龔俊松，張茗卉，鄭芝蘭，康文英，李 慧，段福建

(1.中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院，北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院，國(guó)家心血管病中心，阜外醫(yī)院 a.麻醉科；b.超聲科，北京 100037；2.西門子醫(yī)療系統(tǒng)有限公司臨床科研部，上海 201318)

近年來(lái)，主動(dòng)脈瓣-二尖瓣偶聯(lián)機(jī)制受到心臟外科越來(lái)越多的關(guān)注，研究表明兩者在解剖結(jié)構(gòu)上通過(guò)共有的纖維組織連接，在心動(dòng)周期中協(xié)同作用，維持左心室的正常功能[1]。既往研究表明二維超聲心動(dòng)圖很難定量二者的空間結(jié)構(gòu)，而運(yùn)用三維經(jīng)食管超聲心動(dòng)圖(three-dimensional transesophageal echocardiography，3D-TEE)，能夠呈現(xiàn)主動(dòng)脈根部、二尖瓣及二者的空間結(jié)構(gòu)，其定量參數(shù)分析的準(zhǔn)確性已得到研究證實(shí)[2，3]。然而，由于傳統(tǒng)3D-TEE空間分辨率較低，對(duì)于二者偶聯(lián)機(jī)制的研究局限于靜態(tài)時(shí)相的測(cè)量，對(duì)于其在心動(dòng)周期中的變化規(guī)律無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)估。Siemens公司近年來(lái)研發(fā)的eSie Valves四維自動(dòng)定量分析系統(tǒng)解決了上述局限，能夠快速重建主動(dòng)脈瓣-二尖瓣偶聯(lián)模型，并半自動(dòng)或自動(dòng)獲得其全心動(dòng)周期定量數(shù)據(jù)。本研究旨在應(yīng)用eSie Valves四維自動(dòng)定量分析系統(tǒng)評(píng)估主動(dòng)脈瓣-二尖瓣偶聯(lián)機(jī)制，探討主動(dòng)脈瓣、二尖瓣及其偶聯(lián)參數(shù)隨心動(dòng)周期的變化規(guī)律。

1 資料與方法

1.1 一般資料2018年9～12月于中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院因懷疑卵圓孔未閉或心房顫動(dòng)行射頻消融手術(shù)前除外左心血栓接受經(jīng)食道超聲心動(dòng)圖(Transesophageal echocardiography，TEE)檢查的患者38例。排除標(biāo)準(zhǔn)：①已知瓣膜病變或心臟瓣膜手術(shù)病史；②已知先天性心臟??；③陳舊性及急性心肌梗死；④心臟起搏器、封堵器或其它金屬植入物術(shù)后；⑤心肌病及各種原因心功能不全(NYHA心功能III或IV級(jí))；⑥持續(xù)心房顫動(dòng)；⑦存在TEE檢查禁忌證，所有患者檢查前簽署知情同意書。本研究共入組38例患者，有1例患者因主動(dòng)脈瓣中度狹窄，1例因主動(dòng)脈瓣中度返流被排除，其余36例患者均獲得滿意圖像，其中男24例(66.7%)，女12例(33.3%)，年齡26～76歲[(49.9±14.9)歲]，其中伴高血壓15例(41.7%)，糖尿病11例(30.6%)，高脂血癥10例(27.8%)，吸煙史者12例(33.3%)，陣發(fā)房顫19例(52.8%)，合并卵圓孔未閉15例(41.7%)。

1.2 方法

1.2.12D-TTE及3D-TEE檢查 采用西門子ACUSON SC2000彩色超聲診斷儀，分別匹配4 Vic心臟彩超探頭(頻率1.25～4.5 MHz)及Z6 Ms經(jīng)食管超聲三維探頭(頻率3.0～6.3 MHz)。依據(jù)美國(guó)超聲心動(dòng)圖協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)，于胸骨旁標(biāo)準(zhǔn)左心室長(zhǎng)軸切面測(cè)量左心室舒張末期內(nèi)徑、心室收縮末期測(cè)量左心房?jī)?nèi)徑、采用改良Simpsons法評(píng)估左心室收縮功能。3D-TEE檢查患者局部麻醉，連接體表心電圖，采用食管中段左心室長(zhǎng)軸切面，幀頻范圍16～20幀/秒，調(diào)整其位置、增益，獲取實(shí)時(shí)三維全容積成像，使主動(dòng)脈瓣環(huán)及二尖瓣環(huán)清晰完整顯像。所有圖像均連續(xù)采集3個(gè)心動(dòng)周期并存儲(chǔ)。

