房间隔缺损等效圆转换在封堵器选择中的初步应用

宋会军 蒋世良 徐仲英 赵世华 张戈军 吕滨 凌坚 郑宏 金敬琳 李世国吴文辉 胡海波

人们很早就注意到大部分房间隔缺损并非标准的圆形，而是离心率不等的椭圆形或不规则形［1］。由于房间隔缺损介入治疗早期通常采用球囊测量房间隔缺损的大小，故缺损形状对封堵器选择的影响并不明显。其后，随着人们运用经胸超声(TTE)及经食管超声心动图(TEE)等影像技术评估房间隔缺损(ASD)的技术日趋成熟，临床医师更多利用ASD长径选择封堵器型号［2］，术中常出现更换封堵器的情况，甚至会出现封堵器脱落这一严重并发症;成功封堵病例中亦存在个别封堵器型号小于ASD 长径的矛盾情况。近年来，随着三维TTE、TEE 及CT 血管造影术(CTA)等影像工具的应用逐渐普及，人们对房间隔缺损的观察更加全面与直观，房间隔缺损的形状对封堵器选择的影响亦越来越受到关注［3-4］。Zanchetta 于2003 年即提出了等效圆转换思想，并推导出与椭圆面积及周长相近的等效圆转换公式，然而并未引起重视，部分原因可能与当时主要采用球囊测量有关，此外，该研究是基于心内超声(ICE)进行的，转换公式亦相对复杂，从而限制了其临床应用。本研究利用CTA 三维测量技术测定房间隔缺损的长径及短径，进一步比较ASD 长径及三种常见的等效圆转换直径理论值与参考标准间的差异及相关性，初步探索能解决房间隔缺损形状影响封堵器选择问题的较理想方案。

对象与方法

1. 研究对象:前瞻性研究自2011 年10 月至2012 年10 月在北京阜外心血管病医院连续性登记的Ⅱ孔型房间隔缺损患者，研究对象符合如下入选标准:患者年龄≥50 岁;每位患者均经临床、心电图、X 线平片、TTE 检查，初步诊断为Ⅱ孔型房间隔缺损，拟行房间隔缺损封堵术;为进一步除外冠状动脉病变及部分型肺静脉异位引流(aPVC)等，行心脏CTA 检查，且CTA 检查证实为单发Ⅱ孔型房间隔缺损;房间隔封堵术成功，1 个月后复查无严重并发症。共96 例患者入选本研究，其中男27 例，女69例，年龄50 ～73 岁(平均57.53 岁)。

2. 心脏经胸超声检查方法:彩色多普勒超声诊断仪(美国惠普公司生产HP Sonos 5500 型)，TTE所用探头频率2.5 MHz 及2 ～4 MHz，术前检查多采用彩色多普勒仪自然组织谐波功能，以便清晰显示ASD 边缘情况及ASD 大小。术前TTE 检查主要切面包括:(1)大动脉短轴断面:测量缺损大小，主动脉侧和心房顶部房间隔残端组织长度及发育情况。(2)双室流入道断面:测量缺损大小和房间隔总长度。(3)四腔心断面:测量缺损大小，尤其是房室瓣环部位残端组织的长度及发育情况;(4)剑突下双心房断面:观察上、下腔静脉端房间隔残端的长度及发育情况。

图1 显示对同一例患者CTA 检查后的冠状动脉成像、房间隔缺损CTA 成像及参考标准POS 测量方法

3. 心脏CTA 检查:本组病例均采用西门子双源CT(Somatom Definition dual-source CT scanner)扫描，扫描时要求心率为80 次/min(bpm)以下，超过者给予25 ～50 mg 美托洛尔(倍他洛克)于操作前1h口服。对比剂注射采用双管高压注射器(Stellant Medrad Pittsburgh，PA)，以20G 针头于肘正中静脉给药。主要CT 扫描参数:0.33 s/r，时间分辨力为83 ms，螺距0.2 ～0.44。双球管的管电压均为120 kV，管电流500 eff. mAs。每旋转1 周生成64 层，层厚为0.6 mm 的图像。以团注少量对比剂测量升主动脉CT 值确定循环时间和扫描延迟时间，扫描于测量循环时间2 s 后开始。

