三維斑點追蹤成像技術對單純性肥胖兒童左心室收縮功能的評價及其與外周動脈彈性相關性的前瞻性研究

周麗 王淑霞 王芳 曹偉 王婷婷 葉晶晶 納麗莎 趙海萍

（1.寧夏醫(yī)科大學總醫(yī)院心臟中心功能部，寧夏銀川 750004；2.寧夏醫(yī)科大學公共衛(wèi)生與管理學院，寧夏銀川 750004）

肥胖是心血管疾病的獨立危險因素，然而近年來認為肥胖與心血管事件的發(fā)生并非總呈一致性關系。研究顯示，超重和肥胖的心力衰竭患者與正常體重指數(shù)（body mass index，BMI）的患者相比，預后更好［1］。也有研究顯示冠狀動脈血管重建后病死率與BMI 呈U 型雙向分布關系［2］。因此，這一現(xiàn)象被稱為“肥胖悖論”。這種“矛盾”現(xiàn)象在肥胖患者的血管研究中也有報道。研究顯示肥胖人群比非肥胖人群具有更好的內皮保護功能［3］。這些研究［1-3］往往僅關注心臟或者血管的單一改變，而關于兩者的交互作用卻較少涉及。心室與動脈間耦聯(lián)關系是重要機制，但在肥胖兒童中，兩者間變化情況尚不清楚。近年來，兒童和青少年肥胖率逐年上升，這種現(xiàn)象已引起社會各界的關注，對于該群體的研究意義重大。肥胖兒童的心肌收縮功能與外周血管功能的改變和關聯(lián)性尚不明確。三維斑點追蹤成像技術（3-dimensional speckle tracking imaging，3D-STI）是 目 前 公認的評估心肌彈性形變能力的最佳工具［4］。踝臂指數(shù)（ankle brachial index，ABI）、肱踝脈搏波傳導速度（brachial ankle pulse wave velocity，baPWV）能夠反映外周動脈的彈性和僵硬度。本研究擬通過3D-STI 技術對單純性肥胖兒童心肌收縮功能的測量來觀測心肌形變能力，并探討其與外周動脈彈性之間的相關性。

1 資料與方法

1.1 研究對象

根據(jù)國際生命科學學會中國肥胖問題工作組頒布的《中國學齡兒童青少年超重、肥胖篩查體重指數(shù)值分類標準》［5］，前瞻性將寧夏回族自治區(qū)銀川市某小學健康體檢學生按照BMI 分為肥胖、超重和正常3組。排除繼發(fā)性肥胖及合并先天性心臟病、高血壓、糖尿病、腎病等疾病者。每組用隨機數(shù)字表法結合自愿的原則（家長簽署知情同意書）確定研究對象。樣本量估計：檢驗水準α=0.05，檢驗功效1-β=0.9，預計肥胖兒童左心室整體長軸應變（global longitudinal strain，GLS） 與baPWV 相關系數(shù)為0.6，在PASS 軟件中獲得樣本量雙側檢驗所需最低樣本含量為25 例，單側檢驗為21 例。共收集資料完整的研究對象肥胖組23例，超重組21例，正常組24例。該研究通過寧夏醫(yī)科大學倫理委員會審核（2018-098）。

1.2 體格檢查和血液指標測定

檢測當日兒童晨起空腹到達檢測地點。身高、體重采用電子秤（河南樂佳電子科技有限公司，HW-900Y 型超聲波體檢機）測量。平靜狀態(tài)下采用電子血壓計（深圳瑞光康泰科技有限公司RBP-9001型脈搏波醫(yī)用血壓計）測量肱動脈血壓。計算BMI=體重（kg）/身高2（m2）。采集肘前靜脈血，酶法測定血清總膽固醇（total cholesterol，TC）和三酰甘油（triglyceride，TG），葡萄糖氧化酶法測定血糖（blood glucose，Glu）。血脂和血糖測定儀器為日本日立公司7170A全自動生化分析儀。

1.3 左心室3D-STI測量

采用Philips IE33 彩色多普勒超聲診斷儀，配備X5-1三維探頭。所有研究對象均采取左側臥位，同步連接心電圖，常規(guī)探查心臟各切面，觀察心腔和大血管內血流分布情況。根據(jù)二維面積法測量左心室質量。測量室間隔厚度（interventricular septal thickness，IVST）、左心室后壁厚度（left ventricular posterior wall thickness，LVPWT）和舒張末期左心室內徑（left ventricular end diastolic diameter，LVEDD），計算相對室壁厚度（relative wall thickness，RWT）=（IVST+LVPWT）/LVEDD。切換X5-1 探頭，調節(jié)深度、增益、扇角以獲得清晰且?guī)l較高的心尖四腔心切面并將左心調節(jié)至扇面中央，啟動全容積模式，記錄并存儲該切面連續(xù)3個心動周期的二維動態(tài)圖像。將存儲的動態(tài)圖像導入軟件Tom-Tec工作站中進行脫機的3D-STI分析。軟件追蹤分析心肌斑點計算得出左心室GLS、整體徑向應變（global radial strain，GRS）及整體環(huán)向應變（global circumferential strain，GCS）。

