经导管主动脉瓣置换术后一年人工瓣膜影像学形态特点及其对临床的影响

王墨扬，宋光远，牛冠男，王媛，张倩，周政，张文佳，罗彤，任心爽，韩磊，吕滨，吴永健

经导管主动脉瓣置换术（TAVR）经过15年的发展与实践在全球范围完成超过30万例，其安全性及有效性已经得到广泛验证，并逐渐成为罹患主动脉瓣狭窄且外科手术禁忌或高危患者的常规治疗方式之一[1，2]。术后影像学随访是评估TAVR效果并总结临床经验的重要手段之一[3]。相比超声心动图，计算机断层摄影术（CT）在评估瓣架位置，测量人工瓣膜径线及膨胀程度，观察人工瓣叶等方面具有一定优势，在国际范围广泛应用TAVR后随访[4]。目前，我国TAVR仍处于起步阶段，且通过CT对术后人工瓣膜形态研究的数据非常有限。Venus-A主动脉瓣膜（杭州启明医疗器械有限公司）作为第一款我国自主研发的TAVR人工瓣膜，在临床试验阶段取得了良好的研究结果与实际临床疗效[5，6]，总结其术后CT随访结果对于技术和器械的改进均有实际意义。本研究旨在通过对采用Venus-A人工瓣膜行TAVR患者的术后CT特点及其对临床的影响进行分析，总结相关经验并指导临床实践。

1 资料与方法

研究对象：本研究为回顾性分析。连续纳入2012-09至2014-12连续在我中心采用Venus-A主动脉瓣膜实施TAVR并完成术后1年CT随访的主动脉瓣狭窄患者30例，其中男性20例（66.7%），平均年龄（74.9±6.6）岁。本组患者均为外科禁忌或高危风险的有临床症状的主动脉瓣狭窄患者，其TAVR入选及排除标准与既往已发表Venus-A研究[5]相同。所有患者在术前及术后1年均行主动脉根部CT扫描。

CT扫描及分析 ：30例患者均采用德国西门子双源CT机进行主动脉根部扫描，采用回顾性心电门控，于最佳收缩期及舒张期重建图像进行评估。所有CT图像均由中国医学科学院阜外医院瓣膜病核心实验室使用目前全球TAVR术前评估使用最为广泛的3 mensio 软件（版本8.1） （3 mensio Medical Imaging BV， Bilthoven， The Netherlands） 进行分析。对于主动脉根部进行曲面重建（curved multi-planar reconstruction ，CMPR），术前CT测量方法与既往研究相同[7]，记录瓣叶分型，根据自体瓣膜形态交界点数目分为二叶式主动脉瓣及三叶式主动脉瓣，测量瓣环、窦部、窦管交界、升主动脉最宽水平径线及瓣叶钙化体积[阈值采用亨氏单位（Hounsfield Unit，HU），以HU=850进行计算]。术后CT采用最佳舒张期图像进行分析。在有确切产品径线的三个平面：人工瓣膜下缘固定水平（A平面）：定义为垂直于曲面重建中心线的人工瓣架流入端的最低平面（流入端第一节点）；人工瓣膜功能水平（B平面）：定义为人工瓣架管状结构与冠状结构相交处的最窄平面，该平面为人工瓣叶开口缝制水平；人工瓣膜上端固定水平（C平面）：定义为人工瓣架流出端最宽平面（流出端第一节点）。对瓣架的外径进行测量，并计算膨胀程度（平均内径法、周长法、面积法）。膨胀率定义为：实际测量径线（平均内径或周长或面积）/制造商提供产品径线（平均内径或周长或面积）×100%（图1a、1b 、1c）。测量患者固有瓣环水平（A’平面）和固有窦部最宽水平（B’平面） 的人工瓣架长短外径并计算椭圆率。椭圆率定义为：（1-短径/长径）×100%（图1a、1b）。瓣膜置入深度采用瓣环至人工瓣架最低点垂直距离进行测量，测量三个窦底（二叶式主动脉瓣为两个）置入深度并计算平均值（图1d）。瓣叶增厚定义为在两个不同重建时像及切面均可看到至少一个或更多的人工瓣叶出现明显增厚[8]（图1e）。术中置入第二个瓣膜患者均以之后置入的瓣膜为测量对象。血流动力学指标及临床随访：本研究参考美国瓣膜病研究共识-2（VARC-2），主要观察指标为术后1年超声心动图随访术后平均跨瓣压差及最大跨瓣流速、瓣周中量及以上反流、左心室舒张末期容积及左心室射血分数（LVEF）；术后1年心功能分级以及1年内新安装永久起搏器情况。所有观察指标收集于患者门诊记录及术后1年行经胸超声心动图随访结果[9]。

