心肌主动应变能量密度与收缩力：左心室功能与心血管风险评估的新一代预后工具

《European Heart Journal - Imaging Methods and Practice》：Myocardial active strain energy density and contractance: novel prognostic tools for left ventricular function and cardiovascular risk

本刊推荐一项开创性研究：为解决左心室功能评估中传统指标（如LVEF、GLS）受负荷依赖性和几何形态干扰的局限，研究者提出心肌主动应变能量密度（MASED）这一基于工程力学原理的新参数。通过整合应力-应变曲线面积量化心肌单位体积做功，研究证实其亚型GLASED在44,957人社区队列中对全因死亡和主要不良心血管事件（MACE）的预测能力超越23项现有指标。该成果为心衰风险分层、病理性与生理性肥厚鉴别提供了机制导向的精准工具，有望重塑心血管预后评估范式。

　　

在心血管疾病诊疗中，准确评估左心室功能一直是临床医生和科研人员面临的重大挑战。传统指标如左心室射血分数（LVEF）和全球纵向应变（GLS）虽广泛应用，却存在明显局限：LVEF易受心脏几何形态改变的影响，例如心肌肥厚或心腔扩大会使其数值失真；GLS则对后负荷变化敏感，在血压升高或降低时可能无法真实反映心肌的收缩能力。这些不足导致现有指标在预测患者预后、特别是死亡和心衰等重大事件时，常常力不从心。因此，临床迫切需要一种能整合力学原理、更直接反映心肌自身工作状态的评估新方法。

为解决这一难题，由David H. Maclver教授牵头，联合曼彻斯特大学、巴茨健康 NHS 信托等多中心团队，在《European Heart Journal - Imaging Methods and Practice》发表了一项重要研究，系统提出并验证了“心肌主动应变能量密度”（Myocardial Active Strain Energy Density, MASED）这一全新概念。MASED 源于工程学中的应变能量密度原理，通过计算心肌应力-应变环内的面积，直接量化单位体积心肌在收缩过程中所做的功（单位：kJ/m3）。其核心亚型包括纵向主动应变能量密度（GLASED）和圆周向主动应变能量密度（CASED），二者之和可得到总主动应变能量密度（SASED）。研究团队利用心血管磁共振成像（CMR）技术，首先在183例高血压心脏病、扩张型心肌病和淀粉样心肌病患者中验证GLASED的预后价值，随后在英国生物银行44,957名社区人群的大规模队列中，将GLASED与23项左心室结构和功能指标进行对比，并通过完全卷积神经网络自动化分析影像数据。关键方法还包括使用Lamé方程计算心肌应力（整合收缩压、舒张末期壁厚和左心室内径），并结合GLS或GCS应变值代入能量密度公式。所有计算均通过在线工具（GLASED计算器）实现标准化输出，显著提升临床适用性。

预后研究：死亡率和主要不良心血管事件

在疾病队列中，GLASED、CASED和SASED对10年预期生存率的预测均优于LVEF和应变指标。尤其在淀粉样心肌病中，LVEF严重低估风险，而MASED亚型准确捕捉到心肌做功不足的本质。在社区队列中，GLASED表现出最强的风险判别能力：其全因死亡风险比（HR）达1.38，在Akaike信息准则（AIC）排名中位列第一，且Kaplan-Meier曲线在三分组间呈现显著分离（P=0.0003），而心肌做功指数（MWI）和每搏功的预测价值均不显著。

MASED整合关键风险因素

MASED 成功融合了四大独立预后变量：收缩压（后负荷）、左心室内径（前负荷）、壁厚（几何形态）和心肌应变（收缩功能）。在高血压心脏病中，代偿性肥厚虽降低壁应力，但心肌应变下降更显著，导致GLASED降低；在扩张型心肌病中，心腔扩大增加应力需求，而心肌收缩力不足致应变急剧下降，GLASED显著恶化。这一机制解释了MASED能够捕捉负荷-容量-收缩功能间失衡的独特优势。

对心力衰竭的启示

GLASED在心力衰竭风险预测中同样表现突出（HR=1.41），显著优于GLS（HR=1.30）。其数值与预期BNP水平高度吻合，提示MASED可作为心衰严重程度的替代指标。研究还发现，运动员生理性肥厚时GLASED正常而MASE（全局做功）升高，病理性肥厚（如淀粉样变）则二者均下降，表明MASED有望用于鉴别生理性与病理性心肌肥厚。

MASED与现有指标的对比优势

与传统指标相比，MASED具有六大理论优势：基于工程物理学原理、校正几何形态和血压影响、直接量化心肌单位体积做功、整合已知风险因子、适用于跨尺度研究（离体-在体）。尤其值得注意的是，MWI因使用腔室内压而非心肌应力，且忽略几何变异，其预测价值显著低于MASED；每搏功依赖腔室信息而非心肌参数，亦逊于MASED。

MASED的测量与正常值

通过CMR或超声心动图均可计算MASED，需输入收缩压、舒张末期壁厚、左心室内径和GLS四项参数。健康年轻人GLASED参考值约2.3 kJ/m3（男性）至2.3 kJ/m3（女性），随年龄增长而下降。 veteran运动员（平均54岁）GLASED降至1.9 kJ/m3，反映增龄性心肌功能减退。

局限与未来方向

MASED目前存在测量复杂度较高、需多参数输入可能引入误差、缺乏特定疾病（如瓣膜病、缺血性心脏病）验证数据等局限。作者呼吁开展前瞻性多中心研究，进一步明确其在各类临床场景中的效用，并探索与生物标志物、人工智能工具的整合策略。

本研究通过严谨的力学推导和大规模临床验证，确立了MASED作为心肌功能评估新标准的潜力。其能够穿透传统指标的表象局限，直击心肌做功的力学本质，为心血管风险预测、心衰管理及心肌疾病鉴别提供了前所未有的精准视角。尽管仍需更多实践检验，MASED无疑已为心脏功能学研究开辟了一条充满希望的工程物理学路径。