对比剂注射采用房间隔缺损患者行冠状动脉CTA 检查的个性化双期相方案［5］，注射对比剂V +40 ml 盐水冲洗，对比剂用碘海醇350 (350 mgI/ml)，基础用量(V)按1 ml/kg 计算，对比剂注射速度为5.0 ml/s。

扫描后图像处理及3D 重建应用北京阜外心血管病医院PACS 系统所装配的GE 公司工作站(Adw 4.3)完成。术前主要3D 重建内容为冠状动脉的3D 重建，重建方式包括:容积再现(VR)，多层面重组(MPR)，最大密度投影(MIP)以及曲面重组(CPR)(图1A ～C)。

分别通过上述转换公式推算出各自等效圆直径理论值，其中a 为CT 测量的ASD 长径，b 为CT 测量的ASD 短径。

5. 封堵术后封堵器腰部直径(postoperative occluder-waist size，POS)的测定:成功封堵术后，患者均于术后第2 天常规行胸部平片复查，测量侧位平片中封堵器的腰部直径。由于封堵器腰部形成原理及大小与金标准下球囊测量房间隔缺损时球囊腰部形成及大小一致，故将POS 作为本研究的金标准(图1D)。

6. 统计学分析:首先将各等效圆直径及ASDa分别与ASO 型号相比较，筛查差值＞0 的例数，并进行卡方检验;其次比较研究ECDz、ASDa以及其他等效圆转换直径理论值与参考标准POS 之间的差异及相关性，研究前者与成功介入治疗所选封堵器型号的相关性;并拟合出其与POS 及ASO 之间的回归方程。

连续性变量以 珋x ±s 表示，房间隔缺损CTA 测量值长径a、ECDz 及其他房间隔缺损等效圆转换直径理论值与参考标准POS 之间差异比较采用配对t检验;应用Pearson 积差相关系数分析CTAS 容积测量方法测得的ASD 长径a 及各等效圆直径理论值与金标准之间的相关性，及其与ASD 封堵器型号之间的相关性，并通过线性回归分析拟合出各自的回归方程。数据分析采用SPSS 13.0 统计学软件。

结 果

1. 入选病例特点及临床资料:本组96 例，年龄50 ～73 岁，平均年龄(57.53 ±5.39)岁。男27 例，女性69 例。在本组患者中，以胸闷不适就诊者占69%(66/96)，其余30 例于“感冒”后体检发现。心电图表现:不完全右束支阻滞合并ST-T 改变和(或)右室肥厚者占64% (61/96)，并发心房颤动1 例。心功能Ⅱ级［纽约心脏病学会(NYHA)］及以上者占42%(40/96)，其余为心功能Ⅰ级。

2. CTA 冠状动脉表现:11 例患者CTA 示前降支近中段局限性狭窄≥50%，其中7 例于房间隔封堵术前行冠状动脉造影检查并证实。7 例中3 例前降支近段局限性狭窄＞75%，同时行冠状动脉成形及支架置入术;3 例前降支局限性狭窄约50%;1 例右冠状动脉第一转折处局限性狭窄约50%。2 例患者冠状动脉造影未见明显狭窄，考虑为心律不齐造成的运动伪影。另外2 例前降支中段轻度狭窄＜50%。

