《心血管影像评估人工瓣膜功能指南》的解读

王霜; 王斌

doi:10.3877/cma.j.issn.1672-6448.2024.09.003

中华医学超声杂志（电子版） >

2024 , Vol. 21 >Issue 09: 836 - 842

DOI: https://doi.org/10.3877/cma.j.issn.1672-6448.2024.09.003

指南解读

《心血管影像评估人工瓣膜功能指南》的解读

王霜 ,
王斌 ^,¹^,^†

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^1.430071，武汉，武汉大学中南医院心血管超声医学科

通信作者：王斌，Email：wangbin87098429@126.com

Copy editor: 吴春凤

收稿日期: 2024-03-03

网络出版日期: 2024-10-16

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Interpretation of recommendations for evaluation of prosthetic valves with echocardiography and doppler ultrasound

Shuang Wang ,
Bin Wang ^,^†

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Received date: 2024-03-03

Online published: 2024-10-16

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本文引用格式

王霜 , 王斌 . 《心血管影像评估人工瓣膜功能指南》的解读[J]. 中华医学超声杂志（电子版）, 2024 , 21(09) : 836 -842 . DOI: 10.3877/cma.j.issn.1672-6448.2024.09.003

关于影像学评估人工瓣膜功能的主要技术手段，2009 年美国超声心动图协会首次发布了人工心脏瓣膜（prosthetic heart valve，PHV）评估指南^［1］，2016 年欧洲心血管影像协会制定了人工瓣膜评估指南^［2］，2019 年美国超声心动图协会发布了关于经皮瓣膜修复或置换后瓣膜反流的评估指南^［3］，这些指南中许多原则和建议目前仍然是有效的，但随着结构性心脏病介入治疗以及瓣膜性心脏病影像学如三维超声心动图、心脏磁共振、计算机断层扫描（computed tomography，CT）的发展，有必要对以上指南进行全面的更新。近期由美国超声心动图协会、心血管磁共振协会、心血管计算机断层扫描协会联合发布的《心血管影像评估人工瓣膜功能指南》对上述指南进行了修正、更新^［4］。为了进一步规范及推动心血管影像技术在人工瓣膜评估中的标准化水平，本文就此2024 版新指南的要点进行解读。

一、人工瓣膜的一般注意事项

（一）2024 版指南关于PHV 种类的描述

PHV 的种类和尺寸的选择取决于植入的位置、瓣膜的潜在病理状况、植入的技术以及患者的因素。瓣膜选择和植入技术的决策必须综合患者的解剖结构、手术风险、预期寿命、PHV 耐久性以及患者的偏好和生活方式。目前经导管瓣膜植入术逐步被接受^［5-6］。新指南关于人工机械瓣的示意图对三维经食管超声心动图（transesophageal echocardiography，TEE）图像特征进行了补充，删除了无支架瓣膜的展示，增加了经皮瓣膜（自膨瓣和球扩瓣）的超声心动图图像特征，同时也增加了三维TEE 的图像展示。最新研究表明，早期结构性瓣膜功能障碍（structural valve dysfunction，SVD）的发生率很高^［7］。对于SVD，经导管瓣中瓣手术为患者提供了再次手术的替代方案^［8］。

（二）2024 版指南对PHV 的功能障碍进行了补充、更新

新指南指出PHV 的功能障碍分为以下几类：SVD、非SVD、心内膜炎和血栓。SVD 是指人工瓣膜本身的永久性变化，包括磨损、小叶破坏、小叶纤维化或钙化、支架/瓣架断裂或变形。非SVD 是指任何非瓣膜本身导致瓣膜功能障碍的异常状态。人工瓣-患者不匹配（prosthesis-patient mismatch，PPM）以及瓣周漏均列为非SVD。其他非结构性原因还包括卡瓣、血管翳、植入位置或尺寸不当、植入后心腔扩大（如主动脉根部扩张、二尖瓣环或左心房扩大）以及瓣膜梗阻^［9］。血管翳患病率在0.2%～4.5%，机械瓣和生物瓣的发生率相同，但在二尖瓣位的风险高3 倍。PHV 中血管翳和血栓可能共存^［10］。

