超声心动图在心血管临床诊疗中占有重要地位，临床医生对了解、掌握超声心动图的意愿也十分强烈。有鉴于此，中国医学论坛报今日循环及官方APP“壹生”与成医院心内科孔令秋大夫联手打造《手把手教你学心脏超声》系列课程，其中视频讲座每隔一周在APP内直播，文字版内容则由今日循环在每周一定期发布，欢迎您订阅、分享！
随着生物医学工程的快速发展,人工瓣膜的研制及其临床应用亦不断取得新的进展。人工瓣膜置换术在心脏瓣膜病的治疗中已发挥着重要作用，对人工瓣膜功能的评价是临床治疗中的一项重要内容。超声心动图是目前评价人工瓣膜功能状态的最佳方法。
一.人工瓣膜的种类
人工瓣膜根据使用材料分为机械瓣和生物瓣两大类。
（一）人工机械瓣
人工机械瓣作为非生物材料制成的人工瓣膜,其基本结构包括瓣架、阀体及缝合环3部分。
1.笼球瓣
笼球瓣是一种最早应用于临床的机械瓣，因其在结构设计上有较大缺点，已被弃用。
2.笼碟瓣
笼碟瓣是由不锈钢制成的笼架，采用低瓣架设计，其内由一片硅胶或Delrin制成的中心略厚的碟片。因其跨瓣压差大，碟片的活动容易受，瓣下结构、血栓等因素干扰，从而引起瓣膜功能障碍。尽管研究人员做了很大的改进，在10余年里近20种笼碟瓣相继问世，但先后被弃用。
3.侧倾碟瓣
侧倾碟瓣取消了笼架，其瓣环上有一个突出的曲轴，作为活门的圆形碟片悬挂在曲轴上而不与瓣环相连系，瓣口开放时碟片张开约60°。瓣口血流为半中心型有效瓣口面积较大。
4.双叶碟瓣
双叶碟瓣其瓣环中间是由活性碳制成的两个菲薄的叶片，瓣口开放时两个叶片张开达80°以上，与血流近乎平行，瓣口血流为中心，有效瓣口面积更大，血栓率更低，是目前应用最广泛的一种机械瓣。其代表瓣为St.Jude双叶碟瓣（图1）。
（点击查看大图，下同）
图1双叶碟瓣：人工瓣由瓣叶、瓣架及缝合环构成
（二）人工生物瓣
生物瓣是用生物组织经过特殊处理后制成的人工瓣膜，模拟了天然瓣膜的力学特性，具有良好的血流动力学性能，为中心血流型，多数患者无需终生抗凝，血栓栓塞率低，与瓣膜有关的合并症明显低于机械瓣，但使用寿命一般为10~15年。人工生物瓣根据来源分为同种瓣与异种瓣。
1.异种瓣
异种瓣分为猪主动脉瓣和牛心包瓣（图2、图3）。心包组织具有取材容易、高生物相容性等特点,理论上是一种理想的瓣膜替代材料。根据有无支架又分为支架瓣膜和无支架瓣膜。无支架瓣膜血流动力学优于支架瓣。
图2猪主动脉瓣
图3牛心包瓣
2.同种瓣
同种瓣（homograftvalve）包括同种主动脉瓣和肺动脉瓣，可有或无支架。
二、人工瓣膜的血流动力学特征每种人工瓣膜都有其特征性的血流动力学形态，按其血流方式的不同分为周边血流型（笼球瓣和笼碟瓣）半中心血流型和中心血流型（侧倾碟瓣、双叶碟瓣和生物瓣）。
（一）半中心血流型人工瓣膜
侧倾碟瓣的碟片在开放时向一侧倾斜，形成一大一小的两个开口，大口通过70%的血流量，小口通过30%的血流量，瓣口血流呈半中心型，有效瓣口面积较大。侧倾碟瓣关闭时，瓣片回到瓣环处，阻止血流反流。
（二）中心血流型人工瓣膜
双叶碟瓣的瓣片似两扇门。瓣口开放时两个瓣叶张开近80°，形成两大股边缘性和一股中心性血流束，瓣口血流呈中心型,有效瓣口面积更大，跨瓣压差小。双叶碟瓣关闭时上游形成°角，有效阻止血流反流。
