速度向量成像技术在糖尿病中的应用

张泽凡

【摘要】随着人们生活水平的提高，饮食结构的改变，以及生活习惯改变、环境因素等的影响，糖尿病在我国的发病率越来越高，且趋于年轻化，已然成为危害人类健康的重要疾病之一。速度向量成像技术（VVI）是研究心肌结构力学，量化局部心肌功能的新技术，并可用于动脉弹性方面的研究。因此，应用VVI技术可以对糖尿病患者的心脏和血管的力学功能做出早期评估，为临床早期诊断及治疗糖尿病提供宝贵信息。

【关键词】速度向量成像技术；糖尿病

【中图分类号】R4 【文献标识码】A 【文章编号】1671-8801（2015）02-0007-03

1.糖尿病的发病机制及临床表现

糖尿病是一组由于胰岛素分泌缺陷及（或）胰岛素抵抗所致的以血糖增高为特征的慢性、全身性代谢性疾病。慢性高血糖可导致全身组织器官，特别是眼、肾、心血管及神经系统的长期损害、功能不全，甚至衰竭。糖尿病可分为Ⅰ型糖尿病和Ⅱ型糖尿病。Ⅰ型或Ⅱ型糖尿病均存在明显的家族遗传倾向，约有1/4～1/2的患者有糖尿病家族史。Ⅰ型糖尿病有多个DNA位点参与发病，其中以HLA抗原基因中DQ位点多态性关系最为密切；Ⅰ型糖尿病患者存在免疫系统异常，在某些病毒如柯萨奇病毒，风疹病毒，腮腺病毒等感染后导致自身免疫反应，从而破坏胰岛素β细胞，通常导致胰岛素绝对缺乏。Ⅱ型糖尿病主要由于多种基因突变所致，如胰岛素基因、胰岛素受体基因、葡萄糖激酶基因、线粒体基因等；此外，暴饮暴食，活动量减少导致的肥胖是Ⅱ型糖尿病最主要的环境因素，从而导致以胰岛素抵抗为主伴胰岛素相对缺乏，或胰岛素分泌不足为主伴有胰岛素抵抗。糖尿病的典型症状是三多一少，即多饮、多食、多尿和消瘦。一些Ⅱ型糖尿病患者症状不典型，仅有头晕、乏力等，甚至无症状。有的发病早期或糖尿病发病前阶段，可出现午餐或晚餐前低血糖症状。糖尿病的急性并发症主要表现在食欲减退、恶心、呕吐、腹痛，多尿加重，头晕、嗜睡、视物模糊、呼吸困难、昏迷等。糖尿病的慢性并发症主要表现在糖尿病视网膜病变，糖尿病性肾病，糖尿病神经病变和反复的感染等。

2.速度向量成像技术（VVI）

速度向量成像技术（VVI）是近些年来推出的研究心肌结构力学，并可定量评估局部心肌收缩或舒张功能的新技术，也有大量学者将该技术应用于动脉力学运动状态方面的研究。VVI技术利用超声二维斑点追踪、边界追踪技术，同时结合像素空间相干，来达到对运动组织的自动精确跟踪，以矢量方式在原始二维的高帧频灰阶图像上获得含空间定位成像信息，从而获得兴趣空间的局部心肌组织或血管的运动方向、运动速度、距离、时相、应变、应变率等相关信息，且不受心脏搏动引发的摆动的影响，亦不受多普勒角度影响，实现二维、三维的参数成像，能准确反映心肌组织或血管的运动。VVI技术还可以提供多种心功能参数，如收缩期和舒张期心室容积及射血分数（EF值）等。

3.速度向量成像技术在糖尿病中的应用

张婉莹，江泉等人[1]应用VVI 技术对2型糖尿病患者早期颈动脉长轴弹性指标（Vmax， Smax和SRmax）进行评估，结果发现：糖尿病患者在颈总动脉血管结构发生改变之前，其Vmax， Smax和SRmax明显减低，动脉顺应性显著下降，形变能力减弱，已存在血管内皮功能损伤。

