MSCT评价心动周期中主动脉瓣环动态变化

顾 敏，陈辉月，王汉升，庞 娅，陶 黎，李傲天，方维东*，李 康

(1.重庆医科大学附属第一医院放射科，重庆 400016；2.重庆市人民医院中国科学院大学重庆医院放射科，重庆 400013)

主动脉瓣狭窄(aortic stenosis， AS)是常见的心血管疾病之一，出现临床症状后病情进展迅速，若不及时治疗，2年内死亡率高达50%[1]。传统主动脉瓣置换手术存在诸多合并症及禁忌证，且30%患者不能耐受[2]。经导管主动脉瓣置换术(transcatheter aortic valve replacement， TAVR)为治疗中高危手术风险患者提供了新的手段[3]，但为非直视手术，故手术是否成功有赖于术前影像学检查提供的主动脉根部解剖数据，尤其是准确的主动脉瓣环(aortic annulus， AA)直径。既往研究[4-5]测量AA多基于单一时相、单一平面、单一参数，未考虑心动周期对瓣环直径的影响。本研究采用MSCT三维成像，分析心动周期中AA的动态变化规律，分析各测量参数的变化特点和差异及钙化对瓣环运动的影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2015年9月—2018年3月重庆市人民医院69例AS患者，男29例，女40例，年龄 52～96岁，平均(76.7±10.3)岁。纳入标准：有临床症状，经超声诊断为重度AS，主动脉瓣口面积<1 cm2，平均跨瓣压差≥40 mmHg。排除标准：严重心律不齐，心率>75次/分，左心室流出道狭窄，胸主动脉瘤，先天性心脏病，曾接受过心胸部手术。同期纳入在本院接受体检的69名志愿者作为正常对照组，男29名，女40名，年龄31～92岁，平均(61.9±11.5)岁，均无瓣膜疾病、冠心病及其他器质性心脏疾病。对所有受检者均于1周内完成冠状动脉CTA和超声检查，检查前未服用倍他洛克与硝酸甘油。本研究经重庆市人民医院伦理委员会批准。

1.2 仪器与方法 采用Philips Brilliance 128层纳米CT扫描仪，回顾性心电门控冠状动脉扫描方案。扫描参数：管电压120 kV，管电流350 mAs，准直器宽度0.625 mm，旋转时间0.4 s，螺距0.2，重建层厚 0.67 mm，重建间隔0.4 mm。增强时经肘正中静脉团注对比剂碘帕醇(370 mgI/ml)，剂量70 ml，流率4～5 ml/s，之后以相同流率追加生理盐水40 ml。采用自动触发扫描，ROI设置于主肺动脉窗层面的降主动脉中心，触发阈值120 HU。在Philips Extended Brilliance Workspace V4.5工作站上进行图像后处理，原始数据以5% RR间隔重建5%～100%的20个期相。为获得满意图像质量、提高测量可信度，提取30%～40%RR间期收缩末期图像及70%～80%RR间期舒张中期图像用于后续测量。

1.3 AA的定位与测量 参考国际心血管CT协会[6]推荐的AA定位方法，采用正交双斜短轴位，使斜冠状位与斜矢状位定位线同时通过3个冠状窦窦底最低点，此时轴位显示平面即AA平面(图1)。

以Agatston积分评价AA钙化积分，瓣膜和冠状动脉钙化不包含在内。根据钙化分布和范围对AA钙化进行半定量分级[4]，0级：无钙化；1级：1个钙化结节，范围<5 mm，覆盖左心室流出道周长<10%；2级：2个或1个≥5 mm钙化结节，覆盖左心室流出道周长≥10%；3级：多个钙化结节或1处聚集钙化>1 cm，覆盖左心室流出道周长>20%。

1.4 统计学分析 采用SPSS 22.0统计分析软件。对计量资料行Kolmogorov-Smirnov正态性检验，符合正态分布者以±s表示，反之以中位数(四分位数间距)表示。采用独立样本t检验比较AS组与正常对照组，配对样本t检验或Wilcoxon检验比较组内差异。采用Spearman相关分析评价AA钙化积分与瓣环径变化量间的相关性。不同钙化级别间的AA瓣环径变化量差异采用单因素方差分析或Kruskal-WallisH检验。P<0.05为差异有统计学意义。

表1 2组MSCT测量结果(±s， n=69)

表1 2组MSCT测量结果(±s， n=69)

组别长径(mm)短径(mm)算数平均径(mm)EI面积(mm2)DA(mm)周长(mm)DP(mm)AS组 收缩期26.71±2.2021.99±2.0324.37±1.941.22±0.08454.27±74.1023.98±1.9576.87±6.0324.48±1.93 舒张期26.18±2.2220.66±2.19 23.44±2.011.27±0.10423.71±73.8023.15±2.0274.82±6.3723.83±2.03 t值4.9409.40410.681-5.46710.93611.1608.5028.550 P值<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001正常对照组 收缩期26.33±2.4521.63±2.1023.99±2.171.22±0.08439.70±76.5523.58±2.0675.31±6.7523.99±2.15 舒张期25.77±2.4419.77±2.0722.79±2.141.31±0.09396.86±76.4322.38±2.1772.27±6.9123.01±2.20 t值8.18416.62317.397-11.30120.01419.63614.51614.808 P值<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001

图1 AA定位示意图 在正交斜矢状位(A)、斜冠状位(B)上定位线同时通过3个冠状窦窦底的最低点，轴位显示平面即AA平面(C) 图2 AA测量示意图 A.长径和短径测量； B.面积测量； C.周长测量

