左心耳功能解剖

Anatomy and Physiologic Roles of the Left Atrial AppendageIntervent Cardiol Clin 7(2018)185199implications for endocardial and epicardial device closure一、介绍（introduction）二、左心耳的发育解剖学（developmental atatomy）三、解剖形态与变异（anatomic shapes and variants）四、外部解剖与空间关系（external anatomy and spatial relationships）五、内部解剖学（internal anatomy）六、生理功能（physiological roles）七、心房颤动时左心耳解剖改变及相关干预措施（changes in left atrial appendage anatomy with atrial fibrillation and associated interventions）八、封堵术的解剖学考虑（anatomic consideration for closure）九、小结（summary）左心耳（LAA）是一种从左心房（LA）向外突起的肌性、管状结构，类似于它的同名词大肠（阑尾），它以前被认为仅仅是心脏解剖学的一个退化器官，临床意义不大。但是，在20世纪50年代，LAA被发现在血栓形成和脑血管事件中发挥了关键作用，特别是在房颤疾病中。鉴于超过90的血栓来自LAA，为了减少血栓栓塞的风险，人们越来越多地致力于开发封堵LAA的设备。一、壹贰叁3 LAA exclusion procedures used or tested across the United and Europe the Watchmanthe Amplatzer Cardiac Plug(ACP)and its second-generation ounterpart the Amuletthe Lariat LAA封堵看似简单，但LAA解剖学及其邻近区域的细微差别均可对封堵技术的可行性和成功产生重大影响。随着LAA封堵的装置和程序不断发展，对于心脏病专家来说，只有掌握LAA的生长、解剖变异和空间关系等知识，才能优化患者管理，减少脑血管意外风险。这篇文章介绍左心耳胚胎学、解剖学及其与周边结构的关系。二、发育解剖学（developmental atatomy）LAA的形成有5个主要步骤。妊娠的第三周，原肠胚和3层胚胎产生。由新月形组和次级心脏区产生的2个中胚层细胞形成一个倒Y形的初级心内膜管。心内膜管的伸长和成环在第25天发生，使其尾端和颅端接近，此时可以看出未来心脏的几个关键结构，包括圆锥动脉干、原心室、房室管、静脉窦和原心房。AS 主动脉囊;CT 圆锥动脉干；Ven 原始心室。第3周形成初级心内膜管Looping of the tube 原心房的外侧壁开始向外“气球化”，形成典型的右心房和左心房，后者的结构表现得尤其明显。在同化的过程中，静脉窦的细胞进入发育中的右心房，而肺静脉延续为LA的后壁。LA壁的外侧向外伸展形成LAA。在妊娠的第五周，原始心脏中胚层分化成肌肉组织，导致部分LA和LAA的小梁形成。心房气球样扩张与LAA的形成三、解剖形态与变异（anatomic shapes and variants）LAA是一个复杂和变异比较大的结构，但它的基本组成部分可以分为口、颈和体。开口连接LA与LAA，并倾向于与二尖瓣环形成一个倾斜的角度。口的上和后边界一般由脊状褶皱（图2）清楚地划定，将开口从左上肺静脉（LSPV）分离，而前部和下侧边界还不太清楚。左心房（LA）和左心耳（LAA）的心内膜面，显示由Marshall韧带（LOM）形成的嵴。LAA与左回旋动脉（LCX）以及肺静脉非常接近。这一嵴与心马氏韧带的心外膜相对应，已被详细研究并分类：A型，嵴从LSPV口的上部延伸到LIPV的下部分；B型，嵴从LSPV口的上部延伸到左上和左下肺静脉入鞍。左心耳的开口常常与LSPV（60%65%）水平相同，但也可以高于（25%-30%）或低于LSPV（10%15%）。心耳颈部通常是LAA最窄的部分，该区域通常位于左旋动脉（LCX）的上面。在心耳开口和颈部之间的距离有很大的解剖变异。LAA的体通常是多叶的（14叶），通常54%的人有2叶，23%的人有3叶。LAA体的梳状肌呈小梁状，28%可从下端延伸至二尖瓣前庭。LAA的尖端通常指向下方，并与左前降支（LAD）平行。但有时，它可指向后方或心包横窦。