縱隔放療相關性心臟瓣膜病變的研究進展

張成鑫，劉海淵，葛圣林

(安徽醫科大學第一附屬醫院心血管外科，合肥 230022)

縱隔放療在臨床被廣泛應用于腫瘤的治療，包括霍奇金淋巴瘤、非霍奇金淋巴瘤、乳腺癌等。其中，霍奇金淋巴瘤多見于20～34歲成年患者，其早期采用放化療聯合方案能強化腫瘤的治療并改善患者預后[1]。早期乳腺癌患者行保乳術后采取放療方案能有效降低局部復發率和病死率。而心血管系統由于對放療敏感，在放療治療過程中心血管不良事件發生率呈上升趨勢。目前，放療相關性心血管系統不良事件主要包括冠狀動脈粥樣硬化、心包病變、心肌收縮和舒張功能紊亂及瓣膜病變。隨著患者生存期的延長，心血管并發癥的潛在風險也隨之增加并對患者的預后和生活質量產生影響。在接受放療的霍奇金淋巴瘤患者中，2.9%～17%出現遠期瓣膜病變[2-3]。而一項對乳腺癌的研究發現，放療術后相關瓣膜病變的發生率為0.5%～4.2%[4-5]，且左側乳腺癌患者放療術后瓣膜病變的發生率顯著高于右側乳腺癌患者，考慮為右側放療時，心臟所接受的放射劑量低于左側[5]。現就縱隔放療相關性心臟瓣膜病變的研究進展予以綜述。

1 病理學機制

研究表明，接受縱隔放療的患者瓣膜呈彌漫性或向心性纖維化/增厚并伴有鈣化，但并未發現瓣膜存在炎癥反應或血管新生改變[6-7]。目前，關于放療相關性瓣膜損傷的機制尚未明確。但放療對促纖維化因子(組織生長因子β1及成纖維細胞)的激活效應已經明確，且放療還能夠刺激膠原合成[8]。Nadlonek等[9]研究指出，主動脈瓣間質細胞放療后呈成骨化趨勢。這使得成骨因子的表達水平持續升高，包括骨成形蛋白2、骨橋蛋白、堿性磷酸酶及轉錄因子Runx2。它們在骨化過程中發揮重要作用，且也可以作為放療術后常見瓣膜鈣化的獨立風險因素。

2 風險因素

放療劑量、放療后生存期、放療過程中聯合化療方案及心臟暴露劑量對放療相關性瓣膜病變均具有重要意義。但目前尚無研究對以上變量在瓣膜畸形患者中的影響效應進行評估。①放療劑量。在霍奇金淋巴瘤的治療中，放療劑量是治療結束后放療相關性瓣膜病變發病的重要風險因素。有研究指出，放療劑量增加時瓣膜病變的風險也會隨之升高[10]。在≤30 Gy、31～35 Gy、36～40 Gy和>40 Gy劑量組中，經評估瓣膜病變風險概率分別為常規對照組的1.4、3.1、5.4和11.8倍[10]。②放療后生存期。目前，尚無前瞻性研究對常規放療后生存期與放療相關性瓣膜損傷之間的關聯性進行全面評估。Hull等[11]指出，在放療結束后生存期為10、15和20年的患者中，中重度瓣膜功能失調的發生率分別為1%、4%和6%。③聯合化療方案。Aleman等[12]發現，蒽環類化療藥物與瓣膜病變之間存在相關性，且與非蒽環類化療患者相比，聯合蒽環類化療藥物的縱隔放療患者瓣膜病變的發生率增加2倍。此外，聯合使用蒽環類藥物劑量與瓣膜病變嚴重程度之間的差異有統計學意義[3]。當蒽環類藥物劑量為35～200 mg/m2時，縱隔放療患者瓣膜結構未見明顯病變；而當劑量調整為200～325 mg/m2和350～880 mg/m2時，其風險評估值分別增加1.5和3.3[3]。Cutter等[10]研究指出，蒽環類化療藥物與瓣膜病變之間無相關性。但該研究并未表明患者蒽環類藥物的使用劑量，所以接受低劑量與高劑量治療患者的比例可能對研究結果產生影響。④心臟暴露劑量。在霍奇金淋巴瘤的研究中，學者對心臟亞結構所接受的放療劑量與瓣膜病變發病率之間的劑量-反應關系已展開測評。Cella等[13]指出，如果左心房接受25 Gy放療劑量的面積超過63%或左心室接受30 Gy放療劑量的面積超過25%，則預示主動脈瓣或二尖瓣可能出現病變。此外，他們還發現全心接受放療劑量閾值為33 Gy，超過該閾值水平則極有可能導致瓣膜病變。上述研究提示，在放療期間能通過劑量預定指標對遠期放療相關性瓣膜病變進行預測。一項隨訪研究發現，瓣膜病變與30 Gy放療劑量下左心房和左心室的容量百分比呈正相關[14]。

