二維斑點(diǎn)追蹤分層應(yīng)變技術(shù)評(píng)價(jià)單純2型糖尿病患者左室收縮功能的研究

高 赟 延?xùn)|娥 馮曉冰

二維斑點(diǎn)追蹤分層應(yīng)變技術(shù)評(píng)價(jià)單純2型糖尿病患者左室收縮功能的研究

高 赟 延?xùn)|娥 馮曉冰

目的 探討單純2型糖尿病患者左室各層及各節(jié)段心肌收縮功能的早期變化情況。方法 選取60例血壓和冠狀動(dòng)脈正常的單純2型糖尿病患者（病例組）和60例健康志愿者（對照組），應(yīng)用二維斑點(diǎn)追蹤分層應(yīng)變技術(shù)測量兩組左室心肌內(nèi)層、中層、外層及基底段、中間段、心尖段心肌的縱向應(yīng)變峰值（GLS）、圓周應(yīng)變峰值（GCS）及徑向應(yīng)變峰值（GRS），結(jié)果進(jìn)行比較分析。結(jié)果 兩組左室心肌GLS和GCS均由內(nèi)至外逐層遞減，從基底段至心尖段逐段增加（P<0.01），對照組心尖段GRS較中間段和基底段明顯減低（P<0.05），病例組心尖段GRS較基底段明顯減低（P<0.05）；病例組各層及各節(jié)段GLS均較對照組對應(yīng)層次和對應(yīng)節(jié)段明顯減低（均P<0.05），中間段GCS較對照組明顯減低（P<0.05），心尖段GRS較對照組明顯減低（P<0.05）。結(jié)論 2型糖尿病患者在射血分?jǐn)?shù)降低前已存在左室心肌和收縮功能損傷，心臟長軸方向的收縮功能和中下份心肌受損更明顯。

斑點(diǎn)追蹤成像，分層應(yīng)變，二維；收縮功能，心室，左；糖尿病，2型

2型糖尿病導(dǎo)致的心肌損害因病程隱匿、漫長而不易被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，耽誤了早期處理時(shí)機(jī)?；颊咴诔跗陔A段心肌損害輕微，臨床心功能分級(jí)、體征及其他相關(guān)檢查均未見明顯異常，可能無臨床癥狀，而一旦出現(xiàn)心臟做功及氧耗明顯增加時(shí)，就可能出現(xiàn)心功能不全的表現(xiàn)。因此，早期發(fā)現(xiàn)糖尿病性心肌損害并予以及時(shí)有效的處理對延緩病情進(jìn)展、提高患者生活質(zhì)量有重大意義。不同心肌層在左室收縮時(shí)的運(yùn)動(dòng)幅度和運(yùn)動(dòng)方式不同，其做出的貢獻(xiàn)也不完全相同。將左室心肌分割為三層和三節(jié)段，并從3個(gè)不同的方向分別研究心肌功能，更符合左室心肌的解剖特征和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。本研究應(yīng)用二維斑點(diǎn)追蹤分層應(yīng)變技術(shù)分析單純2型糖尿病患者的左室心肌運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律，探討該疾病對心肌活動(dòng)的早期影響。

資料與方法

一、研究對象

選取2015年4月至2017年3月經(jīng)我院確診為2型糖尿病的住院患者60例（病例組），其中男40例，女20例，年齡38～80歲，平均（60.5±8.6）歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①已確診為2型糖尿病；②冠狀動(dòng)脈造影或CT檢查冠狀動(dòng)脈狹窄率≤20%；③左室大小及射血分?jǐn)?shù)正常（左室舒張末期內(nèi)徑＜52mm，射血分?jǐn)?shù)＞55%）。排除標(biāo)準(zhǔn)：①冠狀動(dòng)脈造影或CT檢查冠狀動(dòng)脈狹窄率＞20%；②心臟增大或射血分?jǐn)?shù)減低或室壁運(yùn)動(dòng)異常；③高血壓病患者；④其他心臟疾病如心肌病、肺源性心臟病、瓣膜病或先天性心臟病患者；⑤心房顫動(dòng)、傳導(dǎo)阻滯及其他嚴(yán)重心律失?；颊撸虎奁渌麅?nèi)分泌系統(tǒng)及免疫系統(tǒng)疾病患者；⑦肺動(dòng)脈高壓患者；⑧透聲窗差，經(jīng)胸圖像顯示不佳者。

另選同期冠狀動(dòng)脈造影或CT檢查正常的健康成人62例作為對照組，其中男28例，女34例，年齡41～75歲，平均（56.4±8.5）歲，常規(guī)超聲心動(dòng)圖、心電圖及實(shí)驗(yàn)室檢查均未見明顯異常。

