超声心动图评价人工瓣膜
由于人工瓣膜的种类不同、型号各异，可安置在心脏的不同瓣位，不同类型的机械瓣膜有其固有的血流动力学特征，因而在评价人工瓣膜时应先了解患者所安置的人工瓣膜的种类、型号及安置的位置。这样就能有针对性地评价人工瓣膜的功能。如果患者对自己的人工瓣膜情况不了解，则应根据超声心动图的特征确定人工瓣膜的情况，比如是机械瓣膜，或是生物瓣膜，或是斜碟瓣，或是两叶瓣。一般情况下系统地评价应包括二维切面、M型、多普勒超声图像。有条件时还应选用经食管超声心动图或实时三维超声成像技术。
（一）切面及M型超声心动图
术后人工瓣膜的系统超声心动图评价是十分重要的。它是随访换瓣患者的基础。许多人工瓣膜的功能异常只有在对比基础的超声心动图检测之后才能得到正确判断。
人工瓣膜的形态学评价主要包括瓣环及瓣架的位置、瓣叶的活动情况，有无并发症的发生。常见的形态学异常有瓣环的撕裂、瓣叶运动异常、瓣叶及瓣架表面有血栓或赘生物附着、生物瓣膜的瓣叶粘连等。
为了评价任一种人工瓣膜，超声束必须在整个心动周期中穿过人工瓣膜的两边，整个瓣口及缝合环。在经胸超声心动图检测中，由于机械瓣膜由金属物质构成，因而在声束经过时强烈反射，在其远端形成声影，此处透过的超声能量几乎近零，例如用心尖四腔切面评价二尖瓣位的Starr-Edwards球瓣时，超声图像上瓣膜的左心房面模糊不清，很难做出正确评价。
对于不同的评价内容，选择合适的切面图像也是比较重要的，如评价二尖瓣位的Starr-Edwards球瓣时，观察其球的运动幅度是主要内容之一。由于该球基本是上、下方向运动的，所以探头应放置在心尖部指向左心房，心尖四腔、五腔、三腔心切面均可采用。在评价主动脉瓣位的Starr-Edwards球瓣时，球的运动方向也基本是上、下运动的。在以探测瓣的反流为主要内容时，则应将探头放置于心尖部，声束指向升主动脉。M型超声心动图能以运动曲线的方式显示人工瓣膜的回声及运动情况，但其作用不如切面超声心动图。
切面超声心动图是评价人工瓣膜形态、结构的主要方法之一。首先在切面超声心动图上能准确测量瓣环的大小，且不受瓣环位置和倾斜角度的影响。如生物瓣膜的瓣环在一定时间后，易发生形态学改变，瓣环可由圆形变为不规整形，其内径也可明显变小。
瓣环及瓣叶的厚度也是切面超声心动图主要的检测内容之一。在有血栓形成或赘生物附着的时候，瓣环及瓣叶表面和周围厚度明显增加，表面不光滑，表现为凸凹不平的回声反射。检测生物瓣膜时，可通过其瓣口短轴水平面观察瓣叶的开放，关闭情况，并测量其最大开放面积。
在切面超声心动图上能直接观察到瓣叶的活动情况。通常取与人工瓣相垂直的切面，使声束穿过瓣口的中央位置。各种不同的机械瓣膜在切面超声心动图上的运动特征不同。目前常见的St.Jude瓣有两个半圆的瓣叶，在开放时两个瓣叶相互平行，同时也与瓣环平行。在其开放时，短轴切面图上，能见到两条平行的线样强回声，并将瓣口分为3个部分。关闭时，可见到瓣环间的线样强回声。
生物瓣膜的运动状态近似自然瓣膜的运动。可通过常规的左心室长、短轴切面进行检测，定量评价生物瓣膜的开放幅度及开口面积。
人工瓣膜的形态学异常主要包括：
（1）机械瓣膜：①血栓形成或赘生物附着；②瓣环撕裂；③瓣叶开放不充分或开放过度。
（2）生物瓣膜：①瓣叶粘连，开放不充分；②瓣环撕裂、变形；③瓣叶撕裂，连枷现象；④瓣叶钙化，纤维化；⑤血栓形成或赘生物附着。
植入人工瓣膜后，最常见、最严重的并发症之一就是血栓形成，尤其是在机械人工瓣膜上。血栓形成的部位可在瓣叶、瓣环或瓣架的表面。如果血栓形成的范围较大，包绕了瓣叶或阻塞了瓣口，常常影响瓣膜功能。严重的血栓形成既能影响瓣叶的活动，又能明显地减小瓣口的有效开放面积。
