经胸实时三维超声心动图评估特发性肺动脉高压患者三尖瓣几何构型的价值

王亚文 牛丽莉 刘冰洋 陆敏杰 熊长明 韩宁 王浩 吴伟春 朱振辉

目的：研究经胸实时三维超声心动图在评估特发性肺动脉高压（IPAH）患者的三尖瓣几何构型中的应用价值。

方法：前瞻性入选2017年9月至2018年12月在中国医学科学院阜外医院就诊的IPAH 患者30 例（为IPAH 组），健康志愿者15 例为对照组。所有研究对象均行经胸二维及三维超声心动图检查，并使用四维自动三尖瓣定量（4D Auto-TVQ）在聚焦右心室切面分析三尖瓣结构。肺动脉高压患者均在超声心动图检查后48 h内采用右心导管检查确诊。

结果：IPAH 组的三尖瓣形态学参数瓣环面积、瓣环周长、四腔心直径、瓣叶结合点高度、幕状区最大高度和幕状区容积均显著大于对照组（P 均＜0.05）。与对照组相比，IPAH 组瓣环收缩期位移明显更小（P ＜0.05）。两组的瓣环面积变化率和两腔心直径差异均无统计学意义（P 均＞0.05）。IPAH 患者的三尖瓣幕状区最大高度和瓣叶接合点高度均与右心室舒张末期容积具有良好相关性（r=0.710、 0.515，P 均＜0.05）；瓣环周长、四腔心直径和瓣环面积均与右心房收缩末期容积具有良好相关性（r=0.712、 0.558、 0.545，P 均＜0.05）。

结论：IPAH 患者三尖瓣幕状区最大高度、瓣叶接合点高度和幕状区容积明显增大，三尖瓣环扩张主要体现在四腔心切面直径。三尖瓣幕状区高度与右心室容积相关，而三尖瓣环尺寸与右心房容积相关。

肺动脉高压是由多种原因引起的肺动脉压力增高、肺血管重构的疾病[1]，其中特发性肺动脉高压（IPAH）病因不明、起病隐匿，是预后较差的一类疾病[2-3]。肺动脉高压进展逐步引起右心室后负荷增加，右心室扩大和三尖瓣环扩张，出现功能性三尖瓣反流，三尖瓣反流加重进一步导致右心室重构、乳头肌移位和三尖瓣叶栓系，从而形成恶性循环，最终导致心力衰竭和死亡[4-5]。在肺动脉高压进展过程中，三尖瓣几何构型的改变发挥重要作用。然而三尖瓣结构复杂且高度动态[6]，传统二维超声心动图不能反映三尖瓣环真实大小以及三尖瓣幕状区整体形态。三维超声心动图能够克服角度依赖性，无需几何学假设，能准确反映三尖瓣的真实大小[7-8]。本研究旨在通过经胸实时三维超声心动图评估IPAH患者的三尖瓣空间几何构型，同时探索右心房、右心室大小对三尖瓣形态改变的影响，从而为临床治疗和随访评估提供参考。

1 资料与方法

1.1 研究对象

本研究为前瞻性研究，纳入了2017年9月至2018年12月于我院就诊的IPAH 患者30 例（为IPAH 组）和健康志愿者15 例（为对照组）。纳入标准：（1）年龄>18 岁；（2）临床诊断为IPAH；（3）超声心动图和右心导管检查时间间隔<48 h。排除标准：（1）存在房间隔缺损、室间隔缺损等心内分流；（2）心律不齐；（3）左心疾病或瓣膜性心脏病；（4）严重心力衰竭；（5）肾或肝衰竭；（6）图像质量差。本研究通过中国医学科学院阜外医院伦理委员会批准（批号：2018-1063），所有参与者均签署了书面知情同意书。

1.2 经胸二维超声心动图和经胸实时三维超声心动图检查

经胸二维超声心动图：使用GE Vivid E9 彩色多普勒超声诊断仪，S5-1 二维探头，频率2～5 MHz。受试者取左侧卧位，连接心电图，于平静呼吸下行常规超声心动图检查，采集心尖四腔心切面、聚焦右心室心尖四腔心切面，获得较满意二维图像后，连续采集5 个以上心动周期的图像。根据美国超声心动图学会标准[9]测量右心室舒张末期内径、右心房左右径、右心室面积变化分数、三尖瓣环收缩期位移、三尖瓣反流速度、三尖瓣舒张早期血流峰值流速（E 峰）与舒张晚期血流峰值流速（A 峰）的比值（E/A）。

