经导管主动脉瓣置换治疗主动脉瓣狭窄术前超声影像学评估

王振东，刘 洋，徐臣年，杨 剑

国内外的权威指南已将经导管主动脉瓣置换术（transcatheter aortic valve replacement，TAVR）作为重度主动脉瓣狭窄（aortic stenosis，AS）优先推荐的治疗方式［1-4］， TAVR 手术是一项介入技术，术者无法直接观察或触摸手术部位的解剖结构，而主要依靠影像辅助和经验完成手术，容易引起各类并发症的发生［5］。 对患者主动脉根部结构进行准确的术前评估对于降低并发症的发生有着至关重要的作用。 计算机断层扫描（computed tomography，CT）是目前进行TAVR 术前评估的标准影像资料［6］，然而，对于伴有肾功能不全、造影剂过敏等相关疾病的患者来说，CT 的应用受到限制［7］。 经食道三维超声心动图（three-dimensional transesophageal echocardiography，3D-TEE）可以克服上述CT 应用的局限性，被视作一种替代的影像评估手段。 本研究将使用同样的测量软件和方法对3D-TEE 和CT 数据进行评估和对比分析，以CT 测值为金标准，评价3DTEE 评估主动脉根部解剖的准确性。

1 资料与方法

1.1 研究对象 选取2018 年1 月至2021 年12月在西京医院心血管外科接受TAVR 的78 例AS 患者，所有患者均系外科手术中高危或者禁忌的患者而行TAVR 手术治疗。

纳入标准：①经胸部超声心动图诊断为重度AS，且瓣口面积≤0.75 cm2；②首次行TAVR 治疗；③术前同时行3D-TEE 及CT 检查；④影像资料清晰且以DICOM（digital imaging and communications in medicine，医学数字成像和通信）格式保存；⑤临床资料收集完整；⑥所有患者及家属知情同意并签署知情同意书。

1.2 方法 主要通过查阅电子病历系统收集患者的基本信息以及检查资料，包括性别、年龄、基础疾病、术前诊断、手术风险评分、术前检查、手术路径以及手术预后等。

1.2.1 主要定义 ①主动脉瓣环：主动脉窦三个最低点形成的瓣环平面与左室流出道（left ventricular outflow tract，LVOT）相交所得即为虚拟的主动脉瓣环。 ②LVOT 直径：通常取主动脉瓣环下5 mm 处进行测量。 ③主动脉窦直径：指主动脉窦最长径。

1.2.2 所用仪器 ①CT 检查采用Flash 64 排双源螺旋CT（SIEMENS， Munich， Germany）；②超声检查采用飞利浦iE33 超声系统，X7-2t 经食管探头（Philips Healthcare， Best，The Netherlands）。

1.2.3 图像获取 术前CT 检查：在心电门控辅助下进行检查，扫描范围为主动脉弓到耻骨联合。 数据以DICOM 格式进行保存。 3D-TEE 数据在手术前即刻获取：使用“3D ZOOM”功能获取感兴趣区域的三维原始数据，并转换为DICOM 格式。 保存数据导入QLAB（音频编辑）软件（Philips Healthcare，Best，The Netherlands），以3DQ 模式分析。 选择期相合适且清晰的图像后以Cartesian DICOM 三维动态概念模型格式导出并保存。

1.2.4 评估方法 影像学数据测量主要使用Mimics（Materialise， Leuven， Belgium）软件进行。 利用多平面重建工具生成三个正交平面的图像，右上为原始的横断面图像，左上和左下分别为冠状面和矢状面图像，图中的红线、黄线、绿线分别指横断面、冠状面、矢状面图像的位置。 利用鼠标和定位工具可对不同切面进行选择和定位。

1.2.4.1 主动脉瓣环的测量 调节三个正交平面之间的相互位置关系，至主动脉窦的三个最低点同时在横断面消失，所得到的平面即为主动脉瓣环平面。测量包括瓣环面积、瓣环周长、瓣环直径-面积来源（area derived，Da）、瓣环直径-周长来源（perimeterderived，Dp）、瓣环最长径、瓣环最短经等。

1.2.4.2 LVOT 测量 调整图像位置，在瓣环平面下4～5 mm 处，同测量瓣环平面的方法对LVOT 进行测量，得到LVOT 直径。

1.2.4.3 窦管交界（sinus tube junction，STJ）测量调整图像位置，至STJ 平面出现在横断面显示框中，使用测量瓣环平面的方法对STJ 进行测量，得到STJ直径。