二、儀器與方法

1.儀器：使用GE Vivid E 9彩色多普勒超聲診斷儀，M5S探頭，頻率1.7～3.3 MHz；脫機(jī)圖像分析使用GE Echo PAC工作站。

2.檢查方法：患者取左側(cè)臥位，應(yīng)用二維超聲測量左室舒張末內(nèi)徑（LVEDD）、左房內(nèi)徑、室間隔及左室后壁厚度、射血分?jǐn)?shù)及心率。測量受檢者體表面積和體質(zhì)量指數(shù)。囑受檢者平靜呼吸，同步連接心電圖，采集連續(xù)3個(gè)心動(dòng)周期的標(biāo)準(zhǔn)切面，包括左室心尖觀長軸切面（三腔觀、兩腔觀及四腔觀）和左室短軸觀切面（基底段、中間段期心尖段）的動(dòng)態(tài)圖像，保證圖像能完整、清晰地顯示左室壁各節(jié)段，然后存儲(chǔ)圖像以備后續(xù)脫機(jī)分析。

3.圖像分析：將所采集動(dòng)態(tài)圖像導(dǎo)入Echo PAC工作站，進(jìn)入Q-analysis模式界面，分別在上述左室心尖觀長軸切面和左室短軸觀切面手動(dòng)勾畫出心內(nèi)膜面，軟件自動(dòng)跟蹤心肌運(yùn)動(dòng)，并生成16節(jié)段徑向應(yīng)變峰值（GRS），以及內(nèi)層、中層、外層心肌各16節(jié)段的縱向應(yīng)變峰值（GLS）和圓周應(yīng)變峰值（GCS）。需要注意以下幾點(diǎn)：①首先需手動(dòng)勾畫心尖三腔觀心內(nèi)膜面，并根據(jù)二維動(dòng)態(tài)圖像上主動(dòng)脈瓣開放時(shí)相自動(dòng)或手動(dòng)確定收縮期起點(diǎn)；②勾畫短軸切面的心內(nèi)膜面應(yīng)從12點(diǎn)位置開始按順時(shí)針方向至起點(diǎn)形成一閉合環(huán)；③真實(shí)心肌的厚度可能與軟件自動(dòng)包羅的心肌厚度不完全匹配，必要時(shí)需手動(dòng)調(diào)整心內(nèi)、外膜面的曲線位點(diǎn)，使心肌厚度正好包羅于心內(nèi)-外膜面曲線范圍之間。

三、統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

應(yīng)用SPSS 16.0統(tǒng)計(jì)軟件，符合正態(tài)分布的連續(xù)性變量以x±s表示，兩組間比較行t檢驗(yàn)，多組間比較采用方差分析；率的比較行χ2檢驗(yàn)。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

一、兩組一般資料比較

病例組與對照組體表面積、LVEDD、左室后壁厚度、射血分?jǐn)?shù)及心率等方面比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，性別構(gòu)成比、年齡、體質(zhì)量指數(shù)、左房內(nèi)徑及室間隔厚度等方面比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）。見表1。

二、組內(nèi)二維斑點(diǎn)追蹤應(yīng)變峰值比較

1.對照組三層心肌間應(yīng)變峰值比較：GLS和GCS峰值均由內(nèi)至外逐層遞減，兩兩比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.01）。病例組三層心肌間應(yīng)變峰值比較：GLS和GCS峰值均為由內(nèi)至外逐層遞減，兩兩比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.01）。見表2。

2.對照組不同節(jié)段間應(yīng)變峰值比較：GLS和GCS峰值均由基底段至心尖段逐段遞增，兩兩比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.01）；心尖段GRS峰值較中間段和基底段明顯減低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）。病例組不同節(jié)段間應(yīng)變峰值比較：GLS和GCS峰值自基底段至心尖段逐段遞增，兩兩比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.01）；心尖段GRS峰值較基底段明顯減低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見表 3。

三、組間二維斑點(diǎn)追蹤應(yīng)變峰值比較

1.兩組間對應(yīng)各層心肌應(yīng)變峰值比較：病例組內(nèi)層、中層及外層心肌GLS較對照組對應(yīng)層次顯著減低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.019、0.022、0.026）；兩組間心肌GCS比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2.兩組間對應(yīng)各節(jié)段應(yīng)變峰值比較：病例組基底段、中間段及心尖段GLS均較對照組對應(yīng)節(jié)段明顯減低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.029、0.018、0.058）。病例組中間段GCS較對照組顯著減低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.014）。病例組心尖段GRS較對照組明顯增高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.006）。