1.4 動脈硬化檢測

動脈硬化檢測采用日本科林公司BP-203RPEⅡ（VP-1000）全自動動脈硬化測試儀。檢查時室溫保持在22～25℃，檢查前囑受檢者休息3～5 min，穿寬松薄衣。檢查開始時保持安靜，去枕平臥，雙手手心向上置于身體兩側，測四肢血壓，計算兩側ABI 和baPWV，取ABI 的低值和baPWV 高值作為該研究對象的baPWV進行統(tǒng)計學分析。

1.5 統(tǒng)計學分析

采用SPSS 17.0 統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析。計數(shù)資料以例數(shù)和率（%）表示，率的比較采用卡方檢驗。正態(tài)分布計量資料以均數(shù)±標準差（±s）表示，多組間比較采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用SNK-q法。相關性分析采用Pearson法。以P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 3組兒童一般臨床資料的比較

3 組兒童年齡、性別構成、Glu 水平差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。肥胖組BMI 高于超重組和正常組，超重組BMI 高于正常組（P＜0.05）。肥胖組和超重組TG、TC 高于正常組（P＜0.05）。肥胖組收縮壓和舒張壓高于正常組（P＜0.05）。見表1。

表1 3組兒童一般臨床資料的比較

2.2 3組兒童常規(guī)超聲心動圖左心室參數(shù)的比較

肥胖組RWT、左心房前后徑大于正常組（P＜0.05）。肥胖組、超重組左心室心肌質量大于正常組（P＜0.05）。3 組左心室二尖瓣口E 峰（舒張早期峰值血流）和A 峰（舒張晚期峰值血流）流速、LVEDD、左心室舒張末期容量（left ventricular end diastolic volume，LVEDV）、射血分數(shù)（ejection fraction，EF%） 差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。見表2。

表2 3組兒童常規(guī)超聲心動圖左心室參數(shù)的比較 （±s）

表2 3組兒童常規(guī)超聲心動圖左心室參數(shù)的比較 （±s）

注：a示與正常組相比，P＜0.05。［RWT］相對室壁厚度；［LVEDD］左心室舒張末期內徑；［LVEDV］左心室舒張末期容量；［EF%］射血分數(shù)；［E峰］二尖瓣口舒張早期峰值血流；［A峰］二尖瓣口舒張晚期峰值血流。

組別正常組超重組肥胖組F值P值例數(shù)242123 RWT 0.30±0.050.32±0.040.36±0.05a 9.0010.041左心室心肌質量(g)70±3092±20a 100±40a 10.4720.035左心房前后徑(mm)29±332±536±4a 9.9150.033 E峰(cm/s)85±1574±1386±153.4100.772 A峰(cm/s)48±1346±1145±115.8710.456 LVEDD(mm)46.3±3.249.6±2.950.7±4.46.2860.510 LVEDV(mL)97±31101±16113±226.6420.475 EF%66±766±863±68.7610.210

2.3 3D-STI測量左心室整體應變參數(shù)和動脈硬化參數(shù)的比較

與正常組比較，肥胖組、超重組各節(jié)段左心室GLS、GRS、GCS曲線一致性減低，達峰時間點較離散（圖1）。超重組左心室GLS高于正常組（P＜0.05）。肥胖組和超重組ABI低于正常組，肥胖組baPWV 高于正常組（P＜0.05）。3 組左心室GRS、GCS差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。見表3。

表3 3組兒童左心室應變參數(shù)和動脈硬化參數(shù)的比較 （±s）

表3 3組兒童左心室應變參數(shù)和動脈硬化參數(shù)的比較 （±s）

注：a示與正常組相比，P＜0.05。［GLS］整體長軸應變；［GCS］整體環(huán)向應變；［GRS］整體徑向應變；［ABI］踝臂指數(shù)；［baPWV］肱踝脈搏波傳導速度。

組別正常組超重組肥胖組F值P值例數(shù)242123 GLS(%)-19±12-24±7a-18±1210.3130.037 GCS(%)-26±19-31±10-28±66.4400.652 GRS(%)44.2±9.043.7±12.941.3±1.72.4180.671 ABI 2.25±0.131.09±0.13a 1.00±0.09a 12.2590.016 baPWV(cm/s)905±22923±154978±108a 9.5540.045

2.4 肥胖兒童左心室應變參數(shù)與動脈硬化參數(shù)的相關性

肥胖兒童左心室GLS 與baPWV 呈正相關（r=0.516，P＜0.05），與ABI無相關性（P＞0.05）；左心室GCS、GRS 與ABI、baPWV 均 無 相 關 性（P＞0.05）。見表4。

