《Journal of Electrocardiology》：Evaluation of new vectorcardiography algorithms for identifying left ventricular hypertrophy and impaired systolic function
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雅内克·萨拉茨基（Janek Salatzki）|阿恩·克里斯蒂安·施瓦茨（Arne Kristian Schwarz）|莎拉·沃尔夫斯特勒（Sarah Wolfsteller）|尼古拉斯·海因（Nicolas Hein）|埃里卡·波约·梅迪纳（Erika Poyo Medina
雅内克·萨拉茨基（Janek Salatzki）|阿恩·克里斯蒂安·施瓦茨（Arne Kristian Schwarz）|莎拉·沃尔夫斯特勒（Sarah Wolfsteller）|尼古拉斯·海因（Nicolas Hein）|埃里卡·波约·梅迪纳（Erika Poyo Medina）|诺伯特·弗雷（Norbert Frey）|亨宁·斯滕（Henning Steen）|弗洛里安·安德烈（Florian André）|亚历山大·帕索（Alexander Passow）
德国海德堡大学医院心脏病学、血管病学和肺病学系，69120海德堡
摘要
背景
及时诊断收缩功能障碍和左心室肥厚（LVH）仍然是一个临床挑战。常规心电图在检测早期或细微的结构异常方面诊断准确性有限。矢量心电图（VCG）可以捕捉心脏电活动和复极化的空间和时间特征，可能为筛查结构性心脏病提供一种快速、可扩展且成本效益高的替代方法。
目的
评估VCG在识别收缩功能障碍和左心室肥厚方面的诊断性能，并与心脏磁共振成像（CMR）进行比较。
方法
这项前瞻性病例对照研究包括245名同时接受CMR和VCG检查的参与者。在245名参与者中，40人的左心室射血分数（LVEF）降低（<40%），208人符合LVH的CMR标准；34人同时患有这两种情况。患者被分类为收缩功能障碍（左心室射血分数[LVEF] <40%）、LVH（左心室质量≥55 g/m2）或心脏结构正常的对照组。VCG使用五导联系统（cardisiography）进行采集，信号由AI算法处理，提取出583个参数。以CMR作为参考标准评估诊断性能。
结果
复极时间差比值（Rpeak–Tonset / QRSend–Tpeak）在收缩功能障碍的诊断中表现出最佳性能，曲线下面积（AUC）为0.843，灵敏度为80.0%，特异性为83.9%。在LVH患者中，三个参数——T波方位、T波幅度和方位变异性——的AUC范围为0.739至0.791。收缩功能障碍的总体诊断准确率为81.7%，LVH为88.2%，LVEF降低和LVH同时存在的复合表型的准确率为83.1%。
结论
VCG能够可靠地检测左心室收缩功能障碍和肥厚。这种方法提供了一种可扩展且易于解释的筛查工具，特别是在先进心脏成像资源有限的环境中特别有价值。需要未来的多中心研究来验证这些发现并支持临床应用。
引言
射血分数降低的心力衰竭（HF）是一个重大的公共卫生问题，其发病率和死亡率持续较高[1]，[2]。左心室肥厚（LVH）对HF和其他心血管疾病的预后具有重要影响[3]，[4]。及早诊断HF和LVH对于及时开始治疗至关重要。然而，由于这些心脏改变通常较为微妙且逐渐发展，因此诊断存在挑战[5]。无创技术在早期检测中起着关键作用，从而可以实现更有效的治疗。建议对心力衰竭或心肌病患者进行超声心动图（echocardiography）的初次评估和持续随访[6]，[7]。此外，建议对心肌病患者进行心脏磁共振成像（CMR）的初次评估[7]。然而，超声心动图和CMR都资源密集，通常成本较高，等待时间较长，并需要专业人员。因此，对于一种更快、更经济且易于获取的无创检测方法的需求日益增加，以检测功能和结构改变。
心电图（ECG）是患者初次评估和随访的关键组成部分[8]，[9]。然而，传统的ECG方法由于其二维性质，在检测这些状况方面的灵敏度有限[8]，[9]。相比之下，矢量心电图（VCG）提供比2D表面ECG更丰富的空间和时间信息。现代临床VCG可以追溯到20世纪中叶的发展（例如，弗兰克正交导联系统），随后经历了临床应用的衰退期，然后通过从标准12导联ECG数学合成VCG以及最近的AI辅助分析而复兴[10]，[11]，[12]。这些进步使得对去极化和复极化矢量的评估更加可靠，具有确定的诊断和预后价值。它能够在平面上实现对整个电传导过程的空间表示，而ECG则不能。通过在三个平面（水平、前方和矢状）记录信号，实现了空间表示[12]，[13]，[14]。这可能为检测HF和LVH提供新的诊断可能性。
本研究的目的是评估改进型VCG在检测功能障碍和结构改变方面的诊断潜力，特别是收缩功能障碍和LVH。该研究将评估VCG是否作为一种更快、更经济且易于获取的无创诊断工具，在临床实践中具有更高的可行性。
章节摘要
研究设计
这项前瞻性病例对照研究招募了收缩功能障碍患者、左心室肥厚（LVH）患者以及同时具有LVEF降低和LVH的患者，以研究VCG信号中与心脏功能障碍和结构重塑程度相关的特定模式。使用VCG识别结构心脏异常的总体分析工作流程如图1所示。
研究人群的基线特征
共有245人参与了这项研究，包括具有结构和/或功能性心脏异常的患者以及CMR上无异常的对照组。各组是根据CMR事先定义的，并且不相互排斥，即组3代表了这两种表型的重叠部分。在245名参与者中，40人的左心室射血分数（LV-EF < 40%）在心脏MRI上被确认
主要发现总结
本研究评估了VCG在检测左心室收缩功能障碍和肥厚方面的诊断价值，以CMR作为参考标准。在分析的583个VCG衍生的参数中，选定的标志物在区分射血分数降低的患者和左心室肥厚患者与对照组方面表现出高诊断准确性。VCG方法显示出良好的灵敏度和特异性，支持其作为无创和易于获取的工具的潜力
结论
本研究强调了VCG作为一种无创工具在识别射血分数降低的患者和LVH方面的诊断潜力。重要的是，我们的发现支持将VCG作为一种可扩展的筛查工具，用于早期识别亚临床心脏疾病。其快速的采集速度、较低的操作依赖性和低成本使其特别适合在社区环境、初级保健以及先进成像模式获取有限的地区使用。
如果在
伦理批准和知情同意
该研究得到了海德堡医学院伦理委员会的批准（S-421/2022），并遵循了《赫尔辛基宣言》进行。所有研究参与者都提供了书面知情同意。
CRediT作者贡献声明
雅内克·萨拉茨基：撰写——审阅和编辑、撰写——原始稿件、可视化、监督、项目管理、方法学、调查、正式分析、数据管理、概念化。阿恩·克里斯蒂安·施瓦茨：撰写——审阅和编辑、撰写——原始稿件、可视化、验证、监督、软件、资源、方法学、调查、正式分析、数据管理、概念化。莎拉·沃尔夫斯特勒：撰写——审阅和编辑、软件、方法学、正式
利益冲突声明
雅内克·萨拉茨基获得了德国心血管研究中心（DZHK）、德国心脏基金会（German Heart Foundation）和Cardisio GmbH的研究资助。阿恩·克里斯蒂安·施瓦茨和亚历山大·帕索报告与Cardisio GmbH有雇佣或咨询关系。
致谢
我们感谢海德堡大学医院心脏病学、血管病学和肺病学部门的技术人员提供的图像采集支持。