1.2.2三維自動(dòng)定量分析 應(yīng)用脫機(jī)分析軟件eSie Valves四維自動(dòng)定量分析軟件(西門子公司eSie Valves，SC2000 Prime4.0)對(duì)三維原始圖像進(jìn)行定量分析，選用半自動(dòng)動(dòng)態(tài)分析功能。步驟如下：①自動(dòng)追蹤一個(gè)心動(dòng)周期每一幀圖像于矢狀面、冠狀面、橫切面的主動(dòng)脈瓣環(huán)及瓣葉，適當(dāng)手動(dòng)微調(diào)確保追蹤準(zhǔn)確性，軟件自動(dòng)重建主動(dòng)脈根部三維模型(圖1)，主動(dòng)脈瓣環(huán)相關(guān)參數(shù)：瓣環(huán)面積、周長(zhǎng)、內(nèi)徑、瓣緣對(duì)合高度、瓣葉高度；②按上述主動(dòng)脈瓣模型建立方法，建立二尖瓣三維模型(圖2)，二尖瓣環(huán)相關(guān)參數(shù)：瓣環(huán)面積、前、后瓣環(huán)周長(zhǎng)、前后徑(前瓣環(huán)到后瓣環(huán)的距離)、瓣環(huán)高度(瓣環(huán)最高點(diǎn)到最低

圖1 eSie Valves四維自動(dòng)定量分析系統(tǒng)自動(dòng)重建主動(dòng)脈根部三維模型 不同切面圖形(a、b、c)，在自動(dòng)分析的基礎(chǔ)上輔助手動(dòng)微調(diào)，最后重建主動(dòng)脈根部三維模型(d)。

圖3 eSie Valves四維自動(dòng)定量分析系統(tǒng)圖像 a：主動(dòng)脈瓣-二尖瓣偶聯(lián)三維模型b：主動(dòng)脈瓣環(huán)-二尖瓣環(huán)夾角在心動(dòng)周期中變化趨勢(shì)

點(diǎn)的距離)；③依據(jù)上述分析獲得主動(dòng)脈瓣-二尖瓣偶聯(lián)模型三維模型，獲得參數(shù)：主動(dòng)脈瓣環(huán)與二尖瓣環(huán)間夾角 (aortic-mitral angle，AMA)、主動(dòng)脈瓣-二尖瓣中心距離。最后生成主動(dòng)脈瓣-二尖瓣偶聯(lián)三維模型，并繪制出參數(shù)在整個(gè)心動(dòng)周期的變化趨勢(shì)圖(圖3)，選取整個(gè)心動(dòng)周期中最大值及最小值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

1.2.3重復(fù)性檢驗(yàn) 選取每個(gè)測(cè)量參數(shù)最大值或平均值進(jìn)行重復(fù)性檢驗(yàn)，組內(nèi)重復(fù)性檢驗(yàn)采用同一位醫(yī)師在1周內(nèi)對(duì)所有患者三維圖像重復(fù)測(cè)量上述參數(shù)；由另一位同資歷醫(yī)師重復(fù)上述過(guò)程并測(cè)量相關(guān)參數(shù)進(jìn)行組間重復(fù)性檢驗(yàn)。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。正態(tài)分布計(jì)量資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。心動(dòng)周期中測(cè)量參數(shù)變化情況采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。組內(nèi)重復(fù)性評(píng)價(jià)采用相關(guān)系數(shù)(ICC，低于0.4 表示信度較差，高于0.75表示信度良好)檢驗(yàn)，結(jié)果以均值(95%可信區(qū)間)表示。P< 0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 主動(dòng)脈瓣-二尖瓣偶聯(lián)相關(guān)參數(shù)及分析結(jié)果入選患者均獲得完整的心動(dòng)周期動(dòng)態(tài)分析結(jié)果及動(dòng)態(tài)曲線圖。選取最大及最小值分析二者在同一心動(dòng)周期的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，顯示所有參數(shù)最大值及最小值的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P< 0.001)，見表1。對(duì)于主動(dòng)脈瓣形態(tài)分析獲得主動(dòng)脈瓣環(huán)徑、瓣環(huán)周長(zhǎng)、瓣環(huán)面積在心動(dòng)周期中呈規(guī)律變化，即其在等容收縮期達(dá)到最大值，然后逐漸減小至舒張?jiān)缙谶_(dá)到最低值；主動(dòng)脈瓣緣對(duì)合高度在心動(dòng)周期中呈明顯變化(44.6±9.1)%，同時(shí)無(wú)冠瓣葉高度在心動(dòng)周期中變化率明顯小于右、左冠瓣(28.7±6.9，40.1±7.4，43.8±10.3，P< 0.001)。

