中-重度主动脉瓣反流患者的主动脉根部形态与冠状动脉血流速度的关系

孟庆龙，王婧金，张冰，段福建，王浩

主动脉瓣反流是常见的心脏瓣膜病变，严重的主动脉瓣反流会导致左心室容量负荷及心肌耗氧量的增加，同时由于舒张期冠状动脉血流灌注量下降，冠状动脉血流储备减少，共同导致冠状动脉系统出现供需不匹配现象，因此即使在无基础冠状动脉病变的情况下，患者也可出现心绞痛症状，其发生率大约在3%～62%之间，严重影响患者生存质量和治疗预后[1-3]。近年来冠状动脉内血流动力学特别是血流速度方面的研究不断开展，冠状动脉血流速度紊乱被认为可能是这类患者出现心肌缺血的另一重要机制，校正TIMI 血流计帧法是较成熟的冠状动脉内血流速度定量方法，能够在冠状动脉造影的同时进行速度监测[4-5]。本研究旨在利用校正TIMI 血流计帧法作为判断冠状动脉血流速度的手段，观察严重主动脉瓣反流对于冠状动脉血流速度的影响，同时了解其与主动脉根部形态之间的关系，探索出现心肌缺血的可能机制，为临床诊治提供部分血流动力学参考。

1 资料与方法

1.1 研究对象与方法

收集我院2018 年8 月至2019 年5 月因诊断为中-重度主动脉瓣反流而拟行主动脉瓣置换术[6]，且因伴随胸痛症状、临床怀疑存在冠状动脉病变而同时行冠状动脉造影检查的患者52 例，排除存在其他瓣膜结构及功能异常、冠状动脉先天畸形者以及冠心病（冠状动脉粥样硬化伴斑块形成、X 综合征、心肌桥、冠状动脉痉挛与扩张等）需进行治疗者，最终确定符合要求的患者共41 例作为反流组。同时选取于院内就诊的20 例患者作为对照组，其冠状动脉造影及经胸超声心动图检查结果显示冠状动脉、瓣膜功能以及左心室射血分数均正常。该研究得到伦理委员会批准，并获得所有患者的知情同意。

反流组患者均于麻醉诱导后，体外循环转机前进行经食道三维超声心动图检查，使用SC2000 彩色多普勒超声诊断仪（西门子公司，德国），Z6Ms 经食道三维超声探头，同步连接心电图，于食道中段120°～130°处主动脉瓣长轴切面，在二维超声清晰显示主动脉瓣、主动脉根部基础上点击4D 键获取实时三维全容积图像，要求图像帧频保持在20 帧/s左右。三维图像使用eSie Valves 自动分析软件进行在机分析，研究者进入主动脉根部分析程序，程序可以自动识别主动脉根部各解剖结构并初步建立根部模型，随后在不同视角观察模型自动识别情况并进行手动校正，最终通过半自动的方法获得三个全心动周期的主动脉根部形态参数（图1），其中包括主动脉瓣环的最大径、最小径、面积、周长；窦部的最大径、最小径、面积、周长；窦管交界的最大径、最小径、面积、周长，平均径则由最大径及最小径平均获得，选取各参数在各个心动周期中的最大值，将三个心动周期的平均值作为最终结果。所有图像由经验丰富的超声科医师采集，图像的分析由两位医师各自进行，并对两者结果进行平均。

图1 利用经食道三维超声心动图图像进行主动脉根部自动建模过程

应用数字减影动脉血管造影机（通用电气公司，美国）进行冠状动脉造影，选用对比剂碘普罗胺注射液在多体位下行左右冠状动脉造影。所有造影图像在30 帧/s 的速度下记录。

冠状动脉的血流速度由校正TIMI 血流计帧法进行确定，并由两名医师分别进行判读，结果取平均值来确定最终帧数。每条冠状动脉的血流帧数为对比剂开始着色到标准化的远端标记显影所需的帧数。着色帧即对比剂充盈冠状动脉起始部并开始接触管壁两侧，以着染血管直径70%以上的状态稳步前进时的某一帧。远端标记在左冠状动脉为其远端的“鲸鱼尾”分叉，左回旋支为较大的钝缘支或主支的远端，取二者中较大支。右冠状动脉为后降支的第一分支。由于左前降支较长，原始得到的左前降支帧数除1.7，即得到校正的左前降支帧数，而三支血管帧数的平均值即为平均帧数[7]。