表1 兩組一般資料比較

表2 兩組組內(nèi)和組間各層心肌間應(yīng)變峰值比較（x±s）%

表3 兩組組內(nèi)和組間不同節(jié)段間應(yīng)變峰值比較（x±s） %

四、兩組二維斑點(diǎn)追蹤應(yīng)變曲線比較

病例組曲線形態(tài)及走行紊亂，各層次及各節(jié)段間峰值大小差異大，達(dá)峰時(shí)間一致性差，且峰值節(jié)點(diǎn)延遲，甚至出現(xiàn)于主動(dòng)脈瓣關(guān)閉之后（圖1）。對照組曲線形態(tài)及走行一致，各層次及各節(jié)段間峰值大小及峰值節(jié)點(diǎn)基本一致，應(yīng)變峰值出現(xiàn)于收縮期內(nèi)（圖 2）。

圖1 病例組應(yīng)變曲線圖

圖2 對照組應(yīng)變曲線圖

討 論

糖尿病作為一種常見病，因其致殘致死率高及對患者生活質(zhì)量的嚴(yán)重影響，已引起人們廣泛關(guān)注，早期診斷并合理控制血糖已成為醫(yī)患共識(shí)。但糖尿病對心臟功能的影響并未引起人們的足夠重視。有研究［1］報(bào)道，2型糖尿病患者左室整體應(yīng)變與CD34+內(nèi)皮祖細(xì)胞和超氧物歧化酶的數(shù)量獨(dú)立相關(guān)，提示糖尿病患者心肌功能不全與內(nèi)皮祖細(xì)胞耗竭和氧化應(yīng)激增強(qiáng)有關(guān)，內(nèi)皮功能障礙和氧化應(yīng)激增強(qiáng)使心臟脂質(zhì)累積增加、鈣穩(wěn)態(tài)改變、微循環(huán)障礙及心臟神經(jīng)發(fā)生病變，導(dǎo)致心肌纖維化、左室重構(gòu)，進(jìn)一步加重心肌缺血，最終發(fā)展為充血性心力衰竭。故早期診斷對防治該類心肌病的發(fā)生發(fā)展至關(guān)重要，對于預(yù)防和延緩心力衰竭的發(fā)生進(jìn)展及改善預(yù)后具有重要意義。

二維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)通過追蹤分析心動(dòng)周期中心肌內(nèi)組織像素的位置變化，來評(píng)價(jià)室壁運(yùn)動(dòng)能力，其能定量分析縱向、圓周及徑向等方向的心肌運(yùn)動(dòng)情況，不受聲束方向和取樣角度的影響，能真實(shí)客觀地反映心肌的整體和局部應(yīng)變能力。二維斑點(diǎn)追蹤分層應(yīng)變技術(shù)則是將心肌分為內(nèi)層、中層及外層，分別測得其應(yīng)變值，相對于將心室壁作為一個(gè)整體進(jìn)行分析，分層應(yīng)變技術(shù)更符合左室心肌的三層肌帶解剖，更能反映心肌的真實(shí)運(yùn)動(dòng)情況。但本研究用于分析數(shù)據(jù)的工作站目前僅能對心肌的縱向應(yīng)變和圓周應(yīng)變進(jìn)行分層分析，尚無徑向應(yīng)變分層分析的功能，故本研究徑向應(yīng)變僅獲得了心肌的總數(shù)據(jù)，尚未獲得內(nèi)、中、外層的分層數(shù)據(jù)。

本研究組內(nèi)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示，對照組和病例組左室心肌各層及各節(jié)段應(yīng)變峰值變化趨勢均為GLS和GCS由內(nèi)層向外層逐層遞減，由基底段至心尖段逐段遞增，與文獻(xiàn)［2］報(bào)道基本一致。心肌收縮應(yīng)變峰值有此規(guī)律的原因可能為：①內(nèi)層心肌需要縮短更大的距離才能與其外層的心肌保持同步、協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)；②收縮期左室心肌是向心底方向運(yùn)動(dòng)的，所以心室收縮活動(dòng)中，由基底段至心尖段心肌所起作用逐漸遞增；③左室收縮活動(dòng)中，心肌所起作用由內(nèi)至外逐漸遞減。但無論是對照組或病例組，GRS心尖段均明顯減低，其余節(jié)段間比較差異雖無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但兩組均有自基底段至心尖段逐段遞減的傾向，其原因可能為：①徑向應(yīng)變反映心肌在垂直室壁方向上的運(yùn)動(dòng)能力，在心腔越大的部位，其增厚的空間越大，越接近心尖帽，其增厚的空間越?。虎谑湛s期心尖段心肌主要以向心底縮短的運(yùn)動(dòng)方式促使左室射血，而基底段則主要通過增厚心肌、縮小心腔的方式，達(dá)到射血目的。

