《Journal of Cardiovascular Imaging》：Intraprocedural echocardiographic guidance in transcatheter mitral valve interventions: from procedure-specific workflows to integrated multimodal platforms
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二尖瓣反流（MR）是全球最常见的左侧瓣膜性心脏病，未经治疗时具有显著的发病率和死亡率。经导管二尖瓣介入治疗（TMVIs），包括经导管二尖瓣缘对缘修复术（M-TEER）和经导管二尖瓣置换术（TMVR），在解剖结构复杂的高风险患者群体中的应用日益广泛，这极大地增加
二尖瓣反流（MR）是全球最常见的左侧瓣膜性心脏病，未经治疗时具有显著的发病率和死亡率。经导管二尖瓣介入治疗（TMVIs），包括经导管二尖瓣缘对缘修复术（M-TEER）和经导管二尖瓣置换术（TMVR），在解剖结构复杂的高风险患者群体中的应用日益广泛，这极大地增加了对术中超声心动图引导的需求。然而，当前的共识文件仅提供模态层面的指导，未能明确规范化这两种机制截然不同的干预措施所固有的不同成像需求。这篇前沿综述综合了关于TMVIs术中超声心动图引导的证据，整合了当前关于二维（2D）和三维经食管超声心动图（3D TEE）、实时多平面重建（MPR）、超声-荧光透视融合成像、三维心腔内超声心动图（3D ICE）以及人工智能（AI）辅助决策支持工具的数据。研究人员识别并正式确立了两种根本不同的成像范式：一种用于M-TEER的基于瓣叶的、时间驱动的框架，以及一种用于TMVR的基于瓣环的、空间驱动的框架。这些范式反映了不同的解剖目标和成像优先级，对工作流程设计、操作者与超声医师之间的沟通以及并发症规避具有具体影响。实时MPR作为几何骨干，桥接了2D的时间精确性与3D的空间清晰度。AI辅助工具提供了一个计算引导层，增强了空间一致性和手术可重复性，同时保留而非取代专家的超声心动图判断。有效的术中超声心动图引导是以目标为导向而非以模态为中心的。本综述中描述的模态并非可互换的替代方案，而是构成一个连贯的、工作流程集成架构的互补层。向集成的、基于平台的多模式引导的过渡定义了下一代TMVI超声心动图的轨迹，这需要严格的前瞻性验证、跨设备平台的协议标准化，以及反映现代结构性心脏病实践多模态特性的培训框架。
背景
二尖瓣反流（MR）是全球最常见的左侧瓣膜性心脏病，临床上显著的中重度MR估计影响1.5%的成年人口，其负担随年龄增长而急剧上升，若不治疗则伴有显著的发病率和死亡率。尽管存在这一负担，相当比例的有症状严重MR患者因手术风险高或禁忌而未得到充分治疗，这凸显了对有效经导管替代疗法的需求。在过去十年中，经导管二尖瓣介入治疗（TMVIs）已从高风险可行性手术发展为具有坚实证据基础的日益标准化的疗法。经导管二尖瓣缘对缘修复术（M-TEER）已在COAPT试验中显示出持久的MR降低以及全因死亡率和心力衰竭住院率的持续降低。这些发现进一步得到了RESHAPE-HF2和MATTERHORN试验的验证，分别证明了在中重度功能性MR中优于指南指导的药物治疗，以及在继发性MR中非劣效于外科修复。与此同时，经导管二尖瓣置换术（TMVR）已从研究性可行性阶段过渡到获批的临床实践。经心尖Tendyne系统（Abbott）已获得美国食品药品监督管理局批准，用于不适合手术或TEER且有显著二尖瓣环钙化（MAC）的症状性MR患者，而经房间隔SAPIEN M3系统（Edwards Lifesciences）成为首个获得监管许可的完全经皮TMVR装置。