于有較高的敏感度和可重復(fù)性，隨著循證醫(yī)學(xué)證據(jù)的積累，ECV勢必將成為主動脈瓣狹窄患者預(yù)后評價的新指標。

4 影像融合技術(shù)在TAVI中的應(yīng)用

在TAVI中，實時準確地定位導(dǎo)管的位置，顯示患者解剖結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。目前主要的心血管系統(tǒng)介入引導(dǎo)手段為血管造影，常受限于二維影像以及對造影劑的依賴。影像融合技術(shù)能有效地結(jié)合不同影像學(xué)方法的優(yōu)勢，已在不同結(jié)構(gòu)性心臟病中相繼開展運用[25]。其中，以超聲心動圖和血管造影的融合發(fā)展最為迅速，這種實時成像技術(shù)使術(shù)者在透視操作的同時，通過超聲心動圖明確患者心內(nèi)結(jié)構(gòu)及瓣膜運動，大大增加了手術(shù)的成功率。Arujuna等[26]已在2014年分別于體模、實驗動物及人體實現(xiàn)了超聲心動圖和血管造影的融合引導(dǎo)的TAVI，融合影像可清晰地顯示左室流出道、升主動脈及主動脈瓣，術(shù)中圖像的融合誤差為3.4 mm。Krishnaswamy等[27]也報道了術(shù)中CT重建的主動脈根部結(jié)構(gòu)與血管造影的個案，該技術(shù)能更準確地顯示冠狀動脈開口位置以及瓣環(huán)角度，對瓣膜的準確放置起到有效的指導(dǎo)作用。MRI由于可以反映組織特征，其影像融合技術(shù)也在心臟再同步化和室性心動過速的介入治療中開展了初步應(yīng)用。

5 基于影像學(xué)的3D打印技術(shù)在TAVI中的臨床應(yīng)用

3D打印技術(shù)近年來在心血管疾病的診療中得到了快速發(fā)展，該技術(shù)生成的實體器官模型已應(yīng)用于多種先天性心臟病和瓣膜病。借助3D模型可直觀地進行術(shù)前分析以及TAVI瓣膜的模擬釋放，對于植入瓣膜的選擇和手術(shù)的成功實施有重要意義。Jung等[28]在手術(shù)前后分別進行了患者主動脈根部結(jié)構(gòu)的3D打印，利用模型數(shù)據(jù)指導(dǎo)瓣膜選擇，順利完成手術(shù)。Ripley等[29]利用CT產(chǎn)生的容積數(shù)據(jù)個體化建立了16例主動脈瓣狹窄患者主動脈根部的3D模型，通過將模型與擬植入瓣膜擬合，準確地預(yù)測了術(shù)后瓣周漏發(fā)生的位置。打印技術(shù)和打印材料的進步使功能性3D打印成為可能，該技術(shù)不光可以反映人體解剖結(jié)構(gòu)，還能輔助模擬組織的功能特征。Maragiannis等[30]利用兩種材料融合3D打印，建立了8例患者主動脈根部的功能性3D模型。該模型以CT容積數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用硬度不同的材料將鈣化與非鈣化結(jié)構(gòu)打印于同一模型中。該研究團隊將模型接入模擬人體循環(huán)系統(tǒng)的血流回路后，利用超聲心動圖對其血流動力學(xué)參數(shù)進行測量，發(fā)現(xiàn)基于模型測量的壓差、主動脈瓣峰值流速以及瓣膜面積與人體測得的參數(shù)具有高度一致性。3D超聲心動圖和MRI成像憑借其無輻射的優(yōu)勢也有望在今后成為可靠的3D打印數(shù)據(jù)來源。

6 小結(jié)

影像學(xué)對TAVI的成功實施起到了關(guān)鍵作用，靈活應(yīng)用不同的影像學(xué)手段，綜合評估患者的狀況，合理選擇手術(shù)方式可以有效減少術(shù)后并發(fā)癥。此外，清晰顯示瓣膜的狹窄程度、主動脈瓣環(huán)及主動脈根部的解剖結(jié)構(gòu)以及手術(shù)入路是手術(shù)成功的保證。超聲心動圖作為一線影像學(xué)檢查手段，不但能準確評估瓣膜的受損情況，還能測量患者心室功能，明確左室及周圍結(jié)構(gòu)。經(jīng)食管超聲心動圖可作為聲窗受限或特殊情況下的補充。MSCT可對主動脈瓣環(huán)及其周圍結(jié)構(gòu)進行更準確的評估，對鈣化的高敏感度使其在術(shù)前的決策及手術(shù)的預(yù)后判斷中均能發(fā)揮重要作用。心臟MRI成像借助其多參數(shù)、無電離輻射的優(yōu)勢可綜合評估患者的瓣膜、血流、心室功能以及主動脈結(jié)構(gòu)。其特有的纖維化評估技術(shù)可以作為預(yù)后判斷及危險分層的有效手段。隨著循證醫(yī)學(xué)證據(jù)的積累和技術(shù)的進步，影像學(xué)勢必會推動TAVI向更加安全、更加有效的方向發(fā)展。

[1] 中國醫(yī)師協(xié)會心血管內(nèi)科醫(yī)師分會結(jié)構(gòu)性心臟病專業(yè)委員會, 中華醫(yī)學(xué)會心血管病學(xué)分會結(jié)構(gòu)性心臟病學(xué)組. 經(jīng)導(dǎo)管主動脈瓣置換術(shù)中國專家共識[J].中國介入心臟病學(xué)雜志, 2015, 23: 661-667.

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Clinical Application and Development of Medical Imaging in Transcatheter Aortic Valve Implantation

CUI Chen,ZHAO Shihua

(DepartmentofMRI,FuwaiHospital,NationalCenterforCardiovascularDiseases,PekingUnionMedicalCollege,ChineseAcademyofMedicalSciences,Beijing100037,China)

帶雙孔房間隔限流器造瘺對犬肺動脈高壓模型作用機制的研究(14ZR1406700)

崔辰(1988—)，在讀博士，主要從事心血管影像學(xué)臨床研究。Email:cuichen@fuwaihospital.org

趙世華(1962—)，教授，主任醫(yī)師，博士，主要從事心血管影像診斷及結(jié)構(gòu)性心臟病介入治療研究。Email:cjrzhaoshihua2009@163.com

2016-08-30