本研究組間統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示，病例組各層心肌GLS均較對照組對應(yīng)層次測值明顯減低，說明糖尿病患者雖然血糖控制良好且左室射血分?jǐn)?shù)尚在正常范圍，但其心肌本身已有一定程度損傷，尤其在左室長軸方向收縮能力損傷更明顯，與文獻(xiàn)［3］報(bào)道一致，分析原因：①微循環(huán)功能異常是糖尿病心肌損傷的病理原因之一，冠狀動(dòng)脈主干的細(xì)小分支經(jīng)外層心肌垂直穿入內(nèi)層心肌形成密集分布的小血管網(wǎng)，當(dāng)糖尿病所致冠狀動(dòng)脈微循環(huán)異常時(shí)，內(nèi)層心肌密布的小血管網(wǎng)將首先受累，導(dǎo)致其收縮功能障礙，而內(nèi)層心肌為縱向走行，是影響GLS最主要的因素；②內(nèi)層心肌運(yùn)動(dòng)幅度大，耗能多，容易受到損害；③無癥狀的2型糖尿病患者長軸應(yīng)變減低與左室心肌重構(gòu)相關(guān)［4］，本研究病例組室間隔厚度較對照組增加可能是影響GLS測值的因素之一。

左室心肌的運(yùn)動(dòng)方式較復(fù)雜，各節(jié)段之間亦非完全相同，故分析糖尿病對左室心肌各節(jié)段的影響情況非常必要。由于冠狀動(dòng)脈內(nèi)徑自上而下、自外而內(nèi)逐漸變小，最后呈毛細(xì)血管網(wǎng)，所以糖尿病微循環(huán)障礙對內(nèi)層及中下份心肌的影響是最大的，而內(nèi)層心肌主要影響縱向應(yīng)變的大小；而且三層心肌纖維無明確的分界線，走行方向也不能截然分開，每層均以一種走向的肌纖維為主，穿插少部分其他不同走向的交叉心肌纖維，所以不同層次及節(jié)段間會(huì)相互影響；這可能就是本研究結(jié)果中所有節(jié)段GLS、中間段GCS及心尖段GRS均較對照組明顯改變的原因所在。本研究病例組心尖段GRS較對照組增高，分析原因可能為當(dāng)縮短心室為主的縱向收縮能力和扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為主的圓周收縮能力減低時(shí)，以縮小心腔為主的徑向收縮能力就相應(yīng)增加，以代償性維持左室的射血功能。無論分層或分段比較，本研究病例組GLS均明顯低于對照組，提示縱向應(yīng)變減低可能是糖尿病性心肌病早期的特征性功能異常［5］，射血分?jǐn)?shù)正常的無癥狀糖尿病患者可能存在輕微的亞臨床左室功能損傷，并有一定的預(yù)后評(píng)估價(jià)值［6］。有關(guān)糖尿病患者左室心肌GRS改變的文獻(xiàn)［7-9］報(bào)道結(jié)論多不一致，分析GRS正常、增高或減低可能為該疾病不同階段不同程度心肌損傷的相應(yīng)表現(xiàn)。

與對照組不同，病例組收縮期應(yīng)變峰值曲線雜亂，達(dá)峰時(shí)間不一致，部分延遲、甚至出現(xiàn)于舒張期，說明病例組已有部分節(jié)段或?qū)哟蔚男募∈湛s能力被損傷，且心肌的收縮時(shí)間已不一致，存在一定程度的不協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，心肌運(yùn)動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)時(shí)相的不一致，對心臟功能必然會(huì)有一定影響。這種不協(xié)調(diào)的運(yùn)動(dòng)可能會(huì)影響左室舒張功能，從而引起左房內(nèi)徑的擴(kuò)大。

綜上所述，糖尿病對心肌的損傷早在癥狀出現(xiàn)和射血分?jǐn)?shù)降低之前就已存在，早期發(fā)現(xiàn)并予以合理處理，對防治糖尿病性心肌病及心力衰竭的發(fā)生進(jìn)展有重要意義。本研究納入對象在性別和年齡上的差異可能會(huì)對結(jié)果有一定影響，尚需在今后的研究中進(jìn)一步探討。

［1］ Zhao CT，Wang M，Siu CW，et al.Myocardial dysfunction in patients with type 2 diabetes mellitus：role of endothelial progenitor cells and oxidative stress［J］.Cardiovasc Diabetol，2012，5（12）：147.