血栓形成最直接的切面超声心动图特征就是在瓣叶或瓣环表面有团块样的附加回声。这种团块样回声可强可弱，也可有轻微的活动度。其回声强度取决于血栓形成的时间。如果血栓形成的时间较长，伴有不同程度的钙化及纤维化，其回声强度较高。事实上，在常规的切面超声心动图上检测较小的血栓形成是比较困难的。新鲜血栓回声较弱，不易显示；陈旧血栓回声较强，不易与强回声的瓣叶或瓣环相区别。尤其是二尖瓣位左心房面的血栓形成更不易显示。因此，术后的动态超声观察对正确诊断血栓形成是有意义的。通过前后的对比超声观察，可及时发现并诊断人工瓣膜的血栓形成，同时又能观察到血栓形成的进展及其对瓣膜功能的影响。
瓣环撕裂也是常见的并发症之一，常导致人工瓣膜位置的变化，瓣口血流方向的变化及瓣周反流。在切面超声心动图上瓣环撕裂的征象是瓣环与其附着处有间隙，瓣环位置变异，瓣环随心动周期有明显的摆动现象。
由于血栓形成，瓣叶的机械故障或生物瓣叶的粘连，瓣的开放幅度将明显减低。St.Jude瓣的瓣叶在开放时未能达到相互平行。生物瓣膜则表现为瓣口的开放面积明显减小。Starr-Edwards瓣表现为球形强回声光团的活动幅度减小。
人工瓣膜的赘生物形成是另一个主要并发症，它既可以发生在早期（术后60天之内），也可发生在晚期（术后60天之后）。由于透声条件及人工瓣膜回声的影响，经胸超声心动图的检测阳性率比较低，为20%～30%。许多研究表明，经食管超声心动图在评价人工瓣膜的赘生物形成方面明显优于经胸心前区超声检测，尤其是对二尖瓣位人工瓣膜的左心房侧赘生物。
事实上由于手术技术和水平的提高，有计划地实施抗凝和抗炎措施，人工瓣膜并发症的发生正逐渐减少。
图7-3分别为处理后牛心包制作二尖瓣生物瓣膜、单叶金属瓣和两叶金属瓣的M型超声图像。图7-3-A上显示生物二尖瓣M型运动曲线由4条较粗的强回声组成。最前和最后的两条曲线代表瓣环的运动，中间两条代表瓣叶的运动。图7-3-B上显示单叶金属二尖瓣M型运动曲线，表现为舒张期单一的线样强回声，箭头示。图7-3-C上显示两叶金属主动脉瓣的M型运动曲线，表现为收缩期平行开放的两条线样强回声，箭头示。
图7-4与图7-3-A为同一患者生物二尖瓣膜的切面超声图像。在心尖四腔切面上显示生物瓣为两叶，明显增厚，回声增强，开放时瓣叶粘连，开放幅度减小。
图7-3 人工瓣膜的M型超声图像
图7-4 生物二尖瓣膜的切面超声图像
LA：左心房；LV：左心室；RA：右心房；RV：右心室
图7-5为单叶金属二尖瓣膜的切面超声图像。在左心室长轴切面图像上显示单叶金属瓣膜于舒张末期呈开放状态，开放角度约70°（水平箭头示）。大口朝向左心室流出道（垂直箭头示）。在金属瓣的后方有强回声声影。
图7-5 单叶金属二尖瓣膜的切面超声图像
AO：主动脉；LA：左心房；LV：左心室；RV：右心室
图7-6为两叶金属主动脉瓣和二尖瓣的切面超声图像。图7-6-A主动脉瓣位金属两叶瓣的切面图像，左心室长轴切面上显示收缩期两叶瓣开放，与声束方向垂直，表现为平行的两条线样强回声，双箭头示，将瓣口分成三个无回声区。金属瓣后方见声影，单箭头示。图7-6-B为二尖瓣位金属两叶瓣的切面超声图像，二尖瓣口短轴切面显示圆形的金属环，垂直箭头示，其内可见舒张期开放的两叶金属瓣，与声束方向一致，相互平行，水平箭头示。这种方向的两叶瓣在左心室长轴切面上不易显示。
图7-6 两叶金属主动脉瓣和二尖瓣的切面超声图像
AO：主动脉；LA：左心房；LV：左心室；RV：右心室
（二）频谱多普勒超声图像
尽管切面超声心动图在评价人工瓣膜的形态学改变方面有不可替代的作用，但其主要限制是不能判断正常或异常人工瓣膜的跨瓣及瓣周血流动力学状态。多普勒超声心动图的应用为临床评价人工瓣膜功能开辟了一个新的途径并成为目前最常用的方法。在此之前正确地评价人工瓣膜的血流动力学是一个困难的临床问题。尽管心导管检查作为“金标准”用来评价人工瓣膜的血流动力学，但其损伤性、危险性及不易重复等限制了它作为一种常用的检查方法。多普勒超声心动图在评价人工瓣膜时能提供许多血流动力学参数，如跨瓣峰值血流速度、平均血流速度、峰值压差、平均压差、瓣及瓣周反流等。目前应用的频谱多普勒超声心动图技术主要有脉冲波式，连续波式。
