超声新技术评估2型糖尿病患者左心室功能早期改变研究进展

杨 清综述，冉海涛审校

（1.重庆医科大学超声影像研究所，重庆400010；2.重庆医科大学附属第二医院超声科，重庆400010）

超声新技术评估2型糖尿病患者左心室功能早期改变研究进展

杨 清1综述，冉海涛2审校

（1.重庆医科大学超声影像研究所，重庆400010；2.重庆医科大学附属第二医院超声科，重庆400010）

超声检查，多普勒；糖尿病，2型/并发症；心室功能，左；综述

糖尿病（diabetes mellitus，DM）是一种以高血糖、胰岛素绝对或相对不足、代谢紊乱等为特点的慢性代谢性疾病，其中90%为2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM）[1]。DM的主要并发症及导致患者死亡的主要原因均是心脏病变，其是由心脏自主神经病变、代谢紊乱、微血管病变等多种因素导致的[2]。DM心脏病变的进程是由正常心功能至亚临床心功能异常，最后发展至临床症状明显的心力衰竭，但此时患者的疗效及预后均已不佳。因此，及早发现DM患者左心功能改变对预防心力衰竭的发生具有重要意义。超声心动图具有无创、经济等优点，是目前最常用的评价DM患者左心室功能的影像学检查技术。然而传统超声心动图对心脏细微变化不敏感，存在很多局限性。近年来，一些超声新技术已广泛用于DM患者早期左心室的心功能检测。现将各种超声新技术在评价T2DM患者左心室功能早期改变的研究进展综述如下。

1 组织多普勒（tissue Doppler imaging，TDI）

TDI是一项定量分析心肌组织运动新技术。其通过改变多普勒滤波系统，去除低振幅、高速血流频移信号，提取高增幅、低速心肌运动频移信号，进行彩色编码成像。可直观、全面地检测心肌运动方向、时间、速度等指标，克服了常规超声心动图的主观局限性。TDI在临床上可用于检测心肌收缩和舒张早、晚期峰值运动速度，方向，应变，应变率等多项参数。

应用TDI分析T2DM患者早期心肌病变严重程度及与患者预后相关性因素具有很强的可行性和准确性。Ciftel等[3]测量了44例无症状T2DM患者左心室舒张功能及N末端B型脑钠肽前体 （NT-pro brain natriuretic peptide，NT-proBNP）水平发现，有左心室舒张功能障碍的T2DM患者NT-proBNP水平明显增高，NT-proBNP水平与二尖瓣口舒张早期血流速度峰值/TDI二尖瓣环舒张早期运动速度峰值（E/e′）率相关，证实了TDI在诊断无症状T2DM左心室舒张功能方面具有很好的可行性。Stahrenberg等[4]发现，T2DM患者二尖瓣E/e′率与糖化血红蛋白（glycosylated hemoglobin 1c，HbA1c）、糖代谢状况、6 min步行距离等显著相关，表明糖代谢与T2DM患者左心室舒张功能障碍在患者从健康发展到DM前期再到DM的整个病程中均密切相关。Vintila等[5]应用TDI分析对无症状T2DM患者进行5年随访发现，尽管加强了血糖控制，患者平均HbA1c水平下降，但这些患者左心室收缩及舒张功能障碍仍然存在。可能是由脉压、动脉硬化等其他危险因素导致的，表明T2DM患者控制其他危险因素也是十分重要的。Ichikawa等[6]发现，过多内脏脂肪及脂肪细胞功能障碍对无症状T2DM患者左心室舒张功能的影响较血糖的影响更大。

TDI分析可早期发现T2DM前期患者左心室功能受损情况。Ceyhan等[7]将无症状T2DM前期患者分为空腹血糖受损（impaired fasting glucose，IFG，i-IFG组）及空腹血糖受损伴糖耐量减低（impaired glucose tolerance，IGT，IFG+IGT组），结果显示，i-IFG组患者左心室功能无改变，而IFG+IFT组患者平均应变、应变率及舒张早期组织运动平均速度均较对照组降低，表明IFG+IFT组患者左心室纵向收缩及舒张功能均出现障碍，说明心肌纵向功能障碍在T2DM前期阶段已出现，这种改变可能由于糖代谢异常对心肌缓慢的毒性作用所致。Kanat等[8]进一步研究证实，T2DM心肌功能受损开始于IGT和IFG伴IGT阶段。

