缺血性二尖瓣反流（IMR）是冠状动脉粥样硬化性心脏病心肌梗死常见并发症之一，增加患者心力衰竭和死亡的发生率。IMR 的形成机制复杂，目前研究尚未达成共识，导致IMR 治疗措施不完善及标准。随着三维超声技术日趋成熟，实时三维超声心动图（RT3DE）将矩阵探头、三维空间定位和高通道的数据处理系统3 种先进技术结合，不依赖任何几何形态的假设，全面获得心脏三维立体结构及动态改变。RT3DE 对深入研究IMR 发病机制，探讨有效的临床治疗方法，评估病情进展、判断治疗效果、评价长期预后有重要临床价值，可作为临床评价IMR的首选方法。
引用本文： 刘佳霓, 白文娟, 唐红. 实时三维超声心动图评价缺血性二尖瓣反流的研究进展. 华西医学, 2016, 31(5): 978-981. doi: 10.7507/1002-0179.201600264 复制
缺血性二尖瓣反流（IMR）是指排除二尖瓣瓣叶及瓣下结构本身的病变后，因冠状动脉部分狭窄或闭塞继发心肌缺血，导致心室结构及功能改变，造成的二尖瓣关闭不全[1]。IMR是心肌梗死常见并发症之一，其发病率在心肌梗死患者中可高达40%，且IMR的出现提示患者预后不良[1-3]。近年来实时三维超声心动图（RT3DE）开始应用于IMR的研究中，可观察二尖瓣装置形态、反流束形态，并可进行三维定量。此外，还可用于评价左心室整体及局部的收缩功能及运动同步性。现就其研究进展进行综述。
1 IMR患者二尖瓣形态学评估
二尖瓣装置是一个复杂的三维立体结构，主要由瓣环、瓣叶、腱索和乳头肌等构成。常规二维超声采用几何假设，测量瓣环的各径线，近似计算二尖瓣环周长、面积及面积变化率等，难以精确评价二尖瓣装置整体结构和功能，且依赖操作者的成像切面和图像质量，重复性较差。RT3DE能即时快速采集二尖瓣三维图像而无需三维重建，直观地显示二尖瓣前后叶形态大小、瓣环的立体解剖位置关系和前后叶关闭接缝处形状长度。而经食管RT3DE可更清晰地显示二尖瓣的三维结构。再通过二尖瓣结构定量分析软件获得二尖瓣瓣环、瓣叶、乳头肌精细的量化参数，评价IMR患者的二尖瓣形态和运动功能。最常用评估二尖瓣三维结构的定量软件是Mitral Valve NavigatorA.I. （MVNA.I.，也即MVQ）和 4D-MV Assessment。
二尖瓣环是二尖瓣复合装置的重要组成部分，二维超声难以在平面上准确显示其马鞍形构型。通过RT3DE和配套软件可获得二尖瓣环定量参数，包括：瓣环长径、瓣环短径、瓣环周长、瓣环面积及面积变化率、瓣环高度及瓣环非平面角度等。国内外的研究都发现，IMR患者的二尖瓣环空间形态及运动功能均发生明显变化，形态上失去正常二尖瓣“马鞍型”三维结构，二尖瓣环扩大扁平，瓣环成角加大，瓣环高度降低，各径线、周长及面积扩大；瓣环的运动和舒缩能力在心动周期中也降低[4-6]。
心肌长期缺血也可导致二尖瓣叶结构重构。RT3DE可获得二尖瓣瓣叶参数包括：前叶及后叶的长度、面积及夹角，瓣叶穹隆的高度及容积，其中三维穹窿容积（TnV）是评估瓣叶穹隆较好的指标。研究结果显示，IMR患者二尖瓣前叶及后叶夹角、瓣叶穹隆高度及容积等参数较正常组增大。TnV在心脏周期中的变化趋势与有效反流口面积（EROA）相似，收缩前最大，收缩末期最小，且受左心室收缩功能的影响[7-8]。有研究进行的动物实验比较了二尖瓣穹窿高度、面积及容积与IMR反流程度之间的关系，发现TnV与IMR程度相关性最好[9]。
腱索和乳头肌不仅维持瓣膜正常运动，还维持左心室的几何形状及功能。二尖瓣关闭是左心室收缩关闭力与乳头肌牵张力的共同作用结果，乳头肌牵张力的变化对二尖瓣关闭产生一定影响。RT3DE可测量乳头肌及腱索的三维定量参数有：收缩期前外侧乳头肌牵张长度、后内侧乳头肌牵张长度以及乳头肌位置等。有研究发现有二尖瓣反流的扩张型心肌病与心肌梗死患者，两者乳头肌牵张长度均大于正常组，前者乳头肌牵张长度及其位置发生对称性改变，而后者发生非对称性改变。提示扩张型心肌病患者的左室壁发生对称性重构，而IMR患者左室壁发生局部重构[10]。
