三维超声心动图测定机械瓣瓣口面积初步经验
作者：李越 Herman FJ Mannaerts Otto Kamp Cees A Visser
单位：李越(中国人民解放军总医院超声科 北京，100853)；Herman FJ Mannaerts Otto Kamp Cees A Visser(Cardiovascnlar institute of Free university teaching hospital,Amsterdam,Natherlands)
关键词：超声心动描记术；三维；心脏瓣膜；人工
中华超声影像学杂志000307
摘 要：目的 观察三维超声心动图(3DE)测定机械瓣瓣口面积的可行性。方法 11例机械瓣置换病例,用任意切面(anyplane)3DE测定机械瓣瓣口有效面积,将测定值与多普勒超声心动图(DE)测定的有效瓣口面积(包括实测值和文献报道测值)及生产厂商提供的离体瓣口面积比较。结果 3DE测定机械瓣有效瓣口面积为(2.73±0.88) cm2与DE实测值(2.45±0.77)cm2及文献报道DE测值(2.85±0.96) cm2比较无明显差异(P>0.05)。3DE测值与DE实测值的相关性为r=0.755,与文献报道DE测值的相关性为r=0.919。生产厂商提供的离体瓣口面积为(4.06±1.09)cm2与3DE测值,DE实测值及文献报道DE测值比较均有明显差异(P<0.01),在本研究中3DE测定在体机械瓣瓣口平均面积仅为生产厂商提供的离体瓣口平均面积的(66.8±9.7)%,但二者之间相关性为0.910。对同一观查者相隔半个月以上的两次3DE测值进行比较,未见明显差异(P<0.001)。结论 据初步经验用3DE测定机械瓣瓣口面积在二尖瓣位是准确可行的,在主动脉瓣位由于例数太少尚需进一步研究。超声心动图在体实测值与生产厂商提供的离体瓣口面积有明显差异可能与多种因素有关。
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Primary experience on quantitative assessment of mechanical prosthetic valve area by three-dimensional echocardiography
LI Yue
(Ultrasound Department of General Hospital of PLA,Beijing 100853,China)
Herman FJ Mannaerts,Otto Kamp,et al.
(Cardiovascnlar institute of Free university teaching hospital,Amsterdam,Natherlands)
Abstract：Objective To determine the feasibility of three-dimensional echocardiography(3DE) in assessment of mechanical prosthetic valve areas.Methods Eleven patients with mechanical prosthetic valve replacement were included into the study.The effective orifice areas(EOA) of mechanical prosthetic valve were assessed by anyplane mode of 3DE and compared with EOA deriverd by Doppler echocardiography(DE,which included real measurement and published literature) and provided by manufactures.Results There were no significant difference between the EOA assessed by 3DE[(2.73±0.88) cm2] and derived from DE [real measurement=(2.45±0.77) cm2,published literature=(2.85±0.96) cm2] (all P>0.05).A good correlation was observed between the EOA assessed by 3DE and derived from DE (r=0.755 and 0.919,all P<0.01).The EOA provided by manufacturers was (4.06±1.09) cm2,which differed significantly from the EOA assessed by 3DE and derived from DE.The percentage of the EOA assessed by 3DE to the manufacturer's orifice areas was (66.8±9.7)%.However,a good correlation was observed between the EOA assessed by 3DE and EOA provided by manufacturers (r=0.910,P<0.01).Intraobserver study for 3DE planimetry was performed.No significant difference was found between two time measurements of 3DE (P>0.05).Conclusions According to primary experiences, 3DE planimetry in replacement mitral valves is feasible and in aortic prosthetic need more study because of less case mumber.The difference between actual orifice area provided by manufactures and EOA measured in vivo by echocardiography are probably due to multiple factors.
, 百拇医药
Key words：Echocardiography,three-dimensional;Heart valve prosthesis▲
在无创性检查心脏人工瓣膜结构和血流动力学方面二维超声心动图(2DE)和多普勒超声心动图(DE)起着重要作用。在定量测定机械瓣瓣口面积方面2DE和DE均有局限性[1-3]。已有报道3DE作为一新的诊断技术可用于心脏瓣膜解剖结构的观察和瓣口面积测定。偶有报道用3DE观察机械瓣的结构和功能,但至今尚未见用3DE测量机械瓣瓣口面积的报道[4-7]。本研究拟观察3DE测定机械瓣瓣口面积的可行性。
资料与方法
一、研究对象
11例机械瓣置换术后瓣膜功能正常病例,女3例,男8例;年龄50～77岁,平均67岁。其中8例二尖瓣置换,3例主动脉瓣置换。1例房颤心律,其余为窦性心律(表1)。
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表1 一般情况及超声心动图检查结果 病例
年龄
性别
心律
瓣龄(年)
人工机械瓣
有效开口面积EOA(cm2)
峰值流速
(m/s)
峰值压差
(mm Hg)
平均压差
, 百拇医药
(mm Hg)
类型
号码
位置
3D
PHT/CE
L
M
1
73
女
S
9
Car
, 百拇医药
21
A
1.33
1.4
1.4
2.06
3.0
37.2
17.8
2
66
男
S
, http://www.100md.com 1
St.
