何書坤,靳巧鋒,劉天舒,鄧文惠,傅雅楠,張怡嬋,謝明星,王 靜

華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院超聲醫(yī)學(xué)科,湖北省影像醫(yī)學(xué)臨床醫(yī)學(xué)研究中心,分子影像湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,武漢 430022

二葉式主動(dòng)脈瓣(bicuspid aortic valve,BAV)是臨床上最常見的先天性心臟瓣膜疾病,人群患病率約為1%～2%[1-2]。據(jù)統(tǒng)計(jì),至少有三分之一的BAV病例出現(xiàn)嚴(yán)重并發(fā)癥,具有較高發(fā)病率和病死率[3]。BAV患者早期無特異性癥狀和體征,疾病晚期常常出現(xiàn)主動(dòng)脈瓣狹窄、主動(dòng)脈瓣反流、心功能不全、BAV相關(guān)主動(dòng)脈疾病(如主動(dòng)脈擴(kuò)張、主動(dòng)脈瘤、主動(dòng)脈夾層)等一系列并發(fā)癥,甚至可能猝死[4]。因此,早期準(zhǔn)確診斷BAV瓣膜形態(tài)與功能改變對(duì)臨床上制定干預(yù)策略和預(yù)防各種并發(fā)癥至關(guān)重要。多模態(tài)影像技術(shù)是全面評(píng)估BAV瓣膜形態(tài)、心功能、血流動(dòng)力學(xué)和并發(fā)癥的有效手段[4],本文將重點(diǎn)對(duì)超聲心動(dòng)圖、計(jì)算機(jī)斷層掃描(computed tomography,CT)和心臟磁共振(cardiac magnetic resonance,CMR)技術(shù)在BAV形態(tài)學(xué)及功能評(píng)價(jià)中的應(yīng)用進(jìn)行綜述。

1 瓣膜形態(tài)學(xué)評(píng)估

1.1 瓣膜形態(tài)與嵴線

正常主動(dòng)脈瓣由3個(gè)大小相近的半月瓣組成,瓣葉間由3條連合線隔開。BAV由于胚胎發(fā)育過程中主動(dòng)脈瓣發(fā)育異常,相鄰的2個(gè)半月瓣沿連合線融合,形成2個(gè)大小不等、不對(duì)稱的瓣葉,通常在較大的融合瓣上有1條嵴線[5-6]。CT橫斷面圖像可見,收縮期正常主動(dòng)脈瓣有3個(gè)瓣葉,形似三葉草結(jié)構(gòu),BAV則像一張打開的魚嘴,呈典型“魚嘴征”[7-8]。經(jīng)胸超聲心動(dòng)圖(transthoracic echocardiography,TTE)胸骨旁大動(dòng)脈短軸切面顯示,BAV舒張期有2個(gè)瓣葉,瓣葉上伴或不伴有嵴線,同時(shí)可見瓣葉偏心性閉合及瓣葉間單一連合線[3,9];收縮期2個(gè)瓣葉明顯分離,可見典型主動(dòng)脈瓣“魚嘴征”(魚嘴樣瓣口)及2條連合線[3,10-11]。

BAV的2個(gè)瓣葉通常大小不等且不對(duì)稱。CT顯示,與三葉式主動(dòng)脈瓣(tricuspid aortic valve,TAV)相比,BAV患者瓣葉大小、面積不均勻,融合瓣長度更長,常呈圓形瓣口[12]。當(dāng)BAV患者伴有嚴(yán)重主動(dòng)脈瓣狹窄(aortic stenosis,AS)和嵴線時(shí),CT表現(xiàn)為收縮期瓣膜增厚,瓣口狹窄,融合瓣呈角狀或平滑凹陷;舒張期瓣葉大小不等,瓣口呈橢圓形或圓形[13]。CMR可見BAV患者融合瓣的平均面積顯著大于非融合瓣[14]。在TTE圖像上,BAV患者表現(xiàn)為瓣葉尖端冗余、瓣膜增厚[3,9]。此外,TTE顯示BAV患者主動(dòng)脈瓣面積增大,但與CT相比,二維超聲心動(dòng)圖對(duì)主動(dòng)脈瓣面積的評(píng)估結(jié)果偏低[15-16]。Galian-Gay等[10]也 指出,CT和CMR克服TTE在診斷和評(píng)估主動(dòng)脈瓣形態(tài)方面的局限性,可以更好地評(píng)估瓣膜面積和主動(dòng)脈直徑。

