引用本文: 王思梦, 程巍, 孙家瑜, 朱达, 陈玉成, 石应康, 郭应强. 三维CT在经心尖主动脉瓣置换术围手术期评估中的应用-华西医院经验. 中国胸心血管外科临床杂志, 2016, 23(3): 258-263. doi: 10.7507/1007-4848.20160061 复制
经心尖主动脉瓣膜置换(TAVI)是一种能够有效治疗高龄高危乃至无法耐受外科手术的主动脉瓣膜病变患者的微创手术方法[1-4]。其采用微创的经心尖或者经血管通路,在影像学技术的引导下,在心脏不停跳的情况下,将支架瓣膜准确植入主动脉瓣位处,避免了开胸及体外循环的巨大创伤[5-10]。不同于传统瓣膜外科疾病治疗方法,TAVI技术更加依赖术前精准的主动脉瓣膜解剖评估,不同于常规的超声心动图,三维计算机断层扫描(CT)影响能够提供更为清晰的主动脉瓣膜解剖信息,包括:主动脉瓣钙化情况、瓣叶形态、瓣环大小、冠状动脉开口高度、主动脉根部形态、左心室主动脉夹角以及合并冠状动脉病变等重要信息。诸多研究[11-16]已经证实,三维CT影像学检查在TAVI手术术前评估中起到了至关重要的作用。本团队于2014年在国内率先开展了采用第二代介入瓣膜治疗高龄高危主动脉瓣膜病变[17-20]。本研究以此为基础,介绍我院采用三维CT影像技术在TAVI手术围手术期围手术期评价中的应用经验。
1 资料与方法
1.1 临床资料
回顾性分析2014年4月至2015年6月于我院因严重主动脉瓣膜狭窄合并外科高危因素于我院成功行TAVI手术患者28例的临床资料,其中男12例、女16例,平均年龄(72.8±4.5)岁,欧洲心血管外科手术风险平均评分logistic Euro-SCOREⅠ26.2%±7.9%,术前超声心动图提示:主动脉瓣有效瓣口面积(0.7± 0.2)cm2,平均主动脉跨瓣压力阶差(54.1±15.3)mm Hg,峰值主动脉跨瓣压力阶差(98.0±11.5)mm Hg。本项研究纳入标准包括:1)年龄>70岁;2)超声明确诊断主动脉瓣膜重度狭窄(有效瓣口面≤ 1.0 cm2或平均跨瓣压力阶≥40 mm Hg);3)心脏功能分级(NYHA)>Ⅱ级;4)欧洲胸心血管外科风险评分logistic Euro-SCOREⅠ≥20.0%;5)升主动脉直径<50 mm。排除标准包括主动脉瓣二叶式畸形。所有患者签署知情同意书,并获得伦理委员会同意。
1.2 CT三维影像学采集及后处理方法
所有患者术前均采用SIEMENS双源CT进行心脏大血管扫描,扫描方法:采用回顾性心电门控[11-12],将全剂量范围选择在整个心动周期(即0%~100%,R-R间期)。对于主动脉瓣区域的显示,采用常规冠状动脉造影扫描方式,将感兴趣区域置于升主动脉区域,清晰扫描左心房、左心室、胸主动脉及冠状动脉等重要结构。分析后处理:将数据倒入3D后处理软件(OsiriX,Mac OS),进行多平面重建(Multi-planar reformations,MPR,图 1)及三维全容积重建(Full-volume construction,FVC)进行重建分析。分析指标包括:1)采用主动脉根部双斜短轴切面显示主动瓣膜形态,包括瓣叶钙化程度、分布情况、增厚及粘连程度,分析瓣膜开放程度及瓣叶对合情况,测量主动脉瓣有效瓣口大小,并测量瓣口反流面积,从而半定量评价主动脉瓣狭窄和反流程度。2)采用主动脉瓣环斜矢状位和斜冠状位切面可以用于测量瓣环大小-周长、面积、长短周距离等[仔细于多平面图像中调节采样线高度,确保测量平面通过主动脉三个瓣叶附着点的最低点,即所谓主动脉“虚拟”瓣环(整个左心室流出道最窄处,图 2)]。