王代嬌 宋宏寧 陳金玲

(武漢大學(xué)人民醫(yī)院超聲影像科,湖北 武漢 430060)

二葉式主動(dòng)脈瓣(bicuspid aortic valve,BAV)是最常見的先天性心臟瓣膜疾病,患病率為1%～2%,男性發(fā)病率幾乎是女性的3倍[1-2]。BAV可影響瓣膜功能,從無功能障礙到嚴(yán)重的主動(dòng)脈瓣狹窄(aortic stenosis,AS)或主動(dòng)脈瓣反流(aortic regurgitation,AR)。此外,BAV還可伴有大動(dòng)脈病變、感染性心內(nèi)膜炎、心肌病或其他先天性疾病[3]。因此,早期準(zhǔn)確評(píng)估BAV形態(tài)及功能對(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。超聲心動(dòng)圖在臨床實(shí)踐中是用于全面評(píng)估BAV的一線成像技術(shù)[2]。現(xiàn)分別從BAV形態(tài)學(xué)、并發(fā)癥、相關(guān)主動(dòng)脈病變及臨床干預(yù)的超聲心動(dòng)圖評(píng)估等方面進(jìn)行綜述,并對(duì)未來評(píng)估方向予以展望,為BAV患者個(gè)體化診療提供依據(jù)。

1 BAV發(fā)病機(jī)制及分型

正常主動(dòng)脈瓣由3個(gè)半月瓣組成,稱三葉式主動(dòng)脈瓣(tricuspid aortic valve,TAV),根據(jù)瓣膜位置及冠狀動(dòng)脈開口可將其分為左、右和無冠狀動(dòng)脈瓣[4]。而BAV因主動(dòng)脈瓣發(fā)育異常導(dǎo)致相鄰兩個(gè)半月瓣形成融合瓣,較大的融合瓣上可見融合嵴,使瓣葉不對(duì)稱[5]。胚胎學(xué)研究[1]發(fā)現(xiàn),基因突變導(dǎo)致的神經(jīng)嵴細(xì)胞遷移是BAV融合嵴形成的主要原因。另有研究[6]稱多個(gè)等位基因相互作用導(dǎo)致了BAV,遺傳率為90%。因此,《2020 ACC/AHA心臟瓣膜病管理指南》[7]建議對(duì)BAV患者一級(jí)家庭成員有必要進(jìn)行超聲心動(dòng)圖篩查。

從外科角度來看,Sievers分型[8]廣泛應(yīng)用于臨床,根據(jù)融合嵴的數(shù)量將BAV分為3型:Type 0型(無嵴)、TypeⅠ型(1個(gè)嵴)和TypeⅡ型(2個(gè)嵴),其中最常見的是TypeⅠ型,約占90%。根據(jù)嵴的空間位置又分為左右冠竇融合型(RL型)、右無冠竇融合型(RN型)、左無冠竇融合型(LN型),其中RL型最常見,約占80%[8]。而最新國(guó)際共識(shí)[3]認(rèn)為僅基于外科角度的Sievers分型仍有局限性,因此新的分型為:融合型、雙竇型和部分融合型。其中融合型最常見,占90%～95%,相當(dāng)于TypeⅠ型。雙竇型BAV并不常見,占5%～7%,由大小、形狀大致相同的兩個(gè)瓣葉構(gòu)成,分前對(duì)后表型和側(cè)對(duì)側(cè)表型。部分融合型的流行率尚不清楚,表現(xiàn)為典型的三葉瓣膜,但在連合底部可見<50%的瓣尖融合。至于Sievers分型中的Type Ⅱ型,共識(shí)認(rèn)為稱單葉瓣較為合適。

2 BAV超聲心動(dòng)圖評(píng)估現(xiàn)狀及進(jìn)展

2.1 形態(tài)學(xué)

經(jīng)胸超聲心動(dòng)圖(transthoracic echocardiography,TTE)在臨床實(shí)踐中是用作診斷BAV及瓣膜表型的一線成像方法[2,9]。TTE基于胸骨旁左心室長(zhǎng)軸和大動(dòng)脈短軸切面能準(zhǔn)確診斷80%～90%的BAV[9]。在長(zhǎng)軸切面可見融合瓣葉收縮期隆起及瓣葉舒張期偏心閉合線;短軸切面顯示舒張期有兩個(gè)瓣葉,有時(shí)可見融合嵴,收縮期瓣葉明顯分離,可見典型主動(dòng)脈瓣“魚嘴樣”瓣口及瓣葉連合線[9]。

