超聲二維應(yīng)變技術(shù)對2型糖尿病患者左心室扭轉(zhuǎn)運動檢測效果研究

孔學(xué)軍， 倪 軍， 代玉潔， 郭 科

(解放軍第三七一醫(yī)院, 河南 新鄉(xiāng) 453000)

超聲二維應(yīng)變技術(shù)對2型糖尿病患者左心室扭轉(zhuǎn)運動檢測效果研究

孔學(xué)軍， 倪 軍， 代玉潔， 郭 科

(解放軍第三七一醫(yī)院, 河南 新鄉(xiāng) 453000)

目的：探討超聲二維應(yīng)變技術(shù)對2型糖尿病(T2DM)患者左心室扭轉(zhuǎn)運動檢測的臨床意義。方法：選取2015年3月至2016年9月我院收治的T2DM患者75例，依據(jù)臨床是否出現(xiàn)血管并發(fā)癥分為單純糖尿病組39例(A組)和糖尿病并發(fā)癥組36例(B組)。另外選擇35例身體健康者作為對照C組。對三組研究對象心臟進行常規(guī)超聲參數(shù)測定；然后采集高頻二維動態(tài)圖像，運用二維應(yīng)變軟件計算左心室扭轉(zhuǎn)運動相關(guān)指標，包括左心室短軸基底部、心尖部的收縮期旋轉(zhuǎn)角度峰值(Rot-base、Rot-apex)及左心室收縮期扭轉(zhuǎn)角度峰值(LV-tor)。結(jié)果：三組間性別、年齡、心率、身高、LVEF比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，B組二尖瓣口峰值血流速度比值E/A低于A組和C組(P<0.05)。A組Rot-base、Rot-apex及LV-tor均高于C組(P<0.05)；B組Rot-base、Rot-apex及LV-tor均低于A組與C組(P<0.05)。結(jié)論：超聲檢查結(jié)果顯示糖尿病患者左室短軸扭轉(zhuǎn)運動異常，超聲二維應(yīng)變技術(shù)對于左心室心肌扭轉(zhuǎn)的相關(guān)指標具有預(yù)測作用，能較早地評估其左心室功能是否受損。

二維應(yīng)變； 左室扭轉(zhuǎn)； 旋 轉(zhuǎn)； 糖尿病； 左心室功能

隨著生活水平的提高和生活方式的變化，糖尿病的發(fā)病率逐漸升高，已對人類的生命安全構(gòu)成一定的威脅，其中主要類型為2型糖尿病(Type 2 diabetes mellitus，T2DM)，發(fā)病率超過糖尿病患者總數(shù)的90%。作為糖尿病的并發(fā)癥之一的糖尿病心肌病(Diabetic Cardiomyopathy，DCM)，能夠通過左心室收縮功能損害預(yù)測DCM預(yù)后效果。心臟收縮功能的傳統(tǒng)評價方法主要是測量心肌徑向和長軸方向的運動范圍，計算射血分數(shù)，其評價的心肌力學(xué)功能只占了心肌收縮力的30%～40%，而60%～70%的收縮力未能計算在內(nèi)，其中包括心肌的扭轉(zhuǎn)運動[1]。近年來，對左室功能的研究已從單純的左心室短軸、長軸的心肌運動和射血分數(shù)評價轉(zhuǎn)向心室空間變形研究。相關(guān)研究[2]認為左室扭轉(zhuǎn)運動與心肌收縮力密切相關(guān)，而且是非負荷依賴性，并提出左心室扭轉(zhuǎn)角度可作為評價左室收縮功能的新指標。超聲二維應(yīng)變技術(shù)為檢測左心室扭轉(zhuǎn)運動提供了簡便、無創(chuàng)的方法，本文采用二維應(yīng)變技術(shù)對T2DM患者的左心室扭轉(zhuǎn)運動指標進行檢測，并討論其臨床應(yīng)用價值，為臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料:選取2015年3月至2016年9月在我院確診為T2DM的患者75例，納入標準：①患者均符合2010年美國糖尿病協(xié)會(ADA)糖尿病診療指南[3]；②可以收集到患者完整的檢測資料和治療資料。并發(fā)癥包括：①糖尿病視網(wǎng)膜病變，診斷標準參考糖尿病視網(wǎng)膜病變的分期標準；②排除其他原因?qū)е碌某掷m(xù)性尿蛋白(24h尿蛋白定量超過0.5g)，至少連續(xù)出現(xiàn)2次，則判定為糖尿病腎?。虎蹤C體出現(xiàn)對稱的感覺障礙和肌電圖異常，判定為糖尿病性神經(jīng)病變；④患者足部出現(xiàn)感染或者潰瘍，甚至有組織深層破壞，判定為糖尿病足。

