實(shí)時(shí)三維斑點(diǎn)追蹤成像評(píng)價(jià)2型糖尿病血糖控制不良患者左心室整體收縮功能

高 磊 GAO Lei

劉 昕1 LIU Xin

郭淑芹2 GUO Shuqin

李春擎1 LI Chunqing

實(shí)時(shí)三維斑點(diǎn)追蹤成像評(píng)價(jià)2型糖尿病血糖控制不良患者左心室整體收縮功能

高 磊1GAO Lei

劉 昕1LIU Xin

郭淑芹2GUO Shuqin

李春擎1LI Chunqing

作者單位
1. 保定市第一中心醫(yī)院超聲科 河北保定071000
2. 保定市第一中心醫(yī)院內(nèi)分泌科 河北保定071000

目的 應(yīng)用實(shí)時(shí)三維超聲斑點(diǎn)追蹤成像（RT3D-STI）技術(shù)，評(píng)價(jià)2型糖尿病血糖控制不良患者左心室各三維應(yīng)變的改變及其與糖化血紅蛋白（HbA1c）的相關(guān)性。資料與方法 收集經(jīng)臨床確診為2型糖尿病的69例患者，同時(shí)選取42例健康志愿者作為對(duì)照組，根據(jù)HbA1c值（HbA1c≥6.5%）將病例組分為血糖控制良好組（DM1組）33例和血糖控制不良組（DM2組）36例。應(yīng)用RT3D-STI采集心尖全容積圖像得出兩組左心室整體長(zhǎng)軸應(yīng)變（GLS）、左心室整體軸向應(yīng)變（GCS）、左心室整體徑向應(yīng)變（GRS）、左心室整體面積應(yīng)變（GAS）、左心室射血分?jǐn)?shù)（LVEF）、左心室舒張末期容積（LVEDV）、左心室收縮末期容積（LVESV）及左心室質(zhì)量（LVM）等參數(shù)，分析3組RT3D-SRI技術(shù)評(píng)價(jià)左心室各三維應(yīng)變指標(biāo)的改變及其與HbA1c的相關(guān)性。結(jié)果 DM1組GAS、GLS、GCS、GRS、LVEDV、LVESV、LVM、LVEF與對(duì)照組比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。DM2組LVM較對(duì)照組增加（P＜0.01），GAS、GLS較對(duì)照組減低（P＜0.05）。DM2組LVM較DM1組增加（P＜0.01），GAS、GLS較DM1組減低（P＜0.01）。GAS、GLS與HbA1c呈負(fù)相關(guān)（r=－0.773、－0.465，P＜0.01）。結(jié)論 2型糖尿病血糖控制不良患者GAS、GLS減低提示心肌功能受損。

糖尿病，2型；血糖；超聲心動(dòng)描記術(shù)，三維；斑點(diǎn)追蹤成像；心室功能，左

我國(guó)糖尿病的發(fā)病率逐年升高?；颊哐强刂撇涣伎梢砸鹕眢w各系統(tǒng)的并發(fā)癥，如糖尿病腎病、糖尿病足、糖尿病心肌病等。糖尿病患者出現(xiàn)心肌病變要早于冠心病數(shù)年[1]，因此早期診斷糖尿病血糖控制不良患者的心肌損害對(duì)臨床治療、患者預(yù)后具有重要的臨床意義。實(shí)時(shí)三維斑點(diǎn)追蹤成像（real-time threedimension speck tracking imaging，RT3D-STI）是評(píng)價(jià)心肌運(yùn)動(dòng)的新方法，通過(guò)評(píng)價(jià)隨時(shí)間變化的心肌的局部和整體應(yīng)變及其時(shí)間來(lái)反映心室的收縮和舒張功能[2]。本研究旨在應(yīng)用RT3D-STI技術(shù)評(píng)價(jià)2型糖尿病血糖控制不良患者左心室各三維應(yīng)變指標(biāo)的改變及其與糖化血紅蛋白（glycosylated hemoglobin，HbA1c）的相關(guān)性。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 選取2013年2月－2014年5月在河北省保定市第一中心醫(yī)院經(jīng)臨床確診的69例2型糖尿病患者，均符合1999年WHO診斷標(biāo)準(zhǔn)[3]，空腹血漿葡萄糖≥7.0 mmol/L或口服葡萄糖耐量試驗(yàn)2 h血漿葡萄糖≥11.1 mmol/L，其中男43例，女26例；年齡32～84歲，平均（55±12）歲。根據(jù)美國(guó)糖尿病學(xué)會(huì)和WHO標(biāo)準(zhǔn)[3]，以HbA1c值將糖尿病患者分為血糖控制良好組（HbA1c＜6.5%，DM1組）33例和血糖控制不良組（HbA1c≥6.5%，DM2組）36例。DM1組男21例，女12例，年齡32～84歲，平均（55±13）歲；DM2組男22例，女14例，年齡34～78歲，平均（55±11）歲。排除標(biāo)準(zhǔn)：中-重度瓣膜關(guān)閉不全、心室肥厚、房顫等嚴(yán)重心律失常者，高血壓、肝腎功能不全、近期未服用對(duì)心功能有影響的藥物及患糖尿?。?0年者[4]。其中，24例冠狀動(dòng)脈造影未見(jiàn)明顯異常，其余45例心電圖無(wú)明顯ST-T改變。