RT3DE还可获得反映二尖瓣对合情况的相关定量参数，包括二尖瓣闭合线两端点直线距离、闭合线高度、对合面积、对合指数等。有研究发现功能性二尖瓣反流状态下二尖瓣闭合线可变得不规则，相对正常状态下有显著差异，这与瓣环形状改变和瓣下牵拉状态异常有关[11]。有动物实验亦发现RT3DE获得的二尖瓣对合指数与实体测值具有良好的相关性（r=0.76），再对二尖瓣对合指数进行受试者工作特征曲线分析，发现截断值为19.89%时，诊断二尖瓣中度以上反流的灵敏度为81.25%，特异度为92.0%[12]。
2 IMR反流量的评估
准确评估IMR患者的反流程度对制定临床决策、评估病情进展及判断治疗效果具有重要作用。三维彩色多普勒血流显像（RT3D-CDFI）可立体显示反流束，使检查者更直观地从不同角度与方位全面观察反流束的整体形态，无需血流动力学假设。
2.1 RT3D-CDFI近端等束表面积法（PISA）测量EROA
EROA是被公认为评估反流程度最精确的参数之一，但PISA法计算EROA的前提是假设反流汇聚形状为立体半球形，而实际上反流的汇聚形状不可能是理想的立体半球。有研究发现二尖瓣的病变形式会影响PISA形态，IMR患者的PISA形态较二尖瓣脱垂患者的更细长和扭曲[13]。Song等[14]进一步发现功能性二尖瓣反流患者的PISA形态是多种多样的。所以，用三维PISA法评价二尖瓣反流反流量优于二维，可在3个平面直接测量PISA的宽度、长度及半径，但仍需对二尖瓣反流几何形态进行假设。有2项研究发现通过三维重建可获得PISA面积，均费时耗力不适用于临床检查[13, 15]。亦有研究采用新的应用软件自动测量PISA面积，但其准确性需要临床实验进一步的证明[16]。
2.2 RT3D-CDFI测量二尖瓣反流最小截面面积（VCA）
RT3D-CDFI测量VCA的优势是无需几何学假设，将二尖瓣反流反流束的RT3D-CDFI彩色多普勒图像进行切割后，直接描绘反流束最小截面的彩色多普勒反流信号。此技术特别适用于IMR，因为多数IMR反流口为非圆形或不规则形，而二维超声是利用几何假设模型代入二尖瓣反流最小截面宽度（VCW）计算VCA，其准确性不及三维法。有研究比较了三维经胸和经食管测量VCA的准确性均高于二维法测量VCW[17-18]。有的研究发现RT3D-CDFI可准确测量中心性或偏心性二尖瓣反流的VCA，且重复性高[19]。也有研究用二维和三维方法定量评价83例中度以上二尖瓣反流患者，将VCA＞41 mm2 定为重度二尖瓣反流，灵敏度为82%，特异度为96%[20]。
2.3 RT3D-CDFI测量解剖反流口面积（AROR）
将RT3D-CDFI图像在短轴切面重建解剖反流口，用平面法测量AROR，评估二尖瓣反流。有研究比较经食管测量的三维AROR和二维EROA方法，二者相关性良好（r=0.81），其中与偏心性二尖瓣反流的相关性低于中心性二尖瓣反流（r=0.73，0.87）[21]。也有研究进一步比较了经食管测量的三维AROR和经胸三维EROA方法，二者相关性更好（r=0.96），还发现EROA与呈圆形的AROR的相关性高于非圆形的AORA（r=0.99，0.94）[22]。
2.4 二尖瓣反流反流束容积（RVol）及反流分数（RF）
RT3DE评估二尖瓣RVol可采用EROA、VCA、AROR分别乘以二尖瓣反流速度时间积分（VTI）。RF为RVol除以二尖瓣前向血流容积。更新颖的方法是基于RT3D-CDFI量化评估左心室博出量，RVol为二尖瓣与左室流出道前向血流容积之差。Thavendiranathan等[23]采用此方法与MRI测量对比，发现两者的相关性系数均高达0.99。王吴刚等[24]采用全身成像三维量化（GI3DQ）直接测量二尖瓣反流反流束容积；与PISA法测量二尖瓣反流反流束容积相比，与偏心性二尖瓣反流组相关性为（r=0.78），GI3DQ法存在低估现象（平均低估2.97 mL）；而与中心性二尖瓣反流组相关性为（r=0.94），GI3DQ法存在轻微高估（平均高估 0.53 mL）。