图1 置入Venus-A主动脉瓣膜后计算机断层摄影术测量

统计学分析：使用SPSS 19.0软件进行统计学分析。所有计量资料均进行正态性检验和方差齐性检验；正态分布计量资料以均值±标准差表示，组间比较采用独立或配对样本t检验。计数资料以率或构成比表示，组间比较采用卡方检验；对于样本量小于40的计数资料，应用Fisher精确概率法。采用双侧检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

30例患者的基础临床资料：平均心胸外科手术风险评分（STS）为（6.2±3.8）%，体量指数（BMI）为（23.3±3.7） kg/m2；糖尿病6例（20%），高脂血症14例（46.7%），高血压16例（53.3%），术前安装永久起搏器1例（3.3%），纽约心脏协会（NYNA）心功能Ⅲ级及以上者23例（76.7%），30例患者均有心力衰竭症状。超声心动图显示最大跨瓣流速为（4.8±0.5）m/s，平均跨瓣压差为（54.9±13.7）mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）， LVEF 为（54.8±13.8）%。

30例患者的Venus A主动脉瓣膜置入结果：30例患者均于全麻或局麻加镇静状态下使用Venus A主动脉瓣膜行TAVR治疗，且术中均进行预扩张，置入型号为26 mm 瓣膜16例（53.3%）及29 mm瓣膜 14例（46.7%），其中2例置入瓣中瓣（第二个瓣膜型号均与第一个相同）。10例（33.3%）患者术中进行球囊后扩张。

30例患者CT基线数据分析：30例患者中，二叶式主动脉瓣患者7例（23.3%，其中1例为带嵴二叶瓣， 6例为无嵴二叶瓣）；三叶式主动脉瓣22例（73.3%），外科瓣膜毁损术后1例（3.3%）。平均瓣环内径为（23.6±2.0）mm，平均窦部内径为（32.0±4.2）mm，平均升主动脉最宽内径为（39.4±5.7）mm，瓣叶钙化体积（HU 850）=（408.0±212.6）mm3。与三叶式主动脉瓣患者比较，二叶式主动脉瓣患者的升主动脉最宽内径较大[（44.9±2.5）mm vs（37.9±5.3）mm，P＜0.001]。

30例患者术后1年CT随访结果（表1）：平均随访时间为（12.1±0.4）个月。

表1 经导管主动脉瓣置入术后1年计算机断层摄影术测量结果（±s）

表1 经导管主动脉瓣置入术后1年计算机断层摄影术测量结果（±s）

注：BAV：二叶式主动脉瓣；TAV：三叶式主动脉瓣；A平面：人工瓣膜下缘固定水平；B平面：人工瓣膜功能区水平；C平面：人工瓣膜上缘固定水平；A’平面：固有瓣环水平；B’平面：固有窦部最宽水平。与A、C平面膨胀率（面积法）比较* P＜0.05 ; 与同组平均内径法比较▲P＜0.05。#：有1例患者是外科瓣膜毁损行经导管主动脉瓣置换术，外科人工瓣膜无法分类进入二叶主动脉瓣或三叶主动脉瓣

项目 全部患者(n=30)BAV患者(n=7)TAV患者(n=22) # P值A平面膨胀率 (%)瓣膜置入深度 (mm) 10.3±3.5 13.0±2.0 9.3±3.5 0.020