3)测量双侧冠脉开口距离主动脉瓣环高度。4)测量升主动脉直径,主动脉窦部宽度。5)左心室长轴切面测量左心室主动脉夹角。6)通过三维全容积图像分析最佳造影投射角度(造影同时现实三个主动脉瓣窦,主动脉瓣环平面显示为一条线,图 3、4)。CT造影采集时相:主动脉瓣膜及瓣环为一运动结构,随心动周期开放和关闭,将多个R-R间期重建图像调入4D分析软件,可以动态地分析主动脉瓣叶及瓣环运动情况并对主动脉瓣膜及瓣环经线大小进行精确的多时相分析。依据术前三维CT,选择合适的患者及相应的术中策略。

注:MPR图可以同时显示三个正交切面的图像,通过调节两个左心室长轴切面(B-C),是平面线通过三个主动脉瓣叶附着点,在另外一个正交切面上便可以精确显示主动脉瓣环形态(A),从而准确测量主动脉“虚拟瓣环平面”

注:不同于传统的瓣膜环定义(瓣叶附着点),所谓主动脉“虚拟”瓣环是主动脉三个瓣叶附着点的最低点确定的平面(整个左心室流出道最窄处),其对于TAVI手术瓣膜的选择至关重要

注:三维CT清晰的显示主动脉瓣膜形态钙化程度(A),左心室主动脉夹角角度(B)以及双侧冠脉开口高度(C、D)。

注:术前三维CT全容积图像重建图像(A)帮助预测术中最佳X线投射角度(B)(造影同时显示三个主动脉瓣窦,主动脉瓣环平面显示为一条线)。术后三维CT可以清晰显示主动脉瓣膜植入后的位置(C、D)。
1.3 手术方式及围手术期管理
所有患者术前采用以三维CT为核心的多模态影像学评估策略,包括超声心动图及心脏磁共振成像(MRI)。所有满足标准的患者均在我院杂交手术室行微创经心尖主动脉瓣膜置换术(采用第二代微创主动脉瓣膜植入系统)。术中依据手术前三维CT指标确认:1)主动脉瓣膜型号:选择方式为采用主动脉瓣环周长折算瓣环直径,依据直径确定瓣膜型号(直径19.0~20.9 mm选择21#瓣膜;直径21.0~22.9 mm选择23#瓣膜,直径23.0~24.9 mm选择25#瓣膜,直径25.0~27.0 mm选择27#瓣膜),对于瓣环<19.0 mm及>28.0 mm的患者均排除本研究。2)术中最佳造影X线投射角度。3)依据瓣膜钙化程度确认预扩球囊大小(球囊大小选择所对应瓣膜小2.0~3.0 mm)。4)并依据CT测量的左心室主动脉瓣膜角度调整瓣膜植入器置入方向。患者采用标准化术后管理流程,术后早期采用超声及三维CT评价瓣膜植入后位置及功能(图 4)。记录围手术期并发症相关指标。
2 结果
2.1 三维CT分析结果
三维CT测量患者平均瓣环径(瓣膜周长折算)(24.6±1.8)mm,所有瓣膜均呈三叶式,其中重度钙化瓣膜占78.6% (22/28),严重不均匀钙化患者占25.0%(7/28);平均冠状动脉开口高度:左冠状动脉(1.2±0.2)cm(最低冠状动脉开口高度0.8 cm),右冠状动脉开口高度(1.3±0.2)cm (最低冠脉开口高度0.85 cm);升主动脉直径(37±5)mm;依据CT结果选择瓣膜平均直径(25.8±1.1)mm,平均预扩球囊直径(23.1±1.2)mm。测量左心室主动脉瓣膜夹角<45度患者占46.4% (13/28),>45度患者占53.6% (15/28)。CT发现同期冠状动脉病变3例,术中造影确定病变并行同期冠状动脉支架植入术。依据术前三维全容积CT图像准确预测92.9% (26/28)患者术中造影最佳角度。
2.2 术后指标及并发症
