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经导管主动脉瓣移植(TAVI)的CT评估|AME《心血管领域新进展》连载002

Published at: 2015年第1卷第S1期

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编者按:《心血管领域新进展》为 AME 科研时间系列丛书的“小四”,本书12篇文章均精选自同行评审英文期刊 Cardiovascular Diagnosis and Therapy(简称 CDT,《心血管诊断与治疗》),由广东省人民医院庄建院长、广东省心血管病研究所吴书林所长担任主编,来自全国各大高校和医院共 20 位译者共同完成。本书主要涵盖了心脏成像技术在心血管疾病诊断中的价值,陆续揭示了在探索心肺血管疾病发生发展过程中的最新发病机制。

 

主动脉瓣狭窄和TAVI

主动脉瓣狭窄是退行性心脏瓣膜病的一种,是发达国家高龄人群发病和死亡的主要原因(1,2)。未经治疗、有症状的严重主动脉瓣狭窄预后不佳(3,4)。因此,这些患者需要接受外科换瓣手术。然而,许多高龄主动脉瓣狭窄患者伴随疾病多,手术风险大,因此不能接受外科干预(5)。

2002年,第一例TAVI成功,此后10年,在世界范围内相继完成了3万多例TAVI。因外科手术风险高而接受TAVI治疗的患者,其长短期预后令人欣喜(6-10)。 PARTNER研究中,队列B针对不能接受外科治疗的患者,结果提示,TAVI组与药物治疗组相比,1年的全因死亡率下降20%(分别为30.7% 及 50.7%;P<0.001)(6)。队列A比较了TAVI或外科治疗的高危主动脉瓣狭窄患者,结果提示两治疗组患者1年生存率相似,但两组术中风险存在差异,TAVI组患者神经系统并发症发生率增高(7)。

目前最常用的两种支架/瓣膜系统是Edwards Sapien球囊扩张瓣膜 (爱德华生命科学,尔湾,加利福尼亚州)和瓣膜自行扩张成形系统 (美敦力, 明尼阿波利斯, 明尼苏达洲)。以上装置皆在欧洲批准临床使用,但尚未在美国获得批准。根据装置的不同,术式选择逆行经主动脉途径(通过股动脉或锁骨下动脉)或者前行经左室心尖途径(11-13)。瓣膜支架放置于主动脉根部前,首先通过主动脉瓣球囊成形术准备放置区域(14)。Edwards Sapien瓣膜(爱德华生命科学)放置时需要快速起搏心室,减少心输出量,从而预防瓣膜移位。瓣膜自行扩张成形系统(美敦力)不需要起搏。

瓣膜支架被安置在主动脉瓣环内,并根据支架的设计,通过钙化的主动脉瓣叶和/或窦管交界提供额外支撑。主动脉瓣假体如何经导管放置在最佳位置至关重要。瓣膜放置位置过高,会增加瓣周漏、主动脉损伤、血栓脱落入主动脉内等风险。瓣膜放置位置过低,则会引起二尖瓣功能不全、瓣周漏、血栓脱落入左心室内等风险(15,16)。依据不同主动脉瓣环面积、主动脉窦宽度和高度以及窦管交界的大小选择不同的瓣膜植入系统。除此以外,了解主动脉瓣叶高度、以及左/右冠状动脉窦和冠状动脉开口的距离,对于预防冠脉并发症至关重要。

目前用于插入折叠瓣膜的导管相对较粗,并可能增加相关血管并发症风险。因此,评估患者髂股动脉或锁骨下动脉宽度、血管钙化及血管迂曲程度尤为重要。目前新开发的更细的瓣膜输送系统(18-F鞘,外径约为7 mm)预计可减少血管并发症,增加可行手术的患者人群。

 

影像获取

心血管系统影像获取至少需要64排CT。其空间分辨率可达0.5到0.6 mm,以便充分评估主动脉根部及髂股动脉解剖结构。但目前CT的时间分辨率与超声心动相比略显不足(双源扫描75 ms,单源扫描>135 ms)。CT成像需使用碘对比剂,并且需患者暴露于电离辐射。因此,对不同患者的检查选择需要考虑风险和收益(17,18)。