23
A
2.00
2.2
1.5
2.55
2.0
16.0
0.8
3
71
女
, http://www.100md.com
S
1
St.
27
M
2.15
1.8
2.3
3.67
1.5
7.7
1.8
4
, http://www.100md.com 74
男
S
7
Med
27
M
2.57
1.5
3.0
3.80
2.0
15.8
6.1
, http://www.100md.com
5
50
男
S
7
Med
29
M
2.66
2.1
2.9
4.50
1.8
12.6
, http://www.100md.com
5.5
6
65
女
AF
1
St.
31
M
3.67
3.3
3.9
5.18
1.6
, 百拇医药
13.8
3.8
7
74
男
S
0.5
St.
33
M
3.41
2.3
3.9
5.18
, 百拇医药
1.7
12.1
4.1
8
72
女
S
0.1
St.
33
M
4.02
3.3
3.9
, http://www.100md.com
5.18
1.2
4.3
1.1
9
77
女
S
St.
31
M
3.72
3.4
3.9
, 百拇医药
5.18
1.8
14.9
6.6
10
56
男
S
0.5
St.
27
A
1.7
, 百拇医药 2.3
2.4
3.67
1.8
12.9
6.8
11
63
男
S
4
St.
27
M
, 百拇医药
2.8
3.4
2.3
3.67
1.9
14.3
4.2
注:Car-CarboMedics,St.-St.Jude Medical,Med-Medtronic Hall;A-主动脉瓣,M-二尖瓣,AF-房颤,S-窦性,3D-3DE测值,PHT/CE-DE测值,L-文献报道DE测值,M-厂家提供测值
二、超声心动图检查
1.3DE数据的采集和处理:采用美国惠普公司HP-2500型彩色多普勒超声诊断仪进行多平面经食管超声心动图(TTE)检查。探头放置到能理想观察二尖瓣或主动脉瓣的位置,设置探头旋转间隔角度为3°,调节心电图和呼吸门控范围,每心动周期采集图像10～25帧,平均18帧。采集的图像存储于可读写光盘上。用德国TomTec公司最近推出的超声图像工作站(TomTec 4.0 Echo View)对所采图像进行脱机后处理。
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2.选3DE任意切面(anyplane)模式测定机械瓣瓣口面积:用显示四幅图像的窗口(图1),其中两幅图像在切面设置模式(cut setting)下,通过调节α、β、γ轴向的位置使被观测的机械瓣处于相互垂直的长轴切面,将兴趣线放在机械瓣瓣环水平得到另一幅机械瓣短轴切面。再通过平行模式(slice mode)的调节,使短轴切面瓣口呈最佳显示,当瓣口处于最大开放状态时手动勾画瓣口内侧轮廓线测量有效瓣口面积(图2,3),取连续三次测量的平均值。半个月后由同一研究者重复上述测量以观察3DE测量的重复性。在测量机械瓣瓣口面积之前对长轴和短轴切面上的瓣口直径加以比较,有助于准确勾画瓣口内侧轮廓线。右下脚是以三维坐标显示的线框结构模式图(wireframe and texture),对选择、调整和观察正确切面有帮助。
, 百拇医药
图1 在4.0 Echo View工作站上采用四幅图像窗口:上方为机械二尖瓣的两个互相垂直的长轴切面,将兴趣线放在两长轴切面的机械瓣缝合环水平而得到左下角机械瓣短轴切面,右下角为三维参考图像有助于选取正确切面
图2 上方为机械二尖瓣短轴切面和手动勾画二尖瓣瓣口内侧轮廓测量瓣口面积,下方为同一切面的三维立体成像(左为舒张期,右为收缩期)
图3 不同类型人工瓣及相应面积测量:左为St.Jude Medical瓣,中为Medtronic Hall瓣,右为Carbomedics瓣
3.机械瓣瓣口立体结构的三维重建:在任意平面模式下找满意切面后,可用计算模式(calculate surface)直接得到三维图像(volume rendered image)(图2)。
4.2DE和DE分析:当常规诊断性TEE及经胸超声心动图(TTE)检查时,2DE和DE检查结果均存录在VHS录像带上备用。采用美国Nova MicroSonics Image Vue 1.5超声心动图分析系统脱机测量最大跨瓣血流速度(PV)、最大跨瓣压差(PG)、平均跨瓣压差(MG)及机械瓣有效瓣口面积(EOA)。二尖瓣位的机械瓣有效瓣口面积用压力降半时间法(EOA-PHT)测定,主动脉瓣位的机械瓣有效瓣口面积用连续方程法(EOA-CE)测定。
, 百拇医药
三、对照分析及统计处理
为避免病例数较少引起的统计分析误差,除了将3DE测定机械瓣瓣口面积与DE实测结果比较外,本研究还将已发表文章中相同类型和相同号码的机械瓣DE测量结果作为对照标准[8-12]。为了解机械瓣在体内安置后超声心动图实测有效瓣口面积与瓣膜生产厂家提供的离体瓣口面积差别,亦对两者进行了比较。测量数据以均数±标准差表示。在同组病例两种测量方法或两次测量结果之间用配对t检验,在多组多种测量方法之间用ANOVA检验,各数据之间相关关系采用Pearson相关分析。