但TTE分辨率有限,特別是當(dāng)瓣葉增粗鈣化、合并炎癥時(shí),極易將其誤診為退行性瓣膜病或風(fēng)濕性瓣膜病[2]。經(jīng)食管超聲心動(dòng)圖(transesophageal echocardiography,TEE)以更好的分辨率提高了BAV診斷的準(zhǔn)確性,準(zhǔn)確率為90.1%,且在區(qū)分BAV表型上比TTE更有優(yōu)勢(shì),因?yàn)門EE可清楚顯示融合嵴存在與否、瓣葉融合情況、連合線和冠狀動(dòng)脈開口位置[10]。

Yakar等[10]研究了二維(2-dimensional,2D)-TTE、2D-TEE和三維(3-dimensional,3D)-TEE診斷BAV表型的準(zhǔn)確性,認(rèn)為TEE在鑒別BAV表型方面有很好的診斷價(jià)值,且3D-TEE較2D-TEE可立體觀察主動(dòng)脈瓣的形態(tài)、數(shù)目、瓣口上下結(jié)構(gòu)全貌及鈣化等解剖細(xì)節(jié)。Levack等[11]在此基礎(chǔ)上對(duì)BAV和TAV人群使用定制圖像分析軟件評(píng)估發(fā)現(xiàn),基于單模態(tài)3D-TEE的建?？啥棵枋鲋鲃?dòng)脈瓣和主動(dòng)脈根部的幾何形狀。Yeats等[12]更是將3D打印和計(jì)算機(jī)建模結(jié)合起來作為BAV患者新的術(shù)前篩查技術(shù),以模擬裝置的啟閉來評(píng)估壓力梯度和流體滯留區(qū),尤其是在接受經(jīng)導(dǎo)管主動(dòng)脈瓣植入(transcatheter aortic valve implantation,TAVI)評(píng)估的年輕BAV患者中,通過提供裝置功能及耐久性等相關(guān)信息預(yù)測(cè)術(shù)中和術(shù)后風(fēng)險(xiǎn),來評(píng)估患者是否適合手術(shù)。

2.2 瓣膜鈣化

有研究[13]表明瓣膜變形是臨床評(píng)價(jià)瓣膜功能的重要參數(shù),因?yàn)楫惓Ｖ鲃?dòng)脈瓣瓣葉變形會(huì)導(dǎo)致瓣膜間質(zhì)細(xì)胞信號(hào)改變,進(jìn)而導(dǎo)致鈣化的發(fā)生和進(jìn)展,而BAV由于其瓣葉形態(tài)異常會(huì)更易發(fā)生鈣化。Rego等[13]開發(fā)了一種基于臨床成像模式的計(jì)算建模管道,利用TAV和BAV人群實(shí)時(shí)3D-TEE數(shù)據(jù),分別生成瓣葉局部變形信息,這種變形分析首次量化了TAV與BAV瓣葉在人體內(nèi)功能性變形之間的差異,且預(yù)測(cè)了主動(dòng)脈瓣鈣化的發(fā)生和進(jìn)展。

TTE評(píng)估BAV瓣膜鈣化同樣基于胸骨旁左心室長(zhǎng)軸和大動(dòng)脈短軸切面,特點(diǎn)是瓣葉增厚、回聲增強(qiáng),并根據(jù)鈣化程度對(duì)其進(jìn)行半定量評(píng)估,其中有按瓣葉鈣化厚度進(jìn)行評(píng)分:0分(正常)、1分(<2 mm)、2分(2～4 mm)、3分(>4 mm)和4分(>6 mm)[14]。但當(dāng)鈣化程度為中度以上時(shí),形成的聲影可能會(huì)模糊瓣環(huán)邊界,掩蓋潛在瓣葉結(jié)構(gòu),TTE及TEE診斷BAV的敏感性和特異性都會(huì)降低,且TEE還是一種半侵入性檢查[10]?？紤]到上述局限性,其他成像技術(shù),如CT和心臟磁共振可提供很大幫助,且心臟磁共振與TEE在評(píng)估BAV表型上無明顯差異[9]。雖然主動(dòng)脈瓣鈣化的超聲心動(dòng)圖半定量評(píng)分已得到驗(yàn)證,但在對(duì)鈣化精準(zhǔn)的定位和量化上CT明顯優(yōu)于超聲心動(dòng)圖[2]。通過CT計(jì)算可得到主動(dòng)脈瓣鈣化評(píng)分,根據(jù)其分值高低評(píng)估瓣膜鈣化嚴(yán)重程度。近期研究[15]顯示,伴有重度AS的BAV患者主動(dòng)脈瓣鈣化評(píng)分明顯升高。然而,考慮到CT不可避免的輻射暴露風(fēng)險(xiǎn),目前許多研究更傾向使用TEE來診斷BAV[10]。

