主动脉根部重建的最新进展：当代技术与挑战

导读：主动脉根部重建手术因其保留主动脉瓣功能，从而避免人工瓣膜相关问题的优势，近年来受到关注。本文是关于主动脉根部重建的最新进展综述，由加拿大胸主动脉协作项目成员撰写，于近期在 Innovations 杂志上发表。

保留瓣膜的主动脉根部重建(VSRR)技术最初是为了在置换主动脉根部动脉瘤的同时保留基本正常的主动脉瓣叶而开发的。然而，这些技术已经扩展，成为治疗存在显著主动脉关闭不全(Aortic Insufficiency，AI)患者的基础，包括三叶主动脉瓣(Tricuspid Aortic Valve，TAV)和二叶主动脉瓣(Bicuspid Aortic Valve，BAV)表型。最重要的是，VSRR技术保留了原生主动脉瓣叶功能，提供最佳的血流动力学表现，避免了人工瓣膜相关并发症的不良影响，并与改善的远期生存率相关。因此，对于单纯主动脉根部动脉瘤且瓣叶功能正常的患者，应优先考虑VSRR而不是人工带瓣血管。在主动脉手术中，尤其是VSRR手术中，已经确立了手术量与预后的关系，最佳临床预后在具有主动脉瓣重建专长的高手术量中心取得。对于合并轻度主动脉根部扩张的升主动脉瘤患者，需要仔细决策以指导临界病例的处理，特别是如果主动脉瓣不可修复时，因为瓣膜置换必然会改变患者的自然病程，使其面临未来人工瓣膜相关并发症和长期生存率降低的风险。

再植入技术(David手术)和重塑技术(Yacoub手术)在专家手中都显示出优异的结果。尽管多年来存在人为制造的争议，但这两种手术在很大程度上遵循相似的原则，并且都与同样优异的结果相关。纯粹主义者认为重塑技术比再植入技术提供更好的动态、可扩张功能；然而，通常需要的瓣环外成形环可能会消除重塑技术的可扩张性优势。虽然这两种技术在主动脉根部外科医生的工具箱中都非常有价值，但现实是再植入技术更常被执行，这可能是由于学习曲线较短、人工血管选择和准备更简单，以及对David手术的普遍认可和欣赏。重塑技术在近端缝合线的人工血管裁剪和准备方面需要更多的技巧，对脆弱根部组织止血的担忧更大，在处理不对称瓣叶连合点方向时(特别是在BAV中)确定性较低。两种技术的关键原则包括恢复正常的瓣叶几何形态，通过瓣叶保留、有效高度和主动脉瓣环稳定来优化瓣叶对合，同时最大化主动脉瓣口面积。

瓣叶保留需要瓣叶组织有良好的可塑性，具有足够的几何高度和健康的瓣叶连合点附着，没有主要的开窗、明显的瓣叶限制或钙化。根部重建后的有效高度是一个关键概念，反映了充分的瓣叶连合点高度、任何瓣叶脱垂的矫正，以及通常对称的瓣叶连合点角度重建。主动脉瓣环稳定是一个关键步骤，可以增强瓣叶对合、确保长期修复的耐久性，并恢复正常的瓣膜生理功能。虽然从直觉上讲，应该存在一个最佳的人工血管尺寸，可以在最佳瓣叶对合和功能的同时最大化主动脉瓣口面积，但目前人工血管尺寸的选择仍有许多方法，尚未形成公认的标准。严重的瓣叶异常和瓣叶连合点方向的高度不对称构成了成功VSRR的最大挑战。

VSRR已显示出良好的长期结果，研究报告在专业中心进行时20年生存率和无再手术率都很高。与复合带瓣人工血管相比，比较研究表明VSRR在生存率和并发症减少方面提供了更好的结果。