经胸实时三维超声心动图：使用GE Vivid E9 彩色多普勒超声诊断仪，4V 三维探头，频率1.5～4.0 MHz。嘱患者屏气，于聚焦右心室的心尖四腔心切面行实时三维容积成像，使图像完整包括三尖瓣、右心房及右心室结构，以图像帧频≥12 帧/s 采集4～6 个心动周期。运用EchoPAC 204 软件四维自动三尖瓣定量（4D Auto-TVQ）分析获得三尖瓣形态学参数：瓣环面积、瓣环面积变化率、瓣环周长、四腔心直径、两腔心直径、瓣环收缩期位移、瓣叶接合点高度、幕状区最大高度和幕状区容积（图1）；四维自动右心室定量（4D Auto-RVQ）分析获得右心室舒张末期容积（RVEDV）和右心房收缩末期容积（RAESV）。

图1 4D Auto-TVQ 测量三尖瓣形态学参数示意图

1.3 统计学方法

采用 SPSS 25.0 软件进行统计学分析。运用Shapiro-Wilk 检验对变量进行正态性检验。正态分布的计量资料以±s表示，用t检验比较组间差异，非正态分布的计量资料以M（四分位数间距）表示，采用 Mann-WhitneyU检验比较组间差异。计数资料用例（%）表示，两组间比较采用 χ2检验或 Fisher 精确检验。三尖瓣形态学参数与RVEDV、RAESV 和右心导管肺动脉平均压（mPAP）间的相关性分析采用Person 或 Spearman 相关分析法（r<0.3 为无显著相关性，0.3 ≤r<0.5 为低度相关，0.5 ≤r<0.8 为中度相关，r≥ 0.8 为高度相关）。P<0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组临床资料和经胸二维超声心动图参数比较（表1）

表1 两组临床资料及二维超声心动图参数比较（±s）

表1 两组临床资料及二维超声心动图参数比较（±s）

注：IPAH：特发性肺动脉高压；NT-proBNP：N 末端B 型利钠肽原；E/A：三尖瓣舒张早期血流峰值流速（E 峰）与舒张晚期血流峰值流速（A 峰）的比值。*：以M（四分位数间距）表示。-：无。

项目对照组(n=15)IPAH 组(n=30)P 值年龄(岁)38.40±12.8334.30±8.890.217男性[例(%)]4(26.7)9(30.0)0.816体表面积(m2)*-1.55(0.27)-体重指数(kg/m2)-22.11±3.58-NT-proBNP(pg/ml)*-915.95(2 133.88)-6 分钟步行距离(m)-411.32±106.00-WHO 功能分级[例(%)]Ⅰ级-2(6.6 )-Ⅱ级-14(46.7 )-Ⅲ级-14(46.7 )-经胸二维超声心动图参数右心室舒张末期内径(mm)22.27±2.6034.47±7.35<0.001右心房左右径(mm)33.87±4.2646.71±13.07<0.001右心室面积变化分数(%)44.00±11.5128.65±8.92<0.001三尖瓣环收缩期位移(mm)22.14±2.4815.46±2.77<0.001三尖瓣反流速度(m/s)1.98±0.454.42±0.78<0.001三尖瓣E/A 1.45±0.521.24±0.370.161

IPAH 组中，28 例（93.4%）患者为WHO 功能分级Ⅱ～Ⅲ级。IPAH 组的右心室舒张末期内径[（34.47±7.35）mm vs.（22.27±2.60）mm]、右心房左右径[（46.74±13.07）mm vs.（33.87±4.26）mm]和三尖瓣反流速度均大于对照组（P均<0.001）；右心室面积变化分数和三尖瓣环收缩期位移均小于对照组（P均<0.001）。

2.2 两组经胸实时三维超声心动图三尖瓣形态学参数比较（表2）

表2 两组经胸实时三维超声心动图三尖瓣形态学参数比较（±s）

表2 两组经胸实时三维超声心动图三尖瓣形态学参数比较（±s）

注：IPAH：特发性肺动脉高压。

项目对照组(n=15)IPAH 组(n=30)P 值瓣环面积(cm2)9.46±2.4112.22±2.730.001瓣环面积变化率(瓣环周长(cm)四腔心直径(cm)%)17.83±6.7315.88±5.600.339 11.01±1.3812.28±1.700.001 3.31±0.463.97±0.600.001两腔心直径(cm)3.43±0.643.65±0.500.187瓣环收缩期位移(cm)1.16±0.320.81±0.22<0.001瓣叶接合点高度(cm)0.62±0.241.04±0.24<0.001幕状区最大高度(cm)0.60±0.131.05±0.20<0.001幕状区容积(ml)1.87±0.853.76±1.48<0.001

IPAH 组的瓣环面积、瓣环周长、四腔心直径、瓣叶结合点高度、幕状区最大高度和幕状区容积均显著大于对照组（P均<0.05）。与对照组相比，IPAH 组瓣环收缩期位移明显更小（P<0.001）。两组的瓣环面积变化率和两腔心直径差异无统计学意义（P均>0.05）。