二尖瓣環(huán)面積與主動(dòng)脈瓣環(huán)面積呈相反變化趨勢(shì)，即二尖瓣環(huán)面積于舒張?jiān)缙谶_(dá)到峰值(866.4±160.4)mm2，此時(shí)主動(dòng)脈瓣環(huán)面積處于最小值(413.5±62.9)mm2；收縮期二尖瓣環(huán)面積位于最小值(621.7±149.0)mm2，主動(dòng)脈瓣環(huán)面積則逐漸達(dá)到峰值(517.2±71.8)mm2。主動(dòng)脈瓣-二尖瓣偶聯(lián)相關(guān)參數(shù)AMA(圖4A)及主動(dòng)脈瓣-二尖瓣中心距離(圖4B)在心動(dòng)周期中呈規(guī)律變化，等容收縮期中心距離最大(21.6±1.4)mm，其后隨左心室容量變化致等容舒張期達(dá)到最小值(18.4±2.0)mm；AMA在收縮末期最小(94.3±12.7)°，在舒張期達(dá)到峰值(124.8±9.3)°。

圖4 eSie Valves四維自動(dòng)定量分析系統(tǒng)圖像 A：主動(dòng)脈瓣環(huán)-二尖瓣環(huán)夾角；B：主動(dòng)脈瓣-二尖瓣中心距離

表1 eSie Valves四維自動(dòng)定量分析結(jié)果

注：*P< 0.001無(wú)冠瓣瓣葉高度vs 左冠瓣瓣葉高度，#P< 0.001無(wú)冠瓣瓣葉高度vs 右冠瓣瓣葉高度

2.2 重復(fù)性檢驗(yàn)在同一醫(yī)師和不同醫(yī)師間的兩次重復(fù)測(cè)量結(jié)果ICC值均>0.75 (P< 0.05)，見表2，提示重復(fù)性好，數(shù)據(jù)可靠。

表2 eSie Valves四維自動(dòng)定量分析結(jié)果重復(fù)性檢驗(yàn)

3 討論

一直以來(lái)，國(guó)內(nèi)外通常將主動(dòng)脈瓣和二尖瓣作為解剖及功能獨(dú)立的兩部分進(jìn)行研究，而對(duì)二者偶聯(lián)機(jī)制關(guān)注甚少[4，5]。主動(dòng)脈瓣環(huán)和二尖瓣瓣環(huán)共同附屬于心臟纖維骨架結(jié)構(gòu)，其二者之間的空間夾角及中心距離隨心動(dòng)周期呈動(dòng)態(tài)變化，可反應(yīng)二者的偶聯(lián)關(guān)系。既往對(duì)于其空間三維結(jié)構(gòu)的研究多使用放射標(biāo)記物標(biāo)記動(dòng)物瓣環(huán)，追蹤其運(yùn)動(dòng)軌跡[6，7]。近年來(lái)3D-TEE廣泛應(yīng)用于臨床，但因其成像依賴于多心動(dòng)周期拼接，空間分辨率較低，定量分析準(zhǔn)確性還受到質(zhì)疑?；?D-TEE的瓣膜定量軟件eSie Valves為單心動(dòng)周期成像，不受心律影響，提高了空間分辨率，使定量分析結(jié)果與CT等設(shè)備的一致性明顯提高[8，9]。其構(gòu)建了主動(dòng)脈瓣-二尖瓣偶聯(lián)空間模型，并提供全心動(dòng)周期變化曲線及參數(shù)。本研究應(yīng)用此技術(shù)探索心臟結(jié)構(gòu)無(wú)顯著異常人群的主動(dòng)脈瓣-二尖瓣動(dòng)態(tài)偶聯(lián)機(jī)制，相關(guān)研究在國(guó)內(nèi)外較少，研究方法及研究視角具有一定的創(chuàng)新性。

