经导管左心耳封堵是预防持续性心房颤动患者脑血管栓塞事件的重要手段,由于左心耳的大小和空间形态存在较大变异,术前准确评估左心耳的空间形态是封堵术顺利实施的重要保障。在左心耳封堵的临床实践过程中,术前准备的影像学方法包括TEE及CT、术中监测使用X线造影和TEE,在术后随访过程中,TEE也是观察手术并发症和封堵器周边漏的重要依据。因此TEE是贯穿整个左心耳封堵介入治疗的最重要影像学检查方法,增加TEE的显示内容对左心耳封堵术的顺利实施有着重要的意义。随着经食管三维超声心动图的出现和快速发展,超声图像的时间与空间分辨率得到了显著的提升。与此同时,超声图像的后处理技术的应用却显现出一定的滞后性:常规的超声三维显像效果只能显示心腔视角并提供有限的心脏形态功能信息,而更多有价值的图像信息则被遮挡或掩盖。如何完全发挥三维超声心动图在临床诊疗过程中的最大作用,提升实时三维超声心动图的诊断价值是目前困扰超声诊断技术提升的一大难题。自20世纪80年代初Charles Hull发明了 3D打印机,3D打印技术在汽车、航空、电子产品等领域的应用得以快速发展,被视为制造业的又一次重大技术革新。3D打印于2000年后首次通过牙科植入体和定制假肢进入医疗领域。近年来,随着技术的不断进展,心脏3D打印开始出现,正尝试从前沿走向临床。研究表明,心脏3D打印可显著提升医生对心脏病理解剖的理解,指导复杂疑难病例的手术操作,在心脏外科及心脏介入领域应用潜力巨大。本研究探讨基于经食管三维超声心动图的新型图像后处理对左心耳封堵术的指导价值,探讨基于三维超声心动图的3D打印技术的可行性及临床价值,为左心耳封堵的术前评估和复杂左心耳封堵策略的指导提供依据。本研究分4部分第一部分:实时三维经食管超声Flexi Slice显像定量测量心房颤动患者左心耳第二部分:三维经食管超声灰阶反转容积再现显像评价房颤患者左心耳空间解剖第三部分:基于三维经食管超声的3D打印模型指导左心耳封堵的可行性研究第四部分:基于三维经食管超声和3D打印的左心耳封堵术前模拟系统的建立和评估第一部分:实时三维经食管超声Flexi Slice显像定量测量心房颤动患者左心耳目的:探讨实时三维经食管超声Flexi Slice显像技术定量测量心房颤动患者左心耳的价值。方法:对46例心房颤动患者进行二维及实时三维经食管超声心动图检查,获取二维及Flexi Slice重建的0°、45°、90°、135°切面图像;获取Flexi Slice重建的左心耳短轴最大与最小开口径,并记录其切面角度,并与常规的多平面经食管超声取样测量进行比较。结果:1.与二维经食管超声心动图相比,Flexi Slice在各重建切面开口径的测量值与二维超声差异无统计学意义(P>0.05);Flexi Slice在深度测量中45°与90°切面与二维超声测量差异具有统计学意义(P值分别为0.045、0.002),0°与135°切面与二维超声差异无统计学意义(P>0.05)。各二维图像测量值与Flexi Slice测量值具有较高的相关性。2.Bland Altman分析显示94.29%数据点在一致性界限以内,其差值的一致性界限为(-2.5mm,2.9mm).3.左心耳开口最大径分布在30°～160°之间,其中87%(40/46例)分布于90°～150°切面;最小径分布在0°～160°,其中85%(39/46例)分布在0°～60°切面。结论:1.Flexi Slice显像可以较好地完成左心耳的测量,准确性高于传统二维超声。