三维斑点追踪技术评价2型糖尿病患者左心室收缩功能

赵艳杰，温德惠，郑英娟 ，刘伟亮

（1．河北北方学院，河北 张家口 075000；2．河北北方学院附属第一医院超声医学科，河北 张家口 075000）

糖尿病（DM）是心、脑血管疾患的独立危险因素[1]。与非糖尿病人群相比，糖尿病患者发生心、脑血管疾病的风险增加2～4倍，约50%的DM患者死于心血管疾病，因此早期监测心功能并给予积极干预尤为重要[1-2]。三维斑点追踪技术（3D-STI）是在实时三维超声心动图及斑点追踪技术基础上发展起来的一项新技术，通过采集左心室的全容积图像，能够准确定量评估心脏功能[3]。本研究利用3D-STI对2型糖尿病（T2DM）患者的左心室整体收缩功能进行评估，以及进一步分析左室三维应变参数对早期心肌损害的预测价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集2017年1—12月我院内分泌科门诊或住院的T2DM患者52例，8例由于有冠心病病史 （n=3）、心率不齐（n=2）及图像质量差（n=3）排除在外，最终纳入44例（DM组），其中男22例，女22例，平均（49.9±14.2）岁，纳入标准：窦性心律，心率范围在60～100次/分，左室射血分数≥55%，常规检查排除冠心病、心律失常、严重心脏病、合并肝肾功能不全、肺部疾病及图像不佳者。DM诊断参照美国糖尿病学会诊断标准[4]，即空腹血糖≥7.0 mmol/L，糖耐量试验2 h血糖≥11.1 mmol/L。血压正常诊断：采用WHO/ISH标准，即收缩压＜140 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）且舒张压＜90 mmHg。

同期选择40例年龄和性别匹配的健康受试者作为对照组，其中男18例，女 22例，平均（51.2±12.9）岁，均无糖尿病、高血压、冠心病、房颤或其他严重心律失常等病史，肝肾功能正常，体格检查、X线、心电图及超声心动图均无明显异常。

本研究得到本院临床试验伦理委员会批准，并获得所有受试者的书面知情同意。

1.2 仪器与方法

采用Toshiba Artida SSH-880CV彩色多普勒超声诊断仪，选用PST-30SBT二维探头（频率2.5～5.0 MHz）及PST-25SX三维矩阵型探头（频率1.0～3.0 MHz），配备3DT分析软件。

受试者取左侧卧位，平静呼吸，连接心电图，先行常规二维超声检查，测量收缩末期左心房前后径、左心室舒张末期内径、左心室收缩末期内径、室间隔厚度、相对室壁厚度，M型超声测量左心室射血分数（2D-EF）。然后换用PST-25SX探头，将探头置于心尖声窗，获得标准心尖四腔心切面，进入“Pre-4”模式，调整探头位置，同时显示四腔及两腔切面，图像满意后启动“Full-4D”功能键，连续记录4个心动周期左心室全容积动态图像并存储。采用3D-STI分析软件，进入4D模式，分别于心尖四腔及两腔切面的二尖瓣前后瓣叶根部及心尖心内膜各取一点，追踪1个心动周期内所有帧的左心室室壁心内膜和心外膜的界限，获得3D-STI应变指标参数的应变曲线图及牛眼图，并记录左心室整体纵向应变（Global longitudinal strain，GLS）、 整 体 圆 周 应 变（Global circumferential strain，GCS）、整体径向应变（Global radial strain，GRS）、 整体面积应变（Global area strain，GAS）。

1.3 统计分析

全部数据采用SPSS 24.0统计分析软件，计量资料用均数±标准差表示，两组比较采用两独立样本t检验，计数资料采用χ2检验；绘制3D-STI整体各应变参数（同时加入由GLS、GCS、GRS和GAS通过二元Logistic回归得出的新参数，定义为“预测参数”）的受试者工作特征（ROC）曲线，确定ROC曲线下面积及最佳截断值，P＜0.05认为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组一般临床资料的比较

两组年龄、性别构成、心率、收缩压、舒张压差异无统计学意义 （P＞0.05），DM组BMI、 空腹血糖及HbA1c均较对照组明显增加，差异有统计学意义（P＜0.05）。 见表 1。

表1 两组一般临床资料比较

2.2 两组常规超声参数及3D-STI参数比较

两组 LVDd、LVDs、2D-EF、3D-EF 差异无统计学意义（P＞0.05），与对照组相比，DM 组 IVST、RWT、LAID 增大，GLS、GRS、GCS、GAS 均降低， 差异有统计学意义（P＜0.05）。 见表 2、3，图 1。