生物瓣膜的形态与自然瓣膜相似，呈三叶瓣，有一个中央性开口，所以其血流特征也与正常自然瓣膜相似，即随着心脏的收缩与舒张，瓣叶呈自然的开启活动，过瓣血流呈层流，其跨瓣压差主要取决于型号的大小。
三、人工瓣膜的超声特征（一）人工机械瓣的超声特征
1.二尖瓣位机械瓣
胸骨旁左心室长轴切面和心尖四腔心切面是评价二尖瓣位机械瓣的常用切面，可对人工机械瓣膜的种类、形态、瓣环、瓣叶及其开闭情况进行评估，同时也可用于测量心室大小、心功能等（图4）。
机械瓣若为双叶瓣，则舒张期两个瓣叶开放呈现两条接近平行的粗回声束，形成二大一小的三个开口，朝向左室流出道，收缩期关闭呈“V”形回声。
因受机械瓣金属反射的影响，胸骨旁二尖瓣水平左心室短轴切面很难清晰显示二尖瓣叶情况，故此切面相对较少应用；但有时可用于评价瓣架与周围组织的连接情况。经食管超声尤其是经食管实时三维超声可清晰显示机械瓣结构及功能（图5）。
图4心尖四腔心切面示二尖瓣位机械瓣
图5二尖瓣位机械瓣声影（星号）常导致瓣膜观察困难（左图），经食管实时三维超声清晰显示瓣片开放及瓣环结构（右图）
在心尖四腔心切面，将取样容积定位于二尖瓣位机械瓣口，使取样容积置于主血流上，并尽量调整超声束与之平行，启用连续多普勒获取二尖瓣前向血流频谱（图6、图7）。
在窦性心律时，其频谱形态与自然瓣频谱相似，最大流速：生物瓣约为2m/s，侧倾碟瓣约为3m/s，双叶瓣约为2m/s；在心房颤动时，频谱形态大小各异。通过测量血流频谱压差降半时间，可定量评估二尖瓣位机械瓣的有效瓣口面积。
图6彩色多普勒显示二尖瓣位机械瓣前向血流
图7二尖瓣位双叶机械瓣前向血流频谱，最大流速1.7m/s（窦性心律）
2.主动脉瓣位机械瓣
常采用胸骨旁左心室长轴、大动脉短轴、五腔心切面对主动脉瓣位机械瓣进行观察。由于角度和机械瓣多重回声的干扰，很难发现较小的血栓及赘生物。但对于观察瓣架及其周围组织的情况仍具有重要的作用。
五腔心切面或是心尖三腔心切面可以显示收缩期人工主动脉瓣口五彩混叠的湍流，部分患者舒张期可探及人工机械瓣生理性闭合流，其特点为反流束短小，色彩较暗。瓣口血流频谱形态与自然主动脉瓣相似，流速范围。
3.三尖瓣位机械瓣
三尖瓣位机械瓣超声表现类似于二尖瓣，流速较低，形成附壁血栓的风险相对较高。
（二）人工生物瓣的超声心动图特征
1.二尖瓣位生物瓣
常用胸骨旁左心室长轴切面、二尖瓣水平短轴切面及心尖四腔心切面观测二尖瓣位生物瓣。每个切面的评价内容与二尖瓣位机械瓣相似，心尖四腔心切面为频谱多普勒取样的重要切面（图8）。
图8心尖四腔心切面为频谱多普勒取样的重要切面
二尖瓣位生物瓣与机械瓣不同点在于：
①有三个瓣叶，二尖瓣水平短轴切面可清晰显示舒张期瓣膜开闭的全貌，舒张期瓣膜开放呈“△”，收缩期关闭成“Y”形。同时能观察瓣架与周围组织的情况。
②生物瓣的瓣架不像机械瓣那样呈多重强回声，而是呈短轴样稍强回声，正常生物瓣有三个瓣架，一般仅能在二尖瓣水平短轴切面心室侧才能观测到三个瓣架，其余切面一般只能观测到两个瓣架（图9）。
图9实时三维超声显示二尖瓣位生物瓣瓣架及瓣叶；图A为舒张期，瓣叶开放好；图B为收缩期，可见三个瓣叶（星号）