2025年欧洲心脏病学会（ESC）和欧洲心胸外科学会（EACTS）指南将这一进展正式化，在精心选择的、接受指南指导的药物治疗后仍有症状的室性继发性MR患者中，给予M-TEER I类、A级推荐，同时将此人群与房性继发性MR区分开来，后者的治疗选择仍更加个体化。随着治疗领域扩展到解剖结构复杂且异质性的患者队列，手术需求也相应增强。二尖瓣装置呈现出固有的三维复杂性：一个非平面的马鞍形瓣环、整个心动周期中动态的瓣叶运动、与左心室流出道（LVOT）和主动脉根部的密切空间关系，以及高度可变的瓣环重塑、钙化和腱索结构模式。在继发性MR中，左心室重塑、乳头肌移位和进行性瓣环扩张加剧了这些结构性挑战，使得实时的装置-组织相互作用的超声心动图评估不仅具有支持作用，而且对于安全有效的操作执行而言在操作上是不可或缺的。荧光透视检查对于导管导航、装置部署和钙化标志物识别仍然至关重要，但其无法满足现代TMVIs的软组织成像需求。它无法可视化瓣叶扇贝、对合线、交界区形态、腱索结构或瓣环-LVOT关系，这使得随着手术复杂性的增加，它不足以作为唯一的引导方式。因此，超声心动图已成为主要的术中引导方式，提供连续的解剖学可视化、血流动力学评估以及装置-组织相互作用的评价。三维经食管超声心动图（3D TEE）、多平面重建（MPR）、超声-荧光透视融合成像、三维心腔内超声心动图（3D ICE）以及人工智能（AI）辅助决策支持工具的进步已显著扩展了超声心动图的能力。关键的是，它们的有效性越来越不依赖于单独的模态，而是依赖于它们被结构化地整合到连贯的、工作流程驱动的策略中，这些策略在整个手术的每个阶段都支持连续的空间定向和实时决策。尽管发展迅速，当前的共识文件和成像指南仅提供模态层面的指导，而没有明确规范化瓣叶水平修复与瓣环水平置换的不同手术成像需求。AI辅助引导、基于平台的多模态整合以及结构化术中工作流程内的装置特异性成像协议的新兴作用同样未被涉及。这篇前沿综述通过正式确立一个临床重要但未被充分认识的区分来填补这一空白：M-TEER和TMVR需要根本不同的成像范式。在此概念框架内，本综述综合了当代超声心动图模态的证据基础，提出了一个适用于各种TMVI平台的结构化分步成像框架，并探讨了AI辅助工具和集成成像环境如何塑造下一代手术的可重复性和可扩展性。
术中超声心动图引导模态
超声心动图已从主要诊断工具演变为TMVIs术中引导的核心框架，提供实时的解剖导航、装置-组织相互作用的动态评估以及贯穿每个手术阶段的即时血流动力学评估。当代术中超声心动图作为一种多模态方法发挥作用，其中根据手术需求和解剖背景选择性组合互补技术。本综述中描述的概念和成像目标适用于各平台，尽管对先进集成成像环境（包括AI辅助引导）的访问可能受限于机构资源约束和供应商可用性。二维（2D）和三维经食管超声心动图（3D TEE）：2D TEE仍然是TMVIs术中引导的基础成像模态，具有高时间分辨率，能够在时间敏感和依赖运动的术中步骤中实现导管运动、瓣叶动力学和装置-组织相互作用的连续实时可视化。成熟的标准采集平面（食管中段四腔心、长轴、交界区和双腔静脉切面）支持超声医师和介入操作者之间可重复的术中沟通。2D TEE的内在局限性在于其对三维结构的平面表示。准确的空間解释需要对跨连续成像平面的解剖关系进行认知重建，这在复杂的设置中容易出错，包括瓣环重塑、不对称瓣叶牵拉或钙化。空间精度可能进一步受到探头成角、平面外运动和关键决策期间缩短效应的影响。3D TEE通过提供体数据集来解决这些局限性，从而实现解剖直观的可视化。从左心房和左心室视角的正面观有助于扇贝识别、交界区对齐和对合几何形状的评估。容积渲染改善了对瓣环几何形状、装置就位以及假体与LVOT之间空间关系的认识。当代矩阵阵列探头提供全容积、缩放和双平面采集模式，具有特定供应商的时间和空间分辨率特性，这些特性影响跨手术阶段的采集策略选择。