斑點(diǎn)追蹤技術(shù)評(píng)估糖尿病患者左心功能的應(yīng)用進(jìn)展

王逸軒 代 楊 沈 迎

糖尿病患者長(zhǎng)期高血糖狀態(tài)導(dǎo)致全身大血管和微血管受損，造成心肌組織不同程度的損害，并逐步發(fā)展為糖尿病心肌病（diabetes cardiomyopathy，DCM）。DCM 是獨(dú)立于冠心病、高血壓性心臟病及其他心臟病變的心肌疾病，也是導(dǎo)致糖尿病患者不良預(yù)后的主要原因之一［1］。糖尿病前期和DCM 早期心肌病理改變主要表現(xiàn)為心肌細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的改變包括心肌細(xì)胞的肌絲變形斷裂或排列紊亂、線粒體變形或斷裂、胞質(zhì)面積和含量增加等，進(jìn)而導(dǎo)致心肌運(yùn)動(dòng)功能的變化，表現(xiàn)為左室射血分?jǐn)?shù)（LVEF）保留的心臟結(jié)構(gòu)和功能異常，其中以左室舒張功能障礙為主要特征，因此對(duì)左室心肌功能進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估有助于檢測(cè)糖尿病前期和DCM 早期患者心臟細(xì)微變化［2］。隨著病程的延長(zhǎng)，心肌細(xì)胞能量代謝障礙加重，內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)一步損傷，逐步形成DCM，引起心肌重塑、凋亡和纖維化及心肌微血管病變，左室質(zhì)量增加及左室壁增厚，早期表現(xiàn)為舒張功能障礙，進(jìn)展到中晚期時(shí)左心舒縮功能同時(shí)受損，最終引起以LVEF 降低為主要表現(xiàn)的左心衰竭［3-4］。同時(shí)由于心臟循環(huán)過程中左房功能與左室功能密切相關(guān)，左室結(jié)構(gòu)和功能動(dòng)態(tài)變化會(huì)直接影響左房，因此同時(shí)進(jìn)行左房、左室結(jié)構(gòu)和功能的定量評(píng)估將有助于全面分析糖尿病和DCM 患者左心功能［5］。斑點(diǎn)追蹤（speckle tracking imaging，STI）技術(shù)通過測(cè)量心肌縱向、徑向和周向應(yīng)變及應(yīng)變率，獲得上述多個(gè)方位的心肌運(yùn)動(dòng)信息，能較為全面、準(zhǔn)確地定量評(píng)估各種心臟疾病患者心肌功能，在定量分析和評(píng)估左室和左房局部及整體心肌力學(xué)變化方面具有重要的臨床價(jià)值。目前STI 技術(shù)包括基于二維超聲心動(dòng)圖的斑點(diǎn)追蹤（twodimensional speckle tracking imaging，2D-STI）和基于三維超聲心動(dòng)圖的斑點(diǎn)追蹤（three-dimensional speckle tracking imaging，3D-STI）技術(shù)，研究［6-7］證實(shí)，2D-STI技術(shù)和3D-STI技術(shù)均能敏感地檢測(cè)糖尿病前期和DCM 早期患者左心功能損害，特別在評(píng)估LVEF保留患者早期心功能損害中具有良好的臨床應(yīng)用價(jià)值。本文就STI技術(shù)在糖尿病患者左心功能評(píng)估中的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行綜述。