因生物瓣血流动力学类似于自然瓣，若为窦性心律，其频谱形态与自然二尖瓣相似；若为房颤心律，则其频谱形态宽窄高低各异（图10）。根据生物瓣的种类和型号的不同，流速及跨瓣压差亦各不相同。
图10心尖四腔心切面示二尖瓣位人工生物瓣瓣架、跨瓣血流和频谱
2.主动脉瓣位生物瓣
与主动脉瓣位机械瓣相似，常用胸骨旁左心室长轴、大动脉水平短轴及心尖五腔心切面评价主动脉瓣位生物瓣，不同的是生物瓣的血流动力学特征更接近于自然主动脉瓣，跨瓣压差相对较低。其频谱测量及定量评估方法同前述。
3.三尖瓣位生物瓣
三尖瓣位生物瓣的超声心动特征同二尖瓣位生物瓣，常用心尖四腔心切面观察其瓣膜形态、结构及其血流动力学特征等（图11）。
图11心尖四腔心切面示三尖瓣位生物瓣瓣架及瓣叶（箭头）
四、人工瓣膜功能障碍的超声评价随着人工瓣膜设计理念和制作工艺的不断改良和创新，以及瓣膜置换术经验的不断积累，人工瓣膜并发症的发生日趋减少，但人工瓣一旦出现功能障碍，多需要临床积极处理。准确判定人工瓣是否异常，通常需要综合应用超声检查技术与检查者丰富的经验。
（一）人工瓣膜狭窄
大量临床研究表明，人工机械瓣置换术后跨瓣压差均高于自然瓣膜，由于瓣膜的类型、型号、植入的部位不同，有效瓣口面积和跨瓣压差测值也不同。
1.机械瓣狭窄
机械瓣叶开放活动受限，双瓣叶开放不同步。二尖瓣位机械瓣狭窄时最大流速大于2.5m/s,同时伴压差降半时间大于ms；主动脉瓣位机械瓣狭窄时，其有效瓣口面积小于1.0cm2（21号以上人工瓣）、有效瓣口面积较术后基础值减少30%或VLVOT/VAO比值小于或等于0.2；三尖瓣位机械瓣最大流速＞1.5m/s，提示瓣膜狭窄。
图12机械瓣狭窄
2.生物瓣狭窄
二维超声心动图示生物瓣瓣叶增厚、粘连和钙化,开放受限。文献报道，瓣叶增厚＞3mm，开口径＜7mm支持生物瓣狭窄的诊断。
主动脉瓣位生物瓣峰值跨瓣压差≥45mmHg，平均跨瓣压差≥25mmHg，提示瓣口狭窄；二尖瓣位生物瓣出现偏心血流，峰值速度＞2.5m/s，压力减半时间明显延长＞ms，平均跨瓣压差≥10mmHg，提示瓣口狭窄；三尖瓣位生物瓣出现偏心血流，峰值速度＞1.5m/s，提示瓣口狭窄。
（二）人工瓣膜反流
1、生理性反流
机械瓣大多存在生理性反流，也称闭合流。从瓣膜设计角度，此反流可以起到冲刷瓣叶，防止血栓附着的作用。侧倾碟瓣存在两股功能性反流束；双叶瓣的功能性反流束则可达3～4股。这些反流束的超声表现比较局限，频谱灰阶度较暗，速度低（图13）。
图13经食管超声显示二尖瓣人工机械瓣生理性反流
2、病理性反流
（1）瓣周漏
瓣周漏是因为缝合开裂所引起的缝合环和周围自然瓣组织之间的病理性反流，最常见于机械瓣。病因包括：缝合不当、缝线松动或断裂、心内膜炎侵蚀瓣周、人工瓣型号与患者不匹配、瓣周组织剔除过多或瓣周组织薄弱造成缝线松脱等。
较大的瓣周裂隙在二维超声图像上可以直接显示出来，较小的裂隙需借助彩色多普勒血流显像，实时三维超声心动图有助于直观显示瓣周裂隙的全貌（图14、图15、图16、图17）。
图14胸骨旁左心室长轴切面示二尖瓣机械瓣前瓣后裂隙（箭头）
图15彩色多普勒超声心动图显示源自瓣周的反流束
图16连续多普勒显示瓣周漏处高速反流
图17实时三维超声心动图清楚显示瓣周漏形态、部位及大小
