瓣膜性心房颤动影像学发展现状及临床价值

周 巍， 杨本强

北部战区总医院 放射诊断科，辽宁 沈阳 110016

心房颤动是以迅速、无序性心房电位变化为特点的快速型心律失常，异常起搏点位于室上[1]。心房颤动是脑卒中的独立危险因素，瓣膜性心脏病合并心房颤动患者脑卒中的发病率约是窦性心率人群的18倍[2]。心房颤动患者中，瓣膜性心房颤动(valvular atrial fibrillation，VAF)血栓发生率明显高于非瓣膜性心房颤动(non valvular atrial fibrillation，NVAF)。应用超声心动图、心脏磁共振成像(cardiac magnetic resonance，CMR)等影像学检查手段充分探索心房颤动患者左心房、二尖瓣等结构及功能的变化、心腔内血流动力学改变等，对临床早期发现心房颤动患者心脏细微改变、评估药物或手术治疗效果、生存质量分析及随访有至关重要的作用。既往研究少有VAF相关研究报道[3-5]。现就VAF的概念及影像学研究进展作一综述。

1 VAF的概念

目前，对VAF没有广泛统一的定义。2016年，欧洲心脏病学会心房颤动指南将风湿性心脏瓣膜疾病，以及心脏瓣膜置换术后的心房颤动定义为VAF[6]。2017年，美国心脏协会/美国心脏病协会将无风湿性二尖瓣病变或生物瓣膜置换术与二尖瓣成形手术情况下出现的心房颤动定义为NVAF[7]。2017年，欧洲心率协会将新研发的抗凝药物(NOACs)用于治疗NVAF，把无机械性心脏瓣膜及无风湿性疾病引起的瓣膜狭窄而出现的心房颤动定义为NVAF[8]。欧洲一项调查研究发现，56.9%的心脏病相关研究专家认为，NVAF的概念是确定的；约50.0%的医师认为，具有明确的风湿病学史及有二、三尖瓣狭窄症状才能确诊为VAF；约33.3%的医师将单独发生的主动脉瓣狭窄作为基本条件，同时患有二尖瓣关闭不全则确定为VAF[9]。这提示，具有瓣膜置换手术史及风湿引起的心脏瓣膜狭窄或关闭不全是定义VAF的必要条件。然而，VAF是否包括除二尖瓣部位外的心脏瓣膜疾病，目前仍无统一结论。有研究报道，所有心房颤动患者中，VAF仅占1.9%～5.4%[10]。VAF是血栓栓塞的重要危险因素，具有明确抗凝指征[11]。因此，正确区分VAF和NVAF至关重要。欧洲心脏病学会指出，VAF(瓣膜植入或心脏瓣膜狭窄)患者，无论血栓形成风险高低，均需要进行抗凝治疗[12]。

2 VAF的发生机制

有研究发现，心房颤动时心房肌组织存在炎性细胞浸润，血清炎性因子水平升高，增加的血清C-反应蛋白水平可预测心房颤动进展及心房颤动消融和电复律后复发情况，而白细胞介素6受体基因多态性与心房颤动的发生及导管消融后心房颤动复发密切相关[13-15]。心房颤动的反复发作会引起心房组织内肾素-血管紧张素系统过度激活，发生心肌重构，进一步加重心房内电激动传导紊乱。周冬冬等[16]研究发现，胶原纤维在风湿性心脏瓣膜病心房颤动患者中的异常表达与心房颤动发生具有相关性。心房组织中，COL3A1与COL4A3表达异常，且与多种细胞因子相互作用，造成心房颤动的发生发展。徐盛松等[17]研究发现，EZH2与α-SMA在心房颤动组织中高表达，提示EZH2与α-SMA可能促进风湿性心脏瓣膜病合并心房颤动的发生发展。而心脏瓣膜组织如何缓慢发展病变并导致VAF的发生，以及VAF换瓣术后是否必须行心房颤动手术等问题，仍未有明确的结论。