一、2D-STI技術(shù)在糖尿病患者左心功能評(píng)估中的應(yīng)用進(jìn)展

1.2D-STI技術(shù)在糖尿病患者左室功能評(píng)估中的應(yīng)用進(jìn)展

常用的評(píng)估左室功能2D-STI 參數(shù)包括整體縱向應(yīng)變（GLS）、整體圓周應(yīng)變（GCS）、整體徑向應(yīng)變（GRS）。研究［8］顯示，DCM 患者（DCM 組）左室GLS、GRS、GCS 均明顯小于正常對(duì)照組（均P＜0.05），其中DCM 組GLS 較正常對(duì)照組低2%，表明GLS 有助于早期發(fā)現(xiàn)DCM 患者心功能降低，可用于檢測(cè)LVEF保留患者早期亞臨床左室功能障礙。國(guó)內(nèi)外研究［9-10］結(jié)果顯示，單純糖尿病組、糖尿病合并微血管病變組左室GLS 和GCS均均正常對(duì)照組降低，其中糖尿病合并微血管病組降低更為顯著，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）；且左室GLS 與糖化血紅蛋白濃度呈負(fù)相關(guān)（r=-0.746，P＜0.001）。為了進(jìn)一步研究糖尿病病變過程中心肌應(yīng)變的變化規(guī)律，Liu 等［11］分別應(yīng)用常規(guī)超聲心動(dòng)圖和2D-STI 技術(shù)動(dòng)態(tài)研究了糖尿病大鼠左室功能變化規(guī)律，結(jié)果顯示，與正常大鼠比較，糖尿病早期大鼠LVEF、左室縮短分?jǐn)?shù)（LVFS）、左室舒張末期內(nèi)徑（LVEDV）、左室收縮末期內(nèi)徑（LVESV）、二尖瓣口舒張?jiān)缙谘鞣逯邓俣龋‥）與二尖瓣環(huán)間隔側(cè)舒張?jiān)缙谶\(yùn)動(dòng)峰值速度（E’）的比值（E/E’）、Tei 指數(shù)等常規(guī)超聲心動(dòng)圖參數(shù)均無明顯變化，而GLS明顯下降（P＜0.05），表明2D-STI 技術(shù)能檢測(cè)糖尿病早期左室細(xì)微功能變化。吳婷等［12］應(yīng)用2D-STI 分層應(yīng)變技術(shù)評(píng)估糖尿病早期患者左室功能，結(jié)果顯示，與正常對(duì)照組比較，糖尿病前期（糖耐量異常）組左室GLS 和心內(nèi)膜下心肌GLS 均明顯下降（均P＜0.05），而中層心肌和心外膜下心肌GLS 比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明左室GLS 和心內(nèi)膜下心肌GLS 可較為靈敏地檢測(cè)糖尿病早期左室功能損害，分析原因可能為左室心內(nèi)膜下心肌主要為縱行肌纖維，而高血糖環(huán)境易導(dǎo)致心內(nèi)膜下冠狀動(dòng)脈微循環(huán)異常，故心內(nèi)膜下心肌的功能減退。

由于左室收縮主要是從心內(nèi)膜、中層心肌到心外膜，從基底段到心尖段的傳導(dǎo)過程，左室同步順序收縮，保持左室各個(gè)節(jié)段心肌GLS的達(dá)峰時(shí)間（TTP）一致是確保左室正常功能的基礎(chǔ)。峰值應(yīng)變離散度（PSD）是基于STI 技術(shù)衍生出的一個(gè)應(yīng)變參數(shù)，是指左室17 節(jié)段心肌縱向應(yīng)變TTP 的標(biāo)準(zhǔn)差，PSD 值低表示各個(gè)節(jié)段同步性好，PSD 值高表明同步性差［13］。Li等［14］應(yīng)用PSD 評(píng)估正常對(duì)照組、糖尿病血糖控制不佳組及糖尿病血糖控制組心功能情況，結(jié)果顯示，與正常對(duì)照組比較，糖尿病控制不佳組GLS 明顯下降（P＜0.05），而糖尿病血糖控制組GLS 無明顯變化；但糖尿病控制組和糖尿病控制不佳組PSD 均較正常對(duì)照組明顯增加（均P＜0.05）。分析其原因：GLS 忽略了心肌運(yùn)動(dòng)序列或峰值時(shí)間參數(shù)的變化，導(dǎo)致其在評(píng)估心臟病變的早期心肌損害中靈敏度低。PSD 能彌補(bǔ)GLS 的不足，應(yīng)用心臟機(jī)械運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)性和同步性來評(píng)估左室早期收縮功能障礙，可作為GLS 評(píng)價(jià)左室收縮功能的有力補(bǔ)充。隨著糖尿病病情的加重，患者左室會(huì)出現(xiàn)向心性肥厚和纖維化，常規(guī)超聲心動(dòng)圖可顯示左室的形態(tài)學(xué)改變；DCM終末期疾病患者超聲心動(dòng)圖表現(xiàn)為類似擴(kuò)張型心肌病的特點(diǎn)，主要表現(xiàn)為L(zhǎng)VEF降低和左室擴(kuò)大［15］。因此，GLS 和PSD 均能成為有效評(píng)價(jià)糖尿病患者左室功能早期損害的定量參數(shù)，但是隨著糖尿病病情的進(jìn)展，需聯(lián)合常規(guī)超聲心動(dòng)圖參數(shù)進(jìn)行綜合評(píng)估。