排除標準：①合并患有特殊類型的糖尿病患者；②合并糖尿病急重癥患者；③合并心臟疾病的患者，中重度心瓣膜疾病、心房纖顫或其他嚴重心律失常者；④甲狀腺功能異常者；⑤不配合治療或圖像質(zhì)量欠清晰影響分析者。其中男性40例，女性35例，年齡37～69歲，平均(49.42±3.72)歲。病程5～15年，平均(8.75±4.31)年。依據(jù)臨床是否出現(xiàn)血管并發(fā)癥分為單純糖尿病組39例(A組)和糖尿病并發(fā)癥組36例(B組)。另外選擇身體健康且年齡匹配者35例作為C組。

1.2 儀器與方法

1.2.1 圖像采集：應(yīng)用GE VIVID E9超聲診斷儀，探頭為M5S型，頻率范圍為1.5～4.5MHz。取受試者左側(cè)臥位，同時使用心電圖監(jiān)測。首先進行常規(guī)的超聲心動圖檢查，記錄舒張早期與舒張晚期二尖瓣口峰值血流速度比值(E/A)；應(yīng)用心尖雙平面Simpson法測量左心室射血分數(shù)(Left ventricular ejection fraction，LVEF)，同時對左心室流出道血流頻譜進行詳細記錄；然后把二維圖像的幀頻調(diào)整至80幀/S以上，記錄連續(xù)3個心動周期的左心室短軸基底及心尖水平的動態(tài)二維圖像，應(yīng)用EchoPAC工作站脫機分析圖像數(shù)據(jù)。

1.2.2 圖像分析：在使用工作站進行分析時，參考心電圖R波頂點和左心室流出道血流頻譜主動脈瓣關(guān)閉點(Aortic valve closure，AVC)作為舒張末和收縮末的時間點。應(yīng)用軟件計算前，手動勾勒出感興趣區(qū)心肌范圍的心內(nèi)膜曲線，并調(diào)整其寬度同心肌厚度，追蹤左心室短軸基底和心尖水平的旋轉(zhuǎn)角度，根據(jù)旋轉(zhuǎn)角度與時間關(guān)系的曲線繪制左心室扭轉(zhuǎn)角度與時間關(guān)系的曲線，從而得到左心室基底部旋轉(zhuǎn)角度峰值(Rot-base)、心尖部旋轉(zhuǎn)角度峰值(Rot-apex)及左心室扭轉(zhuǎn)角度峰值(Lv-tor)。標化每個受試者心動周期，以排除心率差異。三組受試者左心室基底部和心尖部旋轉(zhuǎn)角度隨著心動周期變化的趨勢相似，從心尖方向觀察，心尖部的旋轉(zhuǎn)方向為逆時針(正值)，基底部的旋轉(zhuǎn)方向為順時針(負值)，左心室整體扭轉(zhuǎn)方向為逆時針。

2 結(jié) 果

2.1 一般資料及常規(guī)超聲心動圖檢測值比較:三組間性別構(gòu)成、年齡、心率、身高、LVEF差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；B組二尖瓣口峰值血流速度比值E/A低于A組和C組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表1。

表1 3組患者一般資料及常規(guī)超聲心動圖測量參數(shù)比較

注：與C組相比，*P<0.05；與A組相比，#P<0.05

2.2 左心室扭轉(zhuǎn)運動相關(guān)參數(shù)比較:A組Rot-base、Rot-apex及LV-tor高于C組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)；B組 Rot-base、Rot-apex及LV-tor均低于A組與C組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表2。

表2 3組患者左心室扭轉(zhuǎn)指標比較±s)

