崔辰 趙世華 綜述

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

?

·主題綜述·

基于經皮主動脈瓣膜植入術的影像學臨床應用與進展

崔辰 趙世華 綜述

(中國醫(yī)學科學院 北京協(xié)和醫(yī)學院 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。經皮主動脈瓣膜植入術(transcatheter aortic valve implantation,TAVI)經過10年的發(fā)展，可作為外科手術高?；颊叩膫溥x治療方案。影像學在患者術前評估、術中指導、術后隨訪以及患者適應證的選擇中均起著至關重要的作用。現(xiàn)結合最新的循證醫(yī)學證據及TAVI中國專家共識[1]，總結影像學在TAVI中的臨床應用與最新進展。

1 超聲心動圖的應用與進展

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檢查無法比擬的優(yōu)勢。除了可準確觀察瓣葉的數目和鈣化外，還可大致評估心臟的收縮功能，是TAVI術前評估不可或缺的影像學檢查。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)內徑，因此常會低估瓣環(huán)直徑[3]。三維經食管超聲心動圖可在術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構[4-5]。研究發(fā)現(xiàn)三維經食管超聲在瓣環(huán)直徑測量和在瓣周漏的預測方面與多層螺旋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期及長期預后，在TAVI術后的發(fā)生率為11%～24%。術中經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注冊研究指出經食管超聲的應用可顯著減少術后瓣周漏的發(fā)生[7]。

2 CT的應用與進展

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進行測量。除參數測量外，MSCT能提供胸、腹、髂血管的詳細解剖結構，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后更差[9]。主動脈瓣膜鈣化積分可經CT圖像后處理獲取，能定量評估患者鈣化的范圍和程度，與鈣化組織的質量高度相關[10]。瓣膜鈣化積分可作為患者預后判斷的可靠指標。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后判斷價值，也與術后瓣周漏這一危險因素高度相關[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，當瓣膜鈣化積分>3 000時，患者術后的瓣周漏風險顯著增高。 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后的判斷價值。

3 心臟磁共振的應用與進展

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、心肌質量和心室容積[15]。研究證實，在評估瓣環(huán)和主動脈根部結構時，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[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構，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測量的準確性。在術后瓣周漏評估中，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后判斷都有重要價值，LGE對于心臟疾病的意義已經逐漸從“bright is dead”向“bright is bad”轉變。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倍的死亡風險；壁間(mid-wall)纖維化是患者死亡的獨立預測因子之一。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患者圍術期及5年內的全因死亡風險[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，纖維化的狀況也無逆轉[17，19]，而嚴重纖維化的患者術后的NYHA分級并沒有明顯改善[19]。這些研究結果均提示：在疾病早期出現(xiàn)LGE前TAVI更加安全，患者進行手術的獲益更大；而當疾病發(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，部分患者可能已經存在嚴重的心肌纖維化，因此LGE對手術時機的選擇也有重要的指導價值。

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(extracellular volume fraction,ECV)。該參數常評估彌漫性或早期纖維化，可重復性好[21]。Flett等[22]通過ECV技術計算了19例主動脈瓣狹窄患者的ECV值，其結果與病理組織切片所計算的膠原容積分數高度相關。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，但研究已經證實了ECV對其他心血管疾病的預后判斷價值[24]，由于有較高的敏感度和可重復性，隨著循證醫(yī)學證據的積累，ECV勢必將成為主動脈瓣狹窄患者預后評價的新指標。

4 影像融合技術在TAVI中的應用

在TAVI中，實時準確地定位導管的位置，顯示患者解剖結構至關重要。目前主要的心血管系統(tǒng)介入引導手段為血管造影，常受限于二維影像以及對造影劑的依賴。影像融合技術能有效地結合不同影像學方法的優(yōu)勢，已在不同結構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，這種實時成像技術使術者在透視操作的同時，通過超聲心動圖明確患者心內結構及瓣膜運動，大大增加了手術的成功率。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，術中圖像的融合誤差為3.4 mm。Krishnaswamy等[27]也報道了術中CT重建的主動脈根部結構與血管造影的個案，該技術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作用。MRI由于可以反映組織特征，其影像融合技術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用。