所有患者手术过程顺利,未出现瓣膜移位,术后恢复良好,平均ICU住院时间(2±1)d,平均住院时间(9±2)d。患者术后平均跨瓣压差显著降低[(54.1± 15.3)mm Hg vs (13.1±8.5)mm Hg,P<0.05],24例需要采用球囊后扩。研究队列中无中度及以上程度瓣周漏出现,85.7% (24/28)患者没有或仅有微量瓣周漏,14.3% (4/28)出现轻度瓣周漏,1例患者因肋间肌肉出血,行床旁原切口切开止血。本研究中未出现围手术期及随访期间未出现死亡病例,无卒中、瓣膜移位、严重心血管不良事件等严重并发症。
3 讨论
随着人口老龄化的日益加剧,退行性主动脉瓣膜病变疾病发病率逐渐增加。据统计,年龄高于70岁的人群中主动脉瓣膜退行性病变发病率高达3%~5%,而该类人群合并高龄及诸多高危因素,给外科手术干预带来了极大的挑战。经心尖主动脉瓣膜置换(TAVI)是一种新兴的能够有效治疗高龄、高危乃至无法耐受外科手术的主动脉瓣膜病变患者的微创手术方法[1-4]。不同于传统的体外循环心内直视手术,TAVI手术能通过心尖入路在影像学的引导下,将支架瓣膜植入主动脉瓣位,从而避免开胸、体外循环及心脏停跳。诸多研究[6-10]已经证实,该技术能够有效的治疗不能耐受传统手术或合并手术极高危风险因素主动脉病变患者,并极大的降低患者围手术期并发症的发生率。
不同于传统的外科手术,TAVI手术更强调术前精确的影像学评估,传统的超声心动图虽能够对主动脉瓣膜病变进行诊断及评估,但无法提供精确而直观的主动脉根部区域解剖信息,因此采用三维CT评估主动脉区域解剖对TAVI手术就显得至关重要[11-12]。本研究中,对照国外经典的TAVI分析方法,结合我院采用的第二代介入主动脉瓣膜特点提出了三维CT在TAVI术前评估的内容要点:1)评价主动脉瓣膜形态:包括瓣叶钙化程度、分布情况、增厚及粘连程度,分析瓣膜开放程度及瓣叶对合情况,测量主动脉瓣有效瓣口大小。2)测量主动脉瓣环大小、周长、面积、长短周距离等。3)测量双侧冠状动脉开口距离主动脉瓣环高度。4)测量升主动脉直径,主动脉窦部宽度。5)左心室长轴切面测量左心室主动脉夹角。6)通过三维全容积图像分析最佳造影投射角度。
不同于传统的主动脉瓣解剖瓣环,TAVI瓣膜植入理念要求瓣膜位于整个左心室流出道最窄处(从而获得最大的固定力),对于TAVI手术所需要测量的所谓主动脉“虚拟”瓣环,该区域定义为三个主动脉瓣叶最低点确定的平面,在行三维CT测量是应采用MPR重建,并仔细于两个正交的左心长轴切面图像中调节采样线高度,确保测量平面通过主动脉三个瓣叶附着点的最低点,从而准确测定主动脉“虚拟”瓣环。本研究中,我团队采用类似方法,准确测量主动脉瓣环经线并成功选择了适当大小的人工介入瓣膜,未出现瓣膜过大(未能有效展开)或过小的情况[17-20]。同时,采用CT图像能更为直观的了解主动脉瓣膜形态、钙化程度,尤其是其分布是否均匀,已有研究显示,对于出现严重钙化且分布不均匀的患者,容易出现严重的瓣周漏,且不适宜行扩张力较弱的自膨式支架瓣膜,而准确测量冠脉开口的高度及窦部的大小,更能够帮助准确预判出现冠状动脉梗阻的发生。同样,由于通过分析术前3D心脏影像,还能帮助医师正确解读术中造影图像,选择最佳造影投射角度(造影同时显示三个主动脉瓣膜,主动脉瓣环平面显示为一条线,图 3),从而极大确保TAVI手术的顺利开展。我们的前期经验表明,合理的影像学分析方法,能够帮助中国的医师成功的开展TAVI手术。
本研究仍有诸多不足,作为早期探索性尝试,本研究并未对术前影像学评估结果于术后远期预后进行成分分析。同样,研究质量也受到样本量的影响。未来需要大样本的研究去证实该类方法的准确性及其在中国患者中应用的技巧。同时,本研究证实,三维CT影像学技术能够清晰的显示主动脉瓣膜及相关心脏大血管区域解剖形态,在TAVI手术围手术期评估中起到了至关重要的作用,合理运用该该项技术是保证我国TAVI手术成功的关键。
