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二尖瓣反流（MR）治疗需准确把握二尖瓣（MV）和左心室（LV）解剖信息。研究人员利用 3D 经食管超声心动图（3D TEE）数据，开发半自动化流程构建 MV-LV 3D 模型。结果显示模型几何形态合理，该成果有助于术前规划和提升手术预测性。
在心脏医学领域，心脏瓣膜疾病严重威胁着人们的健康。二尖瓣（Mitral Valve，MV）作为心脏血液循环中的关键 “阀门”，其重要性不言而喻。它由瓣环、前后叶、腱索和乳头肌等组成，协同工作以确保血液在左心房和左心室之间有序流动。一旦二尖瓣出现功能障碍，就可能导致二尖瓣反流（Mitral Valve Regurgitation，MR）。想象一下，心脏如同一个精密的 “泵血工厂”，正常情况下，二尖瓣能精准控制血液流向，保证工厂高效运转。可当二尖瓣反流发生时，就像是工厂里的 “单向阀门” 出了故障，血液出现逆流，这不仅会使心脏承受额外负担，引发偏心性心脏重构，长此以往还可能导致左心室（Left Ventricle，LV）心力衰竭，让患者出现运动受限等症状，甚至增加心脏相关的死亡风险。
目前，二尖瓣反流的治疗策略因原发性和继发性病因不同而有所差异，准确掌握二尖瓣和左心室的解剖信息成为制定最佳治疗方案的关键。三维经食管超声心动图（Three - Dimensional Transesophageal Echocardiography，3D TEE）凭借其高分辨率和实时成像的优势，成为获取二尖瓣及相邻结构完整几何信息的重要工具。然而，利用这些超声数据创建精确的二尖瓣和左心室 3D 模型仍面临诸多挑战。二尖瓣结构复杂，其前后叶通过复杂的腱索与乳头肌相连，这使得建模难度加大。而且，超声成像中的伪影会影响二尖瓣精细结构的完整显示，现有的运动学模型也存在一定局限性。
为了解决这些问题，美国得克萨斯大学健康科学中心休斯顿分校（University of Texas Health Science Center at Houston）的研究人员开展了一项具有创新性的研究。他们致力于开发一种可重复的开源工作流程，旨在将 3D TEE 图像转化为统一的、解剖学上准确的二尖瓣 - 左心室 3D 模型，为术前规划和预测性血流建模提供有力支持。
研究人员的努力取得了令人瞩目的成果。他们成功开发出一套高效且相对自动化的工作流程，利用该流程创建的舒张末期二尖瓣和左心室 3D 模型，在几何形态上与采集的样本具有合理的相关性，并且在整个舒张期为每只实验动物都构建出了统一的、解剖学准确的二尖瓣 - 左心室虚拟模型。这一成果意义重大，它为心脏外科医生提供了更直观、更精确的手术规划依据，有助于提升手术成功率，改善患者预后。同时，该研究成果发表在《Computers in Biology and Medicine》杂志上，进一步彰显了其在该领域的学术价值和影响力。
研究人员在开展此项研究时，运用了多个关键技术方法。首先，他们使用 3D TEE 获取实验猪的心脏图像，这些图像成为后续建模的基础数据。然后，借助开源软件 Slicer 对二尖瓣和左心室进行解剖分割，利用其 Valve Segmentation 工具分割二尖瓣最大开放时的解剖结构，同时在舒张期开始和结束时对左心室进行分割。之后，在 MeshLab 软件中对二尖瓣模型进行平滑处理并转换为壳模型，最后通过 Meshmixer 将二尖瓣与左心室模型统一起来。
下面详细介绍研究结果：
- 3D TEE 数据采集：研究人员对 6 只猪进行实验，实验前让猪禁食一晚。麻醉过程遵循严格的流程，先注射格隆溴铵（0.004 mg/kg IM），20 分钟后注射 TelazorR（10 mg/kg IM），并通过面罩让猪吸入异氟醚（1.5 - 3 %）和氧气（4.5 mL/kg/min）以辅助插管。插管完成后，由专业的超声心动图医生获取每只猪的左心室和二尖瓣的 3D TEE 图像。
- 二尖瓣和左心室分割及统一模型构建：成功对 5 只猪的左心室在舒张期开始和结束时进行了分割，清晰划分出左心室流出道（LVOT）、侧壁、室间隔壁、心尖和二尖瓣环等结构，并且发现舒张期左心室体积从开始到结束有所增加。同时，还为每只猪构建了舒张早期二尖瓣最大开放时的模型，清晰勾勒出前叶、后叶和连合。
研究结论和讨论部分再次强调了此次研究的重要意义。研究人员开发的工作流程是首次利用 3D TEE 数据和 Slicer Heart 创建统一的左心室和零厚度二尖瓣 3D 模型。这些基于超声数据的 3D 模型为人们深入理解左心室舒张期充盈与二尖瓣力学之间的关系提供了更直观的视角，在术前规划、有限元分析、流固耦合研究等方面具有巨大的应用潜力，有望推动心脏外科手术规划和预测性建模的发展，为心脏瓣膜疾病的治疗带来新的突破。