陈晓艺，王金萍等人[2]应用VVI技术对2型糖尿病患者颈总动脉管壁运动特点进行分析结果发现：糖尿病组内-中膜厚度显著高于正常对照组，糖尿病组颈总动脉短轴前壁、前内侧壁、后内侧壁、后壁、后外侧壁、前外侧壁的Vmax、Smax和SRmax均显著低于正常对照组，进而证实，2 型糖尿病患者已经存在血管壁的弹性降低及形变能力的下降。综上所述，VVI技术可较好地评定2型糖尿病患者颈总动脉管壁运动的协调性及动脉弹性改变情况，VVI技术联合颈动脉内-中膜厚度测量用于评估动脉血管结构与功能改变具有广泛应用前景，为预防大血管并发症提供临床依据，为临床早期诊断动脉硬化提供可靠依据。

郑海飞，邹春鹏等人[3]选取糖尿病肾病（DN）患者30例和糖尿病无肾病（NDN） 患者32例，应用VVI技术分别测量出两者颈动脉管壁短轴切面6个节段（前外侧壁、前壁、前内侧壁、后内侧壁、后壁、后外侧壁）的Vmax， Smax和SRmax。研究结果表明： NDN患者颈动脉对应各个节段的Vmax， Smax和SRmax均高于DN患者的对应节段，提示DN患者的血管壁的顺应性及管壁运动幅度较NDN患者降低，继而证实糖尿病肾病可以加重血管损害程度。

臧桐，王璇等人[4]应用VVI技术对2 型糖尿病患者动脉粥样硬化早期颈总动脉的弹性改变进行研究，研究结果表明：对照组及研究组内前壁、外侧壁、后壁、内侧壁间 Vmax、Smax、SRmax 差异无统计学意义，说明 2 型糖尿病患者颈动脉硬化早期颈动脉的整体運动基本一致，而此结果与郑海飞，邹春鹏等[6]应用 VVI 对 2 型糖尿病患者颈动脉短轴弹性的研究结论不同，其可能与颈动脉短轴的分段方法不同有关。

陈明，谢明星等人[5]应用VVI技术对2型糖尿病（T2DM）患者足背动脉的管壁长轴的Vmax、Smax及SRmax进行研究，结果发现：糖尿病组的Vmax、Smax及SRmax较正常成人对照组明显减低。研究结果表明：糖尿病患者足背动脉在未发生形态改变时，其血管弹性明显下降，血管内皮功能已经受损。

牛慧敏，薛红元等人[6]应用VVI技术选取颈总动脉无斑块的糖尿病患者与正常对照组进行短轴切面Vmax、Smax及SRmax的比较，研究结果显示：糖尿病组的Vmax、SRmax均小于正常对照组，两组之间的Smax比较无明显差异。结果表明：颈总动脉短轴切面的Vmax、SRmax可以作为评价糖尿病患者颈动脉力学改变的指标，而Smax则不能作为其评价指标。

牛慧敏，薛红元等人[7]应用VVI技术对糖尿病患者颈总动脉斑块处管壁运动力学状态做出初步研究，研究结果表明：糖尿病组的斑块处管壁的各位点运动也不尽相同：斑块纤维帽下方管壁运动速度最小，肩部管壁运动速度最大，且肩部管壁的Smax及SRmax均高于纤维帽下方处管壁；斑块肩部的Smax及SRmax均大于斑块顶部，说明斑块肩部变形较明显，容易破溃。综上所述，VVI技术可以量化评价颈动脉粥样硬化斑块的稳定性。

沈浩霖、杨舒萍等人[8]应用VVI技术对糖尿病患者颈动脉内膜的运动速度、应变、应变率及扭转运动进行系统分析，结果发现糖尿病组颈总动脉各壁内膜运动速度及应变率均小于正常组，糖尿病组颈总动脉各壁应变及颈动脉内膜扭转角度与正常组比较差异无明显统计学意义，实验证实，VVI技术可以作为评定糖尿病患者的血管并发症的新标准。

