年度盘点|从学科进展看超声技术在心血管疾病中的应用趋势


超声心动图作为一种无创、安全、可重复的检查手段,能够提供心脏形态、结构、功能以及血流动力学的详细信息。超声新技术在心血管疾病中的应用具有重要的临床价值,这些新技术不仅能够提供更准确地诊断,还能够帮助医生制定更有效的治疗方案。


在过去十年里,结构性心脏病介入治疗作为高外科手术风险患者的替代方案而广受欢迎,随着手术病例的飞速增长,术中超声在心脏外科手术和心脏介入手术中的应用越来越广泛,在术前选择适应证、术中超声监测和术后疗效评估方面,心内、心外、心血管麻醉、心血管超声等心脏病诊疗团队越来越关注超声心动图的硬件配置情况。尤其是近年来,超声智能技术在心血管疾病中的应用趋势朝着更加精准、实时、个性化的方向发展,这将极大地提高心血管疾病的诊断和治疗水平,推动心血管疾病领域的创新和发展。

2022年发表于 Eurolntervention 的文章Echocardiographic guidance in transcatheter structural cardiac interventions总结了过去70年里,心脏影像技术取得的长足进步,从经胸超声心动图(TTE)到二维(2D)经食管超声心动图(TEE),再到三维(3D)TEE,技术的飞速进步使得超声心动图越来越成为SHD介入治疗术前评估、计划制订和术中引导的最佳手段。

超声成像技术的进步和人工智能的应用,在业界已经得到充分共识。EACVI/ASE先天性心脏病三维心脏超声心动图检查专家共识指出We look forward to advances in transducer design and computer post-processing as well as research into novel methodologies, such as frame reordering and image compounding, which can achieve benefits in terms of field of view, endocardial border definition, enhanced temporal resolution, and intraventricular flow.

新近推出的2024 ASE/SCMR/SCCT心血管影像学检查评估人工瓣膜功能指南中同样提到:Echocardiography is the first-line method for noninvasive evaluation of prosthetic valve function. The transthoracic approach is complemented with two-dimensional and three-dimensional transesophageal echocardiography for further refinement of valve morphology and function when needed.

毫无疑问,心血管医师更为关注精准的多维视图、出色的空间分辨率、快速直观的实时成像、强大的后处理和功能分析能力。在实际应用中,超声成像系统需要实现实时的关键帧检测、参数分析、解剖结构定位提示、三维重建、量化评分等功能;飞利浦作为超声领域的龙头企业,始终致力于研发顶级超声平台、先进探头及成像技术、人工智能辅助的定量评估工具等,提供包括EPIQ CVx在内的多款顶级超声系统,以期为临床提供更为精准的评估,帮助医生做出更为准确的临床决策。以结构性心脏病介入治疗为例,先进的超声技术在不同应用场景中均发挥着不可替代的作用。


经导管二尖瓣介入

经导管缘对缘修复(transcatheter edge-to-edge repair,TEER)术是经导管植入一个夹合器夹住二尖瓣前后叶的中间部分,从而减少二尖瓣的反流程度。TMVR的成功依赖于超声心动图,在术前、术中和术后评估中均至关重要。

《二尖瓣经导管缘对缘修复的超声心动图操作规范中国专家共识》指出:超声心动图是目前诊断和评价二尖瓣反流/关闭不全最重要的影像学方法,超声心动图在TEER术中具有无可替代的导航及监测作用。

MitraClip操作步骤

A)基线评估。B)夹子进入左房。C)移动夹子转运导管至二尖瓣平面。D)显示尖端轨迹。E)夹子臂转向。F)夹子进入左室并捕获瓣叶。G)评估瓣叶是否夹紧。H)夹子释放。I)三维透明化en face切面显示二尖瓣为双孔。J)最终结果显示反流改善。K)二尖瓣跨瓣压差。L)残余房间隔缺损评估

术前超声心动图评估

需要经胸超声心动图和经食管超声心动图(二维和三维)评估来全面了解二尖瓣解剖形态和病理特征。成功的手术需要仔细评估二尖瓣整体结构、钙化的程度和分布、二尖瓣与LVOT、左心室、左心房的毗邻关系、房间隔与基底室间隔的解剖结构、右心室的大小和功能、肺动脉压力以及是否合并其他类型瓣膜病变。

2021 ESC/EACTS瓣膜性心脏病的管理指南中提到:Echocardiography is the first choice of imaging technique to grade PMR. An integrative approach including qualitative, semiquantitative, and quantitative measures of mitral regurgitation is recommended. Three dimensional TOE provides an‘en face’view of the mitral leaflets resembling the surgical inspection of the valve, thereby facilitating Heart Team discussion.