虽然RT3D-CDFI评估二尖瓣反流反流量准确性高于二维，仍存在一定的局限性 ：① 三维图像的获取需要多心动周期拼接；② RT3D-CDFI测量VCA及AROA需要研究者选择测量时相；③ RT3D-CDFI图像采集时一定程度受心律、呼吸运动和探头移动等因素的影响。但随着三维技术的进步和临床研究的深入，三维法精确定量评估瓣膜反流将有重要的应用前景。
3 超声对左心室功能的定量评估
超声可以评价左心室整体和局部收缩功能，对于IMR的诊断和预后判断有重要意义。负荷超声可准确评价冠状动脉粥样硬化性心脏病患者左心室整体收缩功能，有研究发现中重度IMR患者在使用低剂量多巴酚丁胺[10 μg/（kg·min）]后心肌收缩力改善，且随着心功能改善IMR严重程度降低[25]。临床常用二维Simpson法测量左心室容积，但对于节段性室壁运动异常或室壁瘤的患者，应用受到限制。RT3DE测量左心室容积按照左心室的实际形状，可以在左心室心内膜采集多点计算，准确性高于二维超声。
心肌梗死导致的左心室收缩的不协调也可引起二尖瓣反流，其机制可能是心肌机械活动非同步的激动乳头肌，造成了二尖瓣瓣叶结构的改变，增加瓣叶的牵拉力，再加上左心室机械收缩不同步与左心室重构互相影响，减少了左心室的收缩和关闭力[10-11]。既往研究多采用组织多普勒成像技术评价左心室机械同步性，此技术存在角度依赖性，仅能评左心室基底段和中间段心肌的收缩运动。RT3DE可在同一个心动周期内获得左心室各节段的时间-容积曲线，定量分析左心室整体、左心室基底及中部、左心室基底部内是否存在机械收缩不同步。文利等[26]的动物实验发现RT3DE结合小剂量的多巴酚丁胺[5～20 μg/（kg·min）]能较敏感地评估慢性缺血导致的左心室收缩同步性异常。
4 结语
IMR形成机制复杂，包括二尖瓣复合体装置形态及功能改变、左心室整体和局部重构及功能减低、左心室运动失同步等多种因素。随着三维超声技术日趋成熟，其对深入研究其发病机制、探讨有效的临床治疗方法、评估长期预后有重要作用，可作为临床评价IMR的首选方法。
缺血性二尖瓣反流（IMR）是指排除二尖瓣瓣叶及瓣下结构本身的病变后，因冠状动脉部分狭窄或闭塞继发心肌缺血，导致心室结构及功能改变，造成的二尖瓣关闭不全[1]。IMR是心肌梗死常见并发症之一，其发病率在心肌梗死患者中可高达40%，且IMR的出现提示患者预后不良[1-3]。近年来实时三维超声心动图（RT3DE）开始应用于IMR的研究中，可观察二尖瓣装置形态、反流束形态，并可进行三维定量。此外，还可用于评价左心室整体及局部的收缩功能及运动同步性。现就其研究进展进行综述。
1 IMR患者二尖瓣形态学评估
二尖瓣装置是一个复杂的三维立体结构，主要由瓣环、瓣叶、腱索和乳头肌等构成。常规二维超声采用几何假设，测量瓣环的各径线，近似计算二尖瓣环周长、面积及面积变化率等，难以精确评价二尖瓣装置整体结构和功能，且依赖操作者的成像切面和图像质量，重复性较差。RT3DE能即时快速采集二尖瓣三维图像而无需三维重建，直观地显示二尖瓣前后叶形态大小、瓣环的立体解剖位置关系和前后叶关闭接缝处形状长度。而经食管RT3DE可更清晰地显示二尖瓣的三维结构。再通过二尖瓣结构定量分析软件获得二尖瓣瓣环、瓣叶、乳头肌精细的量化参数，评价IMR患者的二尖瓣形态和运动功能。最常用评估二尖瓣三维结构的定量软件是Mitral Valve NavigatorA.I. （MVNA.I.，也即MVQ）和 4D-MV Assessment。