［2］ 史靜，潘翠珍，舒先紅，等.二維斑點(diǎn)追蹤顯像技術(shù)定量評(píng)價(jià)正常成年人左心室心肌分層應(yīng)變［J］.中華超聲影像學(xué)雜志，2015，24（5）：378-381.

［3］ Zoroufian A，Razmi T，Taghavi-Shavazi M，et al.Evaluation of subclinicalleftventricular dysfunction in diabetic patients：longitudinal strain velocities and left ventricular dyssynchrony by two-dimensional speckle tracking echocardiography study［J］.Echocardiography，2014，31（4）：456-463.

［4］ Ernande L，Bergerot C，Girerd N，et al.Longitudinal myocardial strain alteration is associated with left ventricular remodeling in asymptomatic patients with type 2 diabetes mellitus［J］.J Am Soc Echocardiogr，2014，27（5）：479-488.

［5］ Enomoto M，Ishizu T，Seo Y，et al.Subendocardial systolic dysfunction inasymptomaticnormotensivediabeticpatients［J］.CircJ，2015，79（8）：1749-1755.

［6］ Roos CJ，Scholte AJ，Kharagjitsingh AV，et al.Changes in multidirectional LV strain in asymptomatic patients with type 2 diabetes mellitus：a 2-year follow-up study［J］.Eur Heart J Cardiovasc Imaging，2014，15（1）：41-47.

［7］ 李華，王忠鑫，王麗.應(yīng)用斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)評(píng)價(jià)2型糖尿病患者的左心室收縮功能［J］.中國老年學(xué)雜志，2014，34（23）：6590-6592.

［8］ Zhang X，Wei X，Liang Y，et al.Differential changes of left ventricular myocardial deformation in diabetic patients with controlled and uncontrolled blood glucose：a three-dimensional speckle-tracking echocardiography-basedstudy［J］.JAmSocEchocardiogr，2013，26（5）：499-506.

［9］ Ng AC，Delgado V，Bertini M，et al.Findings from left ventricular strain and strain rate imaging in asymptomatic patients with type 2 diabetes mellitus［J］.Am J Cardiol，2009，104（10）：1398-1401.

Evaluation on the left ventricular systolic function in patients with simple type 2 diabetes mellitus by two-dimensional layer-specific speckle-tracking

GAO Yun，YAN Dong’e，F(xiàn)ENG Xiaobing
Departmemt of Endocrinology and Metabolism，West China Hospital，Sichuan University，Chengdu 610041，China

Objective To evaluate the early change of left ventricular systolic function in patients with type 2 diabetes mellitus（T2DM） by two-dimensional layer-specific speckle-tracking technique.Methods Sixty T2DM patients without hypertension and coronary artery disease，and 60 normal controls were enrolled in this study.Global longitudinal strains（GLS），global circumferential strains（GCS）and globalradial strains（GRS）of three myocardial layers（endocardial，mid-myocardial and epicardial）and three segments（basal，middle and apex）were measured by two-dimensional layer-specific speckle-tracking technique.Data of GLS，GCS and GRS were compared between T2DM group and the control group.Results Among all subjects，GLS and GCS decreased gradually from the endocardial layer to the epicardial layer but increased gradually from the basal segment to the apex segment（P<0.01）.Moreover，in both groups，GRS in the apex segment was lower than that in the basal segment（P<0.05）.GLS of the three myocardial layers，the basal segment and the middle segment in T2DM group were lower than those in control group（all P<0.05）.Compared to the control group，the GCS of the middle segment and the GRS of the apex segment of patients with T2DM were lower（all P<0.05）.ConclusionThe left ventricular systolic dysfunction decreased prior to the ejection fraction decreasing in patients with T2DM，especially the long-axis global systolic function and the middle-apex segments of the left ventricle maybe easily damaged.

Speckle-tracking imaging，layer-specific，two-dimensional；Systolic function，ventricle，left；Diabetes mellitus，type 2

R331.31；R540.45

A

成都市衛(wèi)生局青年基金課題（2013079）

610041 成都市，四川大學(xué)華西醫(yī)院內(nèi)分泌代謝科（高赟）；成都市第一人民醫(yī)院心功能科（延?xùn)|娥）；四川大學(xué)華西臨床醫(yī)學(xué)院（馮曉冰）

2017-04-02）