1.2 BAV分型

雖然BAV具有典型的魚嘴樣或卵形(橢圓形)瓣口,但分不同的表型[17]。經(jīng)典Sievers分類方法根據(jù)瓣葉上的嵴線數(shù)目將BAV分為0型(0條嵴線)、1型(1條嵴線)、2型(2條嵴線)[17-18]。其中,最常見的1型占88%左右,0型和2型分別占7%和5%左右[18]。Schaefer等[19]根據(jù)瓣葉融合部位將BAV分為3型:RL型(fusion of right and left coronary cusp,左冠瓣和右冠瓣融合)、RN型(fusion of right and non-coronary cusp,右冠瓣和無冠瓣融合)和LN型(fusion of left and non-coronary cusp,左冠瓣和無冠瓣融合)。其中,RL型最常見,約占80%,RN型約占20%,LN型最少見[4,10,19]。

TTE是診斷BAV的一線影像工具,但有限的分辨率使其在BAV確診和表型分類、區(qū)分亞型方面存在一定困難[20-21]。經(jīng)食管超聲心動(dòng)圖(transesophageal echocardiography,TEE)在區(qū)分不同BAV表型方面比TTE有優(yōu)勢(shì),可以更好顯示BAV嵴線的有無、瓣膜的融合、連合線及冠狀動(dòng)脈口的位置[20]。Tülüce等[20]發(fā)現(xiàn),TTE診斷BAV表型的準(zhǔn)確性為47.4%,而2D TEE的準(zhǔn)確性為90.1%,另有9.9%的BAV需要3D TEE來確認(rèn)表型。Kang等[22]指出,CT在診斷BAV表型方面具有很大臨床意義。然而,考慮到不可避免的輻射暴露風(fēng)險(xiǎn),目前許多研究更傾向于使用TEE而不是CT來確定BAV表型,特別是那些年輕患者[20]。Buchner等[23]指出,CMR也可以準(zhǔn)確可靠地評(píng)估BAV的表型,且CMR圖像質(zhì)量優(yōu)于TEE,但CMR和TEE在評(píng)估BAV的表型分類方面沒有差異。

1.3 瓣膜鈣化

BAV早期出現(xiàn)瓣膜纖維化、硬化和鈣沉積,比TAV早10～14年出現(xiàn)狹窄性鈣化,與AS密切相關(guān)[24-25]。研究指出,瓣膜鈣化是BAV的普遍特征,85%的患者存在一定程度的瓣膜鈣化[8],其中約27%的患者發(fā)生中至重度瓣膜鈣化,且與年齡、動(dòng)脈性高血壓、血脂異常、糖尿病和吸煙等危險(xiǎn)因素相關(guān)[26]。BAV瓣膜鈣化會(huì)導(dǎo)致瓣葉增厚、僵硬,出現(xiàn)結(jié)節(jié)狀鈣化,限制瓣葉活動(dòng)[10]。

Evangelista等[26]發(fā)現(xiàn),BAV瓣膜鈣化的主要部位在嵴線,這可能是導(dǎo)致BAV瓣膜變性和AS的主要因素。CT圖像顯示,BAV瓣膜融合部位呈中線型鈣化征象[12-13]。此外,CT可見BAV患者瓣葉存在高密度鈣化灶,通過計(jì)算可得到主動(dòng)脈瓣鈣化評(píng)分(aortic valve calcium score,AVCS),根據(jù)AVCS的高低可以對(duì)瓣膜鈣化嚴(yán)重程度進(jìn)行評(píng)價(jià)[27]。近期研究顯示,男性BAV患者及伴重度AS的BAV患者AVCS明顯升高[27]。此外,CMR在BAV收縮期可見狹窄性鈣化,鈣化灶呈黑色,主要沉積在瓣尖[6]。

