四维斑点追踪显像在评价高血压对糖尿病患者左心室心肌功能影响中的应用

高继康 何海生 马芳花 黄洁晟

文献报道心血管疾病是糖尿病患者主要的死亡原因，其发生率是非糖尿病患者的2～3倍[1]，而合并高血压可加速心脏疾病的进展，从而增加心血管事件的发生风险[2]。无论糖尿病还是高血压，随着疾病的进展，对患者左心室局部心肌功能均可造成损害。目前已有学者利用组织多普勒显像技术、二维斑点追踪显像技术等对糖尿病合并高血压患者的心肌功能作了初步研究[3]，但这两种技术本身存在一定局限性，诊断准确性和重复性较低，而近年来出现的四维斑点追踪显像（4D-STI）技术是目前最精确的心肌运动定量技术，但对诊断糖尿病合并高血压患者左心室心肌收缩功能方面的研究较少。笔者应用此技术对糖尿病合并和非合并高血压患者左心室心肌的纵向、径向、环向运动分别进行测定，以期进一步明确高血压对糖尿病患者左心室局部心功能的影响程度，为临床对该类患者的治疗以及预防其整体左心功能衰竭等方面提供帮助。

1 对象和方法

1.1 对象 选取2018年1至7月我院入院治疗的2型糖尿病患者82例，男42例，女40例，年龄21～82（60.99±13.44）岁。根据是否全并高血压病史，将糖尿病患者分为合并高血压组51例和非合并高血压组31例，合并高血压组均为长期进行药物降压的缓进型高血压患者。排除有慢性阻塞性肺疾病、肝硬化、血液系统疾病等病史的患者，常规心电图提示心肌梗死及房颤等严重心律失常的患者，肾功能不全的患者（血肌酐＞130μmol/L）。另外选取我院健康体检者45例作为正常对照组，男21例，女 24 例，年龄 29～81（60.34±14.16）岁；均无高血压、冠心病、肺心病、慢性肾病、糖尿病等病史，常规心电图检查未见明显心肌梗死及心律失常表现。合并高血压组与正常对照组的体重以及合并高血压组与非合并高血压的糖尿病病史与甘油三酯的比较差异均有统计学意义，其余3组间年龄、性别、身高、心率、收缩压、舒张压等比较差异均无统计学意义（均P＞0.05），见表1。

1.2 方法

1.2.1 超声心动图检查 采用美国GE Vivid E9型彩色多普勒超声诊断仪及4V型心脏四维容积探头，脱机分析采用EchoPac V113型软件。受检者取左侧卧位，平静呼吸，同步连接心电图，获取二维心尖四腔切面后，切换进入四维模式，显示左心室四维全容积动态图像，选择6个心动周期，帧频范围大于心率的30%，动态存储左心室四维全容积图像。

1.2.2 脱机分析 将存储资料导入EchoPac工作站，进行脱机分析。打开左心室四维全容积动态图像，进入测量菜单，选择容积模式，同时显示心尖部左心室二腔、三腔、四腔切面的二维动态图像，于舒张期及收缩期分别在二尖瓣环水平中点及左心室心尖部心内膜面标记2点，软件自动勾画左心室心内膜线，手动校正心内膜位置后，系统自动计算显示左心室舒张末期容积（LVEDV）、左心室收缩末期容积（LVSDV）、左心室射血分数（LVEF）、左心室每搏输出量（LVSV）、心输出量（CO）、左心室舒张末期质量（LVEDMass）；继续选择四维应变模式后，系统新添收缩期左心室心外膜线，手动修正心外膜线后，软件自动进行四维应变分析，显示左心室纵向应变（LS）、圆周应变（CS）、面积应变（AS）、径向应变（RS）曲线，测量左心室前壁基底段、中段的纵向应变（ALSb、ALSm）、圆周应变（ACSb、ACSm）、面积应变（AASb、AASm）、径向应变（ARSb、ARSm）；左心室前间隔基底段、中段的纵向应变（ASLSb、ASLSm）、圆周应变（ASCSb、ASCSm）、面积应变（ASASb、ASASm）、径向应变（ASRSb、ASRSm）；左心室前侧壁基底段、中段的纵向应变（ALLSb、ALLSm）、圆周应变（ALCSb、ALCSm）、面积应变（ALASb、ALASm）、径向应变（ALRSb、ALRSm）。