计算机断层扫描和磁共振成像能提供更好的时空分辨率，提出了3种任意分类方案（一篇与血栓栓塞风险的关系研究-Wang Y,Di Biase L,Horton RP,et al.Left atrial appendage studied by computed tomography to help planning for appendage closure device placement.J Cardiovasc Electrophysiol）：根据优势叶的近中/中部是否存在明显弯曲（鸡翅形态），将LAA分为2个主要形态组。无弯曲的分为三个亚型：包括风向袋型（一叶主导）、仙人掌型（优势中央叶，次级裂片从上下方向中央叶延伸），花椰菜（有限的总长度，具有更复杂的内部特征）。鸡翅型 风向袋型 仙人掌型 花椰菜型 LAA起源自LA的上部，并被心包所包围。在大多数情况下，尖端指向前面和头侧，与肺静脉干和右心室流出道重叠。心耳尖端有很小的可能在肺干后面，这时就不能做心外膜封堵术（见Anatomic Consideration）。LAA与多个关键结构（包括多个血管、神经和二尖瓣）具有密切的空间关系（图4）。因此，当考虑使用心耳封堵装置时，一定要考虑到它的适当性和可能出现的潜在缺陷。四、外部解剖与空间关系（external anatomy and spatial relationships）心外膜左心耳（LAA）及其与周围结构的空间关系。注意它靠近心脏血管和左膈神经。GCV（great cardiac vein）心脏大静脉；LAA位于许多重要的血管结构附近。在左心耳开口的下方，LCX和心脏大静脉位于左房室沟内。LCX与左心耳开口的位置平面非常接近（有时甚至直接接触）。心大静脉最初起源于心室间静脉，走行于LA后下方，进入左房室沟。左前降支与LAA口也有密切的关系，在46%的病例中，二者的距离小于10毫米。1.脉管系统（vasculature）LSPV紧邻LAA的后方，而且其前壁的一部分与LAA的后壁相交，LAA 开口的边缘与LSPV之间的平均距离为11.1 mm4.1 mm。此外，左上腔静脉在胎儿期间产生LAA和LSPV之间的凹陷，Marshall韧带/静脉（左上腔静脉的残余）位于此凹陷内。这个凹陷形成了左外侧心内膜嵴，并且划定了LAA和左侧肺静脉开口间的一个物理边界（上边界）。因此，在制定封堵术计划时应仔细考虑LAA周围的脉管系统。2.膈神经（Phrenic Nerve）左侧膈神经沿外侧纵隔，从胸廓入口向膈肌走行。在59%和23%的个体中，分别靠近LAA尖端或朝向LAA颈部的顶部。3.二尖瓣（Mitral Valve ）二尖瓣位于LAA开口的下方，前庭位于二者之间。由于其与LAA口（约11毫米）的距离相对较短，二尖瓣可能会受到过大或错位的封堵装置的损坏或压缩的风险。五、内部解剖学（internal anatomy）1.组织学（histology）在组织学层面，重叠的心肌混合交叉于LAA的心内膜层和心外膜层的各个方向。三个主要的肌束组成肌体结构。心外膜下，Bachmann束在LAA颈部周围分叉，在2个心房之间形成桥接道。Septopulmonary Bundle与来自肺静脉肌袖以及LAA的顶和前壁的肌细胞融合。最后，形成心房内膜的一部分的隔心房束（septoartial bundle）分裂成接近闭合的带到LAA开口，并进入心耳腔内参与梳状肌的小梁形成。在这些肌束之间，LAA壁厚度可变，甚至像纸一样薄。2.梳状肌和小梁（pecinate muscles and trabeculations）与LA的其他部位不同，LAA内膜面由一系列刚性的梳状的肌肉组成螺旋状。最终形成小梁状的外观特征。一般而言，LAA中的小梁与右心耳比相对较小。在超声心动图研究中，较大的梳状肌是常见的，有时可能被误认为是血栓。此外，广泛的小梁可能与AF患者血栓栓塞风险增加有关。3.左心耳开口（left atrial appendage ostium）与当前LAA封堵装置的圆形形成对比，LAA开口通常呈椭圆形或不规则形状，wang和同事们用心脏CT成像技术将LAA开口形状分为5大类：（1）椭圆形（68.9%）；（2）足状（10%）；（3）三角形（7.7%）；（4）水滴样（7.7%）；（5）圆形。（5.7%）。开口的平均长径和短径分别为17.4毫米和10.9毫米；设备和测量的尺寸轴不同，这些数值会显著地变化。从目前已发表的文献来看，LAA的大小与AF之间的关系仍是一个有争议的问题。除了LAA开口尺寸，更大的LAA体积与AF发作和血栓形成相关。六、生理功能（physiological roles）虽然以前LAA被认为是心脏的残余部分，但一些研究已经对其生理学作用有了深刻的认识。随着LAA封堵装置不断发展，对实施这些临床措施所带来的下游效应的认识，将变得越来越重要。1.