健康人群左心室应变-容积环：性别与年龄的作用

《Echocardiography》：Left Ventricular Strain-Volume Loops in a Healthy Population: The Role of Sex and Age

　　

摘要 背景：通过将左心室（LV）整体纵向应变（GLS）与心动周期中的LV容积相结合，可生成LV应变-容积环（SV-loops）。LV SV-loop衍生参数为多种心脏疾病中心肌收缩与容积的相互作用提供了新见解，甚至可能具有预后价值。本研究旨在描述健康成人人群的SV-loops，并探讨LV SV-loop特征的潜在性别及年龄差异。 方法：对125名18–72岁健康志愿者采集心尖两腔、三腔和四腔切面以测量GLS。研究人员使用定制软件将应变与容积数据结合构建SV-loops。衍生参数包括：（i）收缩期应变-容积关系线性斜率（S-Slope）；（ii）早期收缩期应变-容积关系线性斜率（ES-Slope）；（iii）早期舒张期应变-容积关系线性斜率（ED-Slope）；（iv）晚期舒张期应变-容积关系线性斜率（LD-slope）；（v）收缩与舒张应变-容积关系解耦（UNCOUP）。 结果：女性收缩期应变-容积关系值高于男性，S-Slope分别为0.19 %/mL m?2[0.17–0.22]与0.13 %/mL m?2[0.11–0.14]（p < 0.001）。同样，ED-Slope女性高于男性，分别为0.18 %/mL m?2[0.10–0.28]与0.12 %/mL m?2[0.06–0.18]（p = 0.003）。收缩与舒张应变-容积关系解耦值较低，均值为0.34 ± 1.1。此外，UNCOUP与年龄呈正相关（r = 0.4；p < 0.05）。 结论：女性收缩与早期舒张应变-容积关系较高，可能反映LV收缩的性别特异性差异。确切机制尚不清楚，这些发现提示心肌形变模式存在潜在变异，值得进一步研究。与既往研究一致，健康个体队列中识别出收缩与舒张应变-容积关系的相对耦合。然而，随年龄增长，解耦值升高，提示与年龄相关的心室力学改变可能随时间影响心功能。

论文解读

本研究发表于《Echocardiography》。目前，超声心动图是心脏病管理的重要工具，可无创评估心室功能。左室射血分数（LVEF）是风险分层与疾病管理的核心指标，而斑点追踪超声心动图（STE）获得的整体纵向应变（GLS）在检测左室（LV）功能不全方面比LVEF更敏感，且具有额外预后价值。但GLS仅捕捉舒张末期的心肌形变，无法反映整个心动周期的动态心脏机械变化。为克服此局限，研究人员引入应变-容积环（SV-loops），将LV GLS与同步测量的LV容积整合，更全面表征心肌机械特性与收缩-容积调节的相互作用，并在多种心血管疾病中显示出表征与预后潜力。然而，健康人群的SV-loop数据仍有限。因此，研究人员开展此项研究，旨在描述健康成人的LV SV-loop特征，并探讨性别与年龄差异。

为开展研究，研究人员从2014–2015年至三级中心门诊就诊的健康成人志愿者队列（Navigator研究）中选取受试者，年龄≥18岁，按18–29、30–39、40–49、50–59和60–72岁五组分层，每组男女各半。入选者接受体格检查、经胸超声心动图（TTE）与心电图基线评估，排除三个心尖切面均无法获得可靠应变测量者。图像由两名专职超声技师使用iE33或EPIC7系统（Philips Medical Systems）及X5-1矩阵探头采集，遵循美国超声心动图学会指南进行心腔定量。斑点追踪分析采用TomTec 2D Cardiac Performance Analysis（Image Arena 4.6），由两名研究者盲法测量。以心电图R波定义心动周期，主动脉瓣膜关闭时间定义收缩末期。于心尖两腔（A2C）、三腔（A3C）和四腔（A4C）视图进行LV应变分析，自动按美国心脏协会17节段模型分节跟踪，必要时手动调整边界。将TomTec导出的LV应变与容积数据通过MATLAB脚本（2019a）合成为SV-loops，采用300点三次样条插值处理收缩与舒张时段的时间GLS与容积曲线，以LV容积曲线最小、最大值分别标记收缩末与舒张末。从SV-loops中获得参数：收缩期应变-容积关系线性斜率（S-slope）、收缩期容积变化前5%的线性斜率（ES-slope）、舒张期容积变化前5%的线性斜率（ED-slope）、舒张期容积变化末5%的线性斜率（LD-slope），以及任一给定容积下收缩与舒张应变的平均差即解耦（UNCOUP），后者再分为早期解耦（UNCOUP-ED，舒张前2/3）与晚期解耦（UNCOUP-LD，舒张末1/3）。所有斜率参数按体表面积（BSA）校正。研究人员手动评估每条应变-容积图以核对时间与容积曲线，发现插值错误则剔除对应参数。统计上，按分布选用Shapiro-Wilk、t检验、Mann–Whitney U、卡方、Pearson/Spearman及相关ICC与Bland-Altman分析，以p<0.05为显著，使用SPSS 28.0分析。