2.3 瓣膜功能障礙

在BAV成年患者中,最常見的并發(fā)癥是瓣膜功能障礙,即AS和/或AR,大多數(shù)情況下需進(jìn)行主動(dòng)脈瓣置換(aortic valve replacement,AVR)或修復(fù)術(shù)[2]。BAV患者表型、融合嵴及一些心血管危險(xiǎn)因素的存在與AS的發(fā)生有關(guān),性別和瓣膜脫垂則與AR的發(fā)生有關(guān)[16]。TTE是以血流動(dòng)力學(xué)評(píng)估和量化主動(dòng)脈瓣功能障礙的最佳方法[2-3]。

TTE評(píng)估BAV-AS程度分級(jí)基于TAV相同參數(shù),主要是主動(dòng)脈峰值血流速度、平均跨瓣壓差以及主動(dòng)脈瓣口面積縮小程度,利用連續(xù)多普勒在心尖五腔心切面將取樣容積置于主動(dòng)脈瓣口即可獲得[2,17]。TTE同樣可評(píng)估BAV-AR嚴(yán)重程度,在胸骨旁左心室長(zhǎng)軸切面可見主動(dòng)脈反流束進(jìn)入左心室,但由于BAV形態(tài)異質(zhì)性常形成明顯的偏心射流,建議使用縮流頸寬度、有效反流口面積以及反流容積來進(jìn)行分級(jí)[17]。雖然縮流頸寬度可應(yīng)用于BAV偏心反流束的評(píng)估,但可行性有限,建議使用3D-TEE改善有效反流口面積及反流容積的量化以評(píng)估AR[17]。當(dāng)偏心射流難以量化時(shí),心臟磁共振可發(fā)揮更好的作用,特別是當(dāng)降主動(dòng)脈內(nèi)出現(xiàn)全舒張期逆行血流時(shí),說明存在顯著AR,且隨著四維血流MRI技術(shù)的發(fā)展,其在評(píng)估AR方面將會(huì)越來越精確[2]。

2.4 相關(guān)主動(dòng)脈病變

研究[18]發(fā)現(xiàn)>50%的BAV患者伴有主動(dòng)脈病變。其中以升主動(dòng)脈擴(kuò)張最常見,擴(kuò)張也可累及主動(dòng)脈根部或主動(dòng)脈弓,分為上升型、根型和擴(kuò)展型[1,3]。因此,BAV發(fā)生胸主動(dòng)脈瘤的風(fēng)險(xiǎn)至少比TAV早10～15年,發(fā)生主動(dòng)脈夾層的概率是TAV的5～10倍[19]。導(dǎo)致BAV升主動(dòng)脈擴(kuò)張的病因和發(fā)病機(jī)制仍是一個(gè)有爭(zhēng)議的話題[1]。有研究[19]稱BAV長(zhǎng)期瓣膜畸形導(dǎo)致血流動(dòng)力學(xué)異常,使主動(dòng)脈壁剪切力增加,繼發(fā)一系列病變。另有研究[6]表明,除了孤立的血流動(dòng)力學(xué)因素外,內(nèi)在病理似乎也是導(dǎo)致主動(dòng)脈擴(kuò)張的重要因素。因此,BAV相關(guān)的主動(dòng)脈病變可歸因于多種因素[1,6]。

主動(dòng)脈直徑是主動(dòng)脈夾層的良好預(yù)測(cè)指標(biāo),因此,準(zhǔn)確測(cè)量其直徑對(duì)主動(dòng)脈根部及升主動(dòng)脈擴(kuò)張預(yù)防性手術(shù)的判斷、隨訪和時(shí)機(jī)選擇至關(guān)重要[5]。超聲心動(dòng)圖是臨床上測(cè)量胸主動(dòng)脈及評(píng)估主動(dòng)脈其他并發(fā)癥的一線成像方法[2]。Parker等[20]就利用超聲心動(dòng)圖對(duì)589例BAV患者主動(dòng)脈擴(kuò)張模式進(jìn)行了回顧性研究,證實(shí)RN型與升主動(dòng)脈擴(kuò)張進(jìn)展相關(guān)。然而Choi等[21]利用TTE和CT評(píng)估BAV形態(tài)及瓣膜功能以探究與主動(dòng)脈病變之間的關(guān)系,研究顯示BAV形態(tài)特征不是主動(dòng)脈擴(kuò)張的決定因素,年齡、性別和AS嚴(yán)重程度才是主動(dòng)脈病變的預(yù)測(cè)因素。