二尖瓣环是二尖瓣复合装置的重要组成部分，二维超声难以在平面上准确显示其马鞍形构型。通过RT3DE和配套软件可获得二尖瓣环定量参数，包括：瓣环长径、瓣环短径、瓣环周长、瓣环面积及面积变化率、瓣环高度及瓣环非平面角度等。国内外的研究都发现，IMR患者的二尖瓣环空间形态及运动功能均发生明显变化，形态上失去正常二尖瓣“马鞍型”三维结构，二尖瓣环扩大扁平，瓣环成角加大，瓣环高度降低，各径线、周长及面积扩大；瓣环的运动和舒缩能力在心动周期中也降低[4-6]。
心肌长期缺血也可导致二尖瓣叶结构重构。RT3DE可获得二尖瓣瓣叶参数包括：前叶及后叶的长度、面积及夹角，瓣叶穹隆的高度及容积，其中三维穹窿容积（TnV）是评估瓣叶穹隆较好的指标。研究结果显示，IMR患者二尖瓣前叶及后叶夹角、瓣叶穹隆高度及容积等参数较正常组增大。TnV在心脏周期中的变化趋势与有效反流口面积（EROA）相似，收缩前最大，收缩末期最小，且受左心室收缩功能的影响[7-8]。有研究进行的动物实验比较了二尖瓣穹窿高度、面积及容积与IMR反流程度之间的关系，发现TnV与IMR程度相关性最好[9]。
腱索和乳头肌不仅维持瓣膜正常运动，还维持左心室的几何形状及功能。二尖瓣关闭是左心室收缩关闭力与乳头肌牵张力的共同作用结果，乳头肌牵张力的变化对二尖瓣关闭产生一定影响。RT3DE可测量乳头肌及腱索的三维定量参数有：收缩期前外侧乳头肌牵张长度、后内侧乳头肌牵张长度以及乳头肌位置等。有研究发现有二尖瓣反流的扩张型心肌病与心肌梗死患者，两者乳头肌牵张长度均大于正常组，前者乳头肌牵张长度及其位置发生对称性改变，而后者发生非对称性改变。提示扩张型心肌病患者的左室壁发生对称性重构，而IMR患者左室壁发生局部重构[10]。
RT3DE还可获得反映二尖瓣对合情况的相关定量参数，包括二尖瓣闭合线两端点直线距离、闭合线高度、对合面积、对合指数等。有研究发现功能性二尖瓣反流状态下二尖瓣闭合线可变得不规则，相对正常状态下有显著差异，这与瓣环形状改变和瓣下牵拉状态异常有关[11]。有动物实验亦发现RT3DE获得的二尖瓣对合指数与实体测值具有良好的相关性（r=0.76），再对二尖瓣对合指数进行受试者工作特征曲线分析，发现截断值为19.89%时，诊断二尖瓣中度以上反流的灵敏度为81.25%，特异度为92.0%[12]。
2 IMR反流量的评估
准确评估IMR患者的反流程度对制定临床决策、评估病情进展及判断治疗效果具有重要作用。三维彩色多普勒血流显像（RT3D-CDFI）可立体显示反流束，使检查者更直观地从不同角度与方位全面观察反流束的整体形态，无需血流动力学假设。
2.1 RT3D-CDFI近端等束表面积法（PISA）测量EROA
EROA是被公认为评估反流程度最精确的参数之一，但PISA法计算EROA的前提是假设反流汇聚形状为立体半球形，而实际上反流的汇聚形状不可能是理想的立体半球。有研究发现二尖瓣的病变形式会影响PISA形态，IMR患者的PISA形态较二尖瓣脱垂患者的更细长和扭曲[13]。Song等[14]进一步发现功能性二尖瓣反流患者的PISA形态是多种多样的。所以，用三维PISA法评价二尖瓣反流反流量优于二维，可在3个平面直接测量PISA的宽度、长度及半径，但仍需对二尖瓣反流几何形态进行假设。有2项研究发现通过三维重建可获得PISA面积，均费时耗力不适用于临床检查[13, 15]。亦有研究采用新的应用软件自动测量PISA面积，但其准确性需要临床实验进一步的证明[16]。
2.2 RT3D-CDFI测量二尖瓣反流最小截面面积（VCA）
RT3D-CDFI测量VCA的优势是无需几何学假设，将二尖瓣反流反流束的RT3D-CDFI彩色多普勒图像进行切割后，直接描绘反流束最小截面的彩色多普勒反流信号。此技术特别适用于IMR，因为多数IMR反流口为非圆形或不规则形，而二维超声是利用几何假设模型代入二尖瓣反流最小截面宽度（VCW）计算VCA，其准确性不及三维法。有研究比较了三维经胸和经食管测量VCA的准确性均高于二维法测量VCW[17-18]。有的研究发现RT3D-CDFI可准确测量中心性或偏心性二尖瓣反流的VCA，且重复性高[19]。也有研究用二维和三维方法定量评价83例中度以上二尖瓣反流患者，将VCA＞41 mm2 定为重度二尖瓣反流，灵敏度为82%，特异度为96%[20]。