心内膜炎的发病率在1%～6%，可发生在经导管主动脉瓣植入术（transcatheter aortic valve implantation，TAVI）术后任何时候。与PHV 相关的假性动脉瘤常见于主动脉瓣位，人工瓣感染的患病率为7%～25%^［11-13］。随着TAVI 植入手术数量的增加，TAVI 后的感染性心内膜炎也成为一个非常重要的考虑因素^［14］。0.3%～8.0%的PHV 中可见血栓，机械瓣膜比生物瓣膜更容易形成血栓，右侧瓣膜比左侧瓣膜更容易形成血栓。超声心动图血栓表现为瓣膜上低回声肿块。CT 显示生物瓣上的血栓可能表现为低衰减瓣叶增厚，其特征是PHV 小叶增厚呈低衰减以及瓣膜活动度减少。

（三）人工瓣膜功能的综合评估

与指南一致，人工瓣膜功能的综合评估包括临床资料、超声心动图和多普勒评估（表1）。特别指出人工瓣的三维正面视图可以更轻松地定位瓣周漏并指导经皮介入治疗。

表1 关于综合评价人工瓣膜的患者资料和超声心动图参数

项目	参数
临床资料	瓣膜置换时间
	人工瓣膜种类和尺寸
	身高/ 体质量/ 体表面积
	症状与临床表现
	超声心动图瓣叶和瓣架的开放和关闭
	人工瓣各部件或周边存在小叶增厚、钙化或异常回声
	人工瓣缝合环和瓣架的完整性、稳定性
多普勒超声心动图	射流频谱的轮廓
	峰速和压差
	平均压差
	射流速度- 时间积分
	多普勒速度指数
	主动脉瓣加速时间，加速时间/ 射血时间
	二尖瓣和三尖瓣压差减半时间
	有效瓣口面积
	反流是否存在、存在的位置和严重程度
其他超声心动图数据	左心室和右心室大小、功能、肥厚程度
	左心房、右心房大小和功能
	合并的瓣膜疾病
	肺动脉压力评估
	静脉流入模式（例如肺静脉到二尖瓣、肝静脉到三尖瓣）
既往术后资料（如有）	比较上述参数对疑似人工瓣功能障碍特别有帮助

人工瓣膜多普勒超声心动图的评估原理类似于自体瓣膜，包括使用脉冲、连续和彩色多普勒。2024 版指南涵盖以下内容并进行补充：（1）确定人工瓣的跨瓣压差。（2）有效瓣口面积（effective orifice area，EOA）。（3）多普勒速度指数（Doppler velocity index，DVI）：DVI ≤0.35 与外科主动脉瓣置换术（surgical aortic valve replacement，SAVR）的不良后果相关，但与TAVI 无关。（4）压力恢复。（5）PPM。据报道SAVR 中度PPM 的发生率在20%～70%之间，而重度PPM 的发生率在2%～20%之间^［15］。人工二尖瓣理想的标化EOA＞1.2 cm²/m²。二尖瓣中度PPM 定义为＜1.2 cm²/m²，二尖瓣重度PPM 定义为≤0.9 cm²/m²。二尖瓣PPM 的患病率在39%～71%，它与持续性肺动脉高压以及围手术期、长期生存率降低有关^［16-17］。（6）生理性反流以及病理性瓣膜反流。（7）负荷下的变化。仰卧脚踏自行车或多巴酚丁胺药物负荷是优选的方式。（8）术中超声指导的注意事项：使用二维和三维成像的TEE仍然是PHV 术中和术中指导的核心。术中超声心动图在微创和机器人瓣膜手术中^［18］也非常重要。新指南指出TEE 是经皮PHV 置换术（特别是人工二尖瓣置换术）以及对瓣周反流修复进行图像引导的重要工具。TAVI 的TEE 已经过审查。肺动脉瓣置换术通常由心腔内超声指导。三尖瓣干预仍处于试验阶段。TAVI 期间的图像引导中检查的重点是瓣周反流及其主要并发症，如瓣环开裂、室间隔缺损、瓣周血肿、左心室流出道梗阻和二尖瓣功能干扰。三维TEE 在指导经导管二尖瓣缘对缘修复和器械植入方面具有革命性意义。三维TEE 对于将瓣中瓣放置在二尖瓣位（适用于退化的生物瓣、手术二尖瓣环修复失败或二尖瓣环钙化手术）同样重要^［19］。三尖瓣修复或置换通常由二维和三维TEE 引导。（9）其他评估PHV 的技术：透视是最早评价机械瓣的无创方式，但评估生物瓣价值有限。心导管检查的侵入性操作使其应用受限。心电门控CT 的非造影图像可用于评估机械瓣的活动性，造影图像可以检测并区分血栓和血管翳。TEE 可以更准确地评估小叶赘生物和穿孔，而CT 可以更准确地评估根部脓肿。心脏磁共振在PHV 功能评估中具有补充作用。心脏正电子发射断层扫描的主要作用是检测疑似心内膜炎。如果存在人工瓣心内膜炎，氟脱氧葡萄糖PET 将显示邻近瓣环组织的摄取急剧增加。

