术前血清可溶性ST2水平对心房颤动射频消融术后复发的预测价值研究

温旭涛，杨希立，舒建坤，许兆延，李炜杰（佛山市第一人民医院心血管内科，广东佛山 528000）

心房颤动（atrial fibrillation，AF）是临床上常见的快速性心律失常之一，是由于心房电活动紊乱或丧失导致的心房收缩功能障碍的临床综合征[1]。心房颤动患者一般具有血液高凝状态、血流动力学不稳定、易形成斑块等特点，可引起动脉栓塞、脑卒中、心肌梗死等多种严重并发症，致残率和致死率较高，影响患者的生活质量，甚至威胁患者的生命[2]。目前，治疗心房颤动的主要方法包括药物保守治疗、外科手术和射频消融术。药物治疗的周期较长，患者依从性差，且并发症较多[3]。传统外科手术对患者的创伤较大，而微创外科手术则存在消融不彻底等缺点[4]。近年来，射频消融术在治疗心房颤动患者中取得了良好的效果，能够更好地维持患者的窦性心律，提高患者的运动耐力，得到了临床医生和患者的广泛认可[5]。但射频消融术治疗心房颤动仍存在术后复发的问题，尤其是持续性房颤患者，术后1年复发率高达40%～50%[6]。因此，寻找早期预测心房颤动患者射频消融术后复发的有效指标对临床干预治疗、降低复发率有重要意义。可溶性生长刺激表达基因2（soluble growth stimulation expressed gene 2，sST2）蛋白是人类ST2的亚型之一，在炎症反应、心血管疾病、自身免疫性疾病等方面发挥着重要的作用[7]。研究表明，sST2在心房颤动患者的血清中高表达[8]，但其与患者术后复发的关系尚未完全明确。因此，本研究探讨术前sST2蛋白对心房颤动射频消融术后复发的预测价值，为临床个体化治疗提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究对象 选择2019年12月～2021年9月于佛山市第一人民医院行射频消融术治疗的心房颤动患者作为研究对象，其中120例为训练组，137例为验证组。训练组根据术后复发情况，将其分为复发组（41例）和非复发组（79例）。复发组男性23例，女性18例，年龄20～75（58.37±6.45）岁，平均身体质量指数（body mass index，BMI）为26.31±2.14 kg/m2，有吸烟史15例；非复发组男性48例，女性31例，年龄22～75（57.62±6.18）岁，平均BMI为26.75±2.06 kg/m2，有吸烟史26例。两组患者的性别、年龄、BMI，吸烟差异均无统计学意义（均P＞0.05）。本研究经我院医学伦理委员会审批。纳入标准：①符合心房颤动的诊断标准[9]，且入院时经标准12导联心电图确诊，经24 h动态心电图确诊为阵发性房颤或持续性房颤；②年龄20～75岁；③药物治疗无效，呼吸急促、心悸和运动不耐等典型临床特征明显，且符合射频消融术的手术指征；④心功能分级＞Ⅱ级；⑤临床资料完整。排除标准：①左室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）＜45%；②左房内径（left atrial diameter，LAD）＞55 mm ；③严重心肝肺疾病、甲状腺疾病及恶性肿瘤；④严重高血压、风湿性心脏病、甲状腺功能亢进等引发心房颤动的患者；⑤存在抗凝药物使用禁忌。

1.2 仪器与试剂 SpectraMax iD5全自动酶标仪（美国Molecular Devices公司），persage ST2试剂盒（美国Criticol diagnostics公司），BS 200全自动生化分析仪（美国Thermo Scientific公司），Fluoroskan Ascent FL全自动化学发光免疫分析仪（美国Thermo Scientific公司），LH750全自动血细胞分析仪（美国Beckman公司），HD6彩色多普勒超声诊断系统（荷兰Philips公司）。

1.3 方法

1.3.1 一般资料的收集：通过电子病历收集120例心房颤动患者的一般资料，包括年龄、性别、BMI，吸烟、病程、既往史（高血压、糖尿病、脑血管病、冠心病）、房颤类型（阵发性房颤、持续性房颤）、术中电复律情况、CHADS2评分。

1.3.2 心脏彩超检查：采用HD6彩色多普勒超声诊断系统检测患者术前LAD，左心室舒张末期内径（left ventricular end diastolic diameter，LVEDD）和LVEF。心脏彩超检查由经验丰富的超声医师完成，各指标均连续测量3个心动周期取平均值。