3. 数据测量及统计结果:(1)ASDa与ASO 之差大于0 mm 者共8 例，其中ECDz 与ASO 之差大于0 mm 者1 例，Fisher'Exact Test 示P =0.007，差异有统计学意义;ECDs 及ECDc 与ASO 之差均＞0 mm，见表1。(2)房间隔缺损长径、短径及三种等效圆直径理论值计算结果、术后侧位胸片封堵器直径测量值，见表2。(3)房间隔缺损长径a 及各等效圆直径理论值与金标准之间的相关性及其与ASD 封堵器型号之间的相关性，其主要运算结果如下:ASDa、ECDz、ECDs、ECDc 及ECDcs 与POS 相比，ECDz 标准差最大，为2.29 mm;ECDc 标准差最小，为2.05 mm;ASDa与POS 相关性最小，为0.94，ECDc 与POS 相关性最强，为0.95(P ＜0.05);ASDa、ECDz、ECDs、ECDc 及ECDcs 与POS 及ASO的相关性及回归方程(表3 及图2)。

表1 房间隔缺损长径大于成功封堵后所选封堵器型号病例(mm)

表2 ASD 长、短径值、各等效圆直径理论值、参考标准等统计(mm)

表3 房间隔缺损长径、各等效圆直径理论值等与参照标准POS 之间的相关性

图2 CTAS 测得ASD 长径及各种等效圆直径与POS 大小相关性分析及线性回归方程

讨 论

选择封堵器是房间隔缺损介入治疗中的重要环节之一，直接影响手术的进行与成败。目前，对于椭圆型或形态不规则的房间隔缺损，人们通常参考房间隔缺损长径选择封堵器型号［10］。然而，在临床实践中，我们却发现在成功实施封堵治疗的病例中，存在所选封堵器型号小于TTE 或CTA 测量的长径的情况;反之，临床上亦可能存在因长径测量值较大而错失介入治疗的病例。在很多临床研究得出的封堵器的型号与参考标准的回归方程中，斜率小于1，亦间接提示该方法高估了缺损的大小且高估的程度与房间隔缺损的形状有关［11］。为了克服本方法的局限性，张玉顺等［4］提出参考形状选择封堵，但却没有具体的量化工具。Seo 等［3］结合长径与短径之比(circular index，CI)拟合出相关的封堵器选择公式，但过于繁琐，不利于临床推广应用。总之，人们在临床工作中逐渐认识到房间隔缺损的形状对封堵器选择的影响，并不断探索能有机整合房间隔缺损大小及形状的封堵器选择方法。

本研究将等效圆转换思想与中老年房间隔缺损CTA 评估相结合，进一步对比研究各种具体转换公式及其临床效能，探索更为准确简便地选择封堵器型号的方法。房间隔缺损的面积决定其血流动力学意义，通常所指的缺损大小本质上即缺损面积的大小。由于任何形状的房间隔缺损在封堵器置入后都成为近似标准的圆形，该圆与房间隔缺损具有相等或近似的周长与面积，因而称为房间隔缺损的等效圆，等效圆的直径在理论上即是选择封堵器的理想型号。理论上房间隔缺损的等效圆转换有三种方法，即等面积转换、等周长转换及兼考虑周长与面积的Zanchetta 转换。本研究显示，三种等效圆转换方法的理论值与参考标准间的相关性高于房间隔缺损长径与后者的相关性，因而在评估房间隔缺损大小及封堵器选择方面均优于目前常用的参考房间隔缺损长径选择封堵器型号的方法。

本研究证实，Zanchetta 转换是指导封堵器选择的有效工具之一，能成功指导封堵器的选择。本研究中，经其转换的等效圆直径与参考标准间有良好的相关性(r=0.94)。因为随着房间隔缺损大小的增加，测量值与参考值之间的差异亦增大，故临床选用封堵器的型号与测量值之间的差值并不固定，通常随缺损的增大而相应增大。本研究所得回归方程中斜率大于1，间接证明了该方案能克服房间隔缺损大小对封堵器选择的影响。但是，与等周长转换及等面积转换方法相比，Zanchetta 转换下的等效圆直径与参考标准间的相关性相对较低，其转换公式及计算过程也过于复杂，若没有相应软件辅助，难以较快取得计算结果，不利于临床应用。