（2）跨瓣反流
常见于以下两种情况:①生物瓣叶增厚和钙化、穿孔、脱垂、赘生物形成；②机械瓣血栓或肉芽组织增生、瓣环开裂、瓣片脱位、卡瓣等。二维超声显示瓣环与其附着处出现裂隙是瓣环撕裂的特征，并有摆动显像，经食管超声心动图更容易检出（图18）。
图18经食管超声显示源自二尖瓣机械瓣口中度反流
生理性反流和病理性反流的鉴别点：①反流束大小：二尖瓣位生理性反流束面积＜2cm2，长度＜2.5cm；主动脉瓣位生理性反流束面积＜1cm2，长度＜1.5cm；②反流束位置：瓣周漏的反流束起自人工瓣瓣环外；③反流束的速度分布：生理性反流束的色彩均匀而单一，病理性反流为五彩镶嵌的湍流。
（三）人工瓣膜血栓形成
人工瓣血栓形成是瓣膜术后的严重并发症。血栓不仅可引起人工瓣阻塞和瓣叶开闭功能障碍，还可以引起外周动脉栓塞事件。
人工瓣血栓的超声表现为瓣叶或瓣环表面有团块样的附加回声（图19）。这种团块样回声大小不一，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，其回声增强。
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具有重要意义。通过对比超声观察，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。经食管超声对二尖瓣位血栓的显示优于经胸超声。
图19经食管超声显示二尖瓣机械瓣附壁血栓形成
（四）人工瓣膜感染性心内膜炎
感染性心内膜炎是人工瓣膜置换术后常见严重并发症之一，可增加患者再手术率和死亡率。根据感染发生时间可分为早期心内膜炎和晚期心内膜炎，前者感染发生于术后2个月内，多为术中感染所致；后者感染发生于术后2个月以后，多为血源性传播所致，致病菌多为链球菌或葡萄球菌。
1.赘生物
人工瓣的种类不同，赘生物附着的部位也有所不同。机械瓣多附着在瓣的基底部及瓣环处，生物瓣则多附着在瓣膜及瓣环处。赘生物主要表现为瓣环及瓣叶上异常条形或絮状回声，形态不规则，随血流摆动。
经胸超声心动图可以发现直径2mm大小的赘生物，但是由于人工瓣金属部件的声影和混响伪像干扰,经胸超声心动图诊断赘生物能力削弱，而经食管超声心动图有助于确定诊断（图20、图21）。
图20主动脉瓣置换术后，经食管超声心动图显示无冠窦瘤凸入右房，窦壁赘生物（Veg）形成
图21多普勒超声心动图显示无冠窦瘤与右心房血流交通，提示窦瘤破裂
2.瓣周脓肿
作为人工瓣感染性心内膜炎的另一大并发症，其超声主要表现为瓣周脓腔壁回声增强，腔内无回声区。因超声对无回声区敏感，故可较早发现瓣周脓肿（图22）。
图22主动脉瓣置换术后2个月，经胸二维超声显示升主动脉前壁破口（箭头）与假性动脉瘤（F-AN）相连通
（五）人工瓣膜不匹配
最常见的人工瓣膜功能不全可能就是瓣膜型号不匹配，即虽然安排人工瓣预设计的标准活动，但这种活动对心脏特定植入部位来讲并不合适。这种功能不全通常导致瓣膜植入部位存在较高的压差并使该部位血流动力学改变持续存在。若患者未因此出现临床症状，可随访观察，无需手术治疗。
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