超声新技术对早期糖尿病心脏病变左室收缩功能异常病理基础的评价

孙颖慧，商志娟，丛 涛，王 珂，张树龙

(大连医科大学 附属第一医院 心内科，辽宁 大连116011)

一系列的研究证实了无其他已知心脏疾病的无症状的糖尿病患者存在左室收缩功能异常［1-2］。对于这种心脏功能异常的病理基础仍存在争议，但对于无症状的糖尿病患者行心肌活检是不符合临床实际的，因此寻找出无创性的方法早期检测其心功能异常的病理基础对于指导临床治疗有着重要的意义。本研究应用背向散射积分(IBS)及多普勒组织成像(DTI)技术检测无其他已知心脏疾病的无症状糖尿病患者左室心肌背向散射、收缩功能及二者的相关关系，旨在探讨此二项超声技术在检测早期糖尿病心脏病变左室收缩功能异常病理基础方面的临床价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象

1.1.1 糖尿病组:内分泌科36 例糖尿病住院患者，男性20 例，女性16 例，年龄32 ～70 岁，平均(51.3 ±10.6)岁，病史(3.4 ±4.3)年。所有患者均符合美国糖尿病协会1997年修订的诊断标准，用调整后双腔Simpson 法测得的射血分数＞50%。排除标准包括临床诊断为高血压、冠心病、房颤或其他严重心律失常、中到重度瓣膜疾病、先天性心脏病及超声检查图像质量欠佳。

1.1.2 对照组:健康人25 例，男14 例，女11 例，年龄33 ～70 岁，平均(52.5 ±8.7)岁。经病史、体格检查、实验室检查、X 线胸片、心电图、超声心动图检查显示无心脏病、代谢性疾病、血液系统疾病、风湿免疫疾病及血脂异常。

糖尿病组与正常对照组比较，年龄、性别差异均无统计学意义(P ＞0.05)。

1.2 仪器和方法

1.2.1 仪器:HP Sonos 5500 型彩色多普勒超声诊断仪，探头频率2.0 ～4.0 MHz。

1.2.2 数据采集及分析:患者左侧卧位，同步记录心电图。(1)多普勒心肌组织成像技术检测方法启动DTI 速度模式程序，尽量减低二维图像增益，帧频120 ～150 帧/s。分别取心尖四腔、心尖二腔和心尖左室长轴，将取样容积分别置于侧壁、后室间隔、前壁、下壁、前室间隔、后壁二尖瓣瓣环处，声速与室壁长轴夹角＜20°，呼气末测量每个壁瓣环收缩期峰值速度(Sa)。(2)背向散射积分技术(IBS)检测方法:左室胸骨旁长轴切面，清晰显示二维图像后，启动IBS 分析程序，固定仪器条件不变，将连续2.48 s 内62 帧IBS 图像存入磁光盘。将椭圆形31 像素×31像素取样容积放置于IBS 图像室间隔中部心肌层内，取样跟踪时避开心内、外膜信号的干扰，获得平均IBS 和IBS 周期变异幅度(CVIB)，另外将同样的取样容积置于同一扫描线的心包上，获得心包平均IBS，将校正平均心肌IBS 定义为心肌平均IBS 心包平均IBS(IBS%)。所有测值均取3 个连续心动周期的平均值。

1.3 统计学方法

计量资料各参数用均数±标准差表示;各组间计量资料比较用两独立样本t 检验以及Pearson 相关分析。数据统计分析采用SPSS11.0 分析软件。P ＜0.05 定义为差别有统计学意义。

2 结 果

2.1 DTI 参数的比较

左室壁平均Sa(8.92 ±1.64)、前间隔(7.56 ±1.58)及下壁Sa(8. 91 ±1. 57)低于对照组的Sa(10.23 ±1.16)，(8.94 ±0.79)和(10.56 ±1.43)，差异均有显著性意义(P ＜0.05)，其余室壁Sa 两组间差异无显著性意义。

2.2 IBS 参数的比较分析

糖尿病组间隔心肌背向散射积分的校正值(IBS%)(60. 96 ± 9. 12)高于对照组(52. 51 ±5.79)，差异有显著性意义(P ＜0.05);左室后壁的背向散射积分周期变异幅度(CVIB)(6.62 ±1.57)低于对照组(8.94 ±2.11)，差异均具有显著性意义(P ＜0.01);而左室后壁的IBS%和间隔的CVIB 二组间差异无显著性意义。正常人及糖尿病组IBS 曲线见图1，图2。