经心尖主动脉瓣膜置换(TAVI)是一种能够有效治疗高龄高危乃至无法耐受外科手术的主动脉瓣膜病变患者的微创手术方法[1-4]。其采用微创的经心尖或者经血管通路,在影像学技术的引导下,在心脏不停跳的情况下,将支架瓣膜准确植入主动脉瓣位处,避免了开胸及体外循环的巨大创伤[5-10]。不同于传统瓣膜外科疾病治疗方法,TAVI技术更加依赖术前精准的主动脉瓣膜解剖评估,不同于常规的超声心动图,三维计算机断层扫描(CT)影响能够提供更为清晰的主动脉瓣膜解剖信息,包括:主动脉瓣钙化情况、瓣叶形态、瓣环大小、冠状动脉开口高度、主动脉根部形态、左心室主动脉夹角以及合并冠状动脉病变等重要信息。诸多研究[11-16]已经证实,三维CT影像学检查在TAVI手术术前评估中起到了至关重要的作用。本团队于2014年在国内率先开展了采用第二代介入瓣膜治疗高龄高危主动脉瓣膜病变[17-20]。本研究以此为基础,介绍我院采用三维CT影像技术在TAVI手术围手术期围手术期评价中的应用经验。
1 资料与方法
1.1 临床资料
回顾性分析2014年4月至2015年6月于我院因严重主动脉瓣膜狭窄合并外科高危因素于我院成功行TAVI手术患者28例的临床资料,其中男12例、女16例,平均年龄(72.8±4.5)岁,欧洲心血管外科手术风险平均评分logistic Euro-SCOREⅠ26.2%±7.9%,术前超声心动图提示:主动脉瓣有效瓣口面积(0.7± 0.2)cm2,平均主动脉跨瓣压力阶差(54.1±15.3)mm Hg,峰值主动脉跨瓣压力阶差(98.0±11.5)mm Hg。本项研究纳入标准包括:1)年龄>70岁;2)超声明确诊断主动脉瓣膜重度狭窄(有效瓣口面≤ 1.0 cm2或平均跨瓣压力阶≥40 mm Hg);3)心脏功能分级(NYHA)>Ⅱ级;4)欧洲胸心血管外科风险评分logistic Euro-SCOREⅠ≥20.0%;5)升主动脉直径<50 mm。排除标准包括主动脉瓣二叶式畸形。所有患者签署知情同意书,并获得伦理委员会同意。
1.2 CT三维影像学采集及后处理方法
所有患者术前均采用SIEMENS双源CT进行心脏大血管扫描,扫描方法:采用回顾性心电门控[11-12],将全剂量范围选择在整个心动周期(即0%~100%,R-R间期)。对于主动脉瓣区域的显示,采用常规冠状动脉造影扫描方式,将感兴趣区域置于升主动脉区域,清晰扫描左心房、左心室、胸主动脉及冠状动脉等重要结构。分析后处理:将数据倒入3D后处理软件(OsiriX,Mac OS),进行多平面重建(Multi-planar reformations,MPR,图 1)及三维全容积重建(Full-volume construction,FVC)进行重建分析。分析指标包括:1)采用主动脉根部双斜短轴切面显示主动瓣膜形态,包括瓣叶钙化程度、分布情况、增厚及粘连程度,分析瓣膜开放程度及瓣叶对合情况,测量主动脉瓣有效瓣口大小,并测量瓣口反流面积,从而半定量评价主动脉瓣狭窄和反流程度。2)采用主动脉瓣环斜矢状位和斜冠状位切面可以用于测量瓣环大小-周长、面积、长短周距离等[仔细于多平面图像中调节采样线高度,确保测量平面通过主动脉三个瓣叶附着点的最低点,即所谓主动脉“虚拟”瓣环(整个左心室流出道最窄处,图 2)]。3)测量双侧冠脉开口距离主动脉瓣环高度。4)测量升主动脉直径,主动脉窦部宽度。5)左心室长轴切面测量左心室主动脉夹角。6)通过三维全容积图像分析最佳造影投射角度(造影同时现实三个主动脉瓣窦,主动脉瓣环平面显示为一条线,图 3、4)。CT造影采集时相:主动脉瓣膜及瓣环为一运动结构,随心动周期开放和关闭,将多个R-R间期重建图像调入4D分析软件,可以动态地分析主动脉瓣叶及瓣环运动情况并对主动脉瓣膜及瓣环经线大小进行精确的多时相分析。依据术前三维CT,选择合适的患者及相应的术中策略。