同時(shí)選取42例健康志愿者作為對(duì)照組，其中男29例，女13例；年齡36～77歲，平均（55±15）歲；均無(wú)腎臟、心血管、內(nèi)分泌及代謝性疾病，體格檢查、X線(xiàn)、超聲心動(dòng)圖均無(wú)異常。

DM1組患者體重指數(shù)較對(duì)照組增加（P＜0.01），兩組年齡、性別、收縮壓、舒張壓、心率、空腹血糖差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。DM2組HbA1c、體重指數(shù)、空腹血糖較DM1組增加（P＜0.01），DM1組與DM2組性別、年齡、收縮壓、舒張壓、心率差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。DM2組HbA1c、收縮壓、舒張壓、體重指數(shù)、空腹血糖較對(duì)照組增加（P＜0.05），DM2組與對(duì)照組性別、年齡、心率差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。3組一般資料比較見(jiàn)表1。本研究經(jīng)本院臨床試驗(yàn)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有受檢者均簽署知情同意書(shū)。

表1 3組一般臨床資料對(duì)比

1.2 儀器與方法 采用GE Vivid E9彩色多普勒超聲診斷儀，實(shí)時(shí)三維全容積探頭進(jìn)行掃查，探頭頻率1.5～4.0 MHz。由3名超聲心動(dòng)圖主治醫(yī)師完成圖像存儲(chǔ)，由1名經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)量培訓(xùn)的超聲主治醫(yī)師在未知受檢者臨床情況下完成所有數(shù)據(jù)測(cè)量。受試者取左側(cè)臥位，連接心電圖。二維模式下調(diào)節(jié)儀器以清楚顯示心內(nèi)膜。用常規(guī)方法采集二維圖像，依據(jù)指南[5]進(jìn)行各指標(biāo)測(cè)量。切換至4D模式，囑患者屏氣，采集連續(xù)6個(gè)穩(wěn)定心動(dòng)周期的動(dòng)態(tài)原始圖像（幀頻＞60幀/s）。將圖像在機(jī)分析[6]，在實(shí)時(shí)三維應(yīng)變分析環(huán)境下，心尖四腔心觀(guān)、三腔心觀(guān)及二腔心觀(guān)可清晰顯示，自動(dòng)顯示水平定位線(xiàn)。舒張末期、收縮末期分別在二尖瓣瓣環(huán)中點(diǎn)和心尖處心內(nèi)膜各描記1個(gè)點(diǎn)，軟件自動(dòng)描記舒張末期及收縮末期心內(nèi)膜的追蹤輪廓線(xiàn)，測(cè)量左心室舒張末期容積（left ventricular end-diastolic volume，LVEDV）及左心室收縮末期容積（left ventricular end-systolic volume，LVESV）。應(yīng)用Volume waveform軟件自動(dòng)得出容積曲線(xiàn)并計(jì)算出左心室射血分?jǐn)?shù)（left ventricular ejection fraction，LVEF），再選“LV Mass”軟件自動(dòng)描記心外膜并自動(dòng)計(jì)算左心室舒張末期心肌質(zhì)量（left ventricular end-diastolic mass，LVEDM），然后選“RT3D strain ROI”軟件自動(dòng)計(jì)算出左心室收縮末期心肌質(zhì)量（left ventricular end-systolic mass，LVESM），最后選“RT3D strain Results”程序，軟件可自動(dòng)得出左心室各應(yīng)變指標(biāo)參數(shù)的牛眼圖及應(yīng)變曲線(xiàn)，人工記錄左心室整體縱向應(yīng)變（global longitudinal strain，GLS）、左心室整體圓周應(yīng)變（global circumferential strain，GCS）、左心室整體徑向應(yīng)變（global radial strain，GRS）、左心室整體面積應(yīng)變（global area strain，GAS）。

