壓力-應(yīng)變環(huán)評(píng)價(jià)2型糖尿病患者左心室心肌做功改變

王一灑，袁建軍，朱好輝，張苗，丁曉，魏常華

河南省人民醫(yī)院超聲科，河南鄭州 450003；

國(guó)際糖尿病聯(lián)盟發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，目前中國(guó)糖尿病患者已超過1.14 億，約占全球糖尿病患者的1/3，其中2 型糖尿病占93%～95%[1]。糖尿病是動(dòng)脈粥樣硬化和心力衰竭的重要獨(dú)立危險(xiǎn)因素，可進(jìn)一步使心力衰竭患者的預(yù)后惡化，顯著增加心力衰竭患者的住院率及病死率[2]。因此，早期識(shí)別和診斷2 型糖尿病患者左心室功能改變，早期干預(yù)治療，可阻止或延遲心力衰竭的發(fā)生，改善預(yù)后。心室收縮功能評(píng)估是超聲心動(dòng)圖檢查的重要部分，其中左心室射血分?jǐn)?shù)（left ventricular ejection fraction，LVEF）是最常用的收縮功能評(píng)價(jià)參數(shù)，但因其限制因素較多，不能發(fā)現(xiàn)早期的心肌收縮功能受損。近年來(lái)，心肌應(yīng)變技術(shù)對(duì)左心室收縮功能的評(píng)估受到越來(lái)越多的關(guān)注，可以定量評(píng)估LVEF 正常患者早期收縮功能的改變[3-5]。盡管長(zhǎng)軸應(yīng)變（global longitudinal strain，GLS）可以在LVEF 正常的收縮功能中發(fā)現(xiàn)更細(xì)微的異常，但其受負(fù)荷依賴性的影響。左心室壓力-應(yīng)變環(huán)是一種結(jié)合左心室后負(fù)荷的應(yīng)變分析新技術(shù)，可以有效地定量評(píng)估左心室功能[6]。本研究擬應(yīng)用壓力-應(yīng)變環(huán)定量評(píng)估2 型糖尿病患者的左心室心肌做功情況。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 選取2019年7—12月河南省人民醫(yī)院確診的2 型糖尿病38 例，其中男21 例，女17 例；年齡32～68 歲，均符合《中國(guó)2 型糖尿病防治指南（2017年版）》[7]中的診斷標(biāo)準(zhǔn)。所有納入受檢者LVEF≥50%。排除標(biāo)準(zhǔn)：合并明顯心臟瓣膜病、先天性心臟病、心律失常、高血壓、甲狀腺功能亢進(jìn)等代謝性疾病及大動(dòng)脈炎等影響患者動(dòng)脈壓的疾病。同時(shí)納入年齡和性別相匹配的34 例健康志愿者作為對(duì)照組，其中男18 例，女16 例；年齡28～61 歲。所有研究對(duì)象均測(cè)量身高、體重，計(jì)算體重指數(shù)（BMI）和體表面積（BSA），測(cè)量肱動(dòng)脈壓。

1.2 儀器與方法 使用GE Vivid E 95 彩色多普勒超聲診斷儀，選用M5S 探頭，頻率2.0～4.5 MHz。受檢者取左側(cè)臥位，連接肢體導(dǎo)聯(lián)心電圖，囑受檢者平靜呼吸，常規(guī)超聲心動(dòng)圖測(cè)量左心房?jī)?nèi)徑（left atrial diameter，LAD）、左心室舒張末期內(nèi)徑（left ventricular diastolic diameter，LVIDD）、舒張末期室間隔厚度（interventricular septal depth，IVSD）、舒張期左心室后壁厚度（left ventricular posterior wall depth，LVPWD）、LVEF。采集心尖四腔、三腔及兩腔3 個(gè)左心室長(zhǎng)軸切面的二維圖像，各切面均存儲(chǔ)3 個(gè)心動(dòng)周期的動(dòng)態(tài)圖像。

1.3 圖像分析 在EchoPAC 工作站上進(jìn)行脫機(jī)分析。選擇Q-analysis，點(diǎn)擊2D Strain，對(duì)3 個(gè)心尖長(zhǎng)軸切面的左心室壁心肌進(jìn)行斑點(diǎn)追蹤分析，獲得左心室17 個(gè)節(jié)段應(yīng)變值牛眼圖和左心室整體應(yīng)變值，根據(jù)血壓和主動(dòng)脈瓣關(guān)閉時(shí)間，軟件自動(dòng)計(jì)算左心室整體縱向應(yīng)變（global longitudinal strain，GLS）、整體做功指數(shù)（global myocardial work index，GWI）、整體有效功（global constructive work，GCW）、整體無(wú)效功（global wasted work，GWW）及整體做功效率（global myocardial work efficiency，GWE）。由2 名主治醫(yī)師分別進(jìn)行圖像分析。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 22.0 軟件，計(jì)量資料進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以表示，兩組比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，以P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。重復(fù)性檢驗(yàn)采用Bland-Altman分析。