表4 肥胖兒童左心室應變參數(shù)與動脈硬化參數(shù)Pearson相關分析表

3 討論

兒童單純性肥胖癥是以過度營養(yǎng)、體力活動減少、行為偏差等為特征的全身脂肪組織普遍過度增生的慢性?。?］。近年來中國學生超重與肥胖檢出率持續(xù)增長，提高對兒童期肥胖的認識，對建立完整、準確的肥胖診療理念具有重要的意義。

心室動脈耦聯(lián)是指心臟功能與外周血管功能的相互匹配關系［7］。二者在神經(jīng)、體液等調節(jié)下，匹配達到適度的動態(tài)平衡，以確保心臟有效的搏出功能。二者相互協(xié)調即匹配適合，心臟搏出功能最佳、效率最高；反之“失匹配”即脫耦聯(lián)，心血管儲備功能受損，心臟做功效率減低。因此，無論在生理還是病理狀態(tài)下，心臟的彈性變化必然帶來血管彈性的相應改變［8］。

超重或肥胖對成年人心血管疾病預后有重要影響。兒童期肥胖預示著成年后更高的心血管疾病發(fā)生風險，其相關發(fā)生機制尚在探索中。左心室3D-STI 技術能通過追蹤心肌回聲斑點在三維空間的相位變化準確敏感地評估心肌形變能力，較其他超聲技術有顯著優(yōu)勢。心肌形變能力越大則彈性越大。本研究應用3D-STI 技術研究發(fā)現(xiàn)，單純性肥胖兒童左心室心肌各個方向的整體應變參數(shù)GLS、GCS 和GRS 與正常組無差異，但超重組GLS 與正常組有顯著差異。已有的研究［9］表明，肥胖導致心室壁壓力增大和心輸出量增加，為了適應左心室壓力和容量的增加并維持左心室收縮功能，心肌細胞最初的病理特征改變?yōu)榇鷥斝苑蚀?，收縮功能增強。當肥胖程度增加和/或時間進一步延長，心肌細胞則表現(xiàn)為過度肥大，肌束排列明顯紊亂，脂質在心肌中沉積，心肌細胞間質增生，這種結構改變會進而導致心肌收縮功能受損。肥胖大鼠的動物實驗中可以觀察到上述病理改變［10］。與成人肥胖相比，兒童期肥胖發(fā)生的周期短，機體處于對于肥胖的適應性調節(jié)過程中，推測超重兒童尚處于肥胖前期，肥胖程度較輕，心肌細胞可能處于最初的肥大代償階段。因此，作為反映心肌收縮力最敏感的指標GLS 呈代償性增強；而肥胖兒童肥胖持續(xù)時間相對較長，更高的BMI 使心肌處于進一步受損階段，因此代償能力減低，GLS沒有表現(xiàn)出增強。我們推測，雖然肥胖組GLS 與正常組相比無差異，但卻是收縮功能代償能力減低的表現(xiàn)，左心室質量和相對室壁厚度增大帶來的左心室構型的改變可能是形態(tài)學機制之一，血糖等血清學指標的改變也是重要的影響因素。

baPWV 是指脈搏波由肱動脈沿管壁傳至踝動脈的速度，是目前公認的評價大動脈彈性的指標，數(shù)值越大，表示動脈彈性越差，硬化程度越重。血管結構和功能變化是心血管事件發(fā)生、發(fā)展的獨立危險因素，是預測心血管危險的指標之一［11］。成人超重和肥胖人群外周動脈僵硬度增大，但有研究［12］發(fā)現(xiàn)其中心動脈baPWV 反而較正常人更低?？梢娫诜逝秩巳褐?，中心動脈和外周動脈彈性變化在某種條件下或階段中可能存在不一致性，這可能是造成“肥胖悖論”的因素之一。一項長期追蹤肥胖青少年的研究發(fā)現(xiàn)肥胖青少年的動脈血管在十多歲時就開始變得僵硬，且動脈僵硬度與體脂總量呈正相關［13］。本研究顯示，單純性肥胖兒童動脈硬化指標baPWV 和ABI 雖未超過正常參考值（baPWV正常值＜1400且與健康同年齡同性別預測值相比比值＜20%；ABI 正常值：0.9～1.4），但較正常組均有明顯變化。表明兒童期肥胖已導致血管僵硬度的改變，且與心肌彈性的改變有一定的相關性。

本研究存在局限性。第一，僅對肥胖兒童左心室整體應變進行研究，未涉及左心室節(jié)段應變。第二，未按兒童肥胖程度和時間不同進行分層研究。同時因研究本身所限未能獲得心肌活檢的進一步證實。

總之，兒童期單純性肥胖可以導致心肌和血管彈性的減低。本研究中尚未發(fā)現(xiàn)單純性肥胖兒童存在明顯肥胖與心肌和血管彈性改變相悖的現(xiàn)象，但可見肥胖程度、心肌彈性及血管改變有一定的關聯(lián)性，其發(fā)生機制尚待進一步研究。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。