3D TEE的主要权衡是其较低的时间分辨率，这会降低快速瓣叶运动或动态装置操作期间的成像保真度。运动伪影和拼接伪影在心房颤动（一种常见的TMVI合并症，发生率大于50%）中仍然是临床相关的限制因素，因为顺序心跳的容积合成会受到损害。减少扇形宽度的单次搏动采集模式可部分缓解此限制。因此，2D和3D TEE作为互补而非可互换的模态发挥作用：2D TEE提供时间精确性和功能评估，而3D TEE提供空间背景和解剖特征。向以3D为中心、以实时MPR作为操作界面的引导的转变，代表了当代结构性超声心动图实践中最重要的转变。实时多平面重建（MPR）：实时MPR将三维容积超声心动图数据集转换为多个同时显示的、可独立调整的正交成像平面，无需重新定位探头即可进行调整。标准配置提供两个正交的长轴平面、一个短轴平面和一个共配准的三维参考渲染，从而能够从单一采集全面可视化二尖瓣装置、瓣环几何形状和装置轨迹。不同供应商平台（Philips Healthcare、Siemens Healthineers、GE Healthcare）的实施方式各异，操作者应熟悉其本地系统的特定显示约定和调整工具。与顺序获取的2D平面或静态3D渲染不同，MPR衍生的平面在整个心动周期中相对于解剖标志保持真正的正交性，提供独立于探头方向的稳定、可重复的空间参考框架。这大大减少了对认知空间重建的依赖，并减轻了单独使用2D和3D TEE时的关键局限性。特别是在房间隔穿刺引导中，MPR允许从单一采集中同时正交可视化穿刺高度、前后位置和间隔厚度，而使用标准2D成像则需要多次顺序旋转探头。MPR并非作为独立模态，而是作为一个工作流程集成的处理层，将现有的容积数据集转换为几何稳定、正交对齐的视图，桥接2D TEE的时间精确性与3D TEE的空间清晰度。然而，其有效性取决于底层采集的质量，而这又依赖于声窗、采集设置和心律稳定性。有效使用需要专门的容积采集优化、平面选择和正交性维持方面的专业知识。这些能力应被视为结构性超声医师的核心课程，而非高级可选技能。因此，MPR代表了从基于模态的成像向结构化、工作流程集成的空间引导的转变。通过提供可重复的正交方向和共享的几何框架，它构成了高级术中引导的几何骨干。这个空间框架是构建超声-荧光透视融合成像和AI辅助空间参照的基础。超声-荧光透视融合成像：超声-荧光透视融合成像将实时超声心动图数据（包括2D平面、3D渲染和MPR衍生的空间框架）与共享空间坐标系内的荧光透视投影进行共配准。软组织解剖标志被直接投影到荧光透视图像上，结合了高分辨率结构可视化与稳定的导管和装置表示。融合成像的主要益处是减少了将超声心动图空间信息转换到荧光透视视野相关的认知负担。在传统引导过程中，超声医师和介入操作者各自分别解读各自的成像流，需要通过持续的言语交流和认知整合来整合互补但空间独立的显示。融合成像用一个共同的视觉参考取代了这个碎片化的工作流程，支持更直观地评估导管轨迹、装置对准和目标接合。报告的术中益处包括在M-TEER引导期间减少荧光透视时间和辐射暴露，如Melillo等人的结构化方案所示。然而，这些发现来自观察性单中心系列，应视为支持性而非确定性。尚无随机对照试验将融合成像作为独立的手术变量进行评估，并且效应量在不同中心和装置平台之间存在显著差异。融合成像的可靠性关键取决于共配准的准确性及其在整个介入过程中的维持。共配准漂移，源于换能器重新定位、患者移动、呼吸偏移或系统校准丢失，可能会逐渐降低空间对齐并需要重新校准。重要的是，融合成像不会产生新的解剖信息。在当代实践中，它最好被理解为一种辅助性空间整合工具，而非主要引导模态。通过将超声定义的关键标志直接投射到荧光透视视野中，它在手术关键时刻（即导管推进、装置定向和最终位置确认）降低了模态切换的认知成本，代表了通往完全集成的基于平台的引导的功能桥梁。