使用制造商提供准确径线的三个平面测量结果显示，30例患者在人工瓣膜功能水平（B平面）均扩张良好，面积法、周长法、平均内径法其平均膨胀率均＞100%。参照既往的研究经验采用面积法比较膨胀率[10]，30例患者B平面膨胀率（面积法）比A 平面膨胀率 [（106.7±17.2）% vs（84.1±20.6）%]、C 平面膨胀率 [（106.7±17.2）% vs（86.0±15.3）%]比较均较高（P均＜0.05）；B平面膨胀率面积法[（106.7±17.2） % vs （103.1±8.6）%，P=0.004]、周长法[（103.9±8.0）% vs （103.1±8.6）%，P=0.007]与平均内径法比较均更高。 A’平面（固有瓣环水平）椭圆率与B’平面（固有窦部最宽水平）椭圆率比较[（15.7±10.4）% vs （16.2±9.7）% ]，差异无统计学意义（P=0.565）。 B’平面椭圆率小于15%的患者16例（53.3%）。二叶式主动脉瓣患者与三叶式主动脉瓣患者比较，B平面膨胀率、A’、B’平面椭圆率、瓣叶增厚比例的差异均无统计学意义（P均＞0.05）；二叶式主动脉瓣患者的A平面膨胀率（平均内径法、周长法）、C平面膨胀率（平均内径法、面积法）均较三叶式主动脉瓣患者大，且人工瓣膜置入深度更深，差异均有统计学意义（P均＜0.05）。

30例患者术后1年超声心动图检查结果（表2）：与基线超声心动图指标比较， 30例患者主动脉瓣平均跨瓣压差明显下降[（9.5±4.2） mmHg vs（54.9±13.7） mmHg，P＜0.001]、最高跨瓣流速减低 [（2.2±0.5）m/s vs（4.8±0.7）m/s，P＜0.001）、LVEF明显提高[（66.3±6.3）% vs （54.8±13.8）%，P＜0.001]，NYHA心功能分级≥Ⅲ级患者比例明显下降（13.3% vs 76.7%，P＜0.001）。30例患者人工瓣膜功能水平膨胀程度对比（表2）： 既往研究经验通常以B平面膨胀率（面积法）≥100%为功能区膨胀完全定义[10]，30例患者中，B平面面积膨胀率：≥100% 者23例（76.7%），90% ≤膨胀率＜100%者4例（13.3%），膨胀率＜90% （严重膨胀不全）者3例（10%，其中1例为三叶瓣瓣叶增生严重窦部空间狭小患者，1例为无冠瓣有巨大不对称钙化患者，1例为外科瓣膜置换术后生物瓣毁损患者，图2）。

表2 人工瓣膜功能区平面膨胀程度对比（±s）

表2 人工瓣膜功能区平面膨胀程度对比（±s）

注：B平面：人工瓣膜功能区水平； B’平面：固有窦部最宽水平；CT：计算机断层摄影术；LVEF：左心室射血分数；LVEDV：左心室舒张末期容积；PVL：瓣周反流；NYHA：纽约心脏协会。1 mmHg=0.133 kPa。与基线超声心动图指标比较*P＜0.05

项目 全部患者 (n=30) B平面面积膨胀率＜100%者 (n=7) B平面面积膨胀率≥100%者 (n=23) P值二叶式主动脉瓣[例 (%)] 7 (23.3) 1 (14.3) 6 (26.0) 0.639

B平面面积膨胀率≥100%者较膨胀率＜100%者，在基线超声心动图指标、术前CT主动脉根部形态径线、钙化体积（HU850）、是否术中球囊后扩张、以及术后1年CT检测的瓣膜置入深度，人工瓣膜增厚比例、术后1年超声心动图检测的平均跨瓣压差、LVEF、左心室舒末期容积、中度及以上瓣周反流及术后1年NYHA心功能≥Ⅲ级患者比例，差异均无统计学意义（P均＞0.05）。B平面面积膨胀率≥100%者与膨胀率＜100%者比较，窦部水平（B’平面）椭圆率较小[（14.0±9.3）% vs （22.9±8.5）%，P=0.035]、术后1年最大跨瓣流速的改善更为明显[（2.1±0.4）m/s vs （2.6±0.5）m/s，P=0.023）]。术后1年内新安装永久起搏器3例（10%），其与27例未安装永久起搏器患者相比，瓣膜置入深度[（9.2±3.7）mm vs （10.4±3.5）mm]，差异无统计学意义（P=0.571）。