注:MPR图可以同时显示三个正交切面的图像,通过调节两个左心室长轴切面(B-C),是平面线通过三个主动脉瓣叶附着点,在另外一个正交切面上便可以精确显示主动脉瓣环形态(A),从而准确测量主动脉“虚拟瓣环平面”

注:不同于传统的瓣膜环定义(瓣叶附着点),所谓主动脉“虚拟”瓣环是主动脉三个瓣叶附着点的最低点确定的平面(整个左心室流出道最窄处),其对于TAVI手术瓣膜的选择至关重要

注:三维CT清晰的显示主动脉瓣膜形态钙化程度(A),左心室主动脉夹角角度(B)以及双侧冠脉开口高度(C、D)。

注:术前三维CT全容积图像重建图像(A)帮助预测术中最佳X线投射角度(B)(造影同时显示三个主动脉瓣窦,主动脉瓣环平面显示为一条线)。术后三维CT可以清晰显示主动脉瓣膜植入后的位置(C、D)。
1.3 手术方式及围手术期管理
所有患者术前采用以三维CT为核心的多模态影像学评估策略,包括超声心动图及心脏磁共振成像(MRI)。所有满足标准的患者均在我院杂交手术室行微创经心尖主动脉瓣膜置换术(采用第二代微创主动脉瓣膜植入系统)。术中依据手术前三维CT指标确认:1)主动脉瓣膜型号:选择方式为采用主动脉瓣环周长折算瓣环直径,依据直径确定瓣膜型号(直径19.0~20.9 mm选择21#瓣膜;直径21.0~22.9 mm选择23#瓣膜,直径23.0~24.9 mm选择25#瓣膜,直径25.0~27.0 mm选择27#瓣膜),对于瓣环<19.0 mm及>28.0 mm的患者均排除本研究。2)术中最佳造影X线投射角度。3)依据瓣膜钙化程度确认预扩球囊大小(球囊大小选择所对应瓣膜小2.0~3.0 mm)。4)并依据CT测量的左心室主动脉瓣膜角度调整瓣膜植入器置入方向。患者采用标准化术后管理流程,术后早期采用超声及三维CT评价瓣膜植入后位置及功能(图 4)。记录围手术期并发症相关指标。
2 结果
2.1 三维CT分析结果
三维CT测量患者平均瓣环径(瓣膜周长折算)(24.6±1.8)mm,所有瓣膜均呈三叶式,其中重度钙化瓣膜占78.6% (22/28),严重不均匀钙化患者占25.0%(7/28);平均冠状动脉开口高度:左冠状动脉(1.2±0.2)cm(最低冠状动脉开口高度0.8 cm),右冠状动脉开口高度(1.3±0.2)cm (最低冠脉开口高度0.85 cm);升主动脉直径(37±5)mm;依据CT结果选择瓣膜平均直径(25.8±1.1)mm,平均预扩球囊直径(23.1±1.2)mm。测量左心室主动脉瓣膜夹角<45度患者占46.4% (13/28),>45度患者占53.6% (15/28)。CT发现同期冠状动脉病变3例,术中造影确定病变并行同期冠状动脉支架植入术。依据术前三维全容积CT图像准确预测92.9% (26/28)患者术中造影最佳角度。
2.2 术后指标及并发症
所有患者手术过程顺利,未出现瓣膜移位,术后恢复良好,平均ICU住院时间(2±1)d,平均住院时间(9±2)d。患者术后平均跨瓣压差显著降低[(54.1± 15.3)mm Hg vs (13.1±8.5)mm Hg,P<0.05],24例需要采用球囊后扩。研究队列中无中度及以上程度瓣周漏出现,85.7% (24/28)患者没有或仅有微量瓣周漏,14.3% (4/28)出现轻度瓣周漏,1例患者因肋间肌肉出血,行床旁原切口切开止血。本研究中未出现围手术期及随访期间未出现死亡病例,无卒中、瓣膜移位、严重心血管不良事件等严重并发症。
