升主動(dòng)脈擴(kuò)張及主動(dòng)脈瓣功能障礙對(duì)二葉式主動(dòng)脈瓣患者主動(dòng)脈彈性影響的磁共振成像研究

潘怡君 單 艷△ 汪詠蒔 李 軍 徐鵬舉 林 江 曾蒙蘇

（1上海市影像醫(yī)學(xué)研究所 上海 200032；2復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院放射科，3心臟超聲診斷科，4心臟外科 上海 200032）

先天性二葉式主動(dòng)脈瓣（bicuspid aortic valve，BAV）是最常見(jiàn)的先天性心臟畸形，發(fā)病率約1%～2%[1-2］。BAV 常伴有主動(dòng)脈瓣狹窄（aortic stenosis，AS）、主動(dòng)脈瓣關(guān)閉不全（aortic insufficiency，AI）、主動(dòng)脈瘤及主動(dòng)脈夾層[3-4］。 雖然目前對(duì)于引起B(yǎng)AV 患者主動(dòng)脈壁彈性變化的機(jī)制仍存在爭(zhēng)議，但BAV 患者表現(xiàn)出的異常血流動(dòng)力學(xué)模式長(zhǎng)期作用于主動(dòng)脈壁，使主動(dòng)脈彈性下降，最終導(dǎo)致主動(dòng)脈瘤和主動(dòng)脈夾層形成是被證實(shí)的機(jī)制[5］。

早期、準(zhǔn)確評(píng)估主動(dòng)脈彈性的變化可以為了解BAV 患者主動(dòng)脈壁重塑和BAV 相關(guān)主動(dòng)脈病提供更多信息[6］。主動(dòng)脈擴(kuò)張度是指一個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)，在動(dòng)脈血壓壓力變化的作用下，主動(dòng)脈橫截面積的相對(duì)變化[7］。主動(dòng)脈擴(kuò)張度可以通過(guò)磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）直接獲得，且在一次掃描中可以同時(shí)獲得中段升主動(dòng)脈（middle ascending aorta，mid-AA）和近端降主動(dòng)脈（proximal descending aorta，PDA）的彈性參數(shù)。

對(duì)于正常三葉式主動(dòng)脈瓣（tricuspid aortic valve，TAV）者，有研究表明升主動(dòng)脈擴(kuò)張是導(dǎo)致主動(dòng)脈彈性減低的重要因素[8］。此外，目前已研究證實(shí)，主動(dòng)脈瓣功能正常的BAV 患者就可存在主動(dòng)脈彈性減退，且減退程度在BAV 伴升主動(dòng)脈擴(kuò)張者中更加明顯[8-9］。然而，對(duì)于伴有升主動(dòng)脈擴(kuò)張的BAV 患者，主動(dòng)脈瓣功能障礙是否會(huì)加速主動(dòng)脈壁重塑、導(dǎo)致其順應(yīng)性進(jìn)一步下降，目前尚不清楚。我們的研究假設(shè)是升主動(dòng)脈擴(kuò)張和主動(dòng)脈瓣功能障礙會(huì)影響B(tài)AV 患者的主動(dòng)脈彈性，目的是利用MRI 測(cè)量mid-AA 和PDA 的直徑、面積和擴(kuò)張度，比較BAV伴升主動(dòng)脈擴(kuò)張和/或AS/AI 的患者與健康對(duì)照組間兩段主動(dòng)脈的彈性差異。