TAVI的影像扫描有个体差异,但通常包括全主动脉,即主动脉弓、胸腹主动脉、髂股动脉。因主动脉瓣及主动脉根部所需图像的不同,通过标准主动脉成像或主动脉分段成像以及高清(4D)主动脉弓扫描获取影像学资料。根据主动脉瓣及主动脉根部影像信息不同,进行标准主动脉扫描或者分部位主动脉扫描,并进行高清(4D)主动脉根重建。由于主动脉瓣、主动脉根部以及升主动脉随体循环周而复始的运动,主动脉根成像需与心电图同步以避免运动所形成的伪影。影像学扫描与心电图同步有两个方法:回顾性门控和前瞻性触发。回顾性门控达到的心电图同步需要整个心动周期的CT数据,从而实现心动周期某特定时刻的影像重建。影像重建的特定时期被定义为R-R间期在心动周期的时间占比,例如,通过超声心动判断收缩期30%的瓣膜面积和瓣环评估。回顾性门控还可实现各心动周期中相邻组织的4D重建,协助评估瓣膜及心室功能(图1,视频1,2)(19,20)。

图1 瓣膜和左室功能回顾性门控还可实现各心动周期中相邻组织的4D重建,协助评估瓣膜及心室功能。本图为左室分析及二尖瓣影像。

 

相比之下,前瞻性触发则可实现心电图同步化,进而减少辐射量(21)。这一方法中,图像在心动周期某一特定时刻获取(如:收缩期),而在其他时刻通道关闭。因此,该方法不能实现其他时刻的4D影像重建。但最近出现的第二代双通道扫描可实现在更宽时间窗的影像获取及重建(22)。

虽然在任何CT扫描中,辐射量都很重要,但对于年老、需要TAVI的患者,这并不是至关重要的(18)。即便如此,仍推荐使用更高端的扫描技术,尽量减少辐射量(23)。这主要包括双通道以及容量扫描(256-320层)、前瞻性触发,高螺距螺旋采集和新型迭代图像重建技术等(24,25)。

对于需要进行TAVI的体弱患者,需要评估使用对比剂的风险和收益。对比剂对于精确测量主动脉瓣环、主动脉及髂股动脉内径十分重要。而对比剂的用量依据测量方式的不同而不同。标准的主动脉增强扫描对比剂用量为80-120 mL。但减少对比剂用量可减少造影剂相关副反应。下腹主动脉内注射造影剂(冠脉导管到位后)扫描盆腔动脉可通过最低剂量(15 mL)实现(26)。如果客观条件不允许使用对比剂,那么平扫同样可以帮助评估血管大小、钙化程度以及迂曲度。

在冠脉CT扫描中,患者需要提前服用β受体阻滞剂或者硝酸酯类药物,但重度主动脉狭窄患者应避免使用,以防导致血流动力学相关并发症。随着现代扫描设备逐渐先进,即使在患者心率很快的情况下也可以实现主动脉根部、主动脉及髂股动脉的清晰成像。

TAVI的影像学检查

由于经导管瓣膜移植技术缺乏对手术视野的有效暴露,因此需要影像学检查帮助进行患者选择、术前准备及术中决策制定。TAVI手术中,主动脉环、主动脉根部、主动脉瓣、冠状动脉开口以及血管分支出口的解剖测量至关重要。传统的血管造影和超声心动检查在术前和术中都至关重要。另外,新的三维影像学检查,如CT、核磁共振、3D超声心动、C臂CT等,其使用也在逐渐普及(27-31)。

这些影像学检查的作用和重要性逐渐增加。多层CT扫描在TAVI术前、术后都起到重要的补充作用(32)。多层CT扫描通过提供主动脉根结构、降主动脉走行、髂股动脉开口的详细解剖学评估,使血管造影和超声心动获取的信息更加完善,已成为大多数TAVI治疗中心的术前常规检查。

影像学重建

CT的影像学重建可以提供3D数据。通过充分扫描,3D数据可表现为明暗、容量不同的影像学成像(32)。但由于测量需求,这种影像学重建需与超声心动、血管造影的检查使用的2D层面相一致。这种影像学数据的重建通常与主动脉弓、左心室或者某血管的中轴平行或垂直一定角度,从而实现直径的有效测量。对于非正圆形组织,如椭圆形主动脉开口,这种3D测定可获得截面的最长与最短直径、周长及面积。除此以外,与血管造影或超声心动的2D图像不同,这些测量并不受平面的限制。虽然3D、2D测量结果区别很小,但这些区别可能直接影响到设备的选择和患者的预后。然而,目前大多临床指南都来源于超声心动和血管造影等2D影像学检查提供的信息,3D影像学数据还没有得到完全的知晓(27)。许多机构越来越多的依赖于3D CT扫描进行设备的选择和其大小的制定。目前的一个新兴领域是在设备研发和设备植入模拟时,使用3D CT进行临床影像数据有限原理分析 (33,34)。