内分泌功能（endocrine function）心钠素（ANP）在心率和体积的调节中起着重要作用，免疫组织化学研究发现，ANP出现在包括人类在内的几种哺乳动物的心耳内。提示它们（左心耳和右心耳）在调节ANP的储存和释放中的重要性。事实上，在犬研究试验中，双侧心房切除术后，体积介导的ANP分泌和随后的盐/液排泄明显减弱。最近的人类研究表明了ANP和BNP在LAA结扎术（Electrolyte and hemodynamic changes following percutaneous left atrial appendage ligation with the LARIAT device.J Interv Card Electrophysiol）后的显著变化。这些神经激素的改变可能与LAA结扎后收缩压和血清钠的减少有关，但需要进一步的研究来阐明这一点。2.心脏祖细胞库（cardiac progenitor cell reservoir）在小鼠和人类的研究中发现，LAA是心脏祖细胞的储存器，这些心脏祖细胞在成年期间仍保持相对较大的数量，这表明LAA可能在人类心脏的再生中发挥重要的作用。（Left atrial appendages from adult hearts contain a reservoir of diverse cardiac progenitor cells.PLoS One 2013;8(3):e59228.Human cardiomyocyte progenitor cells differentiate into functional mature cardiomyocytes:an in vitro model for studying human cardiac physiology and pathophysiology.A new direction for cardiac regeneration therapy:application of synergistically acting epicardium-derived cells and cardiomyocyte progenitor cells.Circ Heart Fail 2009;2(6):64353.）3.血流与储存功能（blood flow and reservoir function）多普勒信号将LAA内的血液分为4个不同的阶段：（1）心室舒张末期LAA收缩(增压泵功能)；（2）LA收缩后立即出现LAA填充；（3）由于被动向外和向内流动引起的收缩反射波；（4）舒张早期LAA血流外流，像是心耳的被动排空。这种LAA内的动态血流可以预防凝血、最小化血栓形成的风险。此外，相对于LA，LAA腔的顺应性的提高使得允许它在LA压力和/或容量过载的条件下起到蓄水池样的缓冲作用。LAA血流动力学的改变与多种因素有关。房性心律失常可引起LAA功能一系列的变化，从收缩性的相对保留到完全瘫痪。左心室充盈受损也显著影响LA和LAA的排空和充盈。此外，LAA形态也可能产生影响，与其他类型相比，鸡翅型有着较高的血流速度（Correlation between left atrial appendage morphology and flow velocity in patients with paroxysmal atrial fibrillation.）。由于不良的生理或形态学变化，LAA流量和收缩力的降低增加了血栓形成的倾向，从而增加全身血栓栓塞的风险。七、心房颤动时左心耳解剖改变及相关干预措施（changes in left atrial appendage anatomy with atrial fibrillation and associated interventions）AF和用于其治疗的侵入性技术均能引起LAA的正常解剖结构和其周围环境的改变。我们应清楚地了解LAA封堵装置的选择以及可能带来的变化及后果。1.心房颤动的变化（changes with atrial fibrillation）AF发作时，LAA解剖结构在宏观和微观两个层面上均发生显著变化。AF患者的LAA体积和管腔表面积较高，相反，梳状肌表面积和体积较低。此外，心内膜纤维组织增生和间质胶原沉积在AF中更为普遍和严重。生理上，AF也与LAA收缩和血流速度降低以及ANP和炎性标志物（C-反应蛋白）水平的改变有关。在不同程度的AF中还发现个体基因和基因网紊乱（Weighted gene coexpression network analysis of human left atrial tissue identifies gene modules associated with atrial fibrillation.Circ Cardiovasc Genet 2013;6(4):36271.）