5 基于影像學的3D打印技術在TAVI中的臨床應用

3D打印技術近年來在心血管疾病的診療中得到了快速發(fā)展，該技術生成的實體器官模型已應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的成功實施有重要意義。Jung等[28]在手術前后分別進行了患者主動脈根部結構的3D打印，利用模型數據指導瓣膜選擇，順利完成手術。Ripley等[29]利用CT產生的容積數據個體化建立了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，準確地預測了術后瓣周漏發(fā)生的位置。打印技術和打印材料的進步使功能性3D打印成為可能，該技術不光可以反映人體解剖結構，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容積數據為基礎，利用硬度不同的材料將鈣化與非鈣化結構打印于同一模型中。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參數進行測量，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打印數據來源。

6 小結

影像學對TAVI的成功實施起到了關鍵作用，靈活應用不同的影像學手段，綜合評估患者的狀況，合理選擇手術方式可以有效減少術后并發(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構以及手術入路是手術成功的保證。超聲心動圖作為一線影像學檢查手段，不但能準確評估瓣膜的受損情況，還能測量患者心室功能，明確左室及周圍結構。經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)及其周圍結構進行更準確的評估，對鈣化的高敏感度使其在術前的決策及手術的預后判斷中均能發(fā)揮重要作用。心臟MRI成像借助其多參數、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構。其特有的纖維化評估技術可以作為預后判斷及危險分層的有效手段。隨著循證醫(yī)學證據的積累和技術的進步，影像學勢必會推動TAVI向更加安全、更加有效的方向發(fā)展。

[1] 中國醫(yī)師協(xié)會心血管內科醫(yī)師分會結構性心臟病專業(yè)委員會, 中華醫(yī)學會心血管病學分會結構性心臟病學組. 經導管主動脈瓣置換術中國專家共識[J].中國介入心臟病學雜志, 2015, 23: 661-667.

[2] Buellesfeld L, Stortecky S, Kalesan B, et al. Aortic root dimensions among patients with severe aortic stenosis undergoing transcatheter aortic valve replacement[J].JACC Cardiovasc Interv,2013,6:72-83.

[3] Koos R, Altiok E, Mahnken AH, et al. Evaluation of aortic root for definition of prosthesis size by magnetic resonance imaging and cardiac computed tomography:implications for transcatheter aortic valve implantation[J].Int J Cardiol, 2012,158:353-358.

[4] Tamborini G, Fusini L, Muratori M, et al. Feasibility and accuracy of three-dimensional transthoracic echocardiography vs. multidetector computed tomography in the evaluation of aortic valve annulus in patient candidates to transcatheter aortic valve implantation[J].Eur Heart J Cardiovasc Imaging,2014,15:1316-1323.

[5] Smith LA, Dworakowski R, Bhan A, et al. Real-time three-dimensional transesophageal echocardiography adds value to transcatheter aortic valve implantation[J].J Am Soc Echocardiogr,2013,26:359-369.

[6] Khalique OK, Kodali SK, Paradis JM, et al. Aortic annular sizing using a novel 3-dimensional echocardiographic method:use and comparison with cardiac computed tomography[J].Circ Cardiovasc Imaging,2014,7:155-163.

[7] Oguri A, Yamamoto M, Mouillet G, et al. Clinical outcomes and safety of transfemoral aortic valve implantation under general versus local anesthesia:subanalysis of the French Aortic National CoreValve and Edwards 2 registry[J].Circ Cardiovasc Interv,2014,7:602-610.

[8] Nguyen V, Cimadevilla C, Estellat C, et al. Haemodynamic and anatomic progression of aortic stenosis[J].Heart,2015,101:943-947.

[9] Rosenhek R, Klaar U, Schemper M, et al. Mild and moderate aortic stenosis. Natural history and risk stratification by echocardiography[J].Eur Heart J,2004,25:199-205.

[10] Messika-Zeitoun D, Aubry MC, Detaint D, et al. Evaluation and clinical implications of aortic valve calcification measured by electron-beam computed tomography[J].Circulation,2004,110:356-362.

[11] Abdel-Wahab M, Zahn R, Horack M, et al. Aortic regurgitation after transcatheter aortic valve implantation:incidence and early outcome. Results from the German transcatheter aortic valve interventions registry[J].Heart,2011,97:899-906.

[12] John D, Buellesfeld L, Yuecel S, et al. Correlation of device landing zone calcification and acute procedural success in patients undergoing transcatheter aortic valve implantations with the self-expanding CoreValve prosthesis[J].JACC Cardiovasc Interv,2010,3:233-243.