注：與C組相比，*P<0.05；與A組相比，#P<0.05

3 討 論

DCM是由糖尿病誘發(fā)的心臟發(fā)生病變，但是其具體心肌損傷機制尚未明確，目前的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)其主要與脂質(zhì)在心肌細胞中的堆積、鈣調(diào)節(jié)異常、心肌纖維化以及繼發(fā)性自主神經(jīng)和體液調(diào)節(jié)紊亂等諸多因素有關(guān)[8]。DCM早期并無明顯的臨床癥狀，隨著疾病進展，心臟功能受損嚴重，最終結(jié)果發(fā)展為心力衰竭，因此臨床上對糖尿病患者左心室收縮功能異常現(xiàn)象進行早期預(yù)測，并采取積極有效的措施，阻止或延緩心臟功能進一步受損，能顯著改善預(yù)后，對控制糖尿病心臟病的發(fā)展至關(guān)重要[9]。

近年來心肌力學(xué)研究熱點集中在研究左心室扭轉(zhuǎn)運動的機制、規(guī)律及臨床意義方面。Harvey W提出心臟在收縮過程中左室的扭轉(zhuǎn)運動，描述心肌纖維的螺旋狀排列[4]。螺旋狀心室肌帶理論的提出為深入理解正常及病理狀態(tài)下的心臟結(jié)構(gòu)和功能開辟了一個新視角。左心室心外膜和心內(nèi)膜下的心肌纖維排列方向相反，分別為左手螺旋和右手螺旋，兩種排列方向構(gòu)成心肌扭轉(zhuǎn)運動的力學(xué)基礎(chǔ)[5]。機體處于正常狀態(tài)下，左心室心肌心底部和心尖部的旋轉(zhuǎn)方向分別為順時針和逆時針，反方向的旋轉(zhuǎn)形成左心室扭轉(zhuǎn)運動。跨壁應(yīng)變梯度決定扭轉(zhuǎn)力大小，而心外膜和心內(nèi)膜下心肌纖維的運動方向決定扭轉(zhuǎn)的方向。左心室扭轉(zhuǎn)運動在增加左心室收縮期做功效率的同時，提供左心室舒張期充盈的勢能。超聲二維應(yīng)變技術(shù)的研究基礎(chǔ)為高幀頻灰階圖像，應(yīng)用最佳模式匹配技術(shù)自動追蹤心肌回聲斑點從而模擬其在心動周期內(nèi)的運動軌跡，計算出的速度與應(yīng)變用于反映心肌的扭轉(zhuǎn)變形。這種技術(shù)不受到組織多普勒頻移和角度的影響，同時受心臟擺動和牽拉的影響較小，并且具有無創(chuàng)傷性和重復(fù)性好的特點。研究認為[6,7]，應(yīng)用超聲二維應(yīng)變技術(shù)測定的左室旋轉(zhuǎn)和扭轉(zhuǎn)角度可以準確評估左室收縮功能，為臨床診斷、療效判斷及預(yù)后評價提供非常有價值的幫助，同時克服了MRI價格較貴、費時較長、分析數(shù)據(jù)比較復(fù)雜的局限性。

本文中應(yīng)用超聲二維應(yīng)變技術(shù)對T2DM患者的左心室扭轉(zhuǎn)運動發(fā)生的變化進行檢測，研究結(jié)果提示A組的Rot-base、Rot-apex及LV-tor高于C組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，說明T2DM患者早期即存在左心室扭轉(zhuǎn)運動異常。分析出現(xiàn)上述結(jié)果的原因是由于糖尿病患者的代謝系統(tǒng)紊亂，心肌血管發(fā)生病變，致使心肌功能出現(xiàn)障礙，阻滯心外膜下心肌纖維收縮的逆時針旋轉(zhuǎn)降低，使得左心室心肌逆時針扭轉(zhuǎn)增強。心肌造影超聲心動圖表明T2DM患者的心肌血流灌注不足時，心內(nèi)膜下血流量減少比心外膜下血流量減少更為明顯，而內(nèi)層心肌收縮功能的減低比外層更迅速[10]。三組間LVEF指標比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，由此可見常規(guī)超聲心動圖檢查LVEF正常并不代表糖尿病患者的心肌收縮功能正常，臨床上不能單純依靠LVEF準確評價T2DM患者心肌收縮功能正常與否。由于左心室扭轉(zhuǎn)運動是一個非常復(fù)雜的空間形變過程，心肌受損程度及部位的不同對左心室扭轉(zhuǎn)運動存在著不同的影響，當(dāng)糖尿病患者的局部心肌收縮功能異常時，正常的心肌組織通過增強收縮運動而維持機體的代償功能，雖然LVEF功能維持正常，但是心肌扭轉(zhuǎn)運動已經(jīng)出現(xiàn)異常，臨床上采用二維應(yīng)變技術(shù)檢測糖尿病患者左心室功能早期損傷具有重要意義，對于臨床早期評價T2DM患者左心室收縮功能有重要參考價值。