。在肉眼和显微镜检查中均证实，在同时伴有风湿性心脏病和房颤的患者中，炎症过程（慢性炎症和纤维化重塑）可能起着特别重要的作用。这些血流动力学、遗传和分子改变的集中到一起，形成了AF期间血栓形成的条件。此外，AF节律不同，相关的解剖重塑和血流变化随之改变，这对封堵或结扎手术产生重大影响（见后Anatomic Consideration）。3.房颤导管消融后的变化（changes after atrial fibrillation catheter ablation）在症状性房颤患者的管理中，导管消融已成为一个越来越流行的选择。虽然在AF消融程序中以肺静脉隔离为主，但最近也有与标准消融技术一起进行LAA电隔离的（Left atrial appendage isolation in patients with longstanding persistent AF undergoing catheter ablation:BELIEF trial.J Am Coll Cardiol 2016;68(18)）。AF消融后的心脏MRI研究发现了明显的心房周水肿，这种水肿一般在6个月内消退。但可以确定的是，在导管消融和恢复窦性心律后，LAA血流/壁速度和形态都能得到改善。目前，LAA电隔离的有效性和安全性存在一定的不确定性。尽管LAA电隔离+传统隔离与单纯的传统消融相比复发率较低（BELIEF trial），但另一项研究发现（Unexpectedly high incidence of stroke and left atrial appendage thrombus formation after electrical isolation of the left atrial appendage for the treatment of atrial tachyarrhythmias.Circ Arrhythm Electrophysiol 2016;9(5):e003461.），LAA电隔离后的LAA血栓形成和脑血管意外率较高。因此，需要进一步的研究来评估这些临床结果以及其中的机制。4.心内膜或心外膜闭合后的变化（changes after endocardial or epicardial device closure）虽然LAA封堵装置是AF治疗的最新进展，但有证据表明，这些手术可引起LAA周围区域的解剖和功能的改变。一项犬研究发现，与Watchman装置不同的是，ACP圆盘部分可能影响到LAA口附近的结构，包括LSPV和二尖瓣；此外，尽管在组织学研究中注意到Watchman装置上完整的新心内膜覆盖，ACP装置特别在下盘边缘和端部螺旋毂（end-screw hub）的部分仍未覆盖。然而，在人类研究中，临床上还没有封堵装置对二尖瓣或LSPV的显著干扰的报道。Lariat装置对供应LAA心肌的心外膜血管的压迫促进透壁坏死。这一过程反过来又导致LAA的炎症和纤维化，最终导致其关闭。不完全闭合不是一种罕见的现象，它与LAA腔大小的显著减少有关。尽管已有报道在LAA残端存在血栓形成，Larat手术后不完全闭合和残余漏的意义目前还不完全清楚。手术者用Lariat手术或ACP关闭这些残余漏。术后装置周围渗漏（一般为宽度5 mm）在单纯心内膜和心内膜/心外膜联合装置上有所不同。Pillarisetti及其同事发现Watchman放置后往往倾向于偏心泄露（即围绕边缘），而Lariat恰恰相反，呈中心（麻袋袋）泄漏（图5）。特别是在封堵泄漏口和抗凝治疗的方案方面，这种差异可能会对后续随访管理产生重大影响。这些干预措施的有效性和安全性需要进一步更大规模的研究。Watchman装置绿色剪头代表泄露方向（Peri-device leak）Amplatzer Cardiac Plug Lariat device closure 随着手术技术的不断成熟，单独LAA封堵和与导管消融结合术对房颤基质改良的效果差异越来越受到关注。经皮结扎LAA可能通过减少心房分散和/或LAA基质和触发点的去除来减轻房颤负荷。初步单中心和多中心研究方法显示了联合Watchman装置和AF导管消融的安全性（包括术后泄漏）和心律失常复发率。虽然前景看好，但仍需进行进一步的调查来评估这些技术在AF患者中的疗效。八、封堵术的解剖学考虑（anatomic consideration for closure）1.开口和颈部（Ostium and Neck）当确定LAA封堵装置的最佳类型和尺寸时，LAA口和颈部的形状和尺寸是必不可少的考虑因素。