应用多普勒超声心动图评价人工瓣膜的时候，同样应了解瓣膜的位置、种类、型号及术后的基础超声心动图检测。不同部位的人工瓣膜的血流动力学差异较大。如左心室流出道与左心室流入道的血流动力学不同，主动脉位置的跨瓣血流速度与跨瓣压差均大于二尖瓣位置的跨瓣血流速度及压差。不同的机械瓣膜的血流动力学有很大不同。一般来说St.Jude二尖瓣的梗阻程度较轻，最接近自然瓣膜。而Starr-Edwards球瓣的梗阻程度较重。在其他条件相同的情况下，大型号瓣的梗阻较轻，小型号的梗阻较重。
频谱多普勒主要用于检测人工瓣膜的跨瓣血流速度、压差、瓣及瓣周反流。在检测流速的压差时，一般选用连续波式多普勒技术，因为此时瓣口的血流速度一般较快，超出了常规脉冲式多普勒能检测的最大血流速度，而连续波式多普勒不受高速血流的影响。在用连续波式多普勒测得最大跨瓣血流速度以后，可根据简化的Bernoulli方程推算最大跨瓣压差即ΔP=4V2。例如，测量的二尖瓣口血流峰速Vmax为2m/s，则最大跨瓣压差ΔPmax为4Vmax2，即16mmHg。
频谱多普勒超声的另一个主要应用是检测人工瓣膜的瓣周反流。机械瓣膜大多存在有“生理性”瓣周反流。尽管经胸超声多普勒检测敏感性很差，但仍有一部分这种“生理性”反流能被检测到。比如，心前区的左心室长轴或心尖五腔切面图像，很多“生理性”的主动脉瓣反流能被检测到。这些反流的特点比较局限，频谱灰度较暗，速度较低。如有瓣膜功能异常，常常能在左心室中部或左心室心尖部检测到广泛的、灰度较高的主动脉瓣反流频谱。二尖瓣位置的瓣膜反流由于受金属瓣架、瓣叶及瓣环的强回声反射影响，常规的心前区多普勒检测比较困难。
图7-7与图7-5为同一患者生物二尖瓣膜的连续波多普勒血流频谱图像。患者窦性心律，频谱双峰，E峰大于A峰，与自然瓣口相似。由于有瓣膜狭窄，血流峰速为2.4m/s。
图7-7 生物二尖瓣膜的连续波多普勒血流频谱图像
图7-8为两叶金属主动脉瓣和二尖瓣连续波多普勒血流频谱图像。图7-8-A为主动脉瓣位，心尖五腔心切面取样，频谱为负向单峰，在频谱的起始和终止处可见金属瓣叶开放和关闭的强回声信号。其两侧较细的线样强回声为两叶二尖瓣开放与关闭的信号。图7-8-B为二尖瓣位，心尖四腔切面取样，频谱为正向双峰，E峰大于A峰。在频谱的起始与终止处可见金属瓣叶开放和关闭的强回声信号。其两侧较细的线样强回声为两叶主动脉瓣开放与关闭的信号。
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图7-8 两叶金属主动脉瓣和二尖瓣连续波多普勒血流频谱图像
（三）彩色多普勒血流图像
与频谱多普勒技术相比，彩色多普勒血流图像主要具有以下几个优点：①直观半定量评价瓣周反流；②显示人工瓣膜的空间血流方向；③显示多个起源的重叠血流；④显示多个瓣周反流。
Starr-Edwards球瓣的彩色血流特征是周边性、高速湍流显示，没有中心性彩色血流。St.Jude两叶瓣有3条平行的血流束。生物瓣膜血流为单束。
图7-9与图7-3-A同一患者的二尖瓣口彩色血流图像。舒张期二尖瓣口血流呈单束，瓣口处血流速度快，显示为中央性蓝色的混叠色彩，之后逐渐演变成黄色和红色。
图7-10为单叶金属二尖瓣膜的彩色血流图像。图7-10-A/B分别取左心室长轴切面和心尖四腔切面，显示通过大孔和小孔的两束二尖瓣口血流。通过大孔的彩色血流束宽（箭头B），小孔的血流束窄（箭头A）。
图7-9 生物二尖瓣口彩色血流图像
AO：主动脉；LA：左心房；LV：左心室；RV：右心室
图7-10 单叶金属二尖瓣膜的彩色血流图像
LA：左心房；LV：左心室；RA：右心房；RV：右心室
图7-11为两叶金属二尖瓣的彩色血流图像。在心尖四腔切面上显示舒张期三束相近的血流色彩，由于流速快，显示为蓝色为主的混叠色彩，向上3个小箭头示。左心房内有两条强回声声影，发自开放的两个金属瓣叶，水平大箭头示。
