潘文志 李 伟 潘翠珍 周达新 葛均波
上海市心血管病研究所
国家放射与治疗临床医学研究中心
4年前,笔者曾经写过一篇文章《二尖瓣反流机制的新认识及其应用》[1],对二尖瓣反流(MR)的机制进行较全面且新颖的分析。经过4年来的临床病例的积累,阅读国际上一些最新文献,以及自己新的体会,笔者对这个问题有了重新的认识。笔者发现,大部分人对MR的理解停留在空间的思维,本文拟从时空结合角度,对MR机制作及评估做深入的分析。
二尖瓣的应用解剖
准确来讲,二尖瓣不是一个单一的结构,是个复合体,应该称之为二尖瓣复合体,是一组复杂的功能和解剖结构装置,通常认为包括瓣环、瓣叶、腱索和乳头肌。其中,二尖瓣环并非一个平面,而是 “D”字形形状马鞍形的立体结构(图1)。
图1 二尖瓣环马鞍形的立体结构
主动脉瓣的部分结构向二尖瓣前瓣延伸,形成了主动脉—二尖瓣帘,包括主动脉无冠瓣环的1/2的和左冠脉瓣环的1/2, 二尖瓣前瓣,以及左右纤维三角(图2)。由于该结构存在,如果TAVR瓣膜植入过深,就会影响二尖瓣前叶开放;而经导管二尖瓣置换如果瓣膜选择不合适,就会导致左心室流出道梗阻的风险(图3)。
图2 主动脉—二尖瓣帘
图3 经导管二尖瓣置换瓣膜选择不当引起左心室流出道梗阻
二尖瓣按照局部分页情况,前叶和后叶可以分为A1、A2、A3、P1、P2及P3(图4)。
图4 三维心超左房观下的二尖瓣的“三扇叶”分区
此外,二尖瓣瓣环在心外膜面毗邻心大静脉及冠脉的左回旋支(图5)。前者可以作为二尖瓣环缩的治疗靶点,而后者在行二尖瓣环缩时,又变成为潜在副作用靶点(回旋支受压迫、穿孔)。
图5 冠脉动静脉与二尖瓣环的毗邻关系
MR的病理生理及预后
MR一方面由于血液倒流到左心房,导致肺水肿、肺动脉高压及房颤发生,另一方面由于前向血流减少,导致左心室输出量下降、体循环低灌注,此外由于血液在左心室心房无效来回运动,增加左心室负荷和消耗,导致左心衰竭(图6)。大量研究显示,MR使得患者生存率明显下降,即使是无症状的重度MR, 5 年内全因死亡、心脏性死亡、心血管事件发生率分别达为 22±3%、14 ±3%、33±3%,而出现而出现严重心力衰竭者[纽约心脏协会(NYHA)心功能分级3级以上],每年死亡率达 34%。对于MR患者,LVEF >60%及<60%者就有明显差异,所以指南将LVEF<60%作为目前MR手术的指征之一。
图6 二尖瓣反流的病理生理
MR的分类
二尖瓣功能的完整性要求二尖瓣环大小合适、瓣叶结构完整、乳头肌收缩牵拉腱索发挥瓣叶的支撑作用、左室肌肉收缩产生关闭力量适当、心室形态及功能正常。这些因素中任何一个出现异常都会导致 MR。整体上,MR可以分为原发性(器质性)及继发性(功能性)。二尖瓣反流具体病因可以归纳为(图7)在Carpentier分型基础上,可将MR进一步的细分为数个亚型(我们首次对II型进行细分分型[2])(图8)。有时候,MR可能具有多种机制参与,具有原发性MR和混合性MR的某些特征,尤其是在瓣膜纤维钙化改变的老年患者中。但是,通常有一个占主导地位的机制可成为治疗的靶点。
图7 二尖瓣反流的病因
图8 二尖瓣反流Carpentier分型及亚型
MR的机制的空间机制
1. 二尖瓣环扩张
正常时,前后瓣叶有较大的对合面积,二尖前瓣有很大的潜在代偿能力。如果瓣环扩张,两个瓣叶之间的对合面积将减少。当瓣环极度扩张时,两个瓣叶不能完全对合,之间出现孔隙,必将出现瓣膜反流。这个为房性功能性二尖瓣反流(AFMR)的主要机制。由于这个机制存在,在二尖瓣修复中,特别是环缩中,一个核心的疗效预测指标就是三腔切面时瓣环的AP径(前后径)。进一步可量化为瓣叶对合指数(LAI),LAI=(AML+PML)/AP diameter。
2. 二尖瓣叶损害
二尖瓣叶畸形、穿孔、出现裂缝、挛缩或损害,破坏了瓣膜的完整性,可导致瓣膜反流。
3. 腱索及乳头肌损害
腱索发自心室或者起源于乳头肌的最上端,心室收缩时,乳头肌收缩并牵拉腱索继而对二尖瓣起到支撑作用。当腱索出现或者乳头肌功能损害(断裂或松弛延长),二尖瓣出现支撑作用,可导致二尖瓣脱垂,导致 MR。
4. 左心室形态异常
正常左心室为锥体型,如果左心室扩大、心室成球形,使得乳头肌及腱索向离心方向移位,就会过度牵拉二尖瓣叶,限制二尖瓣运动(腱索栓系),导致二尖瓣对合不良,从而产生 MR。此为扩心、心室扩大病人及缺血性心肌病患者主要机制。
5. 左心室收缩期压力多大
如果左心室收缩力过大,可导致心室内压力过大(如高血压、甲亢、主动脉瓣狭窄),腱索及乳头肌支撑力不够,也会导致 MR。反之,如果左心室压力减少,如TAVR术后,二尖瓣反流也会减少。
6. 心率与MR