3 VAF的超声心动图改变

3.1 VAF患者左心房常规超声学改变 超声心动图评估VAF患者的心脏解剖结构变化，有助于临床医师对心房颤动的疾病进展程度及发展变化做出准确的评估，是了解心房颤动患者心脏解剖结构和功能病变较为常用的影像学检查技术[18]。

左心房由固有房腔及其附属的左心耳构成。排除左心房和左心耳内血栓是安全进行电复律的前提。准确评价左心房大小和功能可为临床对心房颤动的诊断和治疗提供重要信息。有研究使用M型超声心动图测量心房颤动患者左心房前后径，结果显示，左心房前后径每增加10 mm，男性卒中风险增加2.4倍，女性卒中风险增加1.5倍[19]，这与CT检查结果[20]一致。这提示，左心房前后径改变与卒中及死亡风险具有相关性。然而，Providencia等[21]研究发现，左心室舒张功能障碍是VAF患者左心耳血栓形成的独立危险因素，左心房容积指数与血栓栓塞所致病死率间的关系取决于左心室舒张功能情况。因此，尽管许多研究表明血栓形成与心房颤动患者左心房大小有关，但左心房扩大是否对血栓栓塞事件具有确定的预测作用尚无定论，需要更多的研究报道及定量数据验证两者间的关系。

3.2 多普勒组织成像技术及斑点跟踪成像技术在VAF患者中应用 应用多普勒组织成像技术定量测定左心室舒张功能可预测左心耳血栓形成。有研究发现，VAF患者室间隔E/e>12.0及左室侧壁E/e<9.4时，左心耳血栓形成的敏感性接近100%，特异性为38%～55%[22]。另有研究发现，室间隔E/e>15是心源性卒中发生的独立预测因素[23]。因此，临床对左心耳血栓形成的初步筛查可通过E/e比值进行评估。

当心房颤动发生时，心房肌细胞代偿性增生甚至凋亡，心房肌细胞发生纤维化，心房解剖学、电生理学改变，影响心肌细胞收缩，心房收缩功能逐渐下降，心房代偿性扩张，而心房功能下降又加重心房的重构，形成反复的恶性循环。Shang等[24]研究发现，斑点跟踪成像技术可在左心房增大前观察到VAF患者左心房功能及同步性障碍。此外，廖康腊等[25]研究发现，左心房各壁心肌应变率明显优于左心房射血分数，斑点跟踪成像技术对左心房局部功能具有评估价值。

3.3 经食管超声心动图在VAF患者中应用 Lin等[26]研究结果显示，VAF患者射频消融术后经食管超声心动图测量的左心房容积减小，左心耳容积增大，左心耳峰值血流速度增加。这表明，射频消融术后恢复窦性心律的患者左心房功能得到明显改善，由此推测VAF患者的心房重构在成功复律后能够得到一定程度的逆转，与蔡宇燕等[27]的研究结果一致。

3.4 VAF患者二尖瓣常规超声学改变 二尖瓣的解剖结构分为5个部分，分别为心房、心室肌、乳头肌、腱索结构、瓣环及瓣叶，各组成之间相互合作、有序配合，使心脏血流朝同一方向流动，有序通过二尖瓣瓣口，维持心脏有序舒张、收缩。当风湿性疾病累及二尖瓣瓣膜时，二尖瓣血流变细或返流，形成原发性二尖瓣狭窄或关闭不全。VAF是继发于心脏瓣膜置换或风湿性疾病导致的心脏疾病，多表现为二尖瓣、主动脉瓣、三尖瓣中的一个或多个瓣膜受累，造成狭窄和(或)关闭不全。VAF患者因左心房二尖瓣狭窄，血流变细，导致左心房增大。刘佳升等[28]研究发现，VAF患者的心房颤动与左心房病变关系紧密、相互影响，导致病情不断恶化。VAF患者瓣膜病情好转后，患者心功能变差主要原因变为心房颤动。因此，要防止心房颤动的发生，就要避免风湿性心脏瓣膜病的发生，患者应定期行心脏超声检查心脏瓣膜病变程度，有手术指征者尽早手术，防止VAF患者左心房功能逐渐下降，尽早进行心房电生理复位，恢复正常心律。