Ross手术于1967年首次提出，考虑到其良好的长期结果，重新引起了人们的兴趣。关于患者选择、技术细节、自体移植物和同种异体移植物失败机制，以及接受Ross手术患者的术后管理的知识，已经帮助使这种手术变得安全、持久和可重复。

预期寿命超过15年的患者更有可能从Ross手术的优势中充分获益。由于预期寿命往往难以确定，年龄常被用作替代指标。虽然大多数外科医生和临床医生都同意Ross手术是儿童和年轻成人的最佳选择，但关于Ross手术在老年患者中的作用仍存在争议。最近的研究表明，与年轻患者相比，老年患者获得了类似的益处。因此，年龄本身可能不一定用来决定Ross手术的适应症。相反，患者年龄越大，自体移植物适应失败和需要再次干预的风险就越大。仔细的患者选择对于维持Ross手术的优异长期结果至关重要，尽管关于这一点仍存在一些问题。图1说明了各种患者特征及其如何影响长期结果。

图1 Ross手术的患者选择。STJ，窦管交界

有一些特定情况需要定制化调整，而有些情况仍可能代表绝对禁忌证。在现代时期，这些主要限于解剖因素(大的肺动脉瓣开窗、某些妨碍自体移植物获取的冠状动脉异常，以及使用二叶肺动脉自体移植物仍有争议且证据有限)。

认识到自体移植物失败的主要机制之一是晚期扩张，已经考虑了各种加固方法。外部加固提供了一个持久的解决方案来降低晚期扩张的风险。相反，加固可能会限制或扭曲自体移植物，从而限制了在主动脉位置植入活体结构的益处。亚冠状植入与良好的长期结果相关，但缺乏广泛采用，可能是因为在植入过程中避免自体移植物扭曲的技术难度增加。关于无再手术生存的最佳结果归功于包含根部技术。Skillington等采用这种技术在100%的病例中，只报告了5%的长期再次干预率。

虽然包含根部与完整根部的直接比较并未显示长期无再次干预生存率的显著差异，但在David等的系列研究中，在包含根部组中未观察到晚期自体移植物衰败。包含根部技术在技术上具有挑战性，从直觉上讲，会有一些排除标准，如小的主动脉根部、严重不对称的二叶根部、冠状动脉开口异位和既往主动脉根部切除。然而，Skillington等报告在100%的病例中应用了这种方法，这可能是由于两个技术改进：(1)左冠状动脉纽扣总是单独重新植入，(2)根据需要通过缩小无冠窦来恢复根部对称性。这些结果主要由每个中心单一的专家外科医生完成，其普遍适用性仍不清楚。

无论采用何种植入技术，都需要考虑以下解剖因素，即瓣膜病理(主动脉关闭不全、主动脉狭窄或混合病变)，以及主动脉瓣环、肺动脉瓣环、主动脉根部、窦管交界和升主动脉的测量，所有这些都需要获得以确定是否需要主动脉瓣环和/或窦管交界稳定。

单叶和二叶主动脉瓣患者通常有不对称的瓣环和可能的冠状动脉异位或异常。自体移植物位置必须便于无张力的冠状动脉重新植入。单叶和二叶主动脉瓣的瓣叶连合点高度往往不对称；因此，自体移植物植入不应在原生瓣叶连合点水平，否则会导致扭曲。

Ross手术的围手术期护理也有所发展，尽管证据仍然不足。一些中心常规在术后使用抗炎药物以降低同种异体移植物功能障碍的风险，这被认为是由术后急性炎症反应引起的。在术后第一年严格控制血压以避免自体移植物扩张，也是术后管理策略的一部分，一些机构采用远程血压监测。

在许多根部手术中都需要同期主动脉瓣膜修复，通常可以采用面向修复的主动脉关闭不全(AI)分类方法，这经常出现在二叶主动脉瓣的背景下。几乎所有的返流性BAV都存在瓣叶和瓣环病理。特别是，心室-主动脉连接(VAJ)扩张是BAV关闭不全的一个标志性特征。最近，一个针对BAV的、面向修复的分类系统提供了一个统一的参数——瓣叶连合方向(CO)，描述了BAV的形态谱，包括系带长度和假性瓣叶连合高度，从一端的对称表型到"类三叶"表型。