1.2.4.4 主动脉窦容积的测量 调整图像位置，至窦部容积最大处出现在横断面，分别测量窦部中点至对侧两窦交界处的距离。

1.3 数据分析 使用SPSS 23.0 软件。 所有数据都先行Kolmogorov-Smirnov 检验验证正态性。 分类变量以例数（百分率）表示。 若数据服从正态分布，连续性变量以（±s）表示，配对t检验、Pearson 积差相关以及线性回归分析用于两组数据的比较和分析。若数据不服从正态分布，连续性变量以中位数和四分位数［Q（Q1，Q3）］表示，两组间比较采用Wilcoxon 符号秩检验，相关性采用Spearman 秩相关分析。P＜0.05 时认为差异具有统计学意义。

2 结 果

2.1 患者术前和术中结果 根据纳入排除标准，筛选了78 例AS 行经股动脉TAVR 的患者纳入研究。患者术前和术中基本信息见表1。

表1 患者基本情况和手术信息（n＝78）

2.2 瓣环与LVOT 测量 所有78 名患者的CT 和3D-TEE 图像均符合瓣环和LVOT 的评估要求，测量数据均服从正态分布。 与CT 相比，3D-TEE 的测量结果显著偏小、两组数据相关性良好：收缩期LVOT直径、舒张期LVOT 直径、收缩期瓣环直径-Da、舒张期瓣环直径-Da 均有显著性差异（P＜0.01）。 见表2。 图1 显示，收缩期和舒张期测量值的纵坐标值绝大部分都在95%一致性界限范围内，显示两组数据具有良好的一致性。 利用直线回归分析建立方程，即可得到3D-TEE 和CT 之间的直线关系，可以帮助从3D-TEE 的测量值中推断出CT 的测量值（图2）。

图1 两组心脏各部位收缩和舒张期测量数据一致性分析

表2 三维食道超声和CT 测量主动脉瓣环及左室流出道的对比及相关性分析（n＝78，±s）

表2 三维食道超声和CT 测量主动脉瓣环及左室流出道的对比及相关性分析（n＝78，±s）

注：Da：面积；LVOT：左室流出道；3D-TEE：三维经食管超声

项目收缩期3D-TEE CT R 值 P 值舒张期3D-TEE CT R 值 P 值瓣环直径-Da（mm） 24.5±2.5 25.6±2.6 0.928 ＜0.01 23.3±2.9 24.9±2.6 0.859 ＜0.01 LVOT 直径（mm） 27.5±3.9 28.4±3.8 0.824 ＜0.01 27.5±4.6 29.7± 4.5 0.710 ＜0.01

2.3 主动脉STJ 测量 全部78 名患者中，59 名为正常的三叶式主动脉瓣，另有19 名为二叶式主动脉瓣畸形。 排除19 名患者，仅对59 名三叶式主动脉瓣患者窦部进行评估。 Wilcoxon 符号秩检验显示，两组STJ 测量数据在收缩期与舒张期均存在统计学差异，基于3D-TEE 的测量结果低于CT测量结果：收缩期STJ 直径［33.6（31.3，40.6）mm vs. 33.5（29.6，42.0）mm，P＜0.01］；舒张期STJ 直径［32.6（29.5，40.0）mm vs. 32.9（31.2，39.9 mm），P＝0.013］。 Spearman 秩相关分析显示两组测量数据具有良好的相关性，收缩期STJ 直径（R＝0.970，P＜0.01）；舒张期STJ 直径（R ＝0.947，P＜0.01）（图2）。