糖尿病性心肌病是一种以心肌细胞受损为主，累积全身的代谢障碍性疾病，可以造成左心室壁增厚并伴有质量增加及舒张收缩功能减退等症状。徐明，周启昌等人[9]应用VVI技术对糖尿病性心肌病患者进行研究，研究结果表明：糖尿病性心肌病患者的应变及应变率显著减低，从而得出结论，VVI技术可以作为评价糖尿病性心肌病心功能早期改变的敏感指标，可为糖尿病性心肌病临床早期诊断、治疗及预后提供宝贵信息。

秦静，张军等人[10]应用VVI技术对2型糖尿病（T2DM）患者心肌运动情况作出初步评估，研究结果表明：T2DM组前壁、侧壁及下壁的基底段及心尖段的Vmax较对照组明显减低， 由于前、后间隔的Vmax受到左、右心室两侧负荷的同时影响，故室间隔各节段的Vmax无明显差异。T2DM组基底部各节段的Smax较对照组明显减低，由于试验样本量过少， 余心肌各节段未检验出两组之间的明显差异。除后壁中部外，T2DM组各节段的SRmax较对照组均明显减低。应变率反映的是单位时间内应变的变化，故较应变指标更为敏感，因此应变率可以作为检验T2DM患者心肌病变的早期参考指标。

张军，秦静等人[11]应用VVI技术对2型糖尿病（T2DM）患者左心室心肌舒张功能做出定量评估，研究结果表明：T2DM 无微血管病变组其基底后壁、中部前壁、侧壁和后壁、心尖侧壁的舒张早期最大速度较正常对照组明显减低，除基底及中部侧壁、中部前间隔之外，其各节段舒张早期最大应变率较正常对照组明显减低；T2DM 合并微血管病变组其大部分节段的舒张早期最大速度较正常对照组明显减低， 除中部前间隔之外，其各节段舒张早期最大应变率较正常对照组明显减低。综上所述，可见心肌微血管病变是糖尿病心肌受损的重要影响因素，糖尿病患者舒张早期的峰值速度和应变率均较正常人减低，合并微血管病变的患者舒张早期速度和应变率的降低更为显著，且应变率指标更为敏感，从而证实，应变率指标显示的舒张功能减低更符合糖尿病弥漫性心肌受损的病理变化。因此，应变率可以作为检验T2DM患者心肌病变的重要敏感指标。

茹翱，田新桥等人[12]应用VVI技术定量评估糖尿病早期大鼠左心室收缩功能改变的应用价值，选取12只雄性大鼠分别腹腔注射链脲佐菌素建立糖尿病模型，与对照组12只匹配的雄性大鼠进行比较，结果发现：模型建立5周后，糖尿病组左室壁6个节段（前壁、侧壁、后壁、下壁、后间隔及前间隔）的峰值收缩速度、径向应变、径向应变率、切向应变、切向应变率及平均值均较正常对照组减低，其中下壁的切向应变，下壁及前间隔的切向应变率两组测值差异具有统计学意义，从而证实，糖尿病心肌病早期心室结构未發生显著改变，左室EF值作为评价心肌收缩力的指标不够敏感，相反VVI 技术在检测室壁运动异常和评价局部心肌收缩功能方面，较常规超声心动图具有更高的敏感性。综上所述，糖尿病大鼠早期即可出现左心室收缩功能的损害，VVI 技术可较早检出这种异常变化，其中切向形变指标的敏感性更高，具有重要的应用价值。