2.3 IPAH 患者的三尖瓣形态学参数与RVEDV、RAESV 的相关性分析（表3）

表3 IPAH 患者的三尖瓣形态学参数与RVEDV、RAESV 的相关性分析（n=30）

幕状区最大高度（r=0.710）、瓣叶结合点高度（r=0.515）均与RVEDV 中度相关，瓣环周长（r=0.456）、幕状区容积（r=0.452）均与RVEDV 低度相关，四腔心直径与RVEDV 无显著相关性；瓣环面积（r=0.545）、瓣环周长（r=0.712）、四腔心直径（r=0.558）均与RAESV 中度相关，幕状区最大高度、瓣叶结合点高度和幕状区容积与RAESV 无显著相关性。

2.4 IPAH 患者的三尖瓣形态学参数与mPAP 的相关性分析（表4）

表4 IPAH 患者的三尖瓣形态学参数与mPAP 的相关性分析（n=30）

瓣环收缩期位移（r=-0.475）与mPAP 低度相关，瓣环面积、瓣环面积变化率、瓣环周长、四腔心直径、两腔心直径、瓣叶接合点高度、幕状区最大高度和幕状区容积均与mPAP 无显著相关性。

3 讨论

三尖瓣重构和三尖瓣反流进展与肺动脉高压患者右心室重构和不良预后密切相关[4]，准确评估肺动脉高压患者三尖瓣构型改变对疾病进展的病理生理机制以及患者病情的综合评估具有潜在意义。Muraru 等[10]对280 例功能性三尖瓣反流患者的三尖瓣构型进行比较分析，发现不同原因所致功能性三尖瓣反流患者在三尖瓣重构方面存在一定差异。然而近年来研究多集中在左心系统疾病相关功能性三尖瓣反流患者三尖瓣的形态学改变，关于IPAH 患者三尖瓣构型特征的研究仍然较少。

现有指南推荐在二维超声心动图心尖四腔心切面测量评估三尖瓣[11-12]，然而三尖瓣环呈马鞍形，结构复杂[6-7]，传统二维超声心动图容易低估三尖瓣环真实大小，此外二维超声心动图没有可重复的评估三尖瓣的四腔心切面[13-14]，Praz 等[14]研究发现二维超声心动图和CT 在测量瓣环周长和面积方面一致性较差。三维超声心动图能够克服平面和角度依赖性，较为真实地反映三尖瓣环空间构型，有研究显示4D Auto-TVQ 分析获得的三尖瓣环周长及面积与CT 测量结果一致性好[15]，此外，三维超声心动图可以综合评估三尖瓣叶栓系的高度和容积。

Utsunomiya 等[12]对147 例功能性三尖瓣反流患者和50 例健康者的三尖瓣结构进行比较分析，发现功能性三尖瓣反流患者的三尖瓣环直径明显增大。Medvedofsky 等[4]研究进一步发现随着三尖瓣反流程度的进展，肺动脉高压患者的三尖瓣环直径进一步增加。本研究发现，IPAH 患者的三尖瓣环四腔心直径显著增加，而两腔心直径与健康人无明显差异。Muraru 等[10]和Guta 等[16]均提出，右心房容积增大是三尖瓣环扩大的主要机制。本研究结果同样显示，三尖瓣环面积和周长与RAESV 的相关性均大于RVEDV。此外，本研究还发现三尖瓣环四腔心直径与RAESV 中度相关，而与RVEDV 无显著相关性。

随着肺动脉高压进展，右心室逐渐扩大，乳头肌向侧方及心尖方向移位，由于腱索牵拉瓣叶，导致三尖瓣叶栓系和向心尖方向幕状突起[17-18]，三尖瓣栓系是肺动脉高压相关功能性三尖瓣反流的主要机制[10,17]。三维超声心动图在评估三尖瓣栓系的方面具有明显优势，可以综合评估三尖瓣栓系高度和容积。本研究结果显示IPAH 患者三尖瓣幕状区最大高度、瓣叶接合点高度和幕状区容积均显著高于对照组，并且随着RVEDV 增加，三尖瓣幕状区最大高度、瓣叶接合点高度和幕状区容积均呈增大趋势。

本研究具有一定的局限性，首先本研究针对IPAH，样本量较小且为单中心研究，后续研究应纳入多种亚型肺动脉高压患者，扩大样本量，进一步验证肺动脉高压患者三尖瓣空间构型特点以及其与右心房、右心室的相关关系。其次，本研究主要纳入WHO 功能分级Ⅱ～Ⅲ级的IPAH 患者，未来应进一步明确WHO 功能分级Ⅰ级的IPAH 患者三尖瓣构型特征。此外，本次研究未与CT 或心脏磁共振成像对照，评估4D Auto-TVQ 三尖瓣形态学参数的准确性。

综上，本研究初步探讨了IPAH 患者三尖瓣环和三尖瓣叶栓系的形态学特征，并进一步分析了三尖瓣构型与右心房、右心室容积的相关关系，为更好地理解IPAH 患者三尖瓣重构的病理生理机制提供了一定的参考意义，为临床更加全面评估右心结构和改善治疗策略提供参考。

利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突