[13] Koos R, Mahnken AH, Dohmen G, et al. Association of aortic valve calcification severity with the degree of aortic regurgitation after transcatheter aortic valve implantation[J].Int J Cardiol,2011,150:142-145.

[14] Koh EY, Lam KY, Bindraban NR, et al. Aortic valve calcification as a predictor of location and severity of paravalvular regurgitation after transcatheter aortic valve implantation[J].Interact Cardiovasc Thorac Surg,2015,20:345-350.

[15] Jabbour A, Ismail TF, Moat N, et al. Multimodality imaging in transcatheter aortic valve implantation and post-procedural aortic regurgitation:comparison among cardiovascular magnetic resonance,cardiac computed tomography, and echocardiography[J].J Am Coll Cardiol,2011,58:2165-2173.

[16] Bernhardt P, Rodewald C, Seeger J, et al. Non-contrast-enhanced magnetic resonance angiography is equal to contrast-enhanced multislice computed tomography for correct aortic sizing before transcatheter aortic valve implantation[J].Clin Res Cardiol,2016,105:273-278.

[17] Dweck MR, Joshi S, Murigu T, et al. Midwall fibrosis is an independent predictor of mortality in patients with aortic stenosis[J].J Am Coll Cardiol,2011,58:1271-1279.

[18] Barone-Rochette G, Pierard S, De Meester de Ravenstein C, et al. Prognostic significance of LGE by CMR in aortic stenosis patients undergoing valve replacement[J].J Am Coll Cardiol,2014,64:144-154.

[19] Weidemann F, Herrmann S, Stork S, et al. Impact of myocardial fibrosis in patients with symptomatic severe aortic stenosis[J].Circulation,2009,120:577-584.

[20] Stuckey DJ, McSweeney SJ, Thin MZ, et al. T(1) mapping detects pharmacological retardation of diffuse cardiac fibrosis in mouse pressure-overload hypertrophy[J].Circ Cardiovasc Imaging,2014,7:240-249.

[21] Miller CA, Naish JH, Bishop P, et al. Comprehensive validation of cardiovascular magnetic resonance techniques for the assessment of myocardial extracellular volume[J].Circ Cardiovasc Imaging,2013,6:373-383.

[22] Flett AS, Hayward MP, Ashworth MT, et al. Equilibrium contrast cardiovascular magnetic resonance for the measurement of diffuse myocardial fibrosis: preliminary validation in humans[J].Circulation,2010,122:138-144.

[23] Flett AS, Sado DM, Quarta G, et al. Diffuse myocardial fibrosis in severe aortic stenosis:an equilibrium contrast cardiovascular magnetic resonance study[J].Eur Heart J Cardiovasc Imaging,2012,13:819-826.

[24] Wong TC, Piehler K, Meier CG, et al. Association between extracellular matrix expansion quantified by cardiovascular magnetic resonance and short-term mortality[J].Circulation,2012,126:1206-1216.

[25] Biaggi P, Fernandez-Golfin C, Hahn R, et al. Hybrid imaging during transcatheter structural heart interventions[J].Curr Cardiovasc Imaging Rep,2015,8:33.

[26] Arujuna AV, Housden RJ, Ma Y, et al. Novel system for real-time integration of 3-D echocardiography and fluoroscopy for image-guided cardiac interventions:preclinical validation and clinical feasibility evaluation[J].IEEE J Transl Eng Health Med,2014,2:1900110.

[27] Krishnaswamy A, Tuzcu EM, Kapadia SR. Integration of MDCT and fluoroscopy using C-arm computed tomography to guide structural cardiac interventions in the cardiac catheterization laboratory[J].Catheter Cardiovasc Interv,2015,85:139-147.

[28] Jung JI, Koh YS, Chang K. 3D printing model before and after transcatheter aortic valve implantation for a better understanding of the anatomy of aortic root[J].Korean Circ J,2016,46:588-589.

[29] Ripley B, Kelil T, Cheezum MK, et al. 3D printing based on cardiac CT assists anatomic visualization prior to transcatheter aortic valve replacement[J].J Cardiovasc Comput Tomogr,2016,10:28-36.

[30] Maragiannis D, Jackson MS, Igo SR, et al. Replicating patient-specific severe aortic valve stenosis with functional 3D modeling[J].Circ Cardiovasc Imaging,2015,8:e003626.

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構性心臟病介入治療研究。Email:cjrzhaoshihua2009@163.com

2016-08-30