資料和方法

研究對(duì)象前瞻性選取復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院門(mén)診2019年10月至2021年3月經(jīng)臨床和超聲診斷為BAV 的患者130例。根據(jù)升主動(dòng)脈直徑和主動(dòng)脈瓣功能，將BAV 患者分為4 組：BAV 伴正?；蜉p度瓣膜功能障礙且升主動(dòng)脈不擴(kuò)張組（BAVCTL，n=30）；BAV 伴正?；蜉p度瓣膜功能障礙且升主動(dòng)脈擴(kuò)張組（Dilated BAV-NF，n=40）；BAV 伴中重度主動(dòng)脈瓣狹窄且升主動(dòng)脈擴(kuò)張組（Dilated BAV-AS，n=30）；BAV 伴中重度主動(dòng)脈瓣關(guān)閉不全且升主動(dòng)脈擴(kuò)張組（Dilated BAV-AI，n=30）（圖1B～E）。4 組配對(duì)內(nèi)容包括：年齡、性別、體表面積、收縮壓、糖化血紅蛋白水平和血清總膽固醇水平。診斷標(biāo)準(zhǔn)為：MRI 上測(cè)得升主動(dòng)脈直徑≥40 mm 定義為主動(dòng)脈擴(kuò)張。根據(jù)美國(guó)心臟協(xié)會(huì)/美國(guó)心臟病學(xué)會(huì)指南，主動(dòng)脈瓣輕、中、重度狹窄者，平均跨瓣壓差分別為＜20 mmHg、20～40 mmHg、＞40 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa，下同）；主動(dòng)脈瓣輕、中、重度關(guān)閉不全者，反流分?jǐn)?shù)分別為＜30%、30%～49%、≥50%[10］。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）同時(shí)存在中重度主動(dòng)脈瓣狹窄和關(guān)閉不全；（2）主動(dòng)脈縮窄和/或其他形式的先天性心臟??；（3）馬方綜合征或馬方綜合征家族史；（4）既往心血管手術(shù)史；（5）有MRI 檢查禁忌證。另外選取本院體檢合格的30 名TAV 志愿者作為健康對(duì)照組（TAV-CTL，n=30）（圖1A）。本研究獲得復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院倫理委員會(huì)的批準(zhǔn)（倫理號(hào)：B2020-232R）。所有參與者簽署本研究的書(shū)面知情同意書(shū)。

圖1 TAV 和BAV 各組主動(dòng)脈瓣形態(tài)和中段升主動(dòng)脈直徑Fig 1 Aortic valve morphology and diameter of mid‐AA in TAV and BAV subjects

超聲檢查采用Philips iE33 彩色多普勒超聲診斷儀對(duì)所有受試者進(jìn)行常規(guī)超聲心動(dòng)圖檢查。BAV 可根據(jù)瓣膜融合形態(tài)分為：左右冠狀竇融合型（left and right cusp fusion type，LR），右無(wú)冠狀竇融 合 型（right and non-coronary cusp fusion type，RN）和左無(wú)冠狀竇融合型（left and non-coronary cusp fusion type，LN）[11］（圖1）。 本次試驗(yàn)未納入LN型BAV患者。左心室容積通過(guò)Teichholz 校正公式計(jì)算。

磁共振檢查采用3.0T（Verio，德國(guó)Siemens Medical Systems 公司），磁共振穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng)序列（steady-state free precession sequence，SSFP），8 通道體部線圈，常規(guī)胸腹部定位掃描。在橫斷位、冠狀位、矢狀位定位圖基礎(chǔ)上，取右肺動(dòng)脈平面，心電門(mén)控，屏氣采集，獲取一個(gè)心動(dòng)周期mid-AA 和PDA橫斷位圖像（圖2、3）。TR 45.3 ms，TE 2.4 ms，反轉(zhuǎn)角12°，層厚6 mm，視野276 mm×340 mm，矩陣156×192，時(shí)間分辨率26～32 ms。

圖2 健康對(duì)照組主動(dòng)脈擴(kuò)張度測(cè)定Fig 2 Aortic distensibility calculation in a TAV‐CTL

觀察指標(biāo)TAV 及BAV 各組mid-AA 和PDA直徑、橫截面積及主動(dòng)脈擴(kuò)張度。應(yīng)用Syngo MR B14 工作站，測(cè)量mid-AA 和PDA 的直徑以及舒張期和收縮期的主動(dòng)脈橫截面積（圖3）。結(jié)合動(dòng)脈血壓，根據(jù)公式[7］：[（Amax-Amin）/Amin］/（SBPDBP），得到主動(dòng)脈擴(kuò)張度。Amax 和Amin 分別為主動(dòng)脈收縮期的最大橫截面積和舒張期的最小橫截面積，SBP 和DBP 分別為所測(cè)得的肱動(dòng)脈收縮壓和舒張壓。

圖3 TAV 和BAV 各組中段升主動(dòng)脈和近端降主動(dòng)脈的最大（上排）和最小橫截面積（下排）Fig 3 The maximum（top）and minimum（bottom）aortic cross‐sectional area of mid‐AA and PDA in TAV and BAV subjects

在MRI 檢查前測(cè)得受試者右臂肱動(dòng)脈收縮壓和舒張壓。

統(tǒng)計(jì)學(xué)分析采用SPSS 20.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。采用Shapiro-Wilk 檢驗(yàn)、直方圖和Q-Q 圖對(duì)連續(xù)型變量進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)。連續(xù)型變量以±s或中位數(shù)（四分位數(shù)）表示，分類(lèi)型變量以數(shù)值（百分比）表示。服從正態(tài)分布的連續(xù)型變量采用Student’st檢驗(yàn)，不符合正態(tài)分布則采用Mann-Whitney U 檢驗(yàn)。分類(lèi)型變量用卡方檢驗(yàn)或Fisher 精確檢驗(yàn)。對(duì)mid-AA 和PDA 擴(kuò)張度的前后兩次測(cè)量值采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)分析（intraclass correlation coefficient，ICC）進(jìn)行比較。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié)果