BAV患者TTE胸骨旁左室長軸切面和大動(dòng)脈短軸切面可見不同程度的鈣化灶,根據(jù)瓣膜鈣化位置和程度,可對(duì)其進(jìn)行半定量評(píng)估[19]。Yousry等[28]指出,在進(jìn)行系統(tǒng)半定量AVCS時(shí),TTE和TEE獲取的實(shí)時(shí)圖像質(zhì)量優(yōu)于靜態(tài)圖像。采用5級(jí)評(píng)分系統(tǒng)進(jìn)行AVCS時(shí),TTE與TEE的結(jié)果具有良好一致性(組內(nèi)相關(guān)系數(shù)分別為0.93和0.94)。當(dāng)AVCS較低(＜3分)或瓣膜鈣化較明顯(AVCS＞3分)時(shí),TTE和TEE診斷BAV的特異性和一致性沒有顯著差異[28]。盡管超聲心動(dòng)圖可對(duì)主動(dòng)脈瓣鈣化程度進(jìn)行半定量分級(jí),但BAV瓣膜退行性變和瓣膜鈣化會(huì)導(dǎo)致TTE圖像質(zhì)量下降,降低BAV診斷和表型分型的可行性和準(zhǔn)確性[29]。Takeda等[30]發(fā)現(xiàn),對(duì)于非鈣化性主動(dòng)脈瓣的診斷,TTE的準(zhǔn)確性與TEE相似(各為96%),而在鈣化性主動(dòng)脈瓣中,TTE的準(zhǔn)確性低于TEE(72%對(duì)87%)。CT在評(píng)價(jià)主動(dòng)脈瓣鈣化方面明顯優(yōu)于超聲心動(dòng)圖,可對(duì)主動(dòng)脈瓣鈣化進(jìn)行精確診斷、定位和量化[10,27-28]。雖然CT在AVCS方面優(yōu)于超聲心動(dòng)圖,但研究結(jié)果表明AVCS與BAV瓣膜表型沒有顯著的相關(guān)性[10]。

2 瓣膜狹窄與反流

BAV患者常伴隨瓣膜功能障礙,近一半BAV患者存在不同程度的AS和主動(dòng)脈瓣反流(aortic regurgitation,AR)[31]。BAV患者AS的發(fā)生與嵴線、RN分型及一些心血管危險(xiǎn)因素的存在有關(guān),AR的發(fā)生則與性別和瓣膜脫垂有關(guān)[26]。與不伴嵴線的單純BAV患者相比,伴有嵴線的BAV患者AS和AR發(fā)病率更高,同時(shí)伴隨更高的手術(shù)概率[26,32]。一項(xiàng)超過15年的隨訪研究中提到,12.3%的BAV患者因重度AS而手術(shù),2.8%的BAV患者因 重度AR而 手術(shù)[33]。

2.1 AS

AS是BAV最常見的并發(fā)癥[6],與TAV相比,BAV出現(xiàn)AS的時(shí)間更早,進(jìn)展速度更快[34]。在接受主動(dòng)脈瓣置換術(shù)的年輕患者中,BAV-AS患者約占近50%[35]。75%的中年BAV患者存在進(jìn)行性瓣膜纖維鈣化狹窄,最終需要手術(shù)[10]。BAV的自然病史研究結(jié)果顯示,12%～37%的BAV患者最終發(fā)展為中度至重度AS[31,36-37]。

超聲心動(dòng)圖是診斷和隨訪AS的一線評(píng)估方式[38],是評(píng)估瓣膜狹窄程度的金標(biāo)準(zhǔn)[27]。AS的狹窄程度分級(jí)主要依靠主動(dòng)脈血流峰值流速、平均梯度和主動(dòng)脈瓣面積來確定[39]。TTE顯示伴AS的BAV患者主動(dòng)脈瓣面積減小,主動(dòng)脈峰值流速升高,平均壓力梯度升高[11,27]。近年來,CT主動(dòng)脈瓣鈣化評(píng)分(CT-AVCS)也被用于AS狹窄程度分級(jí),重度AS的CT-AVCS閾值分別為女性1274 AU、男性2065 AU[40]。Choi等[27]指出,CT-AVCS是診斷BAV患者AS嚴(yán)重程度的可靠指標(biāo)。當(dāng)超聲心動(dòng)圖評(píng)估瓣膜狹窄嚴(yán)重程度存在爭議時(shí),可用CTAVCS進(jìn)行評(píng)估,CT-AVCS對(duì)重度AS具有良好的診斷準(zhǔn)確性和獨(dú)立預(yù)后評(píng)估能力,可作為超聲心動(dòng)圖的輔助成像檢查,廣泛應(yīng)用于AS患者的臨床診斷和風(fēng)險(xiǎn)分層[38,40]。