研究结果

3.1 基线特征

共纳入125例符合标准者（中位年龄43岁，女性50%）。女性BSA较小，男性收缩压与舒张压较高。男性左室舒张末直径（LVEDD）、收缩末直径（LVESD）、舒张末容积（LVEDV）、收缩末容积（LVESV）及卒中容积（LV SV）均大于女性（p<0.001）。所有受试者LV功能正常，女性LVEF（59%±5 vs 56%±4，p<0.001）与GLS（?21%±2 vs ?19%±2，p<0.001）更高。传统舒张参数中，E波速度女性略高（p=0.002），E/e’比值女性稍高（p=0.037）。

3.2 应变-容积环特征

生成125例SV-loops，4例因容积时序或插值误差无法可靠计算部分特征。按性别分层显示：收缩参数（S-slope、ES-slope）经BSA校正后女性更高（p<0.001）。舒张参数（ED-slope、LD-slope）亦女性更高，ED-slope分别为0.18 %/mL m^?2[0.10–0.28]与0.12 %/mL m^?2[0.06–0.18]（p=0.003）。UNCOUP在男女均低（p=0.619），均值0.34%±1.1。UNCOUP与年龄呈正相关（r=0.40；p<0.05），老年组趋向更高解耦值。其余SV-loop参数与年龄无显著关联。UNCOUP与组织多普勒e’中度负相关（?0.48，p<0.05），与E/e’中度正相关（0.43，p<0.05）。

3.3 重复性

对20例进行重复性评估。组内变异总体中度至良好；组间分析显示收缩参数（S-slope、ES-slope）一致性中度至良好，而舒张参数（ED-slope、LD-slope、UNCOUP）变异较大。ICC示S-slope组内0.95、组间0.93；ED-slope组内0.87、组间0.58；UNCOUP组内0.78、组间0.46等。Bland-Altman分析见补充材料。

讨论总结

研究人员讨论指出，本研究描述了健康成人SV-loop衍生参数并探索了性别与年龄影响。结果发现，即使校正LV尺寸后，女性收缩与早期舒张应变-容积关系更高，凸显LV机械的性别差异，支持未来采用性别特异性参考值。舒张早期ED-slope更高可能提示女性在容积增加前已有更明显的纵向形变，类似于舒张期解旋产生更负压梯度以促进早期充盈。随着年龄增长，健康人总体仍相对耦合，但向解耦偏移，且与e’降低、E/e’升高等舒张功能减退标志共存。年龄相关早期舒张解耦可能反映细微心脏机械适应，如周向松弛增强代偿以维持充盈，既往层特异周向应变研究支持此代偿偏移。技术层面，SV-loops总体可行，但舒张中晚期插值误差（如舒张停滞期）可致部分参数剔除，未来需优化生理拟合。组间一致性受短时相应变-容积追踪影响，强调高时间分辨率的重要性。研究局限包括单中心、样本相对较小，且未纳入≥73岁人群，外推至高龄需谨慎。

结论部分原文意译：本研究概述了健康成人SV-loop衍生参数。技术识别出女性更高的收缩与早期舒张应变-容积关系，为性别相关心肌机械差异提供新见解。此外，观察到收缩与舒张应变-容积关系相对耦合，老年人趋向解耦。由于心脏充盈不仅涉及纵向运动，还包括周向与径向成分，这些发现突出了形变平面间的潜在代偿机制。未来研究整合周向与径向应变分析，可进一步阐明性别与年龄特异性重塑模式，加深对全生命周期与性别间心功能的理解。