早期研究表明［3, 4, 5］，二维斑点追踪成像（two dimensional speckle tracking imaging，2D-STI）定量评估左心室整体纵向应变可以预测射血分数保留的无症状重度AS患者的预后。但是，2D-STI仅能观察某一平面的心肌形变且单平面追踪容易出现斑点“逃逸”现象［6］。而三维斑点追踪成像（three dimensional speckle tracking imaging，3D-STI）可在三维空间内准确追踪心肌斑点的运动轨迹，弥补2D-STI的不足［7］。本研究应用2D-STI及3D-STI评估射血分数保留的无症状重度AS患者左心室心肌应变各种参数，探究发生MACE的可靠预测因子。
资料与方法
一、对象
收集2018年1月至2020年4月在南昌大学第二附属医院门诊或住院期间行常规超声心动图检查发现的重度AS患者并进行随访。纳入标准：（1）符合2017年美国心脏病协会（American College of Cardiology，ACC）和美国心脏学会（American Heart Association，AHA）对重度AS的定义。（2）超声心动图双平面辛普森法测得LVEF≥50%。（3）对患者相关临床症状及体征进行了全面的病史记录，既往及当前无明显呼吸困难、胸闷、胸痛、晕厥等症状。排除标准：（1）超声心动图示主动脉瓣狭窄同时合并中度以上反流及其他瓣膜出现中度以上的狭窄或反流。（2）既往或当前纽约心脏协会（New York Heart Association，NYHA）Ⅲ~Ⅵ级心力衰竭症状。（3）各种心肌病、先天性心脏病，人工瓣膜置换术后及主动脉瓣上或左心室流出道梗阻。（4）采集的超声心动图图像质量不佳及失访的病例。最终纳入研究对象68例，其中男性41例，女性27例，年龄61~82岁，平均年龄（71.6±8.2）岁。本研究为一项前瞻性研究，经南昌大学第二附属医院伦理委员会批准（批件号：20171024-133），并取得所有受试者的同意并签署知情同意书。
二、仪器与方法
1.仪器：采用GE Vivid E95彩色多普勒超声诊断仪，配备M5S心脏探头（频率1.7~4.3 MHz）及4D-4V心脏探头（频率1.7~3.5 MHz）；仪器自带4D Auto-LVQ在机分析软件并配备Echo PAC 201脱机工作站；同步连接心电图。
2.临床资料收集：包括性别、年龄、体表面积及冠心病、糖尿病、高血压、慢性肾病、高血脂病史。
3.超声图像采集及数据测量：在常规超声心动图检查切面获取左心室舒张末内径（left ventricular end-diastolic diameter，LVEDD）、左心室心肌质量指数（left ventricular mass index，LVMI）、左心房最大容积指数（left atrium maximal volume index，LAVlmax），修正后双平面Simpson法测量LVEF，频谱多普勒测量二尖瓣口舒张早期E峰血流速度，组织多普勒测量室间隔侧二尖瓣环舒张早期运动速度e′，并计算E/e′，测量主动脉瓣口血流最大流速（Vmax），主动脉瓣血流平均跨瓣压差（mean pressure gradient，MPG），主动脉瓣口血流速度-时间积分（velocity time integral，VTI）及主动脉瓣口面积指数（aortic valve area index，AVAI）。
选取M5S心脏探头采集并储存标准心尖四腔、两腔及三腔心切面3~5个心动周期的动态二维图像，获取二维左心室整体纵向应变（two dimensional left ventricular global long axis strain，2D-LVGLS），切换至4D-4V探头采集左心室三维全容积图像，获取三维左心室整体纵向应变（three dimensional left ventricular global long axis strain，3D-LVGLS）、三维左心室整体径向应变（three dimensional left ventricular global radial strain，3D-LVGRS）、三维左心室整体圆周应变（three dimensional left ventricular global circumferential strain，3D-LVGCS）、三维左心室整体面积应变（three dimensional left ventricular global area strain，3D-LVGAS）（图1）。