结 果
与TEE相比,3DE图像的空间和时间分辨率均略低。11个病例中有4例瓣口内侧轮廓由于图像伪差影响欠清晰,但所有病例均可用任意平面3DE完成瓣口面积的测定。3DE测定的有效瓣口面积(EOA-3D)与DE测定的有效瓣口面积(EOA-PHT/CE)和文献报道DE测定的有效瓣口(EOA-L)接近(表1),三者间相互比较均无显著性差异(表2)。EOA-3D与EOA-PHT/CE和EOA-L间的差异分别为(0.22±0.70) cm2和(0.20±0.46) cm2,EOA-3D与EOA-PHT/CE和EOA-L间的相关性良好(图4,5)。生产厂家提供的瓣口有效面积(EOA-M)明显大于EOA-3D、EOA-PHT/CE和EOA-L,将EOA-M与EOA-3D、EOA-PHT/CE和EOA-L比较均存在明显差异(表2),在本研究中EOA-3D占EOA-M的(66.8±9.7)%,但EOA-M与EOA-3D之间相关性良好(表2)。将11例患者按瓣膜置换部位分组进行统计分析,除了在主动脉瓣置换组EOA-3D与EOA-M和EOA-L间的相关关系较差外,其余结果与11例整体统计分析结果一致(表1,2)。用任意平面3DE测定机械瓣有效瓣口面积的重复性检验在两次测量结果间无显著性差异(P>0.05)。
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图4 三维超声心动图测量瓣口有效面积(EOA-3D)与文献报道多普勒超声心动图测量瓣口有效面积(EOA-L)的相关性(4A)和变异性(4B)(Mean Area=两种测量方法之差的平均数,Difference=2倍SD)
图5 三维超声心动图测量瓣口有效面积(EOA-3D)与多普勒超声心动图测量瓣口有效面积(EOA-PHT/CE)的相关性(5A)和变异性(5B)(Mean Area=两种测量方法之差的平均数,Difference=2倍SD)
表2 人工机械瓣有效瓣口面积相互比较及其与三维超声心动图测定结果的相关性 部位
例数
瓣口有效面积(cm2)
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与3D的相关性(r)
3D*
M**
PHT/CE*
L*
M
PHT/CE
L
全体
11
2.73±0.88
4.06±1.09
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2.45±0.77
2.85±0.96
0.910
0.755
0.919
二尖瓣
8
3.13±0.67
4.55±0.73
2.64±0.79
3.26±0.72
0.894
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0.743
0.900
主动脉瓣
3
1.68±0.34
2.76±0.83
1.97±0.49
1.77±0.55
0.354
0.845
0.151
注:瓣口面积比较采用ANOVA检验,*P<0.05,**P<0.01;相关性分析采用Pearson法 11例患者中7例(64%)得到满意的机械瓣瓣口三维立体结构重建图像,此种图像可连续或逐帧动态回放,有助于瓣口立体结构观察,余4例患者由于图像伪差影响致三维立体结构重建图像扭曲。在三维立体图像上目前尚不能直接进行面积测量。
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2DE和DE检查未见机械瓣功能障碍。由于机械瓣瓣环和瓣叶引起的阴影及多重反射等伪差,所有病例均无法在2DE上直接测量机械瓣瓣口面积。DE检查未见异常机械瓣反流。PV、PG和MG与EOA-3DE和EOA-M均呈负相关(r=-0.46～-0.76)。PV、PG和MG与瓣膜置换时间的长短呈正相关(r=0.66～0.71)。
讨 论
人工心脏瓣膜有效改善了心脏瓣膜病患者的存活时间和生命质量。然而人工心脏瓣膜的使用寿命、血流动力学效果尚远不及自体瓣膜且并发症发生率较高。因此定期随访人工心脏瓣膜功能有重要的临床意义。评价瓣膜功能的重要指标之一是有效瓣口面积,然而TTE检查由于超声束难以穿透机械瓣制造材料,在瓣口及其后方出现阴影和多重反射等伪差,难以测量机械瓣有效瓣口面积。DE被认为是最主要的评价心脏机械瓣膜功能的无创性方法,但它只能间接测算有效瓣口面积,其准确性受多种因素影响,有一定局限性,少数情况下DE测量结果与人工瓣膜实际功能状态相矛盾[13,14]。虽然TEE检查开辟了新的观察窗口,明显改善了图像分辨力,提高了对人工瓣结构和功能的诊断能力,但由于不易获得机械瓣的真正短轴切面,也难以测量机械瓣有效瓣口面积。而3DE的特点之一是在已获取的三维成像数据范围内,能任意选取和显示感兴趣切面,这可保证当测量机械瓣有效瓣口面积时所用的图像处于人工瓣的真正短轴切面。