1.3.3 血液生化指标的检测：患者入院后次日清晨静坐30 min后，采集空腹静脉血5 ml，3 000r/min离心10 min获得血清。采用SpectraMax iD5全自动酶标仪检测血清sST2水平。采用BS200全自动生化分析仪测定血清总胆固醇（total cholesterol ，TC）、三酰甘油（triglyceride，TG）、低密度脂蛋白胆固醇（low-density lipoprotein cholesterol，LDLC）、高密度脂蛋白胆固醇（high-density lipoproteincholesterol ,HDL-C）、尿酸（Uric acid，UA）、血清肌酐（serum creatinine ，sCr）、超敏C反应蛋白（high sensitivity C reactionprotein，hs-CRP）、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、载脂蛋白-A1（apolipoprotein-A1，Apo-A1）、载脂蛋白B（apolipoprotein-B，Apo-B）水平。采用Fluoroskan Ascent FL全自动化学发光免疫分析仪检测血清氨基末端脑钠肽前体（a terminal pro-brain natriuretic peptide, NT-proBNP），白介素-6（interleukin-6，IL-6）水平。采用LH750全自动血细胞分析仪测定平均血小板体积(mean platelet volume，MPV)和血小板计数，计算血小板压积（plateletocrit，PCT），PCT= MPV×血小板计数。

1.3.4 随访：患者出院后3个月，通过门诊方式对患者进行随访，采用24 h动态心电图和12导联心电图监测，若患者的快速房性心律失常的发作持续时间≥30 s，则定义为心房颤动射频消融术后复发，统计患者术后复发情况，计算复发率。

1.4 统计学分析 采用SPSS 19.0进行数据分析，以均数±标准差（±s）表示计量资料，两组间比较采用独立样本t检验；以百分率（%）表示计数资料，组间比较采用χ2检验。多因素Logistic回归分析影响心房颤动患者射频消融术后复发的独立危险因素；受试者工作特征（receiver operating characteristics，ROC）曲线分析术前sST2对患者术后复发的预测价值，并获得最佳临界值，将患者分为sST2低表达组和sST2高表达组，采用Kaplan-Meier法绘制生存曲线比较两组患者的术后复发情况，Log-rank检验分析组间差异。Pearson检验分析术前sST2与其他危险因素的相关性；构建反向传播（back propagation，BP）神经网络模型，校准曲线和临床决策曲线分别评价模型在训练组和验证组中预测的准确性和有效性。检验水准α=0.05。

2 结果

2.1 两组患者临床资料的比较 见表1。两组患者的病程、房颤类型、术中电复律、CHADS2评分及LAD，LVEF，UA，NT-proBNP，hs-CRP，IL-6和sST2比较差异均具有统计学意义（均P＜0.05）。

表1 两组患者临床资料的比较[（±s）,n（%）]

类 别 复发组（n=41） 非复发组（n=79） t/χ2 P病程（月） 28.96±5.18 24.37±4.65 4.931 ＜0.001既往史 高血压 18（43.90） 29（36.71） 0.586 0.444糖尿病 10（24.39） 14（17.72） 0.750 0.386脑血管病 11（26.83） 18（22.78） 0.241 0.624冠心病 9（21.95） 13（16.46） 0.544 0.461房颤类型 阵发性房颤 21（51.22） 57（72.15） 5.199 0.023持续性房颤 20（48.78） 22（27.85）术中电复律[n（%）] 18（43.90） 20（25.32） 4.309 0.038 CHADS2评分 ＜2分 27（65.85） 65（82.28） 4.070 0.044≥2分 14（34.15） 14（17.72）LAD（mm） 42.38±7.64 38.41±7.26 2.791 0.006 LVEDD（mm） 48.19±6.42 47.38±6.53 0.648 0.518 LVEF（%） 58.08±10.43 62.27±11.09 2.002 0.048血糖（mmol/L） 5.42±1.47 5.18±1.38 0.884 0.379 TC（mmol/L） 4.45±1.15 4.28±1.12 0.781 0.436 TG（mmol/L） 1.32±0.42 1.22±0.38 1.319 0.190 LDL-C（mmol/L） 2.75±1.02 2.62±0.98 0.680 0.498 HDL-C（mmol/L） 1.09±0.24 1.18±0.31 1.623 0.107 UA（μmol/L） 342.47±71.72 312.85±64.69 2.291 0.024 Scr（μmol/L） 74.96±22.08 71.02±21.23 0.951 0.343 MPV（fl） 11.12±2.39 11.28±2.47 0.340 0.734 PCT（%） 20.85±4.06 19.42±3.87 1.888 0.061 NT-proBNP（pg/L） 612.36±92.42 573.65±88.39 2.240 0.027 hs-CRP（mg/L） 4.68±1.54 3.87±1.46 2.829 0.005 IL-6（ng/L） 13.48±1.75 12.16±1.84 3.789 ＜0.001 SOD（U/ml） 174.95±34.62 170.86±32.47 0.640 0.524 Apo-A1（g/L） 1.45±0.39 1.38±0.40 0.917 0.361 Apo-B（g/L） 0.86±0.23 0.91±0.25 1.067 0.288 sST2（ng/ml） 159.72±32.48 136.47±28.73 4.019 ＜0.001

