主动脉根部的结构及无创测量方法的研究进展

李英凯 高慧 综述 徐泽升 审校

(1.河北医科大学研究生学院，河北石家庄050000；2.河北医科大学沧州临床医学院心内科，河北沧州061000)

主动脉根部指从左心室发出至窦管结合部之间的结构，包括主动脉瓣环、主动脉瓣叶、主动脉窦(瓦氏窦)、窦管结合部。近年来，随着主动脉瓣疾病、冠状动脉开口病变治疗方式的进展，对主动脉根部形态结构的测量也逐渐被重视。

1 主动脉根部的解剖结构

主动脉根部是指从左心室发出后至窦管结合部之间的相关结构，一般指主动脉埋藏在心包内的部分，位置相当于胸骨下缘第三肋软骨。左侧为上腔静脉，左前方为主肺动脉，包括主动脉瓣环、主动脉瓣叶、主动脉窦、窦管结合部。

主动脉瓣环是主动脉前庭的出口，由主动脉瓣叶基底部内致密纤维组织结构构成，位于三个主动脉瓣底部的平面，为主动脉瓣复合体提供支撑，是心脏支架结构的重要组成部分，也是左室流出道与主动脉在心动周期中压力变化的分界线。

主动脉瓣瓣叶是主动脉瓣纤维环上三个半月形的瓣膜，瓣膜相对主动脉壁向外膨出，可分为前半月瓣(右冠瓣)、左后半月瓣(左冠瓣)和右后半月瓣(无冠瓣)。

主动脉窦是主动脉瓣及与其相对的主动脉瓣叶相对应的主动脉管腔，呈袋状，这种结构特点有利于向外扩张，减轻血压对主动脉瓣的压力。主动脉窦按有无冠状动脉发出分为左冠状动脉窦(left coronary cusp,LCC)、右冠状动脉窦(right coronary cusp，RCC)以及无冠状动脉窦(non-coronary cusp，NCC)。

2 主动脉根部测量内容

2.1 主动脉瓣环的测量

对主动脉瓣环的准确测量能帮助选择合适的经导管主动脉瓣置换术(TAVR)植入物，减少并发症的产生。若主动脉瓣环的大小被低估，那么可能导致植入物的移位以及瓣周漏。反之，则会引起扩张不全、瓣膜或植入物周围反流以及瓣环破裂。理想状态下，当选择的截面合适时，三个主动脉瓣叶应同时出现或消失；但在某些钙化严重或椭圆形瓣环的患者中，测量平面的选择有一定的难度。Cerillo等[1]运用计算机体层成像血管造影(CTA)的3D曲面多平面重组技术实现对3个瓣叶最低点的定位，从而使瓣环平面的选择更精确。Schultz等[2]研究发现有相当一部分人群的主动脉瓣环并非圆形，而为椭圆形，因此应同时测量主动脉瓣环的最大径和最小径。

2.2 主动脉瓣叶的测量

在TAVR中，瓣膜的钙化可能导致植入物与主动脉根部贴合不佳，从而导致瓣周漏，另外瓣膜钙化的移位还会导致冠状动脉开口的闭塞，CTA能很好地评价钙化的位置及大小，从而指导TAVR。目前国内外尚无对主动脉瓣叶结构进行测量的文献报道。

2.3 主动脉窦的测量

主动脉窦平面的测量在主动脉根部测量中至关重要，因其可能在发生主动脉反流的血流动力学改变中起到较大的作用。

不同方法测量主动脉根部壁厚有所不同，从超声心动图测量的(2.8±0.9)mm到多排螺旋CT(MDCT)测量的(0.8±0.8)mm，再到磁共振成像(MRI)测量的(1.1±1.7)mm，故在对主动脉根部直径进行测量时，包含或不包含主动脉根部壁厚会对测量的准确性产生影响[3]。过去在使用超声心动图对主动脉进行测量时选择前缘-前缘(leading edge-leading edge，L-L)，发表的很多数据都是以此为标准进行测量；但美国心脏病学会联合美国心脏协会发表指南指出[4]，为了提高不同技术间的可重复性和一致性，使用超声心动图在对主动脉进行测量时应选择内缘-内缘(inner edge-inner edge，I-I)，而在应用MDCT或MRI时应选择外缘-外缘(outer edge-outer edge，O-O)；但Rodríguez-Palomares等[3]指出，应用二维经食管超声心动图(2D-TEE)对L-L测量与MDCT或MRI运用I-I测量有高度的一致性，利用2D-TEE进行测量时，O-O大于L-L大于I-I，L-L与I-I在不同平面的平均差异可信区间为2.7～3.5 cm，由此，不同测量方法可能会导致主动脉扩张严重程度的评价。而美国心脏病学会以及美国心脏协会推荐的方法在测量时2D-TEE相比MDCT或MRI会显著低估主动脉直径。

