中-重度主動脈瓣反流患者的主動脈根部形態(tài)與冠狀動脈血流速度的關(guān)系

孟慶龍，王婧金，張冰，段福建，王浩

主動脈瓣反流是常見的心臟瓣膜病變，嚴(yán)重的主動脈瓣反流會導(dǎo)致左心室容量負(fù)荷及心肌耗氧量的增加，同時由于舒張期冠狀動脈血流灌注量下降，冠狀動脈血流儲備減少，共同導(dǎo)致冠狀動脈系統(tǒng)出現(xiàn)供需不匹配現(xiàn)象，因此即使在無基礎(chǔ)冠狀動脈病變的情況下，患者也可出現(xiàn)心絞痛癥狀，其發(fā)生率大約在3%～62%之間，嚴(yán)重影響患者生存質(zhì)量和治療預(yù)后[1-3]。近年來冠狀動脈內(nèi)血流動力學(xué)特別是血流速度方面的研究不斷開展，冠狀動脈血流速度紊亂被認(rèn)為可能是這類患者出現(xiàn)心肌缺血的另一重要機(jī)制，校正TIMI 血流計幀法是較成熟的冠狀動脈內(nèi)血流速度定量方法，能夠在冠狀動脈造影的同時進(jìn)行速度監(jiān)測[4-5]。本研究旨在利用校正TIMI 血流計幀法作為判斷冠狀動脈血流速度的手段，觀察嚴(yán)重主動脈瓣反流對于冠狀動脈血流速度的影響，同時了解其與主動脈根部形態(tài)之間的關(guān)系，探索出現(xiàn)心肌缺血的可能機(jī)制，為臨床診治提供部分血流動力學(xué)參考。

1 資料與方法

1.1 研究對象與方法

收集我院2018 年8 月至2019 年5 月因診斷為中-重度主動脈瓣反流而擬行主動脈瓣置換術(shù)[6]，且因伴隨胸痛癥狀、臨床懷疑存在冠狀動脈病變而同時行冠狀動脈造影檢查的患者52 例，排除存在其他瓣膜結(jié)構(gòu)及功能異常、冠狀動脈先天畸形者以及冠心?。ü跔顒用}粥樣硬化伴斑塊形成、X 綜合征、心肌橋、冠狀動脈痙攣與擴(kuò)張等）需進(jìn)行治療者，最終確定符合要求的患者共41 例作為反流組。同時選取于院內(nèi)就診的20 例患者作為對照組，其冠狀動脈造影及經(jīng)胸超聲心動圖檢查結(jié)果顯示冠狀動脈、瓣膜功能以及左心室射血分?jǐn)?shù)均正常。該研究得到倫理委員會批準(zhǔn)，并獲得所有患者的知情同意。

反流組患者均于麻醉誘導(dǎo)后，體外循環(huán)轉(zhuǎn)機(jī)前進(jìn)行經(jīng)食道三維超聲心動圖檢查，使用SC2000 彩色多普勒超聲診斷儀（西門子公司，德國），Z6Ms 經(jīng)食道三維超聲探頭，同步連接心電圖，于食道中段120°～130°處主動脈瓣長軸切面，在二維超聲清晰顯示主動脈瓣、主動脈根部基礎(chǔ)上點(diǎn)擊4D 鍵獲取實(shí)時三維全容積圖像，要求圖像幀頻保持在20 幀/s左右。三維圖像使用eSie Valves 自動分析軟件進(jìn)行在機(jī)分析，研究者進(jìn)入主動脈根部分析程序，程序可以自動識別主動脈根部各解剖結(jié)構(gòu)并初步建立根部模型，隨后在不同視角觀察模型自動識別情況并進(jìn)行手動校正，最終通過半自動的方法獲得三個全心動周期的主動脈根部形態(tài)參數(shù)（圖1），其中包括主動脈瓣環(huán)的最大徑、最小徑、面積、周長；竇部的最大徑、最小徑、面積、周長；竇管交界的最大徑、最小徑、面積、周長，平均徑則由最大徑及最小徑平均獲得，選取各參數(shù)在各個心動周期中的最大值，將三個心動周期的平均值作為最終結(jié)果。所有圖像由經(jīng)驗豐富的超聲科醫(yī)師采集，圖像的分析由兩位醫(yī)師各自進(jìn)行，并對兩者結(jié)果進(jìn)行平均。

