超聲心動(dòng)圖診斷模型在鑒別心肌淀粉樣變性與其他原因所致心肌肥厚中的應(yīng)用

楊帆，黃競(jìng)舟，王智，范芳芳，龔艷君，洪濤

北京大學(xué)第一醫(yī)院心內(nèi)科，北京 100034；*通訊作者 龔艷君 gongyanjun111@163.com

淀粉樣變性是指淀粉樣蛋白在細(xì)胞外組織發(fā)生沉積，導(dǎo)致多種器官及組織變性。心肌淀粉樣變性（cardiac amyloidosis，CA）是由于淀粉樣蛋白沉積于心肌組織導(dǎo)致的繼發(fā)性心肌病，常表現(xiàn)為進(jìn)行性心室壁增厚和心臟收縮及舒張功能減退，病死率高，且易漏診、誤診。CA是淀粉樣變性患者預(yù)后不良的主要決定因素，如何與引起左心室肥厚的其他疾病進(jìn)行鑒別是臨床工作中亟待解決的問(wèn)題[1-3]。心臟增強(qiáng)MRI是目前診斷CA的一線技術(shù)，但淀粉樣變性常合并腎功能異常，限制了含釓對(duì)比劑的使用，而且大部分基層醫(yī)院無(wú)法進(jìn)行心臟MRI檢查[4]。超聲心動(dòng)圖是目前臨床評(píng)價(jià)心肌肥厚最常用的影像學(xué)檢查，如何充分使用這一檢查方法獲得的常規(guī)參數(shù)提高對(duì)CA患者的診斷效能有重要的臨床意義。既往超聲心動(dòng)圖相關(guān)的研究?jī)H局限于具體某一參數(shù)的比較，并未將各個(gè)參數(shù)整合成一個(gè)整體參數(shù)進(jìn)行比較分析。本研究擬采用LASSO回歸分析整合多種超聲常規(guī)參數(shù)建立超聲診斷模型，探究其對(duì)CA與其他心肌肥厚疾病的鑒別診斷價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 連續(xù)納入2014年1月—2019年1月北京大學(xué)第一醫(yī)院臨床確診為系統(tǒng)性淀粉樣變性患者33例，剔除1例合并重度腎功能不全、1例合并左束支傳導(dǎo)阻滯及11例心臟MRI檢查無(wú)延遲強(qiáng)化者，共20例符合臨床CA診斷。選取其中11例左心室壁增厚患者作為CA左心室增厚組。納入同期臨床確診為高血壓合并左心室肥厚或肥厚型心肌病患者58例，剔除16例梗阻性肥厚型心肌病、10例心尖肥厚型心肌病、2例心肌梗死、2例高度房室傳導(dǎo)阻滯、1例急性心功能不全者，共27例納入非CA左心室增厚組。另選取同期住院心臟增強(qiáng)MRI和超聲心動(dòng)檢查無(wú)明顯異常的22例作為對(duì)照組。所有研究對(duì)象均同期完成心臟增強(qiáng)MRI和超聲心動(dòng)圖檢查。本研究經(jīng)北京大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

1.1.1 納入標(biāo)準(zhǔn) CA左心室增厚組納入標(biāo)準(zhǔn)：心臟外其他部位組織活檢（腹部脂肪墊、直腸、腎臟、骨髓、舌體、唇腺、皮膚等）證實(shí)有淀粉樣物質(zhì)沉積（剛果紅染色陽(yáng)性）；心臟MRI可見(jiàn)彌漫性心內(nèi)膜下或透壁延遲強(qiáng)化，或局灶性、斑片狀延遲強(qiáng)化；超聲心動(dòng)圖示左心室壁平均厚度（室間隔厚度與左心室游離壁厚度均值）＞12 mm。

非CA左心室增厚組納入標(biāo)準(zhǔn)：滿足①或②中任意1項(xiàng)，①診斷為非梗阻性肥厚型心肌病：心臟彩色多普勒超聲顯示左心室任意節(jié)段室壁厚度≥15 mm、心臟MRI等檢查排除其他引起左心室壁增厚的疾病，且無(wú)流出道梗阻表現(xiàn)；②高血壓合并左心室肥厚：確診高血壓病，心臟MRI等排除其他導(dǎo)致左心室肥厚的原因，且滿足以下任1項(xiàng)：心臟彩色多普勒超聲檢查測(cè)得左心室質(zhì)量指數(shù)（left ventricular mass index，LVMI）≥115 g/m2（男）、≥95 g/m2（女）；超聲測(cè)得舒張末期室間隔厚度（interventricular septal thickness，IVST）或左心室后壁厚度（left ventricular posterior wall thickness，LVPWT）≥11 mm；心電圖測(cè)得Sokolow-Lyon指數(shù)（SV1+RV5）＞4.0 mV（男）或3.5 mV（女）。

