【病因和病理】
指心脏舒张期主动脉内的血液经病变的主动脉瓣反流入左心室,左心室前负荷增加,导致左心室扩大和肥厚。主动脉瓣关闭不全是一种常见的心脏瓣膜病,是由于主动脉瓣及(或)主动脉根部疾病所致。
急性主动脉瓣关闭不全的病因主要有:感染性心内膜炎所致主动脉瓣膜穿孔或瓣周脓肿、创伤、主动脉夹层、人工瓣撕裂。慢性主动脉瓣关闭不全的病因主要为以下几点。
(1)主动脉瓣疾病:约2/3的主动脉瓣关闭不全(aortic incompetence)为风心病所致;其他可为感染性心内膜炎所致瓣叶破损或穿孔等;先天性畸形(二叶主动脉瓣、室间隔缺损时由于无冠瓣失去支持可引起主动脉瓣关闭不全);主动脉瓣黏液样变性致瓣叶脱垂。
(2)主动脉根部扩张:梅毒性主动脉炎;马方综合征(Marfan综合征);强直性脊柱炎;特发性升主动脉扩张;严重高血压和(或)动脉粥样硬化致升主动脉瘤。
【病理生理】
急性主动脉瓣关闭不全时,当主动脉瓣反流量大,左心室的急性代偿性扩张以适应容量过度负荷的能力有限,左心室舒张压急剧升高,导致左心房压增高和肺淤血,甚至出现肺水肿。
慢性病变使左心室扩张,不至于因容量负荷过度而明显增加左心室舒张末压;左心室重量大大增加使左心室壁厚度与心腔半径的比例不变,室壁应力维持正常;另一有利代偿机制为运动时外周血管扩张,使外周阻力下降和心率增快伴舒张期缩短,使反流减轻。
以上诸因素使左心室功能长期代偿,失代偿期心室收缩功能降低,甚至发生左心衰竭。
严重的主动脉瓣关闭不全使主动脉舒张压下降,冠脉血流减少,引起心肌缺血,促进左心室功能进一步恶化。
【超声心动图】
(一)超声心动图检查的适应证
1.判断主动脉瓣关闭不全的病因。
2.半定量评估主动脉瓣关闭不全的程度。
3.评估左心室的容积、肥厚程度及评价心功能。
4.对无症状的主动脉瓣关闭不全进行随诊。
5.行经食管超声心动图(TEE)检查以诊断由于主动脉夹层、主动脉瘤或感染性心内膜炎所导致的主动脉瓣关闭不全;并判断是否需手术治疗。
(二)M型和二维超声心动图
1.主动脉瓣及根部形态
(1)最佳成像切面
①M型超声心动图:TTE胸骨旁长轴、短轴切面;TEE心底短轴、长轴切面。
②二维超声心动图:TTE胸骨旁长轴、短轴,心尖五腔及三心腔切面;TEE心底短轴、长轴切面。
(2)诊断要点
①M型超声心动图:二尖瓣前叶舒张期震颤;二尖瓣提前关闭,在QRS波开始时,提示重度主动脉瓣关闭不全。
②主动脉瓣叶增厚,回声增强,活动僵硬,舒张期瓣叶关闭时对合不良,可见关闭裂隙,多在2~3mm或以上(图3-5-1)。
③主动脉短轴切面可清楚显示3个瓣的结构及运动情况,关闭时可显示关闭不全的具体位置及裂隙的形状和大小。
图3-5-1 心底短轴切面
显示主动脉瓣叶增厚,回声增强,舒张期瓣叶关闭时对合不良,可见裂隙
④二维超声直接测量主动脉瓣反流口面积:舒张末期,在二维TEE短轴切面勾画瓣叶边缘测量反流口面积。反流口面积<0.2cm2为轻度关闭不全,0.2~0.4cm2表示中度关闭不全,>0.4cm2为重度关闭不全。
⑤风湿性心脏瓣膜病:二维超声心动图心底短轴切面显示瓣叶增厚,以瓣尖明显,瓣叶回缩,瓣膜交界处粘连。
⑥主动脉瓣退行性病变:一个或多个瓣叶的瓣缘和基底部硬化,瓣叶活动度减低。
⑦感染性心内膜炎:有赘生物、瓣膜穿孔或瓣叶脱垂,瓣叶、瓣环或主动脉根部脓肿。主动脉根部动脉瘤或假性动脉瘤形成(图3-5-2,图3-5-3)。
⑧主动脉根部硬化:主动脉前壁或后壁增厚,回声增强,厚度 >2.2mm,出现厚度>4mm为重度硬化。
图3-5-2 主动脉瓣瓣叶脱垂