主动脉环

详细分析、测量主动脉环对假体的选择十分重要,可减少主动脉瓣环的损伤(15,16,35)。主动脉环在解剖结构上是一个帽状三维结构,而不是一个环形平面。主动脉窦呈半月形,从左心室主动脉根部一直延伸至远处窦管交界。由于临床需要,常将主动脉环定义为主动脉植入的最低层面,即左室流出道最上面(“基底环”)(图2)(36,37)。

图2 主动脉环测量:本图展示了主动脉环测量。在影像上,主动脉环位于主动脉瓣植入的最低层面。在瓣膜最大张开时进行测量。本层面描述了最短、最长和平均直径。其中平均直径与超声心动测量数据最为一致。

经胸或经食管超声心动,以及主动脉造影等2D扫描将主动脉环作为圆形测量出单一直径(38)。与此相反,3D CT扫描通过垂直于左室流出道中轴重建主动脉环,可评价最长与最短直径、周长及面积。最长、最短直径的均值与超声心动2D测量最为接近(27,36,37,39)。与超声心动相似,测量时间为收缩期,即重建后的30%RR间期,此时瓣膜开口最大(40)。近来有报道主动脉瓣环在不同心动周期的影像学改变(41)。

虽然3D CT扫描理论上有很多优势(42),目前针对患者选择及瓣膜大小的临床经验和临床推荐均基于经食管超声心动或血管造影(27)。对经食管超声心动和多层CD扫描进行综合评估考虑,可减少错误几率,并且对拟行TAVI患者瓣膜面积进行更为完整地评估。

冠状动脉开口

TAVI术前需要冠脉造影对冠状动脉进行完整评估。由于TAVI患者几乎都存在严重的血管钙化,因此很难使用CT评估冠脉管腔狭窄程度。然而,CT可用于评价瓣膜高度以及冠脉开口和主动脉环的距离,进而对患者在TAVI操作中的冠脉阻塞风险进行预测(图3,视频3)。

图3 冠状动脉开口:CT可用于评价瓣膜高度以及冠脉开口和主动脉环的距离,进而对患者在TAVI操作中的冠脉阻塞风险进行预测。本图展示了主动脉环到左主干和右冠脉开口的测量。

虽然目前并未指定严格的排除标准,但小于10 mm的距离通常提示风险增加(43)。对于这些患者,建议术中于左主干植入引导导丝以防并发症的发生。

主动脉瓣

主动脉瓣可通过CT进行细节评估。通过单次收缩重建以及4D影像,可确定三叶瓣。在收缩期三叶瓣瓣膜高度对称张开呈星型,而二叶瓣则为偏心裂开(图4,5;视频1,2)。

图4 主动脉瓣面积:在主动脉瓣开口面积的测量中,需详尽分析心动周期中的重建信息,以测定主动脉瓣最大瓣膜开口面积(约在RR间期的20-30%)。在该检测中,我们在瓣膜顶端放置一平面,与瓣膜平面垂直,从而测定主动脉瓣开口面积。本图展示了三叶主动脉瓣的星形打开。

图5 二叶主动脉瓣:与图4相反,本图展示二叶瓣偏心裂开图像,收缩期(左)和舒张期(右)影像重建。

 

虽然CT因钙化会形成伪影,但其可提示钙化的精确位置。例如从二叶瓣瓣膜结合处到二叶瓣前瓣基底处以及二叶瓣环(图6,7)。

图6 瓣膜联合处钙化:虽然CT因钙化会形成伪影,但它可提示钙化的精确位置。瓣膜钙化和主动脉瓣狭窄的关系仍不明确。

图7 二叶瓣环钙化:CT可精确定位二叶瓣环钙化。二叶瓣环钙化的意义仍不明确。

 

非增强影像扫描可量化评估主动脉瓣钙化评分(44)。目前已有一些研究着眼于主动脉瓣钙化及术后主动脉瓣反流的关系,以及这对二尖瓣环钙化的可能影响。但仍需更多数据明确这些对TAVI手术的影响(45,46)。