1.1.2 排除標(biāo)準(zhǔn) 合并瓣膜性心臟病、先天性心臟病、重度冠狀動(dòng)脈粥樣硬化、心肌梗死病史、急性心功能不全、二至三度房室傳導(dǎo)阻滯、左束支傳導(dǎo)阻滯、重度腎功能不全[估算的腎小球?yàn)V過(guò)率（eGFR）＜30 ml/（min·1.73 m2）]。

1.2 收集臨床信息 收集所有研究對(duì)象的性別、年齡、既往史、臨床癥狀及體征、治療情況、血肌酐、eGFR、B型利鈉肽（BNP）、心肌鈣蛋白I（cTnI）、心電圖、超聲心動(dòng)圖、心臟MRI結(jié)果。對(duì)于CA患者，根據(jù)血清及尿液免疫固定電泳、血清及尿液游離輕鏈測(cè)定、活檢組織的免疫組化染色或質(zhì)譜分析結(jié)果確定分型。11例CA患者中，1例行骨髓穿刺活檢，2例行腹壁脂肪活檢，8例行腎臟穿刺活檢。11例活檢組織均經(jīng)免疫組化染色顯示為AL型。

1.3 超聲心動(dòng)圖檢查 采用GE Vivid E9型彩色多普勒超聲診斷儀，M3S型探頭（頻率2～4 MHz）。后處理分析使用GE EchoPAC超聲工作站。

患者取左側(cè)臥位，同步記錄心電圖，平靜呼吸。由2位有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師完成檢查，并存儲(chǔ)全套原始數(shù)據(jù)圖像（包含心尖二腔、三腔、四腔長(zhǎng)軸二維動(dòng)態(tài)圖像）。常規(guī)超聲心動(dòng)圖參數(shù)測(cè)量按照美國(guó)超聲協(xié)會(huì)超聲心動(dòng)圖指南的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范測(cè)量：胸骨旁左心室長(zhǎng)軸切面測(cè)量左心室舒張末期內(nèi)徑（ left ventricular end-diastolic diameter，LVEDD）、左心室收縮末期內(nèi)徑（left ventricular end-systolic diameter，LVESD）、左心房前后徑（left atrial diameter，LAD）、LVPWT、IVST；心尖四腔以Simpson雙平面法測(cè)量左心室射血分?jǐn)?shù)（left ventricular ejection fraction，LVEF）；采用脈沖多普勒測(cè)量二尖瓣口舒張?jiān)缙诜逯担‥峰）、舒張晚期峰值（A峰），計(jì)算E/A；組織多普勒測(cè)量二尖瓣環(huán)室間隔側(cè)舒張?jiān)缙趀′峰值速度，計(jì)算E/e′。根據(jù)公式（1）、（2）計(jì)算左心室質(zhì)量（left ventricular mass，LVM）及左心室質(zhì)量分?jǐn)?shù)（left ventricular mass index，LVMI）。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 26.0、MedCalc 19.2和易侕軟件，正態(tài)分布的計(jì)量資料用±s表示，3組間比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD法。非正態(tài)分布的計(jì)量資料用M（Qn）表示，組間比較采用Kruskal-Wallis秩和檢驗(yàn)。計(jì)數(shù)資料組間比較采用χ2檢驗(yàn)或Fisher確切概率法。兩兩比較采用Bonferroni法校正顯著性水平。采用受試者工作特征（ROC）曲線設(shè)定參數(shù)的截?cái)嘀?，評(píng)價(jià)其診斷效能。采用易侕統(tǒng)計(jì)軟件的R glmnet模塊進(jìn)行LASSO回歸分析進(jìn)行變量選擇，使用交叉驗(yàn)證法選擇λ建立積分模型，對(duì)患者進(jìn)行積分。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 臨床資料比較 與對(duì)照組和非CA左心室增厚組比較，CA左心室增厚組患者性別、年齡、舒張壓、eGFR差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。CA左心室增厚組收縮壓低于非CA左心室增厚組（P＜0.05）。與對(duì)照組及非CA左心室增厚組比較，CA左心室增厚組紐約心功能分級(jí)更差（P＜0.01），BNP、cTnI更高（P＜0.05），僅在CA左心室增厚組出現(xiàn)心電圖肢體導(dǎo)聯(lián)低電壓（表1）。