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目前把3DE根据显示方式分为两类:一类是二维显示,其中包括任意切面和平行切面两种显示;另一类是立体结构显示又称容积表达(volume rendered technique)[15]。前者与常规2DE的区别在于其二维图像来自经过后处理的三维数据库,可显示许多常规2DE不能显示的切面,更有意义的是在机械瓣瓣口显示时,由于这种二维图像并非来自常规声窗,其阴影和多重反射等图像伪差明显减轻[16]。如要在常规2DE显示机械瓣短轴切面,超声束须垂直于机械瓣瓣环和瓣叶,由于超声束难以穿过机械瓣合成材料,在机械瓣瓣口形成明显阴影和多重反射等伪差,导致瓣口难以观察。而任意切面3DE所显示的机械瓣短轴切面,是由一系列TEE图像(超声束不垂直于机械瓣短轴切面)经插补和平滑处理重建而成,因此多可见清晰机械瓣瓣口图像。但由于成像的超声束来自机械瓣的左房侧,在机械瓣的左室侧可形成阴影等伪差,因此只能从人工瓣瓣口的左房侧选择三维立体结构重建的观察方向。在TomTec 4.0 Echo View工作站上用任意切面3DE测量人工瓣瓣口面积的另一优越性,是可通过两个相互垂直的人工瓣长轴切面选取真正短轴切面,有益于瓣口面积的准确测量。已有作者证明仅通过一个2DE长轴切面选取瓣口的短轴切面可能导致瓣口面积测量的误差[16]。在测量机械瓣瓣口面积之前对长轴和短轴切面上的瓣口直径加以比较,可减少多种原因(如亮度和对比度参数的设置及图像伪差等)导致的人工瓣瓣口内侧轮廓线偏差,动态观察长轴切面上人工瓣瓣口与人工瓣缝合环的接触点,可较准确测得长轴切面上的瓣口直径,用其校正短轴切面的瓣口直径可使手动勾画瓣口内侧轮廓线有较准确的参照点。
, 百拇医药
生产厂家提供的机械人工瓣瓣口面积主要是根据人工瓣缝合环内沿直径计算而来,这与机械瓣置入体内后所能达到的有效瓣口面积有出入。首先,目前所用机械瓣无论单叶或双叶瓣其开放都有一定的角度(不能垂直于瓣环),其有效开放面积必然小于上述方法计算的面积。其次,许多因素对有效瓣口面积测量的准确性亦有影响,例如用多普勒测算瓣口面积与血流速度有关,有研究发现当把多普勒取样容积放在双叶瓣瓣叶之间(小开口)可能测得高速血流而低估瓣口面积[17]。另外,当机械瓣置入体内后沿瓣环周边有纤维组织长入(pannus formation),可能使有效面积小于设计面积[18,19]。还有,目前超声心动图的分辨力特别是3DE尚低于2DE,亦可能影响准确测量。总之,超声心动图测得的机械瓣瓣口有效面积小于生产厂家提供的面积与多种因素有关。
参考文献：
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(收稿日期：1998-12-09), http://www.100md.com
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关键词：超声心动描记术；三维；心脏瓣膜；人工
中华超声影像学杂志000307
摘 要：目的 观察三维超声心动图(3DE)测定机械瓣瓣口面积的可行性。方法 11例机械瓣置换病例,用任意切面(anyplane)3DE测定机械瓣瓣口有效面积,将测定值与多普勒超声心动图(DE)测定的有效瓣口面积(包括实测值和文献报道测值)及生产厂商提供的离体瓣口面积比较。结果 3DE测定机械瓣有效瓣口面积为(2.73±0.88) cm2与DE实测值(2.45±0.77)cm2及文献报道DE测值(2.85±0.96) cm2比较无明显差异(P>0.05)。3DE测值与DE实测值的相关性为r=0.755,与文献报道DE测值的相关性为r=0.919。生产厂商提供的离体瓣口面积为(4.06±1.09)cm2与3DE测值,DE实测值及文献报道DE测值比较均有明显差异(P<0.01),在本研究中3DE测定在体机械瓣瓣口平均面积仅为生产厂商提供的离体瓣口平均面积的(66.8±9.7)%,但二者之间相关性为0.910。对同一观查者相隔半个月以上的两次3DE测值进行比较,未见明显差异(P<0.001)。结论 据初步经验用3DE测定机械瓣瓣口面积在二尖瓣位是准确可行的,在主动脉瓣位由于例数太少尚需进一步研究。超声心动图在体实测值与生产厂商提供的离体瓣口面积有明显差异可能与多种因素有关。
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Primary experience on quantitative assessment of mechanical prosthetic valve area by three-dimensional echocardiography
LI Yue
(Ultrasound Department of General Hospital of PLA,Beijing 100853,China)
Herman FJ Mannaerts,Otto Kamp,et al.