2.Flexi Slice可以完成常规二维超声心动图无法获取的左心耳切面测量第二部分:三维经食管超声灰阶反转容积再现显像评价房颤患者左心耳空间解剖目的:通过经食管三维超声的新型灰阶反转成像(3D-GVI)获取左心耳容积再现模型,并与心脏计算机断层成像(CT)造影成像对比,评估左心耳的空间解剖形态。方法:对40例房颤患者进行经食管超声(TEE)和CT检查。获取经食管3D左心耳图像数据,对超声图像进行灰阶反转和阈值分割,得到左心耳容积显像,评价左心耳解剖形态、分叶数,测量开口径线,并与CT-VR和CT测量值进行对比。结果:应用3D-GVI和CT均能获取40例患者左心耳解剖学信息和三维重建模型。3D-GVI评估左心耳空间构型与CT的一致性为97.5%。评价左心耳分叶数与CT的一致性为92.5%。3D-GVI测量左心耳开口长轴、短轴、深度及开口面积小于CT(P<0.01),CT与超声测量左心耳存在一致性。结论:应用新型TEE 3D-GVI可实现左心耳腔室的三维空间重建,获得类似CT-VR成像的效果,有望成为左心耳空间形态评估的首选方法。第三部分:基于三维经食管超声的3D打印模型指导左心耳封堵的可行性研究目的:探讨应用三维经食管超声(3D TEE)心腔容积成像进行左心耳3D打印的技术可行性及该技术对左心耳封堵的指导价值。方法:10例因非瓣膜性心房颤动进行经导管左心耳封堵患者,术前行经食管超声心动图检查,采集左心耳二维图像及三维容积图像。对三维Dicom数据进行后处理建模,获取左心耳壁和腔室形态的三维容积图像STL文件。以两种模式打印左心耳:心腔模型和心壁模型。应用心腔模型观察左心耳形态及分叶,心壁模型测量左心耳开口径及深度,并与二维经食管多平面超声(2D TEE)及心脏CT测值对比。在3D模型上辅助决策特殊类型封堵器,进行术前预演。结果:10例患者均成功进行左心耳三维建模并打印出心腔模型与心壁模型。心腔模型显示左心耳解剖分类为鸡翅型5例、风向标型3例、菜花型2例。单叶左心耳4例,双叶3例,多叶3例。心壁模型下测量10例患者左心耳开口径约(20.30±3.53)mm,深度约(28.26±5.51)mm,与2DTEE及CT测值一致性良好。LAmbreTM和Lefort封堵器均可置入对应尺寸的心壁模型中,模拟封堵效果。10例患者均成功封堵。结论:三维经食管超声图像数据可用于左心耳3D建模及3D打印;左心耳3D打印模型可有效辅助左心耳封堵决策。第四部分:基于三维经食管超声和3D打印的左心耳封堵术前模拟系统的建立和评估目的:使用三维经食管超声心动图(3DTEE)和3D打印建立左心耳封堵模拟系统。对左心耳封堵过程中封堵伞的选择、释放及封堵器残余漏的大小以及封堵器的压缩比进行体外模拟。方法:对15例行左心耳封堵的房颤患者的术前及术中3DTEE左心耳图像进行后处理,获得左心耳3D打印模型。使用3DTEE扫描3D打印获取的软性左心耳模型建立左心耳封堵模拟系统,评估3D打印模型的准确性、封堵器压缩比和封堵器残余漏。将模型中测量值与术中测量值对比。结果:15例患者均基于3DTEE图像获取3D打印模型。3D打印模型测量值与术中3DTEE测量值无显著差别。3D打印模型测量值与术中3DTEE测量值具有一致性。3D打印模型中封堵器压缩比大于体内封堵器压缩比(P=0.04)。3D打印模型封堵器的压缩比与体内封堵器压缩比有显著相关性(R=0.949,P<0.01)。3D打印模型模拟操作中,4例患者观察到存在封堵器残余漏,左心耳封堵术中实际操作中见6例患者封堵器残余漏,其一致性kappa值为0.706。结论:基于3DTEE和3D打印的左心耳封堵术前模拟系统可以在实现左心耳封堵的术前的演练及评估,作为左心耳封堵术前准备的重要补充。