图2 两组心脏各部位收缩和舒张期测量数据线性回归分析

3 讨 论

CT 是TAVR 患者术前评估的标准影像学手段［8-9］，CT 对血管和非血管组织具有清晰的分辨率，测量结果准确可靠。 然而，对于肾功能不全、造影剂过敏或其他特殊情况的患者，CT 的应用可能受限［7］。 一些需要紧急手术的血流动力学不稳定患者亦无法进行CT 扫描。 因3D-TEE 不会对人体造成伤害，被认为是一种替代手段。 然而，高质量3DTEE 成像对呼吸和心率的控制有非常严格的要求，并且容易受到钙化和其他因素的干扰。 基于3DTEE 数据，没有统一的标准测量方法。 目前研究发现，基于3D-TEE 的主动脉根部评估会低估测量结果并导致更高的并发症发生率［8-10］。 然而，对这些差异的原因没有令人信服的研究。 笔者发现，主动脉根部评估的研究中［6，8-10］，对CT 和3D-TEE 数据的分析使用了不同的软件和方法，这种评估工具和方法的不一致可能是导致3D-TEE 评估准确性差的原因之一。 此外，接受TAVR 手术的老年患者通常有严重的钙化，这是影响图像质量的重要因素。 它对3D-TEE 的影响通常比对CT 的影响更严重。 据此，笔者怀疑钙化的存在可能是导致3D-TEE 和CT评估之间存在显著差异的另一个因素，从而影响3D-TEE 评估的准确性。 为了验证3D-TEE 和CT 之间的测量差异是否是由软件和方法的不一致引起的，使用了可用于分析CT 图像和3D-TEE 数据的Materialise Mimics 软件来避免可能的错误。 基于测量软件如3mensio（Pie Medical Imaging BV， Maastricht，the Netherlands）的多平面重建功能的CT 扫描术前评估被认为是TAVR 患者的金标准。 管腔和心肌／血管壁之间的明显对比使得其在区分血管和非血管结构方面具有显著的性能优越性。 然而，造影剂的使用和电离辐射的暴露限制了其在对造影剂过敏或肾功能不全的患者中的应用。 需要紧急手术、房颤和肾功能衰竭患者，很难进行增强CT 检查，对于此类患者，通常选择3D-TEE 作为术前检查方法；同时，在TAVR 术中，3D-TEE 还可以作为术中实时监控；3D-TEE 有望成为这些患者的CT 替代方法。 与CT 相比，目前还没有成熟或统一的基于3D-TEE 的术前评估方法。 然而，由于测量结构，如瓣环通常是椭圆形而不是完全圆形，由于测量径线的不同，测量结果往往严重低估了结果。

尽管软件有所改进，但前述研究总体上表明，3D-TEE 的测量值仍明显小于CT 的测量值。 假设，方法和软件之间的不一致可能是导致测量差异的重要因素。 为了验证3D-TEE 与CT 的测量差异是否由于测量软件和方法的不一致所引起，本研究利用既能阅读CT 图像也能分析3D-TEE 数据的Mimics 软件对两种类型的数据进行分析，以规避上述因素可能带来的误差，从而更精确的分析3D-TEE 评估的准确性。

然而，最后的研究结果与预期并不完全一致，差异没有显著降低。 本研究发现，不论是利用收缩期图像进行测量还是利用舒张期图像进行评估，也不论是对主动脉瓣环、LVOT 的评估，还是对STJ、主动脉窦容积的评估，3D-TEE 的测量结果仍旧显著小于基于CT 的评估结果，3D-TEE 评估的准确性并没有因为上述因素的改善得到统计学意义上的提升，提示测量软件和方法的不一致并非是导致两者测量差异的主要因素。 尽管如此，它们之间的良好相关性和一致性仍然使我们能够使用3D-TEE 作为TAVR 患者的术前成像数据，因为这些患者有CT 检查的禁忌证。 严重的钙化会严重影响3D-TEE 图像的质量，产生伪影，因此，理论上会阻碍测量并降低其准确性。

虽然测量差异仍旧存在，本研究发现两组数据之间存在着较为紧密的相关性和一致性，通过建立的直线方程，可以根据3D-TEE 的结果计算出CT 的测量值，对于CT 检查禁忌的患者来说，如主动脉瓣疾病合并有肾功能不全患者，3D-TEE 仍然可以视为一种良好的术前评估替代资源，在进行良好一致性的影像学评估的同时，避免引起过多并发症，更有利于TAVR 手术的顺利实施。

本研究中，大部分为三叶主动脉瓣（75.6%），而有19 例（24.4%）患者被诊断为二叶式主动脉瓣畸形，其在人群中的发病率约为0.5%～2%［11-13］，与正常的三叶瓣相比，二叶式主动脉瓣畸形的患者其主动脉瓣环以上平面直径、主动脉瓣环平面直径以及LVOT 直径通常呈递增趋势而易导致术后瓣周漏［14-17］而术前需要准确的影像学评估，并根据影像学提供的径线测量数据以及原有病变瓣膜的性质综合判断瓣膜型号的选择、确定瓣膜释放平面。

如何进一步提高术前影像学评估的准确性一直是临床医生所考虑的重要问题。 除了充分利用现有的影像学资源以外，3D 打印技术与医学的结合可能会提供新的辅助作用［18-20］。

综上，对于重度AS 患者， 3D-TEE 主动脉根部测值与金标准CT 测值具有较好的相关性和一致性。对于CT 检查受限的患者，3D-TEE 可能成为术前影像评估的另一种选择。 然而，由于样本量限制，本研究具有一定的局限性，需要扩大样本量以及前瞻性研究以进一步探讨。