研究中B組的Rot-base、Rot-apex及LV-tor顯著低于A組和C組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<005)，可能與心肌收縮力進一步降低有關(guān)。糖尿病患者病情加重導(dǎo)致心肌功能損傷，心肌纖維的收縮力下降導(dǎo)致其逆時針旋轉(zhuǎn)力度下降，左心室扭轉(zhuǎn)減弱；同時糖尿病患者處于高血糖狀態(tài)致機體的腎素-血管緊張素系統(tǒng)(RAS)被激活，血糖、血脂代謝紊亂等，誘發(fā)心肌細胞和心肌纖維異常，進一步降低心肌收縮力，加重左心室扭轉(zhuǎn)損傷程度[11]。心臟在收縮期時儲蓄彈性勢能，并在舒張期進行釋放，心肌的順應(yīng)性受到影響，舒張期心室充盈的動力來源為心肌順應(yīng)性，用于反映心肌松弛度，T2DM患者的收縮期和舒張期功能均受到影響[12]。B組二尖瓣口峰值血流速度比值E/A低于A組和C組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，表明T2DM患者出現(xiàn)心臟功能損害的標志之一為左心室舒張功能異常。因此超聲二維應(yīng)變技術(shù)能不僅能用于DCM的病情監(jiān)測，而且還可以評價臨床治療和預(yù)后效果。由于糖尿病患者的病情錯綜復(fù)雜，并且伴隨發(fā)生多種并發(fā)癥，影響其心功能的因素較多，這也成為研究的局限性之一，本研究未對并發(fā)癥進行更為詳細的分組研究。另外，二維應(yīng)變技術(shù)只是在二維層面上進行研究，采用三維斑點追蹤技術(shù)可補足其二維空間的缺陷，能夠更加真實地反映心臟運動狀態(tài)，評價心臟扭轉(zhuǎn)運動具有更高的價值。

綜上所述，超聲二維應(yīng)變技術(shù)對于左心室心肌扭轉(zhuǎn)的相關(guān)指標具有預(yù)測作用，能較早地評估其左心室功能是否受損。

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Study on Detection Effect of Left Ventricular Torsion in patients with Type 2 Diabetes Mellitus by two Dimensional Strain Imaging

KONGXuejun,NIJun,DAIYujie,etal

(The371thHospitalofPLA,HenanXinxiang453000,China)

Objective:To study the clinical significance of detection of left ventricular torsion in patients with type 2 diabetes mellitus by two dimensional strain technique. Methods: 75 patients with T2DM in our hospital from March 2015 to September 2016 were selected, they were divided into simple diabetic group with 39 cases (group A) and diabetic complications group with 36 cases (group B) according to whether carrying vascular complications in clinical. In addition,35 healthy persons were selected as group C. The conventional echocardiographic parameters of subjects in three groups were measured, then two-dimensional high-frequent dynamic images were collected, and the peak value of left ventricular short axis base, apical systolic rotation angle (Rot-base, Rot-apex) and left ventricular systolic torsion angle (LV-tor) were obtained using two-dimensional strain software. Results: There was no significant difference in gender, age, heart rate, height and LVEF between the three groups (P>0.05), E/A in group B was lower than that in group A and group C (P<0.05). Rot-base, Rot-apex and LV-tor in group A were higher than those in group C (P<0.05), Rot-base, Rot-apex and LV-tor in group B were lower than those in group A and group C (P<0.05). Conclusion: When the left ventricular systolic function is normal in patients with diabetes mellitus, the left ventricular short axis torsional motion is abnormal. Left ventricular myocardial torsion angle in patients with diabetes mellitus can be exactly detected by two dimensional strain technique, and it can be used to assess whether the left ventricular function is impaired.

Two-dimensional strain; Left ventricular torsion; Rotation; Diabetes mellitus; Left ventricular function

1006-6233(2017)07-1124-04

2014年河南省科技惠民計劃項目，(編號:142207310004)

A

10.3969/j.issn.1006-6233.2017.07.021