3 讨论
随着人口老龄化的日益加剧,退行性主动脉瓣膜病变疾病发病率逐渐增加。据统计,年龄高于70岁的人群中主动脉瓣膜退行性病变发病率高达3%~5%,而该类人群合并高龄及诸多高危因素,给外科手术干预带来了极大的挑战。经心尖主动脉瓣膜置换(TAVI)是一种新兴的能够有效治疗高龄、高危乃至无法耐受外科手术的主动脉瓣膜病变患者的微创手术方法[1-4]。不同于传统的体外循环心内直视手术,TAVI手术能通过心尖入路在影像学的引导下,将支架瓣膜植入主动脉瓣位,从而避免开胸、体外循环及心脏停跳。诸多研究[6-10]已经证实,该技术能够有效的治疗不能耐受传统手术或合并手术极高危风险因素主动脉病变患者,并极大的降低患者围手术期并发症的发生率。
不同于传统的外科手术,TAVI手术更强调术前精确的影像学评估,传统的超声心动图虽能够对主动脉瓣膜病变进行诊断及评估,但无法提供精确而直观的主动脉根部区域解剖信息,因此采用三维CT评估主动脉区域解剖对TAVI手术就显得至关重要[11-12]。本研究中,对照国外经典的TAVI分析方法,结合我院采用的第二代介入主动脉瓣膜特点提出了三维CT在TAVI术前评估的内容要点:1)评价主动脉瓣膜形态:包括瓣叶钙化程度、分布情况、增厚及粘连程度,分析瓣膜开放程度及瓣叶对合情况,测量主动脉瓣有效瓣口大小。2)测量主动脉瓣环大小、周长、面积、长短周距离等。3)测量双侧冠状动脉开口距离主动脉瓣环高度。4)测量升主动脉直径,主动脉窦部宽度。5)左心室长轴切面测量左心室主动脉夹角。6)通过三维全容积图像分析最佳造影投射角度。
不同于传统的主动脉瓣解剖瓣环,TAVI瓣膜植入理念要求瓣膜位于整个左心室流出道最窄处(从而获得最大的固定力),对于TAVI手术所需要测量的所谓主动脉“虚拟”瓣环,该区域定义为三个主动脉瓣叶最低点确定的平面,在行三维CT测量是应采用MPR重建,并仔细于两个正交的左心长轴切面图像中调节采样线高度,确保测量平面通过主动脉三个瓣叶附着点的最低点,从而准确测定主动脉“虚拟”瓣环。本研究中,我团队采用类似方法,准确测量主动脉瓣环经线并成功选择了适当大小的人工介入瓣膜,未出现瓣膜过大(未能有效展开)或过小的情况[17-20]。同时,采用CT图像能更为直观的了解主动脉瓣膜形态、钙化程度,尤其是其分布是否均匀,已有研究显示,对于出现严重钙化且分布不均匀的患者,容易出现严重的瓣周漏,且不适宜行扩张力较弱的自膨式支架瓣膜,而准确测量冠脉开口的高度及窦部的大小,更能够帮助准确预判出现冠状动脉梗阻的发生。同样,由于通过分析术前3D心脏影像,还能帮助医师正确解读术中造影图像,选择最佳造影投射角度(造影同时显示三个主动脉瓣膜,主动脉瓣环平面显示为一条线,图 3),从而极大确保TAVI手术的顺利开展。我们的前期经验表明,合理的影像学分析方法,能够帮助中国的医师成功的开展TAVI手术。
本研究仍有诸多不足,作为早期探索性尝试,本研究并未对术前影像学评估结果于术后远期预后进行成分分析。同样,研究质量也受到样本量的影响。未来需要大样本的研究去证实该类方法的准确性及其在中国患者中应用的技巧。同时,本研究证实,三维CT影像学技术能够清晰的显示主动脉瓣膜及相关心脏大血管区域解剖形态,在TAVI手术围手术期评估中起到了至关重要的作用,合理运用该该项技术是保证我国TAVI手术成功的关键。