1.3 重復(fù)性檢驗(yàn) 隨機(jī)抽取10名受檢者的超聲圖像，由同一測(cè)量者間隔1周以上重復(fù)測(cè)量，以組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（interclass correlation coefficient，ICC）進(jìn)行重復(fù)性檢驗(yàn)，以ICC＞0.8定義為一致性良好[7]。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 16.0軟件，兩組年齡、體重指數(shù)、HbA1c、收縮壓、舒張壓、心率、空腹血糖、LVEDV、LVESV、左心室質(zhì)量（LVM）、LVEF、GAS、GLS、GCS、GRS比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，性別比較采用χ2檢驗(yàn)，RT3D-STI各個(gè)指標(biāo)與HbA1c的相關(guān)性采用Pearson相關(guān)分析，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 3組RT3D-STI牛眼圖及應(yīng)變曲線(xiàn)特征比較 對(duì)照組RT3D-STI牛眼圖顏色均勻一致，GLS曲線(xiàn)為以負(fù)向單峰為主的波形，GCS曲線(xiàn)為以負(fù)向單峰為主的波形，GRS曲線(xiàn)為以正向單峰為主的波形，GAS曲線(xiàn)為負(fù)向平滑曲線(xiàn)，在收縮末期達(dá)到負(fù)向峰值，見(jiàn)圖1。DM1組與DM2組RT3D-STI牛眼圖顏色出現(xiàn)差異，應(yīng)變曲線(xiàn)紊亂、變形不一致，峰值幅度減低，部分曲線(xiàn)峰值倒置或后移，見(jiàn)圖2、3。

圖1 對(duì)照組RT3D-STI牛眼圖。A～D分別為GAS、GLS、GCS、GRS收縮期應(yīng)變峰值曲線(xiàn)；應(yīng)變曲線(xiàn)平滑，規(guī)整，RT3D-STI牛眼圖顏色均勻一致

圖2 DM1組RT3D-STI牛眼圖。A～D分別為GAS、GLS、GCS、GRS收縮期應(yīng)變峰值曲線(xiàn)；應(yīng)變曲線(xiàn)紊亂、不一致，RT3D-STI牛眼圖顏色不均勻

圖3 DM2組RT3D-STI牛眼圖。A～D分別為GAS、GLS、GCS、GRS收縮期應(yīng)變峰值曲線(xiàn)；應(yīng)變曲線(xiàn)紊亂、不一致，峰值明顯減低，甚至出現(xiàn)倒置，RT3D-STI牛眼圖顏色明顯不均勻，受損心肌相應(yīng)節(jié)段顏色變淺，甚至紅色區(qū)域出現(xiàn)了藍(lán)色，藍(lán)色區(qū)域出現(xiàn)了紅色

2.2 3組RT3D-STI技術(shù)各參數(shù)比較 DM1組GAS、GLS、GCS、GRS、LVEDV、LVESV、LVM、LVEF與對(duì)照組比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。DM2組GAS、GLS較對(duì)照組減低（P＜0.05），LVM較對(duì)照組增加（P＜0.01），LVEF、LVESV、LVEDV、GRS、GCS差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。DM2組GLS、GAS較DM1組減低（P＜0.01），LVM較DM1組增加（P＜0.01），LVEF、LVEDV、LVESV、GRS、GCS差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見(jiàn)表2。

表2 3組RT3D-STI技術(shù)各參數(shù)比較

2.3 左心室GLS、GCS、GRS、GAS與HbA1c的相關(guān)性HbA1c與GAS、GLS呈負(fù)相關(guān)（r=－0.773、－0.465、P＜0.01），與GRS、GCS無(wú)明顯相關(guān)性（r=－0.127、－0.042，P＞0.05）。

2.4 重復(fù)性檢驗(yàn) GAS、GLS、GRS、GCS檢查者內(nèi)ICC分別為0.935、0.919、0.866、0.864，各測(cè)量指標(biāo)有較好的可重復(fù)性。