二、人工主动脉瓣的评估

（一）人工主动脉瓣功能的超声心动图和多普勒评估

2024 版指南指出人工主动脉瓣的功能评估（表2）应首先确定植入瓣的尺寸和类型，然后进行全面的超声心动图检查。

表2 人工主动脉瓣超声心动图评估参数

项目	参数
主动脉瓣多普勒超声心动图	峰值速度/ 压差
	平均压差
	射流速度轮廓线；加速时间
	多普勒速度指数
	有效瓣口面积
	反流的存在、位置和严重程度
相关心脏腔室	左心室内径、功能和肥厚程度
术后既往资料（如有）	以上参数的比较对疑似人工瓣膜功能障碍的患者特别有帮助

经胸超声是评估SAVR 或TAVI 的初始成像方式。TEE 主要是通过调整成像角度或探头深度来解决人工瓣相关的混响和阴影。人工主动脉瓣的多普勒功能评估包括跨瓣峰值速度、平均压差和EOA，以及DVI、射流束轮廓和加速时间等，新指南对共性特征、SAVR、TAVI 进行了分开描述，并提供了主动脉瓣位人工瓣狭窄的多普勒参数、SVD、PPM（表3～5）。对于TAVI，左心室流出道直径和流量测量应即刻在支架附近进行，建议使用一种高度依赖流量（如峰值速度、平均压差）和一种较少依赖流量（如EOA）的测量来评估人工主动脉瓣狭窄。与SAVR 患者相比，TAVI 患者具有相似或更低的跨瓣压差，较高的标化EOA 和较低的PPM 发生率。对于TAVI 瓣中瓣，超声心动图参数受到首次植入外科、TAVI 瓣膜以及第二个植入瓣膜的类型和尺寸的影响。与环内瓣相比，环上瓣往往具有更大的EOA、更低的平均压差以及更低的严重主动脉瓣反流发生率。

表3 人工主动脉瓣的多普勒评估参数

参数	正常	可能狭窄	明显狭窄
适用于所有人工主动脉瓣
射流频谱形态	三角形，早期达峰	三角形至中间过渡型	圆钝，对称
加速时间（ms）	＜80	80～100	＞100
加速时间/射血时间	＜0.32	0.32～0.37	＞0.37
峰值速度（m/s）	＜3	3～4	≥4
不同主动脉置换术考虑的因素
SAVR
平均压差（mmHg）	＜20	20～34	≥35
DVI	＞0.35	0.25～0.35	＜0.25
EOA	参考EOA±1SD	比参考EOA小1SD	比参考EOA小2SD
TAVI（与基线值比较）
平均压差（mmHg）	变化＜10mmHg	增加10～19mmHg	增加≥20mmHg
DVI	变化＜0.1或20%	降低0.1～0.19或20%～39%	降低≥0.2或≥40%
EOA	变化＜0.3cm²或25%	降低0.3～0.59cm²或25%～49%	降低≥0.6cm²或≥50%

表4 结构性瓣膜衰败的血流动力学标准

衰败情况	血流动力学标准
瓣膜结构可能衰败	平均压差增加≥10mmHg导致平均压差≥20mmHg，同时EOA降低≥0.3cm²或25%和（或）术后DVI与基线值（1～3个月）相比降低≥0.1或≥20%；新发生或增加一级的瓣膜内主动脉瓣反流，导致中度或更严重的主动脉瓣反流
明显的瓣膜结构衰败	平均压差增加≥20mmHg导致平均压差≥30mmHg，同时EOA降低≥0.6cm²或≥50%和（或）术后DVI与基线值（1～3个月）相比降低≥0.2或≥40%；新发生或增加至少两级的瓣膜内主动脉瓣反流，导致中度或以上至重度的主动脉瓣反流