研究成功獲得主動(dòng)脈根部三維模型，顯示其結(jié)構(gòu)呈“冠冕型”，主動(dòng)脈瓣瓣環(huán)徑、瓣環(huán)面積及周長(zhǎng)、瓣緣對(duì)合高度均在心動(dòng)周期中不斷變化。其中無(wú)冠瓣葉高度變化率明顯小于左、右冠瓣，與其他研究結(jié)果一致[10]，符合其形態(tài)學(xué)“固定”于共同纖維組織的特點(diǎn)；此外，研究結(jié)果表明二尖瓣環(huán)形態(tài)呈“馬鞍型”，瓣環(huán)面積、周長(zhǎng)、前后徑及瓣環(huán)高度在心動(dòng)周期均發(fā)生動(dòng)態(tài)變化，其中前瓣環(huán)周長(zhǎng)變化小于后瓣環(huán)。原因與解剖上二尖瓣前瓣環(huán)及無(wú)冠瓣錨定于共同纖維組織有關(guān)，說(shuō)明共同纖維連接同時(shí)作用于兩瓣環(huán)，維持其二者處于相對(duì)固定位置，使其在心動(dòng)周期中成為一個(gè)有機(jī)整體[9]。

本研究結(jié)果提示主動(dòng)脈瓣及二尖瓣環(huán)面積存在“此消彼長(zhǎng)”的相對(duì)變化規(guī)律，即舒張?jiān)缙诙獍戥h(huán)面積達(dá)到峰值時(shí)主動(dòng)脈瓣環(huán)面積處于最小值；相反，收縮期二尖瓣環(huán)面積位于最小值時(shí)主動(dòng)脈瓣環(huán)面積達(dá)到峰值。這種變化與其協(xié)同作用于左心室射血，維持左心室功能相關(guān)。AMA及主動(dòng)脈瓣-二尖瓣中心距離是反應(yīng)二者偶聯(lián)機(jī)制的重要參數(shù)，本研究表明心室收縮期兩瓣環(huán)共同向心尖部位移，維持角度在一定范圍內(nèi)變化至最小值，共同維持左心室收縮運(yùn)動(dòng)，這一變化規(guī)律與既往研究類似[10～12]。以上研究結(jié)果對(duì)于進(jìn)一步研究疾病人群主動(dòng)脈瓣-二尖瓣環(huán)偶聯(lián)機(jī)制，探討瓣膜手術(shù)中二者相互影響具有重要應(yīng)用價(jià)值。

本研究仍有諸多不足，因正常人群無(wú)經(jīng)食管超聲檢查指證，故納入人群為心臟結(jié)構(gòu)及功能大致正常的心律失常及卵圓孔未閉患者，且作為早期探索性研究，研究質(zhì)量也受樣本量偏小的影響。未來(lái)課題組計(jì)劃加大研究樣本量，并在特定疾病人群中進(jìn)行深入探索。

綜上，eSie Valves四維自動(dòng)定量分析系統(tǒng)能重建主動(dòng)脈瓣根部、二尖瓣及二者空間偶聯(lián)模型，測(cè)量多項(xiàng)相關(guān)參數(shù)，為主動(dòng)脈瓣-二尖瓣偶聯(lián)機(jī)制的定量研究提供了新工具，可為瓣膜手術(shù)的診斷及治療決策提供參考，具有一定的臨床應(yīng)用價(jià)值。