表1 各組受檢者一般臨床資料比較

2.2 常規(guī)超聲心動(dòng)圖參數(shù)比較 與對(duì)照組及非CA左心室增厚組比較，CA 左心室增厚組LVEDD 較小，LVEF 較低（P均＜0.05），E/e′較高（P均＜0.01）。CA 左心室增厚組和非CA 左心室增厚組LVMI 均高于對(duì)照組（P＜0.01），前者IVST 與LVPWT 均增厚（表2、圖1）。在各個(gè)單一常規(guī)超聲心動(dòng)圖參數(shù)中，E/e′區(qū)分CA 左心室增厚組及非CA 左心室增厚組的ROC 曲線下面積（AUC）最大，為0.823，截點(diǎn)值為13.85，敏感度為100%，特異度為58%（圖2）。LVPWT區(qū)分CA 左心室增厚組及非CA 左心室增厚組的AUC為0.792，截點(diǎn)值為1.15，敏感度為100%，特異度為50%。LVEDD、LVEF區(qū)分CA 左心室增厚組及非CA 左心室增厚組的AUC 均＜0.5。

2.3 超聲心動(dòng)圖常規(guī)參數(shù)的LASSO 回歸分析 將超聲心動(dòng)圖常規(guī)參數(shù)LVEDD、LVESD、LAD、LVEF、LVPWT、IVST、E/e′和E/A 納入LASSO 回歸。使用交叉驗(yàn)證法選擇λ，通過(guò)篩選后建立超聲心動(dòng)圖積分模型：Score1=-1.187×LVEDD-0.183×LAD-0.016×LVEF+3.652×LVPWT-2.094×IVST+0.325×E/e′ -1.289×E/A-3.960×E/A NA（NA 指數(shù)據(jù)缺失時(shí)模型自動(dòng)判定的分類變量）。計(jì)算LASSO 積分，CA 左心室增厚組積分高于非CA 左心室增厚組和對(duì)照組[0.385（-0.321，2.200）比-2.537（-2.881，-1.926），-3.834（-4.615，-2.943），P均＜0.001]。LASSO 積分鑒別CA 左心室增厚組和非CA 左心室增厚組的ROC 曲線顯示，該積分診斷CA 的AUC為1.000，95%CI1.000～1.000，最佳閾值為-0.702，特異度、敏感度均為100%（圖2）。

表2 各組常規(guī)超聲心動(dòng)圖參數(shù)比較

圖1 超聲心動(dòng)圖表現(xiàn)。CA 左心室增厚患者室間隔厚度及左心室后壁厚度明顯增加，心肌組織回聲增強(qiáng)且不均勻，左心室舒張功能顯著下降（A）；非CA 左心室增厚患者室間隔厚度及左心室后壁厚度明顯增加，心肌組織回聲相對(duì)均勻，左心室舒張功能下降（B）；對(duì)照組室間隔厚度及左心室后壁厚度正常，心肌組織回聲均勻，左心室舒張功能正常（C）

圖2 不同指標(biāo)區(qū)分CA 左心室肥厚與非CA 左心室肥厚的ROC 曲線

3 討論

淀粉樣變性是一種可累及心臟等多種器官的系統(tǒng)性疾病。準(zhǔn)確診斷心臟受累是盡早采取適宜治療方案和避免不可逆損害的關(guān)鍵。然而，如何鑒別CA 與表現(xiàn)為左心室肥厚的其他疾病目前仍是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的工作。LASSO 算法是一種同時(shí)進(jìn)行特征選擇和正則化（數(shù)學(xué)）的回歸分析方法，它通過(guò)在最小二乘基礎(chǔ)上構(gòu)造一個(gè)懲罰函數(shù)，得到一個(gè)較為精煉的模型，從而增強(qiáng)統(tǒng)計(jì)模型的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性和可解釋性，是一種新穎而有效的統(tǒng)計(jì)學(xué)算法。本研究利用LASSO 回歸分析，將LVEDD 等常規(guī)超聲心動(dòng)圖參數(shù)整合得出一個(gè)超聲積分，通過(guò)ROC 曲線分析發(fā)現(xiàn)該積分用于鑒別CA 左心室增厚及非CA 左心室增厚的特異度及敏感度均為100%，區(qū)分能力優(yōu)于任意一個(gè)單一的常規(guī)超聲參數(shù)。目前相關(guān)研究均局限于分別比較單一超聲參數(shù)或指標(biāo)區(qū)分CA 左心室肥厚及非CA 左心室肥厚，且特異度較差，因此目前常規(guī)超聲心動(dòng)圖更多地應(yīng)用于CA 篩查。本研究利用LASSO 回歸分析整合多個(gè)超聲參數(shù)建立積分模型用于區(qū)分CA左心室肥厚及非CA左心室肥厚，既往鮮有相關(guān)報(bào)道[5-6]，并初步顯示了良好的鑒別效果。該結(jié)果提示超聲心動(dòng)圖應(yīng)用于左心室肥厚病因的鑒別診斷時(shí)，結(jié)合多個(gè)參數(shù)綜合判斷有助于提高鑒別效力。