患者基本情況表1 顯示了TAV 和BAV 受試者的臨床信息。BAV 患者各組間在年齡、性別、體表面積、心率、共存疾病、用藥情況以及瓣膜亞型上差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Dilated BAV-AI 患者舒張壓 較Dilated BAV-AS患者小（F=4.682，t=2.685，P=0.010），脈壓差較Dilated BAV-NF（F=18.196，t= -2.141，P=0.040）和Dilated BAV-AS 大（F=8.852，t=-2.783，P=0.008），左心室容積和左心室容積指數(shù)較Dilated BAV-NF（左心室容積：F=40.774，t=-6.563；左心室容積指數(shù)：F=43.250，t=-6.703；P均＜0.001）和Dilated BAV-AS 大（左心室容積：F=18.851，t=-6.320；左 心 室容積指數(shù)：F=17.890，t=-6.302；P均＜0.001）。 Dilated BAV-AS患者平均跨瓣壓差較Dilated BAV-NF（F=28.697，t=-11.181，P＜0.0001）和Dilated BAV-AI 患者大（F=24.761，t=11.351，P＜0.001）。

表1 TAV 對(duì)照組和BAV 患者的臨床特征Tab 1 Baseline characteristics of BAV patients and TAV volunteers

動(dòng)脈直徑、面積和擴(kuò)張度TAV-CTL 和BAV-CTL 兩組間主動(dòng)脈直徑、升降主動(dòng)脈橫截面積和擴(kuò)張度差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。與BAV-CTL 組相比，Dilated BAV-NF 組的mid-AA 直徑和橫截面積增大（直徑：Z=-6.275；最大橫截面積：Z=-6.210；最小橫截面積：Z=-6.084；P均＜0.001），mid-AA 擴(kuò)張度明顯降低（Z=-2.854，P=0.004），而PDA直徑、橫截面積和擴(kuò)張度差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。 與Dilated BAV-NF相比，Dilated BAV-AI 患 者mid-AA 橫截面積較大（最大橫截面積：Z=-2.454，P=0.014；最小橫截面積：Z=-2.933，P=0.003），mid-AA擴(kuò)張度增加（Z=-2.737，P=0.006），PDA 直徑和橫截面積增大（直徑：Z=-4.936；最大橫截面積：Z=-4.881；最小橫截面積：Z=-4.362；P均＜0.001），PDA 擴(kuò)張度稍增高（Z=-2.238，P=0.024）。與Dilated BAV-AS 相 比，Dilated BAV-AI患者mid-AA 最小橫截面積稍大（Z=-2.020，P=0.043），mid-AA 擴(kuò)張度增加（Z=-2.282，P=0.022），PDA 直徑和橫截面積增大（直徑：Z=-5.198；最大橫截面積：Z=-5.026；最小橫截面積：Z=-4.471；P均＜0.001），PDA 擴(kuò)張度稍增高（Z=-2.468，P=0.014）。 Dilated BAV-NF 和Dilated BAV-AS 兩組在主動(dòng)脈直徑、橫截面積及擴(kuò)張度上差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（表2，圖4）。

圖4 TAV 對(duì)照組和BAV 患者中段升主動(dòng)脈（A）和近端降主動(dòng)脈（B）擴(kuò)張度的差異Fig 4 Distensibility of mid‐AA（A）and PDA（B）in TAV controls and BAV patients

表2 TAV 對(duì)照組和BAV 患者的MRI 檢查指標(biāo)比較Tab 2 Comparison of MRI parameters in BAV patients and TAV volunteers

BAV 各組中LN 型和RN 型患者中段升主動(dòng)脈和近端降主動(dòng)脈直徑、橫截面積及擴(kuò)張度差異均無(wú)顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（圖5）。

圖5 BAV 患者LR 型和RN 型中段升主動(dòng)脈（A）和近端降主動(dòng)脈（B）擴(kuò)張度的差異Fig 5 Distensibility of mid‐AA（A）and PDA（B）in LR‐BAV and RN‐BAV patients