心率加快,会使得心脏收缩期减短,同一心脏周期的MR减少,每搏量增加,严重二尖瓣反流病人在抢救时候心率应适当控制在较高水平。
7. 二尖瓣前叶收缩期前移(SAM)
梗阻性肥厚型心肌病、左心室流出道动力性梗阻,由于左心室流出道血流的虹吸作用,可导致SAM,继而导致MR。
8. AFMR
左房、左室房室交界处的肌肉,对二尖瓣后叶起到支撑作用。二尖瓣后瓣瓣膜表面的心内膜与左房后壁的心内膜相延续,故左房扩大时可以牵拉后瓣,从而缩小后瓣的有效面积,并使得瓣环扩大,造成MR。这种MR被称为“房性功能性MR”(AFMR)。因此,MR和左房扩大是互为因果的。
9. MR导致MR
目前观点认为,MR是进展性疾病,“MR导致MR”概念开始被重视。MR导致心房、心室扩大,这可导致瓣环扩张,继而加重MR。因此,目前对MR患者越来越倾向于早期干预,打破此恶性循环。《2020 AHA /ACC瓣膜心脏病管理指南要点更新》推荐左室收缩功能保留(LVEF>60%,左室收缩末径<40 mm)、无症状的严重原发性MR患者若出现左室进行性增大及LVEF进行性下降的影像学表现可选择二尖瓣外科手术治疗。对于无症状原发性MR且左室收缩功能保留(LVEF>60%,左室收缩末径<40 mm),若外科修复成功率大于95%且预期死亡率<1%,可在有经验的心脏中心进行外科修复术。
MR的时空机制
以上反流机制是建立在对MR空间解剖和生理理解基础上。笔者新近觉得,MR的发生是一个时空复合机制,应该从二维的平面思维过度到四维的时空思维:
1. MR是在短时间内可能是动态变化的
MR具有动态特征,其严重程度随左室负荷变化而变化,在短期内都可能出现明显变化。例如,与清醒状态下TTE评估相比,TEE术中的镇静和血压降低可能会显著降低MR的严重程度;高血压急症出现严重的MR,通过控制血压可显著改善;肥厚性梗阻性心肌病,后负荷的减少预计也会增加MR的严重程度。更有甚者,MR的严重程度在不同心动周期内都可能动态的,不同心动周期反流程度不同。
2. MR的反流量和瞬间反流量有关,也和持续时间有关
MR的总体反流量应该是时间每一刻反流量的时间积分,反流总量除了和瞬间反流量有关,也和持续时间有关。因此,MR在同一心脏周期的收缩期内也是动态变化的(图9),不能靠某一时刻单帧的反流量去评估反流量。非全收缩期MR常见,单帧的面积测量(二维思维)会高估MR。
图9 MR的严重程度在心动周期内也是动态的
3. MR发生之时空滞后机制
之前,笔者阅读国外文献关于MitraClip解剖入选标准,要求对于FMR的病人,前后瓣尖端之间接合长度要大于2mm。那么问题来了,既然前后瓣叶都接合重叠了,那怎么会出现反流?这个问题解释必须从MR时空滞后角度去分析。 (图10-11),这些患者,由于乳头肌部位心脏收缩减弱,瓣膜被腱索牵拉而不能闭合,出现了收缩早中期的瓣膜闭合延迟而出现MR,而到了收缩晚期,心脏收缩幅度加大,向瓣环靠拢,腱索没受到牵拉而出现了瓣膜闭合和接合。所以,这些患者的MR并非全收缩期,只存在于收缩早中期。左束支传导阻滞患者出现MR主要叶是该机制,因此,通过纠正心脏收缩顺序可以治疗MR。同样,我们中心近期在《European Heart Journal - Case Reports》[3]报道了一组舒张期MR的有趣病例,这些病例甚至二尖瓣的解剖完全正常(图12)。其发生机制也是心脏收缩的时间顺序发生紊乱,导致心室和心房之间的压差逆转或者腱索被提牵拉限制,从而导致MR。
图10 MR发生之时空滞后机制
图11 发生之时空滞后机制
图12 一例舒张期MR的发生及纠治
总结
通过上述的分析,我们建议对于MR的评估要突破二维单帧的面积局限思维,过度到三维时间积分(也就是四维时空)的全面评估。其次,要注意MR发生的时间机制及时间思维,不同心动周期、同一心动周期内,MR量可能有所不同。最后,心脏收缩在时间维度上的变化可导致MR的发生,有时需要从时间思维而不是空间的思维去理解MR。
参考文献:
[1]潘文志,周达新,葛均波.二尖瓣反流机制的新认识及其应用[J].中国医学前沿杂志(电子版),2017(10):43-46.
[2]. 潘翠珍, 潘文志, 李伟, 等. 二尖瓣解剖结构及反流的超声心动图新评价. 中华超声影像学杂志, 2020, 29(12):1095-1099.
[3] Quan Li, Yu Liu, Wuxu Zuo. Mechanisms, features, and significance of diastolic mitral regurgitation: a case series. European Heart Journal - Case Reports.