圖1 利用經(jīng)食道三維超聲心動圖圖像進(jìn)行主動脈根部自動建模過程

應(yīng)用數(shù)字減影動脈血管造影機(jī)（通用電氣公司，美國）進(jìn)行冠狀動脈造影，選用對比劑碘普羅胺注射液在多體位下行左右冠狀動脈造影。所有造影圖像在30 幀/s 的速度下記錄。

冠狀動脈的血流速度由校正TIMI 血流計幀法進(jìn)行確定，并由兩名醫(yī)師分別進(jìn)行判讀，結(jié)果取平均值來確定最終幀數(shù)。每條冠狀動脈的血流幀數(shù)為對比劑開始著色到標(biāo)準(zhǔn)化的遠(yuǎn)端標(biāo)記顯影所需的幀數(shù)。著色幀即對比劑充盈冠狀動脈起始部并開始接觸管壁兩側(cè)，以著染血管直徑70%以上的狀態(tài)穩(wěn)步前進(jìn)時的某一幀。遠(yuǎn)端標(biāo)記在左冠狀動脈為其遠(yuǎn)端的“鯨魚尾”分叉，左回旋支為較大的鈍緣支或主支的遠(yuǎn)端，取二者中較大支。右冠狀動脈為后降支的第一分支。由于左前降支較長，原始得到的左前降支幀數(shù)除1.7，即得到校正的左前降支幀數(shù)，而三支血管幀數(shù)的平均值即為平均幀數(shù)[7]。

1.2 統(tǒng)計學(xué)方法

應(yīng)用SPSS 24.0 統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。當(dāng)資料符合正態(tài)分布時，計量資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，兩組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗，兩參數(shù)間的相關(guān)性分析采用Pearson 分析法。P<0.05 被認(rèn)為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組患者的基線資料及冠狀動脈血流速度比較（表1）

表1 兩組患者的基線資料及冠狀動脈血流速度比較（）

表1 兩組患者的基線資料及冠狀動脈血流速度比較（）

注：1 mmHg=0.133 kPa

41 例主動脈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，平均年齡（59.07±7.48）歲?；颊卟∫虻拇_定主要根據(jù)外科術(shù)中探查以及瓣膜病理分析報告，其中由于瓣環(huán)結(jié)構(gòu)擴(kuò)大所導(dǎo)致的反流5 例，由于瓣膜脫垂或者撕裂所導(dǎo)致反流18 例，瓣膜退變所引發(fā)的反流18 例。所有患者均進(jìn)行了主動脈瓣置換術(shù)，術(shù)后人工瓣膜功能良好，未見明顯瓣周漏發(fā)生。反流組與對照組的基線資料對比發(fā)現(xiàn)，除舒張壓外，其他基線資料以及相關(guān)病史均未見明顯差異。

所有患者均是由于臨床懷疑存在冠狀動脈病變或根據(jù)術(shù)前排查要求而進(jìn)行的冠狀動脈造影檢查，檢查后安全返回觀察室，結(jié)果均未發(fā)現(xiàn)明顯冠狀動脈起源及走行異常，同時未發(fā)現(xiàn)明顯冠狀動脈狹窄性病變。通過對反流組與對照組的冠狀動脈血流速度進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，反流組校正左前降支、左回旋支及右冠狀動脈的TIMI 血流幀數(shù)以及平均幀數(shù)均大于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P均<0.05）。

2.2 左前降支、左回旋支及右冠狀動脈三支血管平均幀數(shù)與主動脈根部形態(tài)參數(shù)間相關(guān)性分析（圖2）

圖2 左前降支、左回旋支及右冠狀動脈三支血管平均幀數(shù)與主動脈根部形態(tài)參數(shù)間相關(guān)性分析

在反流組，通過對平均幀數(shù)與根部形態(tài)參數(shù)包括主動脈瓣環(huán)、竇部、竇管交界的平均徑、面積及周長的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，三支血管平均幀數(shù)與主動脈竇部的平均徑（r=0.728）、面積（r=0.735）、周長（r=0.731）及竇管交界的平均徑（r=0.716）、面積（r=0.740）、周長（r=0.747）之間存在較強(qiáng)的正相關(guān)，且均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P均<0.001）。