與傳統(tǒng)參數(shù)主動(dòng)脈直徑相比,有研究[1,19]指出BAV早期主動(dòng)脈壁彈性受損是主動(dòng)脈病變的病理生理機(jī)制之一,能更早地反映主動(dòng)脈病變。Longobardo等[19]利用超聲斑點(diǎn)追蹤技術(shù)評(píng)估BAV主動(dòng)脈壁彈性發(fā)現(xiàn)主動(dòng)脈壁縱向應(yīng)變絕對(duì)值較低,這與行主動(dòng)脈預(yù)防性手術(shù)和其進(jìn)行性擴(kuò)張顯著相關(guān),有助于識(shí)別主動(dòng)脈直徑在正常范圍內(nèi)但需密切隨訪的高危患者。Carlos等[22]同樣利用斑點(diǎn)追蹤技術(shù)發(fā)現(xiàn)BAV主動(dòng)脈整體縱向應(yīng)變與AR顯著相關(guān)。

另外,關(guān)于BAV主動(dòng)脈內(nèi)血流模式異常的研究,新的四維血流MRI技術(shù)是一強(qiáng)大工具。有研究[23]通過其獲取的速度、渦量、壁剪切力等參數(shù)發(fā)現(xiàn)BAV患者主動(dòng)脈內(nèi)血流不對(duì)稱并伴有渦流形成,進(jìn)而導(dǎo)致主動(dòng)脈擴(kuò)張,且表型、血流模式不同。

2.5 超聲心動(dòng)圖在BAV臨床干預(yù)中的評(píng)估價(jià)值

超聲心動(dòng)圖準(zhǔn)確評(píng)估BAV形態(tài)及功能對(duì)臨床干預(yù)必要性及策略制定至關(guān)重要。《2020 ACC/AHA心臟瓣膜病管理指南》[7]指出,無論癥狀如何,主動(dòng)脈竇部或升主動(dòng)脈直徑≥5.5 cm的BAV患者均建議手術(shù)干預(yù),且一旦通過TTE等成像技術(shù)檢測(cè)到主動(dòng)脈根部或升主動(dòng)脈≥4.0 cm,建議進(jìn)行終身連續(xù)評(píng)估。有研究[4]通過TTE測(cè)量升主動(dòng)脈直徑來評(píng)估BAV和TAV行AVR后的中期療效及相關(guān)危險(xiǎn)因素,指出與TAV人群相比,BAV患者術(shù)后升主動(dòng)脈更易繼續(xù)擴(kuò)張,且BAV-Type Ⅰ型、年齡≥40歲、AR與術(shù)后升主動(dòng)脈持續(xù)擴(kuò)張呈獨(dú)立正相關(guān)。

BAV伴瓣膜功能障礙的手術(shù)治療指征依賴于TTE[2]。建議對(duì)TTE測(cè)得左心室收縮末期內(nèi)徑≥50 mm或該內(nèi)徑與體表面積之比>25 mm/m2、左室射血分?jǐn)?shù)≤50%的無癥狀患者行AVR[2]。研究[24]顯示AS繼發(fā)的慢性壓力超載和AR繼發(fā)的容量超載損害了左心室功能,與TAV對(duì)照組相比,BAV左心室心肌力學(xué)顯著受損,且與患者出現(xiàn)癥狀和需AVR的風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān)。Kong等[24]基于超聲二維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)發(fā)現(xiàn)盡管BAV患者左室射血分?jǐn)?shù)正常,其縱向應(yīng)變值仍顯著降低,≤13.6%提示左心室收縮功能障礙,且與聯(lián)合終點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)(如達(dá)到手術(shù)指征、行AVR、死亡)增加獨(dú)立相關(guān)。

