王代嬌 宋宏寧 陳金玲

(武漢大學人民醫(yī)院超聲影像科,湖北 武漢 430060)

二葉式主動脈瓣(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,從無功能障礙到嚴重的主動脈瓣狹窄(aortic stenosis,AS)或主動脈瓣反流(aortic regurgitation,AR)。此外,BAV還可伴有大動脈病變、感染性心內(nèi)膜炎、心肌病或其他先天性疾病[3]。因此,早期準確評估BAV形態(tài)及功能對臨床上制定干預策略和預防各種并發(fā)癥至關(guān)重要。超聲心動圖在臨床實踐中是用于全面評估BAV的一線成像技術(shù)[2]。現(xiàn)分別從BAV形態(tài)學、并發(fā)癥、相關(guān)主動脈病變及臨床干預的超聲心動圖評估等方面進行綜述,并對未來評估方向予以展望,為BAV患者個體化診療提供依據(jù)。

1 BAV發(fā)病機制及分型

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

從外科角度來看,Sievers分型[8]廣泛應用于臨床,根據(jù)融合嵴的數(shù)量將BAV分為3型:Type 0型(無嵴)、TypeⅠ型(1個嵴)和TypeⅡ型(2個嵴),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]。而最新國際共識[3]認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瓣葉構(gòu)成,分前對后表型和側(cè)對側(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,共識認為稱單葉瓣較為合適。

2 BAV超聲心動圖評估現(xiàn)狀及進展

2.1 形態(tài)學

經(jīng)胸超聲心動圖(transthoracic echocardiography,TTE)在臨床實踐中是用作診斷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軸和大動脈短軸切面能準確診斷80%～90%的BAV[9]。在長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瓣葉,有時可見融合嵴,收縮期瓣葉明顯分離,可見典型主動脈瓣“魚嘴樣”瓣口及瓣葉連合線[9]。

但TTE分辨率有限,特別是當瓣葉增粗鈣化、合并炎癥時,極易將其誤診為退行性瓣膜病或風濕性瓣膜病[2]。經(jīng)食管超聲心動圖(transesophageal echocardiography,TEE)以更好的分辨率提高了BAV診斷的準確性,準確率為90.1%,且在區(qū)分BAV表型上比TTE更有優(yōu)勢,因為TEE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表型的準確性,認為TEE在鑒別BAV表型方面有很好的診斷價值,且3D-TEE較2D-TEE可立體觀察主動脈瓣的形態(tài)、數(shù)目、瓣口上下結(jié)構(gòu)全貌及鈣化等解剖細節(jié)。Levack等[11]在此基礎(chǔ)上對BAV和TAV人群使用定制圖像分析軟件評估發(fā)現(xiàn),基于單模態(tài)3D-TEE的建?？啥棵枋鲋鲃用}瓣和主動脈根部的幾何形狀。Yeats等[12]更是將3D打印和計算機建模結(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估壓力梯度和流體滯留區(qū),尤其是在接受經(jīng)導管主動脈瓣植入(transcatheter aortic valve implantation,TAVI)評估的年輕BAV患者中,通過提供裝置功能及耐久性等相關(guān)信息預測術(shù)中和術(shù)后風險,來評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價瓣膜功能的重要參數(shù),因為異常主動脈瓣瓣葉變形會導致瓣膜間質(zhì)細胞信號改變,進而導致鈣化的發(fā)生和進展,而BAV由于其瓣葉形態(tài)異常會更易發(fā)生鈣化。Rego等[13]開發(fā)了一種基于臨床成像模式的計算建模管道,利用TAV和BAV人群實時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,且預測了主動脈瓣鈣化的發(fā)生和進展。

TTE評估BAV瓣膜鈣化同樣基于胸骨旁左心室長軸和大動脈短軸切面,特點是瓣葉增厚、回聲增強,并根據(jù)鈣化程度對其進行半定量評估,其中有按瓣葉鈣化厚度進行評分:0分(正常)、1分(<2 mm)、2分(2～4 mm)、3分(>4 mm)和4分(>6 mm)[14]。但當鈣化程度為中度以上時,形成的聲影可能會模糊瓣環(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在評估BAV表型上無明顯差異[9]。雖然主動脈瓣鈣化的超聲心動圖半定量評分已得到驗證,但在對鈣化精準的定位和量化上CT明顯優(yōu)于超聲心動圖[2]。通過CT計算可得到主動脈瓣鈣化評分,根據(jù)其分值高低評估瓣膜鈣化嚴重程度。近期研究[15]顯示,伴有重度AS的BAV患者主動脈瓣鈣化評分明顯升高。然而,考慮到CT不可避免的輻射暴露風險,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)情況下需進行主動脈瓣置換(aortic valve replacement,AVR)或修復術(shù)[2]。BAV患者表型、融合嵴及一些心血管危險因素的存在與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是以血流動力學評估和量化主動脈瓣功能障礙的最佳方法[2-3]。

TTE評估BAV-AS程度分級基于TAV相同參數(shù),主要是主動脈峰值血流速度、平均跨瓣壓差以及主動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脈瓣口即可獲得[2,17]。TTE同樣可評估BAV-AR嚴重程度,在胸骨旁左心室長軸切面可見主動脈反流束進入左心室,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行分級[17]。雖然縮流頸寬度可應用于BAV偏心反流束的評估,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估AR[17]。當偏心射流難以量化時,心臟磁共振可發(fā)揮更好的作用,特別是當降主動脈內(nèi)出現(xiàn)全舒張期逆行血流時,說明存在顯著AR,且隨著四維血流MRI技術(shù)的發(fā)展,其在評估AR方面將會越來越精確[2]。