先进的超声探头和实时三维成像技术是实现术前准确评估的基石。

在二尖瓣疾病中,实时三维超声心动图增强了对心脏解剖和功能细节的评估,显著改善了二尖瓣疾病定性和定量评估的准确性和可重复性。而先进的三维渲染工具,如深度感知、虚拟光源、透视模式等,则更有助于清楚的描绘病理区域。飞利浦独特的TrueVue心腔镜家族可以提供多种不同的三维渲染模式,并可以自由组合使用,轻松展现逼真的心脏三维立体结构,便于感兴趣区域的快速识别和评估。

飞利浦TrueVue Glass透视心腔镜独特的透过显示模式,清晰显示二尖瓣钳夹术后双孔二尖瓣形态

同时,基于人工智能的二尖瓣定量工具则可为制定手术计划提供最准确的信息。以飞利浦3D Auto MV三维自动二尖瓣定量技术为例,超声设备可以实现一键处理二尖瓣容积数据,快速获取二尖瓣模型,精准获取二尖瓣瓣叶、瓣环参数,并模型化显示各参数,快速直观的评估二尖瓣功能。

飞利浦3D Auto MV三维自动二尖瓣定量显示二尖瓣三维模型、瓣环/瓣叶等多组参数及其随时间变化曲线

术中超声心动图监测

在引导手术入路方面,在经食管超声心动图实时引导下MitralClip 成功传送需要在介入医生与超声医生的密切合作下完成。经皮二尖瓣介入术所有的操作均由经食管超声心动图监测和引导。对于心尖TMVR,经食管超声心动图引导可以定位心尖穿刺点。对于经间隔TMVR,必须进行经食管超声心动图监测,以便更好地了解房间隔解剖结构及其与二尖瓣的关系。

先进的经食管矩阵探头能够提供高帧速率下清晰的二维、实时三维和多平面切割(MultiVue)实时校准功能,帮助医生准确的进行瓣膜病理变化的空间描绘及干预,精准指导介入治疗。飞利浦第二代经食管矩阵探头X8-2t是很多医生首选的介入引导探头,它操作简便,安全性高,图像优异,能提供xPlane、MultiVue、TrueVue心腔镜成像等众多高级功能,轻松满足术中所需。

使用MultiVue显示MitralClip置入过程

A)将一个Mitra Clip XT置于左心室二尖瓣的一侧,第一次夹后残留中度MR,反流束位于夹子内侧,平均压力梯度为3mmHg; B)放置第二个Mitra Clip NTR 设备,第二次做成像引导:食管中段长轴切面做为主要切面(左上)、双中切面(右上)、二尖瓣短轴切面(左下),以及从左心房面观的三维视图(右下)。释放夹子后只有残余轻度MR。长轴切面作为主要切面(120 -140°),白色箭头表示夹子的位置


二尖瓣生物瓣功能障碍

二尖瓣机械瓣瓣周漏

在瓣膜定位和输送方面,需要全程使用二维联合实时三维超声引导的方式,着重评估以下几个方面:瓣膜锚定(anchoring)、瓣周密封(paravalvular seal)、瓣膜功能、LVOTO、左右心室功能以及是否存在一些潜在并发症。

术后超声心动图随访

术后常规复查TTE,不仅可探测到瓣膜位置是否适当及稳定性与功能状况,明确是否存在瓣周漏及程度,还可以评估血液动力学状态及LVOT流速等。

《Echocardiographic Guidance of Transcatheter Mitral Valve Edge-To-Edge Repair》提到:Echocardiography is used to assess MV anatomy including the severity, mechanism, and origin of MR. The key views include a long axis of the MV to understand anterior and posterior leaflet pathology and the bicommissural view to understand the medial-lateral origin of the MR jet. Biplane imaging is useful to visualize these views simultaneously with and without color Doppler. A 3D en face view provides visualization of overall mitral anatomy and pathology such as prolapse or flail.