图1 正常对照IBS 曲线Fig 1 IBS curve of normal controls

2.3 糖尿病组有统计学差异的IBS 和DTI 参数间的关系

间隔的IBS%与前间隔Sa 及左室壁平均Sa 皆呈中度负相关(分别为r = - 0. 524，P ＜0. 01;r= -0.506，P ＜0.01)，而与下壁Sa 呈低度负相关(r= -0.383，P ＜0.05)。左室后壁CVIB 与下壁Sa 及左室壁平均Sa 皆呈低度正相关(分别为r =0.469，P ＜0.01;r=0.415，P ＜0.01)。

图2 糖尿病患者IBS 曲线Fig 2 IBS curve of diabetic patients

3 讨 论

当超声遇到小于发射超声波长的界面时发生散射，将返回超声探头的背向散射波进行整合形成背向散射积分。常用的IBS 参数有校正的IBS(IBS%)和IBS 周期变异幅度(CVIB)。IBS%是评价组织结构成分特征的静力学指标，一系列相关的实验和临床研究证明了IBS%与胶原的聚集呈线性相关［3］;CVIB 是反映心肌的收缩功能和收缩储备的动力学指标［4］。多普勒心肌组织成像(DTI)原理是采用与彩色血流多普勒成像完全相反的滤波器，删除高频低振幅的血流多普勒信号，对低频高振幅心肌信号的多普勒频移值进行分析处理，得到多普勒组织频谱图(DT -PW)。在DT -PW 中，Sa 峰是心室收缩瓣环或室壁向心尖运动产生的收缩速度。

本研究发现代表收缩功能的IBS 参数(后壁CVIB)糖尿病组显著低于对照组，代表收缩功能的DTI 参数(下壁、前间隔与左室壁平均Sa)糖尿病组亦显著低于对照组，而且有统计学差异的代表收缩功能的IBS 参数(后壁CVIB)与DTI 参数(下壁Sa及左室壁平均Sa)呈线性低度正相关，均提示早期糖尿病心肌病变存在心肌收缩功能减低，与Ernande等［5］和Kim 等［6］的研究结果一致。

但对于糖尿病患者早期收缩功能减低的病理学基础是以纤维化(胶原沉积)为主还是以微血管病变为主还存在争议。Shehadeh 等［7］及Schalkwijk等［8］认为是微血管病变为主，而Unsitupa 等［9］对133 例Ⅱ型糖尿病患者的大样本研究对这一理论提出了质疑，Fang 等［10］利用负荷超声心动图和DTI 技术去验证糖尿病心肌微血管病变的假说，得出了阴性结果。IBS%被认为是与心肌胶原的聚集呈线性相关，心肌活检证实了其定量检测心肌纤维化的有效性［3］。本研究发现代表左室结构变化的IBS 参数(间隔IBS%)与代表左室收缩功能的DTI 参数(左室壁平均Sa、前间隔Sa)呈线性中度负相关，提示胶原沉积、纤维化可能是引起早期糖尿病性心肌病变心肌功能改变的主要原因，与薛瑞凤等［11］的动物实验结果相一致。他们的研究显示糖尿病大鼠心肌IBS%显著增高，CVIB 显著减低;心肌胶原容积分数、血管周围胶原面积及结缔组织生长因子表达均显著增高，且与IBS%呈正相关。最近Jellis 等［12］的研究结果显示IBS 是室间隔DTI 舒张早期速度的独立预测因子，他们按照室间隔DTI 舒张早期速度把无其它已知心脏疾病的无症状的糖尿病患者分为两组，结果显示舒张功能异常组DTI 收缩期速度及应变均显著小于舒张功能正常组，因此认为尽管他们的研究并没有做出DTI 收缩速度与IBS 的相关性，仍提示IBS 与左室DTI 收缩速度之间存在相关性，与本研究结果一致。

本研究的局限性在于:样本量不够大;不能完全除外冠心病可能，但这种局限性是不可避免的，对无冠脉造影指征患者行冠脉造影是不合临床实际的。

IBS 和DTI 技术可以敏感、定量的检测出早期糖尿病心脏病变心肌结构和功能变化，且二者的检测结果具有较高的一致性，为临床早期检测糖尿病心脏病变左室收缩功能异常的病理基础提供了新手段。

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