2.2 AR

BAV患者發(fā)生AR的概率為47%～64%,中至重度AR的發(fā)生率小于30%[31-32,34,37]。在疾病早期,AR比AS更常見,男性比女性常見[26,37]。BAV患者出現(xiàn)慢性AR最主要的原因是瓣環(huán)擴(kuò)張、瓣葉脫垂、瓣葉回縮或主動(dòng)脈根部擴(kuò)張[41]。

TTE是BAV-AR患者診斷和指導(dǎo)治療的首選影像學(xué)檢查[4]。當(dāng)BAV患者存在AR時(shí),往往伴隨瓣葉脫垂[11],TTE胸骨旁左室長軸切面可見主動(dòng)脈反流束進(jìn)入左心室[27]。超聲心動(dòng)圖可以對(duì)BAVAR患者的反流嚴(yán)重程度進(jìn)行分級(jí)[42],但AR常伴明顯的偏心射流,這使得AR的定量分級(jí)存在一定難度[10]。當(dāng)偏心射流難以量化,且左室擴(kuò)張程度與AR程度不一致時(shí),CMR可能在量化AR和左室容積方面發(fā)揮更好的作用[10]。CMR對(duì)于AR的評(píng)估具有較高的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性,可以通過評(píng)估反流容積和反流分?jǐn)?shù)直接定量AR[43]。當(dāng)CMR測(cè)量結(jié)果顯示AR患者反流分?jǐn)?shù)大于33%時(shí),提示重度AR[42],若CMR發(fā)現(xiàn)降主動(dòng)脈內(nèi)存在全舒張期逆行血流時(shí),說明患者存在顯著AR[44]。隨著4D flow CMR技術(shù)的快速發(fā)展,其在精確評(píng)估AR方面可能發(fā)揮越來越大的作用。

3 總結(jié)與展望

TTE是評(píng)估BAV瓣膜形態(tài)學(xué)、血流動(dòng)力學(xué)改變的首選影像學(xué)方法[11]。TEE比TTE診斷BAV更具優(yōu)勢(shì),當(dāng)2D TTE不能確診BAV時(shí),可使用3D TEE進(jìn)行診斷[45]。

CT技術(shù)的空間分辨率和組織對(duì)比度優(yōu)于超聲,邊界識(shí)別和描繪方面更準(zhǔn)確,且可重復(fù)性較高,可作為BAV形態(tài)描繪、鈣化表征和量化的首選方式[21]。但是,CT不可避免的輻射使其在實(shí)際運(yùn)用中存在一定局限性。

CMR作為一種多參數(shù)評(píng)估方法,可以同時(shí)提供BAV瓣膜病變、心肌功能和主動(dòng)脈血流動(dòng)力學(xué)的綜合評(píng)價(jià)[46]。CMR多序列綜合掃描可對(duì)主動(dòng)脈瓣病變進(jìn)行準(zhǔn)確定性和定量評(píng)價(jià),但在評(píng)估瓣膜形態(tài)、瓣葉活動(dòng)時(shí),CMR不如TTE便捷和直觀[47]。特征追蹤C(jī)MR(feature tracking cardiac magnetic resonance imaging,FT-CMR)的心肌標(biāo)記技術(shù)可進(jìn)一步檢測(cè)無癥狀BAV患者的心功能障礙[48],但目前該技術(shù)尚未用于小兒BAV患者的常規(guī)評(píng)估[46]。4D flow MRI技術(shù)作為一種新的影像技術(shù),有望成為研究BAV及其相關(guān)升主動(dòng)脈擴(kuò)張疾病血流動(dòng)力學(xué)改變的強(qiáng)大工具。

臨床上對(duì)于BAV及其相關(guān)并發(fā)癥的多模態(tài)影像診斷評(píng)估,首選2D TTE,當(dāng)2D TTE對(duì)BAV的確診存在困難,應(yīng)該使用3D TEE進(jìn)行進(jìn)一步確診。當(dāng)需要對(duì)BAV患者的瓣膜鈣化進(jìn)行定性和定量評(píng)估時(shí),推薦使用CT。對(duì)于BAV相關(guān)升主動(dòng)脈擴(kuò)張疾病血流動(dòng)力學(xué)變化的評(píng)估,在沒用相關(guān)禁忌證的情況下,推薦使用CMR。