左图示左心室长轴切面显示主动脉瓣右叶舒张期瓣叶脱入左心室流出道;右图示主动脉瓣脱垂导致中度反流,左心扩大,导致二尖瓣反流
⑨主动脉根部扩张:轻度3.5~4.5cm,中度4.6~5.0cm,重度>5.0cm。
⑩主动脉瓣二叶畸形:呈二叶瓣,瓣叶多不对称,瓣叶的闭合线为单个线形结合缘,为“一”字形。收缩期瓣叶呈圆顶样,舒张期呈偏心性闭合。根据瓣叶闭合线方向不同分为横裂式和纵裂式。
2.间接征象:主动脉瓣反流对心腔大小及形态影响。
(1)最佳成像切面:
TTE胸骨旁长轴、短轴,心尖切面。
TEE心底短轴、长轴切面和四心腔、两心腔切面。
图3-5-3 主动脉瓣赘生物导致关闭不全
主动脉瓣瓣口显示强回声团块,随瓣膜活动
(2)诊断方法及要点
①M型超声心动图:测量左心室收缩期及舒张末期的内径和室壁厚度,判断心腔的大小及心态的改变;根据测量直接得到左心室射血分数及左心室短轴缩短分数,评价左心室收缩功能的改变。为主动脉瓣关闭不全的程度及预后提供有价值的信息。
②二维超声心动图:直接显示左心室形态的改变。应用简化改良的simpson法可以较精确地测量左心室舒张末期容积、收缩末期容积,得出每搏排血量及射血分数。
③轻度关闭不全时,左心室的形态、大小及容积可以正常。
④重度关闭不全时出现左心房、左心室扩大,室间隔、左心室后壁振幅增加,主动脉根部增宽。到一定程度出现心功能不全时,出现室壁运动幅度减低,室壁收缩期增厚率减低,射血分数减低。
(三)彩色多普勒显像
1.最佳成像切面
TTE胸骨旁长轴、短轴,心尖五腔及三心腔切面。
TEE心底短轴、长轴切面。
2.诊断方法
(1)在TTE胸骨旁长轴切面和心尖切面显示左心室流出道内的舒张期多彩镶嵌的反流血流束(图3-5-4)。
图3-5-4 左心室流出道内的舒张期多彩镶嵌的反流血流束
(2)可观察反流束的起源和起始部宽度,在瓣口测量反流血流束的最窄径,并可根据反流束的面积进行半定量。
(3)反流分数:在TTE胸骨旁长轴切面测量反流束宽度(在LVOT和主动脉瓣环结合部),得出与LVOT宽度的比值;在TTE胸骨旁短轴切面和TEE短轴切面上测量反流血流的面积,得出与LVOT面积的比值(图3-5-5)。
(4)主动脉瓣反流的定量诊断:多根据多普勒信号在左心室腔内分布范围的大小或反流分数(RF)来估测主动脉瓣反流的严重程度。根据反流分数可分为:轻度RF<20%;中度RF 20%~40%;中重度RF 40%~60%;重度RF>60%(图3-5-6)。
图3-5-5 反流分数
测量反流束宽度(在LVOT和主动脉瓣环结合部),得出与LVOT宽度的比值<30%
图3-5-6 主动脉瓣反流的定量诊断
左心室长轴切面显示左心室流出道内的舒张期多彩镶嵌的反流血流束在左心室腔内分布范围>60%,为重度主动脉瓣反流
(5)近端等速表面积(PISA)或反流口近端加速区计算反流率和有效反流口面积。
反流率(cm3/s)= 2 ∏ r2Vr
r:舒张早期的PISA半径。
Vr:彩色多普勒混叠速度或Nyquist速度极限(cm/s)。
反流口面积(cm2)=反流率/ AR最高流速
(6)彩色M型超声心动图:在心尖五心腔切面,将M型取样线置于与主动脉瓣反流血流束平行,得出反流血流束在左心室流出道的血流传播速度。以传播速度>40cm/s,为确定关闭不全,>80cm/s 为重度关闭不全。
(四)多普勒血流成像
1.最佳成像切面
TTE:心尖五腔及三心腔切面。
TEE:心底长轴切面测量左心室流出道直径。
2.频谱多普勒