重復(fù)性分析隨機(jī)選取40 個(gè)受試者的MRI 圖像，由兩名測(cè)量者獨(dú)立測(cè)量主動(dòng)脈橫截面積且計(jì)算主動(dòng)脈擴(kuò)張度，其中一名間隔1 周重復(fù)測(cè)定。mid-AA 和PDA 擴(kuò)張度在觀察者內(nèi)和觀察者間均具有良好的一致性，mid-AA 擴(kuò)張度觀察者內(nèi)的差異性ICC 為0.971（95%CI：0.939～0.986），觀察者間的差異性ICC 為0.989（95%CI：0.960～0.997），PDA 擴(kuò)張度觀察者內(nèi)的差異性ICC 為0.962（95%CI：0.921～0.981），觀 察 者 間 的 差 異 性ICC 為0.965（95%CI：0.933～0.996）。

討論

BAV 常伴隨大血管病變和主動(dòng)脈瓣病變，其相關(guān)主動(dòng)脈病的病因機(jī)制復(fù)雜，近年來(lái)愈來(lái)愈成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。既往文獻(xiàn)報(bào)道[12-13］，主動(dòng)脈壁重塑與年齡、血壓、主動(dòng)脈直徑等相關(guān)，但目前對(duì)于合并升主動(dòng)脈擴(kuò)張和主動(dòng)脈瓣病變的BAV 患者主動(dòng)脈彈性特征鮮有報(bào)道。本研究在匹配年齡、血壓等臨床資料后，采集了130例BAV 患者主動(dòng)脈MRI 圖像，以探討不同并發(fā)癥下BAV 患者主動(dòng)脈彈性特點(diǎn)。對(duì)比超聲檢查，MRI 具有無(wú)創(chuàng)、軟組織分辨率高、操作者依賴(lài)性小、視野大、可動(dòng)態(tài)觀察主動(dòng)脈形態(tài)變化、精確顯示管腔情況等特點(diǎn)，對(duì)研究BAV 相關(guān)主動(dòng)脈病的價(jià)值更高。

主動(dòng)脈作為主要的彈性血管，可將心室的間斷性射血轉(zhuǎn)變?yōu)檠涸谘苤械倪B續(xù)流動(dòng)，減少心動(dòng)周期中血壓的波動(dòng)幅度。主動(dòng)脈順應(yīng)性減低意味著其對(duì)血壓緩沖能力減弱，是反映主動(dòng)脈結(jié)構(gòu)和功能受損的重要指標(biāo)。 與既往的MRI 研究結(jié)果一致[8-9］，我們發(fā)現(xiàn)BAV-CTL 患者與TAV-CTL 主動(dòng)脈擴(kuò)張度無(wú)明顯差異，而Dilated BAV-NF 組中段升主動(dòng)脈擴(kuò)張度顯著降低，這提示主動(dòng)脈直徑大于40 mm 可能是主動(dòng)脈彈性受損的重要標(biāo)志。組織學(xué)研究表明BAV 患者主動(dòng)脈中層易發(fā)生囊變壞死，膠原纖維增加，彈性纖維裂解，導(dǎo)致主動(dòng)脈管壁擴(kuò)張、彈性減弱[14-15］。此外，隨著主動(dòng)脈直徑增加，升主動(dòng)脈內(nèi)皮功能損傷，管壁炎性反應(yīng)和氧化應(yīng)激反應(yīng)增加，引起主動(dòng)脈壁發(fā)生重塑[9］。反之，升主動(dòng)脈彈性減弱也是導(dǎo)致主動(dòng)脈進(jìn)一步擴(kuò)張的重要因素之一[8，13］，有研究認(rèn)為和馬方綜合征相似[16］，主動(dòng)脈彈性可以作為BAV 患者升主動(dòng)脈擴(kuò)張的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子[17］。另外，我們發(fā)現(xiàn)PDA 彈性受到主動(dòng)脈瓣膜形態(tài)或升主動(dòng)脈擴(kuò)張的影響不大，這說(shuō)明BAV 患者中主動(dòng)脈彈性受損可能具有位置局限性。PDA和mid-AA 平滑肌細(xì)胞起源不同可能是導(dǎo)致這一現(xiàn)象產(chǎn)生的原因[18］。BAV 相關(guān)的主動(dòng)脈疾病，如主動(dòng)脈瘤、主動(dòng)脈夾層等多發(fā)生在升主動(dòng)脈，進(jìn)一步證實(shí)了BAV 患者具有主動(dòng)脈區(qū)域性重塑的特征[4，19］。