图2  修复导向的二叶主动脉瓣(BAV)分类的三组表型的示意图、超声心动图和术中图像

对于具有对称表型(CO: 160°到180°)的患者，180°/180°的术后CO是最佳的。在高度不对称的瓣膜(CO: 120°到140°)中，可以通过在系带处创建功能性瓣叶连合来实现三叶化，这通常需要补片材料。具有不对称表型(CO: 140°到160°)的BAV通常被做成对称以实现更大的联合瓣叶活动度，便于瓣叶修复。如果术前主动脉关闭不全轻微且瓣叶对合良好，这些瓣膜有时可以保持不对称。

BAV的对称与不对称重建涉及瓣膜的所有水平，包括心室-主动脉连接(VAJ)、窦管交界和瓣叶植入线。对于存在严重主动脉关闭不全且主动脉根部<45毫米的患者，进行主动脉根部置换不仅是为了消除主动脉并发症的风险，更是为了稳定窦管交界和VAJ，使主动脉瓣环能够进行对称或不对称重塑，并便于瓣叶修复。

一般来说，修复的瓣膜应该具有轻度以下的残余主动脉关闭不全且无偏心返流，瓣叶对合长度≥4毫米，有效高度≥9毫米，且VAJ≤25毫米，以提供持久的效果。

随着对瓣膜解剖和衰败预测因素认识的加深，BAV修复的结果显著改善。瓣环稳定和缩小不足以及使用心包补片进行瓣叶扩大是晚期衰败的危险因素。15年随访结果令人鼓舞，无再手术生存率约为85%。然而，超过第二个十年的结果仍然缺乏。目前尚不清楚BAV根部手术是否遵循与TAV相同的自然病程，这是由于组织质量的潜在内在差异以及修复本身的耐久性。

单叶主动脉瓣修复并不常见，通常涉及二叶化，需要使用补片材料进行瓣叶扩大。虽然早期结果可以接受，但在中期到长期随访中存在显著的再手术率，通常是由于晚期补片钙化导致的瓣膜功能障碍。

随着主动脉瓣膜修复技术变得越来越普遍，关于干预时机的问题出现，争议仍然存在。一般来说，重要的是要区分主要基于根部-升主动脉瘤与主要基于瓣膜功能障碍的瓣膜和(通常通过扩展根部)干预的适应症。对主要瓣膜问题的干预时机可能需要在临界动脉瘤适应症时进行手术，因此，当瓣膜可以修复时，必须考虑同期根部/升主动脉干预的额外风险是否合理。

换句话说，如果在年轻患者中选择的瓣膜手术是Ross手术或保留瓣膜手术，这必须与在相对正常根部进行根部干预的额外风险进行权衡。此外，根部或瓣膜干预越早进行，患者就需要承受更多年的修复失败风险和再次干预需求。这些复杂的决策显示了许多相互依存因素的相互作用以及缺乏指导决策的数据。在现代时期，手术方式存在很大的变异性，只有时间才能告诉我们哪些方法能够优化长期无再次干预生存、生存率和生活质量，特别是对于年轻患者。

在这种讨论的背景下，BAV患者代表一个特殊的亚组。BAV主动脉病变的自然病程仍有争议，关于推荐的干预时机和夹层风险的指南也存在差异。与TAV相比，BAV患者在术后数十年的瓣膜修复的长期耐久性仍有待观察。最终，当代主动脉根部外科医生必须考虑修复BAV瓣膜/根部的技术挑战，这些挑战可能会因延迟干预而加剧，但也要理解延迟干预可能会使患者的解剖结构变得无法修复。