此角色适用于M-TEER和TMVR，尽管已发表的手术证据主要来自M-TEER经验。三维心腔内超声心动图（3D ICE）：3D ICE通过安装在导管上的矩阵阵列换能器实现实时的心腔内容积可视化，无需食管插管或全身麻醉。导管式超声技术的进步，以市售平台（包括VeriSight Pro (Philips Healthcare)、AcuNav Volume (Siemens Healthineers)和NuVera (Biosense Webster)）为代表，已将ICE从传统的单平面成像扩展到支持从心腔内视角进行MPR和3D渲染的全容积采集。3D ICE的主要优势是手术可及性，特别是在TEE不可行或不理想的患病人群中。这包括患有食管病变（如静脉曲张、狭窄或既往食管手术史）的个体，以及TEE不耐受或偏好清醒镇静的患者。3D ICE可以扩大成像选择，并使原本需要全身麻醉的手术成为可能。这在构成TMVI候选者主体的老年、虚弱和高风险人群中是一个重要的考虑因素。在食管探头定位不理想或TEE有禁忌的患者中，房间隔的近场可视化提供了独特的优势，尽管它不能复制基于MPR的TEE所能实现的同步正交评估。心血管造影与介入学会（SCAI）和《美国心脏病学会杂志》（JACC）心血管影像学的立场声明均认可在结构性介入治疗中选择性使用3D ICE，并附有适当的操作者能力标准。必须清楚理解3D ICE在TMVI背景下的局限性。视野受限于导管邻近度和成像深度（通常为8-10厘米），与TEE相比，限制了对整体二尖瓣装置、瓣环几何形状以及假体与LVOT之间空间关系的全面可视化。图像质量高度依赖于导管的稳定性和方向，并且容积采集在导管操作过程中易受运动伪影影响。需要额外的股静脉通路和心腔内导管导航，这增加了手术复杂性、血管风险和一次性耗材成本。重要的是，目前3D ICE在TMVI中的证据主要包括病例报告、可行性研究和单中心观察性系列。与TEE相比，3D ICE对整个二尖瓣装置提供的解剖背景较少，特别是在正面观、瓣环几何形状评估以及跨多个手术阶段所需的稳定空间参考框架方面。尽管MPR可应用于ICE衍生的容积，但空间覆盖范围和几何一致性在这方面仍不如经食管采集。基于导管的容积引导的认知和技术需求也与TEE不同。在并发手术活动期间精确的导管定位，结合来自非标准成像平面的实时3D解读，构成了一个不应与TEE能力相混淆的专门学习曲线。因此，3D ICE最好被概念化为一种互补的、患者选择性的成像选项，它在特定的临床场景中扩大了手术可及性，而不是作为已建立的基于TEE、MPR和融合的工作流程的替代品。未来的前瞻性比较数据对于定义3D ICE引导能够独立支持复杂TMVI的范围和条件至关重要。人工智能（AI）辅助决策支持工具：AI辅助决策支持工具代表了术中超声心动图引导中的一个新兴计算层，旨在增强空间一致性和手术可重复性，而非取代专家的成像判断。与上述成像模态不同，AI工具不会生成新的解剖信息。相反，它操作现有的成像数据，主要是3D TEE容积、MPR空间框架和融合配准的数据集，以自动跟踪关键标志、稳定几何参考框架，并提供关于装置位置相对于预定义解剖目标的连续实时反馈。AI辅助引导的详细临床证据、手术特定角色、平台实施和局限性将在“AI辅助术中引导：角色、证据和局限性”部分中全面讨论。
结构化的成像引导TMVI方法