在主动脉瓣开口面积的测量中,需详尽分析心动周期中的重建信息,以测定主动脉瓣最大瓣膜开口面积(约在RR间期的20-30%)。在该检测中,我们在瓣膜顶端放置一平面,与瓣膜平面垂直,从而测定主动脉瓣瓣口的面积(42,47)。通过CT扫描可对瓣膜功能进行评估,进而评价瓣膜钙化与瓣膜运动的关系。

主动脉测量及动脉斑块

通过中线重建测量主动脉窦直径、球管交界、升主动脉及降主动脉。主动脉瘤明显扩张是TAVI的禁忌症。动脉粥样硬化斑块病变程度(48)与包括卒中在内的并发症相关(49)。

主动脉根角度

人工瓣膜植入需要与主动脉弓与主动脉根部角度一致。位置放置不合适可能增加如支架栓塞等并发症(15,16,35)。通常在操作前或术前造影时通过反复经导管主动脉成像分析主动脉根角度。通常在右前斜位尾部成角,左前斜位头部成角。 但不同患者根据其解剖不同有差异。多层CT可用于评估主动脉根部与体表轴面的关系(50,51)。在主动脉弓水平会进行多层面双角度重建,并以一系列角度进行旋转(图8)。

图8 主动脉根角度:为了分析主动脉瓣平面,在主动脉弓水平会进行多层面双角度重建,并以一系列角度进行旋转。右侧图像为与血管造影瓣膜平面垂直影像。

 

术前通过多层CT扫描预测主动脉根角度可减少操作过程中的主动脉造影,进而缩短操作时间,减少造影剂使用,并使器械植入方向最大优化。

髂股动脉

由于传输鞘管直径相对较大(≥18F),合适的血管通路便显得至关重要。由于患病患者通常血管管腔窄,管壁钙化斑块厚且常呈环行或马蹄样,血管走形迂曲,因此局部并发症以及栓塞风险增加(图9)。

图9 髂动脉:至少1/3主动脉瓣严重狭窄患者髂股动脉条件不佳,左图为髂动脉中线影像处理,右图为多层面扫描,用于评估位置、钙化、角度。

 

据Kurra等人(52)报道,至少1/3主动脉瓣严重狭窄患者髂股动脉条件不佳,多数患者管腔直径最短处为8 mm。对于这些患者,需要考虑外科手术行髂股动脉旁路移植,或者采用经腋窝以及经心尖通路。

术后影像

TAVI术后影像学扫描主要使用超声心动评估瓣膜情况以及是否存在瓣膜功能不全。CT扫描可评估瓣膜位置以及瓣膜与主动脉环和冠状动脉的关系(47)。

结论

由于经导管瓣膜移植技术缺乏对手术视野的有效暴露,因此需要影像学检查帮助进行患者选择、术前准备及术中决策制定。TAVI手术中,主动脉环、主动脉根部、主动脉瓣、冠状动脉开口以及血管分支出口的解剖测量至关重要。不同影像学技术的作用和重要性日益凸显。多层CT扫描在TAVI术前、术后都起到重要的补充作用 ,通过提供主动脉根结构、降主动脉走形、髂股动脉开口的详细解剖学评估,使通过血管造影和超声心动获取的信息更加完善。因此,多层CT扫描已成为大多数TAVI治疗中心的术前常规检查。

然而,仍需要对多层CT扫描及其他3D影像学技术的临床意义进一步评价,使得经导管手术有进一步发展。与近来TAVI相关的指南类似(53),这些评价同样需要得到国际共识。

致谢

声明:所有作者声明本文不涉及任何利益冲突。

 

作者|Schoenhagen Paul 1 , Hausleiter Jörg 2 , Achenbach Stephan 3 , Desai Milind Y. 1 , Tuzcu E. Murat 1

1 Cleveland Clinic, Imaging Institute and Heart&Vascular Institute, Cleveland, USA

2 eutsches Herzzentrum München, Department of Cardiology, Munich, Germany

3 University of Erlangen, Department of Cardiology, Erlangen, Germany

译者|折剑青,西安交通大学第一医院

审校|刘光辉,同济大学附属同济医院

 

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doi:

10.3978/kysj.2014.1.1368
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