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Abstract：Objective To determine the feasibility of three-dimensional echocardiography(3DE) in assessment of mechanical prosthetic valve areas.Methods Eleven patients with mechanical prosthetic valve replacement were included into the study.The effective orifice areas(EOA) of mechanical prosthetic valve were assessed by anyplane mode of 3DE and compared with EOA deriverd by Doppler echocardiography(DE,which included real measurement and published literature) and provided by manufactures.Results There were no significant difference between the EOA assessed by 3DE[(2.73±0.88) cm2] and derived from DE [real measurement=(2.45±0.77) cm2,published literature=(2.85±0.96) cm2] (all P>0.05).A good correlation was observed between the EOA assessed by 3DE and derived from DE (r=0.755 and 0.919,all P<0.01).The EOA provided by manufacturers was (4.06±1.09) cm2,which differed significantly from the EOA assessed by 3DE and derived from DE.The percentage of the EOA assessed by 3DE to the manufacturer's orifice areas was (66.8±9.7)%.However,a good correlation was observed between the EOA assessed by 3DE and EOA provided by manufacturers (r=0.910,P<0.01).Intraobserver study for 3DE planimetry was performed.No significant difference was found between two time measurements of 3DE (P>0.05).Conclusions According to primary experiences, 3DE planimetry in replacement mitral valves is feasible and in aortic prosthetic need more study because of less case mumber.The difference between actual orifice area provided by manufactures and EOA measured in vivo by echocardiography are probably due to multiple factors.
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Key words：Echocardiography,three-dimensional;Heart valve prosthesis▲
在无创性检查心脏人工瓣膜结构和血流动力学方面二维超声心动图(2DE)和多普勒超声心动图(DE)起着重要作用。在定量测定机械瓣瓣口面积方面2DE和DE均有局限性[1-3]。已有报道3DE作为一新的诊断技术可用于心脏瓣膜解剖结构的观察和瓣口面积测定。偶有报道用3DE观察机械瓣的结构和功能,但至今尚未见用3DE测量机械瓣瓣口面积的报道[4-7]。本研究拟观察3DE测定机械瓣瓣口面积的可行性。
资料与方法
一、研究对象
11例机械瓣置换术后瓣膜功能正常病例,女3例,男8例;年龄50～77岁,平均67岁。其中8例二尖瓣置换,3例主动脉瓣置换。1例房颤心律,其余为窦性心律(表1)。
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表1 一般情况及超声心动图检查结果 病例
年龄
性别
心律
瓣龄(年)
人工机械瓣
有效开口面积EOA(cm2)
峰值流速
(m/s)
峰值压差
(mm Hg)
平均压差
, 百拇医药
(mm Hg)
类型
号码
位置
3D
PHT/CE
L
M
1
73
女
S
9
Car
, 百拇医药
21
A
1.33
1.4
1.4
2.06
3.0
37.2
17.8
2
66
男
S
, http://www.100md.com 1
St.