指南[25]建議對(duì)有癥狀的BAV重度AS患者進(jìn)行干預(yù),通常在臨床上選擇AVR或TAVI。對(duì)于低壓差-低流速伴左心室功能障礙的AS患者,行靜息和低劑量多巴胺負(fù)荷超聲心動(dòng)圖有助于鑒別真性與假性重度AS,且需著重評(píng)估左心室收縮儲(chǔ)備(左室射血分?jǐn)?shù)或整體縱向應(yīng)變值的變化、每搏輸出量增加≥20%及跨瓣壓差和瓣口面積的變化),儲(chǔ)備不足會(huì)增加不良事件的風(fēng)險(xiǎn),若負(fù)荷超聲心動(dòng)圖下無左心室收縮儲(chǔ)備,TAVI可成為良好的手術(shù)替代方案[26]。目前的研究[12,18]發(fā)現(xiàn),TAVI對(duì)BAV與TAV人群療效相同,但BAV患者更易發(fā)生瓣周漏、瓣膜移位等并發(fā)癥,因此,精準(zhǔn)的術(shù)前評(píng)估、合適的人工瓣膜選擇對(duì)計(jì)劃和成功實(shí)施TAVI至關(guān)重要。長(zhǎng)期以來,CT是TAVI術(shù)前評(píng)估及指導(dǎo)瓣膜型號(hào)選擇的首選方法,但因CT有輻射暴露等風(fēng)險(xiǎn),3D-TEE成為重要的替代檢查方法,不僅可在術(shù)前評(píng)估主動(dòng)脈瓣葉形態(tài)和功能,測(cè)量主動(dòng)脈根部結(jié)構(gòu)相關(guān)參數(shù),還可用于術(shù)中連續(xù)監(jiān)測(cè)以實(shí)時(shí)指導(dǎo)TAVI術(shù)中人工瓣膜釋放及術(shù)后即刻瓣膜功能評(píng)估,缺點(diǎn)在于需全身麻醉及探頭可能阻擋透視視野[17]。有研究[27]對(duì)擬行TAVI的BAV患者術(shù)前進(jìn)行3D-TEE和CT檢查,將所測(cè)得主動(dòng)脈瓣環(huán)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),二者的測(cè)量值有較好的一致性,且所預(yù)測(cè)的瓣膜型號(hào)無顯著性差異,因此認(rèn)為在患者腎功能不全或?qū)Ρ葎┻^敏等特殊情況下,3D-TEE可作為CT的替代手段,為TAVI提供瓣膜型號(hào)選擇。

與AVR相比,保留瓣膜的修復(fù)術(shù)已日益演變成可替代的治療手段[28]。TEE對(duì)確定BAV-AR的可修復(fù)性方面起著關(guān)鍵作用,且有研究[29]指出BAV修復(fù)成功率高于TAV。de Kerchove等[29]就在術(shù)前用TEE測(cè)量非融合瓣葉的連合角度以判斷瓣葉的對(duì)稱性,這有助于臨床醫(yī)生提出有針對(duì)性的修復(fù)方案,連合角度越接近180°修復(fù)成功率越高。另外,Levack等[11]提出新指標(biāo)(吻合口高度、瓣膜上隆起指數(shù)、瓣膜下隆起指數(shù))對(duì)主動(dòng)脈根部復(fù)合體進(jìn)行全面、定量的描述,可用于瓣膜可修復(fù)性的術(shù)前評(píng)估以及術(shù)后耐久性的監(jiān)測(cè)。

3 展望及小結(jié)

TTE是評(píng)估BAV瓣膜形態(tài)學(xué)、血流動(dòng)力學(xué)的一線成像技術(shù)[2-3]。TEE比TTE診斷BAV更具優(yōu)勢(shì)[2]。當(dāng)需要對(duì)BAV患者瓣膜鈣化進(jìn)行準(zhǔn)確的定性、定量評(píng)估時(shí),相比于3D-TEE,更推薦使用CT。對(duì)于BAV相關(guān)主動(dòng)脈疾病血流動(dòng)力學(xué)變化的評(píng)估,心臟磁共振尤其是四維血流MRI技術(shù)有望成為研究BAV主動(dòng)脈血流動(dòng)力學(xué)改變的主要手段[30]。

3D打印和計(jì)算機(jī)建模技術(shù)可準(zhǔn)確構(gòu)建BAV主動(dòng)脈根部的幾何形狀,并可通過術(shù)前模擬預(yù)測(cè)術(shù)后瓣周漏、冠狀動(dòng)脈阻塞來提供更多關(guān)于BAV患者是否適合TAVI的信息[12]。近年來,隨著3D-TEE自動(dòng)分析軟件的推廣應(yīng)用,BAV相關(guān)人工智能分析將成為未來的研究方向[12]。

總之,超聲心動(dòng)圖雖在某些情況下受限于分辨率和主觀經(jīng)驗(yàn)的影響,但仍是一種準(zhǔn)確、無創(chuàng)、便捷、價(jià)廉和可重復(fù)的影像學(xué)技術(shù),可作為BAV患者早期篩查和診斷的常規(guī)方法,建立以超聲心動(dòng)圖為主的多模態(tài)成像模式對(duì)BAV患者進(jìn)行評(píng)估,對(duì)實(shí)現(xiàn)該類患者的個(gè)體化診療具有重要意義。