3 討論

嚴(yán)重主動脈瓣反流患者出現(xiàn)心肌缺血的機(jī)制至今仍不明確，目前大多數(shù)觀點(diǎn)認(rèn)為由于主動脈瓣反流導(dǎo)致左心室容量負(fù)荷以及室壁張力增加，左心室心肌整體耗氧量升高，即便這類患者的冠狀動脈管腔內(nèi)徑有所增寬，仍然不能滿足心肌工作需要，從而出現(xiàn)原有冠狀動脈對心肌的供需不匹配現(xiàn)象，導(dǎo)致心肌缺血的發(fā)生[8-9]。但隨著探索的不斷深入，冠狀動脈內(nèi)血流動力學(xué)紊亂被認(rèn)為可能是心肌缺血的另一重要因素，成為目前機(jī)制研究的方向。冠狀動脈內(nèi)血流速度的變化是血流動力學(xué)紊亂的標(biāo)志之一，Ardehali 等[10]曾對急性主動脈瓣反流的動物利用脈沖多普勒測速儀進(jìn)行冠狀動脈內(nèi)血流速度監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)隨著主動脈瓣反流程度的增加，冠狀動脈的血流從舒張期為主逐漸向收縮期為主轉(zhuǎn)變，甚至出現(xiàn)舒張期逆流，血流速度以及血流儲備也明顯下降。國內(nèi)外多項針對于慢性主動脈瓣反流的研究也指出，這類患者同樣存在冠狀動脈整體血流儲備的下降以及血流速度的減慢，而進(jìn)行主動脈瓣置換術(shù)后，其冠狀動脈血流逐漸恢復(fù)為以舒張期為主，灌注速度不斷提高，提示手術(shù)對心肌血流也產(chǎn)生了有益的效果[11-12]。本研究則利用校正的TIMI 血流計幀法作為表征冠狀動脈血流速度的手段，發(fā)現(xiàn)在嚴(yán)重的主動脈瓣反流患者中，其TIMI 血流幀數(shù)明顯大于無瓣膜反流的對照組，指出這類患者確實(shí)存在冠狀動脈血流速度的減慢，這與既往研究相一致[13]。冠狀動脈內(nèi)血流速度減慢之所以會被認(rèn)為是心肌缺血的可能機(jī)制之一，主要因為其改變了冠狀動脈的微血管灌注，這種繼發(fā)的微血管病變使得冠狀動脈循環(huán)的阻力發(fā)生變化，加劇了原有的血流供需不匹配，冠狀動脈血流儲備進(jìn)一步下降，從而引起心肌缺血和缺氧,患者出現(xiàn)心絞痛等癥狀。但是，血流速度與主動脈瓣反流程度之間的相關(guān)性如何，是否存在反流量的截斷值使得血流速度發(fā)生決定性改變，本研究未能明確，但這些問題卻是臨床醫(yī)師更加關(guān)注的內(nèi)容，對于臨床決策也更為重要，因此更加細(xì)致的基礎(chǔ)及臨床研究仍需要進(jìn)行。