2 结果

2.1 收缩期与舒张期的测量差异 2组收缩期瓣环长径、短径、算数平均径、面积、DA、周长、DP均大于舒张期(P均<0.001)，EI小于舒张期(P<0.001)。2组收缩期各瓣环径差异无统计学意义(P均>0.05)，见表1。

2.2 心动周期内各测量参数改变情况 AS组收缩期及舒张期DP均显著大于DA(t=14.439、15.649，P均<0.001)，收缩期DP与DA差值为(0.51±0.29)mm、舒张期DP与DA差值为(0.68±0.36)mm，收缩期与舒张期DA、DP呈正相关(r=0.989、0.984，P均<0.05)；AS组AA面积变化量、DA变化量的中位数分别为38.60(27.92)mm2、1.00(0.80)mm，相对变化率分别为(8.30±4.49)%、(4.05±2.16)%，周长变化量、DP变化量分别为(2.43±1.54)mm、(0.77±0.49)mm，

表2 心动周期中各级钙化AA瓣环径变化量及钙化积分比较

注：*：与1级钙化比较，P<0.05；#：与2级钙化比较，P<0.05

相对变化率均为(3.31±2.17)%；AA面积变化量及相对变化率高于周长相对变化率(Z=-7.214，t=13.917，P均<0.001)，DA变化量及相对变化率高于DP(Z=-3.684，t=4.790，P均<0.001)。

2.3 AA钙化评估 AS组患者均有不同程度瓣环钙化，Agatston钙化积分0.21～5 659.21分，中位数58.32(133.94)分，其中1级钙化29例，2级钙化22例，3级钙化18例，3级钙化积分差异有统计学意义(H=52.289，P<0.001，表2)。不同级别钙化AA间各参数心动周期中变化量总体差异均有统计学意义(P均<0.05)，两两比较结果见表2。正常对照组瓣环无钙化。

2.4 AA钙化与动态变化的关系 AA钙化积分与长径、短径、算术平均径、DA及DP变化量均呈负相关(r=-0.278、-0.239、-0.251、-0.264、-0.302，P均<0.05)。

3 讨论

对于中高危AS患者，目前TAVR已成为传统外科换瓣的替代治疗[7]。术前影像学提供的AA解剖数据将直接决定术中植入的人工瓣膜型号，瓣膜过大将造成瓣环撕裂及房室传导阻滞，瓣膜过小会造成严重的瓣周反流、血栓、瓣环移位等。MSCT有较高的时间和空间分辨率，可动态观察AA形态和结构，对钙化敏感，利用三维图像测量较二维单一平面测量更为准确，是TAVR术前AA测量的金指标[6]。

本研究发现AS组和正常对照组收缩期各瓣环径显著大于舒张期，提示2组AA在心动周期中均存在显著动态变化，与既往研究[8-9]一致。Murphy等[10]对507例AS患者AA进行测量，发现近半数患者在收缩期测量与舒张期测量后术中所用瓣膜型号不同。Blanke等[8]认为收缩期AA最大直径与最终选择的瓣膜型号高度一致，可减少术后瓣周漏发生率，而于舒张期测量可能造成低估。

本研究中2组瓣环径差异无统计学意义，提示AS组AA并无显著扩张；AA为椭圆形结构，舒张期EI显著高于收缩期，收缩期更接近于圆形，与既往研究[5]一致。由于TAVR术后AA近似圆形，故人工瓣膜型号以直径表示。计算DA、DP均基于AA为圆形的假设，便于选择相应的人工瓣膜型号，在正圆形时DA、DP计算结果相等。本研究发现AS组收缩期与舒张期DA、DP相关性高(r=0.989、0.984)，但DP均显著大于DA。Kim等[11]认为AA的椭圆形形态造成了计算DP和DA的系统差异，DA受EI影响更大；随着EI增高，DP和DA的差异也将增大，可能导致瓣膜型号选择不一致。

本研究发现心动周期中AA周长相对变化率低于面积相对变化率。有关周长变化是否会影响瓣膜型号选择仍存在争议。Hamdan等[9]认为基于AA组织特性，瓣环主要发生变形而仅有很小的拉伸，心动周期中AA周长变化率仅(0.56±0.85)%，可忽略不计，提示在心动周期任一时刻测量周长均能得到较稳定的AA直径，故测量周长较面积更佳。本组AS患者心动周期中AA面积和周长均有显著变化，相对变化率分别为(8.30±4.49)%和(3.31±2.17)%，提示AA变形和拉伸膨胀因素均有参与，不能忽略周长在心动周期中的变化。Binder等[12]报道瓣环面积测量的可重复性更高，可降低TAVR术后瓣周反流发生率。多参数测量综合评估瓣环直径，可降低单一参数测量的误差，尤其在测量值处于人工瓣膜相邻型号的交界区时。

AA钙化是影响TAVR手术成败的关键因素之一，也是术后瓣周反流的独立预测因子，且钙化决定AA弹性[13]。Arjmand等[14]观察AA钙化的非AS患者，认为心动周期中AA动态变化与钙化积分无关，仅瓣环面积变化与钙化分布有关。Masri等[15]认为心动周期中瓣环径的变化程度越低，TAVR术后发生瓣周漏的概率越大。本研究发现AS组AA动态变化与钙化积分呈负相关，但相关性低，临床意义较小；进一步分层分析发现不同钙化级别AA动态变化存在差异，3级钙化瓣环径变化量显著减小，重度钙化AS瓣环弹性减弱，刚性增高，提示TAVR后扩张时应降低后扩张量，防止瓣环撕裂。

本研究局限性：缺乏大样本术后随访数据作对比，各测量参数的优劣尚需验证；仅选择有代表性的收缩末期和舒张中期进行测量，未进行全心动周期测量分析。