与Watchman装置和ACP的圆形轮廓形成鲜明对比（不匹配），大部分的LAA开口往往是椭圆形的。有两种仪器可以观察到装置周边泄漏（peridevice leak），可能是由于ACP的盘和塞设计以及缝在其间的2层聚酯网，使得泄露位置较封堵装置更低。有趣的是，研究显示，装置周边存在泄露和不良临床后果（心血管死亡、卒中或全身血栓）之间没有显著的相关性，但需要进一步的研究证实这些结果。心耳周围的结构包括二尖瓣，LSPV，LAD和LCX，应该仔细检查，因为这些结构可能会影响装置的安放。应特别注意冠状动脉血管。例如，心内装置扩张在心耳开口处扩张可导致LCX受压。位于LAA尖端附近的心外膜工具（用于稳定或成环）也使LAD有可能受损。此外，对于ACP，存在一个理论上的风险：圆盘部分可能干扰LSPV-LAA口或二尖瓣器械，尽管这到目前为止还没有在临床研究中观察到。即便如此，装置的大小选择和放置还是应非常谨慎。Watchman装置的尺寸是基于测量的最宽的LAA口径，而ACP器件尺寸是由附着区（landing zone）测量的最宽径线（ACP为10毫米，Amulet的1215毫米）。对于这两种设备，经验上认为，尺寸上可较测量值大10%至20%。对于Lariat方法而言，无需考虑LAA的测量值。就颈部而言，其长轴直径可在9.5至29.9毫米之间，短轴直径从3.1至24毫米。LAA的口和颈有三个不同的形态：（1）喇叭形（LAA口宽于颈）；（2）平行管（口和颈尺寸相似）；（3）天使翼（颈部尺寸大于LAA口）。因为喇叭形态的患者被认为具有设备移位的最大风险，这些形态学描述对于设备/尺寸选择和植入成功率具有重要意义。此外，开口到第一弯曲处的距离平均约为14毫米，这个距离具有重要意义。然而，在那些具有鸡翅和仙人掌形态类型的患者中，它们的LAA长度总体较短，因此，到第一弯曲处的距离可能更短，这意味着可能会增加突起尖端金属丝穿孔的风险。2.形态、大小和位置（morphology，size and position）LAA的形态学特征是从预后和技术观点考虑的重要因素。Wang的分类模式可能是在这些方面研究得最好的；然而，偏离这些分类的变体并不少见，应该由手术者来解释。研究发现，鸡翅形态与其他形态亚型相比具有最低的血栓栓塞风险。由于Watchman装置的相对球形形状，要想成功地植入，LAA深度必须等于或大于装置尺寸，因此短颈LAA可能会有问题。Lariat方法有其独特的解剖学方面的考虑（将心外膜/心内膜结合起来）。普遍认可的禁忌症是大于40毫米的LAA宽度；多叶LAAS，分叶间在不同的平面上分开超过40毫米；LAA顶端或一个突出的分叶指向肺静脉干的后方）。然而，一项小型研究表明，随着规划和手术实施的熟练，Lariat方法可以安全地用于大的（45-58毫米）和解剖复杂的LAA患者。三种封堵装置的异同点watchmancAPCLariat 5种型号：从21-33mm；尺寸由左心耳开口的最长径决定；左心耳深度装置尺寸；不利于短颈左心耳尺寸从16-30mm（二代Amulet 34mm）；心耳开口附着区域10-15mm；不利于严重弯曲的鸡翅型心耳心脏手术前；心包黏连或炎症；漏斗胸注意周边结构（MV,LSPV,LAD,LCX）；如果心耳开口低于LIPV，房间隔穿刺位置也需低；心率不同，装置尺寸选择可能也不同禁忌症：左心耳宽度40mm；分叶之间40mm；LAA指向肺静脉干的后方；后旋转心脏需排除血栓；肌小梁形成的评估；房间隔异常或修补术后会妨碍房间隔穿刺3.梳状肌肉、凹坑和槽（pecinate muscles and pits and thoughs）突出的梳状肌有可能干扰适当的咬合装置，或在显像时被误诊为血栓。如上所述，广泛的小梁合并血栓栓塞风险更大。LAA 开口也可以被不同数量的薄壁的沟槽包围，因此有更高的穿孔风险。此外，手术后这些凹槽仍有血流经过，故时刻都可能有血凝块形成。这对LAA封堵装置的更新迭代仍然是一个强大的挑战。4.AF手术过程中房颤的发作及严重程度（atrial fibrillation and presence at procedure）AF发作会导致LAA的扩张和纤维化，AF越严重，这些变化越明显。慢性AF导致LAA体积增大，在选择合适的封堵装置时应将其考虑进去。值得注意的是，在最近的前瞻性单中心研究中发现了延迟性填塞2例，Watchman和ACP植入各1例；有趣的是，患者在手术过程中都处于窦性节律。窦性节律期间，LAA收缩力和血流量的增加在理论上可以增加机械性创伤的风险，但是，这种潜在的联系肯定是需要在更大的安全研究中进一步调查。九、总结（SUMMARY）LAA是一个小但非常复杂的结构，已经成为房颤介入管理的一个重要课题。对心脏介入医师来说，掌握LAA解剖和生理特征至关重要。谢谢欣赏