所有根部重建手术的共同特点是需要重新植入冠状动脉纽扣，如果不进行细致的注意，可能会成为灾难性并发症的来源。冠状动脉异常很常见，特别是在BAV人群中。在单叶和二叶主动脉瓣中，冠状动脉开口通常比在TAV中更靠近瓣叶连合。这在进行VSRR时特别重要，在创建纽扣时需要特别注意以确保保持瓣环的完整性。进一步的冠状动脉异常可能从简单的窦部中的冠状动脉开口位置较高，到复杂的单一冠状动脉开口或其他异常起源模式。

在冠状动脉开口比正常位置高的情况下，在创建冠状动脉纽扣和进行根部分离时必须注意避免损伤冠状动脉。冠状动脉壁内走行可能会妨碍安全的冠状动脉纽扣创建，需要放弃或修改根部置换技术。当存在冠状动脉异常起源时，必须调整心肌保护策略以确保心肌保护液的充分输送，包括使用直接冠状动脉开口和逆行灌注技术。冠状动脉纽扣重建后的扭曲与年轻年龄、过度游离冠状动脉和间接冠状动脉重新植入相关。晚期并发症和再次干预的其他危险因素与植入涤纶人工血管相比原生主动脉引起的炎症，或初次手术时隐匿性的冠状动脉纽扣损伤有关。

这些技术挑战在组织质量较差的情况下更为明显，如急性主动脉夹层和再次根部手术。在急性夹层中，创建冠状动脉纽扣时保留血管壁的所有层次至关重要。在存在广泛血肿的情况下，这一点特别具有挑战性，因为识别外膜层可能很困难。再次根部手术中冠状动脉纽扣的处理是一个需要特别注意的关键步骤。建议从大纽扣开始，之后可以根据需要进行修剪。从大纽扣开始有助于减少因明显的粘连、既往使用的人工血管材料和广泛钙化的存在而无意中损伤冠状动脉。

急性A型主动脉夹层(ATAAD)中的主动脉根部重建涉及复杂的决策，主要由夹层的范围和主动脉瓣与冠状动脉开口的状况决定。当主动脉瓣不可修复时，需要进行瓣膜置换，根部置换在逻辑上是合理的。当夹层仅延伸至单个窦部而不影响瓣叶连合时，通常可以通过使用或不使用毛毡和涤纶进行单个窦部重建来保留主动脉根部。当夹层延伸至两个或更多窦部时，通常需要进行主动脉根部置换，这比试图保留环周夹层的原生主动脉根部更容易达到止血效果。

如果主动脉瓣完整且功能正常，保留瓣膜技术(如再植入技术)可以获得优异的结果，但需要健康完整的瓣叶连合周围主动脉组织以实现止血重建和保持瓣叶连合完整性。对于有经验的医生，一个脱落的瓣叶连合可以成功进行VSRR重建；然而，两个或更多脱落的瓣叶连合最好采用Bentall重建来处理。如前所述，在ATAAD中进行主动脉根部置换时，冠状动脉纽扣的完整性至关重要。总的来说，在ATAAD修复中增加主动脉根部置换可能提供长期获益，但与早期死亡率和并发症风险增加相关。最终，ATAAD中保留还是置换主动脉根部的决定应根据个体患者解剖和手术风险进行调整，强调需要专业的手术判断和经验。

另一组技术复杂性和手术风险增加的主动脉根部患者是那些接受再次根部手术的患者，这种手术需要仔细的规划、详细回顾既往手术记录和影像学检查。确保安全再次进入可以进行无肝素的纵隔分离。主动脉与胸骨接触可能需要替代的插管部位，在极少数情况下需要在进入时进行低温停循环。纵隔分离通常很繁琐，应该仔细进行，因为最终的止血效果会受到影响。在主动脉阻断之前的短暂停循环可能有助于分离主动脉与肺动脉，并确保远端吻合的足够组织质量和长度。在这些长时间手术中，最佳的心肌保护策略至关重要。