23
A
2.00
2.2
1.5
2.55
2.0
16.0
0.8
3
71
女
, http://www.100md.com
S
1
St.
27
M
2.15
1.8
2.3
3.67
1.5
7.7
1.8
4
, http://www.100md.com 74
男
S
7
Med
27
M
2.57
1.5
3.0
3.80
2.0
15.8
6.1
, http://www.100md.com
5
50
男
S
7
Med
29
M
2.66
2.1
2.9
4.50
1.8
12.6
, http://www.100md.com
5.5
6
65
女
AF
1
St.
31
M
3.67
3.3
3.9
5.18
1.6
, 百拇医药
13.8
3.8
7
74
男
S
0.5
St.
33
M
3.41
2.3
3.9
5.18
, 百拇医药
1.7
12.1
4.1
8
72
女
S
0.1
St.
33
M
4.02
3.3
3.9
, http://www.100md.com
5.18
1.2
4.3
1.1
9
77
女
S
St.
31
M
3.72
3.4
3.9
, 百拇医药
5.18
1.8
14.9
6.6
10
56
男
S
0.5
St.
27
A
1.7
, 百拇医药 2.3
2.4
3.67
1.8
12.9
6.8
11
63
男
S
4
St.
27
M
, 百拇医药
2.8
3.4
2.3
3.67
1.9
14.3
4.2
注:Car-CarboMedics,St.-St.Jude Medical,Med-Medtronic Hall;A-主动脉瓣,M-二尖瓣,AF-房颤,S-窦性,3D-3DE测值,PHT/CE-DE测值,L-文献报道DE测值,M-厂家提供测值
二、超声心动图检查
1.3DE数据的采集和处理:采用美国惠普公司HP-2500型彩色多普勒超声诊断仪进行多平面经食管超声心动图(TTE)检查。探头放置到能理想观察二尖瓣或主动脉瓣的位置,设置探头旋转间隔角度为3°,调节心电图和呼吸门控范围,每心动周期采集图像10～25帧,平均18帧。采集的图像存储于可读写光盘上。用德国TomTec公司最近推出的超声图像工作站(TomTec 4.0 Echo View)对所采图像进行脱机后处理。
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2.选3DE任意切面(anyplane)模式测定机械瓣瓣口面积:用显示四幅图像的窗口(图1),其中两幅图像在切面设置模式(cut setting)下,通过调节α、β、γ轴向的位置使被观测的机械瓣处于相互垂直的长轴切面,将兴趣线放在机械瓣瓣环水平得到另一幅机械瓣短轴切面。再通过平行模式(slice mode)的调节,使短轴切面瓣口呈最佳显示,当瓣口处于最大开放状态时手动勾画瓣口内侧轮廓线测量有效瓣口面积(图2,3),取连续三次测量的平均值。半个月后由同一研究者重复上述测量以观察3DE测量的重复性。在测量机械瓣瓣口面积之前对长轴和短轴切面上的瓣口直径加以比较,有助于准确勾画瓣口内侧轮廓线。右下脚是以三维坐标显示的线框结构模式图(wireframe and texture),对选择、调整和观察正确切面有帮助。
, 百拇医药
图1 在4.0 Echo View工作站上采用四幅图像窗口:上方为机械二尖瓣的两个互相垂直的长轴切面,将兴趣线放在两长轴切面的机械瓣缝合环水平而得到左下角机械瓣短轴切面,右下角为三维参考图像有助于选取正确切面
图2 上方为机械二尖瓣短轴切面和手动勾画二尖瓣瓣口内侧轮廓测量瓣口面积,下方为同一切面的三维立体成像(左为舒张期,右为收缩期)
图3 不同类型人工瓣及相应面积测量:左为St.Jude Medical瓣,中为Medtronic Hall瓣,右为Carbomedics瓣
3.机械瓣瓣口立体结构的三维重建:在任意平面模式下找满意切面后,可用计算模式(calculate surface)直接得到三维图像(volume rendered image)(图2)。
4.2DE和DE分析:当常规诊断性TEE及经胸超声心动图(TTE)检查时,2DE和DE检查结果均存录在VHS录像带上备用。采用美国Nova MicroSonics Image Vue 1.5超声心动图分析系统脱机测量最大跨瓣血流速度(PV)、最大跨瓣压差(PG)、平均跨瓣压差(MG)及机械瓣有效瓣口面积(EOA)。二尖瓣位的机械瓣有效瓣口面积用压力降半时间法(EOA-PHT)测定,主动脉瓣位的机械瓣有效瓣口面积用连续方程法(EOA-CE)测定。
