二尖瓣环生理功能的研究及其在人工二尖瓣环合理设计中的意义

二尖瓣环生理功能的研究及其在人工二尖瓣环合理设计中的意义

1资料和方法1.1研究对象

(1)正常组：19例，健康志愿者，其中男14例，女5例。年龄24～63岁(平均40.6±13.0岁)。

(2)病变组：20例，二尖瓣关闭不全者，其中男14例，女6例。年龄25～60岁(平均47.7±9.5岁)。基础心血管病变均为二尖瓣脱垂。彩色多普勒血流显象示中度二尖瓣返流者7例，重度返流者13例。

1.2动态三维重建象采集选用美国HPSonos2500多功能超声诊断仪和5MHz多平面经食管探头。三维重建选用德国TomTec公司生产的计算机工作站。象采集均在超声诊断室中进行。多平面食管探头置入后，先行二维超声检查，然后进行三维重建。在完成感兴趣区圈划和中心线校正后，调节心电触发和呼吸门控范围。设置探头旋转角度为2°共90幅象。象采集过程约需3分钟，然后通过计算机模数转化，将原始数据储存在光盘中。将原始资料进行后处理，即计算机根据二维象各自所处的空间位置进行重组。通过调节α、β、γ和平行方向上的位置，可从各个不同角度对感兴趣的瓣膜和心内结构进行观察。

动态三维提取：采用动态三维提取技术观察人工二尖瓣环的立体形态。方法如下：从左室长轴观自前向后平行移动，逐一确定二尖瓣环各点的空间位置，并作标记，并在参考切面上同时显示该标记的位置，以观察所作标记的准确性。平行移动的间距在1.6～2.3mm。构边完成后，将已作的标记进行提取，并予以滤波及插值法等处理，使其边缘光滑，然后进行三维重建。对心动周期中的每一时相均进行标记和提取，以获得动态三维像。三维重建时α、β、γ的角度应与象提取时所处的角度相同，这样才能保证提取后该象各个部位在心脏中所处的方位不变。对二尖瓣环立体形态的观察主要从侧面进行；而对于二尖瓣环大小和形态的研究主要从正面进行。结果取3个心动周期的平均值。2结果2.1正常组19例健康志愿者均获得满意的三维重建，象清晰，边缘光滑。主要从以下角度观察二尖瓣环的形态。

(1)二尖瓣环的正面观：从心房面向心室面观察，正常二尖瓣环的形态随心脏的舒张和收缩而改变。在舒张期其面积和周径逐渐增大，舒张末期达最大，形态成为近乎圆形；收缩期面积和周径则逐渐缩小，形态则较为扁平，在收缩末期呈近乎椭圆形，主动脉瓣侧的屈度较后叶侧大，前后径较左右径短。表1为正常二尖瓣环舒张末期和

收缩末期的面积和周径编号二尖瓣环面积(cm2)二尖瓣环周径(cm)收缩期舒张期收缩期舒张期14.56.78.29.825.37.18.99.934.67.48.410.643.75.87.59.455.37.38.89.763.75.97.49.275.37.49.110.283.76.78.69.595.37.28.210.3105.47.88.210.3114.56.38.19.6124.86.58.39.9135.06.69.29.4144.36.08.19.6153.67.27.310.2165.08.87.910.8173.87.47.69.6184.17.97.710.4194.17.77.89.9均数±

标准差4.5±0.77.0±0.78.2±0.59.9±0.4

二尖瓣环舒张末期和收缩末期的面积、周径、收缩末期面积缩小率和周边缩短率见表1。如表1所示，舒张末期二尖瓣环平均面积为7.0±0.8cm2(5.9～8.8cm2)，平均周长为9.9±0.4cm(9.2～10.8cm)；收缩末期平均面积为4.5±0.7cm2(3.6～5.4cm2)，平均周长为8.2±0.5cm(7.3～9.2cm)；收缩末期面积缩小率为35.7±3.7%［(舒张末期面积-收缩末期面积)/舒张末期面积］；周边缩短率为17.2±2.7%。

(2)二尖瓣环的侧面观：从二尖瓣环侧面观察，正常二尖瓣环为一非平面的“马鞍”形，主动脉侧及后叶侧瓣环位置最高(距心尖远)，左右两侧瓣膜交界处的位置最低(距心尖最近)。动态观察示二尖瓣环在心动周期中始终保持这种非平面状态。