2.2 多因素Logistic回归分析影响患者术后复发的因素 见图1。将上述两组间差异具有统计学意义的指标作为自变量，将患者术后复发情况（未复发=0，复发=1）作为因变量，采用多因素Logistic回归分析影响患者术后复发的因素。LAD增加、血清UA升高、NT-proBNP升高、hs-CRP升高、IL-6升高、sST2升高是导致心房颤动患者射频消融术后复发的独立危险因素（均P＜0.05）。

图1 多因素Logistic回归分析影响患者术后复发的因素

2.3 术前sST2对患者术后复发的预测价值 见图2。采用ROC曲线分析术前sST2水平对心房颤动患者射频消融术复发的预测价值（图2A），sST2的最佳临界值为151.46 ng/ml，ROC曲线下面积为0.796（95%CI：0.726～0.842，P＜0.001），灵敏度、特异度分别为84.39%，80.23%，区分度较好。根据ROC曲线获得的临界值，将120例心房颤动患者分为sST2低表达（sST2≤151.46 ng/ml）组（n=87）和sST2高表达（sST2＞151.46 ng/ml）组（n=33），sST2低表达组术后3个月的复发人数为19例（21.84%），sST2高表达组复发人数为22例（66.67%），sST2低表达组患者术后3个月的未复发率为78.16%（68/87），明显高于sST2高表达组患者[33.33%（11/33）]，差异具有统计学意义（Log-Rankχ2=21.374，P＜0.001）（图2B）。

图2 ROC曲线和生存曲线分析术前sST2对患者术后复发预测价值

2.4 相关性分析 见图3。采用Pearson检验分析影响心房颤动患者射频消融术后复发的独立危险因素分别与术前sST2水平的相关性，LAD，UA，NT-proBNP，hs-CRP，IL-6与术前sST2水平均呈明显的正相关关系（r=0.732，0.565，0.683，0.501，0.469，均P＜0.05）。

图3 术前sST2水平与影响患者术后复发因素的相关性分析

2.5 BP神经网络模型的构建 见图4。将影响心房颤动患者射频消融术后复发的独立危险因素作为输入神经元纳入BP神经网络模型，采用ROC曲线确定模型的隐含节点数，当隐含节点数为3时，ROC曲线下面积最大，以患者术后的复发情况作为输出变量，构建预测心房颤动患者射频消融术后复发的BP神经网络模型。

图4 预测心房颤动患者射频消融术后复发的BP神经网络模型的构建

2.6 BP神经网络模型的评价 见图5。采用校准曲线和临床决策曲线评价BP神经网络模型对心房颤动患者射频消融术后复发的预测效能。校准曲线显示，训练组和验证组模型的预测概率与实际概率的拟合度良好，Hosmer-Lemeshow拟合优度检验显示差异无统计学意义（χ2=1.735, 1.649,P=0.142,0.128），表明BP神经网络模型预测的准确性较高；临床决策曲线显示，训练组、验证组患者术后无复发时，BP神经网络模型无临床应用价值，当患者全复发时，模型的临床应用价值为负值，当训练组模型阈值概率在0.01～0.96时，净获益率＞0，验证组模型阈值概率在0.01～0.91时，净获益率＞0，提示BP神经网络模型对心房颤动患者射频消融术后复发有良好的临床应用价值。

图5 BP神经网络模型预测心房颤动患者术后复发的效能评价

3 讨论

心房颤动患者的特点为心房机械功能恶化和不协调活动，呼吸急促、心悸、运动不耐是心房颤动患者的典型症状。根据流行病学调查结果显示，心房颤动在我国30～85岁人群中的发病率约为0.77%，在≥80岁人群中的患病率高达7.5%[10]。心房颤动的发病率与年龄呈正相关，随着社会老龄化程度的加剧，心房颤动的发病率呈逐年上升趋势[11]。由于心房颤动患者的心室不能完全充盈，心排血量下降，心力衰竭的发生风险增加，此外，脑梗死、缺血性脑卒中的发病率也随之增加[12]。目前，射频消融术是治疗心房颤动的一线方法，在改善患者的临床症状和提高患者生活质量中发挥着重要的作用，临床治愈率较高[5]。但术后高复发率影响了患者对射频消融术的接受度[6]。目前，关于心房颤动的发生和复发机制尚未完全阐明，有学者认为，其可能与炎症反应和心房纤维化有关[13]。探讨影响心房颤动患者射频消融术后复发的因素，探寻有效预测术后复发的指标，对临床个体化治疗方案的制定及提高手术成功率、降低术后复发率起到至关重要的作用。