表5 主动脉瓣和二尖瓣人工瓣-患者不匹配的多普勒参数EOA 标准（cm²/m²）

瓣膜	正常	中度不匹配	重度不匹配
主动脉瓣
BMI＜30kg/m²	＞0.85	0.85～0.66	≤0.65
BMI≥30kg/m²	＞0.70	0.70～0.56	≤0.55
二尖瓣
BMI＜30kg/m²	＞1.20	1.20～0.91	≤0.90
BMI≥30kg/m²	＞1.00	1.00～0.76	≤0.75

（二）人工主动脉瓣反流的超声心动图和多普勒评估

2024 版指南指出经胸超声心动图（transthoracic echocardiography，TTE）除评估人工主动脉瓣口内和瓣周反流位置和机制，还可以识别相关并发症，如心内膜炎、脓肿形成、肿块和血栓。TTE 和TEE互补检测瓣周反流的所有位点。彩色多普勒评估反流需要观察血流汇聚、缩流颈以及近端射流延伸至左心室流出道和左心室的情况。瓣口内和瓣周反流严重程度的分类与自体瓣膜的分类相似，评估需要整合定性和半定量参数（表6）。

表6 人工主动脉瓣反流严重程度的评估

参数	轻度反流	中度反流	重度反流
瓣膜结构和活动（机械瓣或生物瓣）	通常正常	异常	异常
结构相关参数（左心室内径）	正常	正常或轻度扩大	扩大
多普勒参数（定性或半定量）
反流束宽度/LVOT直径	窄小（＜25%）	介于二者之间（26%～64%）	宽大（≥65%）
缩流颈宽度（彩色）	＜0.3cm	0.3～0.6cm	＞0.6cm
缩流颈面积（二维/三维/彩色）	＜0.10cm²	0.1～0.29cm²	≥0.30cm²
瓣周漏圆周范围（彩色）
反流束回声密度	不完整或微弱	密集	密集
反流束减速率（压差减半时间）	缓（＞500ms）	可变（200～500ms）	陡（＜200ms）
降主动脉舒张期反向血流	无或仅出现在舒张早期	介于二者之间	明显，全舒张期
多普勒参数（定量）
反流容积（ml/次）	＜30	30～59	≥60
反流分数（%）	＜30	30～50	≥50

三、人工二尖瓣的评估

2024 版指南指出二尖瓣机械瓣的EOA 在2～3 cm² 范围内，平均梯度范围为2～3 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa），一些小型瓣膜在生理心率下的压差高达5～6 mmHg。二尖瓣生物瓣正常心率下预期EOA 为2.2～3.5 cm²，平均压差为3～5 mmHg。爱德华SAPIEN3 瓣膜经食品药品监督管理局批准可经皮放置在二尖瓣位置，用于瓣中瓣和环中瓣植入。新指南提供了多普勒超声心动图诊断人工二尖瓣狭窄的标准（表7），指出显著二尖瓣狭窄的诊断主要标准是正常心率下平均压差＞10 mmHg、压差减半时间＞200 ms、DVI＞2.5 和EOA＜1.0 cm²。一项研究表明DVI 是诊断二尖瓣狭窄最特异和最敏感的多普勒参数^［20］。TTE 适用于人工二尖瓣反流常规检测，是疑似人工二尖瓣功能障碍的首选检查方式，胸骨旁切面是评估人工二尖瓣反流的最佳视图。心尖视图可以更好地观察瓣叶，识别赘生物、血栓、血管翳或者小叶退行性变。新指南列出了包括TTE 和TEE 在内的人工二尖瓣反流的超声心动图标准（表8）。人工二尖瓣的TEE 正面视图可以评估其结构、瓣叶活动性以及机械瓣叶并识别任何瓣叶裂开或反流。TEE 对评估人工瓣特别是机械瓣反流至关重要。三维TEE 通过提供瓣膜、瓣环和邻近结构的完整视图在诊断人工瓣病理改变方面发挥着关键作用。