2 結(jié)果

2.1 心肌做功指標(biāo) 觀察者之間的重復(fù)性良好，2 名超聲醫(yī)師分析圖像所得數(shù)據(jù)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。

2.2 兩組臨床資料和常規(guī)超聲心動(dòng)圖測(cè)量參數(shù)比較糖尿病組與對(duì)照組年齡、BMI、BSA、收縮壓、舒張壓比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）；兩組空腹血糖差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05，表1）。糖尿病組與對(duì)照組常規(guī)超聲心動(dòng)圖測(cè)量參數(shù)比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05，表2）。

2.3 兩組心肌做功參數(shù)比較 糖尿病組GLS、GWI、GCW 低于對(duì)照組（P<0.01）；兩組GWW 及GWE 比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05，表3、圖1）。

表1 2 型糖尿病患者與正常對(duì)照者一般資料比較（±s）

表1 2 型糖尿病患者與正常對(duì)照者一般資料比較（±s）

注：BMI 為體重指數(shù)，BSA 為體表面積，1 mmHg=0.133 kPa

組別例數(shù)年齡（歲）BMI（kg/m2）BSA（m2）收縮壓（mmHg）舒張壓（mmHg）空腹血糖（mmol/L）糖尿病組 38 39±9 24.8±3.1 1.73±1.59 121±10 78±6 9.35±3.13 4.89±0.45 t 值 -1.56 -1.64 -0.99 -1.33 -1.25 -8.20對(duì)照組34 38±11 23.7±2.3 1.73±0.16 118±10 74±8 P 值0.12 0.10 0.326 0.19 0.23 0.00

表2 2 型糖尿病患者與正常對(duì)照者常規(guī)超聲心動(dòng)圖參數(shù)比較（±s）

表2 2 型糖尿病患者與正常對(duì)照者常規(guī)超聲心動(dòng)圖參數(shù)比較（±s）

注：LAD 為左心房?jī)?nèi)徑，LVIDD 為左心室舒張末期內(nèi)徑，IVSD 為舒張期室間隔厚度，LVPWD 為舒張期左心室后壁厚度，LVEF為左心室射血分?jǐn)?shù)

組別例數(shù)LAD（mm）LVIDD（mm）IVSD（mm）LVPWD（mm）LVEF（%）糖尿病組 38 33±3 47±4 9.14±0.82 9.13±0.76 64.32±3.08 64.60±3.18 t 值 -0.043 -0.104 -0.07 0.56 0.45對(duì)照組34 33±3 47±4 9.13±0.98 9.24±0.90 P 值0.965 0.918 0.944 0.57 0.66

表3 2 型糖尿病患者與正常對(duì)照者心肌做功情況比較

圖1 壓力-應(yīng)變環(huán)及心肌做功參數(shù)。A 為對(duì)照組（男，50 歲）的壓力-應(yīng)變環(huán)及心肌做功參數(shù)；B 為2 型糖尿病患者（男，56 歲）的壓力-應(yīng)變環(huán)及心肌做功參數(shù)。左心室GLS 較對(duì)照組絕對(duì)值減低，壓力-應(yīng)變環(huán)的面積即心肌做功較對(duì)照組減低

3 討論

常規(guī)超聲心動(dòng)圖主要通過LVEF 評(píng)估左心室收縮功能，利用二維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)對(duì)左心室心肌進(jìn)行定量形變?cè)u(píng)估，即左心室應(yīng)變分析，已成為較LVEF 更好的左心室收縮功能評(píng)價(jià)指標(biāo)[8]。本研究中常規(guī)超聲心動(dòng)圖測(cè)量?jī)山MLVEF 無(wú)顯著差異。2 型糖尿病組GLS低于對(duì)照組，與既往研究相符[5]，表明糖尿病患者在LVEF 正常時(shí)已出現(xiàn)心肌收縮功能改變。Claus 等[9]和Pedrizzetti 等[10]總結(jié)了超聲心動(dòng)圖和心臟磁共振特征追蹤分析技術(shù)（CMR-FT），指出縱向應(yīng)變是超聲心動(dòng)圖中最穩(wěn)定的應(yīng)變參數(shù)，也是指南中推薦的參數(shù)。

盡管二維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)對(duì)左心室心肌進(jìn)行定量形變?cè)u(píng)估能夠很好地評(píng)價(jià)左心室收縮功能，然而負(fù)荷依賴性是應(yīng)變成像的主要限制之一，影響了心肌功能評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性，后負(fù)荷增加可降低應(yīng)變，從而導(dǎo)致對(duì)真正的收縮功能的錯(cuò)誤評(píng)價(jià)[11]，壓力-應(yīng)變環(huán)評(píng)估心肌做功是一種將后負(fù)荷條件納入心室功能評(píng)價(jià)的新方法。無(wú)創(chuàng)左心室壓力-應(yīng)變環(huán)提供了一種新的量化心肌做功方法，與傳統(tǒng)的GLS 相比，其融合了心肌的形變測(cè)量和左心室的壓力測(cè)量[12-14]，具有潛在的優(yōu)勢(shì)。