2.4 相關(guān)主動脈病變

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

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

與傳統(tǒng)參數(shù)主動脈直徑相比,有研究[1,19]指出BAV早期主動脈壁彈性受損是主動脈病變的病理生理機制之一,能更早地反映主動脈病變。Longobardo等[19]利用超聲斑點追蹤技術(shù)評估BAV主動脈壁彈性發(fā)現(xiàn)主動脈壁縱向應變絕對值較低,這與行主動脈預防性手術(shù)和其進行性擴張顯著相關(guān),有助于識別主動脈直徑在正常范圍內(nèi)但需密切隨訪的高?；颊摺arlos等[22]同樣利用斑點追蹤技術(shù)發(fā)現(xiàn)BAV主動脈整體縱向應變與AR顯著相關(guān)。

另外,關(guān)于BAV主動脈內(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患者主動脈內(nèi)血流不對稱并伴有渦流形成,進而導致主動脈擴張,且表型、血流模式不同。

2.5 超聲心動圖在BAV臨床干預中的評估價值

超聲心動圖準確評估BAV形態(tài)及功能對臨床干預必要性及策略制定至關(guān)重要?！?020 ACC/AHA心臟瓣膜病管理指南》[7]指出,無論癥狀如何,主動脈竇部或升主動脈直徑≥5.5 cm的BAV患者均建議手術(shù)干預,且一旦通過TTE等成像技術(shù)檢測到主動脈根部或升主動脈≥4.0 cm,建議進行終身連續(xù)評估。有研究[4]通過TTE測量升主動脈直徑來評估BAV和TAV行AVR后的中期療效及相關(guān)危險因素,指出與TAV人群相比,BAV患者術(shù)后升主動脈更易繼續(xù)擴張,且BAV-Type Ⅰ型、年齡≥40歲、AR與術(shù)后升主動脈持續(xù)擴張呈獨立正相關(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TTE測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、左室射血分數(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對照組相比,BAV左心室心肌力學顯著受損,且與患者出現(xiàn)癥狀和需AVR的風險增加相關(guān)。Kong等[24]基于超聲二維斑點追蹤技術(shù)發(fā)現(xiàn)盡管BAV患者左室射血分數(shù)正常,其縱向應變值仍顯著降低,≤13.6%提示左心室收縮功能障礙,且與聯(lián)合終點風險(如達到手術(shù)指征、行AVR、死亡)增加獨立相關(guān)。

指南[25]建議對有癥狀的BAV重度AS患者進行干預,通常在臨床上選擇AVR或TAVI。對于低壓差-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荷超聲心動圖有助于鑒別真性與假性重度AS,且需著重評估左心室收縮儲備(左室射血分數(shù)或整體縱向應變值的變化、每搏輸出量增加≥20%及跨瓣壓差和瓣口面積的變化),儲備不足會增加不良事件的風險,若負荷超聲心動圖下無左心室收縮儲備,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,精準的術(shù)前評估、合適的人工瓣膜選擇對計劃和成功實施TAVI至關(guān)重要。長期以來,CT是TAVI術(shù)前評估及指導瓣膜型號選擇的首選方法,但因CT有輻射暴露等風險,3D-TEE成為重要的替代檢查方法,不僅可在術(shù)前評估主動脈瓣葉形態(tài)和功能,測量主動脈根部結(jié)構(gòu)相關(guān)參數(shù),還可用于術(shù)中連續(xù)監(jiān)測以實時指導TAVI術(shù)中人工瓣膜釋放及術(shù)后即刻瓣膜功能評估,缺點在于需全身麻醉及探頭可能阻擋透視視野[17]。有研究[27]對擬行TAVI的BAV患者術(shù)前進行3D-TEE和CT檢查,將所測得主動脈瓣環(huán)相關(guān)參數(shù)進行分析發(fā)現(xiàn),二者的測量值有較好的一致性,且所預測的瓣膜型號無顯著性差異,因此認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提供瓣膜型號選擇。

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

3 展望及小結(jié)

TTE是評估BAV瓣膜形態(tài)學、血流動力學的一線成像技術(shù)[2-3]。TEE比TTE診斷BAV更具優(yōu)勢[2]。當需要對BAV患者瓣膜鈣化進行準確的定性、定量評估時,相比于3D-TEE,更推薦使用CT。對于BAV相關(guān)主動脈疾病血流動力學變化的評估,心臟磁共振尤其是四維血流MRI技術(shù)有望成為研究BAV主動脈血流動力學改變的主要手段[30]。

3D打印和計算機建模技術(shù)可準確構(gòu)建BAV主動脈根部的幾何形狀,并可通過術(shù)前模擬預測術(shù)后瓣周漏、冠狀動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自動分析軟件的推廣應用,BAV相關(guān)人工智能分析將成為未來的研究方向[12]。

總之,超聲心動圖雖在某些情況下受限于分辨率和主觀經(jīng)驗的影響,但仍是一種準確、無創(chuàng)、便捷、價廉和可重復的影像學技術(shù),可作為BAV患者早期篩查和診斷的常規(guī)方法,建立以超聲心動圖為主的多模態(tài)成像模式對BAV患者進行評估,對實現(xiàn)該類患者的個體化診療具有重要意義。