张展，赵雯等人[13]应用VVI技术对胰岛素治疗后糖尿病心肌病大鼠的心肌功能做出评估，选取20只雄性SD大鼠，腹腔注射链脲佐菌素建立糖尿病模型，随机选取10只SD大鼠作为糖尿病组，给予剩余10只SD大鼠皮下注射胰岛素作为胰岛素治疗组，然后与10只正常雄性SD大鼠进行对照，于造模成功12周后开胸，取左心室短轴图像进行VVI分析，研究结果表明，本实验中胰岛素治疗组其大鼠收缩期和舒张期径向峰值速度、径向峰值应变、收缩期径向峰值应变率以及切向峰值应变、收缩期和舒张期切向峰值应变率均较高，证明早期连续应用胰岛素可使心肌收缩与舒张功能有不同程度的改善；此外，胰岛素治疗组舒张期径向峰值应变率、收缩期及舒张期切向峰值应变率低于正常对照组，提示舒张功能的改善较收缩功能更晚一些，只是由于舒张期心肌舒缓消耗ATP，且舒张期Ca2+的转运是逆浓度梯度，当线粒体结构和功能出现损害，引起ATP能量供应不足时，对舒张功能的影响比收缩功能更明显。由于舒张期径向峰值应变率及舒张期切向峰值应变率在舒张功能异常检测方面的敏感性，因此，应用VVI技术所测得的应变率指标能为评估糖尿病心肌病治疗疗效和预后方面提供宝贵信息。

4.结语

综上所述，我们不难发现VVI技术在评价糖尿病患者早期心功能及动脉弹性改变方面有着相当大的优势，在多方面都优于传统技术，基于VVI技术的应变及应变率等功能参数是评价糖尿病患者心功能及动脉弹性早期改变的敏感指标，可为糖尿病临床早期诊断、治疗及预后提供宝贵信息。

参考文献：

[1]张婉莹，江泉等.血管标记点跟踪技术检测颈动脉血管壁弹性.临床超声影像学杂志[J]1997， 30 （6）：1410-1415.

[2] 陈晓艺，王金萍等人. 速度向量成像技术对初诊型糖尿病患者颈动脉弹性的评价. 中国中西医结合影像学

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[3] 郑海飞，邹春鹏等人.速度向量成像技术对糖尿病肾病患者颈总动脉壁运动的评估意义.温州医学院学报[J]2009，39（3）：4-6.

[4]臧桐，王璇等. 速度向量成像技术早期评价 2 型糖尿病患者颈总动脉硬化的研究.沈阳医学院学报[J]2014，16（2）：68-70.

[5] 陈明，谢明星等人. 速度向量成像技术对2型糖尿病患者足背动脉管壁运动的初步评价. 中国医学影像技术杂志[J]2008，24（4）：549-552.

[6] 牛慧敏，薛红元等人. 应用速度向量成像技术评价糖尿病对颈动脉弹性的影响. 现代中西医结合杂志[J]2014，23（15）：1675-1678.

[7]牛慧敏，薛红元等.应用速度向量成像技术评价糖尿病患者颈总动脉斑块处管壁弹性改变的研究.疑难病杂志[J]2014，13（9）：916-918.

[8] 沈浩霖，杨舒萍等人等人. 速度向量成像技术对2型糖尿病患者颈动脉内膜病变的评价作用. 福建医药杂志[J]2009，31（4）：8-10.

[9] 徐明，周启昌等人. 速度向量成像技术在糖尿病性心肌病中的应用. 当代医学杂志[J]2011，17（25）：28-29.

[10]秦静，张军等.速度向量成像技术初步评价2型糖尿病患者心肌运动改变.中国超声医学杂志[J]2008，24（10）：905-908.

[11]张军，秦静，张海滨，等.速度向量成像技术定量评价糖尿病患者心肌舒张功能.中华医学超声杂志：电子版[J/CD]，2009， 6（2）： 259-265.

[12]茹翱，田新桥等.速度向量成像检测糖尿病早期大鼠左心室收缩功能异常的价值.医学研究杂志[J]2012，41（12）：82-85.

[13]张展，赵雯等.速度向量成像评价胰岛素对糖尿病心肌病大鼠心肌功能的影响 .中国医学影像技术[J]2011，27（5）：869-872.