在测量径线上，学者们主要以测量尖-联合(cusp-commissure)、尖-尖(cusp-cusp)距离为主，Rodríguez-Palomares等[3]利用MDCT与MRI对主动脉窦进行测量，尖-尖距离平均为(37.1±5.6)mm，尖-联合距离平均为(36.3±5.3)mm，尖-尖距离平均比尖-联合距离长2 mm，运用MDCT与MRI进行测量时的差别有统计学意义，这与Burman等[5]的研究相契合。

精确的主动脉窦高度及开口高度能防止TAVR后冠状动脉闭塞。

2.4 窦管结合部的测量

目前针对窦管结合部的测量多为冠状位或横截面的主动脉窦上方分别测量高度及面积、直径。另外，窦管结合部的严重钙化可限制主动脉端球囊的扩张，影响其在心室中的放置。

2.5 影响因素

心脏搏动以及主动脉的顺应性可导致主动脉根部面积以及直径发生与心动周期相关的变化，在进行TAVR之前也应考虑到这种变化，de Heer等[6]得出的结论是在收缩期和舒张期，主动脉窦的形态变化并无统计学意义。部分学者[5]测量结果则提示收缩期数据大于舒张期数据，并且有统计学意义，这可能与测量方法、后期处理方式不同有关。

高血压、性别、年龄等对主动脉窦的大小也有一定的影响。Jakrapanichakul等[7]对81例行超声心动图检查的患者进行主动脉窦的测量，发现相对于非高血压患者[主动脉窦部直径(3.01±0.33)cm]高血压患者的主动脉窦直径[(3.26±0.37)cm]较大，有统计学意义(P=0.009)，他们还发现男性[(3.45±0.37)cm]与女性[(3.07±0.32)cm]相比，主动脉窦直径的差距也有统计学意义(P<0.001)。

Cassottana等[8]对134例正常人群进行主动脉窦的测量并进行了多元回归分析，发现性别和年龄是主动脉根部内径的独立影响因素，主动脉内径包括主动脉窦的内径大小随年龄增长显著升高。

3 主动脉根部测量方法

精确以及可重复的测量方法对主动脉窦的测量极为重要，不同的图像获取方法都可被用来测量主动脉窦的形态。最初，心导管检查是主动脉测量的“金标准”，Cribier等[9]提出的在主动脉球囊成形扩张的同时注射造影剂观察阻断血流直径的方法，成为评价主动脉瓣环直径的有效方法；但随着影像学技术的不断进展，由于它的有创性减少了使用，取而代之的是目前使用最广泛的超声心动图、CTA、MRI。

3.1 超声心动图

由于超声心动度高度的可获得性，已成为目前评价心脏大血管结构的一线手段。利用超声心动图可观察主动脉根部的立体形态并对相关径线进行精确测量，在对主动脉根部进行测量的同时还能对心脏及瓣膜功能进行评估。胸骨旁长轴测量时通常显示主动脉根部最窄的平面，并且不能保证声窗通过其中心，从而导致低估了真实内径。2D-TEE较MDCT与MRI在测量窦-联合时，低估了(-3.7±2.9)mm[3]。另外，二维超声缺乏直观性和整体性，图像质量可受皮下脂肪、肺、肋间隙等影响，检查窗口小，测量角度受一定限制。

3.2 CTA

CTA已成为心脏及大血管影像检查不可缺少的一部分。CTA空间分辨率和组织对比度高于经胸超声心动图(TTE)，对边界的识别和显示更为准确，人为影响因素较小。CTA结合回顾性心电门控技术，通过数学方法使周期性运动的心脏达到“静止”状态，从而使心脏大血管及冠状动脉成像成为可能，可根据心电信号重建处理任意期相的图像。心电编辑功能可滤过异常心动周期，减少伪影，提高图像质量。可在对原始图像进行重建后全方位地观察，并且检查过程不受患者体型、肋间隙、肺等客观不良因素的影响[10]；但想要得到合格的图像，还需患者的心律相对整齐、心率保持在较慢水平。由于CTA对密度的敏感性，在评价主动脉根部结构钙化方面有很大优势。双源CT(dual source CT,DSCT)配合心电门控扫描可在极短时间内完成全主动脉CTA成像，辐射剂量大为减少，并减少对比剂用量，降低肾脏负担，并对于心率较快患者能实现有效的心脏成像。一般情况下，心房颤动患者进行16或64排CT扫描时不能获得有效图像，但目前的DSCT能在此类患者提供较高质量的图像[11]；但也有学者指出，DSCT在测量主动脉直径时会高估20%[12]。