表7 评价人工二尖瓣狭窄的多普勒指标

指标	正常	可能狭窄	显著狭窄
峰值速度（m/s）	＜1.9	1.9～2.5	≥2.5
平均压差（mmHg）	≤5	6～10	＞10
DVI	＜2.2	2.2～2.5	＞2.5
EOA（cm²）	≥2.0	1.0～2.0	＜1.0
压差减半时间（ms）	＜130	130～200	＞200

表8 经胸和经食管超声心动图评价人工二尖瓣反流严重程度的标准

参数	轻度反流	中度反流	重度反流
结构性参数
左心室内径	正常	正常或扩大	通常扩大
人工瓣	通常正常	异常	异常
多普勒参数
彩色血流面积	少量，中心性反流（通常＜4cm²或＜左心房面积的20%）	可变	大量中心性反流（通常＞8cm²或＞左心房面积的50%）或左心房内大小不一的触壁涡流
血流汇聚	无或轻度	中量	大量
反流束强度	不完整或微弱	密集	密集
反流束形状	抛物线形	多为抛物线形	早期达峰，三角形
肺静脉血流	收缩期明显	收缩期峰值变钝	收缩期逆向血流
定量参数
缩流颈宽度（cm）	＜0.30	0.30～0.69	≥0.70
反流容积（ml/次）	＜30	30～59	≥60
反流分数（%）	＜30	30～49	≥50
有效反流面积（cm2）	＜0.20	0.20～0.39	≥0.40

四、人工肺动脉瓣的评估

（一）人工肺动脉瓣狭窄的评估

2024 版指南指出人工肺动脉瓣梗阻的超声心动图评估（表9）应包括：（1）人工瓣类型和尺寸；（2）梗阻的定性观察（如血栓或血管翳）；（3）狭窄程度的定量测量；（4）连续新出现的任何变化。一般来说，肺动脉瓣TEE 位于食管中段切面，换能器角度为50°～70°，或来自经胃深部切面，换能器角度为50°～90°。脉冲和连续多普勒对于评估外科瓣膜或经导管瓣膜的狭窄非常重要。对食管中段、换能器角度为50°～70°的视图进行实时三维或三维缩放，可用于从肺动脉侧或右心室流出道侧显示肺动脉瓣的正面视图。

表9 评估人工肺动脉瓣狭窄的参数

参数	正常	可能梗阻
定性参数	正常瓣膜结构或活动	瓣膜结构或活动异常
	层流	使用脉冲多普勒确定狭窄位置
		通过窄束射流的彩色多普勒确定血流加速
定量参数
峰值速度	生物瓣＜3.2m/s；同种瓣移植＜2.5m/s	生物瓣≥3.2m/s；同种瓣移植≥2.5m/s
平均压差	生物瓣＜20mmHg；同种瓣移植＜15mmHg	生物瓣≥20mmHg；同种瓣移植≥15mmHg
与基线值的系列比较	稳定的峰值/平均压差和峰值速度	峰值/平均压差或峰值速度增加
	右心室收缩压没有变化	右心室收缩压增加
	右心室大小与收缩功能没有变化	右心室大小增加和收缩功能减低
	DVI没有变化	DVI减低

（二）人工肺动脉瓣反流的评估

2024 版指南指出人工肺动脉瓣反流的超声心动图评估（表10）应包括：（1）人工瓣类型和尺寸；（2）是否存在相关的解剖异常，例如退化或赘生物；（3）反流严重程度的定量评估；（4）连续检查与先前评估的任何变化。此外，还需要评估舒张期的右心室大小、室间隔位置和运动。多普勒用于协助评估肺动脉瓣反流。使用三维TEE 评估肺动脉瓣可通过实时三维、三维缩放或多平面重建来实现。当TEE 不确定时，可以考虑心腔内超声进行人工肺动脉瓣反流的评估。

