结合左心房前后径（LAAP）与上下径（LASI）的随机生存森林模型预测左单侧胸腔镜消融术后心房颤动复发

《Journal of Cardiovascular Development and Disease》：A Random Survival Forest Model Incorporating Dual Left Atrial Diameters for Predicting Atrial Fibrillation Recurrence After Left Unilateral Thoracoscopic Ablation

　　

背景：左心房前后径（LAAP）常用于评估胸腔镜心房颤动（AF）消融术后的左心房重塑及复发风险，但可能无法完全反映心房增大，而容积评估存在设备及操作者相关的局限性。研究人员旨在开发一种通过纳入互补性左心房内径来预测AF复发的方法。方法：这项单中心回顾性研究纳入563例行左单侧胸腔镜消融的患者，其中2018年1月至2022年12月的430例患者被分配到训练集，2023年1月至2024年12月的133例患者被分配到测试集。模型开发在训练队列中进行。采用Harrell’s C-index和受试者工作特征曲线评估模型性能。该模型进一步转化为风险评分系统（LATA）以应用于临床。结果：LAAP和左心房上下径（LASI）是1年AF复发的显著预测因子，截断值分别为4.7 cm和7.0 cm。纳入包括LAAP和LASI在内的六个选定变量的RSF模型在训练集和测试集的AUC分别为0.834和0.795。LATA评分显示出良好的区分度，并能有效分层复发风险。结论：研究人员开发的结合LAAP和LASI的机器学习模型及评分系统（LATA）显示出良好的预测性能和潜在的临床实用性。

心房颤动（AF）是临床上最常见的持续性心律失常，具有高患病率、高致残率和沉重的医疗负担。微创心外膜消融（MIEA）因能形成连续透壁的消融病灶，已成为AF治疗的重要策略。研究人员所在中心既往报道了经左单侧胸腔镜入路的改良心外膜消融技术——梅氏迷你迷宫（Mei Mini Maze）手术，虽然具有良好的节律控制效果，但部分患者术后仍出现AF复发。由于该手术为侵入性操作，术前准确评估复发风险对优化患者筛选与治疗决策至关重要。左心房重塑与AF复发密切相关，左心房内径是评估重塑程度的直接指标。临床上最常用的是左心房前后径（LAAP），但单一直径可能无法充分反映不对称性左房增大，且测量易受主动脉根部等周围结构影响；左心房容积评估又高度依赖设备和操作者经验。研究人员观察发现，部分患者LAAP无明显增大但左心房上下径（LASI）显著增加，因此开展了此项研究，旨在明确联合LASI是否能提供增量预测价值，并建立预测模型。

这项单中心回顾性研究纳入2018年1月至2024年12月于上海交通大学医学院附属新华医院接受左单侧胸腔镜消融的563例患者，其中2018年1月至2022年12月的430例为训练集，2023年1月至2024年12月的133例为测试集。结局为术后1年内AF复发。研究表明，LAAP和LASI均为复发的独立预测因子；基于随机生存森林（RSF）的模型以及简化得到的LATA评分系统均显示出良好的区分度和临床实用性，为术前风险分层提供了有效工具。

研究采用了以下关键技术方法：首先，使用最小绝对收缩和选择算子（LASSO）回归结合5折交叉验证进行特征筛选，从16个基线变量中选出6个预测因子；其次，构建并比较了Cox比例风险回归（CoxPH）、弹性网络正则化Cox回归（EN-Cox）、XGBoost-Cox、生存支持向量机（Surv-SVM）和随机生存森林（RSF）五种生存模型，根据一致性指数（C-index）选定RSF为最终算法；再次，通过SHapley Additive exPlanations（SHAP）方法对模型预测进行个体化解释；最后，采用替代模型将RSF预测的1年复发概率转化为简化的LATA评分系统，以方便临床使用。