3 診斷方式

縱隔放療相關性瓣膜病變的診斷內容包括確定瓣膜的結構異常、瓣膜功能失調及評估由功能失調所致的不良影響。目前，超聲心動圖是檢測心臟瓣膜形態和功能的金標準，當其提供的診斷信息不充分時，可通過心血管磁共振成像予以完善。此外，心血管磁共振成像還能對心肌的纖維化程度進行評估。CT則被用于評價放療相關性心臟損傷其他方面的信息，如冠狀動脈的損傷和心包增厚/鈣化等[15]。

作為診斷心臟瓣膜病變的金標準，在瓣膜病變早期，超聲心動圖的檢測無特異性，其主要表現為瓣葉的彌漫性增厚及瓣下結構異常但不伴有功能性障礙。而典型的瓣葉向心性鈣化形態學改變見于二尖瓣前葉的鈣化灶向主動脈瓣和主動脈竇處延伸。Heidenreich等[16]發現，瓣葉的向心性鈣化是放療術后相關瓣膜病變的主要表現形式。在放療術后5年，39%的患者經診斷存在主動脈瓣和二尖瓣鈣化；而在放療術后超過20年的患者中，瓣膜鈣化患者的比例達90%[16]。瓣膜出現不同程度的增厚和鈣化導致其活動受限，最終形成瓣膜狹窄或關閉不全。與風濕性瓣膜疾病不同，放療所致的瓣膜狹窄或關閉不全并不存在瓣葉融合的情況[17]。

除病變瓣膜的形態學變化外，瓣膜的受累概率也不同。對于放療術后超過20年的患者，中重度主動脈瓣、二尖瓣、三尖瓣和肺動脈瓣關閉不全的發病率分別為15%、4.1%、4.1%和0%；其中主動脈瓣狹窄患者的比例為16%，而非放療對照組主動脈狹窄的比例<0.5%[18]。瓣膜的病變隨病程時間呈進行性改變，但也可能存在短期內病情迅速進展至重度功能不全需要干預治療的情況。Wethal等[19]研究發現，放療術后10年，37%的患者存在瓣膜關閉不全但無明顯臨床癥狀，再經12～14年則可能進展至中度關閉不全。此外，39%的患者在放療術后10年經診斷出現主動脈瓣狹窄但無顯著癥狀，而再經12～14年出現臨床癥狀[19]。Cutter等[10]的研究結果與之相似，他們發現56%的患者瓣膜病變的程度隨病程時間呈進行性改變。

對于縱隔放療的患者，其左心室心肌收縮功能普遍受到影響。在非放療對照組中，左心室收縮功能受限的患者數量比例僅為3%；而放療組中，這一比例為36%[16]。此外，局部心肌異常活動的風險因素分別為放療劑量、患者年齡及放療后生存期。對于放療術后左心室射血分數正常的患者，通過心肌顯影成像技術能有效監測心肌功能的降低幅度。但該技術的臨床價值及對預后的評估意義尚需數據支持[15]。放療相關性心包病變主要表現為心包增厚并可能伴有縮窄性心包炎，即心包增厚合并心臟舒張功能受限，其導致二尖瓣血流流量受影響，進而出現呼吸循環系統癥狀[15]。

4 治療方案

Galper等[20]在針對1 279例霍奇金淋巴瘤患者的研究中發現，6.1%的患者在放療術后出現中重度瓣膜病變，中位發病時間為16.1年，而在瓣膜病變患者中，34.6%(27/78)的患者需要通過手術治療。可見，瓣膜手術是當前治療放療所致心臟瓣膜病變的重要手段和方式。

傳統心血管外科手術患者的圍術期風險評級對放療所致的特定心血管并發癥并不具備顯著的臨床意義。既往縱隔放療患者由于放療對縱隔結構的影響導致其存在多種并發癥，從而使針對該類患者的外科瓣膜手術難度增加。Handa等[21]對既往行縱隔放療且擬行瓣膜手術治療的60例患者進行研究發現，放療相關性心肺并發癥在此群體中呈高發趨勢，冠狀動脈病變、肺纖維化、縮窄性心包炎及傳導阻滯異常的發生率分別為60%、57%、22%和10%；患者圍術期病死率為12%，其主要風險因素為縮窄性心包炎既往史、術前左心室射血分數水平降低及術中體外循環時間延長。此外，圍術期呼吸功能衰竭所致的長期機械通氣及永久性心臟起搏器植入也不容忽視。

Chang等[22]將既往縱隔放療并行心外瓣膜手術的患者作為研究對象，探討縱隔放療遠期效應對其預后的影響。結果顯示，既往放療高劑量組患者接受心外瓣膜手術后病死率較低劑量組患者顯著升高，且高劑量組患者術后呼吸功能衰竭的發生率超過低劑量組患者的3.5倍。這表明，對既往放療患者制訂心外瓣膜手術方案時需進行充分的風險評級，并對該類患者心肺并發癥的情況予以全面評估，尤其是心肌收縮功能是否存在影響及肺部是否存在纖維化改變。