新一代超声影像技术拥有更高的三维纵向分辨率,更便于医生准确辨识各类心脏病变组织的细微改变,比如可移动光源及组织透视模式等技术可以真实还原心腔内结构,呈现逼真的3D超声图像,可以更加直观的显示瓣膜及介入装置,从而更好地评估MV、瓣叶抓捕和MC后残留的MR反流。

二尖瓣叶P3区穿孔

二尖瓣P2区腱索断裂


左心耳封堵

左心耳封堵术(LAAC)是通过封堵左心耳来预防房颤引发的心耳内血栓的形成,从而降低房颤患者由血栓栓塞引发的致残甚至死亡的风险。超声对于左心耳封堵手术的评估具有重要价值,2D和3D TEE可以准确观察左心耳(LAA)形态和结构、测量左心耳开口宽度及深度,评估其分叶的数量及形态,鉴别血栓和评估左心房自发显影程度,及时发现不适合LAAC手术的情况。在术前患者筛选、封堵器型号选择、术中引导和监测、术后评估和随访中均发挥重要作用。

左心耳(LAA)的解剖结构。二维TEE 45°成像显示了正常LAA的主要解剖特征。放大模式下的三维TEE成像显示了正常LAA的主要解剖特征。三维TEE成像也可用于相邻解剖结构的成像(C)。全新TrueVue心腔镜成像可以用来描述LAA解剖结构(D-G)的各种变异。在这些例子中,采用TrueVue Glass 透视心腔镜成像(下标1和下标2)显示为“风向袋形”LAA(D1-2)、“鸡翅形”LAA(E1-2)、“菜花形”LAA(F1-2)和“仙人掌形”LAA(G1-2)。二维成像评估LAA腔内血流:正常(H)、自发显影(SEC;也称为“云雾影”;黄色星号I)、血流淤滞(黄色星号J)和血栓(黄色星号K)。GCV:心脏大静脉、LA:左心房、LCX:左回旋支;LLPV:左下肺静脉;LUPV:左上肺静脉、MV:二尖瓣、PA:肺动脉、TS:横窦

2020 EHRA/EAPCI经导管左心耳封堵专家共识中写到:The advantages of TOE (aside from not requiring X-ray or contrast medium) include being widely available and being the default procedural imaging guidance in most centres for LAA closure; thus, it can be performed in the catheterisation laboratory just before venous access, avoiding an additional preprocedural imaging session with the associated cost, sedation, radiation, and contrast administration.

2023 SCAI/HRS经导管左心耳封堵专家共识则提到:TEE guidance by a dedicated experienced interventional imaging physician with standardized views as described above has been the traditional intraprocedural imaging modality for LAAC. It is recommended that new programs and proceduralists early in their LAAC experience utilize 2D and 3D TEE to become comfortable with imaging for LAAC.

精确的左心耳开口径测量有助于介入医生在术中快速选择合适尺寸的左心耳封堵器,显著减少手术操作时间及射线暴露。三维超声技术可以实现自动左心耳定量测量,以飞利浦3D Auto LAA三维自动左心耳定量技术为例,在实时和回顾状态均可进行左心耳的自动识别、测量,通过自动识别技术描记左心耳最大横断面,为左心耳封堵及其他术式提供全面、准确的数据。

飞利浦3D Auto LAA三维自动左心耳定量显示术中实时左心耳三维测值

卵圆孔和房间隔封堵相关术式

卵圆孔未闭(PFO)十分常见,在普通人群的发生率可以达到25%。但是在某些患者,经卵圆孔未闭产生的右向左分流可能导致卒中、偏头痛及低氧血症。当明确存在有这种右向左分流后才可行卵圆孔封堵。随着经食管实时三维矩阵探头等超声探头技术的发展,单独使用经食管超声心动图引导对PFO的介入治疗也被证实是安全和有效的, 在PFO介入术中,实时任意多平面探查(xPlane)等先进成像技术可以为封堵器置入位置提供精准引导,帮助达到最佳疗效。

房缺封堵步骤

A)基线评估和缺损测量。B)穿房间隔。C和D)球囊扩张。E)左侧伞盘打开。F)右侧伞盘打开和封堵伞推拉实验。G)装置释放。H)彩色多普勒显示无残余分流

继发孔房间隔缺损是通常情况下可以经皮封堵的唯一类型的房缺,其他类型的房缺封堵仅偶见报道。继发孔的房缺可首选经皮封堵,无法接受封堵的标准包括:1)房缺直径大于38mm;2)合并部分型肺静脉异位引流需外科修复;3)缺损边缘完全缺失或小于5mm,主动脉侧边缘除外。

经皮瓣周漏封堵

瓣周漏是外科和经导管瓣膜置换后的并发症。大约1-5%的瓣周漏会导致严重后果,包括充血性心力衰竭和溶血性贫血。外科再次干预是治疗症状性瓣周漏的传统方法,但具有较高的致残和致死风险。因此,经皮封堵瓣周漏成为一种创伤较小的新的治疗选项。