4.患者随访：所有受试者均通过定期查询医院电子病历或通过预留电话每隔3个月定期随访，持续18个月。MACE定义为：出现呼吸困难、胸闷、胸痛、晕厥等症状，因症状进展需要行AVR，因心力衰竭、持续性心律失常住院，因心血管事件死亡。随访过程中出现上述任意一点即认为发生MACE，视为到达临床随访终点。随访18个月未出现上述事件则视为未发生MACE。失访定义为18个月内未查询到就诊信息且电话随访未成功。
5.重复性检验：随机抽取留存的20例研究对象的心脏二维及三维动态图像，由同一位观察者通过Echo PAC 201分析软件脱机进行两次数据分析，再由另一位观察者按上述方法重新分析一次，评估观察者内及观察者间的一致性。
三、统计学分析
应用SPSS 26.0软件进行统计分析，符合正态分布的计量资料以
±s表示，组间比较采用独立样本t检验；不符合正态分布的计量资料采用M（P25，P75）表示。计数资料以例（%）表示，组间比较采用χ2检验或Fisher确切概率法。预测MACE的多因素分析采用Cox比例风险模型。绘制ROC曲线，计算曲线下面积，得出最佳诊断界值及其诊断敏感度和特异度。观察者内及观察者间的一致性采用组内相关系数（intraclass correlation coefficient，ICC）评价。以P＜0.05为差异具有统计学意义。
结果
一、随访结果
经随访，68例研究对象中21例（21/68，31%）发生了MACE，发生MACE的中位随访时间为10（4，13）个月；47例研究对象在随访18个月内未发生MACE事件，占比为69%（47/68）。
二、一般临床资料
68例患者中，患有高血压者占比61.8%（42/68）、高血脂者占比48.5%（33/68）、慢性肾病者占比39.7%（27/68）、冠心病者占比27.9%（19/68）、糖尿病者占比23.5%（16/68）。发生MACE与未发生MACE的2组患者间一般临床资料（年龄、性别、体表面积及高血压、高血脂、慢性肾病、冠心病、糖尿病患病率）比较，差异均无统计学意义（P均＞0.05，表1）。
表1 发生MACE组与未发生MACE组的一般临床资料比较 |
| 临床资料 | 合计（68例） | 发生MACE组（21例） | 未发生MACE组（47例） | 统计值 | P值 |
|---|---|---|---|---|---|
| 年龄（岁， ±s） | 71.6±8.4 | 71.7±7.2 | 71.6±8.3 | t=1.273 | 0.362 |
| 男性［例（%）］ | 41（60.2） | 13（61.9） | 28（59.6） | χ2=27.34 | 0.552 |
| BSA（m2， ±s） | 1.51±0.15 | 1.50±0.11 | 1.51±0.08 | t=0.579 | 0.681 |
| 高血压［例（%）］ | 42（61.8） | 13（61.9） | 29（61.7） | χ2=23.54 | 0.774 |
| 高血脂［例（%）］ | 33（48.5） | 10（47.6） | 23（48.9） | χ2=21.67 | 0.876 |
| 慢性肾病［例（%）］ | 27（39.7） | 8（38.1） | 19（40.4） | χ2=17.69 | 0.974 |
| 冠心病［例（%）］ | 19（27.9） | 6（28.5） | 13（27.6） | χ2=22.42 | 0.836 |
| 糖尿病［例（%）］ | 16（23.5） | 5（23.8） | 12（25.5） | χ2=28.63 | 0.548 |
注：MACE为主要不良心血管事件；BSA为体表面积 |
三、2组患者超声心动图参数比较