2.3 两组整体3D-STI应变参数Logistic回归结果

两组整体 3D-STI应变参数（GLS、GCS、GRS 和GAS）进行二元Logistic回归，结果见表4，并得出一新变量即“预测参数”。

2.4 两组总体3D-STI ROC曲线下面积比较

“预测参数”、GLS、GCS、GAS、GRS 的曲线下面积分别为 0.908、0.854、0.738、0.662、0.653，其中预测参数及GLS的曲线下面积较大，以 “预测参数”0.56%为截断点时，灵敏度为86%，特异度为85%，Youden指数为0.71；以GLS-18.35%为截断点时，灵敏度为93%，特异度为62%，Youden指数为0.56。见表 5、图 2。

表2 两组常规超声参数比较

3 讨论

DM与心脏衰竭风险增加有关，即使没有其他已知的心脏疾病，糖尿病也可能增加冠状动脉疾病及心肌梗死等心血管疾病的风险[5]。同时，T2DM患者常合并代谢综合征的一个或多个组分的临床表现，如高血压、血脂异常、肥胖症等。伴随着血糖、血压、血脂等水平的升高及体重的增加，T2DM并发症的发生风险、发展速度及其危害等将显著增加[1]。早期诊断、有效干预治疗并延缓糖尿病并发症的发生尤为重要。因此，本研究利用3D-STI技术评价早期DM患者左心室收缩功能，早期检出心肌功能变化，为临床早期治疗提供重要的影像学信息。

表3 两组3D-STI相关参数比较

表4 两组整体3D-STI应变参数Logistic回归结果

图1 3D-STI左室心肌面积应变牛眼图及应变-时间曲线。图1a：对照组；图 1b：DM 组。Figure 1. 3D-STI left ventricular myocardial area strain bovine eye diagram and strain-time curve.Figure 1a:Control group;Figure 1b:DM group.

图2 3D-STI各应变参数的ROC曲线。Figure 2.ROC curves of 3D-STI strain parameters.

表5 两组整体3D-STI应变参数ROC结果比较

本研究中，DM组左心室心肌功能在各个方向（纵向、径向、圆周）均受到损害。DM组3D整体应变均显著低于对照组，差异有统计学意义。Zoroufian等[6]发现DM组中几乎所有的左室心肌节段纵向应变均降低；Ng和Ma发现在DM组和非DM组之间只有纵向应变显著降低，而圆周和径向应变在两组之间没有差异[7-8]。Nakai等[9]发现，在经过治疗的DM患者中，其中对照组为未经治疗的DM患者，所有3个方向的心肌应变均降低，与本研究结果一致。在一项为期两年的随访研究中，Roost等[10]发现DM患者左室GLS、GCS显著降低。

Fang等[11]首先报道了DM患者左室纵向应变降低和径向应变增加。他们推测，在左室心肌缺血和肥大时，增加的径向收缩力可以补偿DM患者的径向收缩力。然而，本研究发现左室纵向和径向应变均降低，差异可能有几个原因：DM患者可能患病时间较长、对照组有较高的BMI、较高的高血压患病率以及Fang等[11]采用的成像技术不同。

DM患者亚临床心肌改变的基础是胰岛素抵抗，可通过多种途径引起心肌功能障碍：心肌钙转运改变和心脏舒张期延长[12]；肾素-血管紧张素-醛固酮系统与交感神经系统引起的心肌纤维化和凋亡[13]；内皮功能障碍与氧化应激[14]。

本研究采用ROC曲线分析三维应变参数对T2DM患者左室收缩功能的诊断效能，结果显示“预测参数”、GLS、GCS 的曲线下面积＞0.70， 分别为0.908、0.854、0.738。 其中，GLS 曲线下面积相对于GCS、GAS、GRS较大，具有一定的预测价值，与高磊等[15]研究结果较一致。然而，本研究发现由GLS、GCS、GRS和GAS通过二元Logistic回归得出的新参数，即 “预测参数”的曲线下面积最大（0.908），Youden指数最高（0.71），且灵敏度及特异度较高，与陈卫中等[16]研究结果一致，其研究指出通过建立Logistic回归模型将多指标综合为一个指标，能最大限度的提高诊断的灵敏度和特异度，从而增加诊断曲线下的面积，可用于联合指标的诊断试验评价，因此，“预测参数”可作为早期心肌功能损伤良好的预测指标。

本研究的局限性：超声图像的质量对3DE评估左室功能有很大的影响，特别是在全容积采集过程中；本研究仅对受试者的左室心肌整体收缩功能进行了评估，而未进一步分析左室心肌各节段的收缩功能；本研究的样本量较小，ROC曲线图形显示欠佳，有待于进一步扩大样本量进行完善。

总之，应用3D-STI对T2DM患者心肌整体收缩功能进行评估，能够早期发现DM患者心肌功能改变，为临床早期干预提供了重要的影像学依据，对预后有重要的意义。在T2DM患者中，3DE左室心肌收缩功能明显受损，其中由GLS、GCS、GRS和GAS通过二元Logistic回归得出的新参数，即“预测参数”可作为DM患者早期心肌功能损伤的良好预测指标。