有研究证实，TDI分析可评价无症状T2DM患者的心肌储备功能[9]。Zahiti等[9]对患病 5年以内无症状T2DM患者左心室舒张功能进行研究发现，经运动负荷试验后T2DM患者e′与TDI二尖瓣环舒张晚期运动速度峰值（A′）增加率与对照组比较，差异均有统计学意义（P＜0.05），说明无症状T2DM患者运动耐量减少。

2 二维斑点追踪成像（two-dimensional speckle tracking imaging，2D-STI）

2D-STI是在应变及应变率基础上发展而来的一种超声新技术。其在二维超声图像基础上通过逐帧追踪整个心动周期中感兴趣区内心肌组织产生的声学斑点信号的空间信息，并根据这些信息获取各种心肌运动参数，包括心肌组织运动速度、位移、应变、应变率和旋转角度等。其克服了TDI角度依赖性的缺陷，可获取纵向、径向和圆周3个空间方向上的参数，能更准确地测量心肌整体及局部的运动和形变。

应用2D-STI可通过测量左心室心肌多个方向的应变、应变率来评价T2DM患者亚临床心肌功能障碍，在这方面已有大量研究[10-14]。Roos等[10]对 112例无症状T2DM患者进行2年随访发现，2年后这些患者圆周应变等参数均较对照组改变明显，证实2D-STI可发现无症状T2DM患者左心室功能障碍的缓慢进展。

2D-STI尤其在探测常规超声不敏感的左心室收缩功能及心肌运动协调性上具有很强敏感性。Ernande等[11]发现，在无症状T2DM患者中舒张功能障碍者占47%，收缩功能障碍者占37%，而舒张功能正常T2DM患者中有临床前期左心室收缩功能障碍者占28%。表明早期T2DM患者即使舒张功能正常也可能存在收缩功能障碍，即舒张功能障碍不应该被认为是T2DM患者第一个亚临床症状。Zoroufian等[12]进一步研究发现，与对照组比较，无论有无舒张功能障碍，无症状T2DM患者左心室收缩期峰值纵向应变均会减低且左心室不同节段收缩期峰值应变达峰时间差异增加，说明2D-STI可发现T2DM患者早期阶段收缩功能改变及左心室运动不协调。Nakai等[13]发现，左心室纵向功能障碍是无症状T2DM患者收缩功能受损的第一个征象，且在评价左心室收缩功能上应变及应变率较射血分数更有价值。Ernande等[14]发现，与对照组比较，无症状T2DM患者径向和纵向收缩功能均降低，而并非是径向收缩功能增加来代偿纵向收缩功能的改变。且左心室径向应变率小于45%患者左心室大小及质量指数均较大于45%患者及对照组增加，而左心室缩短分数及纵向应变率减少，说明径向应变的改变可能提示左心室结构轻微重构。

应用2D-STI可分析左心室功能与早期T2DM患者其他并发症的关系，为临床对患者病情评估提供了更多信息。Guo等[15]研究了有微量白蛋白尿的早期未经治疗T2DM患者，结果表明，尿微量白蛋白与左心室平均纵向应变、心尖四腔心切面左心室平均纵向应变、E/二尖瓣外环舒张早期运动速度峰值呈负相关，与左心室扭转呈正相关，说明尿微量白蛋白对早期T2DM患者心功能损害具有预测作用。

3 三维斑点追踪技术（three-dimensional speckletracking，3D-STE）

近年来，在2D-STE基础上发展了3D-STE新技术。因其在三维空间内而非固定的二维平面上追踪心肌组织运动产生的信息，从而克服了2D-STE斑点丢失问题，更符合心肌组织实际运动和形变情况，准确性和重复性更高，具有很高的研究价值。