1.2 统计学方法

应用SPSS 24.0 统计分析软件进行数据分析。当资料符合正态分布时，计量资料采用均数±标准差表示，两组间比较采用独立样本t检验，两参数间的相关性分析采用Pearson 分析法。P<0.05 被认为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 两组患者的基线资料及冠状动脉血流速度比较（表1）

表1 两组患者的基线资料及冠状动脉血流速度比较（）

表1 两组患者的基线资料及冠状动脉血流速度比较（）

注：1 mmHg=0.133 kPa

41 例主动脉瓣反流患者中中度反流14 例，重度反流27 例，男性37 例、女性4 例，平均年龄（59.07±7.48）岁。患者病因的确定主要根据外科术中探查以及瓣膜病理分析报告，其中由于瓣环结构扩大所导致的反流5 例，由于瓣膜脱垂或者撕裂所导致反流18 例，瓣膜退变所引发的反流18 例。所有患者均进行了主动脉瓣置换术，术后人工瓣膜功能良好，未见明显瓣周漏发生。反流组与对照组的基线资料对比发现，除舒张压外，其他基线资料以及相关病史均未见明显差异。

所有患者均是由于临床怀疑存在冠状动脉病变或根据术前排查要求而进行的冠状动脉造影检查，检查后安全返回观察室，结果均未发现明显冠状动脉起源及走行异常，同时未发现明显冠状动脉狭窄性病变。通过对反流组与对照组的冠状动脉血流速度进行比较发现，反流组校正左前降支、左回旋支及右冠状动脉的TIMI 血流帧数以及平均帧数均大于对照组，差异有统计学意义（P均<0.05）。

2.2 左前降支、左回旋支及右冠状动脉三支血管平均帧数与主动脉根部形态参数间相关性分析（图2）

图2 左前降支、左回旋支及右冠状动脉三支血管平均帧数与主动脉根部形态参数间相关性分析

在反流组，通过对平均帧数与根部形态参数包括主动脉瓣环、窦部、窦管交界的平均径、面积及周长的相关性分析发现，三支血管平均帧数与主动脉窦部的平均径（r=0.728）、面积（r=0.735）、周长（r=0.731）及窦管交界的平均径（r=0.716）、面积（r=0.740）、周长（r=0.747）之间存在较强的正相关，且均具有统计学意义（P均<0.001）。

3 讨论

严重主动脉瓣反流患者出现心肌缺血的机制至今仍不明确，目前大多数观点认为由于主动脉瓣反流导致左心室容量负荷以及室壁张力增加，左心室心肌整体耗氧量升高，即便这类患者的冠状动脉管腔内径有所增宽，仍然不能满足心肌工作需要，从而出现原有冠状动脉对心肌的供需不匹配现象，导致心肌缺血的发生[8-9]。但随着探索的不断深入，冠状动脉内血流动力学紊乱被认为可能是心肌缺血的另一重要因素，成为目前机制研究的方向。冠状动脉内血流速度的变化是血流动力学紊乱的标志之一，Ardehali 等[10]曾对急性主动脉瓣反流的动物利用脉冲多普勒测速仪进行冠状动脉内血流速度监测，发现随着主动脉瓣反流程度的增加，冠状动脉的血流从舒张期为主逐渐向收缩期为主转变，甚至出现舒张期逆流，血流速度以及血流储备也明显下降。国内外多项针对于慢性主动脉瓣反流的研究也指出，这类患者同样存在冠状动脉整体血流储备的下降以及血流速度的减慢，而进行主动脉瓣置换术后，其冠状动脉血流逐渐恢复为以舒张期为主，灌注速度不断提高，提示手术对心肌血流也产生了有益的效果[11-12]。本研究则利用校正的TIMI 血流计帧法作为表征冠状动脉血流速度的手段，发现在严重的主动脉瓣反流患者中，其TIMI 血流帧数明显大于无瓣膜反流的对照组，指出这类患者确实存在冠状动脉血流速度的减慢，这与既往研究相一致[13]。冠状动脉内血流速度减慢之所以会被认为是心肌缺血的可能机制之一，主要因为其改变了冠状动脉的微血管灌注，这种继发的微血管病变使得冠状动脉循环的阻力发生变化，加剧了原有的血流供需不匹配，冠状动脉血流储备进一步下降，从而引起心肌缺血和缺氧,患者出现心绞痛等症状。但是，血流速度与主动脉瓣反流程度之间的相关性如何，是否存在反流量的截断值使得血流速度发生决定性改变，本研究未能明确，但这些问题却是临床医师更加关注的内容，对于临床决策也更为重要，因此更加细致的基础及临床研究仍需要进行。