放療相關性心臟瓣膜損傷患者經CT檢測證實，60%存在主動脈鈣化病變[23]。在瓣膜手術中，對完全性鈣化的主動脈進行操作會導致腦血管栓塞的風險顯著升高，因此對于主動脈鈣化病例，可以考慮更換手術方式并建議采用經皮路徑替代開放手術[23]。縱隔粘連或纖維化的患者行瓣膜手術時可能會造成縱隔的結構破壞，而CT已被證實能有效識別重要結構的粘連程度，如右心室與胸壁之間的粘連[24]。但CT的陰性結果并不能排除縱隔纖維化的診斷。

4.1瓣膜置換手術 放療相關性瓣膜病變患者的最適手術方式需要根據病情和患者的不同狀況分別予以考量。Crestanello等[25]對既往縱隔放療并行二尖瓣和(或)三尖瓣手術的患者進行研究，既往縱隔放療患者分別行瓣膜成形修復和瓣膜置換。結果顯示，兩組患者的5年總生存率比較差異無統計學意義。此外，兩組患者行二次瓣膜手術或心臟移植手術的概率比較差異也無統計學意義。可見，由于該研究樣本量較小，瓣膜成形與瓣膜置換兩者間的優勢對比并不明確。

經皮瓣膜手術為傳統開放手術存在高度風險的患者提供了滿意的替代治療方式，此類患者主要存在縱隔纖維化、胸壁畸形及主動脈鈣化。Dijos等[26]對于既往行縱隔放療的患者行經導管主動脈瓣置換手術，患者經縱隔放療術后出現不同程度的縱隔纖維化、胸壁畸形及主動脈鈣化。結果顯示，該類患者行經導管主動脈瓣置換手術成功率較開放手術顯著升高，且術后6個月的病死率也得到明顯改善。另有研究顯示，經導管二尖瓣瓣膜成形適用于既往放療的中重度二尖瓣反流患者[27]。

放療相關性瓣膜病變患者行心外手術治療后的遠期病死率較預期高。在Wu等[28]的研究中，放療相關性瓣膜病變患者行心外手術的生存率為45%，中位隨訪期為7.6年，而在非放療相關性病變手術的對照組中，在同中位隨訪期時生存率為72%。此外，在放療相關性瓣膜病變患者術后的死亡因素中心肺并發癥占49%[28]。另一項研究發現，主動脈瓣-二尖瓣幕的厚度是術后遠期病死率最為重要的預測因子[29]，而歐洲心血管手術危險因素評分只作為術后病死率的二級預測因子[24]。

4.2優化放療劑量 放療作為腫瘤治療的必要手段被廣泛應用于臨床。在確定病灶足量放療的基礎上，如何降低正常組織所接受的放療劑量是放療領域的核心研究方向之一。在早期霍奇金淋巴瘤的治療中，將放療野的面積予以控制優化，從擴大野、累及野及淋巴結引流區域累及野放療技術，正常組織接受的放療劑量得到有效限制且病情的局部復發率未見明顯增加[30]。Maraldo等[31]對局限性淋巴結引流區域累及野放療和擴展性斗篷野放療進行對比發現，前者治療心臟瓣膜接受的放療劑量較后者顯著降低，且累及野放療技術中心臟瓣膜受累風險概率為0.8%，而斗篷野放療技術中心臟瓣膜受累風險概率為16.4%。

包括調強放療和質子放療在內的新型放療技術，通過改善靶區的適形度將正常組織隔離于放療野之外。同時，根據放療野靶區的形態特點進行相應的塑形調控有利于明確放療的限制范圍。Hoppe等[32]對三種放療模式，即三維適形放療、調強放療和質子放療對心臟瓣膜的劑量影響進行對比研究。結果顯示，與三維適形放療相比，調強放療和質子放療能降低左右心室、主動脈瓣、二尖瓣和三尖瓣的平均放射劑量。此外，也有研究指出，調強放療和三維適形放療治療期間患者深吸屏氣也能有效降低心臟的放療劑量[33]。根據患者的個體特點，包括腫瘤大小、位置、淋巴結受累程度，確定最適放療野，選擇最佳放療方式，制訂個體化放療方案，將正常組織所接受的放療毒性和患者遠期并發癥的影響降低到最小化[34]。

5 小 結

在臨床實踐中，放療是心臟瓣膜病變的風險因素，多種因子參與其病變病理過程，如促纖維化因子、成骨因子等。瓣膜病變的主要病理形式為纖維化和鈣化。在診斷方面，超聲心動圖的臨床意義最為重要，而磁共振成像和CT的使用具有積極的輔助效應。在受累瓣膜的概率層面，主動脈瓣最易受累。雖然瓣膜病變早期可能無癥狀，但部分患者有必要接受瓣膜手術。瓣膜手術遠期預后和風險與縱隔放療并發癥相關，包括心包活動受限、左心室功能不全以及肺纖維化。目前，所采用的放療技術能有效降低心臟的放療劑量，且劑量測定模型已被用于預測放療相關瓣膜病變的遠期風險。未來，應對放療相關性瓣膜的損傷機制及分子生物學特點進行深入研究。