2.2D-STI技術(shù)在糖尿病患者左房功能評(píng)估中的應(yīng)用進(jìn)展

定量評(píng)估左房結(jié)構(gòu)和功能能更早地發(fā)現(xiàn)左室舒張功能異常，從而能有效預(yù)防糖尿病患者心血管不良事件的發(fā)生。左室舒張功能損害是糖尿病前期和早期患者心功能損害的主要表現(xiàn)，而左房功能與左室舒張功能密切相關(guān)。研究［16］顯示，2D-STI技術(shù)可對(duì)左房應(yīng)變進(jìn)行精確評(píng)估，左房在不同心動(dòng)周期的應(yīng)變值會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化。在左房填充階段測(cè)得的應(yīng)變值為左房?jī)?chǔ)存期應(yīng)變（LASr），此時(shí)相當(dāng)于左室收縮期，左房心肌由于回收肺靜脈血流而達(dá)到最大伸展及形變，其應(yīng)變率即為左室收縮期左房?jī)?chǔ)存期應(yīng)變率（LASRs）；隨后血液從左房被動(dòng)流向左室，此時(shí)左房相當(dāng)于一個(gè)管道功能，應(yīng)變曲線下降，此階段測(cè)得的應(yīng)變值為左房管道期應(yīng)變（LAScd），其應(yīng)變率即為左室舒張?jiān)缙谧蠓繎?yīng)變率（LASRe）；隨著左房主動(dòng)收縮時(shí)應(yīng)變曲線出現(xiàn)第二次上升，在該階段測(cè)得的峰值應(yīng)變值為左房收縮期應(yīng)變（LASct），這一階段與左室舒張晚期左房主動(dòng)收縮時(shí)心房心肌的峰值應(yīng)變相對(duì)應(yīng)，其應(yīng)變率即為左室舒張晚期左房應(yīng)變率（LASRa）［17-18］。研究［19-20］顯示，單純糖尿病組E、二尖瓣口舒張晚期血流峰值速度（A）及二者比值（E/A）與正常對(duì)照組比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；但單純糖尿病組LASr、LASRs、LASRe均較正常對(duì)照組降低，LASRa較正常對(duì)照組增加，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）；DCM 組E、E/A、A、LASr、LASRs、LASRe 均較正常對(duì)照組降低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05），提示對(duì)于單純糖尿病患者常規(guī)超聲心動(dòng)圖檢測(cè)其左室舒張功能正常時(shí)，左房?jī)?chǔ)存、管道應(yīng)變能力已降低；DCM患者左室舒張功能出現(xiàn)損害時(shí)，左房功能減低已非常明顯，進(jìn)一步提示糖尿病患者左房功能的改變是早于和獨(dú)立于左室舒張功能損害出現(xiàn)的，左房應(yīng)變參數(shù)LASr、LASRs、LASRe 均能有效動(dòng)態(tài)評(píng)估糖尿病和DCM 患者左房心肌纖維化、左房硬度變化規(guī)律，可作為一種常用評(píng)估方法，為臨床早期干預(yù)糖尿病、避免DCM 不良預(yù)后提供可靠依據(jù)。

二、3D-STI技術(shù)在糖尿病患者左心功能評(píng)估中的應(yīng)用進(jìn)展

1.3D-STI技術(shù)在糖尿病患者左室功能評(píng)估中的應(yīng)用進(jìn)展

2D-STI 技術(shù)是基于常規(guī)二維超聲心動(dòng)圖基礎(chǔ)上的平面應(yīng)變追蹤技術(shù)，存在二維超聲心動(dòng)圖固有的局限性，如重復(fù)性欠佳、不能較完整地顯示左室從基底段到心尖段的縮短、增厚及扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而在一定程度上影響了STI技術(shù)在評(píng)估DCM 患者左心功能中的準(zhǔn)確性和普及推廣。3D-STI 技術(shù)能完整地顯示心臟的立體結(jié)構(gòu)，測(cè)量心室和心房局部和整體容積、功能及運(yùn)動(dòng)情況，是一種準(zhǔn)確定量評(píng)估左室和左房運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的方法［21-22］。國(guó)內(nèi)學(xué)者［23］選取65 例糖尿病和40 例健康體檢者（正常對(duì)照組），其中糖尿病患者按糖化血紅蛋白控制水平分為血糖控制組30 例和血糖控制不佳組35 例；應(yīng)用3D-STI 技術(shù)分別檢測(cè)各組心肌GLS（3D-GLS）、GCS（3D-GCS）、GAS（3D-GAS）、GRS（3D-GRS）及常規(guī)超聲心動(dòng)圖參數(shù)LVEDV、LVESV、LVEF，結(jié)果顯示，各組LVEDV、LVESV、LVEF 比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；而血糖控制組3D-GLS較正常對(duì)照組降低，血糖控制不佳組3D-GLS、3D-GAS、3D-GCS、3D-GRS 均較其他兩組降低，其中3D-GLS降低最為顯著，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05），表明長(zhǎng)期血糖控制不佳可導(dǎo)致左室心肌各個(gè)方向的收縮能力均受到損害，尤以心肌3D-GLS 的損害更為明顯。3D-GAS 是3D-STI技術(shù)特有的心肌應(yīng)變參數(shù)，能準(zhǔn)確反映左室收縮末期和舒張末期左室心內(nèi)膜面積縮小的百分比，綜合了縱向應(yīng)變和圓周應(yīng)變，體現(xiàn)了左室心肌在多個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)力學(xué)改變。另有研究［24］證實(shí)，糖尿病前期組和DCM組3D-GAS均較正常對(duì)照組降低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）；表明3D-GAS 可作為評(píng)估LVEF 保留的糖尿病患者左心收縮功能的敏感指標(biāo)。糖尿病患者在早期血糖控制良好且LVEF 正常時(shí)，左室收縮功能已發(fā)生改變，3D-STI 技術(shù)可早期發(fā)現(xiàn)其心功能損害，3D-GLS 及3D-GAS或可成為血糖控制良好的糖尿病患者心功能損害的早期預(yù)測(cè)指標(biāo)。