遗憾的是，CTA对心脏大血管的图像采集需后期人工重建，这无疑会引入由测量者之间或测量者本身造成的偏倚，并且相对耗费更多时间[13]。Tuncay等[13]利用MDCT通过半自动测量主动脉瓣区域结构，减少了人工测量造成的测量者之间和测量者本身造成的误差；但其未做到完全自动化测量，原因是目前CT技术所提供的图像质量尚不能对不清晰的观察对象的边界进行自动分割。

CTA检查不适用于含碘造影剂过敏或禁忌的患者，在此类患者中的应用有一定限制。

3.3 MRI

MRI无视野的限制，可根据需要选择测量平面。自旋回波序列(SE序列)应用广泛，稳态自由进动序列(SSFP序列)成像速度快，无明显运动伪影，二者配用心电门控或心电触发技术进行心脏成像，可清晰显示心脏大血管结构，并可进行心脏功能分析。Burman等[5]研究认为心脏MRI对主动脉根部测量可做到可视化、标准化。Hoey等[14]分析TTE与MRI测量主动脉根部结果认为MRI对一些模棱两可的病变起着裁定作用。Blanchard等[15]利用MRI电影(cine-MRI)，对主动脉根部进行分割，探测联合、窦以及主动脉窦的中心，从而自动测量相关径线，测量结果证明能提供主动脉窦部测量的可靠数据。

Burman等[5]利用MRI进行主动脉根部相关数据测量，结果表明，在群体水平，任何平面任何径线，男性测量值均大于女性，收缩期均大于舒张期，窦-窦距离均大于窦-联合距离，此结果与Framingham研究结果[16]有良好相关性；在个体水平，NCC-RCC小于LCC-NCC与RCC-LCC，RCC-联合小于LCC-联合与NCC-联合，随年龄增长，舒张期窦-联合距离增长0.9 mm/10年(男性)、0.7 mm/10年(女性)。MRI在某些有金属植入的患者是禁忌证。与CTA相比，MRI的空间分辨率略低，这限制了MRI的使用。

4 主动脉根部测量的临床意义

4.1 主动脉窦瘤

经胸、经食管超声心动图可明确诊断主动脉窦瘤，并能评价窦瘤的大小、部位、破入的腔室和继发的血流动力学改变、心脏的功能和肺动脉的压力[17]。采用介入置入封堵器的方法治疗时，术前需评估主动脉窦瘤的大小、形态、破口位置、分流的心腔以及主动脉瓣、瓣环和右冠状动脉开口等情况。TTE、TEE在介入治疗术前可评价破口边缘距主动脉瓣和冠状动脉的距离，帮助术前排除手术禁忌证，并指导封堵器的选择。实时三维超声心动图能完整地观察到窦瘤形态以及周围相关结构(包括主动脉瓣)。Utsunomiya等[18]认为 MSCT和 MRI可较超声心动图提供更好的三维影像。在超声心动图诊断主动脉窦瘤不太理想时,可应用 MSCT和 MRI进一步确定诊断。

4.2 TAVR

主动脉瓣狭窄患者行TAVR成为有手术禁忌证或高风险患者的有效替代治疗方式。TAVR术前的精确测量涉及到植入物的大小、精确位置以及与冠状动脉开口的覆盖效果[19]。若术前评估不准确，选择瓣膜不恰当，那么可能引起瓣周漏、传导阻滞等并发症。此外，瓣膜支架放置过高，可使得裙边挡住冠状动脉开口，也可引起冠状动脉阻塞及心肌梗死。因此，TAVR中国专家共识[20]推荐术前应评估主动脉瓣膜、主动脉瓣环、升主动脉及外周动脉解剖情况。

MSCT能提供较高空间分辨率的三维图像，并能给出主动脉根部解剖结构的详细信息。Ripley等[21]利用基于CT的3D 打印技术在TAVR前可提供能评估主动脉根部与植入瓣膜间物理作用的方法。

4.3 冠状动脉开口病变

冠状动脉开口病变是指距主支冠状动脉开口部3 mm以内的严重的粥样硬化病变，属于高危复杂病变[22]。由于支架植入的位置不理想使得支架覆盖病变不完全，血管的弹性回缩以及斑块的移位，造成支架植入效果欠佳。支架的精确定位可有效提高介入治疗的效果。Harris等[23]利用CT仿真内镜技术对冠状动脉开口的直径、发出角度进行描述，对于冠状动脉起源异常者进行TAVR或开口病变支架植入术有重要意义；但目前缺少对冠状窦开口的形态学研究。

5 结语

在以往发表的文献中，少有专门测量主动脉窦的文章。对测量手段、测量内容的选择也无一致意见，测量结果存在一定差异，由于测量手段受人为影响因素较大，主动脉窦的自动测量方法也是未来研究的方向。随着未来技术的发展，更高的图像分辨率和更少的钙化影响可能能够帮助实现完全自动对主动脉根部测量的目标。