图2 置入Venus-A主动脉瓣膜功能区平面膨胀不全示例

3 讨论

Venus-A主动脉瓣膜作为一款自膨胀人工瓣膜，其“环上瓣”的设计理念对于瓣环水平钙化增生导致的人工瓣膜功能障碍具有一定预防作用，而功能区域的膨胀程度达标是保证瓣膜功能正常的前提。早期研究认为如钙化增生程度过重或瓣膜径向支撑力不足均可能导致瓣膜扩张不充分从而影响瓣膜功能及预后[11]，但随着瓣膜器械水平的不断发展，人工瓣膜在支撑力方面有了长足进步。本研究中对比Venus-A瓣膜A、B、C三个平面，可明显看到无论在上端及下缘固定水平（A、C平面）膨胀率如何，在功能水平（B平面）瓣膜膨胀程度始终保持良好，并明显高于上下固定区域，从而保证了手术效果及术后1年血流动力学结果。根据Venus-A推荐最佳释放深度（瓣环下4 mm）及实际释放位置分析，B’平面（固有窦部最宽水平）基本位于人工瓣叶下缘或中部，符合本研究结果中B平面膨胀率与B’平面椭圆率具有明显相关性的结果，结合该两个平面结果可更好判断瓣膜功能区形态学特征。既往研究评价球囊扩张瓣膜多采用椭圆率＜10%作为近圆形标准[12]，但Schuhbaeck等[13]发现自膨胀瓣膜其术后瓣架椭圆率较球囊膨胀瓣膜更大，考虑与两种瓣膜不同术后扩张方式相关。本组患者B’平面椭圆率接近15%， 与既往研究结果相符。

对于中国TAVR患者人群，既往研究结果表明二叶式主动脉瓣患者比例明显高于西方，且具有钙化增生严重，瓣叶分型复杂等特点[14]。本研究中二叶式主动脉瓣患者组在功能区水平膨胀率表现良好且与三叶瓣组无明显差异，但存在二叶瓣组无嵴比例较高（6/7例），因带嵴二叶瓣具有更为复杂的瓣环上结构和更为困难的瓣环上扩张程度，故在带嵴二叶式主动脉瓣患者中的术后形态特点仍需积累病例进行总结。本研究患者中二叶式主动脉瓣患者在A、C平面膨胀率高于三叶瓣患者，考虑A平面为瓣膜流入端最低水平，标准置入深度情况下应位于左心室流出道，而二叶瓣组患者置入深度明显深于三叶瓣组患者，故A平面更深入左心室，其外周空间增大导致膨胀更为充分。C平面为瓣膜流出端最宽水平，置入后基本附着于升主动脉壁，而二叶瓣组在术前升主动脉最宽内径明显高于三叶瓣组，故该水平膨胀率较三叶瓣更大。

本研究患者B平面在平均内径法、周长法、面积法三种方法测量平均膨胀率均大于100%，考虑其原因与人工瓣膜径线制作存在±0.5 mm的细微差异与CT图像对于类似钙化的高密度物体具有轻度放大效应有关[15]。Jilaihawi等[16]采用术后造影直接测量Corevalve人工瓣膜其B平面，完全膨胀（膨胀率≥100%）比例仅为38%，明显低于本研究结果。本研究未发现功能区膨胀率与钙化程度、后扩张、置入深度相关，但分析膨胀率＜90%的3例患者可发现，均存在不同原因导致的窦部空间不足的情况。Gerstmeyer等[12]曾发现不对称的钙化可导致瓣架出现严重的变形，而钙化方向位移困难导致了窦部空间的相对不足。Azadani等[17]对外科瓣膜毁损术后TAVR患者分析，结果提示外科瓣膜可限制TAVR瓣膜的充分扩张和延展。本研究中出现膨胀严重不全患者2例与相关研究结果相符，另1例为瓣叶增生过重，窦部容积相对不足。故Venus-A在钙化瓣叶中及无嵴二叶瓣的患者其功能区膨胀能力得到证实，但如有本身窦部容积受限或外科瓣膜术后的情况，应特别注意瓣膜型号的选择和策略。对于术后血流动力学方面，虽然B平面面积膨胀率＜100%患者术后最大跨瓣流速更大，但对于左心室收缩功能和临床心功能改善无明显影响。

在置入 Venus-A主动脉瓣膜1年后CT测量功能区水平膨胀率良好，完全膨胀比例高，二叶瓣与三叶瓣主动脉瓣患者的膨胀率无明显差异。未膨胀完全患者最大跨瓣流速高于膨胀完全患者，但对LVEF、心功能分级改善方面无明显影响，血流动力学总体满意。