图7-11 两叶金属二尖瓣的彩色血流图像
LA：左心房；RV：右心室
图7-12为机械人工瓣膜生理性血流的彩色血流图像。图7-12-A左心室长轴切面显示单叶金属二尖瓣生理性反流的彩色血流图像，右图箭头示。反流束限局，收缩期以蓝色为主的混叠色彩，垂直和水平箭头示。左图为舒张期瓣口血流彩色图像，水平箭头示大孔血流，下斜箭头示小孔血流。图7-12-B心尖四腔切面显示单叶金属二尖瓣生理性血流的彩色血流图像。两束反流以蓝色为主的混叠色彩，较窄，箭头示。图7-12-C心尖五腔切面显示两叶金属主动脉瓣的生理性反流。在瓣和瓣下方显示3个舒张期红色血流束，限局，速度较低，箭头示。
图7-12 机械人工瓣膜生理性反流的彩色血流图像
AO：主动脉；LA：左心房；LV：左心室；RA：右心房；RV：右心室
图7-13为机械人工瓣膜病理性反流。图7-13-A与图7-10-A为同一患者，左心室长轴切面示收缩期蓝色轻度病理反流，起源显示不清。图7-13-B/C为两叶金属主动脉瓣舒张期彩色血流图像，左心室长轴和心尖五腔切面示中等程度的主动脉瓣反流，起源于瓣叶对合处，分别呈蓝色和红色为主的混叠色彩。
图7-13 机械人工瓣膜病理性反流的彩色血流图像
AO：主动脉；LA：左心房；LV：左心室；RV：右心室
图7-14为机械人工二尖瓣瓣周漏彩色血流图像，图7-14-A为心尖两腔心切面，收缩期可见人工二尖瓣瓣周蓝色反流信号，图7-14-B为心底短轴二尖瓣水平切面，可见舒张期蓝色反流信号起源于人工二尖瓣瓣周，细箭头为反流，粗箭头为人工二尖瓣。
图7-14 机械人工二尖瓣瓣周漏彩色血流图像
LA：左心房；LV：左心室；RV：右心室
图7-15为金属主动脉瓣瓣周撕裂、瓣环下移，图7-15-A为心尖五腔心，舒张期可见金属主动脉瓣瓣环位置下移，低于二尖瓣瓣环。图7-15-B为彩色多普勒示金属主动脉瓣瓣周五彩镶嵌反流沿室间隔流入左心室，粗箭头示金属主动脉瓣。图7-15-C为大动脉短轴切面，舒张期可见金属主动脉瓣瓣周与主动脉壁有缝隙，细箭头示蓝色反流信号。
图7-15 金属主动脉瓣瓣周撕裂、瓣环下移图像
LA：左心房；LV：左心室；PA：肺动脉；RA：右心房；RV：右心室
（四）经食管超声心动图
经食管超声心动图（TEE）是目前评价人工瓣膜的新方法。由于它使用的较高频率探头置于食管中，从心脏后方直接进行探测，不经过含气的肺组织及骨组织，图像非常清晰，并结合频谱及彩色多普勒技术。目前最新的实时三维经食管超声心动图（RT3D-TEE）技术能够清晰观察人工瓣膜的立体结构、开放的功能状况等，并且可以评价人工瓣膜与周围心脏结构的空间关系，且目前的RT3D-TEE技术允许在实时的三维图像上直接测量径限值和面积等数据。TEE已成为目前评价人工瓣膜，尤其是二尖瓣位置的人工瓣膜功能的主要方法。许多应用经胸超声心动图（TTE）和TEE对比评价人工瓣膜功能的研究表明，TEE在评价人工瓣膜的形态、结构、血流动力学及功能异常方面优于TTE检查。
图7-16为两叶金属二尖瓣经食管超声彩色血流图像。图7-16-A示舒张期二尖瓣口血流色彩，由于Nyquist极限较低，为0.5m/s，瓣口血流色彩混叠严重，不易分清三束血流。图7-16-B为图7-16-A去除色彩的图像，可清晰显示舒张期两叶瓣开放时的三束血流通道，三个箭头示。图7-16-C显示收缩期两束红色的生理性反流，较窄，限局，速度较低。
图7-17为单叶金属二尖瓣病理性反流的经食管超声彩色血流图像。收缩期显示起源于瓣叶处以红色为主的二尖瓣反流束（箭头所示）。该反流束在长度、宽度及面积上均明显大于生理性反流束。
图7-16 两叶金属二尖瓣经食管超声彩色血流图像
图7-17 单叶金属二尖瓣病理性反流的经食管超声彩色血流图像
LA：左心房；LAA：左心耳；LV：左心室
（孙菲菲，刘开薇，任卫东）