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三、对照分析及统计处理
为避免病例数较少引起的统计分析误差,除了将3DE测定机械瓣瓣口面积与DE实测结果比较外,本研究还将已发表文章中相同类型和相同号码的机械瓣DE测量结果作为对照标准[8-12]。为了解机械瓣在体内安置后超声心动图实测有效瓣口面积与瓣膜生产厂家提供的离体瓣口面积差别,亦对两者进行了比较。测量数据以均数±标准差表示。在同组病例两种测量方法或两次测量结果之间用配对t检验,在多组多种测量方法之间用ANOVA检验,各数据之间相关关系采用Pearson相关分析。
结 果
与TEE相比,3DE图像的空间和时间分辨率均略低。11个病例中有4例瓣口内侧轮廓由于图像伪差影响欠清晰,但所有病例均可用任意平面3DE完成瓣口面积的测定。3DE测定的有效瓣口面积(EOA-3D)与DE测定的有效瓣口面积(EOA-PHT/CE)和文献报道DE测定的有效瓣口(EOA-L)接近(表1),三者间相互比较均无显著性差异(表2)。EOA-3D与EOA-PHT/CE和EOA-L间的差异分别为(0.22±0.70) cm2和(0.20±0.46) cm2,EOA-3D与EOA-PHT/CE和EOA-L间的相关性良好(图4,5)。生产厂家提供的瓣口有效面积(EOA-M)明显大于EOA-3D、EOA-PHT/CE和EOA-L,将EOA-M与EOA-3D、EOA-PHT/CE和EOA-L比较均存在明显差异(表2),在本研究中EOA-3D占EOA-M的(66.8±9.7)%,但EOA-M与EOA-3D之间相关性良好(表2)。将11例患者按瓣膜置换部位分组进行统计分析,除了在主动脉瓣置换组EOA-3D与EOA-M和EOA-L间的相关关系较差外,其余结果与11例整体统计分析结果一致(表1,2)。用任意平面3DE测定机械瓣有效瓣口面积的重复性检验在两次测量结果间无显著性差异(P>0.05)。
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图4 三维超声心动图测量瓣口有效面积(EOA-3D)与文献报道多普勒超声心动图测量瓣口有效面积(EOA-L)的相关性(4A)和变异性(4B)(Mean Area=两种测量方法之差的平均数,Difference=2倍SD)
图5 三维超声心动图测量瓣口有效面积(EOA-3D)与多普勒超声心动图测量瓣口有效面积(EOA-PHT/CE)的相关性(5A)和变异性(5B)(Mean Area=两种测量方法之差的平均数,Difference=2倍SD)
表2 人工机械瓣有效瓣口面积相互比较及其与三维超声心动图测定结果的相关性 部位
例数
瓣口有效面积(cm2)
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与3D的相关性(r)
3D*
M**
PHT/CE*
L*
M
PHT/CE
L
全体
11
2.73±0.88
4.06±1.09
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2.45±0.77
2.85±0.96
0.910
0.755
0.919
二尖瓣
8
3.13±0.67
4.55±0.73
2.64±0.79
3.26±0.72
0.894
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0.743
0.900
主动脉瓣
3
1.68±0.34
2.76±0.83
1.97±0.49
1.77±0.55
0.354
0.845
0.151
注:瓣口面积比较采用ANOVA检验,*P<0.05,**P<0.01;相关性分析采用Pearson法 11例患者中7例(64%)得到满意的机械瓣瓣口三维立体结构重建图像,此种图像可连续或逐帧动态回放,有助于瓣口立体结构观察,余4例患者由于图像伪差影响致三维立体结构重建图像扭曲。在三维立体图像上目前尚不能直接进行面积测量。