既往Bentall手术后瓣膜功能障碍

通过打开涤纶人工血管周围的纤维鞘来分离旧的人工血管。在退变的生物Bentall的情况下，可以用11号刀片"贴着"支架框架切除生物瓣膜。新的生物瓣膜的缝线包括部分左心室流出道(LVOT)和涤纶人工血管，从而最小化心室-动脉连接功能障碍的风险。

同种异体瓣膜老化

需要切除所有钙化的根部，可以使用15号手术刀片或电刀进行分离。钙化通常延伸至LVOT深部和主动脉-二尖瓣连续性部位。在LVOT水平仔细分离可以切除钙化并保留增厚的纤维组织，为缝合提供坚固基础。为了加固新的根部人工血管的近端吻合，应考虑进行第二层环形缝合。冠状动脉开口通常不受钙化退变过程的影响，大多数情况下可以根据前述建议进行处理。

既往Bentall手术后感染或脓肿

一旦主动脉阻断后，通常可以在感染过程的帮助下找到人工血管的分离面。清除感染的关键在于大范围切除坏死/感染组织直至见到健康组织。重建LVOT可能需要使用心包片加固。对于严重感染病例，特别是耐药菌感染，使用同种异体瓣膜进行重建可能有助于降低再感染风险。如果存在主动脉-二尖瓣连续性脓肿，必须进行"指挥官手术"(Commando operation)，即通过延长主动脉切口至左心房顶部来同时更换二尖瓣。在翻修手术时，切断上腔静脉可增加手术暴露。

Ross手术后环组织扩张

对于自体瓣叶正常的年轻患者应考虑保留根部。切除3个自体瓣窦并深部分离基底动脉环并进行环组织固定是确保成功根部保留的前提。之后可以使用带环补片(hemashield graft)进行再植入技术重建或采用包含环固定的重塑技术进行重建。

在需要再次手术干预主动脉根部的患者中，手术指征通常与既往的先天性心脏病相关。具体而言，在儿童期接受过动脉干(truncus arteriosus)手术修复、动脉调转手术(arterial switch operation)以及Ross手术的患者，往往在一生中需要多次手术干预。

动脉干是一种罕见但复杂的先天性心脏缺陷，其特点是早期术后死亡率高，且需要终身多次手术干预。20年生存率和免于再次手术干预率分别为70%-80%和97%-98%。最常见的再次手术是右心室流出道(right ventricular outflow tract，RVOT)重建，其次是肺动脉分支重建，第三是总动脉瓣(truncal valve，TV)再次手术。免于TV再次手术率在20年时为70%-80%。四瓣TV、基线TV关闭不全以及首次手术时即需要进行TV干预是需要TV再次手术的危险因素。

大动脉转位(dexto-transposition of the great arteries)的动脉调转手术20年生存率良好，约为95%；然而，右心室流出道梗阻、新主动脉根部扩张、主动脉瓣关闭不全和冠状动脉并发症需要仔细随访。10年后需要因新主动脉根部扩张和新主动脉瓣关闭不全进行再次手术的比例约为5%。与主动脉根部并发症相比，冠状动脉修复手术非常罕见，但可能与显著的早期和晚期死亡率相关。

在接受Ross手术的儿童患者中，需要终身对肺动脉同种异体移植物进行再次手术干预，同时也可能需要对自体移植物进行再次手术干预，以治疗新主动脉根部扩张和新主动脉瓣关闭不全。15年生存率约为90%，免于自体移植物和RVOT再次手术干预率分别为80%和60%。手术年龄与自体移植物再次手术干预一般无关，近期报道显示15年时免于左心室流出道再次手术干预率约为70%。