表1 3组一般临床资料的比较

1.3 重复性研究 随机抽取已纳入研究的30例糖尿病患者，间隔1个月后由同一位检查者再次分析图像，用于同一检查者的重复性检验；由另一有相同经验的检查者，在不知分析结果的情况下，分析相同的图像，用于不同检查者的重复性检验。一致性检验应用Bland-Altman图进行分析，若95%的差值在（-1.96Sd，+1.96Sd）区间内，一致性较好。

1.4 统计学处理 采用SPSS 24.0统计软件。计量资料以 表示，多组间比较采用单因素方差分析，组间两两比较采用LSD-t检验；两组间比较采用t检验；计数资料组间比较采用χ2检验。参照糖尿病非合并高血压组，绘制左心室心肌四维应变参数预测高血压病加重糖尿病患者左心室心肌收缩功能不全的受试者工作特征（ROC）曲线。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 3组间左心室四维心功能参数测值比较 除LVEDV外，合并高血压组、非合并高血压组的LVESV、LVEF、LVSV、CO、LVEDMass测值与正常对照组比较差异均有统计学意义（均P＜0.05）；合并高血压组患者LVESV、LVEDMass与非合并高血压患者比较差异均有统计学意义（均P＜0.01），见表2。

2.2 3组间左心室局部心肌四维应变参数测值的比较合并高血压组和非合并高血压组的左心室前壁、前间隔、前侧壁的基底段、中段的 LS、CS、AS、RS与正常对照组比较差异均有统计学意义（均P＜0.01）；合并高血 压组的 ALSb、ALSm、ASLSb、ASLSm、ALCSb、ASCSb、ASCSm、AASb、ASASb、ASASm、ARSb、ASRSb、ASRSm与非合并高血压组的比较差异均有统计学意义（均P＜0.05）。见表 3，图 1、2（见插页）。

2.3 ROC曲线分析 参照糖尿病非合并高血压组，合并高血压病组不同左心室心肌四维应变参数预测高血压病加重糖尿病患者左心室心肌收缩功能不全，见表4。糖尿病合并高血压组ALSb预测高血压病加重糖尿病患者左心室心肌功能不全诊断价值较大，曲线下面积为0.675，当界值为-10.50%时，其灵敏度为0.686，特异度为0.774，见图 3。

2.4 重复性分析 由Bland-Altman图发现，30个点中，无论是同一检查者还是不同检查者，LS、CS、AS、RS均有0～3个点在95%一致性界限范围之外。同一检查者的一致性：LS 为（95.18±2.05）%，CS 为（96.25±2.14）%，AS为（94.17±2.36）%，RS 为（95.72±2.52）%；不同检查者的一致性：LS 为（94.58±2.48）%，CS 为（95.83±3.45）%，AS 为（95.83±1.54）%，RS为（95.83±1.54）%。无论是同一检查者还是不同检查者，本研究的参数中，ASLSb一致性较好，分别为 96.67%、100%，见图 4、5。

3 讨论

4D-STI又称实时三维斑点追踪显像（RT3D-STI），是近年来超声技术领域的重大进展，是实时三维超声心动图与斑点追踪技术结合发展起来的一项新技术[4]。4D-STI技术通过采集高帧容积的心脏实时三维图像，不仅能够多方位观察心脏结构的立体形状，而且能够快速地在三维空间上追踪回声斑点的运动轨迹，评估心肌运动模式及功能，由于其无需对左心室的几何形态进行假设，因此测值的准确性和重复性优于二维斑点追踪技术[5]。

4D-STI作为一种新的心脏功能成像方法，可全面、立体、客观地评价正常人左心室节段性的LS、CS、AS、RS，为临床定量评估左心室收缩功能提新思路[6]。Marijana 等[7]认为四维应变参数（包括 LS、CS、AS、RS）可反映糖尿病患者的左心室心肌的机械运动。糖尿病患者的心脏病理表现为心壁内外冠状动脉及其壁内分支广泛动脉粥样硬化伴心肌梗死等病变外，心肌细胞内肌丝减少，大量肌原纤维纤维蛋白丧失，严重时心肌纤维出现灶性坏死，心肌内微血管病变，血管周围心肌间质纤维化[1]。这其中肌丝减少、心肌间质纤维化甚至缺血坏死等都可引起心肌收缩运动减弱。本研究显示，糖尿病患者无论是否合并高血压病史，左心室壁各节段心肌的LS、CS、AS、RS测值均小于正常对照组，说明糖尿病患者无论是否合并高血压，左心室的心肌无论纵行纤维和环向纤维的收缩功能均出现不全。