与未发生MACE组相比，发生MACE组的Vmax、MPG更大，AVAI较小，差异均有统计学意义（P均＜0.05），而LVEF、LVMI、LAVI、E/e′ 2组间差异均无统计学意义（P均＞0.05）。2组患者的左心室心肌应变参数比较，发生MACE组的2D-LVGLS、3D-LVGLS和3D-LVGRS绝对值较未发生MACE组患者更低，差异有统计学意义（P均＜0.05），而2组患者间的3D-LVGCS和3D-LVGAS差异无统计学意义（P均＞0.05，表2）。
表2 发生MACE组与未发生MACE组的超声心动图参数比较（ |
| 超声参数 | 合计（68例） | 发生MACE组（21例） | 未发生MACE组（47例） | t值 | P值 |
|---|---|---|---|---|---|
| Vmax（m/s） | 4.56±0.29 | 4.82±0.25 | 4.45±0.22 | 2.852 | 0.011 |
| MPG（mmHg） | 48.91±14.54 | 51.29±13.93 | 47.40±13.98 | 2.719 | 0.017 |
| AVAI（cm2/m2） | 0.45±0.17 | 0.42±0.14 | 0.47±0.21 | 2.973 | 0.005 |
| LVEDd（mm） | 46.52±5.21 | 44.3±4.61 | 45.7±5.32 | 0.785 | 0.724 |
| LVMI（g/m2） | 86.34±28.09 | 92.01±36.21 | 87.94±39.12 | 1.854 | 0.068 |
| LAVI（ml/m2） | 37.95±5.13 | 38.11±4.38 | 37.64±2.99 | 1.109 | 0.323 |
| LVEF（%） | 61.52±3.06 | 60.28±4.53 | 61.95±5.92 | 1.541 | 0.172 |
| E/e'-IVS | 11.92±2.92 | 12.32±6.6 | 11.56±7.2 | 0.916 | 0.687 |
| 2D-LVGLS（%） | -15.23±2.71 | -13.52±2.57 | -16.16±2.52 | 3.306 | 0.002 |
| 3D-LVGLS（%） | -13.91±2.29 | -12.57±1.75 | -14.77±2.14 | 11.582 | ＜0.001 |
| 3D-LVGCS（%） | -24.19±3.25 | -23.38±3.44 | -24.26±3.17 | 1.275 | 0.309 |
| 3D-LVGRS（%） | 34.38±4.54 | 32.62±2.47 | 35.40±2.94 | 2.286 | 0.044 |
| 3D-LVGAS（%） | -28.33±3.63 | -27.84±2.97 | -28.83±4.37 | 0.617 | 0.923 |
注：1 mmHg=0.133 kPa；MACE为主要不良心血管事件；Vmax为主动脉瓣最大血流速度；MPG为平均跨瓣压差；AVAI为主动脉瓣口面积指数；LVEDd为左心室舒张末期内径；LVMI为左心室质量指数；LAVI为左心房容积指数；LVEF为左心室射血分数；E/e'-IVS为室间隔侧E峰与e'比值；2D-LVGLS为二维左心室整体纵向应变；3D-LVGLS为三维左心室整体纵向应变；3D-LVGCS为三维左心室整体圆周应变；3D-LVGRS为三维左心室整体径向应变；3D-LVGAS为三维左心室整体面积应变 |
四、发生MACE的多因素Cox回归分析
将单因素分析有统计学意义的变量Vmax、MPG、AVAI、2D-LVGLS、3D-LVGLS、3D-LVGRS纳入多因素Cox回归分析后发现，3D-LVGLS（P＜0.001）、2D-LVGLS（P=0.028）是发生MACE的独立预测因素（表3）。
表3 与MACE发生相关的多因素Cox比例风险模型分析结果 |
| 因素 | HR | 95%CI | P值 |
|---|---|---|---|
| Vmax | 1.030 | 0.976~1.254 | 0.113 |
| MPG | 0.982 | 0.849~1.136 | 0.808 |