3 討論

1972年，Rubler等尸檢了4例死于充血性心力衰竭和心律失常的糖尿病患者[8]，排除了冠心病、瓣膜病、高血壓、先天性心臟病及酒精性心臟病等，發(fā)現(xiàn)其心肌內(nèi)小血管狹窄、心室壁及小血管壁增厚，管腔狹窄，間質(zhì)呈彌漫性纖維化，考慮為一種特異性心肌病。此后，Hamby等[9]證實(shí)了糖尿病性心肌病的存在，糖尿病心肌病早期可無(wú)任何臨床癥狀，晚期患者可出現(xiàn)心絞痛、進(jìn)行性心功能不全和各種心律失常等臨床表現(xiàn)，這可能是糖尿病患者易發(fā)生心力衰竭和其預(yù)后不良的重要原因。糖尿病患者病程越長(zhǎng)，發(fā)生心力衰竭死亡的風(fēng)險(xiǎn)越大，且糖尿病前期可發(fā)生隱匿的亞臨床心肌損害[4]。因此本研究選取病程≤10年的糖尿病患者為研究對(duì)象，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)DM2組患者的GAS、GLS較對(duì)照組及DM1組患者減低，且GAS、GLS與HbA1c相關(guān)性良好，因此當(dāng)糖尿病患者出現(xiàn)GAS、GLS減低時(shí)，提示患者可能存在血糖控制不良并且出現(xiàn)了心肌功能受損。

以往應(yīng)用二維超聲斑點(diǎn)追蹤技術(shù)評(píng)價(jià)心功能具有局限性[10]，心臟心肌結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的超聲特征斑點(diǎn)在心動(dòng)周期中的運(yùn)動(dòng)是在三維空間中進(jìn)行，僅在二維空間內(nèi)跟蹤具有跟蹤不完整的局限性。RT3D-STI是在全容積狀態(tài)下跟蹤，克服了只能在一段時(shí)間內(nèi)跟蹤到顯示于二維灰階圖像上的特定斑點(diǎn)，而另一時(shí)間該特征斑點(diǎn)可能已經(jīng)移出該二維灰階超聲圖像平面，超聲斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)所跟蹤的斑點(diǎn)已經(jīng)不是原來(lái)所跟蹤的斑點(diǎn)的局限性，更能準(zhǔn)確地反映心肌運(yùn)動(dòng)的功能。實(shí)時(shí)三維應(yīng)變還引入了GAS這個(gè)新的評(píng)價(jià)室壁運(yùn)動(dòng)的參數(shù)，GAS代表了心內(nèi)膜表面積從起始幀開(kāi)始在心動(dòng)周期中改變的百分比，即左心室收縮和舒張時(shí)的心內(nèi)膜表面的形變，它可以視為縱向應(yīng)變與徑向應(yīng)變的復(fù)合。國(guó)內(nèi)外均有學(xué)者[6,11]研究實(shí)時(shí)三維應(yīng)變參數(shù)評(píng)估左心室整體收縮功能時(shí)發(fā)現(xiàn)，實(shí)時(shí)三維應(yīng)變參數(shù)中的GAS與左心室收縮功能的相關(guān)性最好。既往研究表明[12-13]，RT3D-STI技術(shù)優(yōu)于二維超聲斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)，尤其對(duì)于早期糖尿病患者的早期心功能異常，對(duì)有效防止糖尿病心肌病的發(fā)生及發(fā)展有積極的意義[14]。

本研究中兩組各三維應(yīng)變指標(biāo)相比，DM2組的GLS、GAS低于DM1組，可能是由于心內(nèi)膜下心肌收縮與GLS有關(guān)，在心肌纖維化和心肌灌注不足時(shí)，心內(nèi)膜下心肌更敏感[15]，面積應(yīng)變視為縱向應(yīng)變與徑向應(yīng)變的復(fù)合，因此在血糖控制不良時(shí)，GLS、GAS減低，因此推斷GLS、GAS可以作為一個(gè)較敏感的指標(biāo)評(píng)價(jià)糖尿病血糖控制不良患者的心肌損害。DM1組的GCS、GRS與對(duì)照組、DM2組比較時(shí)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說(shuō)明在糖尿病血糖控制不良患者發(fā)生心肌損害中，心肌環(huán)向運(yùn)動(dòng)無(wú)明顯受損。Vartdal等[16]認(rèn)為當(dāng)心肌梗死范圍大于室壁厚度的70%時(shí)，GRS才可能出現(xiàn)明顯減低，糖尿病心肌損害范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于上述范圍，因此本研究中GRS比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

本研究結(jié)果顯示，DM1組較對(duì)照組心肌質(zhì)量無(wú)顯著差異，說(shuō)明血糖控制良好時(shí)，心肌質(zhì)量無(wú)增加，心肌細(xì)胞無(wú)明顯變性；而當(dāng)血糖控制不良時(shí)，心肌細(xì)胞變性開(kāi)始，心肌質(zhì)量增加。B?cklund等[17]建立糖尿病心肌梗死動(dòng)物模型后的左心室重塑相關(guān)研究表明，大鼠患糖尿病12周已開(kāi)始出現(xiàn)心肌肥厚、心肌細(xì)胞增生和（或）肥大、心肌細(xì)胞間質(zhì)膠原沉積，進(jìn)而導(dǎo)致心肌質(zhì)量增加。