2.3D-STI技術(shù)在糖尿病患者左房功能評(píng)估中的應(yīng)用進(jìn)展

3D-STI技術(shù)是評(píng)估左房運(yùn)動(dòng)和形變的有效方法，重復(fù)性良好。既往研究［25-26］顯示，與健康志愿者比較，左室舒張功能正常的糖尿病患者在常規(guī)超聲心動(dòng)圖參數(shù)尚未出現(xiàn)顯著變化時(shí)，3D-STI 技術(shù)所測(cè)LASr 及2D-STI 技術(shù)所測(cè)LASRs 和LASRe 均降低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）；且與左房2D-STI 參數(shù)相比，3D-STI 技術(shù)更能早期發(fā)現(xiàn)糖尿病患者左房重構(gòu)。Jain等［17］研究顯示，與健康志愿者比較，左室功能正常的糖尿病患者2D-STI 技術(shù)所測(cè)LAScd、LASct 和LASr 均無明顯改變；而3D-STI 技術(shù)所測(cè)LASRa 增高，LASRe 和LASr 均降低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）。提示3D-STI 技術(shù)較2D-STI 技術(shù)能更早發(fā)現(xiàn)糖尿病患者左房功能改變，為臨床評(píng)估糖尿病患者左房功能提供了一種可靠而有潛力的檢測(cè)方法［27］。但是3D-STI 技術(shù)也存在以下的缺點(diǎn)：①對(duì)幀頻要求較高，當(dāng)幀頻過低時(shí)，圖像無法識(shí)別；②患者肥胖、肋間隙窄等會(huì)引起二維超聲圖像欠清或者不清；③對(duì)有心律失常的患者，心動(dòng)周期判斷不準(zhǔn)確［28-29］。

三、總結(jié)與展望

總之，STI技術(shù)能提供左室和左房功能、心肌應(yīng)變等定量參數(shù)信息，是早期檢測(cè)糖尿病和DCM 患者心肌損傷的敏感方法。其中GLS 已成為糖尿病和DCM 患者左室和左房功能檢測(cè)的有效指標(biāo)，具有較高的潛在應(yīng)用價(jià)值。但是，STI技術(shù)在臨床準(zhǔn)確診斷和預(yù)測(cè)DCM 中依然存在一些局限性。首先，目前對(duì)于STI技術(shù)評(píng)估糖尿病患者心肌功能的研究樣本量小且多為單中心，需更大規(guī)模的多中心隨機(jī)研究；其次，STI技術(shù)的診斷準(zhǔn)確性依賴于良好的圖像質(zhì)量，且目前缺乏公認(rèn)的參考范圍及規(guī)范的測(cè)量方式，從而難以完全替代傳統(tǒng)的超聲心動(dòng)圖參數(shù)。因此，STI技術(shù)在臨床應(yīng)用中需與常規(guī)超聲心動(dòng)圖、負(fù)荷超聲心動(dòng)圖及心肌聲學(xué)造影等多種技術(shù)結(jié)合，多參數(shù)綜合評(píng)估，以進(jìn)一步提高其準(zhǔn)確性和敏感性，從而構(gòu)建更加完善的糖尿病和DCM 患者心功能評(píng)估體系。