随着需要为非手术患者扩大主动脉根部病变治疗方案的需求，主动脉根部置换术的替代性微创方案也在不断发展。经导管主动脉根部置换术(也称为Endo-Bentall手术)将经导管主动脉瓣置换术(transcatheter aortic valve implantation，TAVI)、胸主动脉腔内修复术和冠状动脉支架植入技术结合为一期手术，以稳定主动脉根部。目前尚无商业化的专门设备可用于这种手术方式，需要医生自行组装定制装置。迄今为止，仅有少数患者使用这些定制装置成功进行了经导管主动脉根部置换术，早期结果显示其可行性令人鼓舞。最常见的手术指征是非手术候选患者的ATAAD，此外还包括心内膜炎。Endo-Bentall手术目前仍处于研究阶段，仅由少数专家术者在经过高度筛选的非手术患者中进行。Endo-Bentall手术存在诸多潜在陷阱，目前尚无长期数据；然而，这些早期研究已经证实了医生自行组装的复合人工血管装置的可行性。主要挑战包括适当定位主动脉支架中的冠状动脉以及确保冠状动脉着陆区域的适当性。在适当的瓣膜交界对位的情况下进行装置部署有助于冠状动脉开口的对位。更广泛应用的关键在于评估长期耐久性并开发现成的专门设计的装置。与TAVI技术的演变类似，该技术最初在非手术患者中使用，未来很可能扩展到高危患者中应用。

随着主动脉根部重建手术适应证的扩大和患者人群的增加，必须关注下一代主动脉根部外科医师的培养。职业早期的主动脉根部外科医师应理想地采用循序渐进的方式进展到更复杂的病例。这在已建立的主动脉外科中心，在资深同事的指导下更容易实现。外科医师应该已经具备合理的主动脉瓣置换术、根部扩大术和升主动脉置换术的经验。在尝试这些手术之前应与资深主动脉外科医师讨论计划。具有规范手术步骤的更可预测的病例(如Bentall手术)是比尝试那些在每个病例中手术变异性更大且需要术中决策的手术(如Ross手术、瓣膜保留性主动脉根部置换术、根部脓肿)更好的起点。

主动脉根部再次手术将成为每位主动脉根部外科医师未来实践中的一部分。影响这一点的一些因素包括：更频繁地为年老体弱患者提供手术、生物瓣膜(Trifecta/Mitroflow)加速退化、以及静脉内药物使用和心内膜炎的普遍性。

导致手术失败的技术因素

不恰当的患者选择是一个容易纠正的失败原因。在可能的情况下，经验较少的外科医师应该：

● 选择除心脏疾病外身体状况良好的患者进行复杂手术

● 避免过长的体外循环时间和紧急转换手术方案

● 减少复杂手术操作(相比之下选择Bentall手术而非瓣膜保留手术)

主动脉瓣具备理想特征的患者手术成功的可能性更大(如三叶瓣、对称、无主动脉瓣关闭不全/狭窄或钙化、瓣叶接合长度>8mm、无瓣叶脱垂、无瓣叶室化)。随着外科医师获得更多经验并熟练掌握主动脉瓣修复技术，可以尝试修复不太完美的瓣膜。资深同事的指导和术中会诊至关重要。

总之，主动脉根部重建手术在技术改进、适应证和日益复杂的决策方面都经历了重要的演变。在当前时代，必须在终身主动脉瓣和根部功能的背景下管理主动脉根部患者，通常需要规划潜在的再次手术干预，并减少终身血栓栓塞/出血并发症的风险。关于特定患者亚组(如二叶主动脉瓣患者、日益复杂的瓣膜修复、急性A型夹层和先天性心脏病人群)的自然病程，仍需要进一步研究。此外，经导管介入治疗的作用以及其对长期生存、免于患者-人工瓣膜不匹配和免于再次手术干预的影响仍有待观察。未来一代主动脉根部外科医师的培训包括熟练掌握主动脉瓣修复技术、日益复杂的再次手术干预，以及对手术时机的审慎决策和从术前检查准确预测病理解剖的能力。随着需要根部手术患者人群的扩大，我们预计该领域将继续出现手术技术的调整和改进以及多方面的创新。