本研究將各三維應(yīng)變指標(biāo)與HbA1c進(jìn)行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，GAS、GLS與HbA1c呈負(fù)相關(guān)性，而GAS相關(guān)性最好。HbA1c是人體血液紅細(xì)胞中的血紅蛋白與血糖結(jié)合的產(chǎn)物，血糖與血紅蛋白的結(jié)合可以生成HbA1c，這一結(jié)合是不可逆反應(yīng)，HbA1c值與血糖濃度成正比，并且可以在血液中維持120 d左右，說(shuō)明HbA1c可以反映患者近8～12周的血糖控制情況。因此當(dāng)患者血糖控制不良時(shí)，在未出現(xiàn)明顯心功能減低臨床癥狀時(shí)，GAS、GLS的改變提示可能存在心肌功能受損。GRS、GCS與HbA1c相關(guān)性較差，考慮GRS、GCS主要受心肌中層的環(huán)形纖維收縮能力的影響[6]，因此，即使血糖控制不良出現(xiàn)心肌功能受損，GRS、GCS也不會(huì)出現(xiàn)明顯減低。

本研究的局限性：RT3D-STI是建立在全容積成像基礎(chǔ)上，圖像質(zhì)量易受患者聲窗及呼吸影響，另外本研究樣本量較小，其是否適用臨床仍需進(jìn)一步加大樣本量進(jìn)行驗(yàn)證。

總之，糖尿病血糖控制不良患者心肌損害的診斷對(duì)于預(yù)后有重要臨床意義，RT3D-STI作為一種簡(jiǎn)單易行且重復(fù)性高的技術(shù)為評(píng)價(jià)糖尿病血糖控制不良患者心肌損害提供了有效的依據(jù)，2型糖尿病血糖控制不良患者GAS、GLS減低提示心肌功能受損。

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（本文編輯 馮 婕）

Real-time Three-dimensional Speckle Tracking Imaging in Evaluating Global Left Ventricular Systolic Function in Patients with Type 2 Diabetes and Poor Blood Glucose Control

Purpose To evaluate three-dimensional strain changes of the left ventricle in patients with type 2 diabetes and poor blood glucose control using real-time threedimensional speckle tracking imaging (RT3D-STI), and to assess the correlation between three-dimensional strains and hemoglobin A1C(HbA1c). Materials and Methods Sixty-nine patients with type 2 diabetes and forty-two control subjects were recruited in this study. The patients were divided into DM1 group (patients with well blood glucose control, HbA1c＜6.5%) and DM2 group (patients with poor blood glucose control, HbA1c≥6.5%) according to the glycosylated hemoglobin level. Parameters including global longitudinal strain (GLS), global circumferential strain (GCS), global radial strain (GRS), global area strain (GAS), left ventricular ejection fraction (LVEF), left ventricular end-diastolic volume (LVEDV), left ventricular end-systolic volume (LVESV) and left ventricular mass (LVM) were obtained from cardiac apex full volume images by using RT3D-STI. The parameters of three groups were compared, and the correlation between the cardiac parameters and HbA1cwere analyzed. Results The GAS, GLS, GCS, GRS, LVEDV, LVESV, LVM and LVEF showed no statistic difference between DM1 group and control group (P＞0.05). LVM of DM2 group was higher than that in control group (P＜0.01), but GAS and GLS of DM2 group were lower than those in control group (P＜0.05). LVM of DM2 group was higher than that in DM1 group (P＜0.01), but GAS and GLS of DM2 group were lower than those in DM1 group (P＜0.01). HbA1cwas negative correlated with GAS and GLS (r=－0.773 and 0.465, P＜0.01). Conclusion The reduced GAS and GLS of the patients with type 2 diabetes and poor blood glucose control may indicate damaged myocardial function.

Diabetes mellitus, type 2; Blood glucose; Echocardiography, threedimensional; Speckle tracking imaging; Ventricular function, left

10.3969/j.issn.1005-5185.2015.06.010

劉 昕

Department of Ultrasonography, the First Central Hospital of Baoding, Baoding 071000, China

Address Correspondence to: LIU Xin

E-mail: lxlx001@126.com

河北省2013年醫(yī)學(xué)科學(xué)研究課題計(jì)劃（20130019）。

R445；R541；R587.1

2015-01-27

修回日期：2015-05-20

中國(guó)醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志

2015年 第23卷 第6期：439-443，448

Chinese Journal of Medical Imaging

2015 Volume 23(6): 439-443, 448