3D-STE可评价T2DM患者早期左心室功能改变及重构情况，对患者及早预防、早期治疗具有重要意义。韩勇等[16]发现，早期T2DM患者左心室收缩期整体环向、径向、纵向、面积应变及左心室扭转均较对照组降低，说明3D-STE可以为探测早期T2DM患者左心室心肌损伤提供有价值的信息。Zhang等[17]以HbA1c 7%为截点，将射血分数正常T2DM患者分为两组，结果显示，与HbA1c＜7%组比较，HbA1c＞7%组患者左心室各方向整体收缩峰值应变均减小。而与健康对照组比较，HbA1c＜7%组患者仅左心室整体纵向应变减少，证实了HbA1c水平是提示左心室各个方向收缩应变降低的重要指标。有研究表明，未经治疗的无症状T2DM患者左心室各个方向应变均降低，尤其是纵向应变减少者最明显，表明HbA1c与3D-STE测量得到的整体纵向及面积应变相关，与Stahrenberg等[4]和Zhang等[17]研究结果一致，说明早期抗糖尿病治疗及控制空腹血糖及HbA1c水平可能阻止患者左心室功能进一步损伤。

4 心肌工作指数（myocardial performance index，MPI）

MPI又称为Tei指数，是反映心脏收缩与舒张整体功能的指标，可由脉冲多普勒法、TDI分析得到。其计算方法为心室等容收缩时间与等容舒张时间之和比心室射血时间。其不依赖心脏几何形态的假设，不存在假性正常问题，并且受患者心率等因素的影响小，操作简便，敏感性好，重复性强。

MPI可准确评价T2DM患者早期左心室舒张和收缩功能。Zoroufian等[12]发现，与对照组比较，无症状T2DM患者MPI升高，表明T2DM患者心功能受到损害，与应用2D-STI分析的结果一致，说明MPI是评价T2DM患者早期左心室功能受损情况的较好指标。Saglam等[18]发现，与对照组比较，无症状T2DM患者左心室MPI明显增高，并伴E降低和二尖瓣口舒张晚期血流速度峰值（A）增高。三酰甘油水平、二尖瓣E/A值与左心室MPI明显相关，提示T2DM早期阶段左心室整体功能障碍可能由血流动力学异常及代谢异常共同所致。Kalkan等[19]发现，与对照组比较，新诊断T2DM患者在排除冠状动脉粥样硬化性心脏病情况下左心室MPI明显升高，冠状动脉血流储备（coronary flow reserve，CFR）明显减少，左心室MPI与CFR、HbA1c明显相关，说明左心室功能异常及微循环病变是T2DM患者心肌病变的早期特征。

5 问题与展望

超声新技术因众多优越性已被广泛用于T2DM患者早期左心室功能的研究中。但也存在许多缺点。TDI的角度依赖性，使其应用范围受限，只能对超声波平行的心肌组织运动及应变进行评价，而不能对心肌径向、环向运动进行评价，并且还易受临近心肌组织运动、呼吸运动等影响。2D-STI、3D-STE对图像质量要求高，帧频较低且易受操作者经验等因素影响，临床应用很受限。MPI的准确性不稳定，极易受各种因素的影响，如瓣膜反流、心律不齐等。

应用超声新技术可探测T2DM患者早期左心室心肌整体及局部的运动和形变、血流动力学改变等重要信息。对揭示T2DM患者早期左心室功能障碍与一些临床生化指标、其他并发症等的关系也具有十分重要的意义，为进一步探明T2DM患者早期左心室功能障碍发生的病理生理学机制提供了较好的技术支持，从而能更好地对DM患者心脏病变进行早期预防、早期治疗。此外，一些其他超声新技术在T2DM患者早期左心室功能改变的应用尚有待于进一步研究，如实时三维超声心动图，其不依赖几何假设，可直接显示心脏空间结构及运动，是定量评价左心室整体及局部的容积、功能和左心室心肌质量的一种可行的、准确的新方法。

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10.3969/j.issn.1009-5519.2015.17.020

A

1009-5519（2015）17-2623-03

2015-04-05）

杨清（1990-），女，湖北钟祥人，在读硕士研究生，主要从事医学影像学与核医学的研究；E-mail：120156373@qq.com。

冉海涛（E-mail：rht666@163.com）。