2.2病变组本组20例，有17例获得满意的三维象，另3例由于重度二尖瓣返流导致左心室极度增大，在象采集时部分二尖瓣及左心室未包括在象中，在进行二尖瓣环提取时不能获得完整的瓣环形态，故此3例不包括在本组中。

(1)二尖瓣环的正面观：病变二尖瓣的瓣环大小随心脏的舒缩而改变，瓣环形态与正常组相似。表2为二尖瓣关闭不全患者二尖瓣环舒张

末期和收缩末期的面积和周径编号二尖瓣环面积(cm2)二尖瓣环周径(cm)收缩末期舒张末期收缩末期舒张末期17.710.510.612.227.410.210.312.237.611.010.512.647.39.810.311.956.28.39.111.8613.316.314.015.378.812.011.313.286.813.79.814.994.97.88.610.6107.19.810.211.1119.711.511.813.1128.310.510.912.1137.710.411.012.7146.29.09.212.8157.410.310.812.1167.010.110.512.2178.110.310.913.0均数±

标准差7.7±1.810.7±2.010.6±1.212.6±1.1

瓣环舒张末期和收缩末期的面积、周径、收缩末期面积缩小率和周边缩短率见表2。如表2所示，舒张末期二尖瓣环平均面积为10.7±2.0cm2(7.8～16.3cm2)，平均周长为12.6±1.2(10.6～15.3cm)；收缩末期平均面积7.7±1.8cm2(6.2～13.3cm2)，平均周长为10.6±1.2cm(8.6～14.0cm)；收缩末期面积缩小率为28.0±3.6%；周边缩短率为9.0±2.8%，低于正常组。

(2)二尖瓣环的侧面观：病变二尖瓣环在收缩末期及舒张末期也为一非平面状态，动态观察二尖瓣环在心动周期的各个时相始终呈一非平面结构。3讨论本研究采用体元模型法对二尖瓣环进行三维重建，进一步验证了二尖瓣环的非平面特征。本研究方法有如下特点：①能够显示二尖瓣环所有的组织结构，而不需要人为对二尖瓣环进行手动构边，所显示的二尖瓣环为真实的二尖瓣环形态；②探头在食管内位置固定，有较高的时间和空间定位能力，而采用经胸表面法容易受体位变化等因素的影响；③具有心电和呼吸门控，排除了心脏搏动和呼吸运动带来的偏轴问题；④在沿左心室长轴切面对二尖瓣环进行标记过程中，在参考切面则同步显示二尖瓣环的短轴切面，用于观察所作标记的准确性；⑤本研究方法对同一个病人既能观察二尖瓣环的立体形态，又能同时了解二尖瓣环大小和形态的动态变化，使得结果更加准确。

我们的研究结果发现，从侧面观察，正常二尖瓣环在收缩末期及舒张末期均为一非平面的“马鞍”形，而且在心动周期中始终保持非平面状态。从正面观察，二尖瓣环在心动周期中随心脏的收缩、舒张活动改变大小和形态。

本研究结果表明，病变二尖瓣环在收缩末期及舒张末期也为一非平面结构。瓣环的大小和形态改变与正常二尖瓣环相近，但收缩活动略减小，提示虽然瓣膜结构受损，瓣环扩大，但二尖瓣环仍具有一定的功能。

在对退行性病变引起二尖瓣关闭不全修复术中，使用Carpentier硬质人工瓣环，大约有6%～14%的病例由于二尖瓣前叶的收缩期前向运动，造成左心室流出道不同程度的梗阻，其机制可能是由于正常二尖瓣环的非平面形态犹如大坝的弧形结构，对减少作用于瓣膜上的张力具有一定意义，而硬人工瓣环迫使非平面的二尖瓣环变成平面结构，由于前侧瓣环位于心肌支架之间，仍保持相对稳定，导致后侧瓣环向心尖移位，使二尖瓣环与主动脉瓣环夹角变小。在此基础上如有二尖瓣前叶冗长、累赘，即可能造成其收缩期前向运动，导致左室流出道梗阻。因而在人工二尖瓣环成形术后保持二尖瓣环的生理作用，将能够明显提高手术效果。*本课题获国家卫生部资助(94-1-170)

①200032上海医科大学中山医院上海市心血管病研究所参考文献

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