2.3 RT3D-CDFI测量解剖反流口面积（AROR）
将RT3D-CDFI图像在短轴切面重建解剖反流口，用平面法测量AROR，评估二尖瓣反流。有研究比较经食管测量的三维AROR和二维EROA方法，二者相关性良好（r=0.81），其中与偏心性二尖瓣反流的相关性低于中心性二尖瓣反流（r=0.73，0.87）[21]。也有研究进一步比较了经食管测量的三维AROR和经胸三维EROA方法，二者相关性更好（r=0.96），还发现EROA与呈圆形的AROR的相关性高于非圆形的AORA（r=0.99，0.94）[22]。
2.4 二尖瓣反流反流束容积（RVol）及反流分数（RF）
RT3DE评估二尖瓣RVol可采用EROA、VCA、AROR分别乘以二尖瓣反流速度时间积分（VTI）。RF为RVol除以二尖瓣前向血流容积。更新颖的方法是基于RT3D-CDFI量化评估左心室博出量，RVol为二尖瓣与左室流出道前向血流容积之差。Thavendiranathan等[23]采用此方法与MRI测量对比，发现两者的相关性系数均高达0.99。王吴刚等[24]采用全身成像三维量化（GI3DQ）直接测量二尖瓣反流反流束容积；与PISA法测量二尖瓣反流反流束容积相比，与偏心性二尖瓣反流组相关性为（r=0.78），GI3DQ法存在低估现象（平均低估2.97 mL）；而与中心性二尖瓣反流组相关性为（r=0.94），GI3DQ法存在轻微高估（平均高估 0.53 mL）。
虽然RT3D-CDFI评估二尖瓣反流反流量准确性高于二维，仍存在一定的局限性 ：① 三维图像的获取需要多心动周期拼接；② RT3D-CDFI测量VCA及AROA需要研究者选择测量时相；③ RT3D-CDFI图像采集时一定程度受心律、呼吸运动和探头移动等因素的影响。但随着三维技术的进步和临床研究的深入，三维法精确定量评估瓣膜反流将有重要的应用前景。
3 超声对左心室功能的定量评估
超声可以评价左心室整体和局部收缩功能，对于IMR的诊断和预后判断有重要意义。负荷超声可准确评价冠状动脉粥样硬化性心脏病患者左心室整体收缩功能，有研究发现中重度IMR患者在使用低剂量多巴酚丁胺[10 μg/（kg·min）]后心肌收缩力改善，且随着心功能改善IMR严重程度降低[25]。临床常用二维Simpson法测量左心室容积，但对于节段性室壁运动异常或室壁瘤的患者，应用受到限制。RT3DE测量左心室容积按照左心室的实际形状，可以在左心室心内膜采集多点计算，准确性高于二维超声。
心肌梗死导致的左心室收缩的不协调也可引起二尖瓣反流，其机制可能是心肌机械活动非同步的激动乳头肌，造成了二尖瓣瓣叶结构的改变，增加瓣叶的牵拉力，再加上左心室机械收缩不同步与左心室重构互相影响，减少了左心室的收缩和关闭力[10-11]。既往研究多采用组织多普勒成像技术评价左心室机械同步性，此技术存在角度依赖性，仅能评左心室基底段和中间段心肌的收缩运动。RT3DE可在同一个心动周期内获得左心室各节段的时间-容积曲线，定量分析左心室整体、左心室基底及中部、左心室基底部内是否存在机械收缩不同步。文利等[26]的动物实验发现RT3DE结合小剂量的多巴酚丁胺[5～20 μg/（kg·min）]能较敏感地评估慢性缺血导致的左心室收缩同步性异常。
4 结语
IMR形成机制复杂，包括二尖瓣复合体装置形态及功能改变、左心室整体和局部重构及功能减低、左心室运动失同步等多种因素。随着三维超声技术日趋成熟，其对深入研究其发病机制、探讨有效的临床治疗方法、评估长期预后有重要作用，可作为临床评价IMR的首选方法。