表2 3组间左心室四维心功能参数测值比较

表3 3组间左心室局部心肌四维应变参数测值的比较

表4 合并高血压病组部分参数预测高血压病加重糖尿病患者左心室心肌功能不全

图3 ALSb预测高血压病加重糖尿病患者左心室心肌功能不全的ROC曲线

图4 同一检查者ASLSb测值一致性分析

图5 不同检查者ASLSb测值一致性分析

2型糖尿病患者常为代谢综合征患者，常合并有高血压。高血压病可使左心室心肌发生灶性心肌间质纤维化，心肌细胞肥大和肌纤维增粗，毛细血管相对密度减低，进而引起心肌缺血、缺氧，心肌的僵硬度增加[8]。由于糖尿病也可引起心肌内微血管周围心肌间质纤维化[1]，因此理论上，糖尿病合并高血压病，左心室心肌功能会出现叠加损害。但本研究发现，糖尿病合并高血压患者，部分节段心肌，如左心室前侧壁的基底段与中段的LS、CS、AS、RS（除 ALCSb外）与非合并高血压组比较差异无统计学意义。根据Frank-Staring机制，心肌收缩功能与前负荷、后负荷与心肌收缩性能有关[9]，本研究四维心功能测量显示，合并高血压组与非并高血压组患者的前负荷-左心室舒张末期容积（LVEDV）比较差异无统计学意义；另外两组之间的后负荷-收缩压比较差异也无统计学意义。而本文合并高血压组患者的体重相对较重，甘油三酯较非合并高血压组患者要高，说明该组患者相当一部分存在肥胖，而肥胖可导致胰岛素抵抗，胰岛素水平升高，影响Na+-K+-ATP酶与其他离子泵，促使胞内钠、钙浓度升高，使交感神经活性上升，心肌正性收缩且收缩力加强[1]，本文合并高血压组的左心室收缩末期容积（LVESV）小于非合并高血压组正是这一机制的体现。综合各方面因素，糖尿病合并高血压患者交感神经兴奋这一增强心肌收缩的因素可部分抵消糖尿病及高血压病的心肌病理改变这一抑制心肌收缩因素的影响，故合并高血压组患者部分左心室节段心肌四维应变参数测值与非合并高血压组患者的差异不显著。

但本文资料也显示糖尿病合并高血压组患者部分四维应变参数测值小于非合并高血压组，如前间隔的基底段、中段的 LS、CS、AS、RS；左心室前壁基底段的LS、AS、RS；中段的 LS；另外还有前侧壁基底段 CS 与非合并高血压组比较差异均有统计学意义。一方面因为本文所研究的节段心肌均为左冠状动脉前降支供血区域，如前文所述，冠状动脉（左前降支动脉）可发生粥样硬化，供血不足，从而导致相应供血区域心肌四维应变值减低；另一方面，说明心肌的病理损害分布不均一，部分节段的心肌及其间质纤维化较重，残余具有舒缩功能的肌丝较少，心肌收缩贮备降低，即使交感神经兴奋，通过正性收缩，所能代偿的收缩功能也较少，因此糖尿病合并高血压病引起部分左心室节段心肌收缩功能不全进一步加重。

对于糖尿病合并高血压后，左心室心肌功能收缩不全加重具体程度，本文发现可通过部分心肌四维应变参数来定量反映，如ALSb，当其界值为-10.50%时，预测高血压病加重糖尿病患者左心室心肌功能不全的灵敏度为68.60%，特异度为77.42%。

本研究的局限性：4D-STI技术对超声图像质量要求较高，具有肥胖、胸廓畸形、肺部疾病等的患者图像清晰度较差，一定程度上也会影响分析结果[10]；另外，本研究选择样本较少，希望今后开展针对更多病例的研究，进一步验证研究结果。

综上所述，糖尿病患者无论是否合并高血压，左心室心肌收缩功能均出现减退，而高血压病对糖尿病患者的左心室部分节段心肌的收缩功能具有进一步损害影响，并且可通过四维应变参数进行定量评价。