血流动力学领域研究认为主动脉窦对于引导冠状动脉血流具有重要作用，正常生理状态下，主动脉瓣上方的涡流起始于左心室射血峰值期并持续到舒张早期，而后涡流范围逐渐扩展并占据整个主动脉根部，完成对冠状动脉的再次灌注。随着窦部形态的变化，包括窦内流量、窦壁剪应力等都会随之发生一系列变化，进而影响涡流范围的扩展以及对于冠状动脉口的血流灌注压力，而这些都是影响冠状动脉血流速度的重要因素。本研究初步探讨了主动脉根部形态与冠状动脉血流速度的关系，通过相关性分析发现，随着窦部及窦管交界平均径、面积及周长的不断增大，冠状动脉血流速度逐渐减慢。既往研究曾利用工程学方法模拟膨大动脉内的血流动力学状态，发现动脉血流对管壁的剪应力随着管腔的增大而逐渐减小，从而影响动脉内壁细胞的排列模式以及发育过程[14]，利用这一思路进行分析，主动脉根部增宽也会导致管壁剪应力的下降，进而影响冠状动脉口的灌注压力，无论是在收缩期还是舒张期都减少了进入冠状动脉的血流量，这可能是血流速度与窦部形态存在相关性关系的原因，但这只是基于本次以及既往研究结果进行猜测所得，研究组并未实现真正的压力监测且确实存在一些技术难度。目前，基于血流流线技术的影像学研究不断发展，针对窦壁剪切力的报道也不断出现，例如在心脏MRI 领域，利用四维核磁血流成像技术可以评估主动脉病变的局部管壁剪应力进而预测发生破裂或者夹层的风险[15]；再者基于超声彩色多普勒分析的血流向量技术也可以对主动脉根部的血流状态进行分析，进而判断对窦壁的压力改变[16]。基于以上影像学技术的发展，可以实现对血流动力学深层机制的有效探索，未来可能会更好地解释主动脉根部形态对冠状动脉灌注压力以及血流速度的影响。除此之外，本研究中同时观察到2 例患者出现了冠状动脉血流速度严重减慢的情况（至少一支冠状动脉的血流帧数大于正常值的2 倍标准差），这一现象引起了研究者的注意，冠状动脉内慢血流可以继发于严重的主动脉瓣反流，同时也是多种不良心血管病事件的危险因素[17]，但是在严重反流基础上如何利用根部径线这一有效参数来预测冠状动脉内慢血流的发生、其是否还跟其他因素有关，这些都需要更大规模的研究进行探索。

本研究具有部分局限性，首先TIMI 血流计帧法作为主观判断的定量方法，其结果势必会受到观察者之间的差异影响，为规避偏差，研究者通过两人测量取平均值的方式，使得结果尽量准确；其次，对比剂的前行速度可能会因操作者注射压力的不同而产生偏倚，但进行入组筛选时研究组选取了相同的造影操作者，以此提高研究对象间的一致性，同时也有研究指出这种压力的不同对于帧数的计算所产生的影响相对较小[18]，因此结果仍然具有一定可信度。再者，主动脉根部形态与冠状动脉血流速度之间相关性的分析仅仅在主动脉瓣反流患者中进行，而未对对照组以及其他主动脉瓣疾病的患者进行观察和分析，这一相关性结论是否满足其他人群尚未可知，所以还需要大样本的前瞻性研究进行探讨。

综上所述，对于中-重度主动脉瓣反流的患者，其冠状动脉血流速度慢于瓣膜正常者，同时血流速度也随着主动脉根部形态的不断扩大而逐渐减慢，这都可能是这类患者出现心肌缺血的原因之一，临床医师在矫正反流的同时要关注其根部形态的改变并予以干预，进而有效改善冠状动脉血流灌注。

利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突