ST2由心肌细胞特异性表达，是白细胞介素-1受体家族的跨膜受体，参与免疫和炎症反应，与类风湿性关节炎、哮喘、脓毒性休克、肺纤维化等各种炎症性疾病有关[14]。人类ST2分为sST2，跨膜受体型ST2和多变型ST2，其中，sST2与心室重塑和心肌纤维化有关，在心力衰竭及其它心血管疾病的诊断和预后判断中有较高的临床应用价值[15]。RABKIN等[16]研究表明，sST2可作为生物标志物用于射血分数保留的心力衰竭的诊断，具有较高的临床应用价值。YOU 等[17]研究结果显示，sST2在发生死亡、心脏移植和心力衰竭相关再住院等不良事件的扩张型心肌病患儿的血清中高表达，是预测患儿预后的可靠指标。但目前鲜见关于sST2与心房颤动患者射频消融术后复发关系的研究。在本研究中，与术后未复发患者相比，术后复发患者术前sST2水平明显升高，术前血清sST2水平升高是导致心房颤动患者射频消融术后复发的独立危险因素。心房颤动发生后会出现恶性循环，激活炎症和氧化应激途径，导致电重构和结构重构，此外，被激活的炎症反应促进心房颤动基质的形成，增加了心房颤动的易感性[18]。sST2在心脏重构和心肌重塑中起到重要的作用，患者术前血清sST2水平升高，促进了心房颤动发生后的恶性循环效应和心房颤动的易感性，从而增加患者射频消融术后的复发风险。在本研究中，ROC曲线和生存曲线显示，术前血清sST2水平对心房颤动患者射频消融术后复发具有较高的预测价值。

心房颤动患者射频消融术后复发的机制较为复杂，可能是多种因素共同作用的结果。CHEN等[19]研究表明，LAD增加是导致心房颤动患者射频消融术后复发的独立危险因素，本研究也证实了这一结论。在心房颤动发生过程中，随着LAD的增大，心房肌细胞肥大、牵拉、扭曲，心房内局灶电位不均质和异位房颤起源灶的形成，导致心肌细胞结构重构和心肌电重构，促进心房颤动的发展；此外，LAD增加提示患者的心房基质异质性显著，存在严重的心肌纤维化或瘢痕，左房压力升高、功能降低，导致消融间隙在射频消融手术治疗过程中的出现[20]，从而增加了术后复发的风险。雷志博等[21]研究结果显示，射频消融术后复发的非瓣膜性心房颤动患者血清UA水平明显升高，与患者术后复发有关。在本研究中，术前血清UA升高是导致患者术后复发的独立危险因素。高UA水平在心房颤动的发生过程中参与介导了心肌细胞的炎性损伤，钙离子通道增加，使其电活动不稳定，导致心肌电重构[22]，因此，高UA水平增加了患者术后心房颤动的复发风险。杜雪莲等[23]研究表明，血清NT-proBNP，hs-CRP和IL-6升高是心房颤动患者射频消融术后复发的危险因素，现本研究也得出一致的结论。采用射频消融术治疗心房颤动患者转复窦性心律时，电重构恢复较快，但结构重构不能同步恢复，需要较长的恢复时间，患者术前较高的炎症因子水平加重心房肌细胞的损伤和心肌纤维化，不利于术后心房肌细胞超微结构的恢复，影响心房内传导的均一性[24]，增加患者术后复发风险。在本研究中，术前血清sST2水平与LAD，UA，NTproBNP，hs-CRP和IL-6均呈明显正相关。

神经网络模型是数据挖掘技术中的一类重要的数学模型，起源于对人类大脑四维模式的研究，可反映多种变量间的非线性关系，具有强大的容错性，且对样本数据要求不高，适用于任何分布形式的变量。BP神经网络模型广泛应用于慢性疾病及肿瘤的诊断预测、预后评估。陈静等[25]研究结果显示，BP神经网络模型在糖尿病组患者截肢及生存预后中具有较好的预测价值，预测性能明显优于COX比例风险模型。本研究基于多因素Logistic回归分析结果，将影响心房颤动患者射频消融术后复发独立危险因素作为输入层构建BP神经网络模型，在训练组患者和验证组患者中均显示具有较高的准确性和有效性，表明BP神经网络模型具有较高的预测效能。

综上所述，术前高水平sST2与心房颤动患者射频消融术后复发有关，对患者术后复发有一定的预测价值，术前LAD增加、血清UA，NT-proBNP，hs-CRP和IL-6升高也是导致患者术后复发的独立危险因素，术前检测这些指标有利于手术方案和术后个体化治疗方案的制定，从而降低患者术后复发率，提高手术成功率。