表10 人工肺动脉瓣反流严重程度的超声心动图评估

参数	轻度反流	中度反流	重度反流
瓣膜结构	通常正常	异常或瓣膜开裂	异常或瓣膜开裂
右心室大小	正常	正常或扩张	扩张
彩色多普勒反流束大小	窄束血流，反流宽度≤肺动脉瓣环的25%	中度，反流宽度为肺动脉瓣环的26%～50%	通常为大的宽束血流，反流宽度＞肺动脉瓣环的50%，持续时间可能很短
连续多普勒反流束强度	不完整或微弱	密集	密集
连续多普勒反流束速率	缓慢减速	减速可变	急剧减速，舒张期血流提前结束
脉冲多普勒评估肺动脉收缩期血流与体循环血流相比较	轻度增加	中度增加	重度增加
主肺动脉远端舒张期血流逆转	无	有	有

五、人工三尖瓣的评估

2024 版指南强调人工三尖瓣的超声心动图评估需要同时使用二维和三维超声的多平面成像。

（一）人工三尖瓣狭窄的评估

新指南列出了评估人工三尖瓣狭窄的多普勒参数（表11）。在接受瓣中瓣或环内瓣手术的患者中，植入后平均压差＞10 mmHg 被认为是狭窄的证据。在没有心动过速的情况下，连续多普勒的E 波速度≥2.1 m/s 时，应怀疑生物瓣梗阻，而当E 波速度≥1.9 m/s 时，考虑机械瓣梗阻。根据瓣膜种类和尺寸不同，正常生物瓣的DVI 不同，上限为2.4～3.6。同样，正常机械瓣的DVI 根据瓣膜种类和尺寸的不同也有很大差异，上限范围为2.3～2.8。三尖瓣PPM的EOA 建议范围为0.9～1.19 cm²/m²。

表11 人工三尖瓣狭窄的多普勒超声参数评估

参数	生物瓣	机械瓣
E峰流速（m/s）	≥2.1	≥1.9
平均压差（mmHg）	≥9	≥6
压差减半时间（ms）	≥200	≥130
EOA（cm²）	＜1.5	＜2.0
DVI	≥3.3	≥2.1

（二）人工三尖瓣反流的评估

2024 版指南指出对于人工三尖瓣反流的超声心动图评估（表12）需要使用彩色、脉冲和连续多普勒的综合方法。

表12 三尖瓣置换或修复术后反流严重程度分级

参数	轻度反流	中度反流	重度反流
定性参数
彩色反流束面积	小、窄、中心性	中度、中心性	大的中心性反流或大小不等的偏心性在右房内旋转的反流
血流汇聚区	不可见或较小	中等大小	大的
连续多普勒速度波形	微弱/不完全/抛物线状	密集、抛物线状或三角形	密集，常为三角形
三尖瓣流入	A波占主导	可变的	E波占主导
半定量参数
缩流颈宽度（cm）	＜0.30	0.30～0.69	≥0.70或≥2个中等反流
近端等速表面积法半径（cm）	≤0.5	0.6～0.9	＞0.9
肝静脉血流	收缩期为主	收缩期减弱	收缩期血流逆转
定量参数
有效瓣口面积（cm²）	＜0.20	0.20～0.39	≥0.40
反流容积（ml）	＜30	30～44	≥45

六、先天性心脏病人工瓣的评估

2024 版指南指出经导管介入人工瓣的出现使许多先心病患者受益，但随着儿童成长，PPM 是不可避免的。球囊瓣膜成形术是先天性瓣膜狭窄的一线治疗方法，一些患者在瓣膜置换术前通过经皮方法在各自的房室或半月瓣位置接受瓣中瓣的植入。超声心动图是评估先天性心脏病患者人工瓣的主要无创成像方式，它可以评估瓣膜功能以及瓣膜功能障碍对左心室和（或）右心室的血流动力学影响。超声心动图综合评估包括使用彩色、脉冲和连续多普勒进行二维和三维经胸或经食管成像，还可以包括右心声学造影、左心声学造影和负荷超声心动图。关于负荷超声心动图在非缺血性心脏病临床应用的建议包括了在先天性心脏病患者中的应用描述^［21］。美国超声心动图协会发布了关于先天性心脏病患者TEE 应用的指南及三维超声心动图的专家共识^［22-23］。

综上，2024 版指南强调了超声心动图是PHV初始评估和管理的首选成像方式，CT 和心脏磁共振等其他成像方式已成为其强有力的补充手段。多模态成像将各种成像技术的优势进行“互补”与“融合”，突破了单一模态成像的局限性，它将为临床提供更多有价值、个体化的治疗策略。

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序

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