(1)连续方程式原理:即在无分流及其他瓣膜反流的情况下,前向搏出血流量为通过主动脉瓣瓣口的血流量应与通过右心室流出道(RVOT)和二尖瓣瓣口的血流量相等。加上反流量为左心室流出道总搏出量。设ARVOT为右心室流出道面积,AMV为二尖瓣瓣口面积,ALVOT为左心室流出道面积,VTIMV为舒张期通过二尖瓣瓣口的血流速度积分,VTIRVOT为通过右心室流出道的血流速度积分,VTILVOT为左心室流出道的血流速度积分。
依据连续方程的原理可推导出如下计算公式:
总搏出量 = ALVOT×VTILVOT=AMV×VTIMV+反流量=ARVOT×VTIRVOT+反流量
A=∏D2/4,于胸骨旁左心室长轴切面心电图T波起始处测量LVOT直径(D)。于胸骨旁短轴切面心电图T波起始处测量RVOT直径(D)。
反流量=总博出量-前向搏出量
反流分数=反流量/总搏出量
反流口面积=反流量/反流血流速度积分
(2)中等以上程度的主动脉瓣关闭不全,导致左心室舒张末压增高,二尖瓣口多普勒表现为假性正常化或限制性充盈的频谱。
3.连续多普勒
(1)于主动脉瓣下取样,可测及舒张期湍流频谱。
(2)频谱信号的强度与主动脉瓣关闭不全的严重程度相关。
(3)左心室舒张末压=动脉舒张压-4(舒张末期反流速度)2
舒张末压越高表明主动脉瓣反流越严重。
(4)压力半降时间(PHT)(ms)= 主动脉和左心室间的初始过瓣压力阶差下降一半所用的时间。PHT越短,左心室舒张末压升高越快,主动脉瓣反流越严重。
(5)减速斜率(m/s2)为主动脉舒张压或反流血流速度下降的斜率。斜率越高说明左心室舒张末压越高,反流程度越重。
(五)诊断的准确性和局限性
1.准确性
(1)二维TEE测量的反流口面积<0.2cm2,0.2~0.4cm2,>0.4cm2为判断主动脉瓣关闭不全的轻度、中度和重度的指标,与血管造影结果相符,敏感性、特异性和预测值为81%~97%。
(2)脉冲多普勒测定的反流分数与左心室造影得到的结果高度相符(r=0.91)。
(3)连续多普勒PHT<400ms,来区分中重度与轻中度主动脉瓣关闭不全的特异性为92%。
(4)反流血流的连续多普勒减速斜率与血管造影对主动脉瓣关闭不全程度的评估相符合(r=0.93)。
(5)反流束宽度与LVOT宽度比值和反流束面积与LVOT面积比值判断主动脉瓣反流程度的准确性分别为79%和96%。
(6)TEE检测反流束宽>6mm或反流束面积>7.5mm2提示术中估测反流量>40ml,准确性分别为67%和94%。
(7)彩色M型超声心动图得到的反流血流束在左心室流出道的血流传播速度。以传播速度40cm/s为区分中重度和轻度关闭不全的敏感性和特异性为100%,>80cm/s为判断重度关闭不全的敏感性和特异性为85%~96%。
超声心动图评价主动脉瓣反流程度的参数值,见表3-5-1。
2.局限性
(1)不能用二维测量的左心房、左心室大小及容积来判断主动脉瓣反流的程度。
(2)频谱多普勒估测每搏量或反流量以及反流分数的误差主要与测量左心室流出道、右心室流出道直径和二尖瓣环径准确性相关。
(3)反流束宽与LVOT宽度比值在偏心性反流时常低估主动脉瓣关闭不全的严重程度。
(4)如果反流流速不清晰或血流与声束夹角>20°时,峰值流速、PHT、减速斜率会低估,主动脉瓣反流程度被低估。
(5)彩色多普勒参数依赖于跨瓣压差,高或低的舒张压可导致高估或低估主动脉瓣关闭不全的严重程度。
表3-5-1 超声心动图评价主动脉瓣反流程度的参数
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