心房颤动的病理生理改变与心房扩张、左心室收缩功能、二尖瓣口大小关系紧密。而心房颤动、二尖瓣环直径、心房容积等可能导致左心室生理功能的改变。有研究将VAF中持续性心房颤动、阵发性心房颤动、非心房颤动进行比较发现，非心房颤动和阵发性心房颤动二尖瓣口直径明显大于持续性心房颤动[29]。Stöllberger等[30]利用超声显像研究VAF与瓣口面积的相关性，研究表明，二尖瓣狭窄患者二尖瓣口面积的大小直接影响左心房的容量压力大小，二尖瓣狭窄患者瓣口面积<1.8 cm2易发生心房颤动。因此，二尖瓣口面积越小，心房颤动发生率越高。

马超等[31]研究发现，VAF患者行迷宫Ⅳ术后，心房收缩力早期恢复有利于稳定维持窦性心律，术前心房颤动持续时间延长、左心房内径增大对手术结局均存在不利影响。而影像学检查在VAF诊断中可发挥较为广泛的作用，对已经确诊的VAF患者者定期行心脏超声检查，有利于早期发现心房附壁血栓，防止脑梗塞等并发症，若心脏超声检查未见血栓，则尽快给予心脏电生理复位，复位失败者，给予及时抗凝治疗，预防血栓生成。

4 CMR成像在VAF患者中应用

4.1 CMR成像用于检测VAF患者心房及二尖瓣纤维化 瓣膜结构和功能改变继发的心肌损伤对心房颤动患者的预后有重要影响，会导致心肌动能降低，发生纤维化甚至心肌坏死。在VAF的发病过程中，心脏瓣膜和心房肌细胞纤维化是心房颤动发生的独立危险因素。心房颤动及心脏瓣膜进行性纤维化相互促进，形成恶性循环，导致病情恶化。CMR是一种无创的影像学检查方法，可准确地评估患者心房室各径改变、心脏瓣膜形态、纤维化程度，血流动力学指标定量分析等，可清晰地显示心脏解剖结构及变化。VAF患者二尖瓣膜、心房肌细胞纤维化改变明显，导致左心房电生理改变，CMR可评估患者心脏瓣膜置换术后治疗效果，观察VAF患者心脏瓣膜及心肌细胞结构改变。有研究表明，CMR技术可以评估VAF患者心房及二尖瓣纤维化程度并预测心房颤动并发症[32]。Grigioni等[33]通过Logistic回归分析发现，左心房及二尖瓣纤维化程度是心脑血管事件的独立预测因素，CMR量化左心房及二尖瓣纤维化程度可作为心房颤动治疗的潜在靶点。

4.2 CMR用于检测VAF患者二尖瓣狭窄、关闭不全程度 VAF患者心衰、猝死的发生与二尖瓣狭窄、关闭不全密切相关[34]。心脏瓣膜病变的严重程度和VAF患者病死率关系紧密[35]。CMR现已广泛应用于临床，可进行换瓣术前的全面定量评估。2015年，欧洲心脏瓣膜疾病指南指出，可通过测量患者二尖瓣口扩大情况对患者病情严重程度进行等级划分[36]。二尖瓣关闭不全可通过定量监测左心房返流情况进行评估。有研究利用Meta分析及循证医学的方法，将心脏超声检查与CMR进行比较发现，CMR检查准确性与心脏超声效果类似，但CMR具有更好的时间、空间分辨能力，可以更清楚地分辨心脏瓣膜及心脏结构，重复检查结果差别较小[37]。

5 小结

VAF患者左心房、二尖瓣纤维化是多种病理生理机制改变造成的结果，各种病理发展机制错综复杂，包括炎症因子介导的炎症反应、心肌细胞脂肪变性、心脏代谢紊乱等[38]。超声作为一种无创的检测方法，是评价心房颤动患者心脏解剖结构及功能最常用的检测技术，但各种超声技术均存在其不足之处，如经胸超声心动图应用的局限性等。而磁共振是独立于观察者的检查方法，由于其准确、客观，可多维度、多软件、多功能成像，具有强大的图像处理软件等不可比拟的优势，越来越被临床医师及患者接受。

随着影像检查技术的进步，未来期待将多种检查技术联合应用，进一步开展更为全面的临床研究，尤其是针对心房颤动患者心腔内血流动力学状态的研究，可将生化指标纳入研究用于探索心房颤动发生及血栓形成的预测因素，精确监测疾病变化指标，评估患者疾病进展程度，选择最优治疗方案，减少血栓栓塞、卒中等相关临床并发症的发生。