| AVAI | 0.904 | 0.827~1.219 | 0.728 |
| 2D-LVGLS | 0.914 | 0.849~0.914 | 0.028 |
| 3D-LVGLS | 2.292 | 1.587~3.310 | ＜0.001 |
| 3D-LVGRS | 1.047 | 0.924~1.188 | 0.470 |
注：HR为风险比；CI为置信区间；MACE为主要不良心血管事件；Vmax为主动脉瓣最大血流速度；MPG为平均跨瓣压差；AVAI为主动脉瓣口面积指数；2D-LVGLS为二维左心室整体纵向应变；3D-LVGLS为三维左心室整体纵向应变；3D-LVGRS为三维左心室整体径向应变 |
五、2D-GLS与3D-GLS预测MACE发生的ROC曲线分析
绘制ROC曲线得出，2D-LVGLS的ROC曲线下面积为0.753，以-15.2%为最佳截断值，其预测MACE发生的敏感度和特异度分别为65%和68%；3D-LVGLS的ROC曲线下面积为0.851，以-14.5%作为最佳截断值，其预测MACE发生的敏感度和特异度分别为76%和73%（图2）。
六、STI测量左心室应变值的重复性检验
表4 观察者内左心室应变参数的重复性比较 |
| 参数 | 样本量 | 测值1 | 测值2 | 偏倚 | ICC |
|---|---|---|---|---|---|
| 2D-LVGLS | 20 | -15.23±3.03 | -15.31±2.96 | -0.06±1.04 | 0.89 |
| 3D-LVGLS | 20 | -13.93±3.03 | -13.91±2.96 | -0.02±1.02 | 0.86 |
| 3D-LVGCS | 20 | -28.73±2.92 | -28.75±2.95 | -0.12±1.65 | 0.87 |
| 3D-LVGRS | 20 | 37.29±3.54 | 37.28±3.53 | -0.08±1.92 | 0.90 |
| 3D-LVGAS | 20 | -21.83±2.62 | -21.92±2.76 | -0.15±2.21 | 0.80 |
注：ICC为组内相关系数；2D-LVGLS为二维左心室整体纵向应变；3D-LVGLS为三维左心室整体纵向应变；3D-LVGCS为三维左心室整体圆周应变；3D-LVGRS为三维左心室整体径向应变；3D-LVGAS为三维左心室整体面积应变 |
表5 观察者间左心室应变参数的重复性比较 |
| 参数 | 样本量 | 观察者1 | 观察者2 | 偏倚 | ICC |
|---|---|---|---|---|---|
| 2D-LVGLS | 20 | -15.23±3.03 | -15.26±2.92 | -0.07±1.08 | 0.88 |
| 3D-LVGLS | 20 | -13.93±3.03 | -13.89±2.96 | 0.03±1.15 | 0.80 |
| 3D-LVGRS | 20 | -28.73±2.92 | -28.74±2.95 | 0.13±1.76 | 0.85 |
| 3D-LVGCS | 20 | 37.29±3.54 | 37.27±3.33 | 0.09±2.08 | 0.83 |
| 3D-LVGAS | 20 | -21.83±2.62 | -21.86±2.76 | 0.05±2.1 | 0.82 |
注：ICC为组内相关系数；2D-LVGLS为二维左心室整体纵向应变；3D-LVGLS为三维左心室整体纵向应变；3D-LVGCS为三维左心室整体圆周应变；3D-LVGRS为三维左心室整体径向应变；3D-LVGAS为三维左心室整体面积应变 |
讨论
研究者们转而期望通过某种无创影像检查手段来识别无症状重度AS患者中的高危人群。Otto等［13］的研究发现，超声心动图参数（主动脉瓣Vmax、AVAI、LAVI等）和心脏磁共振测定的心肌纤维化及某些生物标志物（如脑钠肽）可以用来识别无症状重度AS患者中发生猝死的高危人群。Lancellottid等［14］的研究证明2D-LVGLS可以用来预测高危与低危的无症状中重度AS患者的MACE的发生。Yingchoncharoen等［4］的研究也发现2D-LVGLS在预测MACE方面较其他临床和常规超声心动图参数更具优势。因此，2D-LVGLS已被证明是反映AS严重程度和预测MACE的有效指标。然而，目前通过3D-STI检测左心室心肌应变来评估LVEF保留的无症状重度AS发生MACE的预测价值尚未阐明。