3.1 基线特征与随访结局：在563例患者中，74例（13.1%）在术后1年内发生AF复发。训练集中，复发组AF病程显著更长（中位数3年对1年，p=0.035），非阵发性AF比例更高（71.7%对51.7%，p=0.009）。复发组的LAAP（4.48 cm对4.06 cm）、左心房左右径（LAML，4.92 cm对4.60 cm）、LASI（7.03 cm对6.39 cm）、二尖瓣反流（MR，3 mL对1 mL）及三尖瓣反流（TR，5 mL对2 mL）均显著大于非复发组。所有患者均成功完成手术。

3.2 1年术后AF复发的相关因素：单因素Cox回归显示AF病程、冠心病、非阵发性AF、LAAP、LAML、LASI、MR和TR与复发显著相关。因各左房内径间存在共线性，将三个径线分别纳入多因素模型，结果显示LAAP（HR=2.012）和LASI（HR=1.976）均独立相关，LAML仅呈临界关联（p=0.077）。当LAAP与LASI同时纳入同一模型时，LASI仍独立相关（HR=1.734），LAAP失去统计学意义，提示LASI可能提供了超越LAAP的预后信息。

3.3 模型性能：LASSO回归从16个特征中筛选出6个变量：LASI、LAAP、AF病程、AF类型、TR和年龄。RSF模型在训练集和测试集均取得最高C-index（0.83和0.78），12个月AUC分别为0.834和0.795，内部验证AUC为0.790，校准良好。

3.4 LASI的增量预测价值评估：将LASI从模型中移除后，训练集AUC由0.834降至0.803（p=0.048），测试集AUC由0.795降至0.736（p=0.304）；C-index差异分别为0.041和0.046；总体净重分类改善指数（NRI）分别为0.720和0.613；决策曲线分析显示在10%-40%阈值概率内净获益降低。这些结果提示LASI可能提供额外预测价值。

3.5 两个临床病例的基于SHAP的RSF模型解释：病例1无复发，较小的LASI和LAAP及较短AF病程等特征，使预测风险低于训练集平均水平；病例2于术后11个月复发，该患者LAAP无明显增大，但LASI显著增大，成为促使模型预测风险增加的最主要因素。SHAP瀑布图直观展示了每个特征对个体预测的贡献方向与大小，体现了模型的临床可解释性。

3.6 LATA风险评分系统的开发：为增强临床实用性，研究将RSF模型转化为简化评分系统LATA，由LAAP与LASI联合重塑模式、TR、AF病程、AF类型和年龄构成。LATA与RSF预测的R²为0.789，12个月AUC在训练集和测试集分别为0.741和0.750；按评分分层后，无AF复发比例随风险等级升高而逐步下降，训练集和测试集均显示出显著的风险分层能力。

讨论部分指出，AF管理的核心是恢复并维持窦性心律，导管消融的持久性有限，外科消融虽效果好但创伤大，梅氏迷你迷宫手术在减少创伤的同时保留了疗效，但仍有部分患者术后复发。左房增大反映心房结构重塑和电学基质，LAAP的局限性使得多径线评估可能更有价值。RSF作为非参数集成学习方法，能有效处理多个相关性较强的变量，通过构建多棵生存树并随机筛选变量，降低了单一变量主导模型的概率。本研究中TR而非MR与复发一致相关，TR可能反映右心房及右侧心脏结构重塑，提示更广泛的“双心房”病理过程。LATA评分作为简化工具，将复杂的机器学习模型转化为易于临床应用的计分系统。研究局限性包括单中心设计、测试集事件数较少导致置信区间较宽、间断心电监测可能遗漏无症状复发、未纳入左房容积与应变比较、以及缺少左房容积指数（LAVI）作为参照。结论：在左单侧胸腔镜消融治疗AF的患者中，常规测量LASI在传统LAAP评估之外提供了互补的预后信息；结合LAAP、LASI和临床预测因子的RSF模型及LATA评分系统显示出良好的性能和潜在的临床实用性。