本研究表明，等面积转换也是简便可靠的转化方法之一，特别是对于形状复杂的房间隔缺损，转换相对简便准确。在三种等效圆转化方法中，等面积转换直径与参考标准的相关性高于Zanchetta 转换，二者差值的标准差则小于Zanchetta 转换，且其转化公式亦简洁明了。其次，由于是等面积转换，因而在理论上与该等效圆直径相等型号的封堵器能完全阻断过隔血流，且由于面积相等的所有图形中，圆的周长最小，故其与周边组织之间的张力亦最小，易于恢复封堵器的自然形态，更有利于封堵器的内皮化并减少血栓形成［12］。此外，在不断推出的三维影像工具中，很多软件能直接测定病变结构的面积，因而对于形状复杂的房间隔缺损，此方法能更准确、快捷地计算出等效圆的直径，临床实用性增强。

本研究显示，在等效圆转换的三类方法中，等周长转换是最佳转换方法。事实上，当今尚无标准的椭圆周长计算公式，现代科学中所使用的椭圆周长都是近似值，公式L =2πb +4(a－b)只是其中之一。但在本研究中，在三种转化方法中，等周长转换直径与参考标准之间的相关性最高(0.95)，且二者之差标准差最小(0.24 mm)，故可准确指导封堵器型号选择。其次，等周长转换公式形式简单，运算快捷，在临床工作中使用方便，进一步研究表明，该公式的简化形式D =b +2(a－b)/3 所得值与原公式差别极小，且相关性相同，因而更有利于临床的推广应用。此外，在周长相等的所有图形中，圆的面积最大，因而在房间隔缺损植入封堵器转化为等效圆后，其周长通常不会有明显变化，而等效圆面积则大于自然状态下房间隔缺损的面积，因而可更好地闭合缺损，避免残余分流的存在，这是该转换公式选择封堵器可靠性的理论基础。

以下几方面尚需注意。首先，尽管本研究是以CT 为测量工具进行的，其实对于任何影像工具测量出的房间隔缺损长径与短径，都可以采用上述方法推算等效圆直径，指导封堵器的选择。但本研究亦显示，TTE 与金标准间的相关性低于CTA 测量与金标准间的相关性，且其测量值与金标准间的回归系数和CTA 测量值与金标准间的回归系数之间亦有差别，故不同影像工具测量值的等效圆直径与封堵器型号间的回归公式不尽相同，需具体研究对待。其次，本研究假定房间隔缺损的周长不能被封堵器拉伸，事实上，对于边缘薄弱的房间隔缺损，存在被封堵器拉伸甚至撕裂的可能，但由于本研究入选人群均为成功封堵后的患者，因而不会使术前CT 测量值与封堵后封堵器腰部直径之间的相关性产生明显偏倚。此外，受ASD 大小及心脏大小的影响，封堵器在侧位上并不能总是呈切线位，但由于封堵器腰部呈圆型，无论是否呈切线位，并不影响其腰部直径的判定及测量。

本研究存在如下不足:(1)本研究以CT 为测量工具，CTA 检查对于中老年房间隔缺损患者有重要临床价值，但由于其射线剂量较大，费用相对较高，对于其他人群需慎用。(2)作为初步研究，仅是前瞻性研究了Zanchetta 等效圆转换直径理论值选择封堵器的情况，并未同时对其他转换方法进行前瞻性研究。(3)尽管球囊测量存在诸多不足，且在临床上已较少使用，但目前仍被认为是评估房间隔缺损大小的参考标准［13］。本研究以成功封堵后封堵器的腰部直径作为缺损测量的金标准，其基本原理与球囊测量相似，易于理解，但目前尚未得到广泛认可。

总之，参考房间隔缺损等效圆直径选择封堵器型号能减小形状造成的影响，优于参考房间隔缺损长径选择法，其中等周长转换及其简化公式是最为理想的工具。

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