无论装置类型或作用机制如何，TMVIs都遵循一个共同的成像引导手术阶段序列。在每个阶段，超声心动图并非作为被动的可视化工具，而是作为一个主动的引导框架，不断适应变化的解剖条件、装置-组织动力学和血流动力学反馈。对这种引导采用结构化的分步方法可增强手术精确性、可重复性和跨学科协调，这些品质随着装置平台多样化、患者解剖结构变得更为复杂以及空间定向错误的后果相应增加而变得越来越关键。房间隔穿刺（TSP）：TSP是所有经静脉TMVIs的基础成像引导步骤，因为其几何形状直接决定下游的导管操控性、轨迹控制和装置对齐。核心临床决策是精确地在卵圆窝何处进行穿刺，需在足够的左心房工作空间与朝向二尖瓣环的稳定同轴输送轨迹之间取得平衡。对于M-TEER，最佳穿刺高度（定义为穿刺点与二尖瓣对合平面之间的距离）为4至5厘米，以便为可操纵导引导管提供足够的操作空间而不产生过度成角。对于涉及更大更硬输送系统的TMVR，通常需要更高且更靠后的穿刺点以维持与瓣环平面的同轴性。2D TEE通过标准化切面提供连续的实时可视化：用于上下轴评估的双腔静脉切面、用于前后定位的主动脉瓣短轴切面和用于高度测量的四腔心切面。与单纯荧光透视引导相比，TEE引导的TSP显著提高了穿刺点准确性，前瞻性数据显示在超声心动图引导下消除了危险的针尖位置。MPR相较于顺序2D成像提供了增量效益，它能够通过单一采集同时正交可视化穿刺高度、前后位置和间隔厚度，从而在解剖结构复杂或重塑的房间隔中提高空间精度。超声-荧光透视融合成像将超声定义的空间隔关键标志投射到荧光透视视野中，增强了针尖推进过程中的手眼协调。在TEE禁忌的患者中，3D ICE提供了间隔帐篷化和针尖方向的替代近场可视化，尽管缺乏基于MPR的TEE所能实现的同步正交评估。左心房内导航：在获得房间隔入路后，核心成像任务是建立并维持一个朝向二尖瓣环平面的几何上有利的输送轨迹。这在正常解剖结构中较为直接，但在具有挑战性的左心房几何结构中需要积极的超声心动图管理。左心房扩大扭曲了TSP部位与二尖瓣环平面之间的几何关系，增加了非同轴入路矢量的风险。既往导管消融或医源性房间隔缺损封堵术可能产生不可预测的导管偏转模式。在这些情况下，与预期输送轴对齐的MPR衍生正交视图，无论探头位置或左心房变形如何，都能保持相对于目标的真正正交性，这是顺序2D平面采集无法复制的反馈。这减少了对认知空间重建的依赖，并实现了在内外侧和前后轴上可重复的轨迹调整。2D TEE提供导管推进的连续高时间分辨率监测，能够立即纠正次优轨迹。3D TEE增加了在增大或扭曲心房中评估最佳入路矢量的容积背景。超声-荧光透视融合成像在整个导航过程中维持共享的解剖参考，支持超声医师和介入操作者之间的协调决策。AI辅助平台可以连续跟踪导管相对于预定义目标区域的位置，并提供关于相对于瓣环几何形状的轨迹偏差的实时视觉反馈。装置在二尖瓣环处的定位和定向：当装置接近二尖瓣环时，成像引导从轨迹控制转向与瓣叶扇贝、交界轴和对合线的精确几何对齐。在深度、旋转或内外侧位置上的微小偏差都可能危及接合，导致非同轴部署，或冒与LVOT相互作用的风险，从而需要在动态的瓣环环境中进行连续的空间再评估。2D TEE能够实时评估装置深度和内外侧位置。3D TEE提供装置相对于扇贝和交界区的正面观，便于评估旋转对齐和瓣环贴合性。实时MPR通过显示与装置轴和瓣环平面对齐的正交视图来增强部署前控制，允许在不依赖认知空间重建的情况下确认垂直性和对称性。超声-荧光透视融合成像在精细位置调整过程中维持空间参考，最大限度地减少模态切换并保留手术背景。AI辅助工具可以提供相对于瓣环关键标志的平移和旋转对齐的连续反馈。瓣叶或瓣环接合期间的装置部署：装置部署是最具时间敏感性和技术要求最高的阶段，需要同时进行实时结构可视化和血流动力学反馈，以指导组织接合并在装置释放前检测不完全捕获。瓣叶形态、活动度、钙化和瓣环几何形状的变异性可能需要部署过程中的实时调整。成功的接合确保牢固就位、恢复瓣叶对合或瓣环支撑，并最大限度地减少残余反流。2D TEE提供高帧率可视化瓣叶捕获、插入深度和对称性，能够立即检测不完全或不对称接合。3D TEE提供装置-瓣膜相互作用的全局正面视角，便于识别在平面成像上可能不明显的残余对合间隙、位置不正或不对称就位。实时MPR同时显示瓣叶捕获或瓣环就位的正交视图，支持在保持空间一致性的情况下进行受控调整。