本研究显示，发生MACE患者的2D-LVGLS、3D-LVGLS和3D-LVGRS较未发生MACE组均明显受损，而2组患者的3D-LVGCS、3D-LVGAS无明显差异。Weidemann等［15］与Mele等［16］的研究表明，左心室纵向应变的损害与心内膜下心肌纤维化密切相关，AS患者由于长期的左心室后负荷增加，左心室压力直接作用于心内膜并非均匀性由内至外向心外膜传递，导致左心室壁由内向外的非均匀增厚并纤维化，由于心内膜受左心室压力作用最直接，因此纤维化发生最早，程度也最为严重［17］；此外，冠状动脉循环灌注是从心外膜进入中层心肌最后滋养内层的心内膜，重度AS导致舒张期从主动脉窦进入冠状动脉的循环血量减少，同时受压肥大的左心室心肌压迫走行于室壁间的冠状动脉导致冠状动脉微循环灌注减少，继而导致心内膜下缺血、缺氧，而心内膜下心肌对于缺血、缺氧最为敏感，因此加剧了心内膜纤维化的进展［18］。上述两种因素共同导致AS患者的左心室纤维化最早发生于心内膜层且程度最重。心脏磁共振研究也证实，重度AS患者即使在LVEF正常的情况下，代表左心室心肌纤维化的晚期钆也存在明显强化［19］。本研究中反映左心室纵向应变的指标2D-LVGLS和3D -LVGLS在发生MACE组较未发生MACE组绝对值减低，差异有统计学意义，而左心室纵向运动主要由心内膜下心肌完成，表明发生MACE患者左心室心内膜纤维化程度更为严重。ROC曲线分析显示，3D-LVGLS曲线下面积为0.851，大于2D-GLS的0.753，3D-LVGLS预测MACE的敏感度及特异度均高于2D-LVGLS。证明3D-STI作为2D-STI基础上发展起来的新技术，能够较2D-STI更加敏感及准确地发现左心室心肌功能的损害。
本研究中反映径向应变的参数3D-LVGRS在发生MACE组较未发生MACE组也明显减低，GRS代表的是心室短轴方向的整体径向运动力，其是通过斑点追踪软件跟踪心内膜及心外膜斑点的运动轨迹综合分析计算得出［20］，因此发生MACE患者3D-LVGRS较未发生MACE患者减低可能仍然是由于发生MACE患者左心室心内膜的损害更明显所致。2组患者的3D-LVGCS、3D-LVGAS无明显差异，GCS主要体现左心室心肌圆周方向的整体收缩运动，而圆周方向运动主要由对缺血和心肌负荷改变最不敏感的中层环形心肌完成［21］，2组间GCS无明显差异一定程度反映了2组患者的中层心肌受损程度相当。GAS是将GLS和GCS复合加权运算得出的反映整体表面积变化百分比的参数，虽然2组患者的GLS有差异，但综合了GCS后得出的GAS差异无统计学意义。
在本研究中，3D-LVGLS的降低被证实可以用作LVEF保留的无症状重度AS患者的风险评估，且敏感度和特异度优于2D-LVGLS。但目前尚无进一步研究可以确定应用上述参数来管理LVEF保留的无症状重度AS患者的可行性。因此，在评估该类患者时应该收集多个预后指标，如果多个参数异常，可建议患者早期接受AVR，同时有必要做进一步的前瞻性研究，以发现针对3D-LVGLS减低的提前干预治疗策略是否有助于降低MACE的发生。
本研究尚存在以下不足之处：（1）本次研究为样本量较少的单中心研究，并且在纳入研究对象时5例因采集图像不佳而被排除，另有12例患者失访，结果可能因为选择偏倚而出现一定误差。（2）部分研究对象因年龄偏大或者合并致活动受限的疾病，掩盖了其活动后出现症状的可能性，从而低估MACE的发生率。（3）本研究虽然使用先进的3D-STI技术来评估左心室功能，但是并未进一步行心脏磁共振成像来证实左心室心肌纤维化的发生及程度。
综上所述，3D-STI评估左心室心肌应变可定量地预测LVEF保留的无症状重度AS患者MACE的发生，3D-LVGLS的预测效能略优于2D-LVGLS，可为临床早期干预提供依据。