二尖瓣瓣周漏封堵手术

A)基线评估。B)亲水性引导导丝穿过瓣周漏。C)展开装置。D)最终结果。E和F)融合图像。E)彩色多普勒融合于透视图。彩色反流束作为参考标志。F)超声二维图像融合于透视图,显示穿过瓣周漏

房间隔穿刺对于大多数结构性心脏病手术来讲都是必要的一环,对于术者来讲也是起步的训练。房间隔在放射透视和经食道超声下都可以显示,在多个位置和角度有不同的视角,选择合适的视角来进行房间隔穿刺。

《Echocardiographic Guidance of Transcatheter Mitral Valve Edge-To-Edge Repair》提到:The transseptal puncture should be guided with the use of TEE, as a well-positioned puncture optimizes the trajectory of the steerable guide catheter and facilitates maneuvering of the clip delivery system within the left atrium.

房间隔穿刺步骤

A-C)透视前后位。A)上腔静脉内的导丝;B)导管和穿刺针位于卵圆窝;C)穿过房间隔并取出穿刺针;D)经食道超声食管中段双腔心切面显示导管尖端从上腔静脉走向卵圆窝。E-H)序列图像显示导管触及卵圆窝后形成的“帐篷征”。I)三维超声显示房间隔和帐篷征;J)少量微泡出现在左房从而确定已穿过房间隔;K)位于左房的导管

飞利浦TrueVue Color彩色心腔镜可以帮助术者快速识别瓣周漏的准确位置,并在封堵器置入后即刻显示封堵效果,便于做出及时调整以达到最佳治疗效果。

可移动式超声

可移动式超声在心血管领域的应用已经成为现代医疗实践中的重要组成部分,特别是在监护室、急诊室和麻醉科等关键科室,因具有应用便捷、高质量成像等特点,帮助医生迅速获取丰富的诊断信息,从根本上改进了心血管诊疗的惯有流程。例如:可随时在急诊室迅速诊断心脏疾病,在监护室实时评估心脏的泵血功能;通过评估心脏的充盈状态和血管内容量,进行精确的液体管理,优化患者的血容量和血流动力学;评估机械通气患者的肺部情况,指导通气策略的调整;可用于床旁监测心包填塞等紧急情况,及时采取治疗措施。

欧洲EACVI肺超声在急慢性心力衰竭中的应用临床专家共识提到,在过去的十余年中,心脏病学界已经认识到可移动式超声的潜力,并进一步扩大了其应用范围,以协助心力衰竭患者的诊断和管理。识别和治疗肺充血的重要性是心衰患者管理的基石。可移动式超声是一种多功能、高灵敏度的床旁检查,可检测出血管外肺水增加引起的渗出性肺水肿。心肺超声检查具有许多优势,可以通过超声心动图对心脏结构和功能进行评估,也可以对肺水肿进行评估。此外,它有助于排除其他可能与心衰相似或容易混淆的其他疾病如肺炎、急性肺损伤、急性呼吸窘迫综合征。

床旁超声的应用大大提高了医疗服务的效率和质量,便捷性和实时性使其成为医生在紧急情况下快速做出临床决策的重要辅助工具。随着技术的不断进步和医生技能的提高,床旁超声在心血管监护和治疗中的应用将会更加广泛和深入。

利用可移动式超声超声鉴别诊断不明原因休克或呼吸窘迫患者

A)心尖四腔心切面提示右心室增大。当呼吸困难患者的下腔静脉宽大固定时,提示肺栓塞可能。B)右上腹游离液体。对于低血压和腹痛的发热患者,当在伴有低血压和腹痛的发热患者中观察到左心室高动力和下腔静脉扁平时,需警惕脓毒症。C)双肺野成像B线。当低血压和/或呼吸困难患者的左心室低动力和宽大固定的下腔静脉时,提示失代偿性心力衰竭。D)剑突下切面显示心包积液。在低血压患者中观察到下腔静脉宽大固定,则需要考虑心脏压塞

总之,超声心动图在结构性心脏病介入治疗术前评估、术中监测及术后随访中均发挥了重要作用,是一种行之有效的无创评估工具,影像技术的进步为手术医生提供了更为直观可靠的指导手段,也促进了手术适应证的扩大,个性化的多模态影像支持和超声智能技术是未来更有应用前景的方向,新技术衍生的成像策略期待更高等级的数据支持,值得今后进一步探索。


参考文献

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