為了解主動(dòng)脈瓣膜功能障礙對(duì)主動(dòng)脈彈性的影響，我們比較了在主動(dòng)脈直徑大于40 mm 時(shí)，BAV 伴AS 和AI 的 患 者mid-AA 和PDA 的擴(kuò)張度。我們觀察到Dilated BAV-AS 和Dilated BAV-NF兩組間主動(dòng)脈擴(kuò)張度無(wú)明顯差異，而Dilated BAV-AI患者mid-AA 和PDA 擴(kuò)張度相對(duì)更高，左心室容積指數(shù)更大。與之前的超聲研究結(jié)果一致[20-21］，主動(dòng)脈管壁重塑與AS 無(wú)顯著相關(guān)性，這可能與中重度AS 的患者心臟收縮期射血量明顯減少有關(guān)。 相反，當(dāng)伴有中重度AI 時(shí)，患者的心臟射血量和左心室后負(fù)荷增加[13］，同時(shí)，患者的收縮壓升高，舒張壓降低，脈壓差明顯增大。為了適應(yīng)左心室容積增加所引起的變化，主動(dòng)脈通過(guò)提高管壁順應(yīng)性作為早期的調(diào)節(jié)機(jī)制[22］。另外，血壓變化對(duì)主動(dòng)脈可產(chǎn)生連續(xù)的、整體性的影響，因此除了mid-AA 外，PDA擴(kuò)張度也相應(yīng)有所升高。然而，有研究對(duì)兒童BAV伴升主動(dòng)脈不擴(kuò)張的患者進(jìn)行了超聲檢查，發(fā)現(xiàn)伴有AS 者主動(dòng)脈彈性增加，而伴有AI 者主動(dòng)脈彈性受損更嚴(yán)重[23］。和該研究不同的是，我們選取了升主動(dòng)脈擴(kuò)張且伴有瓣膜功能障礙的BAV 成年人作為研究對(duì)象，采用MRI 檢查探討在主動(dòng)脈彈性功能已經(jīng)出現(xiàn)損傷的基礎(chǔ)上，主動(dòng)脈瓣功能障礙是否加速主動(dòng)脈重塑的過(guò)程。

有研究證明肱動(dòng)脈血壓和有創(chuàng)方法所測(cè)得的中心動(dòng)脈血壓有良好的一致性[24］，并且肱動(dòng)脈測(cè)量血壓作為一種無(wú)創(chuàng)的檢查手段，可常規(guī)應(yīng)用于臨床工作。本研究采用了肱動(dòng)脈血壓代替中心動(dòng)脈壓來(lái)計(jì)算主動(dòng)脈擴(kuò)張度。另有研究顯示，LR 型BAV和RN 型BAV 在升主動(dòng)脈擴(kuò)張部位上表現(xiàn)出一定的差異性，LR 型以主動(dòng)脈根部擴(kuò)張為主，RN 型以遠(yuǎn)端升主動(dòng)脈和主動(dòng)脈弓部擴(kuò)張為主[25-26］。本研究的局限性為：（1）為橫斷面研究，未來(lái)需要對(duì)患者進(jìn)行長(zhǎng)期隨訪，監(jiān)測(cè)主動(dòng)脈壁彈性的動(dòng)態(tài)變化，以確定導(dǎo)致主動(dòng)脈彈性降低的真正因素。（2）只測(cè)量和計(jì)算了mid-AA 和PDA 的直徑和擴(kuò)張度，主動(dòng)脈根部和主動(dòng)脈弓等多部位主動(dòng)脈彈性差異需要進(jìn)一步研究。

綜上，主動(dòng)脈擴(kuò)張和AI 是影響B(tài)AV 患者主動(dòng)脈彈性的重要因素。主動(dòng)脈擴(kuò)張對(duì)主動(dòng)脈彈性的影響局限于升主動(dòng)脈，而AI 對(duì)主動(dòng)脈彈性的影響范圍更廣。在對(duì)BAV 患者進(jìn)行長(zhǎng)期隨訪過(guò)程中，定量評(píng)估主動(dòng)脈彈性可能有助于了解BAV 相關(guān)主動(dòng)脈病的發(fā)生，并對(duì)其進(jìn)行及時(shí)干預(yù)。

作者貢獻(xiàn)聲明潘怡君 研究設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)整理，統(tǒng)計(jì)分析，論文撰寫(xiě)。單艷 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和指導(dǎo)，數(shù)據(jù)采集，論文修訂。汪詠蒔 論文構(gòu)思，數(shù)據(jù)采集。李軍 病例搜集。徐鵬舉，林江，曾蒙蘇 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和指導(dǎo)，論文修訂和審閱。

利益沖突聲明所有作者均聲明不存在利益沖突。