功的定義是力乘以長(zhǎng)度，由于心肌力的計(jì)算具有一定的挑戰(zhàn)性，因此以壓力代替力，以左心室壓力-應(yīng)變環(huán)的面積作為區(qū)域做功的指標(biāo)，所有使用的壓力和應(yīng)變不能直接測(cè)量功，而是作為心肌做功的一個(gè)指標(biāo)[13]。Russell 等[13]通過對(duì)超聲心動(dòng)圖主動(dòng)脈瓣和二尖瓣開放關(guān)閉時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)，測(cè)量等容收縮期和射血期的時(shí)間，通過調(diào)整參考左心室壓力曲線的輪廓生成估計(jì)的壓力曲線。左心室峰值壓力由肱動(dòng)脈袖帶壓力無(wú)創(chuàng)估測(cè)。利用預(yù)估的壓力變化曲線，結(jié)合應(yīng)變斑點(diǎn)追蹤超聲心動(dòng)圖的應(yīng)變，采用完全無(wú)創(chuàng)的方法估計(jì)左心室壓力-應(yīng)變環(huán)面積[11,13]。為了確定壓力應(yīng)變環(huán)路面積是否反映區(qū)域心肌代謝，將環(huán)路面積與PET 測(cè)量的氟18-葡萄糖代謝率進(jìn)行比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)無(wú)創(chuàng)壓力-應(yīng)變環(huán)面積反映了左心室?guī)缀涡螤钭兓男募∽龉?，與PET 顯示的局部葡萄糖代謝具有很強(qiáng)的相關(guān)性[13]。

本研究中，糖尿病組GWI、GCW 低于對(duì)照組，提示LVEF 正常時(shí)，心肌GWI 下降，左心室GCW 亦下降。心肌做功指標(biāo)是左心室壓力-應(yīng)變環(huán)下面積，是應(yīng)變和收縮壓的乘積；GCW 指有助于左心室射血所做的功，即收縮期心肌縮短或等容舒張期心肌延長(zhǎng)所做的功；兩者下降的原因?yàn)椋孩傩呐K是高耗能器官，其能量代謝高度依賴于葡萄糖的有氧氧化，2 型糖尿病患者的胰島素敏感性降低，導(dǎo)致心肌細(xì)胞的糖、脂肪酸代謝異常，心肌細(xì)胞糖利用障礙，導(dǎo)致脂肪酸增多，進(jìn)而增加心肌的氧耗，導(dǎo)致心臟的能量供給不足，從而造成做功下降，GWI 和GCW 下降。②高血糖導(dǎo)致脂肪酸代謝異常，有毒性的脂質(zhì)中間代謝產(chǎn)物堆積，從而干擾線粒體ATP 的生成和細(xì)胞內(nèi)鈣離子的穩(wěn)態(tài)破壞，引起心肌損害/細(xì)胞凋亡，進(jìn)而導(dǎo)致心肌收縮和舒張功能障礙，心肌做功下降。③2 型糖尿病還可引起心肌間質(zhì)細(xì)胞纖維化，出現(xiàn)心肌松弛性降低和僵硬度增加，心肌形變障礙，引起心臟GWI 和GCW 下降。

本研究中，糖尿病組GWW 及GWE 較對(duì)照組無(wú)顯著差異。GWW 指收縮期心肌伸長(zhǎng)或等容舒張期對(duì)抗主動(dòng)脈瓣關(guān)閉心肌縮短所做的功。心肌做功效率是GCW 與GCW 及GWW 之和的比值的百分值[13]。2 型糖尿病患者GWW 與對(duì)照組相比無(wú)明顯改變，可能原因是收縮期心肌伸長(zhǎng)或等容舒張期對(duì)抗主動(dòng)脈瓣關(guān)閉心肌縮短的心肌所占比例小，且時(shí)間短，故變化不明顯；做功效率無(wú)明顯改變的原因是盡管GCW 減少，GWW 不變，由于GWW 所占比例很小，因此比值亦無(wú)明顯改變。

壓力-應(yīng)變環(huán)可定量評(píng)估2 型糖尿病患者早期心肌功能改變，且不受后負(fù)荷影響，但也有其局限性：①因其基于二維應(yīng)變技術(shù)，對(duì)二維圖像清晰度要求較高，胸壁較厚、肺氣等均可影響圖像采集；②本研究納入樣本量有限，待進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量進(jìn)行結(jié)果校正；③心臟的運(yùn)動(dòng)是三維立體的，壓力-應(yīng)變環(huán)基于二維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)評(píng)估心肌做功，具有空間依賴性。