血流動力學(xué)領(lǐng)域研究認(rèn)為主動脈竇對于引導(dǎo)冠狀動脈血流具有重要作用，正常生理狀態(tài)下，主動脈瓣上方的渦流起始于左心室射血峰值期并持續(xù)到舒張早期，而后渦流范圍逐漸擴(kuò)展并占據(jù)整個主動脈根部，完成對冠狀動脈的再次灌注。隨著竇部形態(tài)的變化，包括竇內(nèi)流量、竇壁剪應(yīng)力等都會隨之發(fā)生一系列變化，進(jìn)而影響渦流范圍的擴(kuò)展以及對于冠狀動脈口的血流灌注壓力，而這些都是影響冠狀動脈血流速度的重要因素。本研究初步探討了主動脈根部形態(tài)與冠狀動脈血流速度的關(guān)系，通過相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，隨著竇部及竇管交界平均徑、面積及周長的不斷增大，冠狀動脈血流速度逐漸減慢。既往研究曾利用工程學(xué)方法模擬膨大動脈內(nèi)的血流動力學(xué)狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)動脈血流對管壁的剪應(yīng)力隨著管腔的增大而逐漸減小，從而影響動脈內(nèi)壁細(xì)胞的排列模式以及發(fā)育過程[14]，利用這一思路進(jìn)行分析，主動脈根部增寬也會導(dǎo)致管壁剪應(yīng)力的下降，進(jìn)而影響冠狀動脈口的灌注壓力，無論是在收縮期還是舒張期都減少了進(jìn)入冠狀動脈的血流量，這可能是血流速度與竇部形態(tài)存在相關(guān)性關(guān)系的原因，但這只是基于本次以及既往研究結(jié)果進(jìn)行猜測所得，研究組并未實(shí)現(xiàn)真正的壓力監(jiān)測且確實(shí)存在一些技術(shù)難度。目前，基于血流流線技術(shù)的影像學(xué)研究不斷發(fā)展，針對竇壁剪切力的報道也不斷出現(xiàn)，例如在心臟MRI 領(lǐng)域，利用四維核磁血流成像技術(shù)可以評估主動脈病變的局部管壁剪應(yīng)力進(jìn)而預(yù)測發(fā)生破裂或者夾層的風(fēng)險[15]；再者基于超聲彩色多普勒分析的血流向量技術(shù)也可以對主動脈根部的血流狀態(tài)進(jìn)行分析，進(jìn)而判斷對竇壁的壓力改變[16]?；谝陨嫌跋駥W(xué)技術(shù)的發(fā)展，可以實(shí)現(xiàn)對血流動力學(xué)深層機(jī)制的有效探索，未來可能會更好地解釋主動脈根部形態(tài)對冠狀動脈灌注壓力以及血流速度的影響。除此之外，本研究中同時觀察到2 例患者出現(xiàn)了冠狀動脈血流速度嚴(yán)重減慢的情況（至少一支冠狀動脈的血流幀數(shù)大于正常值的2 倍標(biāo)準(zhǔn)差），這一現(xiàn)象引起了研究者的注意，冠狀動脈內(nèi)慢血流可以繼發(fā)于嚴(yán)重的主動脈瓣反流，同時也是多種不良心血管病事件的危險因素[17]，但是在嚴(yán)重反流基礎(chǔ)上如何利用根部徑線這一有效參數(shù)來預(yù)測冠狀動脈內(nèi)慢血流的發(fā)生、其是否還跟其他因素有關(guān)，這些都需要更大規(guī)模的研究進(jìn)行探索。

本研究具有部分局限性，首先TIMI 血流計幀法作為主觀判斷的定量方法，其結(jié)果勢必會受到觀察者之間的差異影響，為規(guī)避偏差，研究者通過兩人測量取平均值的方式，使得結(jié)果盡量準(zhǔn)確；其次，對比劑的前行速度可能會因操作者注射壓力的不同而產(chǎn)生偏倚，但進(jìn)行入組篩選時研究組選取了相同的造影操作者，以此提高研究對象間的一致性，同時也有研究指出這種壓力的不同對于幀數(shù)的計算所產(chǎn)生的影響相對較小[18]，因此結(jié)果仍然具有一定可信度。再者，主動脈根部形態(tài)與冠狀動脈血流速度之間相關(guān)性的分析僅僅在主動脈瓣反流患者中進(jìn)行，而未對對照組以及其他主動脈瓣疾病的患者進(jìn)行觀察和分析，這一相關(guān)性結(jié)論是否滿足其他人群尚未可知，所以還需要大樣本的前瞻性研究進(jìn)行探討。

綜上所述，對于中-重度主動脈瓣反流的患者，其冠狀動脈血流速度慢于瓣膜正常者，同時血流速度也隨著主動脈根部形態(tài)的不斷擴(kuò)大而逐漸減慢，這都可能是這類患者出現(xiàn)心肌缺血的原因之一，臨床醫(yī)師在矯正反流的同時要關(guān)注其根部形態(tài)的改變并予以干預(yù)，進(jìn)而有效改善冠狀動脈血流灌注。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突