心內(nèi)膜心肌活檢是診斷CA 的“金標(biāo)準(zhǔn)”，心肌組織病理標(biāo)本中如果發(fā)現(xiàn)有淀粉樣物質(zhì)，則可確診為CA。然而，由于心內(nèi)膜心肌活檢技術(shù)難以普遍開(kāi)展，同時(shí)伴隨有相對(duì)較高的檢查風(fēng)險(xiǎn)和并發(fā)癥幾率，限制了其在臨床中的廣泛應(yīng)用[7]。在臨床實(shí)際過(guò)程中進(jìn)行心肌活檢的患者比例極低，因此本研究采用增強(qiáng)心臟MRI檢查中心肌存在延遲強(qiáng)化作為判斷系統(tǒng)性淀粉樣變性患者CA 的標(biāo)準(zhǔn)。既往研究證實(shí)，心臟MRI延遲強(qiáng)化與心肌活檢高度相關(guān)，系統(tǒng)性回顧結(jié)果顯示增強(qiáng)心臟MRI 診斷CA 的敏感度及特異度分別高達(dá)85%及92%，因此目前很多研究均以MRI 作為淀粉樣變性患者心肌受累的替代標(biāo)準(zhǔn)[8-9]。近年來(lái)，超聲心動(dòng)圖的應(yīng)變用于鑒別CA 與其他左心室肥厚疾病的研究很多，結(jié)果發(fā)現(xiàn)CA 患者心肌應(yīng)變減低，部分有心尖保留現(xiàn)象[10-11]，但是因?yàn)樾枰獙Ｓ玫臏y(cè)量軟件，而且不是臨床常規(guī)測(cè)量指標(biāo)，尚無(wú)法在臨床廣泛開(kāi)展，其臨床應(yīng)用價(jià)值有限。

由于心肌活檢、心臟增強(qiáng)MRI 以及超聲心肌應(yīng)變檢測(cè)在目前的臨床實(shí)踐中往往難以獲得或存在其他限制，因此本研究重點(diǎn)關(guān)注簡(jiǎn)便易得的超聲心動(dòng)圖常規(guī)參數(shù)。從單一的超聲指標(biāo)來(lái)看，CA 左心室肥厚大部分為對(duì)稱性，左心室收縮功能輕度降低，但左心室舒張功能降低明顯，尤其是E/e′明顯高于其他原因引起的左心室肥厚。E/e′區(qū)分CA 左心室肥厚和其他原因引起的左心室肥厚的AUC 達(dá)0.823。Zhang 等[12]研究發(fā)現(xiàn)，CA組E/e′為18.5±3.8，肥厚型心肌病組為14.4±4.3，與本研究結(jié)果類似，提示在臨床上對(duì)可疑患者要特別關(guān)注該指標(biāo)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)左心室肥厚同時(shí)伴有E/e′顯著升高時(shí)，需考慮是否為CA。單一的超聲常規(guī)參數(shù)的鑒別效力有限，但將具有鑒別意義的常規(guī)參數(shù)整合為L(zhǎng)ASSO 積分后，大大提升了鑒別效力。本研究也提示CA 患者的心功能更差，更容易伴有BNP 升高、肌鈣蛋白升高、肢體導(dǎo)聯(lián)低電壓，與既往研究一致[13-15]。

本課題建立的超聲積分模型AUC為1.000，似乎表明超聲用于鑒別CA 左心室肥厚與其他左心室肥厚疾病的敏感度及特異度均極佳，實(shí)際上，這個(gè)結(jié)果可能是選擇性偏倚所致，僅適用于本課題內(nèi)的人群。本研究存在一定的局限性：本研究為回顧性觀察性研究，樣本量較少。但本研究關(guān)注的CA 屬于低發(fā)病率疾病，而且本研究中CA 通過(guò)心臟增強(qiáng)MRI 延遲強(qiáng)化陽(yáng)性確診，排除了未行心臟MRI 的患者，使得納入研究的病例數(shù)有限。今后需要進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量，調(diào)整模型，并進(jìn)行外部驗(yàn)證后才能應(yīng)用于臨床。但本研究仍然很有創(chuàng)新意義，提示超聲多參數(shù)的整合是一種很有前景的鑒別方法。