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2DE和DE检查未见机械瓣功能障碍。由于机械瓣瓣环和瓣叶引起的阴影及多重反射等伪差,所有病例均无法在2DE上直接测量机械瓣瓣口面积。DE检查未见异常机械瓣反流。PV、PG和MG与EOA-3DE和EOA-M均呈负相关(r=-0.46～-0.76)。PV、PG和MG与瓣膜置换时间的长短呈正相关(r=0.66～0.71)。
讨 论
人工心脏瓣膜有效改善了心脏瓣膜病患者的存活时间和生命质量。然而人工心脏瓣膜的使用寿命、血流动力学效果尚远不及自体瓣膜且并发症发生率较高。因此定期随访人工心脏瓣膜功能有重要的临床意义。评价瓣膜功能的重要指标之一是有效瓣口面积,然而TTE检查由于超声束难以穿透机械瓣制造材料,在瓣口及其后方出现阴影和多重反射等伪差,难以测量机械瓣有效瓣口面积。DE被认为是最主要的评价心脏机械瓣膜功能的无创性方法,但它只能间接测算有效瓣口面积,其准确性受多种因素影响,有一定局限性,少数情况下DE测量结果与人工瓣膜实际功能状态相矛盾[13,14]。虽然TEE检查开辟了新的观察窗口,明显改善了图像分辨力,提高了对人工瓣结构和功能的诊断能力,但由于不易获得机械瓣的真正短轴切面,也难以测量机械瓣有效瓣口面积。而3DE的特点之一是在已获取的三维成像数据范围内,能任意选取和显示感兴趣切面,这可保证当测量机械瓣有效瓣口面积时所用的图像处于人工瓣的真正短轴切面。
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目前把3DE根据显示方式分为两类:一类是二维显示,其中包括任意切面和平行切面两种显示;另一类是立体结构显示又称容积表达(volume rendered technique)[15]。前者与常规2DE的区别在于其二维图像来自经过后处理的三维数据库,可显示许多常规2DE不能显示的切面,更有意义的是在机械瓣瓣口显示时,由于这种二维图像并非来自常规声窗,其阴影和多重反射等图像伪差明显减轻[16]。如要在常规2DE显示机械瓣短轴切面,超声束须垂直于机械瓣瓣环和瓣叶,由于超声束难以穿过机械瓣合成材料,在机械瓣瓣口形成明显阴影和多重反射等伪差,导致瓣口难以观察。而任意切面3DE所显示的机械瓣短轴切面,是由一系列TEE图像(超声束不垂直于机械瓣短轴切面)经插补和平滑处理重建而成,因此多可见清晰机械瓣瓣口图像。但由于成像的超声束来自机械瓣的左房侧,在机械瓣的左室侧可形成阴影等伪差,因此只能从人工瓣瓣口的左房侧选择三维立体结构重建的观察方向。在TomTec 4.0 Echo View工作站上用任意切面3DE测量人工瓣瓣口面积的另一优越性,是可通过两个相互垂直的人工瓣长轴切面选取真正短轴切面,有益于瓣口面积的准确测量。已有作者证明仅通过一个2DE长轴切面选取瓣口的短轴切面可能导致瓣口面积测量的误差[16]。在测量机械瓣瓣口面积之前对长轴和短轴切面上的瓣口直径加以比较,可减少多种原因(如亮度和对比度参数的设置及图像伪差等)导致的人工瓣瓣口内侧轮廓线偏差,动态观察长轴切面上人工瓣瓣口与人工瓣缝合环的接触点,可较准确测得长轴切面上的瓣口直径,用其校正短轴切面的瓣口直径可使手动勾画瓣口内侧轮廓线有较准确的参照点。
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生产厂家提供的机械人工瓣瓣口面积主要是根据人工瓣缝合环内沿直径计算而来,这与机械瓣置入体内后所能达到的有效瓣口面积有出入。首先,目前所用机械瓣无论单叶或双叶瓣其开放都有一定的角度(不能垂直于瓣环),其有效开放面积必然小于上述方法计算的面积。其次,许多因素对有效瓣口面积测量的准确性亦有影响,例如用多普勒测算瓣口面积与血流速度有关,有研究发现当把多普勒取样容积放在双叶瓣瓣叶之间(小开口)可能测得高速血流而低估瓣口面积[17]。另外,当机械瓣置入体内后沿瓣环周边有纤维组织长入(pannus formation),可能使有效面积小于设计面积[18,19]。还有,目前超声心动图的分辨力特别是3DE尚低于2DE,亦可能影响准确测量。总之,超声心动图测得的机械瓣瓣口有效面积小于生产厂家提供的面积与多种因素有关。
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(收稿日期：1998-12-09), http://www.100md.com